研究ノート

VR音源を用いたミックスダウンにおける音像幅調整のための技術研究
Technical research for adjusting the sound image width in mixdown using a VR Audio source

坂本 昭人

SAKAMOTO Akihito

デジタルハリウッド大学 助教
Digital Hollywood University, Assistant Professor

VR 音響技術を用いた音楽コンテンツは年々増加し、音楽業界においてもインディーズレーベルからメジャーレーベルまで、企業規模に関わらず活用されている。その要因のひとつに、VR 音響専用のマイクの普及や従来のステレオ（以下、2mix）音源を VR 音響化する編集技術やツールが広まってきたことが挙げられる。VR 音響のフォーマットに従い、音を録音したり編集することができるようになった今日、次に求められるのは、それらの音をまとめ上げる VR 音響のミックスダウン（以下、VRミックス）である。従来の 2mix においても同様で、このミックスダウン（以下、ミックス）は制作の最終工程にもなり得、非常に重要である。ミックスでは、定位や音質、音圧等様々な要素をバランスよく調整することが求められる。本研究では、その中において、音源の音像幅調整を図るものである。また、VRミックスの本質追求や教育性、汎用性等を鑑み、特定のツール機能には依存せず、多くのハードウェアまたはソフトウェアに導入されている機能を用いて研究を進める。尚、本来、VR 音響という言葉は広義として扱われるが、ここでは、Spatial Audio と呼ばれる空間音響テクノロジーにおけるシーンベースのフォーマットをプラットフォームとし、VR 音響と定義していく。
キーワード：VR 音響、Spatial Audio、空間音響、音楽制作、音像

1. 背景と目的特徴の違いを示しつつ、VRミックスで有効な音像幅調整の技術を模索し提言していく。

ミックスとは、これまで録音や編集を施した複数の音源をバランスよくまとめ上げる工程である。音量バランスを整えることで、楽曲

2. 先行研究と仮説内での音源の主役と脇役を明確化したり、音質を整え聴き心地を良くしたりする、音楽制作の最終工程であり、調整要素は非常に多岐

音源の定位状況や再生フォーマットにもよるが、従来の 2mix の音にわたる。よって、ミックスの良し悪しが最終クオリティに影響する像最大幅を左チャンネル（L ch）が -90°、右チャンネル（R ch）が 90と言っても過言ではない [1]。

°の 180 度幅と仮定すると、VR 音響ではその幅が 360 度と倍になり、その要素の中に音像の調整がある。音像とは、音源が音響空間のさらに上下軸も対象となることから、音像幅の調整がしにくいこと中で存在する位置や方向等を示す広さのことを言う。本研究では、は容易に想像できる。具体的には、VRミックスでは、音楽表現がでVRミックスにおいて、音源が持つ音像の幅を調整することを目的ときる空間となる音像の範囲は 2mix より広いため、ひとつの音源がして行うものである。

持つ音響空間全体に占める音像幅は狭いと考えられる。そこで、意音楽コンテンツだけを用いた音響空間再現の場合、視覚情報は無図的に音源の音像幅を広げることができれば、VRミックスとして有く聴覚情報を優先し制作することができるが、VR 動画を併用し空間効な表現手法が増えると考える。

を再現する場合では、視覚と聴覚が相互に補完する中で成立する。

例えば、2mix の場合、やや左に定位させた音源と、やや右に定そのため、音響を設定する上では動画像との関連性に配慮する必要

位させた音源が存在するとき、その中間地点となる中央定位でも両がある。さらに、特に商業コンテンツの場合、動画像単独、音響単音源は少ない音量で鳴っている。そのため、重なる周波数成分が加独で再生してもコンテンツとして成立する空間を再現しなければな減され、別の鳴り方をすることがある。楽曲のミックスの場合、いらない。これら全ての目的達成を目指す際、時に両者からは相反す

わゆるこの混ざりが音楽表現を豊かにする、または、リアリティをる調整を求められることがある。解決手法のひとつとして、動画像向上させる等の目的で意図的に用いられることが多い。

から音響に対する配慮、または、音響から動画像に対する配慮があ

しかし、VRミックスの場合、左右の音像の幅が 360 度と広く各る。そこで、後者における技術的配慮として、音像幅の調整が考え音源の独立性が高い分、調整が難しい。

られる。VR 音響を制作する過程において、各音源の音像幅を意図言い換えると、この独立性が VRミックスの特徴であるとも言える的に調整することができれば、音響品質の担保と動画像との関連性が、楽曲制作において音像幅の調整ができれば、より表現の幅が広のバランスを自由に調整することができる。

がることや、従来の 2mix の考え方を応用利用できるといったメリッ

具体的な音響幅調整のメリットのひとつとして、2mix、VRミックス

トがある。に関わらず、音像幅が広くなるほど、他の音源と混ざり合うことでそこで、2mix と VRミックスの特徴の違いや相関関係等について、生まれる新しい周波数成分が発生し、単一音源では成し得ない特定音源エネルギーを用い検証しながら、VRミックスにおける音像幅の周波数の音圧増加または減少を実現したり、定位感の強弱を表現する調整化実現を目指していく。

こと等、様々なパラメーターを調整することができる。

尚、上下の定位変化による音像変化については、先行研究「シーンベースの VR 音響における上下定位の再現性向上に関する研究」[2]

そこで、2mix と VRミックスにおける音源エネルギーを比較し、©︎2021 Digital Hollywood University61

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により、全周波数帯一律で最大4dBほどの変化が生じることが分かっ（2）DAW (Digital Audio Workstation)ているため、今回は上下の垂直軸を 0°と固定し、左右の音像幅にVRミックスを行うために、1 次 Ambisonics のフォーマットで制特化し行う。

作をしていく。Ambisonics とは、音響空間を再現するためのテクノ

また、本研究で行う制作のワークフローは、VR 音響の音楽制作ロジーで、空間の中心点で全指向の情報（W）を取得し、そこから前ワークフロー「シーンベースの VR 音響においてスタンダードとなり後（X）、左右（Y）、上下（Z）それぞれの位置情報を計測処理するこ[3]とで、360 度の音響情報を再現する [2]。1 次 Ambisonics とは、そ得る音楽制作ワークフローの構築」 を用いる（図 1）。
VR 音響専用のマイクで録音した音の場合、音源個別の調整が難の中で最も扱いやすくコンピュータ負荷等も低い、低次のものであしいため、音源録音は個別に行い、それらを VR 音響化した後ミッり、First Order Ambisonics（以下、FOA）とも呼ばれる。FOA でクスする工程である。

は 1 つのトラックにおいて、4 チャンネルの録音や再生ができる機能を必要とする。また、音源を Ambisonics 化するために VST 形式に対応したプラグインを用いる。そこで、Cockos によって開発された2Mix（ ステレオ）音源制作「REAPER Version 6.16」を使用する。

従来の楽曲制作手法（3）プラグイン
2mix 音源をAmbisonics 化し、動画像を見ながら定位を設定するたAmbisonics化

め、Facebook が提供している Spatial Workstation – OSX – v2.2.1

Spatial Workstation（VST）プラグインを用いた編集の「FB360 Spatialiser（ambiX）（Two Big Ears）（7->8ch）」（ 以 下、FB360 Spatialiser）と、「FB360 Control（ambiX）（Two Big Ears）（8ch）」（以下、FB360 Control ）、「FB360 Encoder」を使用する。

Ambisonics音源と360度動画の統合

FB 360 S p a t i a l i s e r は、 実 際 に 定 位 を 調 整 し たり、 音 源 をAmbisonics化するために使用する。音源の定位設定では、視聴者（視FB360 Encoderプラグインを用いた編集聴位置）から音源までの距離が設定できるが、今回はデフォルト設定となる 1m 距離のまま進める。また、Ambisonics 化された音源をメタデータの付加・アップロード

そのままステレオ環境の DAW で再生しても正しい定位が再現されないため、FB360 Control を用いて、ステレオ環境における正しSpatial Media Metadata Injectorソフトウェアを用いたメタデータ付加

い定位のモニタリングをする。そして、ここで制作した VRミックス
コンテンツと 360 度動画を統合するために、FB360 Encoder を

図1：音楽制作ワークフロー概念図使用する。

3. 検証（4）ソフトウェア

3.1 概要

VRミックスしたコンテンツファイルに YouTube の仕様に合わせまず、同じ条件のもと、2mix フォーマットとVRミックスフォーマットたメ タデ ータを付 加するた め に Google の 提 供してい る「Spatialにおいて、単一音源の音像幅の標準値を測る。比較対象として、中Media Metadata Injector」を使用する。

央に定位した場合と、左チャンネル側 -45°に定位した場合の状況を使用する。両フォーマットを比較し違いが生じた場合は、差分の（5）音源特徴に鑑み、VRミックスフォーマットに適した新しい音像幅調整の特定の周波数に限定せず検証を進めるため、全周波数帯でおお技術を模索する。

よそ同じ強度を再生するホワイトノイズをモノラル形式で使用する。

3.2 制作環境

3.3 再生環境

本研究における音源の再生プラットフォームはYouTubeを使用する。

（1）ブラウザ2mix のコンテンツでは比較的多くのフォーマットに対応しているが、YouTube の 仕 様 に 則り、Google の 提 供 する「Google Chrome

VRミックスの場合、次のような最小要件が指定されている [3]。

（バージョン 92.0.4515.131）」を使用する。

（1）メタデータがファイルに追加されている。
（2）使用している音声トラックが 1 つだけである。

（2）録音ツール（3）空間音声に Ambisonics（AmbiX）形式が使われている。

YouTube 上の音をそのまま再生し、それをリアルタイムに DAW（4）1 次 Ambisonics（FOA）がサポートされている。

上で測定することはできるが、マシン負荷または回線の安定具合に（5）ヘッドロックステレオを組み合わせた 1 次 Ambisonics（FOA）よる測定精度の低下、また、比較のための細かい再生設定等の利がサポートされている。

便性向上のため、一度 DAW に取り込みオフラインで測定する。取りこれらの条件を満たす VRミックスコンテンツで実施する。

込みには Solid State Logic 社が提供するオーディオインターフェー
ス「SSL2+」を使用する。同機材のアウトプットから同じく同機材の（1）コンピュータインプットに直接信号を入力することで、再生環境と録音環境の違特別な設定あるいは高機能なマシンスペックは必要とせず、また、いを無くし、ハードウェアによる音質等の変化を極力少なくする。本Windows でも Mac でも可能とする。今回使用したコンピュータは下研究における YouTube の再生および録音は全てこの形で行う。

記の通りである（制作、再生、検証で共通）。
本体：MacBook Air

3.4 検証環境

OS：macOS High Sierra

音 源 信 号 の 計 測 に は、Waves Audio Ltd. が 提 供する、「PAZ

プロセッサ：1.4GHz Intel Core i5Analyzer」を使用する。ウェーブレットリアルタイムアナライザによっ

メモリ：8GB 1600MHz DDR3て、ステレオ再生時における音源エネルギーを音像とし計測するこグラフィックス：Intel HD Graphics 5000とで、音像幅を視覚的に知ることができる。本プラグインでは、左©︎2021 Digital Hollywood University

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右の定位幅が左チャンネル -45°、右チャンネル 45°の 90°幅での表記となる。本研究では、VR コンテンツとの比較を前提としているため、ステレオ環境下の条件として、分かりやすく左右± 90°の180°幅で想定しているが、今回使用する定位角度は、左チャンネ
ル最大 -90°の内、半分となる -45°としているため、プラグイン内では -22.5°と置き換えることができ、大きな問題はない。

3.5 検証（1）ホワイトノイズを用いた 2mix 音源 [4] で中央定位と左チャンネル-90°定位（以下、L ch -90°）での音像を測定したところ、どちらも、定位した角度のみに音像が現れ、その幅は限定されたものとなった。
図5：VRミックスにおけるL ch -90°定位の音源エネルギー
いず れ も、 お およ そ -15 °程 度 の エネル ギ ー を頂 点としてい る
点は変わらないが、VRミックスにおいては、中央定位を外れると2mix よりも音像幅が広く再生されることが分かった。VR 音響フォー
マットという音像全体の広さを鑑みれば、2mix と比べその幅が広くなることは想定できるが、音源からやや離れた位置が最も広い音像幅となっていることが分かる。要因として VRミックスでは奥行きが存在することから、今回設定した 1m の距離が反映されていると考えられる。
（3）VRミックスに適した新しい音像幅調整手法の検証
図2：2mixにおける中央定位の音源エネルギー

音像幅の具体的な調整手法の検証のひとつとして、音像幅を拡大することを目指す。拡大するためにはいくつかの方法が考えられる。
例えば、似た音源を複製し擬似ステレオ化したり、イコライザーを用いてバンド幅を調整したりすることである。しかし、VRミックスの場合、いずれもエネルギー量の形、すなわち音質自体を大きく変えてしまう可能性が考えられる。
そこで、極力このエネルギー量の形を変えずに音像幅だけを拡大するための別の手法として、音源の倍音成分に着目した。
倍音とは音高となる基音の周波数を基準とし、その整数倍にあたる周波数を持つ音の成分のことである。例えば、基音が1kHzの場合、2kHz や 4kHz が倍音に当たる。また、音楽では周波数の 2 倍となる倍音がちょうどオクターブ上の音階となることも注目した理由である。音楽においては、音階の変更がなければ、コードやキーの遵守、図3：2mixにおけるLch -90°定位の音源エネルギー不協和音防止等の観点からもメリットが多い。
ここでは、1kHz を基音とし、その 2 倍および 1/2 倍を含めた 2（2）VRミックス 音 源 に お け る ホワイトノイズ の 中 央 定 位と L ch-90°）での音像[5]倍倍音の増加調整 [6] と、オクターブ関係にはならない 3 倍およびを測定したところ、中央定位の音源では、2mix1/3 倍を含めた 3 倍倍音の増加調整 [7] をし、L ch -90°の定位に限と同様の結果となったが、L ch -90°に定位した音像には特徴的な定し比較しながら、音像幅の拡大を図った。

形や幅が現れるものとなった。

尚、倍音調整には、特定の周波数だけを増減する機能を持つグラフィックイコライザーを使用する。今回は、Apple 社が提供する「AUGraphicEQ」を使 用した。また、 各 倍 音 に お け る 増 減 の 値 は音圧の強さで 2 倍となる 6dB の増加で行った。

図4：VRミックスにおける中央定位の音源エネルギー

図6：2倍倍音において6dB増加の後の音源エネルギー©2021 Digital Hollywood University63

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図7：3倍倍音において6dB増加の後の音源エネルギー

図9：ハイカットで低音域の影響に特化した音源エネルギー

検証の結果、オクターブ間隔となる 2 倍倍音は比較的元音のエネルギーの形を保持しつつ、音像幅の拡大が図れた（図 6）。一方オクターブ関係にならない 3 倍倍音では、音像幅こそ拡大してはいるが、エネルギーの形が大きく変化し、特に距離 1m の地点では大きく異なる結果となった（図 7）。本研究では、音像幅調整を目的としてはいるが、音源エネルギーの形が変わるということは、音質自体が変わるということであり、音楽制作において有効とは言えない。
（4）倍音成分増加量の調整
2 倍倍音の調整により目的を達成した面もあるが、細部を見ると、元音と全く同一の音源エネルギーの形とは言えない結果ともなって
図10：ローカットで高音域の影響に特化した音源エネルギーいる。特に音楽制作では、1Hz 単位または 0.1dB 単位での微妙な調整が必要になることから、さらに元音を担保した音像幅の拡大を4. 結果と考察図りたい。これまでの検証では、結果を分かりやすくするため 6dBでの調整を図ったが、その分が音質の変化に影響したと考えられる

VRミックスにおいて、元音にできるだけ影響を与えず音像幅を拡ため、2倍倍音における増加量を2dBに抑え、再度検証 [8]した。結果、大するためには、2 倍倍音の調整が有効だということが分かった。
また、倍音調整の度合いが音質変化の度合いと相関関係にあるた音像幅は広くなり、さらに 6dB 増加させたときより元音に近い形とめ、少ない増加量の調整が望ましいことも分かった。

なり、増加量による元音への影響を確認することができた（図 8）。

一方で、2 倍倍音以外の周波数に影響を与えると、音質や音階自体が変化してしまうため、元音を担保した VRミックスには有効となりにくいことも分かった。
さらに、音像幅のみに注目してみると、高音域よりも低音域が強く影響を与える結果となったため、より音質等を担保しながら音像幅のみを調整したい場合は、低音域の音源または低音域の倍音を細かく調整することで、精度の高い調整が可能となることが分かった。

5. 課題
今回は、基音に対するオクターブ音となる 2 倍倍音を活用することで音像幅の調整を行ったが、何倍であれ倍音成分を変化させるということは、音質や音色そのものを変えることにも繋がる。そのた

図8：2倍倍音において2dB増加の後の音源エネルギーめ、元音の担保と音質変化に対する補正等の調整を同時に持ってミックスを進めることが現実的であるとも言えるが、特に商業音楽の場合、（5）周波数による音源エネルギーへの影響の検証さらに細かい音質等の調整が求められることから、より高い実用性

これまでは倍音を一律に増加させることで音像幅の拡大をしてきたの向上を図るために、音質変化が限りなく少ない音像幅の調整が求が、より実務的に有効な知見を得るため、周波数帯域による音源エめられる。

ネルギーへの影響を検証した。ここでは、Avid 社が提供するパラメ

また、音像幅の調整と定位の分かりやすさは、相関関係になるた

トリックイコライザー「EQ Ⅲ 7-Band」を使用し、低音域と高音域のめ、VRミックスは音像幅だけでなく、定位や音質や音量、音圧等の調整に分けて行った。まず、低音域が音像変化に与える影響を検証す総合的なバランスを調整する必要がある。そのために必要となる調るため、基音となる 1kHz には影響しない範囲で高音域のアッテネー整項目はまだ多数存在することを今後の課題とする。

トを施したいため、シェルビングタイプで 1.8kHz を基準に、同プラグインで最大の調整値となる -12dB のアッテネートを施した。結果、

参考文献

視聴位置に近い音像幅のみが強調される結果となった（図 9）。

[1] 坂本昭人：『映像・動画制作者のためのサウンドデザイン入門』

次に、高音域が与える影響を検証するため、シェルビングタイプ

株式会社ビー・エヌ・エヌ（2020年），112-113頁．

で 500Hz を基準に -12dB の減少処理を施したところ、距離の長さ[2] 坂本昭人：『シーンベースのVR音響における上下定位の再現性や定位感の強さを示しやすい結果となった（図 10）。

向上に関する研究』DHU JOURNAL 2020（2020年），40-44頁．
[3] 坂本昭人：『シーンベースのVR音響のための標準的音楽制作©2021 Digital Hollywood University64

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ワークフローの提案と構築』DHU JOURNAL 2019（2019年），56-61頁[4]sakamoto akihito: "【 VR音響研究】ホワイトノイズを使った2mix（2D）音源での定位による音の変化"
https://youtu.be/-XfFz1yJ2z0 （参照2021年8月12日）[5]sakamoto akihito: "【 VR音響研究】ホワイトノイズを使ったVRミックス（3D）音源での定位による音の変化"
https://youtu.be/SBoZcYUatvg （参照2021年8月12日）[6]sakamoto akihito: "【 VR音響研究】2倍倍音において6dB増加の後の音の変化"
https://youtu.be/r7mDu7jkd74 （参照2021年8月12日）[7]sakamoto akihito: "【 VR音響研究】3倍倍音において6dB増加の後の音の変化"
https://youtu.be/OQexX6qNgzM （参照2021年8月12日）[8]sakamoto akihito: "【 VR音響研究】2倍倍音において2dB増加の後の音の変化"
https://youtu.be/R0OMFqEmk9Q （参照2021年8月12日）©︎2021 Digital Hollywood University65

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