JP2002152897A

JP2002152897A - 音声信号処理方法、音声信号処理装置

Info

Publication number: JP2002152897A
Application number: JP2000352530A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Yoshida; 和史吉田; Kohei Asada; 宏平浅田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-05-24

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｎチャンネルステレオの音声再生信号から、
Ｍチャンネルの多チャンネルステレオに対応させた音声
再生信号を生成する。【解決手段】Ｎチャンネルの再生信号を入力した場合
（Ｓ１０１）、各再生信号に対して、閉曲面の外周上に
おいて、前記閉曲面内を包囲するＭ個の測定位置で測定
された音圧に基づいて生成されたＭ個の伝達関数を畳み
込む（Ｓ１０２）。そして、同じ前記測定位置に対応し
た伝達関数が畳み込まれた前記音声再生信号同士を加算
して（Ｓ１０３）、Ｍ系統の再生信号として出力する
（Ｓ１０４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力系統よりも出
力系統の方が多い場合、または、入力系統よりも出力系
統が少ない場合に対応した音声信号を生成することが可
能な音声信号処理方法、音声信号処理装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば音楽などのコンテンツにおいて、
音声信号は例えば２チャンネルのステレオ音声信号（右
音声、左音声）によって形成され、所要の記録媒体（例
えば光ディスク、テープカセットなど）に記録されて市
場に普及してきた。また、映画、ライブ演奏などのよう
に音声に画像が伴うコンテンツについても、例えば２チ
ャンネルステレオによって音声が記録されている。さら
に、例えばテレビジョン放送（地上波放送、衛星放送な
ど）、ラジオ放送においても、番組によっては２チャン
ネルのステレオ音声による放送が行われている。例えば
高品位の音声によってコンテンツを作成する場合、１チ
ャンネルのモノラル音声に対して立体感、臨場感のある
再生音声を楽しむことができることから、上記した例え
ば２チャンネルのステレオ音声が適用されてきた。

【０００３】しかし、最近では、例えばＤＶＤ−Ｖｉｄ
ｅｏ（Digital Versatile Disc Video）などに適用され
ている５．１チャンネルシステムなどのように、聴取者
を包囲する３個以上のスピーカ装置を配置して、例えば
３チャンネル以上のステレオ音声を再生することができ
る、再生システムが普及している。例えば５．１チャン
ネルシステムでは、聴取者の前方となる位置に、前方か
らの音声を出力するためのセンタースピーカ、レフトス
ピーカ、ライトスピーカの３個を配置し、同じく聴取者
の後方にも後方からの音声を出力するためのレフトスピ
ーカ、ライトスピーカを配置する。すなわち、聴取者は
５個のスピーカ装置に包囲された状態で再生音声を聴取
することができる。さらに、５．１チャンネルシステム
では、低音再生用のスピーカによって上記５個のスピー
カ装置に対して低音を補うことができるようにされてい
る。以降、本明細書では３チャンネル以上のチャンネル
によるステレオ音声は、多チャンネルステレオというこ
ととする。このような多チャンネルステレオでは、２チ
ャンネルのよりも多くの方向から音声が出力されるの
で、聴取者に対してもより多くの方向から音声が届くよ
うになる。したがって、多チャンネルステレオではさら
なる立体感、臨場感を得ることができるようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多チャンネ
ルステレオの音声を再生するために、音声チャンネルに
対応したスピーカ装置を備えた音声再生システムにおい
て、２チャンネルステレオの音声を再生する場合、２個
のスピーカ装置以外を使用せずに２チャンネルの音声を
そのまま出力するか、または人工的に作成した残響音を
付加して２個以上のスピーカ装置を使用して音声の出力
を行うことが考えられる。例えば、前者のように２個の
スピーカ装置のみを使用する場合、立体感、臨場感とい
う多チャンネルステレオの利点を生かすことができな
い。また、後者のように人工的に作成した残響音を付加
しても、自然な臨場感が得られにくいものとなる。した
がって、例えば多チャンネルステレオシステムを用いて
音声の再生を行う場合に、当該多チャンネルステレオシ
ステムのチャンネル数とは異なるチャンネル数のソース
に対応して、立体感、臨場感に優れた再生を実現するこ
とが望まれている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するために、Ｎ個の音源から音声を発音する発
音工程と、閉曲面の外周上において、前記閉曲面内を包
囲するＭ個の測定位置において前記Ｎ個の音声の音圧を
測定する測定工程と、前記測定工程によって測定された
音圧に基づいて、前記音源からＭ個の測定位置までのＭ
系統の伝達関数をＮ系統毎に管理する管理工程と、Ｎ系
統の音声再生信号を再生する再生工程と、前記Ｎ系統の
音声再生信号に対して前記Ｍ系統の伝達関数を畳み込む
演算工程と、前記演算工程によって演算された各系統の
再生音声信号において、同じ前記測定位置に対応した伝
達関数が畳み込まれた前記音声再生信号同士を加算する
加算工程と、前記加算工程によって加算された音声再生
信号を出力する工程を備えて音声信号処理方法を構成す
る。

【０００６】さらに、音声信号処理方法としては、音源
から音声を発音する発音工程と、閉曲面の外周上におい
て、前記閉曲面内を包囲するＭ個の測定位置において前
記音声の音圧を測定する測定工程と、前記測定工程によ
って測定された音圧に基づいて、前記音源からＭ個の測
定位置までのＭ系統の伝達関数を管理する伝達関数ファ
イルを生成するファイル生成工程と、音声再生信号を再
生する再生工程と、前記音声再生信号に対して前記Ｍ系
統の伝達関数を畳み込む演算工程と、前記演算工程によ
って伝達関数が畳み込まれた音声再生信号を出力する工
程を備えるようにする。

【０００７】また、Ｎ系統の音声再生信号を入力するこ
とができる入力手段と、閉曲面の外周上において、前記
閉曲面内を包囲するＭ個の測定位置で測定された音圧に
基づいて生成されたＭ系統の伝達関数をＮ系統毎に管理
している伝達関数ファイルが記憶されている記憶手段
と、前記Ｎ系統の音声再生信号に対して、前記Ｍ系統の
伝達関数を畳み込む演算手段と、前記演算手段によって
演算された各系統の再生音声信号において、同じ前記測
定位置に対応した伝達関数が畳み込まれた前記音声再生
信号同士を加算する加算手段と、前記加算手段によって
加算されたＭ系統の音声再生信号を出力することができ
る出力手段を備えて音声信号処理装置を構成する。

【０００８】また、音声再生信号を入力することができ
る入力手段と、閉曲面の外周上において、前記閉曲面内
を包囲するＭ個の測定位置で測定された音圧に基づいて
生成されたＭ系統の伝達関数による伝達関数ファイルが
記憶されている記憶手段と、前記音声再生信号に対して
前記Ｍ系統の伝達関数を畳み込む演算手段と、前記演算
手段によって前記伝達関数が畳み込まれた音声再生信号
を出力することができる出力手段を備えて音声信号処理
装置を構成する。

【０００９】本発明によれば、音声信号において入力系
統よりも出力系統の方が多い場合、または、入力系統よ
りも出力系統が少ない場合でも、測定した伝達関数に基
づいて出力系統に対応した音声信号を生成することが可
能となる。したがって、例えば２チャンネルステレオの
音声信号を、例えば３チャンネル以上のチャンネルから
なる多チャンネルの音声再生システムに適応させること
ができるようになる。これにより、例えば多チャンネル
の音声再生システムで２チャンネルステレオの音声信号
を再生した場合でも、多チャンネルの利点を生かした臨
場感のある音場を形成することができるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
の順序で説明する。１．システム構成例２．音声信号処理装置構成例３．測定環境４．測定処理、音声信号処理５．再生環境のスピーカ配置例６．応用例

【００１１】１．システム構成例図１は、本実施の形態の再生システムの構成例を説明す
る模式図である。音声信号処理装置１は、例えば２チャ
ンネル（Ｎ系統）のステレオ音声信号ＡｉｎＬ、Ａｉｎ
Ｒ（以下単に、音声信号ＡｉｎＬ、音声信号ＡｉｎＲと
いう）を入力することができるようにされている。この
音声信号ＡｉｎＬ、音声信号ＡｉｎＲは、例えばＣＤな
どの光ディスクに記録されている音楽コンテンツを再生
することができるディスクドライブ装置３０から供給さ
れる。そして、音声信号処理装置１は入力した音声信号
ＡｉｎＬ、音声信号ＡｉｎＲそれぞれに、後述するよう
な所定の伝達関数を畳み込む演算処理を行って、例えば
８系統（Ｍ系統）の音声信号Ａｏｕｔ１、Ａｏｕｔ２、
Ａｏｕｔ３、Ａｏｕｔ４、Ａｏｕｔ５、Ａｏｕｔ６、Ａ
ｏｕｔ７、Ａｏｕｔ８を生成して、各信号を８個（Ｍ
個）のスピーカ装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、
２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈに出力することができ
るようにされている。なお、前記演算処理は、８系統の
音声信号Ａｏｕｔ１〜Ａｏｕｔ８に対して個々に行われ
る。各スピーカ装置２０（ａ〜ｈ）は、例えば家庭の部
屋などとされる再生環境において、聴取者２６を閉曲面
２５によって包囲することができるように配置される。
換言すれば、各スピーカ装置２０（ａ〜ｈ）を、音場を
構築するように配置することで閉曲面２５が形成され
る。そして、各スピーカ装置２０（ａ〜ｈ）には、それ
ぞれに所定の音声信号Ａｏｕｔ（１〜８）が供給され
る。

【００１２】なお、図１では音声信号処理装置１に入力
される音声信号ＡｉｎＬ、ＡｉｎＲは、ディスクドライ
ブ装置２０から供給される例を挙げているが、ディスク
ドライブ装置以外でも、例えばビデオデッキなどのよう
に２チャンネルの音声信号を出力することができる構成
を採っていればよい。また、テレビジョン放送やラジオ
放送を受信して放送番組としてのステレオ音声信号を出
力することができるチューナ装置等でもよい。

【００１３】図２は、音声信号処理装置１の構成例を説
明するブロック図である。音声信号ＡｉｎＬ、ＡｉｎＲ
は、それぞれ入力端子ｔＬ、ｔＲを介して入力される。
Ａ／Ｄ変換器２は、入力端子ｔＬ、ｔＲを介して入力し
た音声信号ＡｉｎＬ、ＡｉｎＲをデジタル信号に変換す
る。デジタル信号に変換された音声データＤＬ、音声デ
ータＤＲは、それぞれ演算部３Ｌ、３Ｒに供給される。
演算部３Ｌ、３Ｒは、それぞれ入力した音声データＤ
Ｌ、音声データＤＲに対してファイルメモリ４に記憶さ
れている８系統（Ｍ系統）の伝達関数を畳み込むことが
できるようにされている。なお、伝達関数は、後述する
ように、図１に示したスピーカ装置２０（ａ〜ｈ）の配
置位置を想定して、測定環境において音源を発音させて
測定した場合の音圧に基づいて、得られたものである。

【００１４】演算部３Ｌから出力される、音声データＤ
Ｌ１、ＤＬ２・・・、ＤＬ８、及び演算部３Ｒから出力
される、音声データＤＲ１、ＤＲ２・・・、ＤＲ８は、
加算部５に供給される。加算部５では、音声データＤＬ
１と音声データＤＲ１といったように、同じ測定位置に
おける音圧に基づいた伝達関数が畳み込まれた音声デー
タを加算する。このような加算処理を行うことで加算部
５からは、８系統の音声データＤｏｕｔ１、Ｄｏｕｔ
２、Ｄｏｕｔ３・・・、Ｄｏｕｔ８が出力される。そし
て、各音声データＤｏｕｔ（１〜８）は、Ｄ／Ａ変換部
６でアナログのオーディオ信号Ａｏｕｔ１〜Ａｏｕｔ８
に変換され、さらに増幅部７で増幅される。その後、出
力端子ｔｏｕｔ１、ｔｏｕｔ２、ｔｏｕｔ３・・・、ｔ
ｏｕｔ８を介して、図１に示したスピーカ装置２０（ａ
〜ｈ）に出力される。

【００１５】制御部８は例えばマイクロコンピュータな
どで構成され、コントロールバス１０を介して、Ａ／Ｄ
変換器２、Ｄ／Ａ変換器６における信号変換処理を行う
場合の同期制御などを行う。また、演算部３（Ｌ、Ｒ）
における演算処理を実行させる。このため、制御部８に
対してワークメモリ９が備えられている

【００１６】３．測定環境次に、ファイルメモリ４に記憶されている伝達関数ファ
イルを作成するための測定環境について説明する。図
３、図４、図５は測定環境において伝達関数を求める場
合に、音源からの音声を測定する例を説明する模式図で
ある。図３において、測定用スピーカ４０Ｌ、４０Ｒは
測定音を発音するための音源として配置される。つま
り、２チャンネルのステレオ音声（本実施の形態ではデ
ィスクドライブ装置３０から出力される音声信号Ａｉｎ
Ｌ、ＡｉｎＲ）を想定している。８個（Ｍ個）のマイク
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅ、４５ｆ、４
５ｇ、４５ｈは、図１に示した再生環境におけるスピー
カ装置２０（ａ〜ｈ）の配置位置を想定した位置に配置
される。すなわち、閉曲面５０の内側において仮想聴取
者５１が居ると想定した場合、各マイク４５（ａ〜ｈ）
は各スピーカ装置２０（ａ〜ｈ）と相似的に同じ位置に
配置される。つまり、各マイク４５（ａ〜ｈ）の配置位
置は、再生環境におけるスピーカ装置２０（ａ〜ｈ）の
配置位置を想定している。なお、スピーカ装置２０（ａ
〜ｈ）とマイク４５（ａ〜ｈ）は、同じ添え字を付した
ものが対応しているものとする。

【００１７】このような測定用スピーカ４０（Ｌ、Ｒ）
に測定用信号としての所要の音声信号を供給して、測定
音として出力させ、マイク４５（ａ〜ｈ）の出力信号に
よりインパルス応答の測定を行う。したがって、マイク
４５（ａ〜ｈ）で検出された音圧レベルは測定装置５５
に供給される。測定装置５５は、マイク４５（ａ〜ｈ）
から入力される音圧レベルに基づいてインパルス応答を
測定すると共に、各マイクに対する伝達関数をファイル
として保存することができるようにされている。なお、
図示は省略するが、マイク４５（ａ〜ｈ）及び測定用ス
ピーカ４０（Ｌ、Ｒ）の固有な特性を補正するためのフ
ィルタ手段を、例えば測定装置５５に備えるようにして
もよい。

【００１８】図４は、測定用スピーカ４０Ｌから測定音
を出力させた場合の伝達関数について説明する模式図で
ある。スピーカ４０Ｌからマイク４５（ａ〜ｈ）への左
音声用の伝達関数は、各マイクの配置位置、スピーカ４
０Ｌとの距離によって異なるものとされ、マイク４５ａ
への伝達関数は「ＨＬ１」、マイク４５ｂへの伝達関数
は「ＨＬ２」となる。同様に、マイク４５ｃ〜マイク４
５ｈへの伝達関数は、「ＨＬ３」「ＨＬ４」「ＨＬ５」
「ＨＬ６」「ＨＬ７」「ＨＬ８」となる。また、スピー
カ４０Ｒからマイク４５（ａ〜ｈ）への右音声用の伝達
関数は、図５に示されているように「ＨＲ１」「ＨＲ
２」「ＨＲ３」「ＨＲ４」「ＨＲ５」「ＨＲ６」「ＨＲ
７」「ＨＲ８」となる。なお、伝達関数はチャンネル毎
に得る必要があるため、図４、図５に示す測定は個別に
行うが、それぞれのチャンネルに対応した伝達関数を求
める場合、各マイク４５（ａ〜ｈ）への伝達関数の測定
は、同時に行ってもよいし個別に行ってもよい。

【００１９】図４、図５に示したように計測された８系
統の伝達係数は、例えば図６に示されているように左音
声伝達関数、右音声伝達関数毎にテーブル化されて、伝
達関数ファイル６１が形成される。したがって、音声信
号処理装置１のファイルメモリ４には、例えば図６に示
すような伝達係数ファイル６１が記憶される。

【００２０】次に、音声信号処理装置１において、この
ようにして形成された伝達関数ファイルに基づいて、ス
ピーカ装置３０（ａ〜ｈ）に供給する出力信号Ａｏｕｔ
１〜Ａｏｕｔ８を生成する工程について説明する。演算
部３Ｌに入力された音声信号ＤＬには伝達関数ＨＬ１〜
ＨＬ８が畳み込まれる。つまり、演算部３Ｌからの８系
統の出力データはそれぞれ、ＨＬ１＊ＤＬＨＬ２＊ＤＬＨＬ３＊ＤＬＨＬ４＊ＤＬＨＬ５＊ＤＬＨＬ６＊ＤＬＨＬ７＊ＤＬＨＬ８＊ＤＬとなる。また、同様に音声信号ＤＲが入力される演算部
３Ｒからの８系統の出力データはそれぞれ、ＨＲ１＊ＤＲＨＲ２＊ＤＲＨＲ３＊ＤＲＨＲ４＊ＤＲＨＲ５＊ＤＲＨＲ６＊ＤＲＨＲ７＊ＤＲＨＲ８＊ＤＲとなる。

【００２１】このような演算処理を経て演算部３Ｌ、３
Ｒから出力される出力データは、加算部５において同じ
マイクによって測定された伝達関数が畳み込まれた出力
データ、すなわち伝達関数に同一の添え字が付されてい
る出力データ同士が加算される。したがって加算部５か
ら出力されるデータは、Ｄｏｕｔ１＝ＨＬ１＊ＤＬ＋ＨＲ１＊ＤＲＤｏｕｔ２＝ＨＬ２＊ＤＬ＋ＨＲ２＊ＤＲＤｏｕｔ３＝ＨＬ３＊ＤＬ＋ＨＲ３＊ＤＲＤｏｕｔ４＝ＨＬ４＊ＤＬ＋ＨＲ４＊ＤＲＤｏｕｔ５＝ＨＬ５＊ＤＬ＋ＨＲ５＊ＤＲＤｏｕｔ６＝ＨＬ６＊ＤＬ＋ＨＲ６＊ＤＲＤｏｕｔ７＝ＨＬ７＊ＤＬ＋ＨＲ７＊ＤＲＤｏｕｔ８＝ＨＬ８＊ＤＬ＋ＨＲ８＊ＤＲとなる。そして、これら出力データＤｏｕｔ１〜Ｄｏｕ
ｔ８は、Ｄ／Ａ変換器６でそれぞれアナログ信号に変換
された後に、オーディオ信号Ａｏｕｔ１〜Ａｏｕｔ８と
して出力される。

【００２２】このようにして、音声信号処理装置１にお
いて生成されたオーディオ信号Ａｏｕｔ（１〜８）は、
図１に示したように、閉曲面２５の外周においてその内
側を包囲するように配置されているスピーカ装置２０
（ａ〜ｈ）に供給されて、各スピーカ装置２０（ａ〜
ｈ）から音声として出力される。すなわち、各スピーカ
装置２０（ａ〜ｈ）からは、図４、図５で説明した伝達
関数に基づいた音声が出力されるようになり、図３に示
した測定環境の閉曲面５０内の音場を擬似的に再現する
ことができるようになる。したがって、図７に示されて
いるように、再生環境の閉曲面２５内には、破線で示さ
れている測定用スピーカ４０Ｌ、４０Ｒを仮想スピーカ
とした音場を形成することができるようになる。つま
り、閉曲面２５内をスピーカ装置２０（ａ〜ｈ）で包囲
することによって、図８に示されているように、仮想ス
ピーカとされる測定用スピーカ４０Ｌ、４０Ｒから出力
される直接音、及び間接音を再現することができるよう
になる。

【００２３】ところで、測定環境の閉曲面５０の外側を
原音場として、再生環境において閉曲面２５の内側にお
いて前記原音場を再現することを例に挙げると、閉曲面
２５の内側に位置する聴取者に対して、閉曲面２５の外
側に閉曲面５０の外側の音環境があたかも存在するかの
ように知覚させることを目的とする場合、理論的には、
閉曲面２５、５０の形状と、曲面上における無数のポイ
ント上の音圧、及び閉曲面の法線方向の粒子速度をそれ
ぞれ一致させれば実現できるとされている（公知文献：
電子情報通信学会編「音響システムとディジタル処理」
（コロナ杜）を参照）。しかし、これは閉曲面上におい
て極めて多数のマイク及びスピーカを配置することが必
要になり現実することが容易ではない。そこで、本明細
書で説明するような簡易な構成及び手法により、多数の
マイク及びスピーカを用いた場合に準じて、優れた臨場
感を得ることができる音場を創生できることが評価実験
により確かめられた。すなわち、図３に示した測定環境
において、各マイク４５（ａ〜ｈ）を例えば単一指向性
マイクなどの有指向性マイクとして、閉曲面５０の外側
に向けて配置することで、閉曲面５０上における法線方
向の音圧及び粒子速度を含む信号を得ることが可能にな
る。そして、聴取者を含む閉曲面２５を構成するために
最低３点のスピーカ装置を配置して、この３点以上のス
ピーカ装置で包囲された閉曲面２５の内側においては、
いずれの位置で再生音声を聴取した場合でも、効果的に
臨場感や定位感を得ることができる。つまり、測定環境
において求められた伝達関数を再生環境で利用すること
により、再生音場（再生環境）で原音場（測定環境）を
再現することが可能となる。

【００２４】４．測定処理、音声信号処理図９は、測定環境において、測定装置５５が伝達関数を
求める手順の一例を説明するフローチャートを示す図で
ある。まず、測定環境において、測定用スピーカ装置４
０Ｌから測定用の音声を出力させ（Ｓ００１）、各マイ
ク４５（ａ〜ｈ）で検出された音圧に基づいて左音声用
の伝達関数を求める（Ｓ００２）。さらに、測定用スピ
ーカ装置４０Ｒから測定用の音声を出力させ（Ｓ００
３）、各マイク４５（ａ〜ｈ）で検出された音圧に基づ
いて右音声用の伝達関数を求める（Ｓ００４）。そし
て、求められた各マイク４５（ａ〜ｈ）の伝達関数をデ
ータファイル化する（Ｓ００５）。

【００２５】このようにして形成された伝達関数ファイ
ル６１に基づいて、音声信号処理装置１によって行われ
る音声信号処理の工程は、例えば図１０のフローチャー
トに示されているようになる。例えば、ディスクドライ
ブ装置３０から音声信号ＡｉｎＬ、ＡｉｎＲが入力され
たと判別すると（Ｓ１０１）、これらの音声信号をデジ
タルデータＤＬ、ＤＲに変換して、各音声データＤＬ、
ＤＲに伝達関数を畳み込ませる（Ｓ１０２）。そして、
各チャンネルの再生データにおいて、測定環境において
測定位置に対応した伝達関数が畳み込まれた音声データ
同士を加算させる（Ｓ１０３）。そして、加算した音声
データＤｏｕｔ（１〜８）をアナログの音声信号Ａｏｕ
ｔ（１〜８）に変換して出力する（Ｓ１０４）。

【００２６】このような音声信号処理を行うことによ
り、例えば２チャンネルステレオの音声信号を、例えば
８チャンネルとされる多チャンネルの再生が可能な再生
システムで再生した場合でも、前記伝達関数に基づいた
サラウンド効果を得ることができ、より臨場感のある音
声を再生することができるようになる。また、各スピー
カ装置２０（ａ〜ｈ）から出力される音声は、実際に測
定されたデータに基づいた伝達関数を使用して、各系統
毎に個々に生成されている音声信号に基づいているの
で、各スピーカ装置２０（ａ〜ｈ）からは時間整合的に
矛盾のない音声を出力することができるようになる。

【００２７】５．応用例例えば家庭の部屋を再生環境とした場合、再生環境にお
ける８個のスピーカ装置２０（ａ〜ｈ）は、図１１
（ａ）に示されているように配置されることが考えられ
る。この場合、測定環境においては、図１１（ａ）に示
すスピーカ装置２０（ａ〜ｈ）の配置を想定して、図１
１（ｂ）に示されている閉曲面の外周上においてその内
側を包囲する位置にマイク４５（ａ〜ｈ）を配置して、
各マイク４５（ａ〜ｈ）で検出される音圧に基づいて伝
達関数を求めればよい。

【００２８】また、測定場所の広さ、測定用スピーカの
配置位置とマイクの距離、残響特性などによっても伝達
関数は変化する。特に響きのよい空間を測定環境として
得た伝達関数を用いて再生を行った場合、その響きのよ
い空間で２チャンネルステレオのコンテンツを再生して
いる場合と近い音場を得ることができるようになる。ま
た、測定環境として、例えばコンサートホールのステー
ジ上に測定用スピーカ４０Ｌ、４０Ｒを、そして客席に
マイク４５（ａ〜ｈ）を配置して得た伝達関数を用いる
ことで、例えば家庭において数畳程度の比較的狭い部屋
で２チャンネルステレオのコンテンツを再生する場合で
も、その部屋にコンサートホールの音響を仮想的に再現
することができるようになる。この場合、測定用スピー
カ４０Ｌ、４０Ｒを配置する間隔によっても再現される
音場を制御することができる。

【００２９】なお、本実施の形態では、例えば２チャン
ネルステレオの音声信号を８チャンネルステレオで再生
する例を挙げて説明したが、例えば１チャンネルのモノ
ラル音声信号を８チャンネルステレオで再生するように
してもよい。すなわち、再生環境において１チャンネル
の音声信号を再生する場合、これに対応するために測定
環境の音源は、例えば１個のスピーカ装置によって構成
すればよい。この場合、図１に示した音声信号処理装置
１において、例えば演算部３Ｌ、または演算部３Ｒのい
ずれかを用いて演算処理を行い、演算処理を行った音声
データに対して加算部５における加算処理を行わずに出
力すればよい。すなわち、１チャンネルのモノラル音声
信号にのみ対応する音声信号処理装置１は、１系統の入
力に対応した演算部が備えられていればよく、さらに加
算部５を備える必要はない。同様にして、例えば３チャ
ンネルのステレオ音声信号の入力に対応する場合は、３
系統に対応した３個の演算部を備えると共に、加算部５
では、これら３個の演算部で演算された音声データを加
算することができる構成を採ることになる。

【００３０】また、再生環境において再生する音声は、
本実施の形態は例えば８チャンネルステレオを例に挙げ
て説明したが、閉曲面２５の外周上において、その内側
を包囲した状態でスピーカ装置２０を配置することがで
きる数として、例えば３チャンネル以上であればよい。
この場合も、測定環境では再生環境に配置されるスピー
カ装置の位置を想定してマイク４５を配置して、伝達関
数を求めればよい。これにより、図１１（ａ）では、部
屋に整然とスピーカ装置２０（ａ〜ｈ）を配置する例を
挙げたが、聴取者２６の生活環境（例えば家具などの配
置）などに応じて、スピーカ装置を配置することができ
る数、またその配置位置などに制限がある場合にも対応
することができるようになる。例えば図１２（ａ）に示
されているように、再生環境における家具の配置を考慮
して、６個のスピーカ装置３０（ａ〜ｆ）を配置して音
声の再生を行う場合は、測定環境では例えば図１２
（ｂ）に示されているように、６個のマイク４５（ａ〜
ｆ）を配置して音圧の測定を行えばよい。

【００３１】このように、複数の再生環境に対応した測
定を行った場合、音声信号処理装置１のファイルメモリ
４には、測定環境毎に伝達関数ファイル６１、６２、６
３、６４・・・というように記憶しておき、聴取者２６
は再生環境に適応させて、例えば操作部１１によって聴
取者２６が伝達関数ファイルを選択することも可能であ
る。この場合、音声信号処理装置１に表示手段を備え
て、選択した伝達関数ファイルに対応した測定情報を聴
取者２６に指示することができるようにしてもよい。こ
の測定環境情報とは、例えば測定場所、測定環境におけ
るマイク４５の配置位置などの情報とされる。これによ
り聴取者２６に対して視覚的にも臨場感を与えることが
できるようになる。

【００３２】また、本実施の形態では、再生環境の閉曲
面２５が平面上に形成されている例を挙げた。すなわ
ち、スピーカ装置２０（ａ〜ｈ）が聴取者２６の聴取位
置に対してほぼ水平方向に配置されるものとした。しか
し、例えばいくつかのスピーカを部屋の天井などに配置
することも考えられる。この場合、閉曲面２５は聴取者
２６を立体的に包囲する形状となる。したがって、測定
環境においても、マイク４５を立体的な閉曲面を形成す
ることができるように配置することで、スピーカ装置２
０を立体的に配置した再生環境に対応した伝達関数を求
めることが可能となる。

【００３３】また、測定環境における音源としては、例
えば測定用のスピーカ装置４０Ｌ、４０Ｒを備える例を
挙げて説明したが、例えば再生音声として２チャンネル
ステレオを想定した場合、例えばスピーカ装置４０Ｌ、
４０Ｒの位置で実際に楽器などを発音させるようにして
もよい。

【００３４】さらに、音声信号処理装置１は本実施の形
態では、例えば単体の装置として構成する例を挙げて説
明したが、他にも様々な構成例が考えられる。例えば、
ＡＶ（Audio Visual）アンプに適用することにより、Ａ
Ｖアンプに接続されている機器から供給される音声信号
を、供給される系統数よりも多い系統の多チャンネルの
音声信号を生成するようにしてもよい。また、例えばテ
レビジョン受像機などに適用することによって、放送番
組の音声を多チャンネルの音声信号として番組を視聴す
ることができるようになる。

【００３５】さらに、例えばパーソナルコンピュータ等
のコンピュータ装置に適用することにより、コンピュー
タ装置に対応したディスクドライブ装置によって再生さ
れるコンテンツの音声信号や、例えばハードディスク装
置、メモリカードなどに記録されている例えば２チャン
ネルステレオのコンテンツを多チャンネルの音声信号に
対応させることができるようになる。

【００３６】さらに、本実施の形態では、例えば２チャ
ンネルステレオの音声信号を８チャンネルステレオの再
生システムに対応させる例、すなわち、当該再生システ
ムのチャンネル数よりも少ないチャンネル数のソースに
対応させる例を挙げた。しかし、本発明は、当該再生シ
ステムのチャンネル数よりも多いチャンネル数の音声信
号を再生する場合にも適用することができる。これによ
り、例えば８チャンネルステレオの音声信号を２チャン
ネルステレオ、３チャンネルステレオによって音声の再
生を行う再生システムに対応させるも可能となる。

【００３７】また、新たな測定環境でよりよい伝達関数
ファイルを作成することが可能であることを考慮して、
音声信号処理装置１のファイルメモリ４に記憶される伝
達関数ファイル６１、６２、６３・・・は、必要に応じ
て更新することができるようにすることも可能である。
更新を行うための新たな情報は、例えば記録媒体や通信
回線などを介して取り込むことができるようにすればよ
い。すなわち、音声信号処理装置１には、前記記録媒体
から情報を読み込むことができる手段や、通信回線に対
応したインターフェース手段が備えられればよい。これ
により、聴視者は更新された新しい伝達関数ファイルに
よって、多チャンネルステレオの音声を楽しむことがで
きるようになる。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、音源か
らのＮチャンネル（Ｎ系統）の音声を、閉曲面の外周上
において、前記閉曲面内を包囲するＭ個の測定位置にお
いて前記音声の音圧を測定して、この測定結果としての
伝達関数に基づいて、Ｎチャンネルの音声再生信号から
Ｍチャンネル（Ｍ系統）に対応した再生音声信号を生成
することができる。つまり、入力系統よりも出力系統の
方が多い場合、または、入力系統よりも出力系統が少な
い場合でも、出力系統に対応した音声信号を生成するこ
とが可能となる。したがって、Ｍチャンネルステレオの
音声を再生することができる音声再生システムにおいて
Ｎチャンネルの音声を再生する場合に、前記Ｍ個の測定
位置に対応して配置されるＭ個のスピーカ装置を配し
て、各スピーカ装置に対して伝達関数に基づいてＭチャ
ンネルの音声信号を供給することで、Ｍ個のスピーカ装
置に包囲されている閉曲面内に、Ｍチャンネルステレオ
の利点を生かした臨場感のある音場を形成することがで
きるようになる。また、この場合、Ｍ個のスピーカ装置
に包囲されている閉曲面内におけるいずれの位置でも、
優れた臨場感や定位感を得ることが可能になる。また、
Ｍチャンネルの再生音声信号は、個々に前記伝達関数を
畳み込んで生成しているので、時間整合的に矛盾のない
ものとなり、前記閉曲面内の音場に近い音場を再現する
ことができるようになる。

【００３９】さらに、伝達関数ファイルを再生環境に適
応させて選択することができるようにすることで、容易
に様々な再生環境に対応することができるようになる。
また、選択した伝達関数ファイルに対応した測定情報を
表示することで、測定環境についての情報を聴取者に示
すことができる。このような表示を行うことで、聴取者
に対して視覚的にも臨場感を与えることができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の再生システムの構成例を
説明する模式図である。

【図２】音声信号処理装置の構成例を説明するブロック
図である。

【図３】測定環境について説明する模式図である。

【図４】左音声の伝達関数について説明する模式図であ
る。

【図５】右音声の伝達関数について説明する模式図であ
る。

【図６】伝達関数ファイルについて説明する図である。

【図７】仮想スピーカ（測定用スピーカ装置）を想定し
た再生環境を説明する模式図である。

【図８】仮想スピーカからの直接音、間接音を説明する
模式図である。

【図９】伝達関数を求める手順の一例を説明するフロー
チャートである。

【図１０】伝達関数に基づいて音声信号処理を行う手順
の一例を説明するフローチャートである。

【図１１】再生環境のスピーカ装置と測定環境のマイク
の配置例を説明する模式図である。

【図１２】再生環境のスピーカ装置と測定環境のマイク
の配置例を説明する模式図である。

【符号の説明】

１音声信号処理装置、３Ｌ，３Ｒ演算部、４ファ
イルメモリ、５加算部、８制御部、２０（ａ〜ｈ）
スピーカ装置、２５，５０閉曲面、２６聴取者、４
０Ｌ，４０Ｒ測定用スピーカ装置、４５（ａ〜ｈ）
５１仮想聴取者、マイク、５５測定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｎ個の音源から音声を発音する発音工程
と、閉曲面の外周上において、前記閉曲面内を包囲するＭ個
の測定位置において前記Ｎ系統の音声の音圧を測定する
測定工程と、前記測定工程によって測定された音圧に基づいて、前記
音源からＭ個の測定位置までのＭ系統の伝達関数をＮ系
統毎に管理する管理工程と、Ｎ系統の音声再生信号を再生する再生工程と、前記Ｎ系統の音声再生信号に対して前記Ｍ系統の伝達関
数を畳み込む演算工程と、前記演算工程によって演算された各系統の再生音声信号
において、同じ前記測定位置に対応した伝達関数が畳み
込まれた前記音声再生信号同士を加算する加算工程と、前記加算工程によって加算された音声再生信号を出力す
る工程と、を備えたことを特徴とする音声信号処理方法。
【請求項２】前記演算工程は前記伝達関数を選択する
選択工程を備えたことを特徴とする請求項１に記載の音
声信号処理方法。
【請求項３】前記選択工程によって選択した伝達関数
に対応した、測定環境情報を示す表示工程を備えたこと
を特徴とする請求項２に記載の音声信号処理方法。
【請求項４】音源から音声を発音する発音工程と、閉曲面の外周上において、前記閉曲面内を包囲するＭ個
の測定位置において前記音声の音圧を測定する測定工程
と、前記測定工程によって測定された音圧に基づいて、前記
音源からＭ個の測定位置までのＭ系統の伝達関数を管理
する伝達関数ファイルを生成するファイル生成工程と、音声再生信号を再生する再生工程と、前記音声再生信号に対して前記Ｍ系統の伝達関数を畳み
込む演算工程と、前記演算工程によって伝達関数が畳み込まれた音声再生
信号を出力する工程と、を備えたことを特徴とする音声信号処理方法。
【請求項５】前記演算工程は前記伝達関数を選択する
選択工程を備えたことを特徴とする請求項４に記載の音
声信号処理方法。
【請求項６】前記選択工程によって選択した伝達関数
に対応した、測定環境情報を示す表示工程を備えたこと
を特徴とする請求項５に記載の音声信号処理方法。
【請求項７】Ｎ系統の音声再生信号を入力することが
できる入力手段と、閉曲面の外周上において、前記閉曲面内を包囲するＭ個
の測定位置で測定された音圧に基づいて生成されたＭ系
統の伝達関数をＮ系統毎に管理している伝達関数ファイ
ルが記憶されている記憶手段と、前記Ｎ系統の音声再生信号に対して、前記Ｍ系統の伝達
関数を畳み込む演算手段と、前記演算手段によって演算された各系統の再生音声信号
において、同じ前記測定位置に対応した伝達関数が畳み
込まれた前記音声再生信号同士を加算する加算手段と、前記加算手段によって加算されたＭ系統の音声再生信号
を出力することができる出力手段と、を備えたことを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項８】前記伝達関数ファイルを選択することが
できる選択手段を備えたことを特徴とする請求項７に記
載の音声信号処理装置。
【請求項９】前記選択した伝達関数ファイルに対応し
た、測定環境情報を示すことができる表示手段を備えた
ことを特徴とする請求項８に記載の音声信号処理装置。
【請求項１０】音声再生信号を入力することができる
入力手段と、閉曲面の外周上において、前記閉曲面内を包囲するＭ個
の測定位置で測定された音圧に基づいて生成されたＭ系
統の伝達関数による伝達関数ファイルが記憶されている
記憶手段と、前記音声再生信号に対して前記Ｍ系統の伝達関数を畳み
込む演算手段と、前記演算手段によって前記伝達関数が畳み込まれた音声
再生信号を出力することができる出力手段と、を備えたことを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項１１】前記伝達関数ファイルを選択すること
ができる選択手段を備えたことを特徴とする請求項１０
に記載の音声信号処理装置。
【請求項１２】前記選択した伝達関数ファイルに対応
した、測定環境情報を示すことができる表示手段を備え
たことを特徴とする請求項１１に記載の音声信号処理装
置。