CN102281492A - 头部相关传递函数生成装置、方法以及声音信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了头部相关传递函数生成装置、方法以及声音信号处理装置。该头部相关传递函数生成装置包括：第一输入单元，其输入在第一测量环境中生成的第一头部相关传递函数；第二输入单元，其输入在第二测量环境中生成的第二头部相关传递函数；以及变换正规化处理单元，其利用以频率轴数据表示的所述第二头部相关传递函数的第二增益来对以频率轴数据表示的所述第一头部相关传递函数的第一增益进行正规化，并且还计算正规化结果的平方根。

Description

头部相关传递函数生成装置、方法以及声音信号处理装置

技术领域

本公开涉及例如适合被应用于调节被所安装的扬声器再现的声音的声像位置的电视装置的头部相关传递函数生成装置、头部相关传递函数生成方法以及声音信号处理装置。

背景技术

到现在为止，在电视装置或者连接到电视装置的放大器装置等中，已提出了利用称为虚拟声像定位的技术的装置，该虚拟声像定位用于将所再现的声音的声源虚拟地定位在所希望的位置处。

该虚拟声像定位用于，例如当由布置在电视装置中的左右扬声器再现声音时，虚拟地将声像定位在先前假定的位置处，并且更具体地，虚拟声像定位通过下面的技术来实现。

例如，假设这样的情况，其中，由布置在电视装置中的左右扬声器再现左右声道中的立体声信号。

如图1所示，首先，头部相关传递函数在预定测量环境中被测得。更具体地，麦克风ML和MR被安装在收听者两只耳朵附近的位置(测量点位置)处。此外，扬声器SPL和SPR被布置在希望实现虚拟声像定位的位置处。此时，扬声器是电声换能单元的示例，并且麦克风是声电换能单元的示例。

然后，在存在仿真头部DH(dummy head)(或者其可以是人，在此实例中，可以是收听者本身)的状态中，例如，首先，由一个声道，例如左声道中的扬声器SPL来执行脉冲的声音再现。然后，通过声音再现发出的脉冲被麦克风ML和MR的每个拾取，以测量左声道的头部相关传递函数。在本示例的情况中，头部相关传递函数作为脉冲响应被测得。

此时，如图1所示，作为左声道的头部相关传递函数的脉冲响应包括脉冲响应HLd和脉冲响应HLc，在脉冲响应HLd中，来自扬声器SPL的声波被麦克风ML拾取(下面，将其称为左主成分的脉冲响应)，并且在脉冲响应HLc中，来自扬声器SPL的声波被麦克风MR拾取(下面，将其称为左串音成分的脉冲响应)。

接下来，由右声道中的扬声器SPR类似地执行脉冲的声音再现，并且通过声音再现发出的脉冲被上述麦克风ML和MR的每个拾取。然后，用于右声道的头部相关传递函数，在此实例中，用于右声道的脉冲响应被测量。

此时，用作右声道的头部相关传递函数的脉冲响应包括脉冲响应HRd和脉冲响应HRc，在脉冲响应HRd中，来自扬声器SPR的声波被麦克风MR拾取(下面，将其称为右主成分的脉冲响应)，并且在脉冲响应HRc中，来自扬声器SPR的声波被麦克风ML拾取(下面，将其称为右串音成分的脉冲响应)。

然后，电视装置通过对提供给左右扬声器的每个的声音信号应用声音信号处理来按原样卷积左声道的头部相关传递函数和右声道的头部相关传递函数的每个的脉冲响应。

即，关于左声道中的声音信号，电视装置原样卷积通过测量获得的用于左声道的头部相关传递函数，即左主成分的脉冲响应HLd和左串音成分的脉冲响应HLc。

此外，关于右声道中的声音信号，电视装置按原样卷积通过测量获得的用于右声道的头部相关传递函数，即，右主成分的脉冲响应HRd和右串音成分的脉冲响应HRc。

通过该配置，例如在左右两个声道的立体声声音的情况中，尽管声音再现是通过左右扬声器来执行的，然而电视装置可以实现声像定位(虚拟声像定位)以使得声音再现就好像是由安装在收听者前面所希望位置处的左右扬声器来执行的。

以这种方式，在虚拟声像定位中，在从所希望位置处的扬声器输出的声波被所希望位置处的麦克风拾取的情况中的头部相关传递函数预先被测量，并且头部相关传递函数被设置为与声音信号卷积。

顺便提及，在测量头部相关传递函数的情况中，扬声器或麦克风本身的声学特性影响有关的头部相关传递函数。因此，即使当利用上述头部相关传递函数来对声音信号应用声音信号处理时，电视装置在一些情况中也不能实现所希望位置处的声像定位。

鉴于上面的情况，作为头部相关传递函数测量方法，已提出了通过在仿真头部DH等不存在的状态中的传递纯净状态特性来对在仿真头部DH等存在的状态中获得的头部相关传递函数进行正规化的方法(例如，参见日本未实审专利申请公报No.2009-194682(图1))。

根据该头部相关传递函数测量方法，可以消除扬声器或麦克风本身的声学特性，并且可以获得高精度的声像定位。

发明内容

顺便提及，在这样测得的头部相关传递函数被与声音信号卷积的情况中，如果其从扬声器被输出并且声音被收听，则与扬声器被安装在所希望位置处，即，声音趋向于扩散得过宽的情况相比，该声音趋向于被更多地强调。

此时，例如，还可构想通过利用电视装置中的均衡器等来校正声音信号来减少对声音的强调感。然而，在此情况中，由于将被卷积的头部相关传递函数也改变，因此出现的问题在于收听者所希望的声像不能被适当地定位。

本公开是在考虑到上述方面而做出的，并且希望提出可以生成高精度头部相关传递函数的头部相关传递函数生成装置和头部相关传递函数生成方法，以及可以基于该高精度头部相关传递函数来获得所希望的虚拟声像定位感的声音信号处理装置。

在根据本公开实施例的头部相关传递函数生成装置和头部相关传递函数生成方法中，在第一测量环境中生成的第一头部相关传递函数和在第二测量环境中生成的第二头部相关传递函数被输入，并且以频率轴数据表示的所述第一头部相关传递函数的第一增益利用以频率轴数据表示的所述第二头部相关传递函数的第二增益被正规化，并且正规化结果的平方根被计算。

利用根据本公开实施例的头部相关传递函数生成装置和头部相关传递函数生成方法，由于作为参考的零电平可以通过对头部相关传递函数进行正规化被确定，所以可以通过诸如平方根的计算之类的简单计算来生成从电力的量纲被变换为电压的量纲的正规化头部相关传递函数。

此外，根据本公开实施例的声音信号处理装置包括：第一输入单元，第一输入单元输入在第一测量环境中生成的第一头部相关传递函数；第二输入单元，第二输入单元输入在第二测量环境中生成的第二头部相关传递函数；变换正规化处理单元，变换正规化处理单元利用以频率轴数据表示的第二头部相关传递函数的第二增益来对以频率轴数据表示的第一头部相关传递函数的第一增益进行正规化，并且还计算正规化结果的平方根来生成变换正规化增益；头部相关传递函数生成单元，头部相关传递函数生成单元基于变换正规化增益来生成以时间轴数据表示的正规化头部相关传递函数；以及卷积处理单元，卷积处理单元将正规化头部相关传递函与声音信号卷积。

利用根据本公开的实施例的声音信号处理装置，由于作为参考的零电平可以通过对头部相关传递函数进行正规化被确定，所以可以通过诸如平方根的计算之类的简单计算来将从电力的量纲被变换为电压的量纲的正规化头部相关传递函数与声音信号卷积。

根据本公开，由于作为参考的零电平可以通过对头部相关传递函数进行正规化被确定，所以可以通过诸如平方根的计算之类的简单计算来生成从电力的量纲被变换为电压的量纲的正规化头部相关传递函数。以这种方式，根据本公开的实施例，可以实现其中高精度的头部相关传递函数可被生成的头部相关传递函数生成装置和头部相关传递函数生成方法。

此外，根据本公开，由于作为参考的零电平可以通过对头部相关传递函数进行正规化被确定，所以可以通过诸如平方根的计算之类的简单计算来将从电力的量纲被变换为电压的量纲的正规化头部相关传递函数与声音信号卷积。以这种方式，根据本公开的实施例，可以实现其中可以通过高精度的头部相关传递函数来获得所希望的虚拟声像定位感的声音信号处理装置。

附图说明

图1是图示出现有技术中用于头部相关传递函数的测量环境的概要图；

图2A和图2B是用于描述头部相关传递函数的测量的概要示图；

图3A和图3B是图示出头部相关传递函数和纯净状态传递特性的概要图；

图4是图示出正规化处理电路的配置的概要框图；

图5A和图5B是图示出在测量正规化处理之前和之后的头部相关传递函数的频率特性的概要示图；

图6是图示出量纲变换正规化处理电路的配置的概要框图；

图7A和图7B是图示出脉冲响应的频率特性的概要示图；

图8A和图8B是图示出脉冲响应的波形的概要示图；

图9A、图9B和图9C是用于描述真实声源方向位置和假定声源方向位置的概要示图；

图10是图示出根据第一实施例的声音信号处理单元的配置的概要框图；

图11是图示出双重正规化处理的概览的概要框图；

图12A和图12B是图示出在定位正规化处理之前和之后的头部相关传递函数的频率特性的概要示图；

图13A和图13B是图示出7.1声道多环绕中的扬声器布置示例(1)的概要示图；

图14A和图14B是图示出7.1声道多环绕中的扬声器布置示例(2)的概要示图；

图15是图示出根据第二实施例的声音信号处理单元的配置的概要框图；

图16是图示出双重正规化处理单元的配置的概要框图；

图17是图示出前部处理单元的电路配置的概要框图；

图18是图示出中心处理单元的电路配置的概要框图；

图19是图示出侧部处理单元的电路配置的概要框图；

图20是图示出后部处理单元的电路配置的概要框图；

图21是图示出低频效果处理单元的电路配置的概要框图；

图22是图示出根据另一实施例的双重正规化处理单元的配置的概要框图。

具体实施方式

以下，将利用附图来描述本公开的实施例(以下将称为实施例)。应当注意，将按照以下顺序来给出描述。

1.本公开的基本原理

2.第一实施例(正规化处理仅在一个阶段中被执行的示例)

3.第二实施例(正规化处理在两个阶段中被执行的示例)

4.其它实施例

1.本公开的基本原理

在描述实施例之前，这里先描述本公开的基本原理。

1-1.头部相关传递函数的测量

根据本公开，头部相关传递函数被设置为由图2A和图2B中所示的头部相关传递函数测量系统1仅相对于来自特定声源的除反射波以外的直接波预先测定。

头部相关传递函数测量系统1具有分别安装在无回声室2中的预定位置处的仿真头部DH、扬声器SP和麦克风ML和MR。

无回声室2被设计为以声波不在墙面、屋顶和地面上被反射的方式来吸收声音。因此，在无回声室2中，仅来自扬声器SP的直接波可以被麦克风ML和MR拾取。

仿真头部DH被构建为具有模仿收听者(即人体)的形状并且被安装在相关收听者的收听位置处。用作拾取供测量的声波的声音拾取单元的麦克风ML和MR分别被安装在相当于在收听者耳朵的每个耳廓内的测量点位置处。

用作生成供测量的声波的声源的扬声器SP被安装在以收听位置或测量点位置(例如位置P1)为原点、在头部相关传递函数将被测量的方向上相隔预定距离的位置处。以下，以这种方式安装扬声器SP的位置称为假定声源方向位置。

声音信号处理单元3被适配为能够生成将要供应给扬声器SP的任意声音信号并且还基于被麦克风ML和MR分别拾取的声音来获取声音信号并对其应用预定信号处理。

为供参考，声音信号处理单元3被适配为生成例如具有96[kHz]的采样频率的8192样本的数字数据。

首先，如图2A中所示，在仿真头部DH存在的状态中，头部相关传递函数测量系统1将用作供头部相关传递函数的测量的声波的脉冲从声音信号处理单元3供应给扬声器SP来再现相关脉冲。

而且，在头部相关传递函数测量系统1中，脉冲响应分别被麦克风ML和MR拾取并且所生成的声音信号被供应给声音信号处理单元3。

在此，从麦克风ML和MR获得的脉冲响应表示扬声器SP的在假定声源方向位置处的头部相关传递函数H并且例如具有图3A中所示的特性。为供参考，图3A表示作为时间轴数据的脉冲响应被变换成频率轴数据的特性。

顺便提及，在无回声室2中，扬声器SP被安装在仿真头部DH的右侧(图2A)。因此，由安装在仿真头部DH的右侧的麦克风MR获得脉冲响应相当于右主成分的脉冲响应HRd(图1)，并且由麦克风ML获得的脉冲响应相当于右串音成分的脉冲响应HRc(图1)。

以这种方式，首先，在无回声室2中存在仿真头部DH的测量环境中，头部相关传递函数测量系统1被适配为测量仅直接波在假定声源方向位置处的头部相关传递函数H。

接着，如图2B中所示，在仿真头部DH被移除的状态中，类似地，头部相关传递函数测量系统1将脉冲从声音信号处理单元3供应给扬声器SP以再现相关脉冲。

而且，在头部相关传递函数测量系统1中，类似地，脉冲响应被麦克风ML和MR分别拾取，并且所生成的声音信号被供应给声音信号处理单元3。

在此，从麦克风ML和MR获得的脉冲响应表示在扬声器SP的假定声源方向位置处不存在仿真头部DH、障碍物等的情况中的纯净状态传递函数T，并且变为与图3A对应的图3B中所示的特性。

该纯净状态传递特性T表示在消除仿真头部DH的影响的情况下基于扬声器SP和麦克风ML和MR的测量系统的特性。

以这种方式，头部相关传递函数测量系统1被适配为在无回声室2中不存在仿真头部DH的测量环境中测量仅直接波在假定声源方向位置处的纯净状态传递函数T。

此外，头部相关传递函数测量系统1在将收听位置设置为原点的同时在水平方向上每隔10度的角度设置位置P2、P3、……作为测量点位置，并且分别测量在仿真头部DH存在的状态中的头部相关传递函数和在相关仿真头部DH不存在的状态中的纯净状态传递函数。

为供参考，在头部相关传递函数测量系统1中，与图1的情况中类似，关于直接波，可以从两个麦克风ML和MR中的每个中获得主成分的头部相关传递函数和纯净状态传递特性以及左右串音成分的纯净状态传递特性和纯净状态传递特性。

1-2.麦克风和扬声器的影响的消除(测量正规化处理)

接着，将描述头部相关传递函数中所包含的麦克风和扬声器的影响的消除。

在头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T是通过使用麦克风ML和MR和扬声器SP测得的情况中，在头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T中，如上所述，其中每一个中都包含麦克风ML和MR以及扬声器SP的影响。

鉴于以上，与在日本未实审专利申请公报No.2009-194682中所公开的技术中类似，根据本公开，通过用纯净状态传递函数T对头部相关传递函数H进行正规化(以下，也将成为测量正规化)，生成从其消除了麦克风和扬声器的影响的正规化头部相关传递函数HN。

为供参考，在此，为了简单，将仅描述对主成分的正规化处理并且将省略有关串音的描述。

图4是图示出执行头部相关传递函数的正规化处理的正规化处理电路10的配置的框图。

延迟去除单元11从头部相关传递函数测量系统1(图2A和图2B)的声音信号处理单元3获得仅表示直接波在假定声源方向位置处的纯净状态传递函数T的数据。以下，表示此纯净状态传递特性T的数据表示为Xref(m)(其中m＝0，1，2，…，M-1(M＝8192))。

而且，延迟去除单元12从头部相关传递函数测量系统1中的声音信号处理单元3获得仅表示直接波在假定声源方向位置处的头部相关传递函数H的数据。以下，表示头部相关传递函数H的数据表示为X(m)。

延迟去除单元11和12分别从当脉冲在扬声器SP中开始被再现时的时间点的头的部分的数据消除与声波从安装在假定声源方向位置处的扬声器SP到达麦克风MR所使用的时间相当的延迟时间。

利用该配置，最终生成的正规化头部相关传递函数与生成该脉冲的扬声器SP的位置(即假定声源方向位置)和拾取该脉冲的麦克风的位置(即测量点位置)之间的距离无关。换而言之，将要生成的正规化头部相关传递函数变成仅与从拾取该脉冲的测量点位置来看假定声源方向位置的方向相对应的头部相关传递函数。

此外，延迟去除单元11和12删除纯净状态传递函数T的数据Xref(m)和头部相关传递函数H的数据X(m)，以使得数据计数是符合下一阶段中时间轴数据向频率轴数据的正交变换的2的冥次，以便分别被供应给FFT(快速傅里叶变换)单元13和14。为供参考，此时的数据计数变为M/2。

通过在考虑相位的同时执行复杂快速傅里叶变换(复杂FFT)处理，FFT单元13和14分别将纯净状态传递函数T的数据Xref(m)和头部相关传递函数H的数据从时间轴数据变换成频率轴数据。

更具特而言，通过复杂FFT处理，FFT单元13将纯净状态传递特性T的数据Xref(m)变换成由实部Rref(m)和虚部jIref(m)组成的FFT数据(即Rref(m)+jIref(m))，并且将其供应给极坐标变换单元15。

此外，通过复杂FFT处理，FFT单元14将头部相关传递函数H的数据X(m)变换成由实部R(m)和虚部jI(m)组成的FFT数据(即R(m)+jI(m))，并且将其供应给极坐标变换单元16。

由FFT单元13和14获得的FFT数据变成表示频率特性的X-Y坐标数据。在此，当如图5A中所示，纯净状态传递函数T和头部相关传递函数H二者的各条FFT数据的相互重叠时，应当理解，各条FFT数据是相互接近的并且作为总体趋势具有高度相关性，偶尔能找到不同部分，并且仅在头部相关传递函数H中出现特有峰值。

为供参考，那些特性的相关性相对较高，这是因为，可以构想到，当仿真头部DH的存在与否是唯一不同点时，其中头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T分别被测量的状态(即室内声学特性)在整体上是相互类似的。而且，此时的数据计数变为M/4。

极坐标变换单元15和16分别将这各条FFT数据变换成X-Y坐标数据(正交坐标数据)再变换成极坐标数据。

更具体而言，极坐标变换单元15将纯净状态传递特性T的FFT数据Rref(m)+jIref(m)变换成作为大小成分的径矢γref(m)和作为角度成分的偏角θref(m)。然后，极坐标变换单元15将径矢γref(m)和偏角θref(m)即极坐标数据供应给正规化处理单元20。

此外，极坐标变换单元16将头部相关传递函数H的FFT数据R(m)+jI(m)变换成径矢γ(m)和偏角θ(m)。然后，极坐标变换单元16将径矢γ(m)和偏角θ(m)即极坐标数据供应给正规化处理单元20。

正规化处理单元20用仿真头部DH等不存在时的纯净状态传递函数T来对在仿真头部DH存在的状态中测得的头部相关传递函数H进行正规化。

更具体而言，关于正规化和正规化处理单元20，通过按照以下表达式(1)和(2)执行正规化处理，正规化之后的径矢γn(m)和偏角θn(m)被分别计算以便供应给X-Y坐标变换单元21。

$\mathrm{\γn}\left(m\right)=\frac{\mathrm{\γ}\left(m\right)}{\mathrm{\γref}\left(m\right)}\·\·\·\left(1\right)$

θn(m)＝θ(m)-θref(m)                     …(2)

即，在正规化处理单元20中，关于大小成分，径矢γ(m)被除以径矢γref(m)，并且关于角度成分，从偏角θ(m)中减去偏角θref(m)，这样正规化处理被设置为关于极坐标系统的数据被执行。

X-Y坐标变换单元21将正规化处理后的极坐标系统的数据变换成X-Y坐标系统(正交坐标系统)的数据。

更具体而言，X-Y坐标变换单元21将极坐标系统的径矢γn(m)和偏角θn(m)变换成由X-Y坐标系统的实部Rn(m)和虚部jIn(m)(其中m＝0，1，…，M/4-1)组成的频率轴数据，以便供应给逆FFT单元22。

为供参考，变换之后的频率轴数据具有例如如图5B中所示的频率特性并且表示正规化头部相关传递函数HN.

从图5B中可理解，正规化头部相关传递函数HN具有如下频率特性：具有低增益的低频区域和高频区域在纯净状态传递函数T和正规化前的头部相关传递函数H二者中都上升。

此外，从另一角度可见，正规化头部相关传递函数HN大略等于头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T的差并且具有如下特性：当0[dB]被设置为中心时，增益根据频率变化而正负波动。

逆FFT(IFFT：逆快速傅里叶变换)单元22通过复杂逆快速傅里叶变换(复杂逆FFT)处理，将作为X-Y坐标系统的频率轴数据的正规化头部相关传递函数变换成时间轴上的正规化头部相关传递函数再变换成脉冲响应Xn(m)。

更具体而言，通过执行遵循以下表达式(3)的计算处理，逆FFT单元22生成脉冲响应Xn(m)，其是时间轴上的正规化头部相关传递函数数据，并且将其供应给IR(脉冲响应)简化单元23。

Xn(m)＝IFFT(Rn(m)+jIn(m))

其中 $m=\mathrm{0,1,2},\·\·\·,\frac{M}{2}-1\·\·\·\left(3\right)$

IR简化单元23将脉冲响应Xn(m)简化成可处理脉冲特性的抽头长度，即卷积处理可被执行的情况中(稍后描述)的脉冲特性的抽头长度，来获得正规化头部相关传递函数HN。

更具体而言，IR简化单元23将脉冲响应Xn(m)简化成80抽头，即，由从数据序列的开头开始的80条数据组成的脉冲响应Xn(m)(m＝0，1，…，79)并且将其存储在预定存储单元中。

结果，当扬声器SP被安装在以收听者的收听位置或测量点位置被设置为原点的预定的假定声源方向位置处(图2A和图2B)时，正规化处理电路10可以生成关于相关假定声源方向位置的主成分的正规化头部相关传递函数HN。

这样生成的正规化头部相关传递函数HN变成了被消除了用于测量的麦克风ML和MR和扬声器SP的特性的影响的函数。

因此，正规化处理电路10可以在不必故意地例如在头部相关传递函数测量系统1中使用具有卓越特性(频率特性平坦)的高价麦克风、扬声器等，就可以消除用于测量的麦克风ML和MR和扬声器SP的特性的影响。

为供参考，正规化处理电路10还通过关于串音成分执行类似的计算处理来生成串音成分关于假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数HN，并将其存储在预定存储单元中。

应当注意，正规化处理电路10中的各个信号处理可以主要通过DSP(数字信号处理器)来执行。在此情况下，

延迟去除单元11和12、FFT单元13和14、极坐标变换单元15和16、正规化处理单元20、X-Y坐标变换单元21、逆FFT单元22和IR简化单元23中的每一个都可以由DSP组成并且也可以聚集为整体以便由一个或多个DSP来构建。

以这种方式，正规化处理电路10被适配为用纯净状态传递函数T对头部相关传递函数H进行正规化(以下将称为测量正规化处理)，并且生成被消除了诸如麦克风ML和MR和扬声器SP之类的用于测量的设备的影响的正规化头部相关传递函数HN。

1-3.电力电压变换处理

顺便提及，在头部相关传递函数测量系统1(图2A和图2B)中，当头部相关传递函数H等被测量时，如上所述，由诸如TSP(Time StretchedPulse，时间延展脉冲)之类的脉冲组成的声音信号(以下称为所供声音信号)被供应给扬声器SP并且作为声音被输出。

与此一起，在头部相关传递函数测量系统1中，例如声音被麦克风ML拾取，并且声音信号(以下称为测得声音信号)。此测得声音信号表示脉冲响应。

在此，测得声音信号相当于当扬声器SP的声音压力特性被测量时的测量结果，并且例如，从扬声器SP到麦克风ML的距离被设置为加倍，声音压力电平被降低6[dB]。

一般，声音压力特性以能量表示，并且声音压力电平降低6[dB]是指声音压力变为×1/4(×1/2²)。这意味着通过真实测量获得的脉冲响应用声音压力的量纲(dimension)，即能量或电力的量纲来表示。

以这种方式在，在头部相关传递函数测量系统1中，尽管供应给扬声器SP的所供声音信号是电压的量纲，通过麦克风ML获得的测得声音信号是电力的量纲。

在此，将讨论通过数学表达式来表示所供声音信号与测得声音信号之间的关系。例如，当假定扬声器SP和麦克风ML的频率特性基板平坦时，所供声音信号的电压被设置为Xi[V]，并且测得声音信号的电压被设置为Xo[V]。

当扬声器SP的效率被设置为Gs并且阻抗被设置为Z[Ω]时，在测量头部相关传递函数时来自扬声器SP的输出声音压力Pi可以用以下表达式(4)表示。

$\mathrm{Pi}=\mathrm{Gs}\×\frac{{\mathrm{Xi}}^2}{Z}\·\·\·\left(4\right)$

而且，当在麦克风ML的灵敏度被设置为Gm时，利用表达式(4)，测得声音信号的电压Xo可以用以下表达式(5)表示。

$\mathrm{Xo}=\mathrm{Gm}\×\mathrm{Pi}$

$=\mathrm{Gs}\×\mathrm{Gm}\×\frac{{\mathrm{Xi}}^2}{Z}\·\·\·\left(5\right)$

从此表达式(5)，可以理解，测得声音信号的电压Xo具有与所供声音信号的电压Xi的平方成比例的关系。

因此，例如，在头部相关传递函数被生成以便基于作为测得声音信号获得的电力的量纲表示的脉冲响应而与声音信号卷积，相比于基于正确的脉冲响应(电压的量纲)的头部相关传递函数被卷积的情况，获得被强调的声音信号。

鉴于以上所述，将讨论以电力的量纲表示的测得声音信号变换为电压的量纲。一般，在测得声音信号从电力的量纲被变换为电压的量纲的情况中，一般计算平方根，但是实际上，以下两点将变为主要问题。

第一个问题在于，如果有麦克风ML拾取的脉冲响应包括反射声音、回声等，在数学表达式上这变成一个关于所供声音信号的电压Xi的二次多项式的问题，难以求解所供声音信号的电压Xi。

例如，直接波、一阶反射波、二阶反射波……n阶反射波分别被设置为X0，X1(a)，X2(b)，…，Xn(m)，并且一阶和随后的反射系数分别被设置为ε(a)，ε(b)，…，ε(n)。此外，关于从扬声器SP输出的声音信号的能量的一阶和随后的相对空间衰减系数分别被设置为δ(a)，δ(b)，…，δ(n)。

直接波X0可以用以下表达式(6)表示，并且一阶反射波X1(a)、二阶反射波X2(b)，…，n阶反射波Xn(m)可以分别用以下等式(7)表示。

$X0=\mathrm{\α}\×\frac{{\left(\mathrm{Xi}\right)}^2}{Z}\·\·\·\left(6\right)$

$X1\left(a\right)=\mathrm{\Σ\γ}\left(a\right)\×\mathrm{\δ}\left(a\right)\×\mathrm{\α}\×\frac{{\left(\mathrm{Xi}\right)}^2}{Z}$

X2(b)＝∑γ(b)×δ(b)×X1(a)

.

.

.

Xn(m)＝∑γ(n)×δ(n)×X(n-1)(m-1)    …(7)

此外，测得声音信号的电压Xo可以用以下表达式(8)来表示。

Xo＝X0+X1(a)+X2(b)+…+Xn(m)+…         …(8)

即，如从表达式(6)至(8)可以理解的，仅关于测得声音信号的电压Xo的平方根的计算不会导致关于所供声音信号的电压Xi的直接函数，并且诸如二次方程式的求解之类的复杂计算处理应当被执行。

第二个问题在于，如果仅直接波的信号成分可以被分离，则测得声音信号仅仅是相对值，并且由于反射波、回声等的影响，难以清楚地限定用作输入和输出的统一增益的信号电平，即，平方根变为1时的参考点。

因此，关于测得声音信号的电压Xo的平方根的简单计算没有揭示与所供声音信号的电压Xi的关系。

另一方面，根据本申请的公开，这些问题可以如下得到解决。

关于第一个问题，在根据本申请的公开的头部相关传递函数测量系统1中，如上所述，由于墙等的存在引起的反射波(所谓的回声)在无回声室2中不被生成，并且仅直接波被拾取。即，在头部相关传递函数测量系统1中，可以独立地仅获得表达式(6)中的直接波X0，其中表达式(7)中的各项全被消除。

利用该配置，在头部相关传递函数测量系统1中，因为表达式(8)中的右边仅具有第一项，所以仅通过计算两边的平方根，这可以被表示关于所供声音信号的电压Xi的数学表达式。

此外，关于第二个问题，在根据本申请的公开的正规化处理电路10(图4)中，如上所述，在正规化处理中，按照表达式(1)，头部相关传递函数H的径矢γ(m)被除以纯净状态传递函数T的径矢γref(m)。

该除算也用作头部相关传递函数中增益的相对化。因此，如图5B中所示，对于正规化处理后的径矢γn(m)，被设置0[dB]的信号电平被确定，并且与此一起，平方根变为1的参考点也被阐明。

与这些一致，根据本申请的公开，平方根被设置为是关于正规化处理之后的径矢γn(m)来计算的。这相当于其中表达式(6)两边的平方根被计算出以关于所供声音信号的电压Xi进行整理，并且脉冲响应被设置为是从电力的量纲被变换成电压的量纲。以下，以这种方式计算关于正规化处理之后的径矢γn(m)的平方根将称为量纲变换处理。

更具体而言，根据本公开，当头部相关传递函数被生成时，正规化处理和量纲变换处理由图6中的量纲变换正规化处理电路30代替正规化处理电路10来执行。

量纲变换正规化处理电路30在整体上具有与正规化处理电路10类似的配置，但是不同之处在于，在正规化处理单元20和X-Y坐标变换单元21之间设置了量纲变换处理单元31。

量纲变换处理单元31被适配为计算由正规化处理单元20计算出的正规化处理后的径矢γn(m)的平方根。更具体而言，量纲变换处理单元31根据以下表达式(9)执行到径矢γ′n(m)的变换。

${\mathrm{\γ}}^{\′}n\left(m\right)=\sqrt{\mathrm{\γn}\left(m\right)}\·\·\·\left(9\right)$

此后，量纲变换处理单元31将计算出的径矢γ′n(m)和供应的偏角θn(m)原样供应给X-Y坐标变换单元21。

X-Y坐标变换单元21被适配为将径矢γ′n(m)和偏角θn(m)变换成X-Y坐标系统(正交坐标系统)的数据，与在正规化处理后的径矢γn(m)和偏角θn(m)在正规化处理电路10中被供应的情况中类似。

在此，量纲变换处理之前和之后的脉冲响应的频率特性分别具有图7A和图7B中所示的波形。

在图7B中，可以理解，尽管特性像图7A一样具有大量峰，但是各个峰电平被减小，即，各个峰逼近0[dB]。

此外，当量纲变换处理之前和之后的脉冲响应被表示为时间轴数据时，获得分别在图8A和图8B中示出的波形。

在图8B中，可以理解，特性与图8A中一样具有逐渐衰减的大量峰，但是各自的幅度被降低。

以这种方式，根据本申请的公开，通过对在无回声室2中通过对仅直接波的测量获得的头部相关传递函数应用正规化处理和量纲变换处理，从电力的量纲被变换为电压的量纲的适当的正规化头部相关传递函数被设置为被生成。

2.第一实施例

接着，将描述作为基于上述基本原理的第一实施例的电视装置50。

2-1.电视装置的配置

如图9A中所示，在电视装置50中，左右扬声器SPL和SPR被安装在显示面板50D下方的位置处，并且声音被设置为从扬声器SPL和SPR输出。此外，电视装置50被安装在收听者的前方预定间隔的距离处。

电视装置50被适配为为从扬声器SPL和SPR输出被应用了上述正规化处理和量纲变换处理的头部相关传递函数，同时该头部相关传递函数被与应当被输出的声音信号相卷积。

此时，电视装置50被适配为通过图10中所示的声音信号处理单元60来对左右双声道声音信号应用头部相关传递函数的卷积处理，并且将其经由预定放大器(在图中未示出)供应给扬声器SPL和SPR。

声音信号处理单元60具有存储头部相关传递函数的非易失性存储单元62、将头部相关传递函数到声音信号中的卷积处理单元63以及对声音信号应用预定的后处理的后处理单元65。

非易失性存储单元62存储由量纲变换正规化处理电路30(图6)生成的正规化头部相关传递函数HN，其是基于由头部相关传递函数测量系统1(图2A和图2B)关于在电视装置50的右侧的扬声器SPR测得的头部相关传递函数H以及纯净状态传递函数T生成的。

为供参考，当左侧的扬声器SPL的安装位置与扬声器SPR左右对称时，设置关于右侧的扬声器SPR的正规化头部相关传递函数HN被利用。

卷积处理单元63读出被存储在非易失性存储单元62中的正规化头部相关传递函数HN，对将被与左右声音信号S1L和S1R中的每个卷积的正规化头部相关传递函数HN执行卷积处理，并且将这样生成的声音信号S3L和S3R供应给后处理单元65。

此时，卷积处理单元63可以消除测量头部相关传递函数时扬声器和麦克风的影响，并且还对各个声音信号S1L和S1R应用从电力的量纲被变换成电压的量纲的适当的正规化头部相关传递函数。

后处理单元65由对声音信号执行电平调节的电平调节单元66L和66R、限制声音信号的幅度的幅度限制单元67L和67R以及降低声音信号的噪声成分的噪声降低单元68L和68R。

首先，后处理单元65将从卷积处理单元63供应的声音信号S3L和S3R分别供应给电平调节单元66L和66R。

电平调节单元66L和66R通过将声音信号S3L和S3R调节至适合于来自相应扬声器SPL和SPR的输出的电平来生成声音信号S4L和S4R，并且将声音信号S4L和S4R分别供应给幅度限制单元67L和67R。

幅度限制单元67L和67R通过关于声音信号S4L和S4R执行限制幅度的处理来生成声音信号S5L和S5R并且将声音信号S5L和S5R分别供应给噪声降低单元68L和68R。

噪声降低单元68L和68R通过关于声音信号S5L和S5R执行降低噪声的处理来生成声音信号S6L和S6R，并且将声音信号S6L和S6R经由图中未示出的放大器供应给扬声器SPL和SPR(图9A)。

根据此，电视装置50从左右扬声器SPL和SPR输出基于声音信号S6L和S6R的声音。因此，电视装置50可以允许收听者收听到具有令人满意的声音质量的声音，其中降低了扬声器SPL和SPR本省的特性的影响。

2-2.操作和效果

在上述配置中，根据第一实施例，首先，头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T是由头部相关传递函数测量系统1(图2A和图2B)关于电视装置50的扬声器SPL、基于在无回声室2中的直接波的脉冲响应而生成的。

接着，正规化头部相关传递函数HN由量纲变换正规化处理电路30(图6)生成，并且其预先被存储在电视装置50中的声音信号处理单元60的非易失性存储单元62中。

此时，通过由量纲变换处理单元31进行计算径矢γn(m)的平方根并且生成将被供应给下一阶段的径矢γ′n(m)的非常简单的计算处理，量纲变换正规化处理电路30可以生成被从电力的量纲正确地变换成电压的量纲的正规化头部相关传递函数HN。

随后，电视装置50从非易失性存储单元62读出正规化头部相关传递函数HN，通过卷积处理单元63将正规化头部相关传递函数HN分别卷积到声音信号S1L和S1R中来生成声音信号S3L和S3R，并从扬声器SPL和SPR输出基于这些的声音。

因此，由于被变换成电压的量纲的正规化头部相关传递函数HN可以被与声音信号S1L和S1R中的每一个卷积，所以电视装置50可以允许收听者收听到其中不包含太多强调的自然的高质量的声音。

此时，由于测量正规化处理被执行，所以电视装置50可以适当地消除用于头部相关传递函数的测量的扬声器和麦克风的影响。

根据上述配置，基于关于直接波的头部相关传递函数H以及纯净状态传递函数T，根据第一实施例的电视装置50将通过测量正规化处理和量纲变换处理生成的正规化头部相关传递函数HN分别卷积到各个声音信号中并且从相应扬声器输出声音。利用该配置，由于以电力的量纲被测量并被正确变换成电压的量纲的正规化头部相关传递函数HN可以与各个声音信号卷积，所以电视装置50可以允许收听者收听到其中不包含太多强调的自然的高质量的声音。

3.第二实施例

接着将描述根据第二实施例的电视装置70。

3-1.声像定位和双重正规化处理的原理

在电视装置70中，与电视装置50(图9A)中类似，左右扬声器SPL和SPR被安装在显示面板70D的下方的位置处。

在此，当注意右侧的扬声器SPR时，如图9B和9C中所示，在当收听者被设置为原点时，扬声器SPR被安装关于显示面板70D的大约中心位置(以下将成为显示中心70C)在向下方向成10度、在右方成15度的位置处。以下，声源(扬声器SPL和SPR等)真实地以这种方式被安装于的位置称为真实声源方向位置PR。

因此，在电视装置70中，在每个声音被从扬声器SPL和SPR原样再现的情况中，设置形成这样的声像，其中所有声道中的声音都从显示面板70D的中心位置的下侧被输出。

鉴于以上所述，在电视装置70中，通过使用头部相关传递函数的正规化处理，各个声道中的声像被定位在希望的位置处。在此，将描述使用头部相关传递函数的虚拟声像定位的原理。

此时，从电视装置70中的右侧的扬声器SPR输出的声音的声像希望被定位于的希望位置(以下将称为假定声源方向位置PA)被设置为当以收听者为原点时关于显示中心70C向右倾斜30度并且关于上下方向等高的位置处。

一般，当收听者的位置被设置为参考时，头部相关传递函数根据声源的方向和位置而变化。

即，通过将关于声像希望被定位于的希望位置(假定声源方向位置PA)的头部相关传递函数H(以下称为假定方向头部相关传递函数HA)卷积到声音信号，可以为收听基于该声音信号的声音的收听者将声像定位于假定声源方向位置PA处。

顺便提及，当收听者实际上收听从声源输出的声音时，收听者收听到当收听者的位置被设置为参考时与真实声源的方向和位置一致的声音，即被卷积了真实声源方向位置PR处的头部相关传递函数H(以下将称为真实方向头部相关传递函数HR)的这样的声音。

因此，当假定方向头部相关传递函数HA仅仅被简单地与声音信号卷积时，与声源被安装于的位置相关的真实方向头部相关传递函数HR的影响仍然在，并且因此声像定位不能在希望的位置处被适当地执行，这也会导致声音质量的劣化。

鉴于以上所述，根据第二实施例，通过用真实方向头部相关传递函数HR对假定方向头部相关传递函数HA进行正规化(以下称为定位正规化)，消除了真实声源方向位置PR的影响的正规化头部相关传递函数HN被设置为被生成。

作为具体的计算处理，与在诸如麦克风和扬声器之类的用于测量的设备的影响被消除的测量正规化的情况中一样，可以由正规化处理电路10(图4)来执行正规化处理。

在此情况中，正规化处理电路10的延迟去除单元11从头部相关传递函数测量系统1(图2A和图2B)的声音信号处理单元3获得表示在真实声源方向位置PR中的仅直接波的真实方向头部相关传递函数HR的数据。

此外，延迟去除单元11从头部相关传递函数测量系统1的声音信号处理单元3获取表示假定声源方向位置PA处的仅直接波的假定方向头部相关传递函数HA的数据。此后，通过执行与在第一正规化处理被执行的情况中的计算处理类似的计算处理，正规化处理电路10生成通过用真实声源方向位置PR对假定方向头部相关传递函数HA进行正规化获得的正规化头部相关传递函数HN并且将其存储在正规化头部相关传递函数存储单元中。

以这种方式，在假定方向头部相关传递函数HA利用真实方向头部相关传递函数HR被正规化的情况中(以下将称为定位正规化处理)，正规化处理电路10可以生成消除了真实声源方向位置PR的影响的正规化头部相关传递函数HN。

此外，在正规化处理电路10中，通过预先对假定方向头部相关传递函数HA和真实方向头部相关传递函数HR中的每一个进行正规化，也可以生成被应用了测量正规化处理和定位正规化处理的双重正规化处理的双重正规化头部相关传递函数HN2。

根据第二实施例，如在图11中所示出的概览一样，基于这样的原理的双重正规化处理，作为由具有与正规化处理电路10类似的配置的正规化处理电路10R和10A进行第一阶段中的正规化处理并且由量纲变换正规化处理电路30在第二阶段中进行的正规化处理的结果，被设置为被执行。

正规化处理电路10R利用关于真实声源方向位置PR的纯净状态传递函数TR来对头部相关传递函数HR执行测量正规化以生成真实正规化头部相关传递函数HNR。为供参考，真实方向正规化头部相关传递函数HNR具有例如图12A中用虚线表示的频率特性。

正规化处理电路10A利用关于假定声源方向位置PA的纯净状态传递函数TA来对头部相关传递函数HA执行测量正规化以生成假定正规化头部相关传递函数HNA。为供参考，假定方向正规化头部相关传递函数HNA具有例如图12A中用实线表示的频率特性。

量纲变换正规化处理电路30利用真实方向正规化头部相关传递函数HNR对假定方向正规化头部相关传递函数HNA执行定位正规化作为第二阶段中的正规化处理，并且还应用量纲变换处理来生成双重正规化头部相关传递函数HN2。为供参考，紧接在定位正规化处理被应用之后(即在量纲变换处理被应用之前)的双重正规化头部相关传递函数HN2具有例如图12B中所示的频率特性。

按照上述基本原理，在电视装置70中，由测量正规化处理和定位正规化处理组成的双重正规化处理被执行，并且量纲变换处理被执行来生成双重正规化头部相关传递函数HN2，并且随后声像定位处理被执行。

3-2.多环绕声的再现

顺便提及，关于其中视频被电视装置70显示并且声音也被输出的内容，除了2声道以外，还存在作为诸如5.1声道或7.1声道之类的多环绕提供的内容。

例如，图13A图示出在基于ITU-R(国际电信联盟-无线电通信部分)的7.1声道多环绕的情况中的扬声器布置示例。

在ITU-R 7.1声道多环绕扬声器的布置示例中，设计为各个声道的扬声器被定位于收听者的位置P0被设置为中心的圆周上，并且基于各个声道的声音信号的声音从相应扬声器中被输出。

在图13A中，中心声道的扬声器位置PC是在收听者前方的位置，此外，左前声道的扬声器位置PLF和右前声道的扬声器位置PRF变成当中心声道的扬声器位置PC被设置为中心时分别在两边远离30度的角度范围的位置。

左侧声道上的扬声器位置PLS和右后声道上的扬声器位置PLB分别被布置在从收听者的前方位置向左120度到150度范围中。此外，右侧声道上的扬声器位置PRS和右后声道上的扬声器位置PRB分别被布置在从收听者的前方位置向右120度到150度范围中。为供参考，这些扬声器位置PLS和PLB以及扬声器位置PRS和PRB被设置在关于收听者左右对称的位置处。

图14A图示出在图13A的扬声器布置示例中从收听者的位置向电视装置50的方向看的状态。此外，图14B图示出从侧面看图14A的扬声器布置示例的状态。

即，在该布置示例中，扬声器位置PC、PLF、PRF、PLS、PRS、PLB和PRB以与电视装置70的显示中心70C基本相等的高度布置。

为供参考，由于用于低频效果声道的扬声器(以下将称为LFE(低频效果)声道)在低频成分的声音中的指向性低，所以该扬声器可以布置在任意位置。

3-3.电视装置的电路配置

电视装置70被适配为通过图15(对应于图10)中所示的声音信号处理单元80对各个声道中的声音信号应用不同的计算处理等以便随后被供应给左右扬声器SPL和SPR。

除了与根据第一实施例的声音信号处理单元60(图10)类似的后处理单元65以外，声音信号处理单元80还具有分别与存储单元62和卷积处理单元63相对应的存储单元82和卷积处理单元83。

此外，声音信号处理单元80还具有生成双重正规化头部相关传递函数的双重正规化处理单元81和从7.1声道声音信号生成2声道声音信号的相加处理单元84。

存储单元82存储由头部相关传递函数测量系统1(图2A和图2B)在不同假定声源方向位置处测得的头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T。

此外，存储单元82还存储由头部相关传递函数测量系统1类似地测得的在真实声源方向位置(即电视装置70中的左右扬声器SPL和SPR的位置)中的头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T。

当2声道声音信号实际上是基于7.1声道声音信号生成的时，声音信号处理单元80首先通过双重正规化处理单元81基于头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T生成被应用了测量正规化处理、定位正规化处理和量纲变换处理的双重头部相关传递函数。

此后，当7.1声道声音信号被应用时，声音信号处理单元80被适配为通过卷积处理单元83卷积双重头部相关传递函数，以通过相加处理单元84从7.1声道被变换成2声道，并且将2声道声音信号经由后处理单元65提供给左右扬声器SPL和SPR。

3-3-1.双重正规化处理单元的配置

双重正规化处理单元81被适配为基于假定声源方向位置和真实声源方向位置的每一个中的头部相关传递函数和纯净状态传递特性来生成双重正规化头部相关传递函数HN2。

如与图11中所示的双重正规化处理的概览对应的图16中所示，双重正规化处理单元81具有如下配置：相当于正规化处理电路10R和10A的两个正规化处理电路91和92被与相当于量纲变换正规化处理电路30的量纲变换正规化处理电路93组合。

正规化处理电路91被适配为对真实声源方向位置执行测量正规化处理。与正规化处理电路10(图4)相比而言，正规化处理电路91类似地具有延迟去除单元11和12、FFT单元13和14、极坐标变换单元15和16以及正规化处理单元20，但是省略了X-Y坐标变换单元21、逆FFT单元22和IR简化单元23。

因此，正规化处理电路91通过与正规化处理电路10的计算处理类似的计算处理来生成表示真实正规化头部相关传递函数HNR的极坐标系统的数据(以下，这些将被设置为径矢γ0n(m)和偏角θ0n(m))，并且将其原样供应给量纲变换正规化处理电路93。

此外，正规化处理电路92被适配为对假定声源方向位置执行测量正规化处理。正规化处理电路92具有与正规化处理电路91类似的电路配置。

因此，正规化处理电路92通过与正规化处理电路10的计算处理类似的计算处理来生成表示假定正规化头部相关传递函数HNA的极坐标系统的数据(以下，这些将被设置为径矢γ1n(m)和偏角θ1n(m))，并且将其原样供应给量纲变换正规化处理电路93。

即，正规化处理电路91和92在考虑量纲变换正规化处理电路93(稍后描述)利用极坐标系统的数据的正规化处理的性能的同时，敢于跳过处理的后半部分。

量纲变换正规化处理电路93被适配为通过真实正规化头部相关传递函数HNR的测量来对假定正规化头部相关传递函数HNA进行正规化的处理，即定位正规化处理，并且还执行量纲变换处理。

与量纲变换正规化处理电路30(图6)相比较而言，量纲变换正规化处理电路93类似地具有正规化处理单元20、量纲变换处理单元31、X-Y坐标变换单元21、逆FFT单元22和IR简化单元23，但是省略了延迟去除单元11和12、FFT单元13和14以及极坐标变换单元15和16。

因此，量纲变换正规化处理电路93首先向正规化处理单元20供应真实正规化头部相关传递函数HNR和假定正规化头部相关传递函数HNA中的每一个的极坐标系统的数据，即径矢γ0n(m)和偏角θ0n(m)以及径矢γ1n(m)和偏角θ1n(m)。

即，当分别从正规化处理电路91和92供应的数据已经是极坐标系统格式时，量纲变换正规化处理电路93跳过量纲变换正规化处理电路30中的处理的前半部分。

为供参考，该阶段中的真实正规化头部相关传递函数HNR和假定正规化头部相关传递函数HNA二者仍然是电力的量纲。

作为第二阶段中的正规化处理，正规化处理单元20通过按照分别与表达式(1)和表达式(2)对应的表达式(10)和表达式(11)执行正规化处理来计算正规化处理后的径矢γn(m)和正规化处理后的偏角θn(m)，并且将其供应给量纲变换处理单元31。

$\mathrm{\γn}\left(m\right)=\frac{\mathrm{\γ}1\left(m\right)}{\mathrm{\γ}0\left(m\right)}\·\·\·\left(10\right)$

θn(m)＝θ1(m)-θ0(m)            …(11)

与在量纲变换正规化处理电路30的情况中类似，量纲变换处理单元31通过按照上述表达式(9)计算平方根来将由正规化处理单元20计算出的正规化处理后的径矢γn(m)变换成径矢γ′n(m)。即，径矢γ′n(m)从电力的量纲被变换成电压的量纲。

随后，量纲变换处理单元31将计算出的径矢γ′n(m)和原样供应的偏角θn(m)供应给X-Y坐标变换单元21。

此后，X-Y坐标变换单元21、逆FFT单元22和IR简化单元23通过分别执行与在量纲变换正规化处理电路30的情况中的处理类似的处理来生成双重正规化头部相关传递函数HN2。

以这种方式，在从第一阶段中的正规化处理直到第二阶段中的正规化处理为止的时段期间，根据第二实施例的双重正规化处理单元81在保持极坐标系统的同时传递表示各个正规化头部相关传递函数的数据，并且其被配置为避免浪费极坐标系统和FFT处理中的变换处理。

3-3-2.卷积处理单元的配置

卷积处理单元83(图15)对通过7.1声道声音信号的每一个的双重正规化处理生成的双重正规化头部相关传递函数执行卷积处理。

卷积处理单元83被适配为通过将双重正规化头部相关传递函数与声音信号相卷积来消除在测量头部相关传递函数时扬声器和麦克风的各个影响并且还将声像定位于假定声源方向位置处。

此时，在卷积处理单元83中，关于各个声道，其被配置为与预定时间段相当的延迟处理被执行并且对主成分的正规化头部相关传递函数的卷积处理、对串音成分的正规化头部相关传递函数的卷积处理、以及串音消除处理被执行。

为供参考，串音消除处理是指消除当声音信号被用于左声道的扬声器SPL和用于右声道的扬声器SPR再现时在收听者的位置处生成的物理串音成分的处理。此外，在卷积处理单元83中，为了简化处理，对仅直接波的卷积处理被设置为被执行，并且与反射波相关的卷积处理不被执行。

顺便提及，在图13A中，左右的前声道、侧声道以及后声道的相应扬声器位置分别关于穿过中心声道的扬声器位置PC和收听者的位置P0的虚拟中心线左右对称。此外，电视装置50中的左右扬声器SPL和SPR的位置是左右对称的。

因此，电视装置50可以在关于前声道、侧声道和后声道的正规化头部相关传递函数的卷积处理中利用左右相互相当的正规化头部相关传递函数。

鉴于以上所述，在以下描述中，为了方便，根据假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数(以下将称为假定正规化头部相关传递函数)中的主成分的前声道、侧声道和后声道分别表示为F、S和B而不论左右。此外，根据假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数(以下将称为假定正规化头部相关传递函数)中的中心声道和低频效果声道分别表示为C和LFE。

此外，假定正规化头部相关传递函数的串音成分的前声道、侧声道和后声道分别表示为xF、xS和xB而不论左右，并且低频效果声道被表示为xLFE。

此外，关于真实正规化头部相关传递函数，主成分被表示为Fref而不论左右，并且串音成分表示为xFref。

通过使用这些表示，例如，利用根据真实声源方向位置的主成分的正规化头部相关传递函数通过双重正规化处理对任意假定正规化头部相关传递函数的进一步正规化可以表示为关于相关的任意假定正规化头部相关传递函数的与1/Fref的相乘。

此外，卷积处理单元83被适配为对用于每个声道或相互对应的左右两个声道的每一声道的声音信号执行卷积处理。更具体而言，卷积处理单元83具有前部处理单元83F、中心处理单元83C、侧部处理单元83S、后部处理单元83B以及低频效果处理单元83LFE。

3-3-2-1.前部处理单元的配置

如图17中所示，前部处理单元83F被适配为对关于左前声道中的声音信号SLF和右前声道中的声音信号SRF的主成分和串音成分中的每一个执行正规化头部相关传递函数的卷积处理。

此外，前部处理单元83F被粗略地分割成机械上在前阶段中的头部相关传递函数卷积处理单元83FA和在后阶段中的串音消除处理单元83FB，它们分别由多个延迟电路、卷积电路和相加器组合构成。

在声音信号被延迟预定时间段之后，关于左右主成分和串音成分中的每一个，传递函数卷积处理单元83FA被适配为利用真实正规化头部相关传递函数来对假定正规化头部相关传递函数进行进一步正规化(即定位正规化)，并且还卷积被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数。

更具体而言，头部相关传递函数卷积处理单元83FA由延迟电路101、102、103、和104以及卷积电路105、106、107和108(例如由80抽头IIR滤波器组成)构成。

延迟电路101和卷积电路105被适配为对左前声道中的直接波中的主成分的声音信号SLF执行延迟处理和卷积处理。

关于左前声道中的主成分，延迟电路101将声音信号延迟与从虚拟声像定位位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。上述延迟处理对应于当头部先关传递函数在正规化处理电路10(图4)等中被生成时延迟去除单元11和12进行的与有关路径长度一致的延迟时间段的去除，可以说其提供再现“从虚拟声像定位位置到收听者位置的距离感”的效果。

关于从延迟电路101供应的声音信号，卷积电路105关于左前声道中的主成分利用真实声源方向位置处的正规化头部相关传递函数来对假定声源方向位置的正规化头部相关传递函数进行正规化，并且还卷积双重正规化头部相关传递函数F/Fref，其中量纲变换被执行。

此时，卷积电路105读出先前被双重正规化处理单元81生成并被存储在存储单元82中的双重正规化头部相关传递函数F/Fref，并且执行将其与声音信号相卷积的处理，即卷积处理。此后，卷积处理单元105将被应用了卷积处理的声音信号供应给串音消除处理单元83FB。

延迟电路102和卷积电路106被适配为为对基于从左前声道到右声道的串音(以下将称为左前串音)的声音信号xLF执行延迟处理和卷积处理。

延迟电路102将左前串音延迟与从假定声源方向位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。

关于从延迟电路102供应的声音信号，卷积电路106关于左前串音利用真实正规化头部相关函数Fref来对假定正规化头部相关传递函数xF进行正规化，并且还卷积双重正规化头部相关传递函数xF/Fref，其中量纲变换被执行。

此时，卷积电路106读出先前被双重正规化处理单元81生成并被存储在存储单元82中的双重正规化头部相关传递函数xF/Fref，并且执行将其与声音信号相卷积的计算处理。此后，卷积处理单元106将被应用了卷积处理的声音信号供应给串音消除处理单元83FB。

延迟电路103和卷积电路107被适配为基于从左前声道到左声道的串音(以下，将称为前右串音)的声音信号xRF执行延迟处理和卷积处理。

延迟电路103和卷积电路107根据关于图13A的上述左右对称性而被与延迟电路102和卷积电路106类似地配置。因此，延迟电路103和卷积电路107被配置为对前右串音中的声音信号执行与延迟电路102的延迟处理类似的延迟处理以及与卷积电路106的卷积处理类似的卷积处理。

延迟电路104和卷积电路108被适配为对左前声道中的直接波中的主成分的声音信号SRF执行延迟处理和卷积处理。

延迟电路104和卷积电路108根据关于图13A的上述左右对称性而被与延迟电路101和卷积电路105类似地配置。因此，延迟电路104和卷积电路108被配置为对声音信号SRF执行与延迟电路101的延迟处理类似的延迟处理以及与卷积电路105的卷积处理类似的卷积处理。

在4个系统中的声音信号中的每一个都被延迟预定时间段之后，串音消除处理单元83FB反复执行如下处理：在两个阶段中卷积通过关于串音成分、利用真实正规化头部相关传递函数对假定正规化头部相关传递函数进行进一步的正规化获得的双重正规化头部相关传递函数。

即，串音消除处理单元83FB被适配为对4个系统中的每个声音信号执行第二级消除处理。

关于来自真实声源方向位置的串音(xFref)，延迟电路111，112，113，114，121，122，123和124将分别被供应到其的声音信号延迟与从真实声源方向位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。

关于真实声源方向位置，卷积电路115，116，117，118，125，126，127，和128利用主成分的正规化头部相关传递函数Fref对串音成分的正规化头部相关传递函数xFref进行正规化，并且还将量纲变换被执行的双重正规化头部相关传递函数xFref/Fref与分别被提供到其的声音信号相卷积。

相加电路131，132，133，134，135和136将分别供应的声音信号相加。

在此，从前部处理单元83F输出的声音信号S2LF和S2RF可以被分别别视为以下表达式(12)和表达式(13)。

$S2\mathrm{LF}=\mathrm{SLF}\×D\left(F\right)\×F\left(\frac{F}{\mathrm{Fref}}\right)+\mathrm{SRF}\×D\left(\mathrm{xF}\right)\×F\left(\frac{\mathrm{xF}}{\mathrm{Fref}}\right)$

$-\mathrm{SLF}\×D\left(\mathrm{xF}\right)\×F\left(\frac{\mathrm{xF}}{\mathrm{Fref}}\right)\×K-\mathrm{SRF}\×D\left(F\right)\×F\left(\frac{F}{\mathrm{Fref}}\right)\×K$

$+\mathrm{SLF}\×D\left(F\right)\×F\left(\frac{F}{\mathrm{Fref}}\right)\×K\×K+\mathrm{SRF}\×D\left(\mathrm{xF}\right)\×F\left(\frac{\mathrm{xF}}{\mathrm{Fref}}\right)\×K\×K\·\·\·\left(12\right)$

$S2\mathrm{RF}=\mathrm{SRF}\×D\left(F\right)\×F\left(\frac{F}{\mathrm{Fref}}\right)+\mathrm{SLF}\×D\left(\mathrm{xF}\right)\×F\left(\frac{\mathrm{xF}}{\mathrm{Fref}}\right)$

$-\mathrm{SRF}\×D\left(\mathrm{xF}\right)\×F\left(\frac{\mathrm{xF}}{\mathrm{Fref}}\right)\×K-\mathrm{SLF}\×D\left(F\right)\×F\left(\frac{F}{\mathrm{Fref}}\right)\×K$

$+\mathrm{SRF}\×D\left(F\right)\×F\left(\frac{F}{\mathrm{Fref}}\right)\×K\×K+\mathrm{SLF}\×D\left(\mathrm{xF}\right)\×F\left(\frac{\mathrm{xF}}{\mathrm{Fref}}\right)\×K\×K\·\·\·\left(13\right)$

然而，应当注意，在表达式(12)和表达式(13)中，延迟处理用D()表示并且卷积处理用F()表示，并且在以下表达式(14)中，用于串音消除的延迟处理和卷积处理用常数K表示

$K=D\left(\mathrm{xFref}\right)\×F\left(\frac{\mathrm{xFref}}{\mathrm{Fref}}\right)\·\·\·\left(14\right)$

以这种方式，前部处理单元83F生成用于左声道的声音信号S2LF和用于右声道的声音信号S2RF并且将这些供应给后一阶段中的相加处理单元84(图15)。

3-3-2-2.中心处理单元的配置

如与图17对应的图18中所示，关于中心声道中的声音信号SC，中心处理单元83C被适配为执行关于主成分的正规化头部相关传递函数的卷积处理。

此外，与前部处理单元83F一样，中心处理单元83C被粗略地分割成机械上在前的阶段中的头部相关传递函数卷积处理单元83CA和在后阶段中的串音消除处理单元83CB，它们分别由多个延迟电路、卷积电路和相加器组合构成。

在声音信号被延迟预定时间段之后，与传递函数卷积处理单元83FA一样，头部相关传递函数卷积处理单元83CA被适配为关于主成分、利用真实声源方向位置处的正规化头部相关传递函数来对假定声源方向位置中的正规化头部相关传递函数进行进一步的正规化，并且还卷积被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数。

头部相关传递函数卷积处理单元83CA由延迟电路141和卷积电路142(例如由80抽头IIR滤波器组成)构成，并且被适配为对中心声道中的主成分的声音信号SC执行延迟处理和卷积处理。

关于中心声道中的主成分，延迟电路141将声音信号延迟与从虚拟声像定位位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。

关于从延迟电路141供应的声音信号，卷积电路142利用真实正规化头部相关传递函数Fref对与中心声道中的主成分有关的假定正规化头部相关传递函数C进行正规化，并且卷积其中量纲变换被执行的双重正规化头部相关传递函数C/Fref。

此时，卷积电路142读出先前被双重正规化处理单元81生成并被存储在存储单元82中的双重正规化头部相关传递函数C/Fref，并且执行将其与声音信号相卷积的卷积处理，即卷积处理。此后，卷积处理单元142将被应用了卷积处理的声音信号供应给串音消除处理单元83CB。

在声音信号被延迟预定时间段之后，串音消除处理单元83CB反复执行以下处理：在两个阶段中关于串音成分，利用真实正规化头部相关传递函数对假定正规化头部相关传递函数进行进一步的正规化并且还卷积被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数。

关于来自真实声源方向位置的串音(xFref)，延迟电路143和145将分别供应给其的声音信号延迟与从真实声源方向位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。

关于真实声源方向位置，卷积电路144和146利用主成分的正规化头部相关传递函数Fref对串音的正规化头部相关传递函数xFref进行正规化，并且还将被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数xFref/Fref与分别被提供到其的声音信号相卷积。

相加电路147，148，149和150将分别供应的声音信号相加。

以这种方式，中心处理单元83C生成用于左声道的声音信号S2LC和用于右声道的声音信号S2RC并且将其供应给后一阶段中的相加处理单元84(图15)。

为供参考，中心处理单元83C将中心声道中的声音信号SC加到左声道和右声道二者。利用该配置，声音信号处理单元80可以改善中心声道方向上的声音的定位感。

3-3-2-3.侧部处理单元的配置

如与图17对应的图19中所示，侧部处理单元83S被适配为关于左侧声道中的声音信号SLS和右侧声道中的声音信号SRS、对主成分和串音成分中的每一个执行正规化头部相关传递函数的卷积处理。

此外，侧部处理单元83S被粗略地分割为机械上在前的阶段中的头部相关传递函数卷积处理单元83SA和在后阶段中的串音消除处理单元83SB，它们分别由多个延迟电路、卷积电路和相加器组合构成。

在声音信号被延迟预定时间段之后，与传递函数卷积处理单元83FA一样，关于左右主成分和串音成分中的每一个，传递函数卷积处理单元83SA被适配为利用真实正规化头部相关传递函数来对假定正规化头部相关传递函数进行进一步正规化，并且还卷积被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数。

更具体而言，头部相关传递函数卷积处理单元83SA由延迟电路161，162，183，和184以及卷积电路165，166，167和168(例如由80抽头IIR滤波器组成)构成。

延迟电路161至184和卷积电路165至168，关于延迟电路101至104和卷积电路105至108中与主成分和串音有关的假定声源方向位置处的正规化头部相关传递函数，执行计算处理，其中前声道中的正规化头部相关传递函数F和xF分别用侧声道中的正规化头部相关传递函数S和xS替换。

此时，卷积电路165至168读出先前被双重正规化处理单元81生成并被存储在存储单元82中的双重正规化头部相关传递函数S/Fref或xS/Fref，并且执行将其与声音信号相卷积的处理，即卷积处理。

在声音信号被延迟预定时间段之后，与串音消除处理单元83FB一样，关于串音成分，串音消除处理单元83SB被适配为执行如下处理：利用真实正规化头部相关传递函数来对假定正规化头部相关传递函数进行进一步的正规化并且还卷积将被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数。

然而，应当注意，与串音消除处理单元83FB不同，串音消除处理单元83SB被适配为对作为主成分的两个系统(即4个阶段中的延迟处理和卷积处理)中的声音信号执行第四消除处理。

延迟电路171，172，173，174，175，176，177和178关于来自真实声源方向位置的串音(xFref)，将分别被供应给其的声音信号延迟与从真实声源方向位置到收听者位置的路径长度一致的延迟时间。

卷积电路181，182，183，184，185，186，187和188利用关于真实声源方向位置的主成分的正规化头部相关传递函数Fref对串音成分的正规化头部相关传递函数xFref进行正规化，并且还将被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数xFref/Fref与分别供应的声音信号相卷积。

相加电路191，192，193，194，195，196，197，198，199和200将分别供应的声音信号相加。

以这种方式，侧部处理单元83S生成用于左声道的声音信号S2LS和用于右声道的声音信号S2RS并且将其供应给后一阶段中的相加处理单元84(图15)。

3-3-2-4.后部处理单元的配置

如与图19对应的图20中所示，后部处理单元83B被适配为关于左后声道中的声音信号SLB和右后声道中的声音信号SRB、对主成分和串音成分中的每一个执行正规化头部相关传递函数的卷积处理。

此外，后部处理单元83B被粗略地分割为机械上在前的阶段中的头部相关传递函数卷积处理单元83BA和在后阶段中的串音消除处理单元83BB，它们分别由多个延迟电路、卷积电路和相加器组合构成。

头部相关传递函数卷积处理单元83BA具有与头部相关传递函数卷积处理单元83SA对应的配置并且由延迟电路201，202，203和204和卷积电路205，206，207和208(由80抽头IIR滤波器组成)构成。

延迟电路201至204和卷积电路205至208，关于延迟电路161至184和卷积电路165至168中与主成分和串音有关的假定正规化头部相关传递函数，执行计算处理，其中侧声道中的正规化头部相关传递函数S和xS分别用后声道中的正规化头部相关传递函数B和xB替换。

此时，卷积电路205至208读出先前被双重正规化处理单元81生成并被存储在存储单元82中的双重正规化头部相关传递函数B/Fref或xB/Fref，并且执行将其与声音信号相卷积的处理，即卷积处理。

串音消除处理单元83BB被与串音消除处理单元83SB类似地配置并且被适配于执行类似的延迟处理和类似的卷积处理。

即，延迟电路211，212，213，214，215，216，217和218关于来自真实声源方向位置的串音(xFref)，将分别被供应给其的声音信号延迟与从真实声源方向位置到收听者位置的路径长度一致的延迟时间。

此外，卷积电路221，222，223，224，225，226，227和228利用关于真实声源方向位置的主成分的正规化头部相关传递函数Fref对串音成分的正规化头部相关传递函数xFref进行正规化，并且还将被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数xFref/Fref与分别供应的声音信号相卷积。

相加电路231，232，233，234，235，236，237，238，239和240将分别供应的声音信号相加。

以这种方式，后部处理单元83B生成用于左声道的声音信号S2LB和用于右声道的声音信号S2RB并且将其供应给后一阶段中的相加处理单元84(图15)。

3-3-2-5.低频效果处理单元的配置

如与图17对应的图21中所示，关于低频效果声道中的声音信号SLFE，低频效果处理单元83LFE被适配为关于主成分和串音成分中的每一个来执行正规化头部相关传递函数的卷积处理。

此外，与前部处理单元83F一样，低频效果处理单元83LFE被粗略地分割为机械上在前的阶段中的头部相关传递函数卷积处理单元83LFEA和在后阶段中的串音消除处理单元83LFEB，它们分别由多个延迟电路、卷积电路和相加器组合构成。

在声音信号被延迟预定时间段之后，与传递函数卷积处理单元83FA一样，头部相关传递函数卷积处理单元83LFEA被适配为利用关于主成分和串音成分中的每一个的真实正规化头部相关传递函数来对假定正规化头部相关传递函数进行进一步的正规化，并且还卷积被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数。

头部相关传递函数卷积处理单元83LFEA由延迟电路251和252以及卷积电路253和254(例如由80抽头IIR滤波器组成)构成，并且被适配为对低频效果声道中的直接波中的主成分的声音信号SFE执行卷积处理。

延时电路251和卷积电路253被适配为对低频效果声道中的主成分的声音信号SLFE执行延迟处理和卷积处理。

延迟电路251针对低频效果声道中的主成分，将声音信号延迟与从虚拟声像定位位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。

关于低频效果声道中的主成分，卷积电路253关于从延迟电路141供应的声音信号利用真实声源方向位置处的正规化头部相关传递函数来对假定声源方向位置处的正规化头部相关传递函数LFE进行正规化，并且还卷积被执行量纲变换的双重正规化头部相关传递函数LFE/Fref。

此时，卷积电路253读出先前被双重正规化处理单元81生成并被存储在存储单元82中的双重正规化头部相关传递函数LFE/Fref，并且执行将其与声音信号相卷积的卷积处理，即卷积处理。此后，卷积处理单元253将被应用了卷积处理的声音信号供应给串音消除处理单元83LFEB。

延迟电路252和卷积电路254被视频为对用于低频效果声道中的直接波中的串音的声音信号xLFE执行延迟处理和卷积处理。

关于低频效果声道中的串音成分，延迟电路252将声音信号延迟与从虚拟声像定位位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。

关于低频效果声道中的串音成分，卷积电路254关于从延迟电路252共同的声音信号，利用真实声源方向位置处的正规化头部相关传递函数Fref对假定声源方向位置处的正规化头部相关传递函数xLFE进行正规化，并且还卷积被执行了量纲变换的双重正规化头部相关传递函数xLFE/Fref。

此时，卷积电路254读出先前被双重正规化处理单元81生成并被存储在存储单元82中的双重正规化头部相关传递函数xLFE/Fref，并且执行将其与声音信号相卷积的处理。此后，卷积处理单元254将被应用了卷积处理的声音信号供应给串音消除处理单元83LFEB。

在声音信号被延迟预定时间段之后，串音消除处理单元83LFEB被适配为反复执行如下处理：在两个阶段中，卷积通过关于串音，利用真实声源方向位置处的正规化头部相关传递函数来对假定声源方向位置处的正规化头部相关传递函数进行进一步的正规化所获得的双重正规化头部相关传递函数。

延迟电路255和257关于来自真实声源方向位置的串音(xFref)，将分别被提供给其的声音信号延迟与从真实声源方向位置到收听者的位置的路径长度一致的延迟时间。

卷积电路256和258关于真实声源方向位置，利于主成分的正规化头部相关传递函数来对串音成分的正规化头部相关传递函数xFref进行正规化，并且还将被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数xFref/Fref与分别供应的声音信号相卷积。

相加电路261、262和263将分别供应的声音信号相加。

以这种方式，低频效果处理单元83LFE生成声音信号S2LFE并且将其分发给左右相应声道以便被供应给后一阶段中的相加处理单元84(图15)。

为供参考，低频效果处理单元83LFE被适配为在考虑串音的同时将低频效果声道中的声音信号SLFE添加到左声道和右声道二者。利用该配置，声音信号处理单元80可以基于低频效果声道中的声音信号LFE来再现低频声音成分以更宽地扩散。

3-3-3.相加处理单元的配置

相加处理单元84(图15)由左声道相加单元84L和右声道相加单元84R组成。

相加处理单元84L将从卷积处理单元83供应的用于左声道的所有声音信号S2FL，S2CL，S2SL，S2BL和S2LFEL相加来生成声音信号S3L并将其供应给后处理单元65。

利用该配置，左声道相加单元84L被适配为将本来用于左声道的声音信号SLF，SLS和SLB、用于右声道的声音信号SRF，SRF和SRB的串音成分与中心声道和低频效果声道中的声音信号SC和SLFE相加。

右声道相加单元84R将从卷积处理单元83供应的用于右声道的所有声音信号S2FR，S2CR，S2SR，S2BR和S2LFER相加来生成声音信号S3R并将其供应给后处理单元65。

利用该配置，右声道相加单元84R被适配为将原本用于右声道的声音信号SRF，SRF和SRB、用于左声道的声音信号SLF，SLS和SLB的串音成分与中心声道和低频效果声道中的声音信号SC和SLFE相加。

3-3-4.后处理单元的配置

与在第一实施例中类似，后处理单元65对声音信号S3L和S3R应用电平调节处理、幅度限制处理和噪声成分降低处理中的每一个来生成声音信号S6L和S6R并将这些经由图中未示出的放大器供应给扬声器SPL和SPR(图14A)。

根据此，电视装置70从左右扬声器SPL和SPR输出基于声音信号S6L和S6R的声音信号。结果，电视装置70可以向收听来自扬声器SPL和SPR的相关声音的收听者提供就像声像位于7.1声道中的相应假定声源方向位置处一样。

3-4.操作和效果

在上述配置中，根据第二实施例，首先，头部相关传递函数测量系统1(图2A和图2B)基于关于无回声室2中的直接波的脉冲响应、关于真实声源方向位置和相应的假定声源方向位置生成头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T。此外，声音信号处理单元80的存储单元82存储头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T。

当7.1声道声音信号应被再现的操作指令被接收时，电视装置70通过声音信号处理单元80的双重正规化处理单元81(图15)关于各个声道根据假定声源方向位置和真实声源方向位置来执行双重正规化处理。

即，双重正规化处理单元81的正规化处理电路91和92(图16)关于假定声源方向位置和真实声源方向位置中的每一个，利用纯净状态传递函数TA和TR对头部相关传递函数HA和HR进行正规化，作为第一阶段中的正规化处理(测量正规化处理)。

此时，正规化处理电路91和92仅执行正规化处理电路10(图4)中的前半部分中的处理，并且将用频率轴表示的极坐标数据的状态的正规化头部相关传递函数HNA和HNR供应给量纲变换正规化处理电路。

随后，作为第二阶段中的正规化处理(定位正规化处理)，双重正规化处理单元81的量纲变换正规化处理电路93利用真实正规化头部相关传递函数HNR对假定正规化头部相关传递函数HNA进行正规化，并且还通过执行量纲变换处理来生成双重正规化头部相关传递函数HN2。所生成的双重正规化头部相关传递函数HN2被存储在存储单元82(图15)中。

随后，当7.1声道声音信号被提供时，声音信号处理单元80从存储单元读出各个声道中的双重正规化头部相关传递函数HN2，通过卷积处理单元83针对每个声道执行卷积处理，并且通过相加处理单元84从7.1声道中的各个声音信号生成2声道中的声音信号S3L和S3R。

之后，声音信号处理单元80通过后处理单元65对声音信号S3L和S3R应用各种信号处理并且将所生成的声音信号S6L和S6R供应给扬声器SPL和SPR以使得声音被输出。

因此，因为可以将被变换成电压的量纲的适当的双重正规化头部相关传递函数HN2分别与7.1声道声音信号相卷积，电视装置70可以允许收听者收听到其中不包含太多强调的自然的高质量的声音。

此时，因为正规化处理后的径矢γn(m)被供应，因此通过仅按照表达式(9)计算平方根，双重正规化处理单元81的量纲变换处理单元31就可以生成从电力的量纲被正确地变换成电压的量纲的径矢γ′n(m)。

此外，因为测量正规化处理作为第一阶段中的正规化处理被执行，所以电视装置70可以适当地消除用于头部相关传递函数的测量的扬声器和麦克风的影响。

此外，因为定位正规化处理利用仅从真实声源方向位置处的扬声器SPL和SPR输出的声音被执行，所以电视装置70可以提供这样的声像定位，其中各个扬声器位置PC，PLF，PRF，PLS，PRS，PLB和PRB(图13)被分别设置为对于收听者的假定声源方向位置。

此外，在双重正规化处理单元81(图16)中，在从第一阶段中的正规化处理直到第二阶段中的正规化处理的时段期间，表示正规化头部相关传递函数的数据以用频率轴表示的极坐标系统的状态被传递。

因此，双重正规化处理单元81可以省略浪费的变换处理(其中一旦到X-Y坐标系统的变换被执行，到极坐标系统的变换就再次被执行，并且一旦逆FFT处理被执行，FFT处理就再次被执行)，这可以导致正规化处理电路10和量纲变换正规化处理电路30被简单组合的情况，并且提高计算处理的效率。

此外，因为双重正规化处理单元81可以在极坐标数据的状态中计算平方根，所以对于仅相关平方根的计算，X-Y坐标系统和极坐标数据之间的相互变换不被执行。

根据上述配置，根据第二实施例的电视装置70将基于关于直接波的头部相关传递函数H和纯净状态传递特性T、通过测量正规化处理、定位正规化处理和量纲变换处理生成的双重正规化头部相关传递函数HN2分别与7.1声道声音信号卷积，并且对声音执行相加处理以便从2声道扬声器输出。利用该配置，与在第一实施例中类似，电视装置70可以将以电力的量纲测得并且被变换成电压的量纲的双重正规化头部相关传递函数HN2分别与各个声音信号卷积，允许收听者收听到其中不包含太多强调的自然的高质量的声音，并且可以适当地进行声像定位。

4.其它实施例

应当注意，根据上述第一实施例，已经描述了这样的情况，其中测量正规化处理和量纲变换处理被执行来基于在无回声室2中关于直接波测得的头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T来生成正规化头部相关传递函数。

本公开不限于此，例如，在反射声音和回声的成分很小并且在平方根的计算中为可忽略的水平的情况中，基于在相关反射声和回声会被生成的测量环境中测得的头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T，也可以通过执行测量正规化处理和量纲变换处理而生成正规化头部相关传递函数。这同样适用于第二实施例。

此外，根据上述第一实施例，已经描述了这样的情况，其中在用频率轴表示的极坐标数据通过测量正规化处理被正规化之后，通过计算径矢γn(m)的平方根来执行量纲变换处理。

顺便提及，当关于表达式(1)两边的每一边的平方根被计算出不成形时，则可以导出以下表达式(15)

$\sqrt{\mathrm{\γn}\left(m\right)}=\sqrt{\frac{\mathrm{\γ}\left(m\right)}{\mathrm{\γref}\left(m\right)}}$

$=\frac{\sqrt{\mathrm{\γ}\left(m\right)}}{\sqrt{\mathrm{\γref}\left(m\right)}}\·\·\·\left(15\right)$

根据此表达式(15)，作为量纲变换处理，可以关于正规化处理之前的径矢γ(m)和γref(m)中的每一个计算平方根，并且之后，可以执行相除作为正规化处理。在此情况中，与在第一实施例中类似，可以获得与在正规化处理之后关于径矢γn(m)计算平方根的情况中等同的计算结果。

更具体而言，量纲变换处理单元31在量纲变换正规化处理电路30中可以被设置在正规化处理单元20紧前而不是正规化处理单元20紧后，由量纲变换处理单元31关于径矢γ(m)和γref(m)的每一个计算平方根，并且这些可以被供应给正规化处理单元20来执行除算。

此外，根据上述第二实施例，已经描述了这样的情况，其中当第二阶段中的正规化处理机定位正规化处理被执行时，量纲变换处理被执行。

本发明不限于此，例如，当第一阶段中的正规化处理即测量正规化处理被分别执行时，量纲变换处理也可以被执行。例如，如与图16对应的图22中所示，可以构想到：在双重正规化处理单元381中，量纲变换正规化处理电路391和392被设置作为用于执行测量正规化处理和量纲变换处理的在前阶段，并且正规化处理单元393被设置为用于执行测量正规化处理的在后阶段。

在此情况中，通过由量纲变换正规化处理电路391和392的每一个中的量纲变换处理单元31计算径矢γ0n(m)和γ1n(m)的平方根中的每一个来生成径矢γ′0n(m)和γ′1n(m)，以便供应给正规化处理单元393的正规化处理单元20。利用该配置，双重正规化处理单元381可以生成与第二实施例类似的径矢γ′n(m)并且最终生成双重正规化头部相关传递函数HN2。

此外，根据第二实施例，已经描述了这样的情况，其中极坐标数据从在前阶段中的正规化处理电路91和92被供应给在后阶段中的量纲变换正规化处理电路93。

本公开不限于此并且例如，根据数据容量、数据总线的速度等，从极坐标数据到正交坐标数据的变换可以在在前阶段中的正规化处理电路91和92中被执行，或进一步的向时间轴数据的变换可以通过拟FFT处理被执行，以被供应给在后阶段中的量纲变换正规化处理电路93。

此外，根据上述第二实施例，已经描述了这样的情况，其中关于真实声源方向位置和假定声源方向位置的每一个，头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T被存储在存储单元82中，并且这些在双重正规化头部相关传递函数HN2被生成的阶段中被读出。

本公开不限于此，并且头部相关传递函数H和纯净状态传递函数T例如可以以被应用了用于头的部分的数据移除处理、FFT处理和极坐标变换处理的部分或全部的状态被存储在存储单元82中，并且可以在双重正规化头部相关传递函数HN2被生成来执行第一阶段中的测量正规化处理时被读出。

此外，例如，第一阶段中的测量正规化处理可以预先被执行，并且关于真实声源方向位置和假定声源方向位置的每一个的正规化头部相关传递函数可以被生成以被存储在存储单元82中。在此情况中，当双重正规化头部相关传递函数被生成时，这些正规化头部相关传递函数可以由双重正规化处理单元81读出以被直接供应给在后阶段中的量纲变换正规化处理电路30。此外，所生成的正规化头部相关传递函数可以以极坐标系统的数据的状态、正交坐标系统的数据或基于时间轴的数据的状态被存储在存储单元82中。

此外，根据上述第二实施例，已经描述了这样的情况，其中当电视装置70对7.1声道声音信号执行再现处理时，在双重正规化头部相关传递函数被生成之后，卷积处理被执行。

本公开不限于此，例如，在电视装置70的初始设置操作等中，当用户执行有关对7.1声道声音信号的声音信号处理的设置时，例如，双重正规化头部相关传递函数也可以被生成并被存储在存储单元82等中。在此情况中，当7.1声道声音信号被实际供应时，电视装置70可以从存储单元82中读出已经生成的双重正规化头部相关传递函数来执行卷积处理。

此外，根据上述第二实施例，已经描述了这样的情况，其中2声道声音信号基于7.1声道多环绕(即总共8个声道)的声音信号被生成和被再现，其中由ITU-R规定的扬声器的布置(图13A)被设置为假定声源方向位置。

本公开不限于此，并且例如，如图13B中所示，由THX公司建议的扬声器的布置被设置为假定声源方向位置。并且诸如5.1声道或9.1声道之类的任意数目的声道和2声道声音信号被设置为假定声源方向位置并且2声道声音信号可以基于其中假定任意扬声器布置的声音信号被生成和被再现。

此外，声音从扬声器被实际再现的位(真实声源方向位置)置的数目，即最终生成的声音信号的声道的数目不限于2声道，例如诸如4声道或5.1声道之类的任意数目的声道都可以被采用。

在这些情况中，在卷积处理中，各个假定声源方向位置可以利用相应的真实声源方向位置被分别正规化，并且被变换成量纲的双重正规化头部相关传递函数也可以分辨被与相应的声音信号卷积。

此外，根据上述第二实施例，已经描述了这样的情况，其中，通过利用其中当收听者面向前方时，假定声源方向位置和真实声源方向位置相互左右对称的情形，相同的双重正规化头部相关传递函数被用来关于左右对应的声道执行卷积处理。

本公开不限于此，并且例如，在假定声源方向位置和真实声源方向位置相互左右对称的情况中，与相应的假定声源方向位置和相应的真实声源方向位置相对应的适当的双重正规化头部相关传递函数可以被分别地生成，并且卷积处理可以通过使用适当的双重正规化头部相关传递函数中的每一个被执行。

此外，根据上述第一实施例，已经描述了这样的情况，其中，在正规化处理电路10的IR简化单元23和量纲变换正规化处理电路30中，脉冲响应Xn(m)被简化成80抽头。

本公开不限于此，并且例如，可以执行到诸如160抽头或320抽头的任意数目的抽头的简化。在此情况中，抽头的数目可以根据构成声音信号处理单元60的卷积处理单元63的DSP等的计算处理性能来适当地确定。这同样适用于第二实施例。

此外，跟上述第一实施例，已经描述了这样的情况，其中在头部相关传递函数测量系统1中的声音信号处理单元3中，生成具有96[kHz]的采样频率的8192个样本的数字数据。

本公开不限于此，并且例如，也可以生成具有诸如48[kHz]或192[kHz]之类的任意采样频率的诸如4096或16384样本之类的任意数目的样本的数字数据。特别地，在此情况中，样本的数量和采样频率可以根据最终生成的头部相关传递函数的抽头的数目等来确定。

此外，根据上述第二实施例，已经描述了这样的情况，其中在卷积处理单元83的串音消除处理单元83FB等中，由延迟处理和双重正规化头部相关传递函数的卷积处理组成的串音消除处理被设置为被执行两次，即第二级声道处理被执行。

本公开不限于此，并且在相应串音消除处理单元83FB等中，可以根据扬声器SP的位置、房间中的物理约束等执行任意级的串音消除处理。

此外，根据上述第二实施例，仅直接波被电视装置70的声音信号处理单元80中的卷积处理单元83卷积。

本公开不限于此，并且在声音信号处理单元80中，也可以对被墙面、屋顶、地面等反射的反射波执行卷积处理。

即，如图1的虚线所示，来自假定声源方向位置的反射波在诸如墙之类的反射位置处被反射之后从虚拟声像定位希望在那被实现的位置进入麦克风的方向被认为是关于反射波的假定声源方向位置的方向。随后，作为卷积处理，与关于在从假定声源方向位置的方向入射到麦克风位置之前的反射波的声波的路径长度一致的延迟可以被应用于声音信号来卷积正规化头部相关传递函数。这同样适用于第二实施例。

此外，根据上述第一实施例，已经描述了这样的情况，其中，本公开被应用于电视装置50，其用作生成被应用量纲变换处理以与声音信号卷积的正规化头部相关传递函数的声音信号处理装置。

本公开不限于此，并且例如，本公开也可以应用于这样的头部相关传递函数生成装置，其基于各种头部相关传递函数H和纯净状态传递特性T生成被应用了量纲变换处理的正规化头部相关传递函数。在此情况中，例如，所生成的正规化头部相关传递函数可以存储在电视装置、多声道放大器装置等中，并且相关的正规化头部相关传递函数可以被读出以对声音信号执行卷积处理。这同样适用于根据第二实施例的双重正规化头部相关传递函数。

此外，根据上述实施例，已经描述了这样的情况，其中用作第一输入单元的延迟去除单元11、用作第二输入单元的延迟去除单元12以及用作变换正规化处理单元的正规化处理单元20和量纲变换处理单元31构成用作头部相关传递函数生成装置的电视装置50。

本公开不限于此，并且具有不同配置的第一输入单元、第二输入单元和变换正规化处理单元也可以构成头部相关传递函数生成装置。

此外，根据上述实施例，已经描述了这样的情况，其中用作第一输入单元的延迟去除单元11，用作第二输入单元的延迟去除单元12，用作变换正规化处理单元的正规化处理单元20和量纲变换处理单元31，用作头部相关传递函数生成单元的X-Y坐标变换单元21、逆FFT单元22和IR简化单元23，以及用作卷积处理单元的卷积处理单元63构成用作声音信号处理装置的电视装置50。

本公开不限于此，并且具有不同配置的第一输入单元、第二输入单元、变换正规化处理单元、头部相关传递函数生成单元和卷积处理单元也可以构成声音信号处理装置。

本申请包含与2010年6月14日于日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2010-135291中所公开的主题有关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。

本领域技术人员应当理解，根据设计要求和其它因素可以进行各种修改、组合、子组合和更改，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内即可。

Claims (12)

1.一种头部相关传递函数生成装置，包括：

第一输入单元，所述第一输入单元输入在第一测量环境中生成的第一头部相关传递函数；

第二输入单元，所述第二输入单元输入在第二测量环境中生成的第二头部相关传递函数；以及

变换正规化处理单元，所述变换正规化处理单元利用以频率轴数据表示的所述第二头部相关传递函数的第二增益，来对以频率轴数据表示的所述第一头部相关传递函数的第一增益进行正规化，并且还计算正规化结果的平方根。

2.根据权利要求1所述的头部相关传递函数生成装置，

其中，所述第一头部相关传递函数和所述第二头部相关传递函数是仅关于所述第一测量环境和所述第二测量环境中的直接波而生成的。

3.根据权利要求1所述的头部相关传递函数生成装置，

其中，所述第一增益和所述第二增益是变换到极坐标中的所述第一头部相关传递函数和所述第二头部相关传递函数的径矢，并且

其中，所述变换正规化处理单元将所述第一头部相关传递函数的径矢除以所述第二头部相关传递函数的径矢，并且还计算正规化结果的平方根，并且所述变换正规化处理单元从所述第一头部相关传递函数的偏角中减去所述第二头部相关传递函数的偏角。

4.根据权利要求3所述的头部相关传递函数生成装置，

其中，所述变换正规化处理单元将所述第一头部相关传递函数的径矢除以所述第二头部相关传递函数的径矢，然后计算正规化结果的平方根。

5.根据权利要求3所述的头部相关传递函数生成装置，

其中，所述变换正规化处理单元计算所述第一头部相关传递函数的径矢和所述第二头部相关传递函数的径矢中的每一个径矢的平方根，然后将所述第一头部相关传递函数的径矢的平方根除以所述第二头部相关传递函数的径矢的平方根。

6.根据权利要求1所述的头部相关传递函数生成装置，

其中，所述第一头部相关传递函数与从被安装在预定声源方向位置处的声源到被安装在收听者的耳朵的位置处的声音拾取单元的直接波有关，并且是存在所述收听者或预定仿真头部的状态中的头部相关传递函数，并且

其中，所述第二头部相关传递函数与从所述声源到所述声音拾取单元的直接波有关，并且是不存在所述收听者或所述仿真头部的纯净状态中的传递特性。

7.根据权利要求1所述的头部相关传递函数生成装置，

其中，所述第一头部相关传递函数是与从被安装在第一声源方向位置处的声源到被安装在所述收听者的耳朵的位置处的声音拾取单元的直接波有关的头部相关传递函数，并且

其中，所述第二头部相关传递函数是与从被安装在第二声源方向位置处的声源到所述声音拾取单元的直接波有关的头部相关传递函数，所述第二声源方向位置不同于所述第一声源方向位置。

8.根据权利要求7所述的头部相关传递函数生成装置，

其中，所述第一头部相关传递函数与从被安装在所述第一声源方向位置处的声源到所述声音拾取单元的直接波有关，并且利用在不存在所述收听者或仿真头部的状态中的纯净状态传递特性被正规化，并且

其中，所述第二头部相关传递函数与从被安装在所述第二声源方向位置处的声源到所述声音拾取单元的直接波有关，并且利用在不存在所述收听者或所述仿真头部的状态中的纯净状态传递特性被正规化。

9.一种头部相关传递函数生成方法，包括：

输入在第一测量环境中生成的第一头部相关传递函数和在第二测量环境中生成的第二头部相关传递函数；以及

利用以频率轴数据表示的所述第二头部相关传递函数的第二增益，来对以频率轴数据表示的所述第一头部相关传递函数的第一增益进行正规化，并且还计算正规化结果的平方根。

10.一种声音信号处理装置，包括：

第一输入单元，所述第一输入单元输入在第一测量环境中生成的第一头部相关传递函数；

第二输入单元，所述第二输入单元输入在第二测量环境中生成的第二头部相关传递函数；

变换正规化处理单元，所述变换正规化处理单元利用以频率轴数据表示的所述第二头部相关传递函数的第二增益，来对以频率轴数据表示的所述第一头部相关传递函数的第一增益进行正规化，并且还计算正规化结果的平方根以生成变换正规化增益；

头部相关传递函数生成单元，所述头部相关传递函数生成单元基于所述变换正规化增益，生成以时间轴数据表示的正规化头部相关传递函数；以及

卷积处理单元，所述卷积处理单元将所述正规化头部相关传递函数与声音信号卷积。

11.根据权利要求10所述的声音信号处理装置，

其中，所述第一头部相关传递函数和所述第二头部相关传递函数是仅关于所述第一测量环境和所述第二测量环境中的直接波而生成的。

12.根据权利要求11所述的声音信号处理装置，还包括：

第二变换正规化处理单元，所述第二变换正规化处理单元利用以频率轴数据表示的第二反射头部相关传递函数的第二反射增益，来对以频率轴数据表示的第一反射头部相关传递函数的第一反射增益进行正规化，其中所述第一反射头部相关传递函数是关于所述第一测量环境中的反射波而生成的，所述第二反射头部相关传递函数是关于所述第二测量环境中的反射波而生成的，并且所述第二变换正规化处理单元还计算正规化结果的平方根以生成变换正规化反射增益；以及

第二头部相关传递函数生成单元，所述第二头部相关传递函数生成单元基于所述变换正规化反射增益，生成以时间轴数据表示的正规化反射头部相关传递函数，

其中，所述卷积处理单元将所述正规化头部相关传递函数以及所述正规化反射头部相关传递函数与所述声音信号卷积。

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