JP4424348B2

JP4424348B2 - 音像定位装置

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Publication number: JP4424348B2
Application number: JP2006354543A
Authority: JP
Inventors: 真樹片山
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: JP2007202139A

Description

本発明は、周囲から人間の耳までの空間伝搬特性を模擬した頭部伝達関数を利用して信号処理した後方用チャンネルの音声を前方のスピーカから出力することにより、後方のバーチャル音像定位を実現する音像定位装置に関する。

従来、周囲から人間の耳までの空間伝搬特性を模擬したモデル頭部伝達関数（以下頭部伝達関数と略す。）を用いて、さまざまな音像定位を実現する装置が開示されている。また、実際に多チャンネルのスピーカを配置するのが大掛かりで実際的でないことから、この空間伝搬特性をキャンセルするクロストークキャンセルを行い、さらに後方の音像定位を付加することにより、後方のバーチャル音像定位を実現する音像定位装置が提案されている（特許文献１参照。）。このクロストークキャンセルは、リア定位の付加をする前提として必要であると考えられている。即ち、前述の伝搬特性をキャンセルした上でリア定位の付加をすることが、正確な音像定位を実現する上で必要であると考えられている。

このクロストークキャンセルは、前方スピーカからの伝搬特性を模擬した頭部伝達関数の逆変換を行って、左前のスピーカの音声を左耳に入れ、右前のスピーカの音声を右耳に入れるような信号処理を行うものであり、あたかもヘッドホンで聴取するような効果を与えるものである。

特許文献１では、その図１９に示すようにクロストークキャンセルをする方法が図示されている。
特開２００１−８６５９９号公報

しかしながら、クロストークキャンセルは、一般に逆変換の演算を必要としており、処理が大掛かりである問題があった。また、音声が耳までの空間伝搬する様子は、顔の幅等によって回折する様子が異なることから個人差がある。その個人差によって、後方から聞こえるという後方のバーチャル音像定位の効果を全く奏しない場合もあった。また、この音像定位の効果は、スピーカの設置角度、顔の向きに敏感に左右され、ピンポイント的にしか効果を奏しない問題があった。

そこで、本発明は、後方のバーチャル音像定位を実現する音像定位装置において、簡易な演算によって、より確実に後方のバーチャル音像定位を実現することを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。

（１）本発明は、
前方左に設けた実スピーカＦＬから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＬＤ、
前記実スピーカＦＬから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＬＣ、
前方右に設けた実スピーカＦＲから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＣ、
前記実スピーカＦＲから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＤ、
聴取者の頭の中心を通る、聴取者の左右方向の中心線をＬ、
前記中心線Ｌに関して前記実スピーカＦＬと線対称に設定した仮想スピーカＶＬから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＬＤ、
前記仮想スピーカＶＬから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＬＣ、
前記直線Ｌに関して前記実スピーカＦＲと線対称に設定した仮想スピーカＶＲから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＲＣ、
前記仮想スピーカＶＲから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＲＤとして、
後方左の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＬＤをＬＤで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＬダイレクト出力部と、
後方左の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＬＣをＬＣで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＬクロス出力部と、
後方右の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＲＣをＲＣで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＲクロス出力部と、
後方右の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＲＤをＲＤで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＲダイレクト出力部と、
前記Ｌダイレクト出力部の出力信号と、前記Ｒクロス出力部の出力信号と、の差分信号を前方左の音声入力チャンネルの音声信号に加算して出力する第１の加算部と、
前記Ｒダイレクト出力部の出力信号と、前記Ｌクロス出力部の出力信号と、の差分信号を前方右の音声入力チャンネルの音声信号に加算して出力する第２の加算部と、を備えた音像定位装置である。

本発明のＬダイレクト出力部、Ｌクロス出力部、Ｒクロス出力部、Ｒダイレクト出力部によれば、後方用の音声入力チャンネルの音声信号を加工している。この音声信号のフィルタをかける計算は、伝達関数を除算した特性を持つフィルタをかけているだけなので、簡易な演算により、音像定位装置を構成できる。

また、本発明の装置によれば、前方のスピーカから出力されているにもかかわらず、従前の理論に沿った逆行列計算によるクロストークキャンセルによる信号処理よりも確実に後方から音声が出力されているように知覚されることが、発明者の実験で確かめられている。本発明の装置が理論に沿った計算よりも良い結果が得られるのは、従前の理論はあくまで、１つの頭部伝達関数の観測結果のモデルを用いたものであり、実際の聴取者と異なるので、必ずしも本来の理論どおりに動作しなかった点が挙げられる。したがって、本発明が、この理論上の計算よりも良い結果が出たとしても、自然法則に反するものではない。

また、本発明によれば聴取者の顔の向きに敏感にならず、前方に設置した実スピーカに対して、聴取者が前後に移動したとしても後方から音声が出力されている感覚を損なわないことが発明者の実験により確かめられている。このことは、本発明は、人間の「後方から音声が出力されているように知覚される」という感覚のうち、音源の方向に左右されにくいところを巧みに捕らえているものと推測される。

ここで、（１）の構成について例を挙げると、後述する図１のリア定位付加部１３１は、本発明の各出力部と加算部を図示したものに相当する。ただし本発明を限定するものではない。

なお、本発明で、ＲＬＤをＬＤで除算した特性とは、周波数ごとにＲＬＤのゲインをＬＤのゲインで除算したゲイン特性である。Ｌクロス出力部、Ｒクロス出力部、Ｒダイレクト出力部も同様である。

実スピーカとは、実際に設置するスピーカを言い、実際に設置しない仮想スピーカと反対の概念である。

（２）本発明は、
前記フィルタ演算部は、前記スピーカおよび前記仮想スピーカは、いずれも聴取者の前方方向に関して左右対称に設定すると共に、前記モデル頭部伝達関数をＬＤ＝ＲＤ、ＬＣ＝ＲＣ、ＲＬＤ＝ＲＲＤ、ＲＬＣ＝ＲＲＣとした。

このように構成すれば、頭部伝達関数を左右で同一にすることができるので（１）の構成よりもさらに簡略化が期待できる。また、左右の頭部伝達関数が全く同じなので、頭部伝達関数を用いたフィルタに複雑なピーク、ディップが立つことが軽減され、聴取者（ダミーヘッド）１００の位置の変化に対して、より一層ロバストになると推測され、（１）にまして後方から音声が出力されているという定位感が向上するものと考えられる。

本発明によれば、後方用音声入力チャンネルの音声を前方のスピーカから出力することによって、より確実に後方のバーチャル音像定位を実現する。また、聴取者の顔の向きに敏感にならず、また、スピーカに対して、聴取者が前後に移動したとしても後方から音声が出力されている感覚を損なわない。

＜本実施形態の概略＞
図１〜図３を用いて、本実施形態の音像定位装置の概略を説明する。図１は、本実施形態の装置の内部構成図である。図１右に示すように、聴取者（ダミーヘッド）１００の聴取者の顔の向き１０３の斜め前方に実際にＬｃｈスピーカＦＬ、ＲｃｈスピーカＦＲを設けることを想定する。出力系統は、ＤＳＰ１０の左に示すように、デコーダ１４でデコードされた前方音声入力チャンネルＬｃｈ、Ｒｃｈが出力される。また、後方左右の音声入力チャンネルＬＳｃｈ、ＲＳｃｈがポストプロセッシング用ＤＳＰ１３に入力されている。これらの音声入力チャンネルは、リア定位付加部１３１で信号処理されたものが加算部１３５Ａ、Ｂで前方音声入力チャンネルＬｃｈ、Ｒｃｈに加算される。これにより、後方の仮想スピーカＶＬ、ＶＲの音像定位を実現する（以下、これを「リア定位の付加」という。）。なお、後方のスピーカＶＬ、ＶＲを仮想スピーカとして音像定位させているのは、マルチチャンネルの音声を実スピーカで出力するのは大掛かりであり、必ずしも実際的でないからである。

このような後方の仮想の音像定位を実現するために、本実施形態の装置は、これらスピーカから両耳までの伝搬特性を模擬したモデル頭部伝達関数を加工したものを用いる。本実施形態の装置は、リア定位付加部１３１に特徴がある。従来形態の装置は、スピーカＦＬ、ＦＲから両耳Ｍ１、Ｍ２までの伝搬特性をキャンセルするクロストークキャンセル補正回路（特許文献１参照。）を設けているが、本実施形態の装置はリア定位付加部１３１で同時にこのクロストークキャンセル補正に相当するものを処理する。

図２（仮想音源の設定方法等を表す図）に示すように、本実施形態の装置は、仮想スピーカＶＬ、ＶＲは、前方に実際に設置するスピーカＦＬ、ＦＲと、中心線１０４に関して線対称な位置に設定する。

図３に示すように、リア定位付加部１３１に用いるフィルタとして、前方のスピーカＦＬ、ＦＲから両耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数ＬＤ（ω）、ＬＣ（ω）のゲインを（ωは角振動数とする。以下同じ。）、後方の仮想スピーカＶＬ、ＶＲから両耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数ＲｅａｒＬＤ（ω）、ＲｅａｒＲＤ（ω）とのゲインを角振動数ωごと、即ち周波数ごとに除算した特性を有するフィルタをインパルス応答に変換したものを用いる。リア定位付加部１３１は、このフィルタを後方用音声入力チャンネルにかけて出力する。このようにゲインを除算する計算をしたフィルタを畳み込むことにより、前方のスピーカＦＬ、ＦＲから両耳Ｍ１、Ｍ２までの伝搬特性をキャンセルするクロストークキャンセル類似の効果が生じていると推測される。

＜本実施形態の音像定位装置の構成＞
図１を用いて、本実施形態の装置の音像定位装置について説明する。図１は、前述のとおり、本実施形態の装置の内部構成図である。本実施形態の音像定位装置は、各種のソースを入力してこの入力を加工するＤＳＰ１０を備える。また本実施形態の音像定位装置は、コントローラ３２と、ユーザインターフェース３３と、メモリ３１を備える。さらに本実施形態の音像定位装置は、ＤＳＰ１０のディジタル音声信号出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２２と、Ｄ／Ａ変換器２２の音声出力の音量を調整する電子ボリューム４１と、電子ボリューム４１を通した音声信号を増幅するパワーアンプ４２とを備える。また、本実施形態の音像定位装置外にスピーカＦＬ、ＦＲを備え、パワーアンプ４２の出力を音声に変換して聴取者（ダミーヘッド）１００に音声を出力する。以下それぞれの構成を説明する。

図１に示すＤＳＰ１０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成し、入力信号をデコードするデコーダ１４とその出力信号を加工するポストプロセッシング用ＤＳＰ１３を備える。デコーダ１４は、各種入力、例えばディジタル音声信号のビットストリーム（bit stream）、マルチＰＣＭ（multi PCM）、マルチビットストリーム（multi bit stream）を入力してデコードする。デコーダ１４は、サラウンド音声入力、即ち、前方用左右音声入力チャンネルＬｃｈ、Ｒｃｈ、前方用センタチャンネルＣｃｈ、後方用左右音声入力チャンネルＬＳｃｈ、ＲＳｃｈを出力する。

図１のポストプロセッシング用ＤＳＰ１３は、後方用音声入力チャンネルにリア定位付加部１３１と加算部１３５Ａ、Ｂとを少なくとも備えており、デコーダ１４で入力したサラウンド音声入力を加工して出力する。ここで、本実施形態の装置では、図１に示すように実際に設置するスピーカは、前方のスピーカＦＬ、ＦＲのみである。ＤＳＰ１０は、後方のスピーカＶＬ、ＶＲを仮想スピーカとして、加算部１３５Ａ、Ｂにより後方用チャンネルの音声入力をスピーカＦＬ、ＦＲの音声出力に合成して音像定位させる。また、センタチャンネル用の音声信号入力Ｃｃｈは、Ｌｃｈ、Ｒｃｈに振り分けて、加算部１３５Ａ、Ｂにより合成する。このようにミックスダウンするのは、前述のとおり、マルチチャンネルの音声を実スピーカで出力するのは大掛かりであり、必ずしも実際的でないからである。

リア定位付加部１３１は、後方用音声入力チャンネルＬＳｃｈ、ＲＳｃｈを仮想スピーカとして音像定位させるため、フィルタ１３１ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤと加算部１３１Ｌ、１３１Ｒを備える。フィルタ１３１ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤの機能部は、実装上、ＤＳＰ内部または外部のＲＯＭ３１と、畳み込み演算の計算部で構成する。このＲＯＭ内部にＦＩＲフィルタのパラメータが格納され、この畳み込み演算の計算部は、ＤＳＰ内部に後方用左右音声入力チャンネルＬｓｃｈ、ＲｓｃｈにこのＲＯＭから読み取ったＦＩＲフィルタを畳み込み演算する。加算部１３１Ｌ、１３１Ｒは、フィルタ１３１ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤの出力を加算する。

リア定位付加部１３１のフィルタ１３１ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤは、後方用音声入力チャンネルＬＳｃｈ、ＲＳｃｈを仮想スピーカとして音像定位させるため、後方の仮想スピーカから両耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数のゲインを前方のスピーカＦＬ、ＦＲから両耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数で除算（この除算は角振動数ωごと、即ち周波数ごとに除算するものとする。）した特性を有するフィルタを用いる（詳細は図３を用いて後述する。）。また、図１に示すように、フィルタ１３１ＬＣ、ＲＣの出力は−１倍して出力する。即ち、フィルタ１３１ＬＤ、ＲＤの出力に対して逆相にする。
図１の加算部１３１Ｌ、１３１Ｒの機能ブロックは、フィルタ１３１ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤの出力を合成する計算部を備え、その出力を加算部１３５Ａ、１３５Ｂに出力する。なお、前述したフィルタ１３１ＬＣ、ＲＣの出力に−１倍する計算は、加算部１３１Ｌ、１３１Ｒで減算する計算を行なってもよい。

図１の加算部１３５Ａ、１３５Ｂはリア定位付加部１３１の出力信号とセンタチャンネル用音声信号入力Ｃｃｈを合成するため、信号の出力を加算する計算部を備え、この計算部は、その出力をＤ／Ａ変換器２２に出力する。

図１のコントローラ３２は、ユーザインターフェース３３の指示を受けて、ポストプロセッシング用ＤＳＰ１３内部の動作を制御する。メモリ３１は、ポストプロセッシング用ＤＳＰ１３を制御するための各種の制御データが格納されている。例えば、リア定位付加部１３１のフィルタのＦＩＲパラメータを記憶する。ユーザインターフェース３３は、操作子および、ＧＵＩを備え、コントローラ３２に指示を送る。

図１のＤ／Ａ変換器２２は、Ｄ／Ａ変換器用ＩＣを備え、ディジタル音声信号をアナログ信号に変換する。
電子ボリューム４１は、電子ボリューム制御用ＩＣ等で構成し、Ｄ／Ａ変換器２２の出力の音量を調整して、パワーアンプ４２に出力する。パワーアンプ４２は、電子ボリューム４１のアナログ出力を増幅して、スピーカＦＬ、ＦＲに出力する。

＜本実施形態の装置の仮想音源の設定＞
図２を用いて、本実施形態の装置の仮想音源の設定について説明する。図２は、この設定方法と、本実施形態の装置で用いる頭部伝達関数の定義を示した図である。前述のとおり、本実施形態の装置では後方用音声入力チャンネルは仮想音源として音像定位させる。図２に示すように、本実施形態では、仮想スピーカＶＬ、ＶＲを、スピーカＦＬ、ＦＲと中心線１０４に関して線対称な位置に設定する。ここで、中心線１０４は、聴取者１００の中心を通り、聴取者１００の左右方向である。

図２に示すように、仮想スピーカＶＬ、ＶＲを、聴取者の左右方向の中心線１０４に関してスピーカＦＬ、ＦＲと線対称な位置に設定すれば、以下のメリットがある。即ち、前方のスピーカＦＬ、ＦＲ、後方の仮想スピーカＶＬ、ＶＲからの伝搬距離がそれぞれ等しいので、前後双方からの伝搬時間差異による位相差、伝搬距離の差異による音量差はほぼ相等しくなる。音声が入射する角度が前後で等しいので、頭部の干渉具合の差異も小さくできる。その結果、リア定位付加部１３１のフィルタに複雑なピーク、ディップが立つことが軽減され、聴取者（ダミーヘッド）１００の位置の変化に対してロバストになると推測される。

本実施形態の装置では、さらに、聴取者の顔の向き１０３の直線に関して、左右の前方のスピーカＦＬ、ＦＲおよび後方の仮想スピーカＶＬ、ＶＲをそれぞれ互いに対称の位置に設定するので、左右の頭部伝達関数を同じにすることができる。これにより、一層、リア定位付加部１３１のフィルタを通した信号の周波数特性に複雑なピーク、ディップが立つことが軽減され、聴取者（ダミーヘッド）１００の位置の変化に対してロバストになると推測される。

＜本実施形態の装置のリア定位付加部のフィルタの設定＞
前述の図２と、図３、図４を用いて、リア定位付加部１３１のフィルタの設定方法について説明する。

図２に示すように、前方のスピーカＦＬ、ＦＲ、後方の仮想スピーカＶＬ、ＶＲから両耳Ｍ１、Ｍ２までの頭部伝達関数を定義する。図２に示すように、スピーカから近い側の耳へ伝搬する経路の頭部伝達関数をＤ（Direct）、スピーカから遠い側の耳へ伝搬する経路の頭部伝達関数をＣ（Cross）という添え字をつけて表すことにする。また、後方から伝搬する経路の頭部伝達関数をＲｅａｒという添え字をつけて表すことにする。さらに、斜め左から伝搬される頭部伝達関数をＬ（Left）、右から伝搬されるものをＲ（Right）として表す。例えば、左斜め後ろの１０２ＬＣの経路の頭部伝達関数をＲｅａｒＲＣ（ω）とする（前述のとおり、ωは角振動数とする。以下同じ。）。なお、いずれもこれらは冒頭のとおりモデル頭部伝達関数である。このモデル頭部伝達関数は、実測データが公表されており、そのデータを用いることができる。

図３を用いて、リア定位付加部１３１のフィルタの具体的な値について説明する。図３は、この設定について示した図であり、図１のリア定位付加部１３１の部分のみ拡大している。図３に示すように、リア定位付加部１３１の各フィルタは、聴取者の左右方向の中心線１０４に関して対称同士の位置から伝搬される頭部伝達関数のゲインの比をとったものである（図２の頭部伝達関数の定義参照。）。ここで、図３のフィルタ１３１の内部の”／”記号は角振動数それぞれにおけるゲインの除算を表している（なお、これにより除算した値は、ｄＢ値（対数表記）では、ｄＢ値の差の値となる。）。図３のフィルタ１３１ＬＤ、ＬＣ、ＲＣ、ＲＤは周波数特性で表しているが、実際は、入力信号はディジタル音声信号として時系列データが入力されるから、このゲインの差の周波数特性をＦＩＲフィルタに変換したものを用いて、このフィルタを入力信号に畳み込み演算する。

なお、図２で、聴取者の顔の向き１０３の線に関して対称に、仮想音源とスピーカＦＬ、ＦＲの位置を設定すれば、頭部伝達関数は左右対称とみなすことができるから、図３のフィルタ１３１ＬＤとフィルタ１３１ＲＤ、フィルタ１３１ＬＣと１３１ＲＣはそれぞれ同じになる。

図４を用いて、リア定位付加部１３１のフィルタの具体例を示す。図４は、この具体例を示した図である。図４の例では、いずれも聴取者の顔の向き１０３（図３参照。）の線に関して対称に、スピーカＦＬ、ＦＲ、仮想音源ＶＬ、ＶＲの位置を設定した場合のフィルタを示しているので、フィルタ１３１ＬＤと１３１ＲＤ、フィルタ１３１ＬＣと１３１ＲＣは、それぞれ同じ周波数特性となる。図４（Ａ）は、フィルタ１３１ＬＤ、１３１ＲＤを曲線５３で表している。図４（Ｂ）は、フィルタ１３１ＬＣ、１３１ＲＣを曲線５６で表している。

図４の例ではスピーカの設定角度は、前方のＦＬ、ＦＲが聴取者の顔の向き１０３から３０度、後方の仮想スピーカＶＬ、ＶＲが１５０度となっている。このように設定すると、スピーカＦＬ、ＦＲと仮想音源ＶＬ、ＶＲは、図２で示した中心線１０４に関して線対称となる。

図４（Ａ）に示すように、曲線５３で表したフィルタ１３１ＬＤと１３１ＲＤの周波数応答は、曲線５１で表した頭部伝達関数ＬＤ（ω）、ＲＤ（ω）（ＬＤ（ω）＝ＲＤ（ω））と、曲線５２で表した頭部伝達関数ＲｅａｒＬＤ（ω）、ＲｅａｒＲＤ（ω）（ＲｅａｒＬＤ（ω）＝ＲｅａｒＲＤ（ω））との周波数応答のゲインの除算（この除算は、ｄＢ値（対数表記）では、ｄＢ値の差の値となる。）としている。図４（Ｂ）のクロス方向のフィルタ１３１ＬＣと１３１ＲＣ（曲線５６で図示。）についても、同様に曲線５４と曲線５５のゲインの除算となっている。なお、これらの頭部伝達関数は、上述のスピーカの設置角度に対応したものを用いる。

図４で示したフィルタの実装について説明する。図４で示したようなゲインの除算の値を計算して、工場設定値として、予めリア定位付加部１３１のフィルタを決定する。そして、図１のメモリ３１にＦＩＲのフィルタのパラメータとして格納しておく。このパラメータは、複数パターンの聴取者の顔の向き１０３からの回転角度に対応してフィルタを設定してもよい。例えば、ユーザインターフェース３３から角度をユーザの設置したスピーカの設置角度に合わせて選択できるようにする。そして、コントローラ３２は、リア定位付加部１３１の制御パラメータとしてこの角度に対応するフィルタ係数を読み出して、リア定位付加部１３１に指示する。リア定位付加部１３１の各フィルタは、上述図１で説明したとおり、このＦＩＲパラメータに基づいて、後方用音声入力チャンネルＬＳｃｈ、ＲＳｃｈの音声信号にこのＦＩＲフィルタを畳み込み演算をする。

本実施形態の装置によれば、前方のスピーカから出力されているにもかかわらず、逆行列計算によるクロストークキャンセルによる信号処理よりも、確実に後方から音声が出力されているように知覚されることが発明者の実験で確かめられている。なお、前述の除算の計算により、前方のスピーカＦＬ、ＦＲから両耳Ｍ１、Ｍ２までの伝搬特性をキャンセルするクロストークキャンセル類似の効果が生じていると推測される。

なお、請求項１の発明の別表現として以下の構成が考えられる。
（Ａ）本発明は、
後方左右の音声入力チャンネルの音声信号列をそれぞれＬＳｃｈ、ＲＳｃｈとして、
伝達関数ＬＤ（ｚ）、ＬＣ（ｚ）、ＲＣ（ｚ）、ＲＤ（ｚ）として行列を用いた以下の式、
ＯｕｔｐｕｔＬ＝ＬＤ（ｚ）×ＬＳｃｈ−ＲＣ（ｚ）×ＲＳｃｈ
ＯｕｔｐｕｔＲ＝−ＬＣ（ｚ）×ＬＳｃｈ＋ＲＤ（ｚ）×ＲＳｃｈ
（「×」は畳み込み演算、「＋」は、加算演算とする。）
の演算を用いて、畳み込み演算および加算演算をするフィルタ演算部と、
前方左右の音声入力チャンネルの音声信号そのまま、またはこれを信号処理した音声信号をＬｃｈ、Ｒｃｈとして、前記フィルタ演算部の演算結果であるＯｕｔｐｕｔＬ、ＯｕｔｐｕｔＲの出力を前記Ｌｃｈ、Ｒｃｈにそれぞれに加算する加算部と、を備え、
角振動数をωとして、
実際に設置することを想定した前方左のスピーカから左右の耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＬＤ（ω）、ＬＣ（ω）、実際に設置することを想定した前方右のスピーカから左右の耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＣ（ω）、ＲＤ（ω）として、
聴取者に関して、前記前方左右のスピーカと、それぞれ前後対称となる後方の位置に仮想スピーカを想定し、後方左の前記仮想スピーカから左右の耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＶＬＤ（ω）、ＶＬＣ（ω）、後方右の前記仮想スピーカから左右の耳までの空間伝搬を模擬したモデル頭部伝達関数をＶＲＣ（ω）、ＶＲＤ（ω）として、
前記フィルタ演算部は、伝達関数ＬＤ（ｚ）、ＬＣ（ｚ）、ＲＣ（ｚ）、ＲＤ（ｚ）として、それぞれＲＬＤ（ω）をＬＤ（ω）で除したゲイン比、ＲＬＣ（ω）をＬＣ（ω）で除したゲイン比、ＲＲＣ（ω）をＲＣ（ω）で除したゲイン比、ＲＲＤ（ω）をＲＤ（ω）で除したゲイン比の周波数応答をインパルス応答に変換したものを用いる音像定位装置。

本実施形態の音像定位装置の内部構成図本実施形態の音像定位装置の仮想音源の設定方法と、本実施形態の装置で用いる頭部伝達関数の定義を示した図本実施形態の音像定位装置のリア定位付加部のフィルタの設定方法を表した図本実施形態の音像定位装置のリア定位付加部のフィルタの実施例を示す図

符号の説明

１−音像定位装置
１０−ＤＳＰ
１３−ポストプロセッシング用ＤＳＰ
１３１−リア定位付加部
１３１ＬＤ、ＬＤ、ＲＣ、ＲＤ−フィルタ
１３１Ｌ、Ｒ−加算部、１３５Ａ〜Ｄ−加算部
１４−デコーダ
２２−Ｄ／Ａ変換器
３１−メモリ
３２−コントローラ
３３−ユーザインターフェース
４１−電子ボリューム
４２−パワーアンプ
１００−聴取者（ダミーヘッド）
１０３−聴取者の顔の向き
１０４−中心線
ＦＬ、ＦＲ−スピーカ
ＶＬ、ＶＲ−仮想スピーカ
Ｍ１−左の耳
Ｍ２−右の耳

Claims

前方左に設けた実スピーカＦＬから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＬＤ、
前記実スピーカＦＬから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＬＣ、
前方右に設けた実スピーカＦＲから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＣ、
前記実スピーカＦＲから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＤ、
聴取者の頭の中心を通る、聴取者の左右方向の中心線をＬ、
前記中心線Ｌに関して前記実スピーカＦＬと線対称に設定した仮想スピーカＶＬから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＬＤ、
前記仮想スピーカＶＬから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＬＣ、
前記直線Ｌに関して前記実スピーカＦＲと線対称に設定した仮想スピーカＶＲから左耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＲＣ、
前記仮想スピーカＶＲから右耳までの空間伝搬を模擬した頭部伝達関数をＲＲＤとして、
後方左の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＬＤをＬＤで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＬダイレクト出力部と、
後方左の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＬＣをＬＣで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＬクロス出力部と、
後方右の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＲＣをＲＣで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＲクロス出力部と、
後方右の音声入力チャンネルの音声信号に、ＲＲＤをＲＤで除算した特性を持つフィルタをかけて出力するＲダイレクト出力部と、
前記Ｌダイレクト出力部の出力信号と、前記Ｒクロス出力部の出力信号と、の差分信号を前方左の音声入力チャンネルの音声信号に加算して出力する第１の加算部と、
前記Ｒダイレクト出力部の出力信号と、前記Ｌクロス出力部の出力信号と、の差分信号を前方右の音声入力チャンネルの音声信号に加算して出力する第２の加算部と、を備えた音像定位装置。
前記フィルタ演算部は、前記スピーカおよび前記仮想スピーカは、いずれも聴取者の前方方向に関して左右対称に設定すると共に、前記モデル頭部伝達関数をＬＤ＝ＲＤ、ＬＣ＝ＲＣ、ＲＬＤ＝ＲＲＤ、ＲＬＣ＝ＲＲＣとした請求項１に記載の音像定位装置。