JP2003061197A - 音響機器、シート、交通機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、音響機器、シート、交通機関に関
し、例えばシートに着席した各人に音場を提供する場合
に適用して、スピーカを後方に配置した場合でも、自然
な音像定位を提供することができるようにする。 【解決手段】 本発明は、第１及び第２のディジタルオ
ーディオ信号Ｄ１Ｌ、Ｄ１Ｒの差信号及び和信号を頭部
音響伝達関数に基づいた補正フィルタにより補正した
後、加減算処理して第３及び第４のディジタルオーディ
オ信号を生成し、この第３及び第４のディジタルオーデ
ィオ信号で後方空間のスピーカ２１Ｌ、２１Ｒを駆動す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響機器、シー
ト、交通機関に関し、例えばシートに着席した各人に音
場を提供する場合に適用することができる。本発明は、
第１及び第２のディジタルオーディオ信号の差信号及び
和信号を頭部音響伝達関数に基づいた補正フィルタによ
り補正した後、加減算処理して第３及び第４のディジタ
ルオーディオ信号を生成し、この第３及び第４のディジ
タルオーディオ信号で後方空間のスピーカを駆動するこ
とにより、スピーカを後方に配置した場合でも、自然な
音像定位を提供することができるようにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、音響、映像分野、マルチメディア
分野においては、立体感、臨場感のある音響映像再生が
望まれ、これに対応するハードウェアの開発が積極的に
行われている。このような再生技術のうち、音響再生の
分野においては、複数のスピーカを用いてオーディオ信
号を再生することにより、所望の箇所に音像を定位させ
るようになされている。

【０００３】すなわち従来からのステレオ音響システム
においては、一般に右及び左チャンネルのスピーカを用
いて音像定位を制御することにより、これら右及び左チ
ャンネルのスピーカの間に音像を定位させるようになさ
れている。このステレオ音響システムにおいては、スピ
ーカ間にしか音像を定位させることが困難な欠点があ
る。因みに、この方式の場合、スピーカに代えてヘッド
ホンによりオーディオ信号を再生すると、頭の中に音像
が定位し（いわゆる頭内定位である）、これによりスピ
ーカにより試聴する場合に比して、著しく疲労する欠点
がある。

【０００４】これに対してこのようなスピーカの間だけ
でなく、スピーカ間の外側に音像を定位させ、さらには
頭内定位を回避する方法が提案されるようになされてい
る。

【０００５】すなわち図７は、この種の音響システムを
示すブロック図である。この音響システム１において、
音源Ｓは、右及び左チャンネルのオーディオ信号Ｓ１Ｒ
及びＳ１Ｌを出力し、アナログディジタル変換回路（Ａ
／Ｄ）２Ｒ及び２Ｌは、それぞれこの右及び左チャンネ
ルのオーディオ信号Ｓ１Ｒ及びＳ１Ｌをアナログディジ
タル変換処理して出力する。

【０００６】フィルタ３Ｒ及び３Ｌは、このアナログデ
ィジタル変換回路２Ｌ及び２Ｒの出力信号を音像定位制
御器４の制御により補正して出力する。この音響システ
ム１では、このフィルタ３Ｒ及び３Ｌの出力信号をディ
ジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）５Ｒ及び５Ｌにより
それぞれディジタルアナログ変換処理してアナログ信号
によるオーディオ信号を生成し、アンプ６Ｒ及び６Ｌに
よりそれぞれ右チャンネル用及び左チャンネル用のスピ
ーカ７Ｒ及び７Ｌを駆動する。

【０００７】ここで図８に示すように、音像８より音圧
Ｅが放射され、この音圧Ｅの伝搬により視聴者９の右耳
及び左耳にそれぞれ音圧ｙＲ及びｙＬが与えられる場
合、それぞれ右耳用及び左耳用の頭部音響伝達関数をＴ
Ｒ（Ｚ）及びＴＬ（Ｚ）を用いて、音圧ｙＲ及びｙＬ
は、次式により表される。

【０００８】

【数１】

【数２】

【０００９】これによりこの種の音響システム１では、
フィルタ３Ｌ及び３Ｒにより、この（１）式及び（２）
式により得られる音圧ｙＲ及びｙＬが所定位置の音像８
からのものとなるように、畳込み演算処理によりオーデ
ィオ信号を補正して、スピーカ７Ｒ及び７Ｌの外側に音
像を定位させるようになされている。

【００１０】またこのようにして生成されるオーディオ
信号においては、本来の音源より得られるクロストーク
成分が混入することにより、このようにして畳込み演算
して得られるオーディオ信号よりクロストーク成分を抑
圧し、これにより音像の定位を確実なものとするように
なされている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の音
響再生方法においては、実用上未だ不十分な問題があっ
た。すなわち従来の音響再生方法においては、スピーカ
の配置されている側に音像を作成することを前提とする
ことにより、例えばシートに着席しているユーザーに対
して、前方側にスピーカを配置する必要がある。これに
よりスピーカの配置位置に種々の制約を受ける問題があ
った。

【００１２】特に、列車、航空機等の交通機関において
は、スピーカをシートに配置して後方より音響信号を再
生する場合が考えられ、このような場合には、従来手法
によっては適切な音像を作成できなくなる。

【００１３】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、スピーカを後方に配置した場合でも、自然な音像定
位を提供することができる音響装置、この音響装置を利
用したシート及び交通機関を提案しようとするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１の発明においては、音響機器に適用して、第
１及び第２のディジタルオーディオ信号の和信号及び差
信号をそれぞれ頭部音響伝達関数に基づいた補正フィル
タにより補正した後、加減算処理して第３及び第４のデ
ィジタルオーディオ信号を生成する補正手段を有し、第
３及び第４のディジタルオーディオ信号により視聴者の
後方空間に配置した第１及び第２のスピーカを駆動し
て、視聴者の前方空間に第１及び第２の仮想音源を形成
する。

【００１５】また請求項３の発明においては、シートに
適用して、第１及び第２のディジタルオーディオ信号の
和信号及び差信号をそれぞれ頭部音響伝達関数に基づい
た補正フィルタにより補正した後、加減算処理して第３
及び第４のディジタルオーディオ信号を生成する補正手
段を有し、第３及び第４のディジタルオーディオ信号に
より第１及び第２のスピーカを駆動して、視聴者の前方
空間に第１及び第２の仮想音源を形成する。

【００１６】また請求項４の発明においては、交通機関
に適用して、シートは、着席した搭乗者の後方空間に第
１及び第２のスピーカを保持し、第１及び第２のディジ
タルオーディオ信号の和信号及び差信号をそれぞれ頭部
音響伝達関数に基づいた補正フィルタにより補正した
後、加減算処理して第３及び第４のディジタルオーディ
オ信号を生成する補正手段を有し、第３及び第４のディ
ジタルオーディオ信号により第１及び第２のスピーカを
駆動して、搭乗者の前方空間に第１及び第２の仮想音源
を形成する。

【００１７】請求項１の構成によれば、音響機器に適用
して、第１及び第２のディジタルオーディオ信号の和信
号及び差信号をそれぞれ頭部音響伝達関数に基づいた補
正フィルタにより補正した後、加減算処理して第３及び
第４のディジタルオーディオ信号を生成する補正手段を
有し、第３及び第４のディジタルオーディオ信号により
視聴者の後方空間に配置した第１及び第２のスピーカを
駆動して、視聴者の前方空間に第１及び第２の仮想音源
を形成することにより、視聴者の後方空間に第１及び第
２のスピーカが配置されている場合でも、視聴者の前方
空間に音像を定位させることができ、これによりスピー
カを後方に配置した場合でも、自然な音像定位を提供す
ることができる。

【００１８】これにより請求項３又は請求項４の構成に
よれば、スピーカを後方に配置した場合でも、自然な音
像定位を得ることができるシート又は交通機関を提供す
ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００２０】（１）第１の実施の形態 （１−１）第１の実施の形態の構成 図２は、本発明の実施の形態に係る音響システムを示す
斜視図である。この音響システム１１は、再生装置１２
によりシート１３に配置されたスピーカを駆動し、この
シート１３に着席する視聴者に対して、この視聴者に固
有の音場を提供する。

【００２１】ここでシート１３は、キャスターにより種
々の位置に移動できるように構成され、座面１４及び背
もたれ１５に低音再生用スピーカ１６、１７、１８が配
置される。ここで低音再生用スピーカ１６、１７、１８
は、可聴限界近傍より周波数の低いオーディオ信号を再
生して音圧及び振動を発生できるように構成され、スピ
ーカ１６は、座面１４の中央に配置され、スピーカ１７
及び１８は、それぞれ背もたれ１５の左右、着席したユ
ーザーの腰骨の部分に配置される。これによりシート１
３は、これら低音再生用スピーカ１６、１７、１８によ
り、いわゆる重低音を再生して視聴者に提供できるよう
になされ、また骨振動により重低音を体感させることが
できるようになされている。

【００２２】シート１３は、ヘッドレスト２０に右チャ
ンネル及び左チャンネルのスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌが
配置される。ここでＡ−Ａ線により切り取った断面を図
３（Ａ）により示すように、また中心よりオフセットさ
せてこのＡ−Ａ線と直交する垂線により切り取った断面
を図３（Ｂ）により示すように、ヘッドレスト２０は、
所定のガイド２２によるガイドにより、背もたれ１５よ
り順次段階的に引き出して高さ調整できるように構成さ
れる。

【００２３】ヘッドレスト２０は、制振材料であるゴム
板２４、スペーサー２５を介して、フレーム２３にスピ
ーカボックス２６を配置し、またこのスピーカボックス
２６の左右に発泡ウレタンによるクッション材２７を配
置し、座面側を布シート２８により覆って形成される。
スピーカボックス２６は、右チャンネル及び左チャンネ
ルのスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌに共通に適用され、シー
ト１３においては、このスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌによ
り低音域より高域のオーディオ信号を再生するようにな
されている。これによりこの音響システム１１では、シ
ート１３に着席する視聴者に対して、実際の音源が後方
空間に配置され、この後方空間のスピーカ２１Ｒ及び２
１Ｌにより視聴者の前方空間に仮想音源を形成し、これ
により視聴者の前方に音像を定位させる。

【００２４】なおここでこの実施の形態においては、図
４に上方から見た平面図を示すように、視聴者４５の右
耳４５Ｒ及び左耳４５Ｌを結ぶ仮想線Ｌを基準にして、
後方側を後方空間とし、前方側を前方空間とする。シー
ト１３においては、視聴者４５が頭を回して、この平面
図において仮想線Ｌの向きが変化した場合でも、スピー
カ２１Ｒ及び２１Ｌが後方空間に配置されていることに
より、それぞれスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌと対応する側
の耳４５Ｒ及び４５Ｌを結ぶ仮想線ＬＲ及びＬＬに関し
て、この方向より見た仮想線ＬＲ及びＬＬがそれぞれ仮
想線Ｌと成す角度θ１Ｒ及びθ１Ｌは、０度〜９０度の
範囲となるようになされている。

【００２５】シート１３においては、普通に着席した場
合に、この方向より見たスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌの各
軸線Ｌ０とそれぞれ仮想線ＬＲ及びＬＬとのなす角度θ
２Ｒ及びθ２Ｌが、−３０〜＋３０度（反時計回りを正
方向と定義する）の範囲となるように形成され、これに
より違和感なく正面側に音像を定位させることができる
ようになされている。

【００２６】また図５に側方より見た図を示すように、
視聴者４５が直立して正面を向いた場合の、視聴者の頭
部に対して両耳を結ぶ仮想線Ｌを含む鉛直な基準面Ｍを
基準にして、この基準面Ｍを含む後方側を後方空間と
し、前方側を前方空間とする。シート１３においては、
スピーカ２１Ｒ及び２１Ｌが後方空間に配置されている
ことにより、それぞれスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌと対応
する側の耳４５Ｒ及び４５Ｌを結ぶ仮想線ＬＲ及びＬＬ
に関して、この方向より見て、仮想面Ｍに直交する面Ｎ
と仮想線ＬＲ及びＬＬとの成す角度θ３は、ほぼ０度近
傍の角度となるように保持されるようになされている。
シート１３は、この方向より見て、スピーカ２１Ｒ及び
２１Ｌの各軸線Ｌ０とそれぞれ仮想線ＬＲ及びＬＬとの
なす角度θ４においては、−３０度〜＋３０度（反時計
方向を正方向と定義する）の範囲となるようになされ、
これにより違和感なく正面側に音像を定位させることが
できるようになされている。なお角度θ３においては、
−９０度から＋９０度の範囲で、違和感なく正面側に音
像を定位させることができる。

【００２７】再生装置１２は、図１に示すように、音源
３１より右チャンネル及び左チャンネルのディジタルオ
ーディオ信号Ｄ１Ｒ及びＤ１Ｌを入力する。ここで音源
３１は、コンパクトディスクプレイヤー、ミニディスク
プレイヤー等により構成される。なお音源３１において
は、ＦＭチューナー等のアナログ信号によるオーディオ
信号源も適用することができ、この場合、再生装置１２
は、図示しないアナログディジタル変換回路によりアナ
ログ信号によるオーディオ信号をディジタル信号に変換
して入力する。

【００２８】ミクサ（ＭＩＸ）３２は、この右チャンネ
ル及び左チャンネルのディジタルオーディオ信号Ｄ１Ｒ
及びＤ１Ｌをミキシングしてモノラルのディジタルオー
ディオ信号を生成する。フィルタ３３は、スピーカ１
６、１７、１８に対応して、このモノラルのディジタル
オーディオ信号を３系統に分離した後、それぞれ所定の
周波数帯域により帯域制限して出力し、ディジタルアナ
ログ変換回路（Ｄ／Ａ）３４は、フィルタ３３より出力
される３系統のディジタルオーディオ信号をそれぞれア
ナログディジタル変換処理してアナログ信号によるオー
ディオ信号を出力する。アンプ３５は、ディジタルアナ
ログ変換回路３４より出力される３系統のオーディオ信
号によりそれぞれスピーカ１６、１７、１８を駆動す
る。

【００２９】これによりこの再生装置１２においては、
音源３１より得られるオーディオ信号のうち、重低音を
スピーカ１６、１７、１８により再生するようになされ
ている。なおこの実施の形態において、座面１４に配置
されたスピーカ１６に対して、フィルタ３３は、カット
オフ周波数が２００〔Ｈｚ〕に設定されるのに対し、背
もたれ１５に配置されるスピーカ１７、１８に対して、
フィルタ３３は、カットオフ周波数が１００〔Ｈｚ〕に
設定されるようになされている。

【００３０】これに対して補正回路３７は、視聴者４５
の前方空間に仮想音源を形成するように、制御回路３８
の設定により音源３１より得られるディジタルオーディ
オ信号Ｄ１Ｒ及びＤ１Ｌを補正して出力し、出力回路３
９は、この補正回路３７より出力されるディジタルオー
ディオ信号の音量を、制御回路３８の制御により後述す
る定数ｋに応じて補正して出力する。ディジタルアナロ
グ変換回路（Ｄ／Ａ）４０は、出力回路３９より出力さ
れるディジタルオーディオ信号をディジタルアナログ変
換処理してアナログ信号によるオーディオ信号を生成
し、アンプ４１は、このアナログ信号によるオーディオ
信号によりスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌを駆動する。これ
により再生装置１２では、音源３１より得られるオーデ
ィオ信号のうち、所定周波数以上のオーディオ信号をス
ピーカ２１Ｒ及び２１Ｌにより再生して視聴者４５の前
方空間に仮想音源を形成し、この仮想音源により視聴者
４５の前方に音像を定位させるようになされている。

【００３１】再生装置１２において、制御回路３８は、
補正回路３７の特性を設定する。この処理において制御
回路３８は、ユーザーの選択操作に応動して所定記録手
段に保持した複数の係数データ４２を選択して補正回路
３７の特性を設定する。これにより再生装置１２では、
例えば極端に背もたれ１５を倒して視聴者４５が試聴す
る場合等の、姿勢の変化に対応して、さらには個人差に
対応して、適切に仮想音源を作成できるようになされて
いる。

【００３２】このような構成において、補正回路３７
は、次式の関係式により、右チャンネル及び左チャンネ
ルのディジタルオーディオ信号Ｄ１Ｒ及びＤ１Ｌを補正
して出力する。

【００３３】

【数３】

【数４】

【００３４】ここでＸＲ(Z) 及びＸＬ(Z) は、Ｚ変換に
より表される右チャンネル及び左チャンネルのディジタ
ルオーディオ信号Ｄ１Ｒ及びＤ１Ｌであり、ＹＲ(Z) 及
びＹＬ(Z) は、それぞれＺ変換により表される補正後の
右チャンネル及び左チャンネルのディジタルオーディオ
信号である。またｋは、所定の定数であり、Ｈｐ(Z)及
びＨｍ(Z) は、次式により表されるＺ関数による伝達特
性である。

【００３５】

【数５】

【数６】

【００３６】ここで図６に示すように、ＦＬＬ(Z) は、
左チャンネルの仮想音源４６Ｌより発生した音圧がシー
ト１３に着席した視聴者４５の左耳４５Ｌに伝達する際
の頭部音響伝達関数であり、ＦＬＲ(Z) は、左チャンネ
ルの仮想音源４６Ｌより発生した音圧がシート１３に着
席した視聴者４５の右耳４５Ｒに伝達する際の頭部音響
伝達関数である。またＧＬＬ(Z) は、実在する音源であ
る左チャンネルのスピーカ２１Ｌより発生した音圧がシ
ート１３に着席した視聴者４５の左耳４５Ｌに伝達する
際の頭部音響伝達関数であり、ＧＬＲ(Z) は、同様の左
チャンネルのスピーカ２１Ｌより発生した音圧がシート
１３に着席した視聴者４５の右耳４５Ｒに伝達する際の
頭部音響伝達関数である。

【００３７】これら頭部音響伝達関数は、何れも複素数
によるＺ関数により表される。これら頭部音響伝達関数
は、各音源よる音圧が鼓膜に伝達される伝達特性を示す
ものであり、直接、空気の振動による音圧の伝搬だけで
なく、頭部、自介、肩等の反射、回折、共振等による伝
搬も含まれるようになされている。

【００３８】ここで後方に配置した右及び左チャンネル
用スピーカ２１Ｒ及び２１Ｌより出力される音圧によ
り、視聴者４５の左耳４５Ｌには、それぞれＹＬ(Z) ・
ＧＬＬ(Z) 及びＹＲ(Z) ・ＧＲＬ(Z) の音圧が得られ
る。なおここでＧＲＬ(Z) は、右チャンネルのスピーカ
２１Ｒより発生した音圧がシート１３に着席した視聴者
４５の左耳４５Ｌに伝達する際の頭部音響伝達関数であ
る。

【００３９】これに対して仮想音源４６Ｒ及び４６Ｌに
実際に音源を配置した場合、左耳４５Ｌには、仮想音源
４６Ｒ及び４６ＬよりそれぞれＸＬ(Z) ・ＦＬＬ(Z) 及
びＸＲ(Z) ・ＦＲＬ(Z) の音圧が得られる。ここでＦＲ
Ｌ(Z) は、右チャンネルの仮想音源４６Ｒより発生した
音圧がシート１３に着席した視聴者４５の左耳４５Ｌに
伝達する際の頭部音響伝達関数である。

【００４０】これにより実際のスピーカ２１Ｌ及び２１
Ｒより左耳４５Ｌで得られる音圧が、仮想音源４６Ｌ及
び４６Ｒにスピーカを配置した場合と同一の音圧を形成
すれば、左耳により試聴する音場においては、仮想音源
４６Ｌ及び４６Ｒに実際にスピーカを配置した場合と同
一の状態を形成することができる。

【００４１】すなわちスピーカ２１Ｌ及び２１Ｒによる
左耳４５Ｌの音圧においては、ＹＬ(Z) ・ＧＬＬ(Z) ＋
ＹＲ(Z) ・ＧＲＬ(Z) により表すことができるのに対
し、仮想音源４６Ｌ及び４６Ｒにスピーカを配置した場
合の左耳４５Ｌの音圧においては、ＸＬ(Z) ・ＦＬＬ
(Z) ＋ＸＲ(Z) ・ＦＲＬ(Z) により表されることによ
り、この場合、次式の関係式が成立すれば、左耳４５Ｌ
に対して仮想音源４６Ｌ及び４６Ｒを形成することがで
きる。

【００４２】

【数７】

【００４３】同様に、右チャンネルのスピーカ２１Ｒよ
り発生した音圧がシート１３に着席した視聴者４５の右
耳４５Ｒに伝達する際の頭部音響伝達関数をＧＲＲ(Z)
、右チャンネルの仮想音源４６Ｒより発生した音圧が
シート１３に着席した視聴者４５の右耳４５Ｒに伝達す
る際の頭部音響伝達関数をＦＲＲ(Z) と置くと、スピー
カ２１Ｌ及び２１Ｒによる右耳４５Ｒの音圧において
は、ＹＲ(Z) ・ＧＲＲ(Z)＋ＹＬ(Z) ・ＧＬＲ(Z) によ
り表すことができるのに対し、仮想音源４６Ｌ及び４６
Ｒにスピーカを配置した場合の右耳４５Ｒの音圧におい
ては、ＸＲ(Z) ・ＦＲＲ(Z) ＋ＸＬ(Z) ・ＦＬＲ(Z) に
より表される。これにより、この場合、次式の関係式が
成立すれば、右耳４５Ｒに関して、仮想音源４６Ｌ及び
４６Ｒを形成することができる。

【００４４】

【数８】

【００４５】ここでこの実施の形態において、スピーカ
２１Ｒ及び２１Ｌは、ヘッドレスト２０において左右対
象に配置されることにより、頭部音響伝達関数ＧＬＬ
(Z) 〜ＧＲＲ(Z) に関しては、次式の関係式を得ること
ができる。

【００４６】

【数９】

【数１０】

【００４７】また仮想音源４６Ｌ及び４６Ｒについて
も、視聴者４５に対して左右対象に形成するとすれば、
頭部音響伝達関数ＦＬＬ(Z) 〜ＦＲＲ(Z) に関しては、
次式の関係式を得ることができる。

【００４８】

【数１１】

【数１２】

【００４９】これにより（７）式及び（８）式において
は、それぞれ次式のように変形することができる。

【００５０】

【数１３】

【数１４】

【００５１】これにより（１３）式及び（１４）式をＹ
Ｒ(Z) 及びＹＬ(Z) について解いて（５）式及び（６）
式を代入すれば、次式の関係式を得ることができる。

【００５２】

【数１５】

【数１６】

【００５３】このようにして得られる（１５）式及び
（１６）式において、関数Ｈｐ(Z) 及びＨｍ(Z) は、頭
部音響伝達関数により定義される伝達関数であり、（Ｘ
Ｌ(Z)＋ＸＲ(Z) ）及び（ＸＬ(Z) −ＸＲ(Z) ）は、右
及び左チャンネルの加算成分及び減算成分である。また
ステレオ方式による再生においては、右及び左チャンネ
ルの減算成分（ＸＬ(Z) −ＸＲ(Z) ）においては、この
成分を制御することにより、音場の広がりを制御するこ
とができる。

【００５４】これにより補正回路３７においては、この
（１５）式及び（１６）式に対して、減算成分（ＸＬ
(Z) −ＸＲ(Z) ）を定数ｋにより制御してなる（３）式
及び（４）式によりディジタルオーディオ信号を補正し
て、視聴者４５の後方に配置したスピーカ２１Ｌ、２１
Ｒにより、視聴者４５の前方に仮想音源４６Ｌ及び４６
Ｒを形成するようになされ、この仮想音源４６Ｌ及び４
６Ｒ側に音像を定位させるようになされている。またこ
のとき定数ｋの設定によりこのようにして仮想音源４６
Ｌ及び４６Ｒにより形成される音場の広がりを制御する
ようになされている。

【００５５】かくするにつき補正回路３７においては、
右及び左チャンネルの加算成分及び減算成分を生成する
加算回路及び減算回路と、これら加算回路及び減算回路
による加算成分及び減算成分をそれぞれ補正する頭部音
響伝達関数に基づいた関数Ｈｐ(Z) 及びＨｍ(Z) の伝達
特性を有するフィルタと、このフィルタの出力信号を加
減算してスピーカ２１Ｌ及び２１Ｒの駆動用ディジタル
オーディオ信号を生成する加減算回路とにより構成され
るようになされている。また再生装置１２では、これら
関数Ｈｐ(Z) 及びＨｍ(Z) の伝達特性を有するフィルタ
の係数による係数データ４２を記録手段に複数組保持
し、制御回路３８においては、ユーザーの選択操作によ
りこれら複数組の係数データより所望の係数データ４２
を選択して補正回路３７の特性を設定するようになされ
ている。

【００５６】すなわちこのように（３）式及び（４）式
によりディジタルオーディオ信号を補正して視聴者４５
の前方に仮想音源４６Ｒ及び４６Ｌを作成する場合、視
聴者の姿勢の変化により音場が変化し、この変化が所定
の範囲を越えると、適切に仮想音源４６Ｒ及び４６Ｌを
作成することが困難になる。

【００５７】また頭部音響伝達関数においては、直接、
空気の振動による音圧の伝搬だけでなく、頭部、自介、
肩等の反射、回折、共振等による伝搬にも影響を受ける
ことにより、個人差を有し、これにより視聴者が異なれ
ば、適切に仮想音源４６Ｒ及び４６Ｌを作成することが
困難になる。

【００５８】これによりこの実施の形態では、スピーカ
２１Ｒ及び２１Ｌに対する視聴者の姿勢の変化等をパラ
メータに設定して実測を繰り返すことにより、これら関
数Ｈｐ(Z) 及びＨｍ(Z) の伝達特性が決定され、各姿勢
毎に、係数データ４２が記録手段に記録される。

【００５９】具体的に、再生装置１２では、ダミーヘッ
ドに配置したマイクでテスト信号の音圧を検出すること
により、各頭部音響伝達関数が計測される。ここでダミ
ーヘッドは、頭部を主体に形成されたほぼ人体の形状に
よる模型であり、内耳の部分にマイクが配置される。テ
スト信号としては、フーリエ変換によりスペクトラムの
周波数分布が平坦になるインパルス信号を適用した。な
おこのテスト信号には、タイムストレッチドパルス信号
等のインパルス関数の性質を有する信号を広く適用する
ことができる。

【００６０】測定には、ダミーヘッドをシート１３に配
置し、スピーカ２１Ｌ及び２１Ｒよりテスト信号を再生
してマイクで検出することにより、スピーカ２１Ｌ及び
２１Ｒによる頭部音響伝達関数を計測した。また仮想音
源を配置する位置にスピーカを配置し、このスピーカよ
りテスト信号を再生してマイクで検出することにより、
仮想音源からの頭部音響伝達関数を計測した。また、視
聴者の個人差に対応するように、ダミーヘッドを交換し
て実測を繰り返した。

【００６１】（１−２）第１の実施の形態の動作 以上の構成において、この音響システム１１では（図
１）、音源３１より得られるオーディオ信号がディジタ
ルオーディオ信号Ｄ１Ｌ及びＤ１Ｒによりミクサ３２に
入力され、ここでモノラルのディジタルオーディオ信号
に変換される。このモノラルのディジタルオーディオ信
号は、フィルタ３３により帯域が制限された後、ディジ
タルアナログ変換回路３４によりアナログ信号に変換さ
れ、アンプ３５によりシート１３に配置した重低音用の
スピーカ１６〜１８を駆動する。

【００６２】シート１３においては（図２）、これらの
スピーカ１６〜１８が、座面１４及び背もたれ１５に配
置され、これによりこの音響システム１１では、このシ
ート１３に着席する視聴者４５に重低音を体感させるこ
とができる。

【００６３】またシート１３においては、ヘッドレスト
２０の左右に、主に中高音を再生する右及び左チャンネ
ルのスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌが配置される（図３）。
これによりこの音響システム１１では、シート１３に着
席する視聴者４５に対して、後方空間にスピーカ２１Ｒ
及び２１Ｌが配置されることになり、従来の音響再生方
法によれば、音像が後方に形成され、又は音像が頭内定
位することになる。

【００６４】このスピーカ２１Ｒ及び２１Ｌに対して、
この音響システム１１では、音源３１より得られるディ
ジタルオーディオ信号Ｄ１Ｌ及びＤ１Ｒが、補正回路３
７で、補正された後、出力回路３９により音量等が補正
され、ディジタルアナログ変換回路４０によりアナログ
信号のオーディオ信号に変換される。さらにこのアナロ
グ信号のオーディオ信号によりアンプ４１を介してスピ
ーカ２１Ｒ及び２１Ｌが駆動される。

【００６５】音響システム１１では、このようにして補
正回路３７でディジタルオーディオ信号Ｄ１Ｌ及びＤ１
Ｒを補正する際に、ディジタルオーディオ信号Ｄ１Ｌ及
びＤ１Ｒの和信号及び差信号が生成され、頭部音響伝達
関数に基づいた補正フィルタ（（５）式及び（６）式）
によりこれら和信号及び差信号が補正され、その後、こ
れら和信号及び差信号が加減算処理されてそれぞれスピ
ーカ２１Ｒ及び２１Ｌの駆動に供される（（３）式及び
（４）式）。

【００６６】音響システム１１では、この頭部音響伝達
関数に基づいた補正フィルタ（（５）式及び（６）式）
の特性の設定により（（７）式〜（１６）式）、このデ
ィジタルオーディオ信号Ｄ１Ｌ及びＤ１Ｒの補正回路３
７による補正において、後方空間に配置したスピーカ２
１Ｒ及び２１Ｌから放射されて視聴者４５に到来する音
圧が、前方空間の所定位置に配置した仮想音源４６Ｒ及
び４６Ｌから到来する音圧と等しくなるようにディジタ
ルオーディオ信号Ｄ１Ｌ及びＤ１Ｒが補正される（図
６）。

【００６７】これにより音響システム１１では、シート
１３に着席した視聴者４５に対して、あたかも仮想音源
４６Ｒ及び４６Ｌにスピーカを配置しているかのような
環境を提供することができ、この仮想音源４６Ｒ及び４
６Ｌを配置してなる前方空間に音像を定位させることが
できる。

【００６８】この一連の処理において、この音響システ
ム１１では、右耳側の頭部音響伝達関数と、対応する左
耳側の頭部音響伝達関数とが等しいとして（（９）式〜
（１２）式）、頭部音響伝達関数に基づいた補正フィル
タ（（５）式及び（６）式）が設定され、これによりこ
の補正フィルタを設定する際の計算量を低減し、さらに
は補正回路３７における処理が簡略化される。

【００６９】またこのような頭部音響伝達関数に基づい
た補正フィルタによる処理の後の、加減算処理におい
て、所定の係数ｋにより差信号成分側の利得を補正する
ことにより、仮想音源４６Ｒ及び４６Ｌによる音場の広
がりを必要に応じて種々に制御することができ、これに
より聴取者の好みのステレオ感、広がり感による音場を
提供することができる。

【００７０】またこのように差信号成分の制御により音
場に広がり感を与えると、音量が大きくなったと知覚さ
れることにより、出力回路３９において、係数ｋに応じ
て音量が制御され、これによりこのような音場の広がり
による音量の変化を聴取者に知覚されないようにするこ
とができる。

【００７１】これらによりこの実施の形態に係る音響シ
ステム１１では、後方にスピーカを配置した場合でも、
正面側に音像を定位させて、広がり感のある音場を再現
することができる。またこれにより本来ならばスピーカ
の取り付けが不可能な場所に仮想音源を配置し、この仮
想音源から再生音が出力されているように知覚させるこ
とができ、聴取者にとって理想的な音場、音像を作り出
すことができる。

【００７２】（１−３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、第１及び第２のディジタルオーデ
ィオ信号の差信号及び和信号を頭部音響伝達関数に基づ
いた補正フィルタにより補正した後、加減算処理して第
３及び第４のディジタルオーディオ信号を生成し、この
第３及び第４のディジタルオーディオ信号により後方空
間のスピーカを駆動することにより、スピーカを後方に
配置した場合でも、自然な音像定位を提供することがで
きる。

【００７３】またこのように座席にスピーカを配置する
場合には、小さな高域再生用のサテライトスピーカが併
設される場合があり、このような場合には、このサテラ
イトスピーカより発生する音が、残りのスピーカより発
生する音から分離して聞こえる場合がある。しかしなが
らこのように仮想音源を形成して音場を形成するように
すれば、一つのスピーカから音が出ているように知覚さ
せることができ、サテライトスピーカ等を併設する場合
の不具合を有効に回避することができる。

【００７４】また定数ｋの設定によりディジタルオーデ
ィオ信号の差分成分を制御することにより、音場の空間
的な広がり感を補正することができる。

【００７５】またこの差分成分の制御に連動して音量を
補正することにより、音場の制御による不自然な音量の
変化を有効に回避することができる。

【００７６】（２）第２の実施の形態 この実施の形態においては、交通機関である列車、航空
機、船舶の座席に上述したシート１３の構成を適用し、
この座席に着席する各搭乗者にそれぞれ理想的な音場、
音像を形成する。さらにこの座席においては、前席の背
に液晶表示パネルが配置され、各座席においては、この
液晶表示パネルの左右にそれぞれ仮想音像を形成するよ
うになされている。

【００７７】これによりこの実施の形態においては、各
座席に着席する各搭乗者にそれぞれ理想的な音場、音像
を形成して、各種コンテンツを提供することができる。

【００７８】（３）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、右及び左チャンネル
用に各１個のスピーカを割り当てる場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、右及び左チャンネル用にそ
れぞれ複数個のスピーカを割り当てる場合にも広く適用
することができる。なおこの場合に、各スピーカの再生
音域における頭部音響伝達関数の平均値により関数Ｈｐ
(Z) 及びＨｍ(Z) の伝達特性を設定すれば、種々の構成
によるスピーカに汎用的に補正用フィルタを適用可能と
することができる。

【００７９】また上述の実施の形態においては、右及び
左チャンネルの仮想音源を形成する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、要は複数チャンネルの仮想
音源を形成する場合に広く適用することができる。

【００８０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、第１及び
第２のディジタルオーディオ信号の差信号及び和信号を
頭部音響伝達関数に基づいた補正フィルタにより補正し
た後、加減算処理して第３及び第４のディジタルオーデ
ィオ信号を生成し、この第３及び第４のディジタルオー
ディオ信号により後方空間のスピーカを駆動することに
より、スピーカを後方に配置した場合でも、自然な音像
定位を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る音響システム
を示すブロック図である。

【図２】図１の音響システムによるシートを示す斜視図
である。

【図３】図２のシートの詳細を示す断面図である。

【図４】後方空間の説明に供する平面図である。

【図５】後方空間の説明に供する側面図である。

【図６】仮想音像形成の説明に供する平面図である。

【図７】従来の音響システムを示すブロック図である。

【図８】頭部音響伝達関数の説明に供する平面図であ
る。

【符号の説明】

１、１１……音響システム、９、４５……視聴者、７
Ｌ、７Ｒ、１６〜１８、２１Ｌ、２１Ｒ……スピーカ、
１２……再生装置、３７……補正回路、４６Ｌ、４６Ｒ
……仮想音源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１及び第２のディジタルオーディオ信号
   によりスピーカを駆動する音響機器において、 前記第１及び第２のディジタルオーディオ信号の和信号
   及び差信号をそれぞれ頭部音響伝達関数に基づいた補正
   フィルタにより補正した後、加減算処理して第３及び第
   ４のディジタルオーディオ信号を生成する補正手段を有
   し、 前記第３及び第４のディジタルオーディオ信号により視
   聴者の後方空間に配置した第１及び第２のスピーカを駆
   動して、前記視聴者の前方空間に第１及び第２の仮想音
   源を形成することを特徴とする音響機器。
2. 【請求項２】前記補正手段は、 次式の関係式が成立するように、前記第１及び第２のデ
   ィジタルオーディオ信号を補正することを特徴とする請
   求項１に記載の音響機器。 ＹＬ(Z) ・ＧＬＬ(Z) ＋ＹＲ(Z) ・ＧＬＲ(Z) ＝ＸＬ(Z) ・ＦＬＬ(Z) ＋ＸＲ(Z) ・ＦＬＲ(Z) ＹＲ(Z) ・ＧＬＬ(Z) ＋ＹＬ(Z) ・ＧＬＲ(Z) ＝ＸＲ(Z) ・ＦＬＬ(Z) ＋ＸＬ(Z) ・ＦＬＲ(Z) 但し、ＸＬ(Z) 及びＸＲ(Z) は、前記第１及び第２のデ
   ィジタル信号であり、ＹＬ(Z) 及びＹＲ(Z) は、前記第
   ３及び第４のディジタル信号であり、ＧＬＬ(Z) は、前
   記第１のスピーカから前記視聴者の左耳までの頭部音響
   伝達関数であり、ＧＬＲ(Z) は、前記第１のスピーカか
   ら前記視聴者の右耳までの頭部音響伝達関数であり、Ｆ
   ＬＬ(Z) は、前記第１の仮想音源から前記視聴者の左耳
   までの頭部音響伝達関数であり、ＦＬＲ(Z) は、前記第
   １の仮想音源から前記視聴者の右耳までの頭部音響伝達
   関数である。
3. 【請求項３】着席した視聴者の後方空間に第１及び第２
   のスピーカを保持するシートにおいて、 第１及び第２のディジタルオーディオ信号の和信号及び
   差信号をそれぞれ頭部音響伝達関数に基づいた補正フィ
   ルタにより補正した後、加減算処理して第３及び第４の
   ディジタルオーディオ信号を生成する補正手段を有し、 前記第３及び第４のディジタルオーディオ信号により前
   記第１及び第２のスピーカを駆動して、前記視聴者の前
   方空間に第１及び第２の仮想音源を形成することを特徴
   とするシート。
4. 【請求項４】シートに着席した搭乗者にコンテンツを提
   供して前記搭乗者を運搬する交通機関において、 前記シートは、 着席した前記搭乗者の後方空間に第１及び第２のスピー
   カを保持し、 第１及び第２のディジタルオーディオ信号の和信号及び
   差信号をそれぞれ頭部音響伝達関数に基づいた補正フィ
   ルタにより補正した後、加減算処理して第３及び第４の
   ディジタルオーディオ信号を生成する補正手段を有し、 前記第３及び第４のディジタルオーディオ信号により前
   記第１及び第２のスピーカを駆動して、前記搭乗者の前
   方空間に第１及び第２の仮想音源を形成することを特徴
   とする交通機関。