(57)【要約】【課題】時間変動を含めた音場の評価を可能にする音場類似度推定装置を提供する。【解決手段】原音場収音信号相互相関変動計算部は、原音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、離散値音響信号の間に時間差を設けた原音場収音信号間の相互相関を計算する。再生音場収音信号相互相関変動計算部は、原音場収音信号相互相関変動計算部と同様にして再生音場収音信号間の相互相関を計算する。類似度計算部は、原音場と再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号相互相関と再生音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場の類似度として計算する。【選択図】図１
2013243465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収音音場（原音場）を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた原音場収音信号間の相互相関を計算する原音場収音信号相互相関変動計算部と、
再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算する再生音場収音信号相互相関変動計算部と、
上記原音場と上記再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号相互相関と再生音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場類似度として計算する類似度計算部と、
を具備する音場類似度推定装置。
【請求項２】
収音音場（原音場）を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した一方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第１原音場帯域分割部と、
上記２系統の音響信号を離散値化した他方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第２原音場帯域分割部と、
上記第１原音場帯域分割部と上記第２原音場帯域分割部の出力する同一周波数帯域の離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差を設けた原音場収音信号間の相互相関を計算する上記帯域分割数と同じ数の原音場収音信号相互相関変動計算部と、
再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した一方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第１再生音場帯域分割部と、
上記２系統の音響信号を離散値化した他方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第２再生音場帯域分割部と、
上記第１再生音場帯域分割部と上記第２再生音場帯域分割部の出力する同一周波数帯域の離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差を設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算する上記帯域分割数と同じ数の再生音場収音信号相互相関変動計算部と、
上記原音場と上記再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた同一周波数帯域の原音場収音信号相互相関と再生音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場の類似度として計算する上記帯域分割数と同じ数の類似度計算部と、
上記類似度計算部が出力する音場の類似度の統計量を算出して音場類似度とする総類似度算出部と、
を具備する音場類似度推定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した音場類似度推定装置において、
更に、
再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、上記再生音場における時間シフトｄｔを加えて上記時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算する事前再生音場収音信号相互相関変動計算部と、
上記原音場収音信号相互相関と、上記事前再生音場収音信号相互相関を入力として上記原音場と上記再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号相互相関と再生音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場の事前類似度として計算する事前類似度計算部と、
上記事前類似度を原音場の信号パワーで重み付けし、その総和を評価関数として、当該評価関数を最大にする上記時間シフトｄｔを求める時間シフト設定部と、
を具備し、
上記類似度計算部は、上記評価関数を最大にする時間シフトｄｔを加えた再生音場収音信号相互相関と、上記原音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場類似度として計算することを特徴とする音場類似度推定装置。
【請求項４】
収音音場（原音場）を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差を設けた原音場収音信号間の相互相関を計算する原音場収音信号相互相関変動計算過程と、
再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差を設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算する再生音場収音信号相互相関変動計算過程と、
原音場と再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号相互相関と再生音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場類似度として計算する類似度計算過程と、
を備える音場類似度推定方法。
【請求項５】
収音音場（原音場）を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した一方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第１原音場帯域分割過程と、
上記２系統の音響信号を離散値化した他方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第２原音場帯域分割過程と、
上記第１原音場帯域分割過程と上記第２原音場帯域分割過程で得られた同一周波数帯域の離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差を設けた原音場収音信号間の相互相関を計算する上記帯域分割数と同じ数の原音場収音信号相互相関変動計算過程と、
再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した一方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第１再生音場帯域分割過程と、
上記２系統の音響信号を離散値化した他方の離散値音響信号の周波数帯域を帯域分割する第２再生音場帯域分割過程と、
上記第１再生音場帯域分割過程と上記第２再生音場帯域分割過程の出力する同一周波数帯域の離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差を設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算する上記帯域分割数と同じ数の再生音場収音信号相互相関変動計算過程と、
上記原音場と上記再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた同一周波数帯域の原音場収音信号相互相関と再生音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場の類似度として計算する上記帯域分割数と同じ数の類似度計算過程と、
上記類似度計算過程で得られた音場の類似度の統計量を算出して音場類似度とする総類似度算出過程と、
を備える音場類似度推定方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載した音場類似度推定方法において、
更に、
再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、上記再生音場における時間シフトｄｔを加えて上記時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算する事前再生音場収音信号相互相関変動計算過程と、
上記原音場収音信号相互相関と、上記事前再生音場収音信号相互相関を入力として上記原音場と上記再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号相互相関と再生音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場の事前類似度として計算する事前類似度計算過程と、
上記事前類似度を原音場の信号パワーで重み付けし、その総和を評価関数として、当該評価関数を最大にする上記時間シフトｄｔを求める時間シフト設定過程と、
を具備し、
上記類似度計算過程は、上記評価関数を最大にする時間シフトｄｔを加えた再生音場収音信号相互相関と、上記原音場収音信号相互相関との正規化相互相関を音場類似度として計算する過程であることを特徴とする音場類似度推定方法。
【請求項７】
請求項１乃至３の何れかに記載した音場類似度推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、収音音場と再生音場の類似度を推定する音場類似度推定装置とその方法とプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オーディオ再生環境は２チャネルステレオから５.１チャネル再生に拡大し、さらに２２.２チャネル再生の研究開発も進められている。そのための収音も、２チャネルステレオ収音から５.１チャネルサラウンド収音に拡大し、様々なマイクロホン配置方法が検討されている。
【０００３】
多チャネルのサラウンド収音再生の一方法として、できるだけ収音音場に近い再生音場の再現を目指す考え方が、例えば非特許文献１に開示されている。その考え方は、音場内の観測点間の共分散行列を類似度として、原音場の観測点間の相対的関係が再生音場の観測点間でも保たれるように、再生音場を制御するものである。
【０００４】
その手法は、収音対象の原音場と再生音場に複数の測定用マイクロホンを配置し、収音対象の音場について、ｉ番目の観測点とｊ番目の観測点の間の共分散を式（１）で計算する。
【０００５】
【数１】
2013243465.tif 000003
【０００６】
同様に再生音場についても、ｉ番目の観測点とｊ番目の観測点の間の共分散を式（２）で計算する。
【０００７】
【数２】
2013243465.tif 000004
【０００８】
そして、Ｃｘ（ｉ，ｊ）とＣｙ（ｉ，ｊ）の差が小さくなるように再生制御をかける。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】高橋、安藤、「音場共分散行列に基づく音場再生とその応用」信学技法  IEICE Technical report EA2007-121,pp.55-60.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の音場の類似度の推定手法では、原音場と再生音場の共分散行列を、音場の時間不変の特徴としてとらえている。すなわち、原音場と再生音場の観測点で収音された信号について定常性を仮定している。
【００１１】
しかし、実際の音場では、観測点での収音信号が常に定常であると、仮定することはできない。実際の音場では、音そのものが完全に定常ではない。さらに音波波面の到達時間差、壁面等による反射や残響が含まれるからである。
【００１２】
したがって、従来の音場の類似度推定方法では、それらの時間変動の影響を考慮した評価が出来ない課題があった。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、反射音や残響音の時間変動を含めた音場の新しい評価指標を提供する音場類似度推定装置とその方法とプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の音場類似度推定装置は、原音場収音信号相互相関変動計算部と、再生音場収音信号相互相関変動計算部と、類似度計算部と、を具備する。原音場収音信号相互相関変動計算部は、収音音場（原音場）を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、離散値音響信号の間に時間差を設けた原音場収音信号間の相互相関を計算する。再生音場収音信号相互相関変動計算部は、再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、離散値音響信号の間に時間差を設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算する。類似度計算部は、原音場と再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号の相互相関と再生音場収音信号の相互相関との正規化相互相関を音場類似度として計算する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の音場類似度推定装置は、収音信号間の相関関数の時間変動を求めて、原音場と再生音場の、音場の類似度を推定するので、従来の方法では不可能であった時間変動を含めた音場の評価を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の音場類似度推定装置１００の機能構成例を示す図。
【図２】音場類似度推定装置１００の動作フローを示す図。
【図３】原音場と再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアについて説明する図。
【図４】本発明の音場類似度推定装置２００の機能構成例を示す図。
【図５】本発明の音場類似度推定装置３００の機能構成例を示す図。
【図６】音場類似度推定装置３００の動作フローを示す図。
【図７】評価実験の実験条件を示す図。
【図８】原音場の等高線マップを示す図。
【図９】再生方式（Ａ）による再生音場の等高線マップを示す図。
【図１０】再生方式（Ｂ）による再生音場の等高線マップを示す図。
【図１１】評価実験における音源、マイクロホンペア、スピーカの配置とインパルス応答の例を示す図。
【図１２】マイクロホンペアを３個のマイクロホンで構成した例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
【実施例１】
【００１８】
図１に、この発明の音場類似度推定装置１００の機能構成例を示す。音場類似度推定装置１００は、原音場収音信号相互相関変動計算部３０１と、再生音場収音信号相互相関変動計算部４０１と、類似度計算部５０１と、を具備する。音場類似度推定装置１００は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等で構成されるコンピュータに所定のプログラムが読み込まれて、ＣＰＵがそのプログラムを実行することで実現されるものである。
【００１９】
原音場収音信号相互相関変動計算部３０１は、収音音場（以降、原音場と称する）を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号ｘｉ＋（ｎ），ｘｉ−（ｎ）を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた原音場収音信号間の相互相関を計算（式（３））する（ステップＳ３０）。なお、音響信号を離散値化するＡ/Ｄ変換手段の表記は省略している。また、マイクロホンペアを構成する２個のマイクホンの間隔は、例えば1cm〜20cm程度である。
【００２０】
【数３】
2013243465.tif 000005
【００２１】
式（３）は、マイクロホンペアｘｉ＋，ｘｉ−の収音信号の間に時間差ｋを持たせた場合の相互相関を計算する。ここで、ｉはマイクロホンペアの番号、ｋはマイナスも含む時間差（タイムラグ）である。信号区間長Ｎは、例えば１〜７ｍｓの範囲である。離散値化するサンプリング周波数を例えば４８ｋＨｚとすると、サンプルｎの数は４８〜３３６個である。
【００２２】
再生音場収音信号相互相関変動計算部４０１は、再生音場を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号ｙｉ＋（ｎ），ｙｉ−（ｎ）を入力として、所定の時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた再生音場収音信号間の相互相関を計算（式（４））する（ステップＳ４０）。
【００２３】
【数４】
2013243465.tif 000006
【００２４】
ｉ，ｋ，ｔ，Ｎ，ｎは、上記した式（３）と同じである。
【００２５】
類似度計算部５０１は、原音場と再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号の相互相関と再生音場収音信号の相互相関との正規化相互相関を音場の類似度ｓ（ｉ）として計算（式（５））する。
【００２６】
【数５】
2013243465.tif 000007
【００２７】
ここでＫは、最大の時間差ｋであり、例えばＮ/４〜Ｎ/５程度に設定する。Ｔは時刻ｔの上限である。Ｔは、例えば部屋の初期反射波を考慮して３０〜４０ｍｓの範囲に設定する。また、ｉはマイクロホンペアの番号であり、複数でも良い。この実施例では、１個のマイクロホンペア同士から求めた音場類似度ｓ（ｉ）を、そのまま音場全体の類似度ｓとして扱っている。破線でマイクロホンペアｘ２，ｙ２を示すようにマイクロホンペアが複数の場合、総類似度算出部６０は、音源に対する位置関係が対応するマイクロホンペア間で求めた複数の類似度ｓ（ｉ）から統計量を求めて音場類似度ｓとして出力する。
【００２８】
図３を参照して、原音場と再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアについて説明する。原音場内のマイクロホンＭ１，Ｍ２は、音源０から発せられる音響信号を収音する。再生音場内のスピーカＳ１，Ｓ２は、マイクロホンＭ１、Ｍ２で収音した信号を音響信号に変換して、音源０を再現音源０′として再現する。マイクロホンＭ１，Ｍ２と、スピーカＳ１，Ｓ２との間に設けられる増幅手段等の表記は省略している。
【００２９】
ここで、原音場内のマイクロホンペアｘ１に対応する再生音場のマイクロホンペアはｙ１である。またマイクロホンペアｘ２に対応する再生音場のマイクロホンペアはｙ２である。このように、音源０又は再現音源０′に対して配置される位置関係が同じものを、位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアとする。なお、位置関係が同じとは、厳密に座標レベルで同じである必要はない。
【００３０】
図３に示すようにマイクロホンペアの数が２個の場合、マイクロホンペアｘ１とｙ１の相互相関ｃｘ（１，ｋ，ｔ），ｃｙ（１，ｋ，ｔ）の正規化相互相関が類似度計算部５０１で計算され、マイクロホンペアｘ２とｙ２の相互相関ｃｘ（２，ｋ，ｔ），ｃｙ（２，ｋ，ｔ）の正規化相互相関が類似度計算部５０２で計算される。
【００３１】
そして、類似度計算部５０１と類似度計算部５０２でそれぞれ計算された類似度は、総類似度算出部６０で統計処理された音場全体の類似度ｓとなる。統計処理としては、単純平均や、信号パワーによる重み付け平均、中央値（メディアン）等を用いても良い。マイクロホンペアの数は２個以上であっても良い。その場合、マイクロホンペアの数に対応する類似度計算部５０＊が設けられる。
【００３２】
このように音場類似度推定装置１００によれば、収音信号間の相関関数の時間変動を考慮した新しい類似度で、音場同士を評価することが可能になる。再生音場で音場を再現するスピーカの周波数特性や、部屋の周波数特性の影響によって、相関関数も変化すると考えられる。そこで、周波数帯域毎に類似度を求めるようにした音場類似度推定装置２００を次に説明する。
【実施例２】
【００３３】
図４に、音場類似度推定装置２００の機能構成例を示す。音場類似度推定装置２００は、音場類似度推定装置１００に対して第１原音場帯域分割部７０と第２原音場帯域分割部７１と、第１再生音場帯域分割部８０と第２再生音場帯域分割８１と、を備える点で異なり、更に原音場収音信号相互相関変動算出部３０１〜３０Ｗと再生音場収音信号相互相関変動算出部４０１〜４０Ｗとが、帯域分割した帯域数の数（Ｗ個）に対応する個数を具備する点で異なる。
【００３４】
第１原音場帯域分割部７０は、原音場を、近接配置された２個のマイクロホンなら成るマイクロホンペアｘ１で収音した２系統の音響信号を離散値化した一方の離散値音響信号ｘ１＋（ｎ）の周波数帯域を帯域分割する。
【００３５】
第２原音場帯域分割部７１は、上記２系統の音響信号の他方を離散値化した離散値音響信号ｘ１−（ｎ）の周波数帯域を帯域分割する。第１原音場帯域分割部７０と第２原音場帯域分割部７１は、離散値音響信号ｘｉ＋（ｎ），ｘｉ−（ｎ）の例えば１００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数範囲をＷ個（例えば４〜２０個）に帯域分割する。この帯域で、人は音の到来方向を知覚（両耳間の位相差）していると考えられる。帯域分割後の帯域幅は、オクターブ間隔でも良いし、等間隔でも良い。
【００３６】
原音場収音信号相互相関変動計算部３０１〜３０Ｗは、第１原音場帯域分割部７０と第２原音場帯域分割部７１の出力する同一周波数帯域の離散値音響信号を入力として、所定時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた原音場収音信号間の相互相関を、帯域分割した帯域番号ｆ毎に計算（式（６））する。
【００３７】
【数６】
2013243465.tif 000008
【００３８】
式（６）は、帯域番号ｆ毎に計算する点だけ式（３）と異なる。
【００３９】
第１再生音場帯域分割部８０は、再生音場（原音場）を、近接配置された２個のマイクロホンなら成るマイクロホンペアｙ１で収音した２系統の音響信号を離散値化した一方の離散値音響信号ｙ１＋（ｎ）の周波数帯域を帯域分割する。
【００４０】
第２再生音場帯域分割部８１は、上記２系統の音響信号の他方を離散値化した離散値音響信号ｙ１−（ｎ）の周波数帯域を帯域分割する。再生音場側の分割する周波数帯域とその分割数は、原音場側と同じである。
【００４１】
再生音場収音信号相互相関変動計算部４０１〜４０Ｗは、第１再生音場帯域分割部８０と第２再生音場帯域分割部８１の出力する同一周波数帯域の離散値音響信号を入力として、所定時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた再生音場収音信号間の相互相関ｃｙ（・）を、帯域番号ｆ毎に計算（式（７））する。
【００４２】
【数７】
2013243465.tif 000009
【００４３】
式（７）は、帯域番号ｆ毎に計算する点だけ式（４）と異なる。
【００４４】
類似度計算部５０１〜５０Ｗは、原音場と再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた同一周波数帯域の原音場収音信号の相互相関と再生音場収音信号の相互相関との正規化相互相関を音場の類似度として計算（式（８））する。
【００４５】
【数８】
2013243465.tif 000010
【００４６】
式（８）は、帯域番号ｆ毎に類似度ｓ（ｉ，ｆ）を計算する点だけ式（５）と異なる。
【００４７】
総類似度算出部６０は、類似度計算部５０１〜５０Ｗが出力する音場の類似度の統計量を算出して音場類似度ｓとする。統計量としては、例えば式（９）に示すように単純平均や、信号パワーによる重み付け平均や、メディアン等を用いる。
【００４８】
なお、図４に示す例では、マイクロホンペアｘ１とｙ１の１組のペアから求めた類似度ｓ（１，１）〜ｓ（１，Ｗ）の統計量を、総類似度算出部６０で求めている。マイクロホンペアの数が複数の場合、総類似度算出部６０は次式に示すように全てのマイクロホンペアについての統計量を求める。
【００４９】
【数９】
2013243465.tif 000011
【００５０】
ここでＩはマイクロホンペアの数、Ｗは帯域分割数である。
【００５１】
音場類似度推定装置２００によれば、例えば、再生音場で原音場の音源を再現する目的で使用されるスピーカの周波数特性や、部屋の反響特性の周波数特性の影響を考慮した音場類似度を求めることが可能である。
【実施例３】
【００５２】
原音場と再生音場の音源とマイクロホンペアとの位置関係によっては、現音場の音響信号がそのままでは、再生音場の音響信号に時間的に対応しない。つまり、原音場と再生音場との間に時間シフトｄｔが存在する場合がある。そこで、原音場収音信号と再生音場収音信号との間に存在する時間シフトｄｔを予め求めるようにした音場類似度推定装置３００について、図５を参照して説明する。図６にその動作フローを示す。
【００５３】
音場類似度推定装置３００は、音場類似度推定装置１００に対して、更に、事前再生音場収音信号相互相関変動計算部３８０と、事前類似度計算部３５０と、時間シフト設定部３９０と、を備える点で異なる。
【００５４】
事前再生音場収音信号相互相関変動計算部３８０は、再生音場の音響信号を、近接配置された２個のマイクロホンから成るマイクロホンペアで収音した２系統の音響信号を離散値化した離散値音響信号を入力として、上記再生音場における時間シフトｄｔを加えて上記時刻ｔを基準とした信号区間長Ｎの範囲で、上記離散値音響信号の間に時間差ｋを設けた再生音場収音信号間の事前再生音場収音信号の相互相関ｃ′ｙ（・）を計算（式（１０））する（ステップＳ３８０）。
【００５５】
【数１０】
2013243465.tif 000012
【００５６】
事前類似度計算部３５０は、原音場収音信号の相互相関ｃｘ（・）と、事前再生音場収音信号の相互相関ｃ′ｙ（・）を入力として上記原音場と上記再生音場のそれぞれの音源に対する位置関係が対応するそれぞれのマイクロホンペアの収音信号から求めた原音場収音信号の相互相関と再生音場収音信号の相互相関との正規化相互相関を事前音場類似度ｓ′（・）として計算（式（１１））する（ステップＳ３５０）。
【００５７】
【数１１】
2013243465.tif 000013
【００５８】
時間シフト設定部３９０は、事前音場類似度ｓ′（・）を原音場の信号パワーで重み付けし、その総和を評価関数（式（１２））として、当該評価関数を最大にする時間シフトｄｔを求める。評価関数を最大にする時間シフトｄｔは、繰り返し計算で求める（ステップＳ３９０からＳ３８０へのループ）。
【００５９】
【数１２】
2013243465.tif 000014
【００６０】
類似度計算部５０１′は、評価関数Ｑ（ｄｔ）を最大にする時間シフトｄｔを加えた再生音場収音信号相互相関と上記原音場収音信号相互相関との正規化相互相関を、音場類似度として計算する。
【００６１】
音場類似度推定装置３００は、原音場と再生音場のスピーカの差や部屋の音の反射率などの影響を排除することができる効果を奏する。なお、時間シフトｄｔを予め求める機能を、音響信号を周波数帯域に分割しない音場類似度推定装置１００に加えた例で説明を行ったが、この機能は音場類似度推定装置２００と組み合わせることも可能である。その場合、評価関数Ｑ（ｄｔ）は次式で表せる。
【００６２】
【数１３】
2013243465.tif 000015
【００６３】
〔評価実験〕
この発明による新しい指標（類似度）の効果を確認する目的で、評価実験を行った。
【００６４】
図７に、評価実験の実験条件を図示する。２マイクロホンＭ１，Ｍ２と２スピーカＳ１，Ｓ２による再生方式（Ａ）と、３マイクロホンＭ１〜Ｍ３と３スピーカＳ１〜Ｓ３による再生方式（Ｂ）により、再現音源０′を再生する評価実験を行った。図８に、観測点ｂにおける原音場収音信号相互相関の等高線マップを示す。図９に、再生方式（Ａ）による観測点ｂでの再生音場収音信号相互相関（式（４））の等高線マップを示す。図１０に、再生方式（Ｂ）による観測点ｂにおける再生音場収音信号相互相関の等高線マップを示す。
【００６５】
等高線マップは、各観測点で算出される全相互相関関数の絶対値のうち、最大値との比を取った値をプロットしたものである。等高線マップの横軸は時刻ｔであり、縦軸は時間差ｋに対応する番号である。ｂｎは、式（３）と（４）に示した帯域番号ｆに対応する。表１に、帯域番号ｂｎと周波数との関係を示す。
【００６６】
【表１】
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図８のｂｎ＝４，５，６，７では、縦軸の時間差ｋ＝２０のところに相関のピークがある。このピークは音源０の位置に対応する。図９に示す再生方式（Ａ）（２スピーカ再生）では、観測点ｂの前にあるスピーカＳ２の再生信号の効果が大きいために、等高線マップの相関のピークが時間差ｋ＝３０付近に現れる。つまり、再現音源０′の位置が、音源０の位置と異なるところで鳴っているように、再生音場で再生されていることを表している。
【００６７】
図１０に示す再生方式（Ｂ）（３スピーカ再生）では、ｂｎ＝４〜６で相関のピークが時間差ｋ＝２０と、原音場と同じところで再生されていることが分かる。
【００６８】
表２に、観測点ｂにおける帯域ごとの音場類似度を、再生方式別に求めた結果を示す。
【００６９】
【表２】
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表２に示すように、３マイクロホンＭ１〜Ｍ３と３スピーカＳ１〜Ｓ３による再生方式（Ｂ）の方が音場類似度が高い。全帯域、全観測点での音場類似度の平均値は、再生方式（Ａ）が0.5562、再生方式（Ｂ）が0.6895となる結果が得られた。
【００７０】
このように、本発明の収音信号間の相関関数の時間変動を求めて、原音場と再生音場の、音場の類似度を推定する新しい指標によれば、従来の共分散行列を用いて音場を評価する手法では不可能であった時刻ｔに対する音場類似度を評価することが可能になる。
【００７１】
なお、上記した実施例は、原音場と再生音場の音響信号を、そのままディジタル録音した例で説明を行ったが、インパルス応答を元に音場類似度を推定することも可能である。
【００７２】
図１１に、インパルス応答の例を示す。原音場を３チャネル（Ｍ１〜Ｍ３）収音し、再生音場で３チャネル（Ｓ１〜Ｓ３）再生によって音場を再生する例を考える。音源Ｐ個（Ｐ＝１）、再生信号収音用マイクロホンを３個（Ｍ＝３）、マイクロホンペアをＩ個、原音場にｘ１，ｘ２、再生音場にｙ１，ｙ２、のそれぞれ２個（Ｉ＝２）を配置する。
【００７３】
ここで、音源０から再生信号収音用マイクロホンＭ１〜Ｍ３までのインパルス応答（ｇＰ，Ｍ）を、ｇ０，１，ｇ０，２，ｇ０，３とし、音源Ｐからｉ番目の音場類似度測定用マイクロホンペアｘ１，ｘ２へのインパルス応答をｅｉ＋，ｅｉ−とする。そして、再生音場のスピーカＳ１からマイクロホンペアへのインパルス応答をｈ１，１＋，ｈ１，１−とすると、下記に示す式の関係が成り立つ。
【００７４】
【数１４】
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【００７５】
ここで（×）は、畳み込みを意味する。式（１４）〜（１７）に示す入力信号を用いても、この発明の音場類似度推定装置は、原音場と再生音場の類似度を推定することができる。
【００７６】
以上述べたように、この発明の音場類似度推定装置１００，２００，３００は、原音場と再生音場の、音場の類似度を評価する新しい指標を提供する。その新しい指標は、時間変動を含めた音場の評価を可能にする。
【００７７】
なお、マイクロホンペアを水平方向に並べると水平面内の特性（音場類似度）を抽出でき、鉛直方向に並べると鉛直面内の特性を抽出することができる。このような特性の抽出方向の切り替えを容易にする目的で、例えば、図１２に示すようにマイクロホンペアを３つのマイクロホンで構成し、３つのマイクロホンの中から２つのペアを選択するようにしても良い。
【００７８】
また、音場類似度推定装置２００と３００については、コンピュータで構成できる点について記載しなかったが、音場類似度推定装置１００と同様に、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等で構成されるコンピュータに所定のプログラムが読み込まれて、ＣＰＵがそのプログラムを実行することで実現されるように構成しても良い。
【００７９】
上記装置における処理手段をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、各装置における処理手段がコンピュータ上で実現される。
【００８０】
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、DVD（Digital Versatile Disc）、DVD-RAM（Random Access Memory）、CD-ROM（Compact Disc Read Only Memory）、CD-R（Recordable）/RW（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、MO（Magneto Optical disc）等を、半導体メモリとしてEEP-ROM（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。
【００８１】
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD-ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記録装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
【００８２】
また、各手段は、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより構成することにしてもよいし、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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