(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎチャンネル（Ｎ≧５）のオーディオ信号が、少なくとも、第１のチャンネルのオーディオ信号から第５のチャンネルのオーディオ信号により構成されるとともに、そのうちの１つのチャンネルのオーディオ信号が方向感を伴わない低域周波数を含むオーディオ信号である場合において、
上記Ｎチャンネルのオーディオ信号を１つのチャンネルにエンコードした信号を入力信号とし、この入力信号をもとのＮチャンネルのオーディオ信号にデコードするデコーダ回路と、
このデコーダ回路から出力される上記Ｎチャンネルのオーディオ信号のうち、上記低域周波数を含むチャンネルのオーディオ信号を信号処理して他のチャンネルのオーディオ信号に分配する分配回路と、
この分配回路から出力されるオーディオ信号に対し並列に信号処理を施すことにより、２つのスピーカから再生するときに上記オーディオ信号により形成される音像を任意の位置に定位させる第１の信号処理回路と、
この第１の信号処理回路から出力されるオーディオ信号に対し、上記２つのスピーカからリスナの両耳への伝達関数と等価の信号処理を行って２チャンネルのオーディオ信号に変換する第２の信号処理回路と
を有し、
この第２の信号処理回路の出力信号をへッドホンに供給して再生する
ようにしたオーディオ再生装置。
【請求項２】
Ｎチャンネル（Ｎ≧５）のオーディオ信号が、少なくとも、第１のチャンネルのオーディオ信号から第５のチャンネルのオーディオ信号により構成されるとともに、そのうちの１つのチャンネルのオーディオ信号が外部からの情報に基づいて制御されるオーディオ信号である場合において、
上記Ｎチャンネルのオーディオ信号を１つのチャンネルにエンコードした信号を入力信号とし、この入力信号をもとのＮチャンネルのオーディオ信号にデコードするデコーダ回路と、
このデコーダ回路から出力される上記Ｎチャンネルのオーディオ信号のうち、上記所定のチャンネルのオーディオ信号を、外部からの情報に基づいて他のチャンネルに分配する分配回路と、
この分配回路から出力されるオーディオ信号に対し並列に信号処理を施すことにより、２つのスピーカから再生するときに上記オーディオ信号により形成される音像を任意の位置に定位させる第１の信号処理回路と、
この第１の信号処理回路から出力されるオーディオ信号に対し、上記２つのスピーカからリスナの両耳への伝達関数と等価の信号処理を行って２チャンネルのオーディオ信号に変換する第２の信号処理回路と
を有し、
この第２の信号処理回路の出力信号をへッドホンに供給して再生するとともに、
上記所定のチャンネルのオーディオ信号を上記他のチャンネルに分配する割り合いを上記外部からの情報に基づいて変更することにより、上記所定のチャンネルのオーディオ信号により形成される音像の定位位置を制御する
ようにしたオーディオ再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多チャンネルオーディオ信号の再生機能を有するオーディオ再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、映画などの映像に伴うオーディオ信号は多チャンネル化され、リスナの左前方、右前方および中央前方に置かれたスピーカと、リスナの左右後方あるいは左右両側に置かれたスピーカとによって再生されることを想定して記録されている。これによると、映像中の音源と、実際に聞こえてくる音像の位置とが一致し、さらに自然な広がりをもった音場が確立される。
【０００３】
しかし、ヘッドホンを使用してこのような音声を鑑賞すると、音像は頭の中に定位し、映像の方向と音像の定位位置とが一致せず、極めて不自然な音像の定位となってしまう。さらに、各チャンネルのオーディオ信号の定位位置を分離独立して再生することはできない。もちろん、楽音などの多チャンネルの音声だけを鑑賞する場合も同様で、スピーカ再生の場合と異なり、音が頭の中から聞こえ、音像の定位位置が分離せず、極めて不自然な音場再生となってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ヘッドホン再生の場合における不自然さを解消するとともに、特に音像を特定の位置に定位させることができるようにもするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、
Ｎチャンネル（Ｎ≧５）のオーディオ信号が、少なくとも、第１のチャンネルのオーディオ信号から第５のチャンネルのオーディオ信号により構成されるとともに、そのうちの１つのチャンネルのオーディオ信号が方向感を伴わない低域周波数を含むオーディオ信号である場合において、
上記Ｎチャンネルのオーディオ信号を１つのチャンネルにエンコードした信号を入力信号とし、この入力信号をもとのＮチャンネルのオーディオ信号にデコードするデコーダ回路と、
このデコーダ回路から出力される上記Ｎチャンネルのオーディオ信号のうち、上記低域周波数を含むチャンネルのオーディオ信号を信号処理して他のチャンネルのオーディオ信号に分配する分配回路と、
この分配回路から出力されるオーディオ信号に対し並列に信号処理を施すことにより、２つのスピーカから再生するときに上記オーディオ信号により形成される音像を任意の位置に定位させる第１の信号処理回路と、
この第１の信号処理回路から出力されるオーディオ信号に対し、上記２つのスピーカからリスナの両耳への伝達関数と等価の信号処理を行って２チャンネルのオーディオ信号に変換する第２の信号処理回路と
を有し、
この第２の信号処理回路の出力信号をへッドホンに供給して再生する
ようにしたオーディオ再生装置
とするものである。
したがって、ヘッドホンによりスピーカの場合と同等のステレオ音場が再現され、そのステレオ音場に分配された信号の音像が定位する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１０は、この発明によるオーディオ再生装置の一形態を示す。また、符号ＳLF、ＳRF、ＳLB、ＳRBは、４チャンネルのオーディオ信号であり、これら信号ＳLF、ＳRF、ＳLB、ＳRBは、リスナの左前方、右前方、左後方および右後方に配置されたスピーカにそれぞれ供給されたとき、４チャンネルステレオの再生音場を実現するものである。さらに、符号ＳFFは第５チャンネル目のオーディオ信号であり、この信号ＳFFは、信号ＳLF〜ＳRBによる音場に新たな音像を付与するものである。
【０００７】
そして、これらのオーディオ信号ＳLF〜ＳFFが入力端子１１〜１５を通じてＡ／Ｄコンバータ回路２１〜２５に供給されてデジタルオーディオ信号ＳLF〜ＳFFにＡ／Ｄ変換され、このデジタルオーディオ信号ＳLF〜ＳFFが分配回路３に供給される。
【０００８】
この分配回路３は、例えば図２に示すように構成される。すなわち、図２の分配回路３においては、信号ＳLF、ＳRFが加算回路３１、３２を通じて次段の回路へと出力され、信号ＳLB、ＳRBはそのまま次段の回路へと出力される。また、信号ＳFFが信号処理回路３５、３６を通じて加算回路３１、３２に供給されるとともに、このとき、信号処理回路３５、３６は例えば可変アッテネータ回路とされる。したがって、信号ＳFFは、信号ＳLF、ＳRFに、可変アッテネータ回路３５、３６により決まる割り合いで分配され、混合されることになる。
【０００９】
そして、この信号ＳFFの分配された信号ＳLF、ＳRFと、信号ＳLB、ＳRBとが例えばＤＳＰにより構成された第１のデジタル処理回路４に供給される。このデジタル処理回路４の詳細については後述するが、これはオーディオ信号ＳLF〜ＳRBを、２つのスピーカで４チャンネル再生の音像定位が得られるオーディオ信号ＳLS、ＳRSに変換するものである。
【００１０】
すなわち、デジタル処理回路４は、信号ＳLS、ＳRSがリスナの左前方および右前方に配置されたスピーカに供給されたとき、信号ＳLF、ＳRF、ＳLB、ＳRBがリスナの左前方、右前方、左後方および右後方に配置されたスピーカに供給されたときに得られる再生音場と同等の再生音場を実現するように、信号ＳLF〜ＳRBを信号ＳLS、ＳRSに変換するものである（この時点では、オーディオ信号ＳLF〜ＳRBはデジタル信号であるが、記載が煩雑になるので、アナログ信号であるとみなして記載している。以下同様）。
【００１１】
そして、このデジタル処理回路４からの信号ＳLS、ＳRSが、第２のデジタル処理回路５に供給される。このデジタル処理回路５も例えばＤＳＰにより構成され、オーディオ信号ＳLS、ＳRSを、ヘッドホンで再生したときに頭外に音像定位が得られるオーディオ信号ＳL 、ＳR に変換するものである。すなわち、デジタル処理回路５は、信号ＳL 、ＳR がヘッドホンに供給されたとき、信号ＳLS、ＳRSがリスナの左前方および右前方に配置されたスピーカに供給されたときに得られる再生音場と同等の再生音場を実現するように、信号ＳLS、ＳRSを信号ＳL 、ＳR に変換するものである。
【００１２】
そして、このオーディオ信号ＳL 、ＳR がＤ／Ａコンバータ回路６Ｌ、６Ｒに供給されてアナログオーディオ信号ＳL 、ＳR にＤ／Ａ変換され、このオーディオ信号ＳL 、ＳR が、ヘッドホンアンプ７Ｌ、７Ｒを通じてヘッドホン８の左および右の音響ユニット（信号・音響変換素子）８Ｌ、８Ｒに供給される。
【００１３】
このような構成によれば、ヘッドホン８に供給されるオーディオ信号ＳL 、ＳR は、オーディオ信号ＳLS、ＳRSが、ヘッドホン８でもスピーカ再生の場合の音像定位が得られるように変換された信号である。そして、そのオーディオ信号ＳLS、ＳRSは、４チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBが、２つのスピーカでも４チャンネルの音像定位が得られるように変換された信号である。
【００１４】
したがって、ヘッドホン８であっても、４チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBを４つのスピーカに供給してオーディオ再生を行った場合と同等の再生音場を実現することができる。
【００１５】
また、そのとき、分配回路３において、信号ＳFFが信号ＳLF、ＳRFに分配されているので、例えば図３に示すように、信号ＳFFによる音像ＳＩFFがリスナＭの前方に定位する。そして、信号ＳLFに分配される信号ＳFFの割り合いと、信号ＳRFに分配される信号ＳFFの割り合いとを、相補的に変化させれば、信号ＳFFによる音像ＳＩFFが、リスナＭの左前方および右前方に仮想的に配置されたスピーカＶＳL 、ＶＳR の間を、その分配の割り合いに対応して左右に移動することになる。すなわち、信号ＳFFによる音像ＳＩFFをリスナＭの中央前方だけではなく、リスナの左前方や右前方にも定位させることができる。
【００１６】
あるいは信号ＳLFに分配される信号ＳFFの割り合いと、信号ＳRFに分配される信号ＳFFの割り合いとを、同方向に変化させれば、信号ＳFFによる音像ＳＩFFの大きさを、その定位位置を変化させることなく、変更することができる。
【００１７】
さらに、信号処理回路３５、３６を移相回路として信号ＳLF、ＳRFに分配される信号ＳFF、ＳFFに位相差を与えれば、信号ＳFFによる音像ＳＩFFを、その位相差に対応して仮想スピーカＶＳL、ＶＳRよりも外側まで移動させ、定位させることができる。
【００１８】
次に、デジタル処理回路４が、スピーカによる再生音場のチャンネル数を変換する処理について説明する。なお、ここでは、デジタル処理回路４をディスクリートの回路により構成した場合である。
【００１９】
今、図４に示すように、リスナＭの左前方および右前方に音源ＳＳL 、ＳＳR を配置し、これら音源ＳＳL 、ＳＳR により、頭外の任意の位置に音源ＳＳX を等価的に再現する場合を考える。そして、
ＨLL：音源ＳＳL からリスナＭの左耳に至る伝達関数
ＨLR：      〃                右耳      〃
ＨRL：音源ＳＳR からリスナＭの左耳に至る伝達関数
ＨRR：      〃                右耳      〃
ＨXL：音源ＳＳX からリスナＭの左耳に至る伝達関数
ＨXR：      〃                右耳      〃
とすると、音源ＳＳL 、ＳＳR は、
ＳＳL ＝（ＨXL×ＨRR−ＨXR×ＨRL）／（ＨLL×ＨRR−ＨLR×ＨRL）
×ＳＳX                                     ・・・  (1)
ＳＳR ＝（ＨXR×ＨLL−ＨXL×ＨLR）／（ＨLL×ＨRR−ＨLR×ＨRL）
×ＳＳX                                     ・・・  (2)
のように表すことができる。
【００２０】
したがって、音源ＳＳX に対応する入力オーディオ信号ＳX を、(1) 式の伝達関数部分を実現するフィルタを通じて音源ＳＳL の位置に配置したスピーカに供給するとともに、信号ＳX を(2) 式の伝達関数部分を実現するフィルタを通じて音源ＳＳR の位置に配置したスピーカに供給すれば、音源ＳＳX の位置にオーディオ信号ＳX による音像を定位させることができる。
【００２１】
そこで、デジタル処理回路４は、例えば図５に示すように、デジタルフィルタ４１Ｌ〜４４Ｌ、４１Ｒ〜４４Ｒと、加算回路４５Ｌ、４５Ｒとにより構成される。この場合、それぞれのデジタルフィルタは、例えば図６Ａに示すように、遅延回路と、係数回路と、加算回路とによりＦＩＲ型に構成することができる。また、例えばフィルタ４１Ｌと、４１Ｒとは、図６Ｂに示すように、遅延回路を共用することができる。
【００２２】
そして、分配回路３からのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBが、デジタルフィルタ４１Ｌ〜４４Ｌを通じて加算回路４５Ｌに供給されるとともに、デジタルフィルタ４１Ｒ〜４４Ｒを通じて加算回路４５Ｒに供給される。
【００２３】
また、このとき、デジタルフィルタ４１Ｌ〜４４Ｌ、４１Ｒ〜４４Ｒの伝達関数が上述の考えにしたがって所定の値に設定され、オーディオ信号ＳLF〜ＳRBに対して、(1) 、(2) 式の伝達関数部分と同様の伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答が畳み込まれる。
【００２４】
したがって、加算回路４５Ｌからはオーディオ信号ＳLSが出力され、加算回路４５Ｒからはオーディオ信号ＳRSが出力される。つまり、加算回路４５Ｌ、４５Ｒからは、４チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBを４つのスピーカで再生したときの再生音場を、２つのスピーカで再現できるオーディオ信号ＳLS、ＳRSが出力される。
【００２５】
次に、デジタル処理回路５が、スピーカによる再生音場をヘッドホン８により実現する信号ＳL 、ＳR に変換する処理について説明する。なお、ここでも、デジタル処理回路５をディスクリートの回路により構成した場合である。
【００２６】
今、図７に示すように、リスナＭの前方に音源ＳＳM を配置した場合に、
ＨML：音源ＳＳM からリスナＭの左耳に至る伝達関数
ＨMR：      〃                右耳      〃
とすると、デジタル処理回路５は、これら伝達関数ＨML、ＨMRを実現すればよいことになる。
【００２７】
そこで、デジタル処理回路５は、例えば図８に示すように、デジタルフィルタ５１Ｌ、５２Ｌ、５１Ｒ、５２Ｒと、加算回路５５Ｌ、５５Ｒとにより構成される。なお、デジタルフィルタ５１Ｌ〜５２Ｒも、デジタルフィルタ５１Ｌ〜５４Ｒと同様、例えば図６に示すように構成することができる。
【００２８】
そして、デジタル処理回路４からのオーディオ信号ＳLS、ＳRSが、デジタルフィルタ５１Ｌ、５２Ｌを通じて加算回路５５Ｌに供給されるとともに、デジタルフィルタ５１Ｒ、５２Ｒを通じて加算回路５５Ｒに供給される。また、このとき、デジタルフィルタ５１Ｌ〜５２Ｒの伝達関数が所定の値に設定され、オーディオ信号ＳLS、ＳRSに対して伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答が畳み込まれる。
【００２９】
したがって、加算回路５５Ｌからはオーディオ信号ＳL が出力され、加算回路５５Ｒからはオーディオ信号ＳR が出力される。つまり、加算回路５５Ｌ、５５Ｒからは、オーディオ信号ＳLS、ＳRSをスピーカで再生したときの再生音場を、ヘッドホン５により再現できるオーディオ信号ＳL 、ＳR が出力される。
【００３０】
こうして、デジタル処理回路４により、４チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBが、２つのスピーカでも４つのスピーカの場合と同等の再生音場の得られるオーディオ信号ＳLS、ＳRSに変換され、この信号ＳLS、ＳRSが、さらに、デジタル処理回路５により、ヘッドホン８でもスピーカの場合と同等の再生音場の得られるオーディオ信号ＳL 、ＳR に変換される。したがって、オーディオ信号ＳL 、ＳR がヘッドホン８に供給されるとき、４つのスピーカの場合と同等の再生音場が再現される。
【００３１】
以上のようにして、上述のオーディオ再生装置１０によれば、本来ならば４つのスピーカで再現される４チャンネルの再生音場をヘッドホン８により再現することができる。そして、一般に、デジタル処理回路４によりチャンネル数を減らすための信号処理量は、デジタル処理回路５によりスピーカの再生音場をヘッドホンで実現するための信号処理量よりも、少なくすることができるので、上述のオーディオ再生装置１０によれば、すべての処理を１つのデジタル処理回路によりまとめて行う場合に比べ、回路の規模を小さくすることができるとともに、コストを下げることができる。
【００３２】
また、オーディオ信号ＳFFによる音像ＳＩFFは、分配回路３によりリスナＭの前方の任意の位置に定位させることができる。
【００３３】
図９は、第５チャンネル目のオーディオ信号ＳFFによる音像を、オーディオ信号ＳLF〜ＳRBによる音場の任意の位置に定位させることができるようにした分配回路３の場合である。
【００３４】
すなわち、Ａ／Ｄコンバータ回路２１〜２４からのデジタルオーディオ信号ＳLF〜ＳRBが加算回路３１〜３４を通じて次段のデジタル処理回路４に供給される。また、このとき、Ａ／Ｄコンバータ回路２５からのデジタルオーディオ信号ＳFFが、信号処理回路３５〜３８を通じて加算回路３１〜３４に供給されるとともに、このとき、信号処理回路３５〜３８は例えば可変アッテネータ回路とされる。したがって、信号ＳFFは、信号ＳLF〜ＳRBに、可変アッテネータ回路３５〜３８により決まる割り合いで分配され、混合されることになる。
【００３５】
そして、デジタル処理回路４以降は図１のオーディオ再生装置１０と同様に構成される。したがって、ヘッドホン８であっても、４チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBを４つのスピーカに供給してオーディオ再生を行った場合と同等の再生音場を実現することができる。
【００３６】
そして、そのとき、分配回路３において、左チャンネルの信号ＳLF、ＳLBに分配される信号ＳFFの割り合いと、右チャンネルの信号ＳRF、ＳRBに分配される信号ＳFFの割り合いとを、相補的に変化させれば、信号ＳFFによる音像が、信号ＳLF〜ＳRBによる音場を左右に移動することになる。また、前方チャンネルの信号ＳLF、ＳRFに分配される信号ＳFFの割り合いと、後方チャンネルの信号ＳLB、ＳRBに分配される信号ＳFFの割り合いとを、相補的に変化させれば、信号ＳFFによる音像が、信号ＳLF〜ＳRBによる音場を前後に移動することになる。
【００３７】
したがって、信号ＳFFによる音像を、信号ＳLF〜ＳRBにより形成される音場の任意の位置にさせることができる。
【００３８】
また、信号処理回路３５〜３８を移相回路として信号ＳLF〜ＳRBに分配される信号ＳFF〜ＳFFに位相差を与えれば、信号ＳFFによる音像を、その位相差に対応して仮想スピーカよりも外側まで移動させ、定位させることができる。さらに、信号ＳFFの定位位置を示す信号を信号ＳFFと一緒に得て、その信号ＳFFの定位位置を示す信号により信号処理回路３５〜３８を制御することもできる。
【００３９】
図１０は、オーディオ信号ＳLF〜ＳRBによる音像を、音場の任意の位置に定位させることができるようにした分配回路３の場合である。
【００４０】
すなわち、Ａ／Ｄコンバータ回路２１〜２４からのデジタルオーディオ信号ＳLF〜ＳRBが、信号処理回路３５１〜３５４および加算回路３１〜３４を通じて次段のデジタル処理回路４に供給される。さらに、信号ＳLFが信号処理回路３６１〜３８１を通じて加算回路３２〜３４に供給され、信号ＳRFが信号処理回路３６２〜３８２を通じて加算回路３１、３３、３４に供給され、信号ＳLBが信号処理回路３６３〜３８３を通じて加算回路３１、３２、３４に供給され、信号ＳRBが信号処理回路３６４〜３８４を通じて加算回路３１〜３３に供給される。こうして、信号ＳLF〜ＳRBには、他のチャンネルの信号がそれぞれ分配されて混合される。
【００４１】
そして、デジタル処理回路４以降は図１のオーディオ再生装置１０と同様に構成される。したがって、ヘッドホン８であっても、４チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBを４つのスピーカに供給してオーディオ再生を行った場合と同等の再生音場を実現することができる。
【００４２】
そして、そのとき、分配回路３からの信号ＳLF〜ＳRBには、他のチャンネルの信号が所定の割り合いで混合されているので、その混合の割り合いを変化させることにより、信号ＳLF〜ＳRBによる音像の定位位置あるいは音場を、その混合比に対応して変化させることができる。さらに、信号処理回路３５１〜３８４を移相回路として信号ＳLF〜ＳRBに分配される信号に位相差を与えれば、音像の定位位置や音場を拡張することができる。
【００４３】
図１１は、ヘッドホン８だけでなく、スピーカも使用できるようにした場合である。すなわち、入力端子１１〜１５からヘッドホン８までのオーディオ信号ラインが上述のように構成されるとともに、デジタル処理回路４からのオーディオ信号ＳLS、ＳRSが、端子５０Ｌ、５０Ｒを通じてＤ／Ａコンバータ回路６０Ｌ、６０Ｒに供給されてアナログオーディオ信号ＳLS、ＳRSにＤ／Ａ変換され、これらオーディオ信号ＳLS、ＳRSが、パワーアンプ７０Ｌ、７０Ｒを通じてスピーカ８０Ｌ、８０Ｒに供給される。なお、スピーカ８０Ｌ、８０Ｒは、リスナの左前方および右前方に配置される。
【００４４】
したがって、ヘッドホン８により４つのスピーカの場合と同等の再生音場を得ることができるとともに、２つのスピーカ８０Ｌ、８０Ｒによっても４つのスピーカの場合と同等の再生音場を得ることができる。
【００４５】
しかも、その場合、デジタル処理回路４までの回路を、ヘッドホン８のためと、スピーカ８０Ｌ、８０Ｒのためとに共通に使用でき、ヘッドホン８による再生のときと、スピーカ８０Ｌ、８０Ｒによる再生のときとで、信号処理回路３およびデジタル処理回路４の特性を切り換える必要がない。例えばデジタル処理回路４をＤＳＰで構成した場合、その処理内容やパラメータを変更する必要がない。
【００４６】
図１２は、オーディオ再生装置１０を多チャンネルのデジタルオーディオ信号の信号源に接続できるようにした場合である。すなわち、図１２において、符号１００は、デジタルオーディオ信号源を示し、この例においては、信号源１００はＤＶＤプレーヤである。そして、このＤＶＤプレーヤ１００からは、例えばドルビーデジタル（ＡＣ−３）におけるいわゆる5.1 チャンネルのデジタルオーディオ信号ＳDAが取り出される。
【００４７】
このデジタルオーディオ信号ＳDAは、左前方、中央前方、右前方、左後方、右後方および120Hz 以下の低域の６チャンネルのデジタルオーディオ信号ＳLF、ＳCF、ＳRF、ＳLB、ＳRB、ＳLOW が、１つのシリアルデータ（ビットストリーム）にエンコードされた信号である。また、一般には、この信号ＳDAが、専用アダプタに供給されてもとの６チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳLOW にデコードおよびＤ／Ａ変換され、その信号ＳLF〜ＳLOW がそれぞれのスピーカに供給されて再生音場が形成されるものである。
【００４８】
そして、そのような信号ＳDAが、プレーヤ１００から同軸ケーブル１０１を通じてオーディオ再生装置１０のデコーダ回路２に供給されてそれぞれのオーディオ信号ＳLF〜ＳLOW にデコードないし分離され、これらオーディオ信号ＳLF〜ＳLOW が分配回路３に供給される。
【００４９】
この場合の分配回路３は、例えば図１３に示すように構成される。すなわち、中央前方チャンネルのオーディオ信号ＳCFを中央前方のスピーカに供給したときに形成される音像は、左前方および右前方のスピーカにより再現することができる。また、低域チャンネルのオーディオ信号ＳLOW は周波数が低いので、この信号ＳLOW により形成される音像は、一般に方向感を伴わない。
【００５０】
そこで、図１３に示す分配回路３においては、デコーダ回路２からのデジタルオーディオ信号ＳLF、ＳRFが、加算回路３１、３２を通じて後段のデジタル処理回路４に供給されるとともに、デコーダ回路２からのデジタルオーディオ信号ＳCFが減衰回路３８Ｃを通じて加算回路３１、３２に供給され、オーディオ信号ＳCFはオーディオ信号ＳLF、ＳRFに分配される。
【００５１】
また、デコーダ回路２からのデジタルオーディオ信号ＳLB、ＳRBが、加算回路３３、３４を通じて後段のデジタル処理回路４に供給されるとともに、デコーダ回路２からのデジタルオーディオ信号ＳLOW が減衰回路３８Ｗを通じて加算回路３１〜３４に供給され、オーディオ信号ＳLOW はオーディオ信号ＳLF〜ＳRBに分配される。こうして、信号ＳLF〜ＳLOW は、４チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳRBに変換される。
【００５２】
そして、このオーディオ信号ＳLF〜ＳRBが、図１２に示すように、デジタル処理回路４に供給されて信号ＳLS、ＳRSに変換され、この信号ＳLS、ＳRSがデジタル処理回路５に供給されてヘッドホン用のオーディオ信号ＳL 、ＳR に変換され、その後、Ｄ／Ａコンバータ回路６Ｌ、６Ｒおよびアンプ７Ｌ、７Ｒを通じてヘッドホン８に供給される。
【００５３】
したがって、このオーディオ装置１０によれば、６チャンネルのオーディオ信号ＳLF〜ＳLOW を６つのスピーカに供給したときに得られる再生音場と同等の再生音場を、ヘッドホン８により再現することができる。
【００５４】
そして、その場合、ＤＶＤプレーヤ１とオーディオ再生装置１０との接続は、ケーブル１０１の１本だけでよく、接続が簡単である。また、ＤＶＤプレーヤ１００により再生されたデジタルオーディオ信号ＳDAを、アナログオーディオ信号にＤ／Ａ変換しないで、そのままオーディオ再生装置１０に供給して音場再生を実現しているので、音質の劣化を回避することができる。
【００５５】
なお、このオーディオ再生装置１０においても、図１１のオーディオ再生装置と同様、デジタル処理回路４から出力されるオーディオ信号ＳLS、ＳRSをＤ／Ａ変換およびパワー増幅してからリスナの左前方および右前方にそれぞれ配置したスピーカに供給すれば、２つのスピーカによっても、６つのスピーカによる再生音場と同等の再生音場を実現することができる。
【００５６】
ところで、例えば図１４に示すように、リスナＭの左前方および右前方に音源ＳSL、ＳSRを配置して頭外の任意の位置に音像を定位させた場合、リスナＭが頭の向きを変えれば、その向きにしたがって、伝達関数ＨLL、ＨLR、ＨRL、ＨRRは変化する。この伝達関数ＨLL〜ＨRRの変化は、リスナＭが音像の位置を認識するための要因となっており、その変化を再現することは、音像の定位の質の向上に寄与することが知られている。
【００５７】
ところが、上述のオーディオ再生装置１０においては、伝達関数はリスナの頭の向きに関係なく一定である。したがって、上述のオーディオ再生装置１０によりヘッドホン再生を行った場合、その音像はリスナの頭の向きに関係なく、リスナから見て一定の位置に定位する。
【００５８】
したがって、例えばオーケストラの音楽を聴いている場合に、頭の向きを変えると、そのオーケストラ全体がリスナの頭の向きを追いかけて移動したかのような感じになってしまう。あるいは、図１２において説明したオーディオ再生装置１０の場合であれば、ＤＶＤプレーヤ１００により再生された映像は、リスナの頭の向きに関係なく、ディスプレイによりいわば絶対的な位置に表示されているのに対し、その音像は、リスナが頭の向きを変えると、一緒に移動するので、映像の位置と、その音像の位置との間にずれを生じてしまう。
【００５９】
そこで、図１５は、リスナが頭の向きを変えたときでも、音像はもとの位置に定位したままとなるようにした場合である。
【００６０】
すなわち、ＤＶＤプレーヤ１００からヘッドホン８までのオーディオ信号ラインが、図１２において説明したように構成される。また、ヘッドホン８に、圧電振動ジャイロや地磁気方位センサなどにより構成された回転角速度センサ９１が設けられるとともに、その出力信号が検出回路９２に供給されて、リスナが頭を回転させたときの角速度が検出され、その検出信号Ｓ92がＡ／Ｄコンバータ回路９３に供給されてデジタルの検出信号Ｓ92にＡ／Ｄ変換され、このＡ／Ｄ変換後の検出信号Ｓ92がマイクロコンピュータ９４に供給される。
【００６１】
そして、マイクロコンピュータ９４において、検出信号Ｓ92が所定の時間ごとにサンプリングされた後に積分されてリスナの頭の向きを示す角度のデータに変換されるとともに、この角度のデータから実際に音像を定位させるための制御データの信号Ｓ94が作成され、この信号Ｓ94がデジタル処理回路５に制御信号として供給され、デジタルフィルタ５１Ｌ〜５２Ｒの伝達関数が制御される。
【００６２】
この場合、例えばリスナＭの前方に音源があるとき、リスナＭが右を向けば、左耳はその音源に近づくので、左耳に入射する音波の時間遅れは小さくなるとともに、レベルは大きくなり、右耳に入射する音波の時間遅れは大きくなるとともに、レベルは小さくなる。このため、デジタルフィルタ５１Ｌ〜５２Ｒの係数は、そのような伝達関数の変化を実現するように、信号Ｓ94により制御される。
【００６３】
したがって、リスナＭが頭の向きを変えると、その向きに対応してデジタル処理回路５における伝達関数が変化して、音響ユニット８Ｌ、８Ｒにより形成される音像は、頭の向きにかかわらず外界の固定した場所に定位することになる。例えば、オーケストラの音楽を聴いている場合に、頭の向きを変えても、そのオーケストラが移動しないで、オーケストラの前で頭の向きを変えたような自然な状態となる。あるいは、ＤＶＤプレーヤ１００により再生を行っている場合に、頭の向きを変えても、音像の定位位置を映像の位置に一致させておくことができる。
【００６４】
さらに、図１５のオーディオ再生装置１０のデジタル処理回路４、５は、以下に示すように構成することもできる。
【００６５】
すなわち、例えば図１４において、リスナＭが頭を右に向けた場合、左耳は音源ＳＬに近づき、右耳は音源ＳＬから遠くなるので、左前方の音源ＳＬからの音波のうち、左耳に到達する音波は右耳に到達する音波に比べ、より早く到達する。また、左耳に到達する音波のレベルは、右耳に到達する音波のレベルに比べ、より大きくなる。したがって、基準の向きに対する変化分（音波の到達時間およびレベルの変化分）を制御することにより、動的な伝達関数を模擬することができる。
【００６６】
そこで、図１６の回路４、５においては、分配回路３からのオーディオ信号ＳLF、ＳRFが、デジタルフィルタ４１１Ｌ、４１２Ｒを通じて加算回路４２１、４２２に供給されるとともに、デジタルフィルタ４１１Ｒ、４１２Ｌを通じて加算回路４２２、４２１に供給される。そして、このとき、デジタルフィルタ４１１Ｌ〜４１２Ｒの伝達関数が上述の考えにしたがって所定の値に設定され、オーディオ信号ＳLF、ＳRFに対して、(1) 、(2) 式の伝達関数部分と同様の伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答が畳み込まれ、その処理結果の信号が、加算回路４２１、４２２から左前方および右前方チャンネルのオーディオ信号ＳL1、ＳR2として取り出される。
【００６７】
そして、これらオーディオ信号ＳL1、ＳR2が、時間差の付加回路５４Ｌ、５４Ｒおよびレベル差の付加回路５５Ｌ、５５Ｒを通じて加算回路５６Ｌ、５６Ｒに供給される。
【００６８】
また、分配回路３からのオーディオ信号ＳLB、ＳRBが、デジタルフィルタ４１３Ｌ、４１４Ｒを通じて加算回路４２３、４２４に供給されるとともに、デジタルフィルタ４１３Ｒ、４１４Ｌを通じて加算回路４２４、４２３に供給される。そして、このとき、デジタルフィルタ４１３Ｌ〜４１４Ｒの伝達関数が上述の考えにしたがって所定の値に設定され、オーディオ信号ＳLB、ＳRBに対して、(1) 、(2) 式の伝達関数部分と同様の伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答が畳み込まれ、その処理結果の信号が、加算回路４２３、４２４から左後方および右後方チャンネルのオーディオ信号ＳL3、ＳR4として取り出される。そして、これらオーディオ信号ＳL3、ＳR4が加算回路５６Ｌ、５６Ｒに供給される。
【００６９】
こうして、加算回路５６Ｌにおいて、左前方チャンネルの信号Ｓ1Lと、左後方チャンネルの信号ＳL3とが加算されて左チャンネルの信号ＳL が取り出され、加算回路５６Ｒにおいて、右前方チャンネルの信号ＳR2と、右後方チャンネルの信号ＳR4とが加算されて右チャンネルの信号ＳR が取り出される。そして、これら信号ＳL 、ＳR が、Ｄ／Ａコンバータ６Ｌ、６Ｒおよびアンプ７Ｌ、７Ｒを通じてヘッドホン８の音響ユニット８Ｌ、８Ｒに供給される。
【００７０】
したがって、オーディオ信号ＳL 、ＳR がヘッドホン８に供給されたとき、オーディオ信号ＳLF〜SRB が４つのスピーカに供給されたときとほぼ同等の音像が再現され、４つのスピーカの場合と同等の再生音場が実現される。
【００７１】
ただし、これだけでは、デジタルフィルタ４１１Ｌ〜４１４Ｒの係数が固定なので、ヘッドホン８により再現された音像の定位位置は、リスナＭに対して固定され、上述のように、リスナＭが頭を動かすと、音像も一緒に動いてしまう。
【００７２】
そこで、マイクロコンピュータ９４からの信号Ｓ94により、付加回路５４Ｌ〜５５Ｒの付加する時間差およびレベル差が制御される。すなわち、付加回路５４Ｌ、５４Ｒは例えば可変遅延回路により構成され、付加回路５５Ｌ、５５Ｒは例えば可変利得回路により構成される。
【００７３】
そして、例えばリスナＭの前方に音源があるとき、リスナＭが右を向けば、左耳に入射する音波の時間遅れは小さくなるとともに、レベルは大きくなるので、付加回路５４Ｌの特性は、図１７において折れ線Ｂで示すように制御され、付加回路５５Ｌの特性は、図１８において曲線Ｃで示すように制御される。また、左耳と右耳とは立場が逆なので、付加回路５４Ｒの特性は、図１７において折れ線Ａで示すように制御され、付加回路５５Ｒの特性は、図１８において曲線Ｄで示すように制御される。なお、デジタルフィルタ４１１Ｌ〜４１４Ｒの係数は、リスナＭが正面を向いているときの値に固定される。
【００７４】
したがって、リスナＭが頭の向きを変えると、その向きに対応して前方チャンネルの信号ＳL1、ＳR2の時間差およびレベル差が図１７および図１８に示すように変化するので、ヘッドホン８により形成される音像のうち、リスナＭの前方に定位する音像は頭の向きにかかわらず外界の固定した場所に定位することになる。
【００７５】
また、後方チャンネルの信号ＳL3、ＳR4には、頭の動きに対する時間差およびレベル差の処理を行っていないが、リスナＭの後方に音像を定位させることは、リスナＭの前方に音像を定位させることに比べ比較的容易であり、デジタルフィルタ４１３Ｌ〜４１４Ｒによって信号ＳL3、ＳR4にインパルス応答を畳み込むだけで音像を頭外の後方に定位させることができる。また、実験によれば、後方チャンネルの信号ＳL3、ＳR4に、頭の動きに対する時間差およびレベル差の処理を行うと、後方における音像定位が明確になりすぎ、不適切であった。
【００７６】
したがって、後方チャンネルの信号ＳL3、ＳR4の処理については、時間差付およびレペル差の処理を省略することが可能であり、これによって囲繞感を損なうことなく、リスナＭの頭外の後方に音像を定位させることができる。
【００７７】
さらに、このヘッドホン装置においては、頭の動きに対するデジタルフィルタ４１１Ｌ〜４１２Ｒの係数の変化を、オーディオ信号ＳL1、ＳR2に対する時間差およびレベル差の変更で代行ないしシミュレートするようにしているので、回路規模を大幅に簡略化することができるとともに、コストの上昇を抑えることができる。
【００７８】
なお、上述において、デジタル処理回路５は、例えば図１９に示すように構成することもできる。すなわち、デジタル処理回路４からのオーディオ信号ＳLS、ＳRSが、加算回路５８Ｌにおいて所定の割り合いで加算されてデジタルフィルタ５１に供給されるとともに、オーディオ信号ＳL3、ＳR3が、減算回路５８Ｒにおいて所定の割り合いで減算されてデジタルフィルタ５２に供給される。
【００７９】
そして、デジタルフィルタ５１、５２の各出力信号が減算回路５９Ｌにおいて所定の割り合いで減算されてデジタルオーディオ信号ＳL が取り出されるとともに、フィルタ５１、５２の各出力信号が加算回路５９Ｒにおいて所定の割り合いで加算されてデジタルオーディオ信号ＳR が取り出される。
【００８０】
このようにすれば、デジタル処理回路５としてのデータの処理量を減らすことができ、デジタル処理回路５をＤＳＰにより構成する場合、特に有利である。
【００８１】
さらに、上述において、ヘッドホン８に供給されるオーディオ信号をワイヤレスでヘッドホンに供給することもできる。
【００８２】
【発明の効果】
この発明によれば、多チャンネルのオーディオ信号を多数のスピーカに供給してオーディオ再生を行った場合と同等の再生音場を、ヘッドホンにより実現することができる。また、すべての処理をまとめて行う場合に比べ、回路の規模を小さくすることができるとともに、コストを下げることができる。さらに、音像の定位位置を変更することができる。
【００８３】
また、ＤＶＤプレーヤなどのデジタルオーディオ信号源との接続は、１本のケーブルとすることができ、接続が簡単であるとともに、信号源からのデジタルオーディオ信号をそのまま供給することができ、音質の劣化を回避することができる。さらに、リスナが頭の向きを変えても、ヘッドホンにより形成される音像の定位位置を映像の位置に一致させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一形態を示す系統図である。
【図２】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図３】この発明を説明するための平面図である。
【図４】この発明を説明するための平面図である。
【図５】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図６】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図７】この発明を説明するための平面図である。
【図８】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図９】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図１０】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図１１】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図１２】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図１３】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図１４】この発明を説明するための平面図である。
【図１５】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図１６】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【図１７】この発明を説明するための特性図である。
【図１８】この発明を説明するための特性図である。
【図１９】この発明に使用できる回路の一形態を示す系統図である。
【符号の説明】
３…分配回路、４…デジタル処理回路、５…デジタル処理回路、６Ｌおよび６Ｒ…Ｄ／Ａコンバータ回路、８…ヘッドホン、８Ｌおよび８Ｒ…音響ユニット、２１〜２５…Ａ／Ｄコンバータ回路
【図１】
0004088725.tif 000002
【図２】
0004088725.tif 000003
【図３】
0004088725.tif 000004
【図４】
0004088725.tif 000005
【図５】
0004088725.tif 000006
【図６】
0004088725.tif 000007
【図７】
0004088725.tif 000008
【図８】
0004088725.tif 000009
【図９】
0004088725.tif 000010
【図１０】
0004088725.tif 000011
【図１１】
0004088725.tif 000012
【図１２】
0004088725.tif 000013
【図１３】
0004088725.tif 000014
【図１４】
0004088725.tif 000015
【図１５】
0004088725.tif 000016
【図１６】
0004088725.tif 000017
【図１７】
0004088725.tif 000018
【図１８】
0004088725.tif 000019
【図１９】
0004088725.tif 000020