(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴取位置を中心とする所定半径の円周の前記聴取位置正面方向に対して時計方向に９０度より小さい第１の角度を成す位置に配置された右スピーカに割り当てられた右チャンネル、前記円周の前記聴取位置正面方向に対して反時計方向に前記第１の角度を成す位置に配置された左スピーカに割り当てられた左チャンネル、前記円周上の前記聴取位置後正面方向に対して反時計方向に９０度より小さく前記第１の角度より大きい第２の角度を成す位置に配置された右リアスピーカに割り当てられた右リアチャンネル、および前記円周上の前記聴取位置後正面方向に対して時計方向に前記第２の角度を成す位置に配置された左リアスピーカに割り当てられた左リアチャンネルを含む４チャンネル以上のチャンネル用の音響再生用信号を処理するためのステレオ信号処理装置において、
前記右リアチャンネル用の音響再生信号を、所定可聴周波数である基準周波数以上のＳＲ高域成分信号と前記基準周波数未満のＳＲ中低域成分信号とに分割するための第１のフィルタと、前記左リアチャンネル用の音響再生信号を、前記基準周波数以上のＳＬ高域成分信号と前記基準周波数未満のＳＬ中低域成分信号とに分割するための第２のフィルタと、
前記ＳＲ中低域成分信号を前記右スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＲＲ中低域成分信号を生成するための第１の補償フィルタと、
前記ＳＲ中低域成分信号を前記左スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＲＬ中低域成分信号を生成するための第２の補償フィルタと、
前記ＳＬ中低域成分信号を前記右スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＬＲ中低域成分信号を生成するための第３の補償フィルタと、
前記ＳＬ中低域成分信号を前記左スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＬＬ中低域成分信号を生成するための第４の補償フィルタと、
前記右チャンネル用の音響再生信号と前記補正ＳＲＲ中低域成分信号と前記補正ＳＬＲ中低域成分信号とを加算して前記右チャンネル用の音響再生信号として出力するための第１の加算器と、前記左チャンネル用の音響再生信号と前記補正ＳＲＬ中低域成分信号と前記補正ＳＬＬ中低域成分信号とを加算して前記左チャンネル用の音響再生信号として出力するための第２の加算器とを備え、
前記ＳＲ高域成分信号を前記右リアチャンネル用の音響再生信号として出力し、前記ＳＬ高域成分信号を前記左リアチャンネル用の音響再生信号として出力するとともに、
前記第１の補償フィルタおよび前記第２の補償フィルタが、前記右スピーカから出力される前記ＳＲ中低域成分信号を前記聴取位置に関する前記右リアスピーカの前後対称位置に定位させるものであり、
前記第３の補償フィルタおよび前記第４の補償フィルタが、前記左スピーカから出力される前記ＳＬ中低域成分信号を前記聴取位置に関する前記左リアスピーカの前後対称位置に定位させるものであることを特徴とするステレオ信号処理装置。
【請求項２】
前記基準周波数は、１．５ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下のいずれかの周波数であり、かつ可変であることを特徴とする請求項１記載のステレオ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステレオ信号処理装置に関し、特にステレオデジタル放送、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等の記録媒体から得られるデジタル信号等を処理するためのステレオ信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、臨場感の高い立体音響を楽しむための装置として、いわゆる５．１チャンネルのステレオ装置が知られている。これは、ＤＶＤ等の利用やＢＳ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）デジタル放送等の受信が可能になって以来のことであり、２チャンネルのステレオ音響信号のみならず５．１チャンネルのステレオ音響信号も利用可能となったことによる。
【０００３】
ここで、５．１チャンネルステレオにおける音響チャンネルは、右チャンネル、左チャンネルに加えてセンタチャンネル、右リアチャンネル、左リアチャンネル、および低域強調チャンネルによって構成される。標準的な再生装置では低域強調チャンネルを除く５つのチャンネルの音響信号は、第２図に示す５つのスピーカ２０１−２０５によってそのまま再生される。低域強調チャンネルについては、低域強調チャンネル用のスピーカ位置は自由である。
【０００４】
家庭のように限られた空間では、５つのチャンネルすべてに広帯域のスピーカを用いることはスピーカの置き場所確保の点で困難であることが多く、実際上は次に示すような再生方法が用いられる。
第１の方法は、後方の左右リアスピーカ２０４、２０５として、前方の左右スピーカ２０１、２０２に比して小型のスピーカを用い、不足する低域成分音をサブウーフアを介して補充再生する方法である。
【０００５】
第２の方法は、後方にスピーカを全く設けずに前方２つのスピーカのみでリアスピーカから出力されるべき音響を再生する、いわゆるフロントサラウンドと呼ばれる方法である。この方法ではセンタチャンネルの音響信号を左右のチャンネルに振り分けるだけでなく、左右のリアチャンネルの音響信号に頭部伝達関数の逆フィルタ処理を施し、左後方および右後方に仮想音源が位置するように合成される。すなわち、実際にリアスピーカを設置せずに聴感上その場所に聞こえるようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の第１の方法では、小型のリアピーカからの音と前方スピーカからの音との音色差が大きくなりやすく、音の移動感や包まれ感等に関して聴感上違和感が生じやすいという問題があった。この傾向はリアスピーカを小型にすればするほど顕著になる。
【０００７】
また、第２の方法では、実際には音を後方から聞かせることができないため、５チャンネルステレオ本来の四方から音に取り囲まれる効果が減殺されるという問題がある。これは頭部伝達関数を用いる方式共通の欠点で、逆フィルタの設計に用いた頭部伝達関数が視聴者本人の頭部伝達関数と異なるため、音像の前後の知覚に重要な役割も持つ高域成分の再現が不正確であることによる。頭部伝達関数として視聴者本人のものを用いることは理論的には可能であるが、放送のように不特定多数のユーザを対象とする場合には非現実的である。
【０００８】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型のリアスピーカを用いる場合でも聴感上の違和感が低減された音を再生するするための信号の生成が可能なステレオ信号処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の点を考慮して、請求項１に係る発明は、聴取位置を中心とする所定半径の円周の前記聴取位置正面方向に対して時計方向に９０度より小さい第１の角度を成す位置に配置された右スピーカに割り当てられた右チャンネル、前記円周の前記聴取位置正面方向に対して反時計方向に前記第１の角度を成す位置に配置された左スピーカに割り当てられた左チャンネル、前記円周上の前記聴取位置後正面方向に対して反時計方向に９０度より小さく前記第１の角度より大きい第２の角度を成す位置に配置された右リアスピーカに割り当てられた右リアチャンネル、および前記円周上の前記聴取位置後正面方向に対して時計方向に前記第２の角度を成す位置に配置された左リアスピーカに割り当てられた左リアチャンネルを含む４チャンネル以上のチャンネル用の音響再生用信号を処理するためのステレオ信号処理装置において、前記右リアチャンネル用の音響再生信号を、所定可聴周波数である基準周波数以上のＳＲ高域成分信号と前記基準周波数未満のＳＲ中低域成分信号とに分割するための第１のフィルタと、前記左リアチャンネル用の音響再生信号を、前記基準周波数以上のＳＬ高域成分信号と前記基準周波数未満のＳＬ中低域成分信号とに分割するための第２のフィルタと、前記ＳＲ中低域成分信号を前記右スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＲＲ中低域成分信号を生成するための第１の補償フィルタと、前記ＳＲ中低域成分信号を前記左スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＲＬ中低域成分信号を生成するための第２の補償フィルタと、前記ＳＬ中低域成分信号を前記右スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＬＲ中低域成分信号を生成するための第３の補償フィルタと、前記ＳＬ中低域成分信号を前記左スピーカから出力した場合の頭部伝達関数で補正して補正ＳＬＬ中低域成分信号を生成するための第４の補償フィルタと、前記右チャンネル用の音響再生信号と前記補正ＳＲＲ中低域成分信号と前記補正ＳＬＲ中低域成分信号とを加算して前記右チャンネル用の音響再生信号として出力するための第１の加算器と、前記左チャンネル用の音響再生信号と前記補正ＳＲＬ中低域成分信号と前記補正ＳＬＬ中低域成分信号とを加算して前記左チャンネル用の音響再生信号として出力するための第２の加算器とを備え、前記ＳＲ高域成分信号を前記右リアチャンネル用の音響再生信号として出力し、前記ＳＬ高域成分信号を前記左リアチャンネル用の音響再生信号として出力するとともに、前記第１の補償フィルタおよび前記第２の補償フィルタが、前記右スピーカから出力される前記ＳＲ中低域成分信号を前記聴取位置に関する前記右リアスピーカの前後対称位置に定位させるものであり、前記第３の補償フィルタおよび前記第４の補償フィルタが、前記左スピーカから出力される前記ＳＬ中低域成分信号を前記聴取位置に関する前記左リアスピーカの前後対称位置に定位させるものである構成を有している。
この構成により、中低域音については、前方のスピーカが受け持ち、リアスピーカと前後対称な位置に仮想音像を合成するため、高域と中低域の音像の分離が起きにくく、音質的にも聴感上も違和感が低減された音響を出力することが可能なステレオ信号処理装置を実現できる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１において、  前記基準周波数は、１．５ｋＨｚ以上６ｋＨｚ以下のいずれかの周波数であり、かつ可変である構成を有している。この構成により、基準周波数を１．５ｋＨｚ〜６ｋＨｚの範囲内で調整できるため、視聴者の個人差、使用できるスピーカの大きさや種類、環境等に応じることが可能なステレオ信号処理装置を実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るステレオ信号処理装置について説明する。なお、本発明は、視聴者によって知覚される音像の前後感は、概ね６ｋＨｚ以上の周波数帯域の音に基づいて形成されることを利用したものである。換言すれば、概ね６ｋＨｚより下の中低域音は、音像の前後について知覚に重要な役割を果たさないことを利用したものである。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るステレオ信号処理装置の概略のブロック構成を示す図である。ステレオ信号処理装置１００は、第１、第２の高域通過フィルタ（以下、ＨＰＦという。）１１、２１、第１、第２の低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦという。）１２、２２、第１から４の補償フィルタ１３、１４、２３、２４、および第１、第２の加算器３０、４０によって構成される。
【００１３】
図１に示すように、ステレオ信号処理装置１００には、右チャンネル用の入力信号である入力Ｒ信号、左チャンネル用の入力信号である入力Ｌ信号、センタチャンネル用の入力信号である入力Ｃ信号、右リアチャンネル用の入力信号である入力ＳＲ信号、および左リアチャンネル用の入力信号である入力ＳＬ信号が入力される。
図２は、ステレオ信号処理装置１００から信号が出力されるスピーカの配列を模式的に示した図である。図２に示す５つのスピーカは、左右スピーカ２０１、２０２、センタスピーカ２０３、および左右リアスピーカ２０４、２０５によって構成される。
【００１４】
第１のＨＰＦ１１は、入力ＳＲ信号を入力とし、入力ＳＲ信号のうちの所定周波数以上の周波数成分の信号を通過させ、通過させて得られた出力ＳＲ信号をステレオ信号処理装置１００から出力するための手段である。以下では、上記の所定周波数を基準周波数といい、基準周波数として、例えば上記の６ｋＨｚとすることができる。また、基準周波数以上の周波数帯域成分の信号を高域成分信号といい、基準周波数未満の周波数帯域成分の信号を中低域成分信号ともいう。
【００１５】
第１のＬＰＦ１２は、入力ＳＲ信号を入力とし、入力ＳＲ信号のうちの上記基準周波数以下の周波数成分の信号（以下、ＳＲ中低域成分信号という。）を通過させ、第１、第２の補償フィルタ１３、１４に出力するための手段である。この結果、入力ＳＲ信号は、第１のＨＰＦ１１と第１のＬＰＦ１２によって基準周波数を境界として２つの周波数成分の信号に分離される。
【００１６】
第１の補償フィルタ１３は、第１のＬＰＦ１２から出力されたＳＲ中低域成分信号を入力とし、ＳＲ中低域成分信号に音の頭部伝達関数を考慮して補正処理を施し、補正処理によって得られた信号である補正ＳＲＲ中低域成分信号を第１の加算器３０に出力するための手段である。なお、第１の補償フィルタ１３で行われる音の頭部伝達関数を考慮した補正処理では、右スピーカ２０１から出力された場合の頭部伝達関数を考慮して補正処理を行うものである。
【００１７】
第２の補償フィルタ１４は、第１のＬＰＦ１２から出力されたＳＲ中低域成分信号を入力とし、ＳＲ中低域成分信号に音の頭部伝達関数を考慮して補正処理を施し、補正処理によって得られた信号である補正ＳＲＬ中低域成分信号を第２の加算器４０に出力するための手段である。なお、第２の補償フィルタ１４で行われる音の頭部伝達関数を考慮した補正処理では、左スピーカ２０２から出力された場合の頭部伝達関数を考慮して補正処理を行うものである。
【００１８】
第２のＨＰＦ２１は、入力ＳＬ信号を入力とし、入力ＳＬ信号のうちの上記基準周波数以上の周波数成分の信号を通過させ、通過させて得られた出力ＳＬ信号をステレオ信号処理装置１００から出力するための手段である。これにより、第２のＨＰＦ２１からは、第１のＨＰＦ１１と同一の周波数成分の信号が出力されることになる。
【００１９】
第２のＬＰＦ２２は、入力ＳＬ信号を入力とし、入力ＳＬ信号のうちの上記基準周波数以下の周波数成分の信号（以下、ＳＬ中低域成分信号という。）を通過させ、第３、第４の補償フィルタ２３、２４に出力するための手段である。この結果、入力ＳＬ信号は、第２のＨＰＦ２１と第２のＬＰＦ２２によって、入力ＳＲ信号の場合と同一の基準周波数を境界として２つの周波数成分の信号に分離される。
【００２０】
第３の補償フィルタ２３は、第２のＬＰＦ２２から出力されたＳＬ中低域成分信号を入力とし、ＳＬ中低域成分信号に音の頭部伝達関数を考慮して補正処理を施し、補正処理によって得られた信号である補正ＳＬＲ中低域成分信号を第１の加算器３０に出力するための手段である。なお、第３の補償フィルタ２３で行われる音の頭部伝達関数を考慮した補正処理では、右スピーカ２０１から出力された場合の頭部伝達関数を考慮して補正処理を行うものである。
【００２１】
第４の補償フィルタ２４は、第２のＬＰＦ２２から出力されたＳＬ中低域成分信号を入力とし、ＳＬ中低域成分信号に音の頭部伝達関数を考慮して補正処理を施し、補正処理によって得られた信号である補正ＳＬＬ中低域成分信号を第２の加算器４０に出力するための手段である。なお、第４の補償フィルタ２４で行われる音の頭部伝達関数を考慮した補正処理では、左スピーカ２０２から出力された場合の頭部伝達関数を考慮して補正処理を行うものである。
【００２２】
第１の加算器３０は、入力Ｒ信号、第１の補償フィルタ１３から出力された補正ＳＲＲ中低域成分信号、および第３の補償フィルタ２３から出力された補正ＳＬＲ中低域成分信号を加算し、加算して得られた信号を出力Ｒ信号としてステレオ信号処理装置１００から出力するための手段である。
【００２３】
第２の加算器４０は、入力Ｌ信号、第２の補償フィルタ１４から出力された補正ＳＲＬ中低域成分信号、および第４の補償フィルタ２４から出力された補正ＳＬＬ中低域成分信号を加算し、加算して得られた信号を出力Ｌ信号としてステレオ信号処理装置１００から出力するための手段である。
【００２４】
なお、センタチャンネル用の入力信号である入力Ｃ信号は、出力Ｃ信号としてそのままステレオ信号処理装置１００から出力される。したがって、入力Ｃ信号は、ステレオ信号処理装置１００を通過するだけであり、出力Ｃ信号と同一の信号である。
【００２５】
また、頭部伝達関数を補償するための第１〜第４の補償フィルタ１３、１４、２３、２４は、補正ＳＲＲ中低域成分信号と補正ＳＬＲ中低域成分信号とが右スピーカ２０１で再生され、補正ＳＲＬ中低域成分信号と補正ＳＬＬ中低域成分信号とが左スピーカ２０２で再生された場合に、ＳＲ中低域成分信号とＳＬ中低域成分信号とがそれぞれ仮想スピーカ２０６、２０７に定位するように設計される。ここで、定位させるための方法は公知であり、例えば、特開平６−１８９３９９号公報に開示されている。
【００２６】
ここで、仮想スピーカ２０６は右リアスピーカ２０４と、仮想スピーカ２０７は左リアスピーカ２０５と、それぞれ前後対称な位置関係にあるものとする。中低域音は音像の前後関係に関して誤認識を生じやすいことから、仮想スピーカ２０６、２０７が前方の位置にあるにもかかわらず、音像の前後感を左右する高域の周波数帯成分の音が、仮想スピーカ２０６、２０７と前後対称な位置にあるリアスピーカ２０４、２０５から発せられれば、左右リアチャネル用の音響再生信号は、全体としてそれぞれ、リアスピーカ２０４、２０５の位置に認識される。
【００２７】
なお、音像の前後感を左右する音の周波数の基準である基準周波数を上記では概ね６ｋＨｚと記載したが、視聴者の個人差、使用できるスピーカの大きさや種類、環境等に応じることができるようにするため、基準周波数を１．５ｋＨｚ〜６ｋＨｚの範囲内で可変とし、調整できるとするのでも良い。
【００２８】
また、ステレオ信号処理装置１００から出力された各信号を所定の記録媒体に記録し、その記録媒体を上記の各入力信号が記録された記録媒体として用いることによっても聴感上の違和感が低減された音響を生成することができる。その際の記録は、公知の方法または手段を用いて行うことができ、それらについての説明は省略する。
【００２９】
さらに、ステレオ信号処理装置１００から出力された各信号、または、ステレオ信号処理装置１００から出力された各信号が記録された上記の記録媒体に基づいて得られる各信号を、公知の放送方法または放送手段を用いて放送する場合も同様に聴感上の違和感が低減された音響を生成することができる。公知の放送方法または手段についての説明は省略する。
【００３０】
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態に係るステレオ信号処理装置は、入力信号を中低域成分信号と高域成分信号とに分離し、リアスピーカには高域成分信号を出力するため、リアスピーカは高域成分信号のみ再生すれば良いため、大型のスピーカが不要になる。
【００３１】
また、リアスピーカを用いて再生すべき信号の最低周波数は１．５ｋＨｚ以上であり、可聴周波数の下限に比してきわめて高いため、従来多用された低域のみサブウーフアから再生する方式に比べても、より小さなスピーカが使用できる。さらに、リアチャンネル用音響再生信号の中低域音については前方のスピーカが受け持ち、リアスピーカと前後対称な位置に仮想音像を合成するため、高域と中低域の音像の分離が起きにくく、音質的にも聴感上も違和感が低減された音響を出力させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、小型のリアスピーカを用いる場合でも聴感上の違和感が低減された音を再生するするための信号の生成が可能なステレオ信号処理装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るステレオ信号処理装置の概略のブロック構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るステレオ信号処理装置から信号が出力されるスピーカの配列を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１１  第１の高域通過フィルタ
１２  第１の低域通過フィルタ
１３  第１の補償フィルタ
１４  第２の補償フィルタ
２１  第２の高域通過フィルタ
２２  第２の低域通過フィルタ
２３  第３の補償フィルタ
２４  第４の補償フィルタ
３０  第１の加算器
４０  第２の加算器
１００  ステレオ信号処理装置
２０１  右スピーカ
２０２  左スピーカ
２０３  センタスピーカ
２０４  右リアスピーカ
２０５  左リアスピーカ
２０６、２０７  仮想スピーカ
【図１】
0003942914.tif 000002
【図２】
0003942914.tif 000003