JP5423265B2 - 音響処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の音声信号を加算処理して音響を改善する技術に関する。

近時、音楽などをステレオ再生する音声再生装置は、携帯性の向上や省スペース化などを目的として、筐体が小型化されたものが多くなっている。小型化された音声再生装置は、Ｌｃｈ用とＲｃｈ用の２つのスピーカの間隔が狭く、２つのスピーカから放音される音の両耳に到達する時間差やレベル差が小さいため、得られる音場の広がり感が乏しくなる。

そこで、従来、あるチャンネルの信号に、反対側のチャンネルの信号の逆相成分（間接経路の成分）を加算してスピーカから放音させることで、音場の広がり感を良好にする音響処理技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平１０−２８０９７号公報

音声再生装置で再生する音楽などの音声信号には、ボーカルなどの音声がステレオ再生時に音像がセンタに定位するように、ＬｃｈとＲｃｈの音声信号に同相成分として入れられている。しかし、Ｌチャンネル（Ｒチャンネル）の音声信号に、反対側のＲチャンネル（Ｌチャンネル）の音声信号の逆相成分を加算入力すると、ＬｃｈとＲｃｈの音声信号に含まれる同相成分が干渉することで劣化して、センタの音像の密度が低くなるという問題があった。例えば、従来のステレオ再生装置で音楽を再生すると、左右に音場は広がるが、センタに定位するボーカルが聞こえにくくなることがあった。

そこで、この発明は、複数の音声信号に含まれる同相成分の劣化を防止する音響処理装置を提供することを目的とする。

この発明の音響処理装置は、入力手段と、位相調整手段と、逆相生成手段と、出力手段と、を備える。入力手段は、同相成分を含む複数チャンネルのオーディオ信号が入力される。位相調整手段は、入力手段に入力された複数チャンネルのそれぞれのオーディオ信号を異なる位相の位相調整信号に調整する。逆相生成手段は、位相調整手段が調整した各チャンネルの位相調整信号を加算して位相を反転させた逆相信号を生成する。出力手段は、入力手段に入力された各チャンネルのオーディオ信号に、それぞれ、位相調整手段が調整した他チャンネルの位相調整信号と、逆相信号と、を加算して出力する。

この構成により、異なる位相の成分（間接経路の成分）を他チャンネルから出力するので、音場の広がり感を良好にする。また、各チャンネルのオーディオ信号に他チャンネルの位相調整信号を加算すると、各チャンネルのオーディオ信号に含まれる同相成分が打ち消し合うので、同相成分が劣化するが、各チャンネルの位相調整信号の同相成分を逆相信号として加算することで、劣化した同相成分が復活する。したがって、複数チャンネルのオーディオ信号（音声信号）に含まれる同相成分の劣化が防止される。

上記構成において、音響処理装置は、フィルタ手段を備える。フィルタ手段は、入力手段に入力された各チャンネルのオーディオ信号に対して、４ｋＨｚ乃至８ｋＨｚの範囲にディップを形成して、前記位相調整手段に出力する。

間接経路の成分において４ｋＨｚから８ｋＨｚまでにディップを有する音声をスピーカから放音すると、仮想スピーカが角度３０°から６０°までの位置に定位しているように、聴取者は明確に知覚する。この構成により、仮想スピーカが角度３０°から６０°までの位置に定位しているように聴取者が明確に知覚するオーディオ信号を生成するので、実際のスピーカが聴取者の正面方向に対して３０°未満の角度で配置されていたとしても、その位置よりも広がった位置にスピーカが定位しているように明確に知覚させるオーディオ音声を生成できる。したがって、聴取者に音場の広がり感を明確に知覚させるオーディオ信号を生成できる。

上記構成において、フィルタ手段は、遅延手段と加算手段を備えている。遅延手段は、入力手段に入力された各チャンネルのオーディオ信号を、予め設定された時間だけ遅延させる。加算手段は、遅延手段が遅延させた各チャンネルのオーディオ信号と、入力手段に入力された同じチャンネルのオーディオ信号とを加算して出力する。

この構成においては、予め設定された時間だけ遅延させた、あるチャンネルのオーディオ信号と、同じチャンネルのオーディオ信号と、を加算するだけで、各チャンネルのオーディオ信号に対して、４ｋＨｚ乃至８ｋＨｚの範囲にディップを形成できる。例えば、サンプリング周波数が４８Ｈｚであれば、遅延時間がわずか４サンプル分で６ｋＨｚにディップを形成できる。したがって、フィルタ手段の演算量はわずかで済む。

上記構成において、音響処理装置は、補償手段を備えている。補償手段は、出力手段が出力した各チャンネルのオーディオ信号のうち、逆相信号の成分のディップを補償する。入力手段に入力された、あるチャンネル（例えばＬｃｈ）のオーディオ信号に、４ｋＨｚ乃至８ｋＨｚの範囲にディップを形成して、位相を調整した他チャンネル（例えばＲｃｈ）のオーディオ信号と、該逆相信号と、を加算すると、該逆相信号にはディップのあるＬｃｈの成分も加算されているため、Ｒチャンネルのオーディオ信号だけでなく、Ｌチャンネルのオーディオ信号にもディップが形成される。そこで、この構成では、その周波数特性を補償することにより、Ｌチャンネルのオーディオ信号に形成されるディップを無くすことができる。

この発明によれば、複数の音声信号に含まれる同相成分の劣化を防止できる。

実施形態に係るスピーカ装置のスピーカ位置と聴取者との関係を示す上方視図である。 （Ａ）は、β＝２０°における直接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図、（Ｂ）は、β＝２０°における間接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図である。（Ｃ）は、β＝３０°における直接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図、（Ｄ）は、β＝３０°における間接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図である。 （Ａ）は、β＝４５°における直接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図、（Ｂ）は、β＝４５°における間接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図である。（Ｃ）は、β＝６０°における直接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図、（Ｄ）は、β＝６０°における間接経路のＨＲＴＦの周波数特性を示す図である。 実施形態に係るステレオ再生装置の構成を示すブロック図である。 実施形態におけるくし型フィルタの周波数特性を示す説明図である。 逆相生成部を備える場合と備えない場合の同相成分の周波数特性を示す図である。 Ｃｃｈのオーディオ信号成分を含まない場合において、Ｌｃｈ信号を入力したときに、逆相生成部の出力信号に含まれるＬｃｈの直接経路成分とＲｃｈの間接経路成分の周波数特性を示す図である。 Ｃｃｈのオーディオ信号成分を含む場合において、Ｌｃｈ信号を入力したときに、逆相生成部の出力信号に含まれるＬｃｈの直接経路成分とＲｃｈの間接経路成分の周波数特性を示す図である。 実施形態に係るステレオ再生装置の変形例を示すブロック図である。

以下、音響処理装置の一実施形態であるステレオ再生装置について説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るステレオ再生装置１は、２台のスピーカ５０Ｌ、スピーカ５０Ｒを備えている。スピーカ５０Ｌとスピーカ５０Ｒは、ステレオ再生装置１の正面パネルの中点Ｃから等間隔に設置されている。ステレオ再生装置１は、不図示の他の装置から入力されたオーディオ信号に応じたステレオ音声を、スピーカ５０Ｌとスピーカ５０Ｒから放音する。聴取者１００は、中点Ｃを通過する中心線ＬＣ上の任意の位置を聴取位置１０１として、ステレオ再生装置１が再生する音声を聞くことで音場感を感じることができる。聴取位置１０１とスピーカ５０Ｒを結ぶ直線と中心線ＬＣとの成す角を角度α、聴取位置１０１と仮想スピーカ５１Ｒを結ぶ直線と中心線ＬＣとの成す角を角度βと称する。以下の説明では、角度α＜角度βとする。

ステレオ再生装置１は、オーディオ信号に音響処理を施すことで、近接したスピーカ５０Ｌとスピーカ５０Ｒ（片側角度α、見開き２α）の音像が、点線で示す仮想スピーカ５１Ｌと仮想スピーカ５１Ｒの位置（片側角度β、見開き２β）に広がったように聴取者１００に知覚させる音声（オーディオ音声）を放音する。

まず、従来のようにＨＲＴＦを用いたバイノーラル再生技術において、音像位置を広げる音響処理を行う場合について簡単に説明した後、本発明の実施形態における音響処理を実現するステレオ再生装置１の構成について説明する。

バイノーラル再生技術を用いる場合には、まず、仮想定位させたい位置に実際に設置したスピーカから、右耳２００Ｒおよび左耳２００Ｌまでの頭部伝達関数（以下、ＨＲＴＦと称する。）を取得する。ＨＲＴＦの取得は、例えばダミーヘッドを用いた方法など公知の方法を用いる。角度α方向に定位するスピーカ５０Ｒから右耳２００Ｒへの直接経路のＨＲＴＦをＨａ（α）、スピーカ５０Ｒから左耳２００Ｌへの間接経路のＨＲＴＦをＨｂ（α）と称する。角度β方向に定位する仮想スピーカ５１Ｒから右耳２００Ｒへの直接経路のＨＲＴＦをＨａ（β）、仮想スピーカ５１Ｒから左耳２００Ｌへの間接経路のＨＲＴＦをＨｂ（β）と称する。

なお、前記のように、スピーカ５０Ｒとスピーカ５０Ｌは、中点Ｃから等間隔に設置される。また、仮想スピーカ５１Ｒと仮想スピーカ５１Ｌは、中点Ｃから等間隔に定位させる。そのため、スピーカ５０Ｌおよびスピーカ５１Ｌから両耳への経路のＨＲＴＦは、スピーカ５０Ｒおよびスピーカ５１Ｒのものと同様になるので、取得は不要である。

続いて、直接経路のＨＲＴＦであるＨａ（α）とＨａ（β）の差分（単位をｄＢとする場合にはＨａ（β）−Ｈａ（α））を、Ｒｃｈ用のオーディオ信号およびＬｃｈ用のオーディオ信号に畳み込む。また、間接経路のＨＲＴＦであるＨｂ（α）とＨｂ（β）の差分（単位をｄＢとする場合にはＨｂ（β）−Ｈｂ（α））を、Ｒｃｈ用のオーディオ信号およびＬｃｈ用のオーディオ信号に畳み込む。

そして、直接経路のＨＲＴＦの差分を畳み込んだＲｃｈ用のオーディオ信号と、間接経路のＨＲＴＦの差分を畳み込んだＬｃｈ用のオーディオ信号と、を加算して、スピーカ５０Ｒから放音させる。また、直接経路のＨＲＴＦの差分を畳み込んだＬｃｈ用のオーディオ信号と、間接経路のＨＲＴＦの差分を畳み込んだＲｃｈ用のオーディオ信号と、を加算して、スピーカ５０Ｌから放音させる。

これにより、聴取者１００は、スピーカ５０Ｒからの放音を仮想スピーカ５１Ｒからの放音として、また、スピーカ５０Ｌからの放音を仮想スピーカ５１Ｌからの放音として、知覚することができる。

本発明の発明者らは、ＨＲＴＦの周波数特性の分析、および音像定位の実験を行った。その結果、間接経路の音声が、４ｋＨｚから８ｋＨｚまでの周波数範囲にディップを有すると、仮想スピーカが角度３０°から６０°の位置に定位しているように、聴取者に知覚させられることが判明した。これは、人種、男女、老若の違いに因らないことが判明した。また、ディップの中心周波数が高いほど、知覚する音像の角度が大きくなることが判明した。

図２および図３に示すように、Ｈｂ（β）において、βが３０°、４５°、６０°のとき、それぞれ５ｋＨｚ、６ｋＨｚ、６．５ｋＨｚを中心周波数とするディップが存在する。一方、Ｈｂ（β）において、βが２０°のときには、８ｋＨｚ以下の帯域において顕著なディップは存在しない。

なお、これらのディップはある程度の半値幅を有するので、ディップは４ｋＨｚ付近から８ｋＨｚ付近までの範囲に分布することになる。８ｋＨｚを上限とするのは、βがどの範囲であっても８ｋＨｚ以上には大きなディップが存在し、８ｋＨｚ以上の周波数帯域においては、ディップの音像定位への影響が小さいと考えられるからである。一方、４ｋＨｚを下限とするのは、βが３０°においては、５ｋＨｚ±１ｋＨｚの範囲にディップがあるが、βが２０°以下である場合には、この周波数範囲において顕著なディップは存在しないからである。したがって、この周波数範囲におけるディップが、音像定位の広がり感に対して大きな影響を及ぼすと考えられる。なお、βが２０°未満についての周波数特性については図示を省略しているが、２０°の周波数特性と概ね同じものとなっている。

本発明の実施形態におけるステレオ再生装置１は、上述のように、出願人の分析と実験から得られた結果を応用して、ＨＲＴＦに類似する音響処理を簡易的に実現するものである。以下、本発明の一実施形態であるステレオ再生装置１の構成について説明する。

図４に示すように、ステレオ再生装置１は、入力部１０、音響処理部２０、Ｄ／Ａコンバータ３０（以下、ＤＡＣ３０と称する。）、増幅部４０、スピーカ５０Ｒ、およびスピーカ５０Ｌを備えている。音響処理部２０は、本発明の音響処理装置に相当する。

音響処理部２０は、くし型フィルタ７１、増幅器７２、くし型フィルタ８１、増幅器８２、逆相生成部９０、イコライザ９５、およびイコライザ９６を備えている。

不図示のＤＩＲ（デジタル・インターフェース・レシーバ）、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）などが出力したデジタルのオーディオ信号は、入力部１０に入力される。入力部１０は、入力されたオーディオ信号をデコードして音響処理部２０に出力する。

音響処理部２０に入力されるオーディオ信号は、ステレオ２ｃｈのオーディオ信号であり、センタに定位すべき音声を含む信号である。すなわち、Ｃｃｈオーディオ信号を含むＲｃｈオーディオ信号と、Ｃｃｈオーディオ信号を含むＬｃｈオーディオ信号である。Ｃｃｈオーディオ信号は、同相成分として、Ｒｃｈオーディオ信号とＬｃｈオーディオ信号に含まれている。以下、Ｌｃｈのオーディオ信号をオーディオ信号Ｌ、Ｒｃｈのオーディオ信号をオーディオ信号Ｒ、Ｃｃｈのオーディオ信号をオーディオ信号Ｃと称する。また、オーディオ信号Ｌとオーディオ信号Ｒのサンプリング周波数は、一例として４８ｋＨｚである。

くし型フィルタ７１は、遅延部７１１および加算部７１２を有するくし型フィルタであって、オーディオ信号Ｒが入力され、所定の周波数特性のフィルタ処理を施してオーディオ信号ＦＲを出力する。

遅延部７１１は、入力されたオーディオ信号Ｒに対して、予め設定された遅延時間の遅延処理を行う。この遅延時間は、この例においては、オーディオ信号Ｒの４サンプル分の遅延処理を行う。遅延時間は、サンプリング周波数が４８ｋＨｚのときには、概ね８３．３マイクロ秒である。加算部７１２は、遅延部７１１によって遅延処理されたオーディオ信号Ｒを、入力部１０から入力されたオーディオ信号Ｒに加算して、オーディオ信号ＦＲを出力する。

ここで、くし型フィルタ７１について、遅延部７１１に設定される遅延時間とフィルタの周波数特性との関係について、図５に基づいて説明する。図５において、それぞれの周波数特性の近傍に付した数字は、遅延時間として設定されたサンプル数を示している。くし型フィルタの周波数特性は、所定の周波数範囲にディップを持つものとなり、ディップの中心周波数は、遅延時間によって決まる。くし型フィルタにおけるディップの中心周波数は、以下の式１に示すとおりである。

ＤＦｎ＝（２ｎ−１）／２Ｔｄ・・・・・（式１）
式１において、ＤＦｎはディップの中心周波数（Ｈｚ）、Ｔｄは遅延部７１１に設定される遅延時間（秒）、ｎは自然数である。

この例のように、サンプリング周波数が４８ｋＨｚで、遅延時間Ｔｄが４サンプル分（概ね８３．３マイクロ秒）である場合には、ディップの周波数のうち最低周波数であるＤＦ１は、６ｋＨｚとなる。なお、遅延時間Ｔｄが、２サンプル、３サンプル、４サンプル、５サンプル、６サンプルである場合、対応する周波数特性におけるディップの最低周波数ＤＦ１は、概ね１２ｋＨｚ、８ｋＨｚ、６ｋＨｚ、４．８ｋＨｚ、４ｋＨｚである。

上述したように、間接経路におけるＨＲＴＦの周波数特性において４ｋＨｚから８ｋＨｚにディップが存在すると、実際のスピーカの位置より広がった位置に仮想スピーカの定位を聴取者に明確に知覚させる。また、上記周波数の範囲外にディップの最低周波数ＤＦ１が存在したとしても、聴取者に広がった位置に仮想スピーカの定位を明確に知覚させることは難しい。したがって、遅延部７１１には、周波数特性におけるディップの最低周波数ＤＦ１が４ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲になるように、遅延時間Ｔｄを６２．５マイクロ秒から１２５マイクロ秒の範囲（この例におけるサンプル数で表す場合には、３サンプルから６サンプルの範囲）に設定する。

なお、これらのディップは一定の半値幅を有するから、ＨＲＴＦにおけるディップの中心周波数の範囲（βが３０°から６０°に対応して、５ｋＨｚから６．５ｋＨｚまでの範囲）にあわせて、遅延時間Ｔｄが７７マイクロ秒から１００マイクロ秒の範囲で設定されると、音像定位を拡大する効果をより明確に得ることができる。この場合、サンプル数で表すと、４サンプルのみとなるが、オーディオ信号Ｌとオーディオ信号Ｒのサンプリング周波数が高い場合や、音響処理部２０に入力されるオーディオ信号Ｌとオーディオ信号Ｒをオーバーサンプリングしてサンプリング周波数を増大させるオーバーサンプリング処理部を設けた場合には、設定範囲内で細かく遅延時間Ｔｄを調整することができる。

この例において、くし型フィルタ７１は、入力されたオーディオ信号Ｒに対して、６ｋＨｚにディップの中心周波数を有する周波数特性のフィルタ処理を施すので、出力されるオーディオ信号ＦＲは、オーディオ信号Ｒと比較して６ｋＨｚ近傍の出力レベルが低下した周波数分布となる。

くし型フィルタ８１は、遅延部８１１および加算部８１２を備え、オーディオ信号Ｌが入力され、所定の周波数特性のフィルタ処理を施してオーディオ信号ＦＬとして出力する。くし型フィルタ８１の構成は、くし型フィルタ７１と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、くし型フィルタ７１とくし型フィルタ８１は、本発明のフィルタ手段に相当する。

増幅器７２は、反転増幅器であり、くし型フィルタ７１から入力されたオーディオ信号ＦＲを予め設定された増幅率で増幅し、出力レベルを調整し、位相を反転（逆相化）して、オーディオ信号ＧＲを出力する。また、増幅器８２は、反転増幅器であり、くし型フィルタ８１から入力されたオーディオ信号ＦＬを予め設定された増幅率で増幅し、出力レベルを調整し、位相を反転（逆相化）して、オーディオ信号ＧＬを出力する。これは、くし型フィルタ７１、くし型フィルタ８１においてフィルタ処理されることによるディップと、ＨＲＴＦの差分におけるディップのレベルの違いを調整するためのものである。この例においては、Ｈｂ（α）とＨｂ（β）との差分に対応するレベルに応じて調整されるように増幅率が設定されている。なお、このレベルの調整によって、音像定位に与える影響は軽微であり、大きく異なるものでなければよく、ＨＲＴＦの差分にレベルを高精度に一致させるような調整は不要である。なお、増幅器７２と増幅器８２は同じ増幅率に設定する。なお、増幅器７２と増幅器８２は、本発明の位相調整手段に相当する。また、増幅器７２と増幅器８２が出力する信号は、位相調整信号に相当する。

逆相生成部９０は、加算器９１、および増幅器９２を備えている。

加算器９１は、増幅器７２によって増幅および移相（逆相化）処理されたオーディオ信号ＧＲと、増幅器８２によって増幅および移相（逆相化）処理されたオーディオ信号ＧＬと、を加算して、オーディオ信号ＰＲＬを出力する。

増幅器９２は、反転増幅器であり、加算器９１から入力されたオーディオ信号ＰＲＬを予め設定された増幅率で増幅し、出力レベルを調整し、位相を反転（逆相化）して、オーディオ信号ＧＲＬ（本発明の逆相信号に相当）を出力する。増幅器９２の増幅率は、例えば、−（マイナス）０．５倍に設定しておく。

加算器９１と増幅器９２により、オーディオ信号ＧＬとオーディオ信号ＧＲを加算し、−０．５倍に増幅することで、オーディオ信号Ｃについては、オーディオ信号ＧＬとオーディオ信号ＧＲとに含まれるものと同じレベルで逆相化された信号が生成される。

加算器９３は、オーディオ信号Ｃを含むオーディオ信号Ｌと、増幅器７２によって増幅および逆相化処理された、オーディオ信号Ｃを含むオーディオ信号ＧＲ（オーディオ信号Ｒの間接経路の成分）と、増幅器９２によって増幅および逆相化処理されたオーディオ信号ＧＲＬと、を加算して、オーディオ信号ＴＬを出力する。オーディオ信号Ｌとオーディオ信号ＧＲを加算すると、オーディオ信号Ｌに含まれるオーディオ信号Ｃと、オーディオ信号ＧＲに含まれるオーディオ信号Ｃと、が干渉して打ち消し合ったものとなる。そのため、逆相生成部９０を備えない場合には、図６に示す周波数特性３０１のようにオーディオ信号Ｃは劣化したものとなる。しかし、加算器９３では、さらにオーディオ信号ＧＲＬを加算することで、オーディオ信号ＧＲに含まれるものと同量のオーディオ信号Ｃを加算することになり、オーディオ信号Ｃを復活させることができる。同様に、加算器９４でも、オーディオ信号ＧＲＬを加算することで、オーディオ信号Ｃを復活させることができる。したがって、逆相生成部９０を備えることで、図６に示す周波数特性３０２のように、オーディオ信号Ｌに含まれるオーディオ信号Ｃ（同相成分）と、オーディオ信号Ｒに含まれるオーディオ信号Ｃ（同相成分）と、が劣化するのを防止できる。なお、加算器９３と加算器９４は、本発明の出力手段に相当する。

逆相生成部９０において、上記の処理を行うと、図７の周波数特性３１２と図８の周波数特性３２２に示すように、オーディオ信号ＴＬに含まれるオーディオ信号Ｒの間接経路の成分は周波数特性が変化しない。これは、全く同じ周波数特性を有する信号であるオーディオ信号ＧＲとオーディオ信号ＧＲＬを、加算器９３で加算するからである。オーディオ信号ＴＲについても同様に、オーディオ信号Ｌの間接経路の成分は周波数特性が変化しない。

一方、逆相生成部９０において、上記の処理を行うと、図７の周波数特性３１１と図８の周波数特性３２１に示すように、オーディオ信号ＴＬに含まれるオーディオ信号Ｒの直接経路の成分は周波数特性が変化する。これは、加算器９３で、入力部１０から入力されたオーディオ信号Ｌ（直接経路の成分）と、オーディオ信号ＧＲＬに含まれるオーディオ信号Ｌ（間接経路の成分（６ｋＨｚにディップを有する））を加算するからである。オーディオ信号ＴＲに含まれるオーディオ信号Ｒの直接経路の成分も、同様に周波数特性が変化する。これらの周波数特性の変化による影響はわずかであるが、以下のように構成することで、周波数特性の変化を補償することが可能である。

周波数特性の変化を補償する場合には、入力部１０と加算器９３の間にイコライザ９５を設けて、加算器９３が出力するオーディオ信号ＴＬのうち、オーディオ信号Ｌの成分のディップが無くなるように補償する。また、入力部１０と加算器９４の間にイコライザ９６を設けて、加算器９４が出力するオーディオ信号ＴＲのうち、オーディオ信号Ｒの成分のディップが無くなるように補償する。すなわち、イコライザ９５は、オーディオ信号Ｌの直接経路の成分において、４ｋＨｚ乃至８ｋＨｚの範囲における周波数特性の変化を補償する。また、イコライザ９６は、オーディオ信号Ｒの直接経路の成分において、４ｋＨｚ乃至８ｋＨｚの範囲における周波数特性の変化を補償する。これにより、加算器９３が出力するオーディオ信号ＴＬは、図７の周波数特性３１１に示したような特性となる。加算器９４が出力するオーディオ信号ＴＲも同様である。なお、イコライザ９５とイコライザ９６は、本発明の補償手段に相当する。

このようにして、音響処理部２０は、入力されたオーディオ信号Ｌとオーディオ信号Ｒに対して音響処理を施して、オーディオ信号ＴＬとオーディオ信号ＴＲを出力する。

ＤＡＣ３０は、デジタルアナログコンバータであって、音響処理部２０から出力されたデジタルのオーディオ信号ＴＬとオーディオ信号ＴＲをアナログ変換し、アナログのオーディオ信号ＡＬとアナログのオーディオ信号ＡＲとして出力する。

増幅部４０は、プリアンプおよびパワーアンプであって、ＤＡＣ３０から出力されたオーディオ信号ＡＬとオーディオ信号ＡＲを増幅する。そして、増幅したオーディオ信号ＡＬとオーディオ信号ＡＲを、それぞれスピーカ５０Ｌとスピーカ５０Ｒに出力し、放音させる。

このようにして、スピーカ５０Ｌから間接経路の成分の６ｋＨｚにディップが形成されたオーディオ信号ＡＬに基づく音声が放音され、スピーカ５０Ｒから間接経路の成分の６ｋＨｚにディップが形成されたオーディオ信号ＡＲに基づく音声が放音されると、図１に示すような聴取者１００は、角度β＝４５°の方向にオーディオ信号ＡＬとオーディオ信号ＡＲの音像が定位するようになる。これにより、聴取者１００は、仮想スピーカ５１Ｌと、仮想スピーカ５１Ｒから放音されているように知覚することができる。

このように、本発明の実施形態に係るステレオ再生装置１は、一方のチャンネルのオーディオ信号に対して、数サンプルの遅延を用いたくし型フィルタのような簡易な構成で処理負荷の小さいフィルタ処理を施して４ｋＨｚから８ｋＨｚ近傍にディップ付与し、また位相を調整して、もう一方のチャンネルのオーディオ信号に加算する音響処理を行う。そして、このような音響処理がされたオーディオ信号に基づいて放音することにより、ステレオ再生装置１のスピーカ５０Ｌとスピーカ５０Ｒとが近い場所に設けられ、聴取者１００からの見開き角度が狭いものとなっていても、聴取者１００に、より見開き角度の大きい仮想スピーカ５１Ｌ、５１Ｒから放音されているように感じさせることができ、音像位置を拡大（変更）することができる。

また、くし型フィルタにおける周波数特性が、一部の周波数にディップを設けるというものであるため、ＨＲＴＦを用いるよりもロバスト性のあるものとなり、ＨＲＴＦ作成に用いた頭部の形状と異なる聴取者であっても違和感なく音像位置の拡大感が得られ、さらに、音像位置の拡大感が得られる聴取位置の範囲を広くすることができる。

さらに、本発明の実施形態に係るステレオ再生装置１は、逆相生成部９０で、各チャンネルの位相調整信号の同相成分を逆相信号として加算することで、劣化した同相成分が復活する。また、図７、図８に示す間接経路の成分は、周波数特性が変わらない。したがって、音場の広がりに影響を与えることなく、同相成分の劣化を防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、様々な態様で実施可能である。

上述した実施形態においては、音響処理部２０の増幅器７２における位相の調整は、逆相関係になるように行われていたが、逆相関係でなくてもよい。この位相の調整については、スピーカ５０Ｌから放音されるオーディオ信号ＡＬに含まれるオーディオ信号Ｌの成分と、スピーカ５０Ｒから放音されるオーディオ信号ＡＲに含まれるオーディオ信号ＦＬの成分との相関により、スピーカ５０Ｌとスピーカ５０Ｒの間に定位するのを防止するためのものである。増幅器８２についても同様である。

このような定位を防止するためには、少なくともオーディオ信号Ｌとオーディオ信号ＦＬ、およびオーディオ信号Ｒとオーディオ信号ＦＲが同相関係にならないようにすればよい。位相の調整は、オールパスフィルタなどを用いる。例えば、図９に示すように、増幅器７２の後段にオールパスフィルタ７４を設ける。また、増幅器８２の後段にオールパスフィルタ８４を設ける。

オールパスフィルタ７４は、増幅器７２から入力されたオーディオ信号ＦＲの位相を、入力部に入力されたオーディオ信号Ｒと異なる位相に調整する。

オールパスフィルタ８４は、増幅器８２から入力されたオーディオ信号ＦＬの位相を、入力部に入力されたオーディオ信号Ｌと異なる位相に調整する。

この場合には、くし型フィルタ７１が出力したオーディオ信号は、増幅器７２で反転させなくてもよい。くし型フィルタ８１が出力したオーディオ信号についても同様である。なお、この場合、オールパスフィルタ７４とオールパスフィルタ８４が、本発明の位相調整手段に相当する。

上述した実施形態において、音響処理部２０の遅延部７１１、遅延部８１１に設定される遅延時間を変更することが可能である。この場合には、図１に破線で示したように制御部６０を設ければよい。この制御部６０は、指示に応じて、遅延部７１１、遅延部８１１に設定すべき遅延時間を決定し、決定した遅延時間を設定する。この指示は、例えば、図示しない操作手段を聴取者１００が操作することによって行われ、音像位置を広げたり狭めたりする指示とすればよい。制御部６０は、音像位置を広げる指示であった場合には、遅延時間Ｔｄを現設定より短くした所定時間として決定し、狭める指示であった場合には、逆に長くした所定時間として決定すればよい。このように、遅延時間Ｔｄを短くすれば、ディップの最低周波数ＤＦ１が高くなり、遅延時間Ｔｄを長くすれば、ディップの最低周波数ＤＦ１が低くなるから、聴取者１００が所望する音像位置の拡大感に変更することができる。

なお、所定時間については、上述したように、遅延時間Ｔｄの設定範囲内、すなわち、６２．５マイクロ秒から１２５マイクロ秒の範囲内において決定され、例えば、１２５マイクロ秒と設定されているときに、狭める指示があっても、設定される遅延時間Ｔｄは長くなることはない。このとき、警告音などにより聴取者１００に報知してもよい。

さらに、制御部６０は、遅延時間の設定を変更するだけでなく、増幅器７２、増幅器８２に設定される増幅率の変更、オールパスフィルタ７４、オールパスフィルタ８４における位相の調整量の変更など、設定される各種パラメータの変更制御を行うように構成することが可能である。

上述した実施形態においては、くし型フィルタ７１、くし型フィルタ８１については、くし型フィルタであるものとしたが、ノッチフィルタ、パラメトリックイコライザなどを用いて、ディップの最低周波数が４ｋＨｚから８ｋＨｚの周波数範囲に予め設定された周波数特性のフィルタとして機能させることが可能である。

上述した実施形態においては、本発明は、ステレオ再生装置１を一実施形態として説明したが、音響処理部２０の構成を有する音響処理装置としても、本発明の目的を達成することが可能である。このような音響処理装置は、ステレオ再生可能な２台以上のスピーカを有する携帯電話、テレビ、ＡＶアンプなど、様々な電気機器に適用可能である。

上述した実施形態における各構成については、ハードウエアによる構成として説明したが、音響処理部２０の機能の一部または全部については、入力部１０、ＤＡＣ３０、増幅部４０およびスピーカ５０Ｌとスピーカ５０Ｒを有する図示しないコンピュータのＣＰＵが、記憶部に記憶された音響処理プログラムを実行することにより実現するようにしてもよい。このような音響処理プログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。この場合には、これらの記録媒体を読み取る読取手段を設ければよい。また、インターネットのようなネットワーク経由でダウンロードさせることも可能である。

なお、以上の説明では、Ｌｃｈオーディオ信号とＲｃｈオーディオ信号に同相成分としてオーディオ信号Ｃが含まれている場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、音響装置は、同相成分を含む複数チャンネルのオーディオ信号が入力されるものであればよい。

１…ステレオ再生装置（音響処理装置） １０…入力部 ２０…音響処理部 ３０…Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ） ４０…増幅部 ５０Ｌ…スピーカ ５０Ｒ…スピーカ ５１Ｌ…仮想スピーカ ５１Ｒ…仮想スピーカ ６０…制御部 ７１，８１…くし型フィルタ ７４，８４…オールパスフィルタ ９０…逆相生成部

Claims (4)

1. 同相成分を含む複数チャンネルのオーディオ信号が入力される入力手段と、
   前記複数チャンネルのそれぞれのオーディオ信号を異なる位相の位相調整信号に調整する位相調整手段と、
   前記位相調整手段が調整した各チャンネルの位相調整信号を加算して位相を反転させた逆相信号を生成する逆相生成手段と、
   前記入力手段に入力された各チャンネルのオーディオ信号に、それぞれ、前記位相調整手段が調整した他チャンネルの位相調整信号と、前記逆相信号と、を加算して出力する出力手段と、
   を備えた音響処理装置。
2. 前記入力手段に入力された各チャンネルのオーディオ信号に対して、４ｋＨｚ乃至８ｋＨｚの範囲にディップを形成して、前記位相調整手段に出力するフィルタ手段を備えた請求項１に記載の音響処理装置。
3. 前記フィルタ手段は、
   前記入力手段に入力された各チャンネルのオーディオ信号を、予め設定された時間だけ遅延させる遅延手段と、
   前記遅延手段が遅延させた各チャンネルのオーディオ信号と、前記入力手段に入力された同じチャンネルのオーディオ信号と、を加算して出力する加算手段と、
   を備えた請求項２に記載の音響処理装置。
4. 前記出力手段が出力した各チャンネルのオーディオ信号のうち、前記逆相信号の成分のディップを補償する補償手段を備えた請求項２または３に記載の音響処理装置。

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