JP2002262385A - Generating method for sound image localization signal, and acoustic image localization signal generator - Google Patents
Generating method for sound image localization signal, and acoustic image localization signal generatorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、音響信号処理技術
に係り、特に多チャンネルで供給される音響信号をヘッ
ドホンによる再生音場の信号として簡易な処理によって
生成する音像定位信号の生成方法、及び音像定位信号生
成装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an audio signal processing technique, and more particularly to a method of generating a sound image localization signal for generating an audio signal supplied in multiple channels as a signal of a sound field reproduced by headphones through a simple process, and The present invention relates to a sound image localization signal generation device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】前方に設置される左右のスピーカより再
生されることを想定した２チャンネルステレオの音源を
そのまま左右のヘッドホンにより試聴する場合、その音
源は頭の内部に定位することは良く知られており、ヘッ
ドホン受聴による音源を頭外に定位させるための工夫が
なされてきた。2. Description of the Related Art When listening by intact left and right headphone 2-channel stereo sound source assumed to be reproduced from the left and right speakers are installed in front, the sound source it is well known that localized in the interior of the head In order to localize the sound source by listening to the headphones outside the head, a device has been devised.
【０００３】そのヘッドホンによる再生音を頭外定位さ
せる方法として、例えば図１６に示すように、頭外に設
置されるスピーカより発音された音をダミーヘッド（人
工頭）により受音するときの、スピーカよりダミーヘッ
ドの左右両耳までの音の伝達経路の特性を受聴時の頭部
伝達関数（ＨＲＴＦ；Head Related Transfer Functio
n）として求め、その求められた定位伝達関数をヘッド
ホン受聴時の状態において再現、あるいは模擬すること
により供給される音源を頭外定位させようとするもので
ある。As a method of localizing the sound reproduced by the headphones outside the head, for example, as shown in FIG. 16, when a sound generated by a speaker installed outside the head is received by a dummy head (artificial head), HRTF (Head Related Transfer Functio) when listening to the characteristics of the sound transmission path from the speaker to the left and right ears of the dummy head
n), and the sound source supplied by reproducing or simulating the obtained localization transfer function in the state of listening to the headphones is intended to be located outside the head.
【０００４】そのようにして求められる頭部伝達関数Ｈ
Ll、及びＨLrを定位フィルタと呼ばれるフィルタにより
実現し、ヘッドホン受聴時におけるリスナの鼓膜上にお
ける音圧がスピーカ受聴時におけるそれと一致するよう
にして頭外定位のための信号処理を行えるが、その信号
処理によりヘッドホンで受聴される音源を頭外に虚音像
として定位するようにすることができる。The head-related transfer function H thus obtained
Ll and H Lr are realized by a filter called a localization filter, and signal processing for out-of-head localization can be performed so that the sound pressure on the eardrum of the listener at the time of listening to headphones matches that at the time of listening to the speaker. By the signal processing, the sound source received by the headphones can be localized outside the head as a virtual sound image.
【０００５】図１７に、左耳用、及び右耳用定位フィル
タを用いて虚音像音源を定位させるための信号処理に関
する構成を示す。同図に示す定位フィルタは、図外定位
のための伝達関数ＨLl、及びＨLrと、ヘッドホンの持つ
音響特性をキャンセルするための伝達関数Ｈ-1 hpl及び
Ｈ-1 hprの特性とが用いられている。FIG. 17 shows a configuration relating to signal processing for localizing a virtual sound source using the left ear and right ear localization filters. The localization filter shown in the figure uses transfer functions H Ll and H Lr for localization outside the figure and transfer functions H −1 hpl and H −1 hpr for canceling the acoustic characteristics of the headphones. Have been.
【０００６】このようにして、定位目標音源が1個であ
れば2個の定位フィルタが必要となるが、近年５．１チ
ャンネルステレオなどのように音源の多チャンネル化が
進みつつあり、そのような多チャンネルステレオ信号を
多チャンネルの虚音像としてヘッドホン受聴するために
は、その複数ある定位目標点を２倍した個数の定位フィ
ルタが必要となる。As described above, if there is one localization target sound source, two localization filters are required. However, in recent years, the number of channels of the sound source has been increasing, such as 5.1 channel stereo. In order to receive a headphone with a multi-channel stereo signal as a multi-channel virtual sound image, the number of localization filters required is twice the number of the plurality of localization target points.
【０００７】図１８は、そのような定位目標音源が左
(L)、右(R)、左後方(S)、右後方(T)、及びセンタ(C)の
５点とされる場合の定位フィルタを求めるための構成で
あり、それぞれの位置に配置されるスピーカより発音さ
れる音響信号をダミーヘッドを用いて１０個の定位フィ
ルタの特性として求めるための構成である。FIG. 18 shows that such a localization target sound source is
(L), right (R), left rear (S), right rear (T), and the center (C) is a configuration for obtaining a localization filter in the case of five points, is located at each position This is a configuration for obtaining an acoustic signal emitted from a speaker as characteristics of ten localization filters using a dummy head.
【０００８】このようにして、５個のそれぞれのスピー
カよりダミーヘッドに到達する際の伝達関数を求め、そ
の求められた伝達関数の特性を定位フィルタにより与え
ることにより５チャンネルステレオに対応する虚音源を
有するヘッドホン受聴のための装置を構成することがで
きる。In this way, a transfer function when reaching the dummy head from each of the five loudspeakers is obtained, and the characteristics of the obtained transfer function are given by the localization filter to thereby obtain a virtual sound source corresponding to the 5-channel stereo. , A device for listening to headphones can be configured.
【０００９】図１９に、５チャンネルステレオの虚音源
を再生するヘッドホン受聴のための装置構成を示す。同
図において、定位目標音源である左(L)、右(R)、左後方
(S)、右後方(T)、及びセンタ(C)に位置される信号源
ＳL、ＳR、ＳC、ＳS、及びＳTは、それぞれに虚音像を
与えるための定位フィルタＨLl及びＨLr、ＨRl及び
ＨRr、ＨCl及びＨCr、ＨSl及びＨSr、ＨTl及びＨTrに供
給され、それぞれの定位フィルタ特性が与えられる。FIG. 19 shows the configuration of an apparatus for listening to headphones for reproducing an imaginary sound source of a 5-channel stereo. In the figure, left (L), right (R), left rear
Signal sources S L , S R , S C , S S , and S T located at (S), right rear (T), and center (C) respectively include a localization filter H Ll for providing a virtual sound image. And H Lr , H Rl and H Rr , H Cl and H Cr , H Sl and H Sr , H Tl and H Tr , and are provided with respective localization filter characteristics.
【００１０】そして、それぞれの定位フィルタ１０ａ
（ＨLl）、１０ｂ（ＨRl）、１０ｃ（ＨCl）、１０ｄ
（ＨSl）、及び１０ｅ（ＨTl）より供給される信号は加
算されてヘッドホンの特性を打ち消すための伝達関数Ｈ
-1 hplがＨＰフィルタ１３で与えられて左耳用ヘッドホ
ン１６に供給され、またそれぞれの定位フィルタ２０ａ
（ＨLr）、２０ｂ（ＨRr）、２０ｃ（ＨCr）、２０ｄ
（ＨSr）、及び２０ｅ（ＨTr）より供給される信号には
伝達関数Ｈ-1 hprの特性がＨＰフィルタ２３で与えら
れ、その様にして得られた信号は右耳用ヘッドホン２６
に供給される。Then, each localization filter 10a
(H Ll ), 10b (H Rl ), 10c (H Cl ), 10 d
(H Sl ) and the signal supplied from 10e (H Tl ) are added and the transfer function H for canceling the characteristics of the headphone is added.
-1 hpl is supplied to the left ear headphone 16 given in HP filter 13, also each of the localization filters 20a
(H Lr), 20b (H Rr), 20c (H Cr), 20d
(H Sr), and 20e to the signal supplied from the (H Tr) given characteristic of the transfer function H -1 hpr is in HP filter 23, the headphone was signals right ear obtained that way 26
Supplied to
【００１１】このようにして、供給される５チャンネル
ステレオの信号はそれぞれのスピーカ配置に対応する方
向に虚音像として定位する音源を２チャンネルヘッドホ
ン１６、及び２６により受聴することができるものであ
る。In this way, the supplied five-channel stereo signal allows the two-channel headphones 16 and 26 to listen to a sound source localized as a virtual sound image in a direction corresponding to each speaker arrangement.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
して４チャンネル、５チャンネル、ないしはそれ以上の
チャンネル数による多チャンネルステレオ信号はヘッド
ホンにより多チャンネル虚音像としての再生が可能とな
るが、そのときに必要とされる定位フィルタはチャンネ
ル数の２倍の個数が必要となる。By the way, in this way, a multi-channel stereo signal having four, five or more channels can be reproduced as a multi-channel imaginary sound image by headphones. The required number of localization filters is twice the number of channels.
【００１３】そして、それらの定位フィルタは複雑な音
響周波数特性を有する必要があることによりＦＩＲ（非
巡回形；有限インパルス応答）フィルタが用いられるの
が一般的である。Since these localization filters need to have complicated acoustic frequency characteristics, an FIR (acyclic; finite impulse response) filter is generally used.
【００１４】そして、このような特性を有する定位フィ
ルタをＦＩＲフィルタにより実現して頭外音像定位を実
現できるが、そのＦＩＲフィルタ処理では多くの演算回
数が必要であり、また演算のために使用する係数値をメ
モリ等に一時記憶しておく必要があるため、そのための
高速演算回路、及び必要とされるメモリ回路を含めて演
算器の規模が大きくなってしまう欠点がある。[0014] Then, although the localization filter having such characteristics can be realized out-of-head sound image localization realized by FIR filter, in the FIR filter processing is requires a lot of computation times, also be used for operations Since it is necessary to temporarily store the coefficient values in a memory or the like, there is a disadvantage that the scale of the arithmetic unit including the high-speed arithmetic circuit and the necessary memory circuit for that purpose becomes large.
【００１５】そして、多チャンネルの虚音源を有する信
号を処理するためには更に多くの演算処理が必要とな
り、その演算処理をシングルＤＳＰ（Digital signal p
rocessor）で実現するのには困難が伴っていた。In order to process a signal having a multi-channel imaginary sound source, more arithmetic processing is required, and the arithmetic processing is performed by a single DSP (Digital signal p.
Difficulty was accompanied is to be realized in rocessor).
【００１６】また、その定位フィルタを簡単に実現する
方法として、定位伝達関数の時間応答特性から定位に有
効な部分のみを抽出して行う短い係数長によるＦＩＲフ
ィルタ、また定位伝達関数の概略をＩＩＲ（巡回形；無
限インパルス応答）フィルタを用いて近似された簡易定
位フィルタとして演算処理を簡略化して、構成する方法
などがある。As a method for easily realizing the localization filter, an FIR filter with a short coefficient length for extracting only a portion effective for localization from the time response characteristic of the localization transfer function, and an outline of the localization transfer function by IIR (Cyclic type; infinite impulse response) There is a method of simplifying and configuring arithmetic processing as a simple localization filter approximated using a filter.
【００１７】しかしながら、それらのような簡略化され
た演算方法によるときは、定位フィルタの特性が正確に
得られないため、所望の正確な音像定位特性が十分に得
られないものであった。However, according to such simplified calculation methods, since the characteristics of the localization filter cannot be obtained accurately, the desired accurate sound image localization characteristics cannot be sufficiently obtained.
【００１８】そこで、所望の音像定位特性を得るための
定位フィルタ特性を、その元となる頭部伝達関数（ＨＲ
ＴＦ）の性質から、自由空間の伝達関数及び頭部の回折
効果等、音源の方向に依存する成分（以下、方向依存成
分と呼ぶ）、と外耳道の共振のように定位方向に依存し
ないその他の成分（以下、共通成分と呼ぶ）とに分離
し、それらの分離された特性に合わせたそれぞれの特性
の回路により所望の定位フィルタ特性を得る様にする。Therefore, a localization filter characteristic for obtaining a desired sound image localization characteristic is defined by a head-related transfer function (HR).
Due to the nature of TF), components that depend on the direction of the sound source (hereinafter, referred to as direction-dependent components), such as the transfer function of free space and the diffraction effect of the head, and other components that do not depend on the localization direction such as the resonance of the ear canal Components (hereinafter referred to as common components), and a desired localization filter characteristic is obtained by a circuit having respective characteristics in accordance with the separated characteristics.
【００１９】本発明は、このような背景をもとになされ
たもので、方向依存成分を実現する定位フィルタを方向
依存フィルタとして、共通成分を実現する定位フィルタ
を共通成分フィルタとするようにして定位フィルタの構
成を分割構成とし、その様に構成される分割フィルタを
メモリ容量の少ないハードウェアで構成し、しかも演算
量を少なくすると共に、そのような簡易な構成、少ない
演算方法によっても精度の高い定位フィルタ特性が得ら
れ、更にはマルチチャンネルステレオ再生用として供給
される信号に対しても、それらの各々のチャンネルに対
する音像定位を正確に行なうことのできる、定位フィル
タを用いるヘッドホン受聴用音像定位信号の生成方法、
及び音像定位信号生成装置を提供するものである。The present invention has been made on the basis of such a background. A localization filter for realizing a direction-dependent component is a direction-dependent filter, and a localization filter for realizing a common component is a common component filter. The configuration of the localization filter is a divided configuration, and the divided filter configured as described above is configured with hardware having a small memory capacity. In addition, the amount of calculation is reduced, and accuracy can be improved by such a simple configuration and a small number of calculation methods. Sound image localization for headphone listening using a localization filter that can achieve high localization filter characteristics and can accurately perform sound image localization for each channel of a signal supplied for multi-channel stereo reproduction. How to generate the signal,
And a sound image localization signal generation device.
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の１）〜６）の手段より成るものであ
る。すなわち、The present invention comprises the following means 1) to 6) to solve the above-mentioned problems. That is,
【００２１】１） 電気音響信号が供給され、その供給
された信号を頭外に設けられる音源の定位位置より音波
に変換して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した
受聴者がその定位位置の方向より到来する音源として認
識するように、前記電気音響信号に定位方向に関る方向
性依存特性と、その他の特性である共通成分特性とを与
えるようにして定位特性の与えられたヘッドホン受聴用
音響信号を得る音像定位信号の生成方法であって、前記
分割したそれぞれの音響信号を得る第１のステップ
（９）と、その第１のステップにより得られる分割した
それぞれの音響信号に前記共通成分特性を複数回のオー
ルパスフィルタ処理により与えて前記ヘッドホン受聴用
音響信号を得る第２のステップ（１２、２２）とを少な
くとも有してなることを特徴とする音像定位信号の生成
方法。[0021] 1) electric sound signal is supplied, when the radiated into space by converting the sound waves from the localization position of the sound source provided the supplied signal to the out-of-head, the listener wearing the headphones of the localization position to recognize a sound source arriving from a direction, wherein the electro-acoustic signal Sekiru directionality in the localization direction dependent characteristic, headphone listening, which given to localized characteristics to provide a common component properties are other properties A method of generating a sound image localization signal for obtaining an acoustic signal, comprising: a first step (9) of obtaining the divided audio signals; and the common component being added to each of the divided audio signals obtained by the first step. A second step (12, 22) of obtaining the headphone listening audio signal by giving characteristics through a plurality of all-pass filtering processes. A method for generating a characteristic sound image localization signal.
【００２２】２） 複数のスピーカが配置される音響空
間でマルチチャンネルステレオとして再生するための複
数チャンネルの電気音響信号が供給され、その供給され
たそれぞれのチャンネルの電気音響信号を頭外に設けら
れるそれぞれのスピーカが配置される定位位置より音波
に変換して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した
受聴者がそれらの定位位置の方向より到来する音源とし
て認識するように、前記複数チャンネルの電気音響信号
の各々に、定位方向に関る方向性依存特性と、その他の
特性である共通成分特性とを与えるようにして定位特性
の与えられたヘッドホン受聴用音響信号を得る音像定位
信号の生成方法において、前記それぞれのチャンネルの
音響信号の各々を第１及び第２の信号として分割し、そ
れぞれのチャンネルの分割音響信号を得る第１のステッ
プと、その第１のステップにより得られたそれぞれのチ
ャンネルの分割音響信号の各々に前記方向性依存特性を
与えてそれぞれの方向性依存音響信号を得る第２のステ
ップ（１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｇ、２１ａ、２１
ｂ、・・・、２１ｇ）と、その第２のステップにより得
られたそれぞれの方向性依存音響信号の内、前記第１の
信号として分割された信号に係る信号のそれぞれを加算
合成して加算音響信号を得る第３のステップと、その第
３のステップにより得られた加算音響信号に前記共通成
分特性を与えて前記ヘッドホン受聴用音響信号として得
る第４のステップ（１２、又は２２）とを少なくとも有
してなることを特徴とする音像定位信号の生成方法。2) A plurality of channels of electroacoustic signals for reproduction as multi-channel stereo in an acoustic space in which a plurality of speakers are arranged are supplied, and the supplied electroacoustic signals of the respective channels are provided outside the head. When converted into sound waves from the localization positions where the respective speakers are arranged and radiated into the space, the plurality of channels of electroacoustic sound are so recognized that a listener wearing headphones recognizes them as a sound source arriving from the directions of those localization positions. A sound image localization signal generating method for obtaining a headphone listening sound signal provided with localization characteristics by giving each of the signals a directional dependence characteristic relating to a localization direction and a common component characteristic which is another characteristic. , Dividing each of the audio signals of the respective channels as first and second signals, A first step of obtaining the divided sound signals of the respective channels, and a second step of giving the direction-dependent characteristics to each of the divided sound signals of the respective channels obtained in the first step to obtain the respective direction-dependent sound signals. (11a, 11b,..., 11g, 21a, 21)
b,..., 21g) and each of the signals related to the signal divided as the first signal among the direction-dependent sound signals obtained in the second step. A third step of obtaining an audio signal, and a fourth step (12 or 22) of giving the common component characteristic to the added audio signal obtained in the third step to obtain the headphone listening audio signal. A method for generating a sound image localization signal, at least comprising:
【００２３】３） 前記第４のステップにおける前記ヘ
ッドホン受聴用音響信号は、共通成分特性が複数のオー
ルパスフィルタ処理により与えられることを特徴とする
２）項記載の音像定位信号の生成方法。3) The method of generating a sound image localization signal according to 2), wherein the headphone listening audio signal in the fourth step is provided with a common component characteristic by a plurality of all-pass filtering processes.
【００２４】４） 電気音響信号が供給され、その供給
された信号を頭外に設けられる音源の定位位置より音波
に変換して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した
受聴者がその定位位置の方向より到来する音源として認
識するように、前記電気音響信号を分割し、その分割し
て得られるそれぞれの音響信号に定位方向に関る方向性
依存特性と、その他の特性である共通成分特性とを与え
るようにして定位特性の与えられたヘッドホン受聴用音
響信号を生成する音像定位信号生成装置において、前記
分割した音響信号のそれぞれの方向性依存フィルタ処理
を行いそれぞれの方向性依存信号を得る方向性依存フィ
ルタ（１１、２１）手段と、その方向性依存フィルタ手
段より得られたそれぞれの方向性依存信号、又は前記分
割したそれぞれの音響信号を複数のオールパスフィルタ
処理により前記共通成分特性を与える共通成分フィルタ
手段（１２、２２）とを少なくとも具備して構成するこ
とを特徴とする音像定位信号生成装置。4) When an electroacoustic signal is supplied and the supplied signal is converted into a sound wave from a localization position of a sound source provided outside the head and radiated into the space, the listener wearing headphones is able to detect the localization position of the sound source. In order to recognize as a sound source arriving from a direction, the electro-acoustic signal is divided, and the directional dependence characteristic relating to the localization direction of each of the divided acoustic signals, and a common component characteristic as other characteristics. In the sound image localization signal generation device that generates a headphone listening audio signal provided with localization characteristics by giving a direction, a direction in which each of the divided audio signals is subjected to a directionality-dependent filtering process to obtain each directionality-dependent signal Gender-dependent filter means (11, 21) and respective direction-dependent signals obtained from the direction-dependent filter means, or the respective divided sounds A sound image localization signal generating apparatus characterized by comprising at least common component filter means (12, 22) for giving said common component characteristics to a sound signal by a plurality of all-pass filtering processes.
【００２５】５） 複数のスピーカが配置される音響空
間でマルチチャンネルステレオとして再生するための複
数チャンネルの電気音響信号が供給され、その供給され
たそれぞれのチャンネルの電気音響信号を頭外に設けら
れるそれぞれのスピーカが配置される定位位置より音波
に変換して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した
受聴者がそれらの定位位置の方向より到来する音源とし
て認識するように、前記複数チャンネルの電気音響信号
のそれぞれを分割し、それらの分割して得られる音響信
号の各々に、定位方向に関る方向性依存特性と、その他
の特性である共通成分特性とを与えるようにして定位特
性の与えられたヘッドホン受聴用音響信号を得る音像定
位信号生成装置であって、前記それぞれのチャンネルの
音響信号の各々を第１及び第２の信号として分割し、分
割して得られるそれぞれのチャンネルの分割音響信号の
各々に前記方向性依存特性を与えてそれぞれの方向性依
存音響信号を得るそれぞれの方向性依存フィルタ手段
（１１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｇ、２１ａ、２１ｂ、
・・・、２１ｇ）と、それらの方向性依存フィルタ手段
より得られたそれらの方向性依存音響信号の内、前記第
１の信号として分割された信号に係る信号のそれぞれを
加算合成して加算音響信号を得、その得られた加算音響
信号に前記共通成分特性を与えて共通成分信号を得る共
通成分フィルタ手段（１２、又は２２）とを少なくとも
具備して構成することを特徴とする音像定位信号生成装
置。[0025] 5) electric sound signals of a plurality of channels for playing a multi-channel stereo is supplied with acoustic space in which a plurality of speakers are arranged, it is provided an electric sound signal of each channel that is the supplied to-head When converted into sound waves from the localization positions where the respective speakers are arranged and radiated into the space, the plurality of channels of electroacoustic sound are so recognized that a listener wearing headphones recognizes them as a sound source arriving from the directions of those localization positions. Each of the signals is divided, and each of the sound signals obtained by the division is given a localization characteristic so as to give a directional dependence characteristic relating to the localization direction and a common component characteristic which is another characteristic. A sound image localization signal generating device for obtaining a headphone listening sound signal, wherein each of the sound signals of the respective channels is Direction-dependent filter means for dividing each of the divided sound signals of the respective channels obtained as the first and second signals and giving the direction-dependent characteristics to each of the divided sound signals to obtain the respective direction-dependent sound signals ( 11a, 11b,..., 11g, 21a, 21b,
..., 21g), and among the direction-dependent sound signals obtained by the direction-dependent filter means, each of the signals related to the signal divided as the first signal is added and synthesized. Sound image localization characterized by comprising at least common component filter means (12 or 22) for obtaining an audio signal and giving the common component characteristic to the obtained added audio signal to obtain a common component signal. signal generator.
【００２６】６） 前記共通成分フィルタ手段により得
られる共通成分信号は、前記共通成分特性を複数の従属
に接続されるオールパスフィルタ処理手段により与える
ことを特徴とする５）項記載の音像定位信号生成装置。[0026] 6) The common component signal obtained by the common component filter means, the common component profile characterized in providing the all-pass filter processing means to be connected to a plurality of subordinate 5) sound image localization signal generation according to claim apparatus.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の音像定位信号の生
成方法、及び音像定位信号生成装置の実施の形態につ
き、好ましい実施例により説明する。図１は、音像定位
信号生成装置の第１の実施例に関わる概略構成図であ
り、以下その図を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the sound image localization signal generation method and sound image localization signal generation apparatus of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram according to a first embodiment of the sound image localization signal generation device, and will be described below with reference to the drawing.
【００２８】同図に示す音像定位信号生成装置１は、虚
音像として定位させるための音響信号が供給される入力
端子５、その入力端子５から供給される信号を２つの回
路に供給するための信号分割器９、それぞれが左及び右
耳用である定位フィルタ１０及び２０を構成する左及び
右耳用方向性依存フィルタ１１、２１、及び同共通成分
フィルタ１２、２２と、同ヘッドホンの特性を打ち消す
ためのＨＰフィルタ１３、２３と、同Ｄ／Ａ変換器１
４、２４と、同低周波増幅器１５、２５とより構成され
る。The sound image localization signal generating apparatus 1 shown in FIG. 1 has an input terminal 5 to which an acoustic signal to be localized as an imaginary sound image is supplied, and a signal supplied from the input terminal 5 to two circuits. The signal divider 9, the directional dependency filters 11 and 21 for the left and right ears constituting the localization filters 10 and 20 for the left and right ears, and the common component filters 12 and 22, respectively, and the characteristics of the headphones HP filters 13 and 23 for canceling and D / A converter 1
4 and 24 and the low-frequency amplifiers 15 and 25.
【００２９】そして、この様に構成される音像定位信号
生成装置１にはデジタル信号に変換された音響信号Ｓが
入力端子５に供給され、供給された信号は信号分割器９
により左耳用及び右耳用信号に分割され、分割されたそ
れぞれの信号の内、左耳用の信号は定位フィルタ１０
に、右耳用の信号は定位フィルタ２０に供給される。Then, the sound signal S converted into a digital signal is supplied to the input terminal 5 to the sound image localization signal generation device 1 thus configured, and the supplied signal is divided by the signal divider 9.
Is divided into a signal for the left ear and a signal for the right ear, and a signal for the left ear among the divided signals is a localization filter 10.
In addition, the signal for the right ear is supplied to the localization filter 20.
【００３０】それらの定位フィルタ１０及び２０は、音
像定位信号生成装置１から左耳用のヘッドホン１６及び
右左耳用のヘッドホン２６に供給され、それらの供給さ
れた信号は受聴者６により受聴されるが、その受聴され
る信号に頭外の虚音像定位が与えられている。The localization filters 10 and 20 are supplied from the sound image localization signal generator 1 to the left ear headphones 16 and the right and left ear headphones 26, and the supplied signals are received by the listener 6. However, an out-of-head virtual sound image localization is given to the received signal.
【００３１】即ち、それらの定位フィルタの特性は、頭
外に設置されるスピーカを想定し、その想定されるスピ
ーカより放射されて左右両耳まで伝達される音の定位特
性を、予め頭部伝達関数（ＨＲＴＦ；Head Related Tra
nsfer Function）として求めておき、その求められた特
性により音響信号としての虚音像定位を与えるためのも
のである。That is, as for the characteristics of these localization filters, a speaker installed outside the head is assumed, and the localization characteristics of the sound radiated from the assumed speaker and transmitted to the left and right ears are transmitted to the head in advance. Function (HRTF; Head Related Tra)
nsfer function) to provide a localization of an imaginary sound image as an acoustic signal based on the obtained characteristics.
【００３２】なお、同図に示す定位フィルタ１０は最初
に方向性依存フィルタ１１により方向性に関する特性を
与え、次にその与えられた信号に共通成分の特性を共通
成分フィルタ１２により与えているが、この特性の与え
方はこれと反対の順序で行っても良く、その場合でも同
一の定位特性の与えられた信号が得られる。It should be noted that the localization filter 10 shown in FIG. 1 first gives a characteristic relating to directionality by a directionality dependent filter 11, and then gives a common component characteristic to the given signal by a common component filter 12. This characteristic may be given in the reverse order. Even in this case, a signal having the same localization characteristic is obtained.
【００３３】そして、その定位特性は、供給される音響
信号に対して定位伝達関数を畳み込むようにして所望の
定位フィルタ特性を与えるようになされており、この音
像定位信号生成装置１ではその定位フィルタ特性は従属
に接続される方向性依存フィルタ、及び共通成分フィル
タにより与えられるが、次にその定位フィルタ特性の与
え方について述べる。The localization characteristic is such that a localization transfer function is convolved with the supplied acoustic signal to provide a desired localization filter characteristic. In this sound image localization signal generating apparatus 1, the localization filter is provided. The characteristics are given by a direction-dependent filter and a common component filter connected in a cascade. Next, how to give the localization filter characteristics will be described.
【００３４】その定位フィルタ特性は、頭部伝達関数
（ＨＲＴＦ；Head Related TransferFunction）の性質
により、自由空間の伝達関数、及び頭部の回折効果等、
音源の方向に依存する方向依存成分と、外耳道の共振の
ように方向に依存しない共通成分とに分離できる。The localization filter characteristics include a transfer function in free space and a diffraction effect of the head due to the properties of a head related transfer function (HRTF).
It can be separated into a direction-dependent component that depends on the direction of the sound source and a common component that does not depend on the direction, such as the resonance of the ear canal.
【００３５】図２に、その定位フィルタ１０を方向依存
フィルタ１１と共通成分フィルタ１２の別フィルタ構成
として定位フィルタ特性を与えるようにして演算量を削
減する場合について示す。FIG. 2 shows a case where the localization filter 10 is provided as a separate filter configuration of the direction-dependent filter 11 and the common component filter 12 so as to provide localization filter characteristics, thereby reducing the amount of calculation.
【００３６】ここで方向依存成分の特性を与える定位フ
ィルタを方向依存フィルタ、共通成分の特性を与える定
位フィルタを共通成分フィルタと呼び、またこのように
分割されて接続され、所定のフィルタ特性を与える構成
を分割構成と呼ぶ。Here, the localization filter that gives the characteristic of the direction-dependent component is called a direction-dependent filter, and the localization filter that gives the characteristic of the common component is called a common component filter. The configuration is called a split configuration.
【００３７】そして、その分割構成によれば、方向依存
フィルタの周波数特性は高域において複雑な形状の特性
を示すが、共通成分フィルタの周波数特性は高域周波数
で比較的平坦であり、そのような特性の差を利用して演
算量の削減を行う。According to the divided configuration, the frequency characteristic of the direction-dependent filter shows a characteristic of a complicated shape in a high frequency band, but the frequency characteristic of the common component filter is relatively flat at a high frequency band. The amount of calculation is reduced by utilizing the difference between the characteristics.
【００３８】即ち、分割構成される定位フィルタにおい
て、方向依存フィルタ１１及び共通成分フィルタ１２の
両者を異なる構成のフィルタとすることにより、例えば
両者をＦＩＲフィルタなどで構成するのに比して分割構
成によるフィルタ処理を簡易化できるが、次にその簡易
化に係るフィルタ特性について述べる。That is, in the localization filter configured to be divided, both the direction-dependent filter 11 and the common component filter 12 are formed as filters having different configurations. Can be simplified, and the filter characteristics related to the simplification will be described next.
【００３９】図３に、定位フィルタの時間応答特性の一
例を示す。同図において、横軸は供給される音響信号の
標本化時間、例えば標本化周波数が４１．１ｋＨｚであ
るときは２２．７μ秒ごとのサンプル数を単位とし、縦
軸はインパルス応答特性を電圧波形で示したものであ
る。FIG. 3 shows an example of the time response characteristic of the localization filter. In the figure, the horizontal axis represents the sampling time of the supplied acoustic signal, for example, when the sampling frequency is 41.1 kHz, the unit is the number of samples every 22.7 μsec, and the vertical axis represents the impulse response characteristics as a voltage waveform. It is shown by.
【００４０】このようなインパルス応答特性は方向依存
成分と共通成分に分離することができる。図４は、その
方向依存成分を示したものであり、図５は共通成分につ
いて示したものである。また、ここで定位フィルタの位
相特性は定位の精度に大きな影響を与えないため、定位
フィルタの定位係数は最小位相化した特性として示して
ある。Such an impulse response characteristic can be separated into a direction-dependent component and a common component. FIG. 4 shows the direction-dependent component, and FIG. 5 shows the common component. In addition, since the phase characteristic of the localization filter does not significantly affect the localization accuracy, the localization coefficient of the localization filter is shown as a characteristic with a minimum phase.
【００４１】このようにして示される方向依存成分の時
間応答は、共通成分を取り除いたためその継続時間は短
くなっているが、共通成分は低域成分を多く含むため継
続時間は短くなっていない。The time response of the direction-dependent component shown in this manner has a shorter duration because the common component has been removed, but the common component contains a large amount of low-frequency components, and the duration is not short.
【００４２】次に、このようにして得られる定位特性
と、その方向依存成分及び共通成分の周波数応答特性を
示す。図６は定位特性の周波数応答特性であり、図７は
その方向依存成分の、そして図８は共通成分の周波数応
答特性である。Next, the localization characteristics thus obtained, and the frequency response characteristics of the direction-dependent component and the common component will be described. 6 shows the frequency response characteristics of the localization characteristics, FIG. 7 shows the frequency response characteristics of the direction-dependent component, and FIG. 8 shows the frequency response characteristics of the common component.
【００４３】これらの図からも明らかなように、定位特
性は大きなピークディップを有し、また高域で減衰して
いる。そして、定位特性の方向依存成分は高域で減衰を
伴わなく大きなピークディップを有する特性として、ま
た共通成分は高域において小さなピークディップを伴い
ながら減衰する特性のように、定位特性は２つの特性に
分けられる。As is clear from these figures, the localization characteristic has a large peak dip and is attenuated in a high frequency range. The localization characteristic has two characteristics, such as the direction-dependent component of the localization characteristic having a large peak dip without attenuation in the high frequency region, and the characteristic of the common component attenuating with a small peak dip in the high frequency region. Divided into
【００４４】このようにして２つに分けられた定位フィ
ルタの特性は、方向依存成分に関してはＦＩＲフィルタ
を用いて実現するのに適しており、共通成分は簡易な構
成のフィルタを用いて特性を与えることができるため、
２つの分割されたフィルタを用いて信号処理を行うにも
かかわらず、簡易化処理のされた定位フィルタが実現さ
れる。The characteristics of the localization filter divided into two in this way are suitable for realizing the direction-dependent component using an FIR filter, and the characteristics of the common component are determined using a filter having a simple configuration. Because you can give
Although the signal processing is performed using the two divided filters, a simplified localization filter is realized.
【００４５】そして、このときの簡略化された共通成分
フィルタをＩＩＲ（無限インパルス応答）フィルタによ
り構成する方法はあるが、構成が簡単なＩＩＲフィルタ
はこのような共通成分フィルタの周波数特性は近似され
た特性でしか得られなく、生成された音像の定位品質が
やや劣化することがある。There is a method in which the simplified common component filter at this time is constituted by an IIR (infinite impulse response) filter. However, an IIR filter having a simple structure has an approximate frequency characteristic of such a common component filter. And the localization quality of the generated sound image may be slightly degraded.
【００４６】そこで、本実施例における音像定位信号生
成装置では、共通フィルタを後述のワープフィルタで実
現することにより、定位フィルタの品質を劣化させるこ
となく演算量の削減を行なうようにするものである。Therefore, in the sound image localization signal generating apparatus according to the present embodiment, the amount of calculation is reduced without deteriorating the quality of the localization filter by realizing the common filter with a warp filter described later. .
【００４７】また、人間の聴覚は高域の細かなピークデ
ィップの周波数応答特性の差にはあまり定位感の差を感
じないことも考慮し、共通成分特性をワープフィルタを
用いて与えるようにして、定位品質を劣化させることな
く少ない演算量で定位フィルタを構成するようにするも
のである。[0047] In addition, the human hearing is the difference between the minor peak dip in the frequency response characteristic of the high-frequency also taking into account that you do not feel the difference too much localization, and to give by using the warp filter a common component properties In addition, a localization filter is configured with a small amount of calculation without deteriorating the localization quality.
【００４８】図９に、前述の図８に示した共通成分の周
波数応答特性を６４タップのワープフィルタにより周波
数ワーピングして得られる周波数応答特性を示す。FIG. 9 shows a frequency response characteristic obtained by frequency-warping the frequency response characteristic of the common component shown in FIG. 8 using a 64-tap warp filter.
【００４９】そして、図１０に、その周波数ワーピング
して得られた特性を逆フーリエ変換して得られるワープ
フィルタのフィルタ係数を示す。FIG. 10 shows filter coefficients of a warp filter obtained by performing an inverse Fourier transform on the characteristic obtained by frequency warping.
【００５０】その図９に示す特性では、前述の図８に示
した共通成分の周波数応答特性に比してフィルタ係数の
値は短い時間帯における係数として多く生じており、高
い周波数におけるピーク、及びディップが大きく生じて
いる。In the characteristic shown in FIG. 9, the value of the filter coefficient occurs more frequently as a coefficient in a short time zone than the frequency response characteristic of the common component shown in FIG. dip has occurred large.
【００５１】そこで、ワーピングフィルタのタップ数
を、最初の３２タップを係数として用いてワープフィル
タの周波数応答を求めると、図１１の特性が得られる。
このような３２タップの係数を用いる演算でも共通成分
の主要な周波数特性は忠実に再現されている。Therefore, when the frequency response of the warping filter is obtained using the number of taps of the warping filter as the first 32 taps as a coefficient, the characteristic shown in FIG. 11 is obtained.
The main frequency characteristics of the common component are faithfully reproduced even in such an operation using the 32-tap coefficient.
【００５２】そして、ワープフィルタの1タップ当たり
の演算量はＦＩＲフィルタの演算量の4倍に相当するの
で、３２タップのワープフィルタの演算量は１２８タッ
プのＦＩＲフィルタ演算量に相当する。Since the operation amount per tap of the warp filter is four times the operation amount of the FIR filter, the operation amount of the 32-tap warp filter is equivalent to the operation amount of the 128-tap FIR filter.
【００５３】前述の図８に示した周波数応答特性は２５
６タップのＦＩＲフィルタにより得られる周波数応答で
あるので、ワープフィルタを用いる場合ではＦＩＲフィ
ルタを用いる場合の１／２の演算量で同様の特性が得ら
れていることになる。[0053] Frequency response characteristics shown in FIG. 8 described above 25
Since the response is a frequency response obtained by a 6-tap FIR filter, similar characteristics are obtained with a calculation amount of で は in the case of using a warp filter and in the case of using a FIR filter.
【００５４】次に、このようにして、少ない演算量で所
望の特性を得ることの出来る前述のワープフィルタの基
本動作について述べる。なお、そのワープフィルタの動
作原理については、Matti Karjalainen らによる "Comp
arison of Loudspeaker Equalization Methods Based o
n DSP Techniques", J.Audio Eng.Soc., Vol.47,No.1/
2, (1999 Jan./Feb.)pp.14-31に、又Jean-Marc Jot ら
による "Digital signal processing issues in the co
ntext of binaural transaural stereophoney", にも述
べられている。Next, the basic operation of the above-described warp filter which can obtain desired characteristics with a small amount of calculation will be described. The principle of operation of the warp filter is described by Matti Karjalainen et al.
arison of Loudspeaker Equalization Methods Based o
n DSP Techniques ", J.Audio Eng.Soc., Vol.47, No.1 /
2, (1999 Jan./Feb.) Pp. 14-31 and Jean-Marc Jot et al., "Digital signal processing issues in the co
ntext of binaural transaural stereophoney ".
【００５５】図１２に、本実施例に利用されるワープフ
ィルタの構成を示す。同図におけるワープフィルタ５０
はオールパスフィルタで構成される遅延器５２ａ、５２
ｂ、・・・、及び５２ｍと、係数増幅器５３ａ、５３
ｂ、・・・、５３ｍ、及び５３ｎと、加算器５４とで構
成される。FIG. 12 shows the configuration of the warp filter used in this embodiment. Warp filter 50 in FIG.
Are delay units 52a and 52 composed of all-pass filters
b, · · ·, and a 52m, coefficient amplifier 53a, 53
, 53m and 53n, and an adder 54.
【００５６】この様に構成されるワープフィルタ５０は
入力端子５１より供給されるデジタル信号は遅延器５２
ａ、５２ｂ、・・・、及び５２ｍにより所定の時間Ｄ１
づつ遅延されるが、入力端子５１より供給された信号の
一部は係数増幅器５３ａにより所定の係数値が乗算さ
れ、乗算されて得られる信号は加算器５４に供給され
る。The digital signal supplied from the input terminal 51 of the warp filter 50 thus configured is
a, 52b,..., and 52m for a predetermined time D1
A part of the signal supplied from the input terminal 51 is multiplied by a predetermined coefficient value by a coefficient amplifier 53a, and a signal obtained by the multiplication is supplied to an adder 54.
【００５７】そして、加算器５４には遅延器５２ａによ
り遅延された信号に係数増幅器５３ｂの係数が乗算され
た信号、遅延器５２ａ及び５２ｂにより遅延された信号
に係数増幅器５３ｃの係数が乗算された信号、遅延器５
２ａ、５２ｂ、及び５２ｃにより遅延された信号に係数
増幅器５３ｃの係数が乗算された信号、・・・・、遅延
器５２ａ、５２ｂ、・・・、及び５２ｍにより遅延され
た信号に係数増幅器５３ｎの係数が乗算された信号のそ
れぞれが供給され、加算器５４ではそれらの供給された
信号が加算されるようにして遅延素子の出力とフィルタ
係数とのそれぞれが積和演算して得られる結果である、
ワープフィルタ５０の出力信号として供給される。The adder 54 multiplies the signal delayed by the delay unit 52a by the coefficient of the coefficient amplifier 53b and the signal delayed by the delay units 52a and 52b by the coefficient of the coefficient amplifier 53c. Signal, delay unit 5
The signals delayed by 2a, 52b, and 52c are multiplied by the coefficient of the coefficient amplifier 53c,..., And the signals delayed by the delay units 52a, 52b,. Each of the signals multiplied by the coefficient is supplied, and the adder 54 adds up the supplied signals to obtain the output of the delay element and the filter coefficient to obtain the product-sum operation. ,
It is supplied as an output signal of the warp filter 50.
【００５８】そして、その遅延素子により遅延される信
号は、ＦＩＲフィルタの場合は単純な1サンプル期間の
遅延時間を与える遅延素子により構成されるが、ワープ
フィルタの場合はオールパスフィルタが用いられて構成
される。The signal delayed by the delay element is constituted by a delay element giving a simple delay time of one sample period in the case of an FIR filter, but is constituted by using an all-pass filter in the case of a warp filter. Is done.
【００５９】そのオールパスフィルタは、周波数振幅特
性を平坦に保ったまま供給される信号の位相を変えるこ
とのできるフィルタである。図１３に、一次オールパス
フィルタによる構成を例示する。The all-pass filter is a filter that can change the phase of the supplied signal while keeping the frequency amplitude characteristics flat. Figure 13 illustrates the configuration in accordance with an order all-pass filter.
【００６０】また、そのオールパスフィルタの伝達関数
Ｄ1(z)を同図の下部に式（１）として示す。ここで、λ
はワーピングパラメータと呼ばれ、周波数領域における
特性の遷移度、即ちワーピング率を与えるパラメータで
ある。[0060] Also, it is shown transfer function D 1 of the the all-pass filter (z) as the equation (1) in the lower part of FIG. Where λ
Is a parameter that gives a degree of transition of a characteristic in a frequency domain, that is, a warping rate.
【００６１】その式（１）に示されるようにオールパス
フィルタの振幅周波数特性は常に1である。そして、こ
のオールパスフィルタの群遅延特性を図１４に示す。As shown in the equation (1), the amplitude frequency characteristic of the all-pass filter is always 1. FIG. 14 shows the group delay characteristics of this all-pass filter.
【００６２】同図に示すように、このオールパスフィル
タの群遅延時間特性はλ（lambda）の値を増加すること
により低い周波数でより大きな群遅延時間特性が得られ
ている。As shown in the figure, the group delay time characteristic of this all-pass filter is larger at a lower frequency by increasing the value of λ (lambda).
【００６３】このようにして、ワーピング係数λの値を
適当に設定することにより所定の群遅延特性を得ること
ができる。なお、λの値は負の値とすることも可能であ
るが、正の値に設定するときの方が低域ほど周波数分解
能が高く、遅延時間が大きな遅延素子を構成することが
でき、音響信号の処理に適している。In this manner, a predetermined group delay characteristic can be obtained by appropriately setting the value of the warping coefficient λ. Note that the value of λ can be a negative value. However, when the value is set to a positive value, the lower the frequency, the higher the frequency resolution and the longer the delay time, so that a delay element can be configured. Suitable for signal processing.
【００６４】以上、オールパスフィルタを用いてワープ
フィルタを構成し、定位特性の共通部分の特性について
は演算回数を少なくして音像定位を行えるため、従来の
ようにＦＩＲフィルタにより実現していたよりも簡単な
構成、演算手法により音像定位信号を生成できる。As described above, since the warp filter is formed by using the all-pass filter and the sound image localization can be performed by reducing the number of calculations for the characteristics of the common portion of the localization characteristics, it is simpler than that realized by the conventional FIR filter. A sound image localization signal can be generated by a simple configuration and calculation method.
【００６５】次に、この手法をマルチチャンネル音源に
対するマルチ虚音像定位装置に応用する場合の例につい
て示す。図１５に、そのマルチチャンネル音源受聴用の
音像定位信号生成装置の構成を示す。Next, an example in which this technique is applied to a multi-imaginary sound image localization apparatus for a multi-channel sound source will be described. FIG. 15 shows a configuration of a sound image localization signal generation device for listening to a multi-channel sound source.
【００６６】同図に示す音像定位信号生成装置２は、前
述の音像定位信号生成装置１に対して同じ機能の構成に
は同一番号を付してある。即ち、供給される音響信号は
Ｓ1〜Ｓgがあり、それらの供給される音響信号毎に左チ
ャンネル受聴用方向性依存フィルタ１１ａ、１１ｂ、・
・・、及び１１ｇと、右チャンネル受聴用方向性依存フ
ィルタ２１ａ、２１ｂ、・・・、及び２１ｇが配置され
ている。In the sound image localization signal generator 2 shown in FIG. 2, the same functions as those of the above-described sound image localization signal generator 1 are given the same reference numerals. That is, the supplied sound signals include S 1 to S g , and the left-channel listening directionality-dependent filters 11a, 11b,.
, And 11g, and right channel listening directionality dependent filters 21a, 21b, ..., and 21g are arranged.
【００６７】そして、左チャンネル受聴用方向性依存フ
ィルタ及び右チャンネル受聴用方向性依存フィルタのそ
れぞれの信号は各々に加算回路で加算され、加算されて
得られるそれぞれの信号は共通成分フィルタ１２、と共
通成分フィルタ２２の各々に供給される。The signals of the left-channel listening directionality-dependent filter and the right-channel listening directionality-dependent filter are each added by an adder circuit, and the added signals are added to the common component filter 12. It is supplied to each of the common component filters 22.
【００６８】その共通成分フィルタ１２、及び２２は前
述のオールパスフィルタを用いるワープフィルタにより
構成されており、そのワープフィルタはＳ1〜Ｓgの全て
のチャンネルの音響信号に対して特性の付与を行う。Each of the common component filters 12 and 22 is constituted by a warp filter using the above-mentioned all-pass filter, and the warp filter gives characteristics to the sound signals of all the channels S 1 to S g. .
【００６９】このようにして、多チャンネルの音像定位
信号を生成する装置でありながら方向性依存フィルタの
みがチャンネル数の組だけ配置されているが、共通成分
フィルタは１組のみとされており、多チャンネル信号の
処理装置でありながら回路構成が簡略化されている。As described above, although only a direction-dependent filter is provided for a set of the number of channels in the apparatus for generating a multi-channel sound image localization signal, only one set of common component filters is provided. The circuit configuration is simplified while being a multi-channel signal processing device.
【００７０】その他の構成、及び動作は音像定位信号生
成装置１と同様である。以上、マルチチャンネルスピー
カ配置に対応されて制作されたマルチチャンネルステレ
オ信号を２チャンネルヘッドホンで受聴するためのマル
チチャンネル用音像定位信号生成装置の構成と動作につ
いて述べた。Other configurations and operations are the same as those of the sound image localization signal generation device 1. The configuration and operation of the multi-channel sound image localization signal generation device for receiving multi-channel stereo signals produced corresponding to the multi-channel speaker arrangement with two-channel headphones have been described above.
【００７１】なお、これらの音像定位信号生成装置１、
及び２において、共通成分フィルタ１２、及び２２と、
ＨＰフィルタ１３及び２３とを個別に構成するとして述
べたが、ＨＰフィルタ１３、及び１４の特性はワープフ
ィルタで実現することが可能である。The sound image localization signal generator 1,
And 2, the common component filters 12 and 22;
Although it has been described that the HP filters 13 and 23 are configured separately, the characteristics of the HP filters 13 and 14 can be realized by a warp filter.
【００７２】そして、ＨＰフィルタは定位フィルタにお
ける共通成分の一部とみなせるため、それらの特性を合
成した特性のフィルタを用いることにより、それぞれの
フィルタをまとめた構成のフィルタとすることも出来
る。Since the HP filter can be regarded as a part of a common component in the localization filter, it is possible to use a filter having a characteristic obtained by synthesizing the characteristics of the HP filter, so that each filter can be configured as a combined filter.
【００７３】また、方向依存フィルタの構成については
ＦＩＲフィルタを用いることとして述べたが、実現すべ
き定位フィルタの特性に応じ、例えば複雑な周波数応答
特性が必要である場合はＦＩＲフィルタを、又ある程度
単純な特性で十分とされる低価格な装置の場合はＩＩＲ
フィルタなどの簡便なフィルタに遅延時間を補償するＲ
ＡＭなどによる簡単な遅延回路を組み合わせて用いる簡
易なフィルタを用いるなど、任意に選択することが可能
なものである。The configuration of the direction-dependent filter has been described as using an FIR filter. However, depending on the characteristics of the localization filter to be realized, for example, when a complicated frequency response characteristic is required, the FIR filter is used. IIR for low-cost equipment where simple characteristics are sufficient
R that compensates for the delay time in a simple filter such as a filter
It can be arbitrarily selected, for example, by using a simple filter using a combination of simple delay circuits such as AM.
【００７４】[0074]
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、定位フィ
ルタを少ない演算量により実現することができるため、
少ないメモリ領域しか持たない、例えばＤＳＰなどによ
るハードウェア環境下においても、十分高音質で定位精
度の高い音像定位信号を経済的に生成できる音像定位信
号の生成方法を提供できる効果がある。According to the first aspect of the present invention, since the localization filter can be realized with a small amount of calculation,
There is an effect that a sound image localization signal generation method capable of economically generating a sound image localization signal with sufficiently high sound quality and high localization accuracy even in a hardware environment having a small memory area, such as a DSP, is provided.
【００７５】請求項２記載の発明によれば、供給される
マルチチャンネル電気音響信号を頭外定位信号としてヘ
ッドホン受聴するに際し、定位フィルタを少ない演算量
により実現することができるため、少ないメモリ領域し
か持たない、例えばＤＳＰなどによるハードウェア環境
下においても、十分高音質で定位精度の高い音像定位信
号を経済的に生成できる音像定位信号の生成方法を提供
できる効果がある。According to the second aspect of the present invention, when the supplied multi-channel electric sound signal is received as headphones outside the head by localization, the localization filter can be realized with a small amount of calculation, so that only a small memory area is required. There is an effect that a method for generating a sound image localization signal that can economically generate a sound image localization signal with sufficiently high sound quality and high localization accuracy even in a hardware environment such as a DSP that does not have a sound quality can be provided.
【００７６】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の効果に加えて、定位フィルタを更に少ない演算量に
より実現することができるため、更に少ないメモリ領域
しか持たない、例えばＤＳＰなどによるハードウェア環
境下においても、十分高音質で定位精度の高い音像定位
信号を更に経済的に生成できる音像定位信号の生成方法
を提供できる効果がある。According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the second aspect, the localization filter can be realized with a smaller amount of operation, so that it has only a smaller memory area. Even in a hardware environment, there is an effect that a method for generating a sound image localization signal that can more economically generate a sound image localization signal with sufficiently high sound quality and high localization accuracy can be provided.
【００７７】請求項４記載の発明によれば、定位フィル
タを少ない演算量により実現することができるため、少
ないメモリ領域しか持たない、例えばＤＳＰなどによる
ハードウェア環境下においても、十分高音質で定位精度
の高い経済的な音像定位信号生成装置の構成を提供でき
る効果がある。According to the fourth aspect of the present invention, since the localization filter can be realized with a small amount of calculation, the localization filter has a sufficiently high sound quality even in a hardware environment such as a DSP having only a small memory area. There is an effect that a highly accurate and economical sound image localization signal generating device can be provided.
【００７８】請求項５記載の発明によれば、供給される
マルチチャンネル電気音響信号を頭外定位信号としてヘ
ッドホン受聴するに際し、定位フィルタを少ない演算量
により実現することができるため、少ないメモリ領域し
か持たない、例えばＤＳＰなどによるハードウェア環境
下においても、十分高音質で定位精度の高い経済的なマ
ルチチャンネル信号用音像定位信号生成装置の構成を提
供できる効果がある。According to the fifth aspect of the present invention, when the supplied multi-channel electric sound signal is received as headphone localization signals through headphones, the localization filter can be realized with a small amount of calculation, so that only a small memory area is required. Even in a hardware environment such as a DSP that does not have a sound environment, there is an effect that it is possible to provide a configuration of an economical sound image localization signal generation device for a multi-channel signal with sufficiently high sound quality and high localization accuracy.
【００７９】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の効果に加えて、定位フィルタを更に少ない演算量に
より実現することができるため、少ないメモリ領域しか
持たない、例えばＤＳＰなどによるハードウェア環境下
においても、十分高音質で定位精度の高い音像定位信号
を更に経済的に生成できる音像定位信号生成装置の構成
を提供できる効果がある。According to the sixth aspect of the invention, in addition to the effect of the fifth aspect, since the localization filter can be realized with a smaller amount of operation, it has only a small memory area. Even in a wear environment, there is an effect that it is possible to provide a configuration of a sound image localization signal generation device that can more economically generate a sound image localization signal with sufficiently high sound quality and high localization accuracy.
【図１】本発明の第１実施例に係る音像定位信号生成装
置の概略ブロック図である。FIG. 1 is a schematic block diagram of a sound image localization signal generation device according to a first example of the present invention.
【図２】本発明の要部に係る定位フィルタの分割構成に
ついて説明するための図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a divided configuration of a localization filter according to a main part of the present invention.
【図３】定位フィルタの時間応答を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a time response of a localization filter.
【図４】定位フィルタの方向依存成分の時間応答を示す
図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a time response of a direction-dependent component of a localization filter.
【図５】定位フィルタの共通成分の時間応答を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a time response of a common component of the localization filter.
【図６】定位フィルタの周波数応答を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency response of a localization filter.
【図７】定位フィルタの方向依存成分の周波数応答を示
す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a frequency response of a direction-dependent component of a localization filter.
【図８】定位フィルタの共通成分の周波数応答を示す図
である。FIG. 8 is a diagram illustrating a frequency response of a common component of the localization filter.
【図９】定位フィルタの共通成分を周波数ワープピング
して得られたワーピングフィルタの周波数応答を示す図
である。FIG. 9 is a diagram illustrating a frequency response of a warping filter obtained by frequency warping a common component of a localization filter.
【図１０】定位フィルタの共通成分を周波数ワープピン
グしたワーピングフィルタ特性を逆フーリエ変換して得
られたフィルタ係数を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating filter coefficients obtained by performing an inverse Fourier transform on a warping filter characteristic obtained by frequency warping a common component of a localization filter.
【図１１】本発明の第１、及び第２実施例に係るワープ
フィルタの周波数応答を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a frequency response of a warp filter according to the first and second embodiments of the present invention.
【図１２】本発明の実施に係るワープフィルタの構成を
示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of a warp filter according to an embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の実施に係るオールパスフィルタの構
成、及びその伝達関数を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an all-pass filter according to an embodiment of the present invention and a transfer function thereof.
【図１４】本発明の実施に係るオールパスフィルタの郡
遅延特性を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing a group delay characteristic of the all-pass filter according to the embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第２実施例に係るマルチチャンネル
用音像定位信号生成装置の概略ブロック図である。FIG. 15 is a schematic block diagram of a multi-channel sound image localization signal generation device according to a second example of the present invention.
【図１６】ヘッドホンによる頭外音像定位の原理につい
て説明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating the principle of localization of an out-of-head sound image using headphones.
【図１７】従来技術による音像の頭外定位を説明する図
である。FIG. 17 is a diagram illustrating out-of-head localization of a sound image according to the related art.
【図１８】定位目標点が５点である場合のヘッドホンに
よる音像定位について説明する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating sound image localization by headphones when the number of localization target points is five.
【図１９】定位目標点が５点である場合のヘッドホンに
よる音像定位装置の構成を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a sound image localization apparatus using headphones when the number of localization target points is five.
１ 音像定位信号生成装置 ２ 音像定位信号生成装置（マルチチャンネル用） ５ 入力端子 ６ 受聴者 ９ 信号分割器 １０、２０ 定位フィルタ １１、２１ 方向性依存フィルタ １１ａ、１１ｂ、・・・、１１ｇ 方向性依存フィルタ ２１ａ、２１ｂ、・・・、２１ｇ 方向性依存フィルタ １２、２２ 共通成分フィルタ １３、２３ ＨＰフィルタ １４、２４ Ｄ／Ａ変換器 １５、２５ 低周波増幅器 １６ 左耳用ヘッドホン ２６ 右耳用ヘッドホン ５０ ワープフィルタ ５２ 遅延器 ５３ 係数増幅器 ５４ 加算器 Reference Signs List 1 sound image localization signal generation device 2 sound image localization signal generation device (for multi-channel) 5 input terminal 6 listener 9 signal splitter 10, 20 localization filter 11, 21 directionality dependent filter 11a, 11b, ..., 11g Dependent filters 21a, 21b,..., 21g Directional dependence filters 12, 22 Common component filters 13, 23 HP filters 14, 24 D / A converters 15, 25 Low frequency amplifiers 16 Left ear headphones 26 Right ear headphones Reference Signs List 50 warp filter 52 delay unit 53 coefficient amplifier 54 adder
Claims (6)
信号を頭外に設けられる音源の定位位置より音波に変換
して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した受聴者
がその定位位置の方向より到来する音源として認識する
ように、前記電気音響信号に定位方向に関る方向性依存
特性と、その他の特性である共通成分特性とを与えるよ
うにして定位特性の与えられたヘッドホン受聴用音響信
号を得る音像定位信号の生成方法であって、 前記分割したそれぞれの音響信号を得る第１のステップ
と、 その第１のステップにより得られる分割したそれぞれの
音響信号に前記共通成分特性及び前記方向特性を与える
フィルタ処理を、その共通成分特性は前記それぞれの音
響信号を複数回のオールパスフィルタ処理により与える
ようにして前記ヘッドホン受聴用音響信号を得る第２の
ステップとを少なくとも有してなることを特徴とする音
像定位信号の生成方法。1. When an electroacoustic signal is supplied and the supplied signal is converted into sound waves from a localization position of a sound source provided outside the head and radiated into a space, a listener wearing headphones receives the sound signal at the localization position. For the purpose of recognizing as a sound source arriving from a direction, a headphone listening provided with a localization characteristic by giving the directional dependency characteristic relating to the localization direction and the other common component characteristic to the electroacoustic signal. A method for generating a sound image localization signal for obtaining an audio signal, comprising: a first step of obtaining each of the divided audio signals; and a step of obtaining each of the divided audio signals obtained by the first step. The head processing is performed such that a filter process for giving a directional characteristic is performed, and the common component characteristic is given to the respective acoustic signals by a plurality of all-pass filter processes. Method of generating a sound image localization signal, characterized by comprising a second step of obtaining emission sound signal listening at least a.
ルチチャンネルステレオとして再生するための複数チャ
ンネルの電気音響信号が供給され、その供給されたそれ
ぞれのチャンネルの電気音響信号を頭外に設けられるそ
れぞれのスピーカが配置される定位位置より音波に変換
して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した受聴者
がそれらの定位位置の方向より到来する音源として認識
するように、前記複数チャンネルの電気音響信号の各々
に、定位方向に関る方向性依存特性と、その他の特性で
ある共通成分特性とを与えるようにして定位特性の与え
られたヘッドホン受聴用音響信号を得る音像定位信号の
生成方法において、 前記それぞれのチャンネルの音響信号の各々を第１及び
第２の信号として分割し、それぞれのチャンネルの分割
音響信号を得る第１のステップと、 その第１のステップにより得られたそれぞれのチャンネ
ルの分割音響信号の各々に前記方向性依存特性を与えて
それぞれの方向性依存音響信号を得る第２のステップ
と、 その第２のステップにより得られたそれぞれの方向性依
存音響信号の内、前記第１の信号として分割された信号
に係る信号のそれぞれを加算合成して加算音響信号を得
る第３のステップと、 その第３のステップにより得られた加算音響信号に前記
共通成分特性を与えて前記ヘッドホン受聴用音響信号と
して得る第４のステップとを少なくとも有してなること
を特徴とする音像定位信号の生成方法。2. A plurality of channels of electroacoustic signals for reproduction as multi-channel stereo in an acoustic space in which a plurality of speakers are arranged are provided, and the supplied electroacoustic signals of the respective channels are provided outside the head. when each of the speakers is radiated into space and converts the sound wave than localization position disposed, to recognize as a sound source the listener wearing the headphones comes from the direction of their assigned position, the electro-acoustic of the plurality of channels A sound image localization signal generating method for obtaining a headphone listening sound signal provided with localization characteristics by giving each of the signals a directional dependence characteristic relating to a localization direction and a common component characteristic which is another characteristic. divides each of the sound signals of the respective channels as the first and second signals, each channel frequency A first step of obtaining a split sound signal, and a second step of giving the direction-dependent characteristics to each of the divided sound signals of the respective channels obtained in the first step to obtain respective direction-dependent sound signals. And a third step of adding and combining each of the signals related to the signal divided as the first signal among the respective directionality-dependent sound signals obtained in the second step to obtain an added sound signal. A sound image localization signal characterized by comprising at least a step and a fourth step of giving the common component characteristic to the added sound signal obtained in the third step to obtain the headphone listening sound signal. Generation method.
ン受聴用音響信号は、共通成分特性が複数回のオールパ
スフィルタ処理により与えられることを特徴とする請求
項２記載の音像定位信号の生成方法。3. The sound image localization signal generation method according to claim 2, wherein the headphone listening audio signal in the fourth step is provided with a common component characteristic by a plurality of all-pass filtering processes.
信号を頭外に設けられる音源の定位位置より音波に変換
して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した受聴者
がその定位位置の方向より到来する音源として認識する
ように、前記電気音響信号を分割し、その分割して得ら
れるそれぞれの音響信号に定位方向に関る方向性依存特
性と、その他の特性である共通成分特性とを与えるよう
にして定位特性の与えられたヘッドホン受聴用音響信号
を生成する音像定位信号生成装置において、 前記分割した音響信号のそれぞれの方向性依存フィルタ
処理を行いそれぞれの方向性依存信号を得る方向性依存
フィルタ手段と、 その方向性依存フィルタ手段より得られたそれぞれの方
向性依存信号、又は前記分割したそれぞれの音響信号を
複数回のオールパスフィルタ処理により前記共通成分特
性を与える共通成分フィルタ手段とを少なくとも具備し
て構成することを特徴とする音像定位信号生成装置。4. When an electroacoustic signal is supplied, and the supplied signal is converted into a sound wave from a localization position of a sound source provided outside the head and radiated into space, a listener wearing headphones can adjust the position of the localization position. In order to recognize as a sound source arriving from a direction, the electro-acoustic signal is divided, and the directional dependence characteristic relating to the localization direction of each of the divided acoustic signals, and a common component characteristic as other characteristics. in the sound image localization signal generating device for generating an acoustic signal for headphone listening, which given localization characteristics and to give the direction to obtain the respective directional-dependent signal performs each directional dependent filter processing of the divided acoustic signals Gender-dependent filter means, and each direction-dependent signal obtained from the direction-dependent filter means, or each of the divided sound signals is Sound image localization signal generating apparatus characterized by configuring at least in and a common component filter means for providing said common component profile by Lumpur pass filtering process.
ルチチャンネルステレオとして再生するための複数チャ
ンネルの電気音響信号が供給され、その供給されたそれ
ぞれのチャンネルの電気音響信号を頭外に設けられるそ
れぞれのスピーカが配置される定位位置より音波に変換
して空間に放射したとき、ヘッドホンを装着した受聴者
がそれらの定位位置の方向より到来する音源として認識
するように、前記複数チャンネルの電気音響信号のそれ
ぞれを分割し、それらの分割して得られる音響信号の各
々に、定位方向に関る方向性依存特性と、その他の特性
である共通成分特性とを与えるようにして定位特性の与
えられたヘッドホン受聴用音響信号を得る音像定位信号
生成装置であって、 前記それぞれのチャンネルの音響信号の各々を第１及び
第２の信号として分割し、分割して得られるそれぞれの
チャンネルの分割音響信号の各々に前記方向性依存特性
を与えてそれぞれの方向性依存音響信号を得るそれぞれ
の方向性依存フィルタ手段と、 それらの方向性依存フィルタ手段より得られたそれらの
方向性依存音響信号の内、前記第１の信号として分割さ
れた信号に係る信号のそれぞれを加算合成して加算音響
信号を得、その得られた加算音響信号に前記共通成分特
性を与えて共通成分信号を得る共通成分フィルタ手段と
を少なくとも具備して構成することを特徴とする音像定
位信号生成装置。5. An electric sound signal of a plurality of channels for reproducing as a multi-channel stereo in an acoustic space in which a plurality of speakers are arranged is provided, and the supplied electric sound signals of the respective channels are provided outside the head. When converted into sound waves from the localization positions where the respective speakers are arranged and radiated into the space, the plurality of channels of electroacoustic sound are so recognized that a listener wearing headphones recognizes them as a sound source arriving from the directions of those localization positions. Each of the signals is divided, and each of the sound signals obtained by the division is given a localization characteristic so as to give a directional dependence characteristic relating to a localization direction and a common component characteristic which is another characteristic. A sound image localization signal generating apparatus for obtaining a headphone listening sound signal, wherein each of the sound signals of the respective channels is first and second. Directional-dependent filter means for providing the directional-dependent characteristics to each of the divided audio signals of the respective channels obtained as a result of the division as the second signal and obtaining the respective directional-dependent audio signals; Of the direction-dependent sound signals obtained by the direction-dependent filter means, signals relating to the signals divided as the first signal are added and synthesized to obtain an added sound signal. A sound component localization signal generating apparatus comprising: at least a common component filter means for giving the common component characteristic to the added acoustic signal to obtain a common component signal.
共通成分信号は、前記共通成分特性を複数の従属に接続
されるオールパスフィルタ処理手段により与えることを
特徴とする請求項５記載の音像定位信号生成装置。6. A sound image localization signal generating apparatus according to claim 5, wherein said common component signal obtained by said common component filter means is provided with said common component characteristic by a plurality of dependently connected all-pass filter processing means. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001051747A JP2002262385A (en) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | Generating method for sound image localization signal, and acoustic image localization signal generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001051747A JP2002262385A (en) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | Generating method for sound image localization signal, and acoustic image localization signal generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=18912480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001051747A Pending JP2002262385A (en) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | Generating method for sound image localization signal, and acoustic image localization signal generator |
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| JP (1) | JP2002262385A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008532395A (en) * | 2005-03-04 | 2008-08-14 | フラウンホーファーゲゼルシャフト ツール フォルデルング デル アンゲヴァンテン フォルシユング エー．フアー． | Apparatus and method for generating an encoded stereo signal of an audio fragment or audio data stream |
| JP2009532985A (en) * | 2006-04-03 | 2009-09-10 | エスアールエス・ラブス・インコーポレーテッド | Audio signal processing |
| KR101378210B1 (en) | 2006-07-21 | 2014-03-27 | 소니 주식회사 | Audio signal processing apparatus, audio signal processing method, and recording medium |
| US9232319B2 (en) | 2005-09-13 | 2016-01-05 | Dts Llc | Systems and methods for audio processing |
-
2001
- 2001-02-27 JP JP2001051747A patent/JP2002262385A/en active Pending
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| KR101378210B1 (en) | 2006-07-21 | 2014-03-27 | 소니 주식회사 | Audio signal processing apparatus, audio signal processing method, and recording medium |
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051202 |
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| A02 | Decision of refusal |
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