JP2004312355A

JP2004312355A - 音場制御装置

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Publication number: JP2004312355A
Application number: JP2003103004A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sekine; 聡関根
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: US20040228498A1; EP1473971B1; JP4134794B2; EP1473971A2; US7430298B2; EP1473971A3

Abstract

【課題】マルチチャネル再生系の再生音の音場制御をより簡便に実現する。
【解決手段】複数のスピーカとリスナの相対的な位置関係を示す位置関係データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された位置関係データに対応して出力される前記重み付け係数出力手段の重み付け係数に基づいて、前記複数チャネルの信号を前記各出力チャネルに配分する配分制御手段を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチチャネルのスピーカで音響信号を再生する際に音場を制御する、音場制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチチャネルのスピーカによる音響再生装置（マルチチャネル再生系）で音像の位置をコントロールする、いわゆるサラウンド・パンポットが実用化されている。これは、複数のスピーカの配置された空間において、各スピーカから発音される楽音の音量や発音タイミングを制御することにより対象となる音響（例えば特定の楽器や音声）の音像を定位させ、音響に臨場感を与える技術である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２０５２９６号公報
【０００４】
しかし、ある空間における複数の音像や残響が一体となって音場が形成されるのであるが、この音場そのものを移動させることは極めて困難である。
特許文献１に記載の発明は、単一の音像の移動を制御するものであるが、同時に多数の音像を移動させたい場合には、各音の信号に対して上記のような音像位置制御を同時に行う必要がある。具体的には、各信号のパンポットを同時に制御する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような背景の下になされたもので、マルチチャネル再生系の再生音の音場制御をより簡便に実現する音場制御装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、複数のスピーカの各々に信号を供給するための複数の出力チャネルを有する音場制御装置において、音場を再生するための複数チャネルの信号を前記各出力チャネルにどのように配分するかを決定する重み付け係数を、前記音場とリスナとの相対的な位置関係に応じて出力する重み付け係数出力手段と、前記相対的な位置関係を示す位置関係データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入力された位置関係データに対応して出力される前記重み付け係数出力手段の重み付け係数に基づいて、前記複数チャネルの信号を前記各出力チャネルに配分する配分制御手段とを具備することを特徴としている。
また、前記位置関係データは、前記音場の、前記各スピーカのいずれか一つに向かう軸からのずれ角度を示す情報であることを特徴としている。
上述の手段を用いることで、マルチチャネル再生系の再生音の音場制御をより簡便に実現することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【０００８】
＜実施形態の構成＞
図１は本発明の一実施形態である音場制御装置の構成を示すブロック図である。１は音場制御装置本体であり、音場制御装置本体１には各種表示を行う表示装置２，スピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃからなる出力チャネル、音場位置情報入力のための操作子４が接続されている。ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）等の記録媒体６に記録された楽音データは、再生装置５を介して音場制御装置本体１へと入力されることにより再生される。また、操作子４はマウスやキーボードの他、ジョイスティックやトラックボールでも良く、またこれらを併用しても良い。
【０００９】
再生装置５の出力チャネルは、例えばドルビー（登録商標）デジタル方式（ＡＣ−３：登録商標）に代表される標準の５．１チャネルになっており、低音効果用の補助チャネルを除いて、左前方（Ｌ）、右前方（Ｒ）、左後方（Ｌｓ）、右後方（Ｒｓ）、中央（Ｃ）、の再生位置に対応したチャネル様式になっている。これらのチャネルＬ，Ｒ，Ｌｓ，Ｒｓ，Ｃは、各々スピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃで再生されることを前提としている。すなわち、再生装置５の出力信号は、音場を臨場感豊かに再生するために、音場に合わせて各出力チャネルに配分がなされている。
【００１０】
ここでスピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃは図２のように配置される。同図において、リスナＬはスピーカ３_Ｃに対して顔を正面に向けるように位置している。以下においては各スピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃの位置等を、リスナＬを原点とする座標系で説明する。説明を簡単にするため、座標系には極座標系および直交座標系を適宜用いる。スピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_ＣはリスナＬから距離Ｒの円周上に配置されており、スピーカ３_Ｃ，つまり正面を０°とすると、残りのスピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓの位置はそれぞれ３３０°（−３０°），３０°，２４０°（−１２０°），１２０°である。以後このスピーカ配置を「標準配置」と呼ぶ。
【００１１】
次に再び図１を参照し、音場制御装置本体１内部の電気的構成を概説する。
ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３の記憶領域をワークエリアとして利用し、ＲＯＭ１２に格納されている各種プログラムを実行することで装置各部を制御する他、ＤＳＰ係数算出等の各種演算を実行する。
【００１２】
ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）１４は外部記憶装置であり、スピーカ位置情報データファイルやチャネル重み付けテーブル等のデータを記憶する。スピーカ位置情報データファイルとは、各スピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃの位置を座標で記憶したデータの集合である。また、チャネル重み付けテーブルとは、回転角θに応じた各チャネルの出力音圧レベルを記述したテーブルである。本実施形態においてはリスナＬの正面をθ＝０とし、時計回りにθは増加していく。なお、上記ＨＤＤ１４は、スピーカ位置情報データファイルやチャネル重み付けテーブル等のデータを記憶できるものであれば他の記憶装置でも良く、ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅに限定されるものではない。
【００１３】
表示制御部１５は表示装置２に映画等の映像や、音場位置情報の入力手段としてのＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）を表示させるための制御を行う。
検出部１６は操作子４の入力を検出し、結果をＣＰＵ１１へ送る。また、操作子４での入力は表示装置２上に反映される。
信号処理部１７はアナログの音響信号をデジタル変換するＡＤＣ（Ａ／ＤＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）１７１、各出力チャネルのレベル、ディレイ、周波数特性を制御するＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）１７２、各出力チャネルのデータを音響信号にアナログ変換するＤＡＣ（Ｄ／ＡＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）１７３から構成される。また、ＤＳＰ１７２は、図３に示されるマトリクスミキサとしての機能を有する。なお、図３において、５１は増幅器、５２は加算器である。
【００１４】
マトリクスミキサは、マルチチャネルのサラウンドソースを出力チャネル数に配分し、これらにＣＰＵ１１で算出されるＤＳＰ係数を乗じ、乗算結果の信号を出力チャネル毎に加算して出力することにより出力チャネルのレベルを制御し、音場の制御を実現する。
【００１５】
＜実施形態の動作＞
次に、上記構成からなる音場制御装置の動作を説明する。
【００１６】
まず、標準配置に従ったスピーカ配置のもと、中心に位置するリスナＬが操作を行う状況を想定する。このとき、リスナＬは表示装置２の画面に表示されるＧＵＩを見ながら、操作子４を用いて操作を行う。本発明は標準配置にてスピーカを配置した音場において、音場の回転、音場の拡大・縮小、および音場の移動の３種類の音場制御を同時に行うことが可能であるが、以下では上記のそれぞれの音場制御に関して個別に説明を行う。
【００１７】
（動作例１：音場の回転）
まず、音場の回転角θを操作する場合を説明する。この場合のＧＵＩは図４のようになる。同図において、リスナＬの正面をθ＝０とし、時計回りに音場が回転するにつれてθは増加していく。Ａ_１は方向指示子であり、リスナＬが所望する音場の正面方向を示している。この方向指示子Ａ_１をポインタＢでドラッグ・アンド・ドロップすることにより、所望の角度に音場を回転させる。同様の操作はテキストボックスＣ_θに所望の角度を入力することでも実現される。また、回転を等速度で連続的に行いたい場合には角速度ωをテキストボックスＣωに入力する。
以上のような入力が与えられた場合の処理動作は、図５のフローチャートで表すことができる。以下図５を参照しつつ説明する。
【００１８】
まず、音場の再生が開始されると、図５に示される一連の処理を実行するプログラムが起動される。このときＣＰＵ１１は、操作子４により入力される音場の回転角θの変化を監視し（ステップｓ０１）、変化が認められると変化量を検出してステップｓ０２へと進み、変化がなければ処理を終了する。
【００１９】
ステップｓ０２では、ステップｓ０１で検出された変化量に対しその回転角θを算出する。この結果をもとに、次のステップｓ０３では重み付け係数Ｈを算出する。重み付け係数Ｈはスピーカ位置情報データファイルおよびチャネル重み付けテーブルより回転角θに基づいて求められる。
【００２０】
スピーカ位置情報データファイルとは、この音場制御処理の基礎データとなる各スピーカの位置情報を記述したデータファイルであり、このデータを用いて音場制御の演算処理を行い、音場の移動量を算出する。このため、前記スピーカ位置情報データファイルは、当該音場制御装置を利用するリスニングルームのスピーカ配置に応じて予め設定しておく必要がある。
【００２１】
チャネル重み付けテーブルの内容を説明すると、回転角θに応じた各チャネルの音圧レベル、すなわち各チャネルの重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）を記述しており、これらは前記スピーカ位置情報データファイル内のスピーカ位置情報に対応して設定されている。チャネル重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）は、前述したように各スピーカの出力レベルを定める値であり、回転角θの関数で表される。ここでインデックスｍはマトリクスミキサ（図３参照）の入力チャネルを示し、インデックスｎはマトリクスミキサの出力チャネルを示している。入出力共に標準配置にてスピーカが配置された５チャネル再生系である場合、出力チャネルとスピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃとの対応は以下の通りである。
チャネル１：スピーカ３_Ｌ
チャネル２：スピーカ３_Ｒ
チャネル３：スピーカ３_Ｌｓ
チャネル４：スピーカ３_Ｒｓ
チャネル５：スピーカ３_Ｃ
【００２２】
チャネル重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）の一例として、標準配置におけるチャネル５からの入力信号に対する重み付け係数Ｈ_５１（θ），Ｈ_５２（θ），Ｈ_５３（θ），Ｈ_５４（θ），Ｈ_５５（θ）をグラフで表すと、図６のようになる。区間Ａ，Ｃ，Ｅの３区間においては、出力音圧レベルは正弦波関数で表され、区間Ｂ，Ｄの２区間においては平方根関数で表される。この重み付け係数の値は音像が自然に定位するように経験的に導出された値である。上記のようにして、スピーカの存在しない部分であたかもスピーカが放音しているように音像が知覚されるが、この音像のことを仮想音源（仮想スピーカ）と呼ぶ。
【００２３】
同図から明らかなように、音場を回転角θだけ回転させたとき、それに伴って仮想スピーカも回転角θだけ回転するが、その仮想スピーカの知覚のためにその仮想スピーカ位置に隣接する２つのスピーカが放音する。回転角θがスピーカの設置してある角度（例えば、スピーカ３_Ｒなら３０°）と等しい場合には、仮想スピーカ位置に重なる現実のスピーカのみが放音する。
【００２４】
図６では入力チャネル５からの入力信号に対する重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）を示したが、出力チャネルが同一、すなわちインデックスｎが等しい重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）は入力チャネル数と同数存在し、それぞれの係数の波形は全て同一だが、スピーカ配置の角度差に等しい位相差を有する。例えば標準配置に従ったスピーカ配置の場合、Ｈ_１１（θ），Ｈ_２１（θ），Ｈ_３１（θ），Ｈ_４１（θ），Ｈ_５１（θ）の間には数１で表される位置関係がある。
【００２５】
【数１】

【００２６】
なお、他のそれぞれのスピーカに出力するための重み付け係数にも、同様にして角度差に応じた関係がある。つまり、数１を一般化すれば、ｍ＝１，２，３，４，５において数２のように表すことができる。
【００２７】
【数２】

【００２８】
またこれらは、仮想音像がスピーカの配置された円周上を滑らかに移動した場合に一定の音量で推移するように、放音されている音響の音響エネルギーの総和が常に一定でなくてはならない。音響エネルギーは再生レベルの２乗であるから、すなわち隣接する出力チャネル間の再生レベルの２乗和が一定であればよい。
上記のことがらを鑑みてチャネル重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）は定められている。図６を参照すると、例えば区間ＡではＨ_５２（θ）とＨ_５５（θ）は数３で表される。但し、θの単位はラジアン、Ａは定数とする。
【００２９】
【数３】
Ｈ_５２（θ）＝Ａｓｉｎ３θ
Ｈ_５５（θ）＝Ａｃｏｓ３θ
【００３０】
上記Ｈ_５２（θ）とＨ_５５（θ）の２乗和は常にＡ^２で一定である。同様にして区間ＣおよびＥでも区間内で当該チャネル重み付け係数の２乗和が一定である。区間Ｂについては、Ｈ_５２（θ）およびＨ_５４（θ）は数４で表される。但し、θの単位はラジアン、Ａは定数とする。
【００３１】
【数４】

【００３２】
上記Ｈ_５２（θ）とＨ_５４（θ）の２乗和は常にＡ^２で一定である。同様にして区間Ｄでも区間内で当該チャネル重み付け係数の２乗和が一定である。
よって、図６で表されるチャネル重み付けテーブルでは、全ての回転角θにおいて音響エネルギーが一定である。
【００３３】
ステップｓ０３で求めた重み付け係数をもとに、次のステップｓ０４ではＤＳＰ係数ｋを求める。ＤＳＰ係数ｋはスピーカの配置される円の中心点から円周までの距離をＲ，スピーカの配置される円の中心点から仮想スピーカが配置される円周までの距離をｒとすると、数５の式により求められる。なお、数５において、ｍ＝１，２，３，４，５，また０≦ｒ≦Ｒである。
【００３４】
【数５】
ｋ_ｍ１＝Ｈ_ｍ１（θ）＊ｓｑｒｔ（ｒ／Ｒ）
ｋ_ｍ２＝Ｈ_ｍ２（θ）＊ｓｑｒｔ（ｒ／Ｒ）
ｋ_ｍ３＝Ｈ_ｍ３（θ）＊ｓｑｒｔ（ｒ／Ｒ）＋ｓｑｒｔ（１／３）＊ｓｑｒｔ｛（Ｒ−ｒ）／Ｒ｝
ｋ_ｍ４＝Ｈ_ｍ４（θ）＊ｓｑｒｔ（ｒ／Ｒ）＋ｓｑｒｔ（１／３）＊ｓｑｒｔ｛（Ｒ−ｒ）／Ｒ｝
ｋ_ｍ５＝Ｈ_ｍ５（θ）＊ｓｑｒｔ（ｒ／Ｒ）＋ｓｑｒｔ（１／３）＊ｓｑｒｔ｛（Ｒ−ｒ）／Ｒ｝
【００３５】
数５において、第１項はスピーカの配置される円周上に音像を定位させる再生レベルに基づいて導出される値であり、距離ｒが大きいほどこの値も大きい。また、第２項はリスナＬの位置するリスニングポジションに定位させる再生レベルに基づいて導出される値であり、この値は距離ｒが大きくなるほど小さくなる。これらが距離ｒに応じて変化することにより、仮想音源の距離感を得ることができる。
【００３６】
但し、本動作例においては距離ｒ＝Ｒだから、数６が成り立つ。なお、数６においてｍ＝１，２，３，４，５，ｎ＝１，２，３，４，５である。
【００３７】
【数６】
ｋ_ｍｎ＝Ｈ_ｍｎ（θ）
【００３８】
前記数６よりＤＳＰ係数ｋを求めたら、次のステップｓ０５では該ＤＳＰ係数ｋをＤＳＰ１７２へと転送する。
【００３９】
以上の処理によりＤＳＰ係数ｋはＤＳＰ１７２へと与えられ、該ＤＳＰ係数ｋを用いて信号処理部１７で信号処理を行うことにより、所望の音場制御が実現される。
【００４０】
以下では、回転角θの入力に対して上述の処理により得られる動作について説明を行う。
【００４１】
チャネル５の入力信号のみに着目すると、回転の中心（Ｘ，Ｙ）、および中心点からの距離ｒに変位がない場合の音像制御は、スピーカ３_Ｃより回転角θ移動した地点に位置する仮想スピーカに隣接する２つのスピーカからの放音によって実現される。例えば、θの変位が３０°＜θ＜１２０°であれば、このとき放音されるのはスピーカ３_Ｒ，３_Ｒｓの２つである。前記２つのスピーカ３_Ｒ，３_Ｒｓの再生レベルは、図６に示される曲線で推移していく。また、仮想スピーカの位置が実スピーカのいずれかと重なる場合には、当該実スピーカのみが放音する。
【００４２】
つまり、全ての入力チャネル１，２，３，４，５からそれぞれ関数ｆ_１（ｔ），ｆ_２（ｔ），ｆ_３（ｔ），ｆ_４（ｔ），ｆ_５（ｔ）の入力があった場合、スピーカ３_Ｃからの出力ｆ_Ｃ（ｔ）は数７で表される。
【００４３】
【数７】
ｆ_Ｃ（ｔ）＝Ｈ_１５（θ）ｆ_１（ｔ）＋Ｈ_２５（θ）ｆ_２（ｔ）＋Ｈ_３５（θ）ｆ_３（ｔ）＋Ｈ_４５（θ）ｆ_４（ｔ）＋Ｈ_５５（θ）ｆ_５（ｔ）
【００４４】
但し、上記数７の重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）のうち３ないし４個は０である。
【００４５】
他のスピーカでも同様であるから、各スピーカからの出力ｆ_Ｌ（ｔ），ｆ_Ｒ（ｔ），ｆ_Ｌｓ（ｔ），ｆ_Ｒｓ（ｔ），ｆ_Ｃ（ｔ）は数８で表される。
【００４６】
【数８】

【００４７】
数８でも数７と同様に、ｆ_Ｌ（ｔ），ｆ_Ｒ（ｔ），ｆ_Ｌｓ（ｔ），ｆ_Ｒｓ（ｔ），ｆ_Ｃ（ｔ）の各式において５ある重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）のうち３ないし４個は０である。
【００４８】
次に、本動作例により実現される音響効果について説明する。
本動作例の効果として音場の補正効果が挙げられる。例えば図７のように、センター方向のスピーカと表示装置２の向きが一致しない場合、そのままのサラウンドソースを再生したのでは再生される映像と音場の間にずれが生じてしまう。このような場合に本動作例に示された音場の回転を適用すれば、表示装置２がいかなる位置にあっても、センターチャネルの音があたかも表示装置２正面から放音されているように聴取することが可能である。
【００４９】
また、映像を伴わない音楽を鑑賞する場合においても、リスナＬはいかなる方向を向いても自身の正面にセンター方向のスピーカがあるように聴取することが可能である。この音像の回転処理は手動で操作することも勿論可能であるが、例えばリスナＬが着座する椅子に回転を検出する手段を設け、当該椅子の回転角に応じた回転角θを本音場制御装置１に入力できるようにすれば、リスナの向きの変化に応じて自動的に音場を回転させることが可能である。
【００５０】
他にも、既存のサラウンドソースに本動作例の処理を適用することで、映画等の映像により臨場感豊かな音響効果を付与することが可能である。例えばモニタ上にある人物からの視点の映像が映し出されており、当該人物が急に振り返るシーンがあったとする。このとき本動作例の処理を適用すれば、リスナＬの位置は変化せずに周囲の音場だけが回転し、リスナＬは作中の当該人物と同様の音場を体感することができる。この場合には、映像信号を出力するＤＶＤ等の記録媒体から回転角θを示す信号が映像と共に同期して出力されるように構成される必要がある。
【００５１】
なお、図４の説明で述べたように、角速度ωを入力する手段を設けることも可能である。これは回転角θを一定時間連続して入力するような場合に便利である。角速度ωは回転角θの時間微分ｄθ／ｄｔであるので、演算処理を行うことにより角速度ωは入力値として回転角θと同等に扱うことができる。この場合、ＣＰＵ１１が与えられた角速度ωに基づいて順次回転角θを演算する。
【００５２】
（動作例２：音場の拡大・縮小）
次に、スピーカの配置される円の中心点からの距離Ｒの円周上に配置された音源を中心点からの距離ｒへと仮想的に移動する場合、すなわち音場を拡大または縮小する場合について説明を行う。この場合のＧＵＩは図９のようになる。同図において、リスナＬの位置をｒ＝０とし、スピーカ位置指示子Ａ_２がリスナＬの位置を中心にその大きさを変化させる。変化量の入力はポインタＢでスピーカ位置指示子Ａ_２をドラッグ・アンド・ドロップするか、もしくはテキストボックスＣ_ｒに所望のｒの値を入力することで行われる。
【００５３】
この場合の動作も動作例１と同様に、図５のフローチャートに沿って行われる。このため、フローチャートに沿った動作説明は省略する。以下では、中心点からの距離ｒの入力に対する処理により得られる動作について説明を行う。
【００５４】
入力チャネル５の信号のみに着目すると、回転の中心（Ｘ，Ｙ）、および回転角θに変位がない場合、リスナＬの位置からの距離ｒの地点に位置する仮想スピーカの音像制御は以下のように実現される。
【００５５】
まず、０≦ｒ≦Ｒの場合について考える。このとき、ＤＳＰ係数は数５の式より求まる。また、θ＝０°なので、重み付け係数が０でないのは入出力チャネルｎとしてＨ_ｎｎ（θ）のみであり、この場合Ｈ_５５（θ）のみである。よって、０でないＤＳＰ係数はｋ_５３，ｋ_５４，ｋ_５５である。したがって、放音されるスピーカはスピーカ３_Ｃ，３_Ｒｓ，３_Ｌｓである。
【００５６】
同様の処理が他のスピーカでも行われると、各チャネルの出力信号は複数チャネルからの入力信号の総和となる。例えば、全ての入力チャネル１，２，３，４，５からそれぞれ関数ｆ_１（ｔ），ｆ_２（ｔ），ｆ_３（ｔ），ｆ_４（ｔ），ｆ_５（ｔ）で表される入力があった場合、スピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃからの出力ｆ_Ｌ（ｔ），ｆ_Ｒ（ｔ），ｆ_Ｌｓ（ｔ），ｆ_Ｒｓ（ｔ），ｆ_Ｃ（ｔ）は数９で表される。但し、数９においてα＝ｓｑｒｔ（ｒ／Ｒ），β＝ｓｑｒｔ｛（Ｒ−ｒ）／３Ｒ｝である。
【００５７】
【数９】

【００５８】
次に、ｒ＞Ｒの場合について説明する。この場合には、ＤＳＰ係数は数１０により与えられる。なお、数１０において、ｍ＝１，２，３，４，５，ｎ＝１，２，３，４，５である。
【数１０】
ｋ_ｍｎ＝Ｈ_ｍｎ（θ）＊（Ｒ／ｒ）^２
【００５９】
但し、実際には上記数１０で表される重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）のｎの等しい５つの値について、それぞれ３ないし４個は０であるため、０でないＤＳＰ係数ｋは各出力チャネルに１ないし２個である。すなわち、放音されるスピーカは、仮想スピーカと中心点とを結ぶ直線上にある実スピーカ１個ないしは前記直線に隣接する実スピーカ２個である。よって数１１が成り立つ。
【００６０】
【数１１】

【００６１】
但しｆ_Ｌ（ｔ），ｆ_Ｒ（ｔ），ｆ_Ｌｓ（ｔ），ｆ_Ｒｓ（ｔ），ｆ_Ｃ（ｔ）の各式において、５個ある重み付け係数Ｈ_ｍｎ（θ）のうち３ないし４個は０である。
【００６２】
また、ｒ＝０の場合は音源がリスナＬの位置で定位しているように知覚される状態である。このときのＤＳＰ係数ｋ_ｍｎは数５より求まるが、ｒ＝０のため第１項は全て０となる。よって、ＤＳＰ係数が正となるのはｋ_ｍ３，ｋ_ｍ４，ｋ_ｍ５であり、その値はそれぞれｓｑｒｔ（１／３）である。従って、各スピーカの入力信号をｆ_１（ｔ），ｆ_２（ｔ），ｆ_３（ｔ），ｆ_４（ｔ），ｆ_５（ｔ），スピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃからの出力をそれぞれｆ_Ｌ（ｔ），ｆ_Ｒ（ｔ），ｆ_Ｌｓ（ｔ），ｆ_Ｒｓ（ｔ），ｆ_Ｃ（ｔ）とした場合、数１２が成り立つ。
【数１２】

【００６３】
つまり、全ての音がスピーカ３_Ｃ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓの３つから、それぞれ等しい再生レベルで放音されるということである。
【００６４】
本動作例による音響効果を以下に示す。
本動作例を既存のサラウンドソースに適用することにより、音場の遠近感を制御することが可能となる。また、本動作例と前記動作例１を併用することにより、例えば図８の軌跡で示されるような音場制御が可能となる。同図はすなわち、音を発している物体が中心に位置するリスナＬの周囲を周回しながら近づいてくるような音響効果を与える。
【００６５】
（動作例３：音場の移動）
ここでは、音場の中心点（Ｘ，Ｙ）を移動させることにより、音場全体の位置関係を保存したまま移動させる場合について説明を行う。この場合のＧＵＩは図１０のようになる。同図において、リスナＬの位置をＸ＝０，Ｙ＝０とする。変化量の入力はポインタＢで音場位置指示子Ａ_３をドラッグ・アンド・ドロップするか、もしくはテキストボックスＣ_Ｘ，Ｃ_Ｙに所望のＸ，Ｙの値を入力することで行われる。
【００６６】
音場の中心点（Ｘ，Ｙ）を移動させる場合、各々の仮想スピーカに着目すれば、この移動は音像の回転と中心点からの距離の変更との合成で表現できることが明らかである（図１１参照）。よって、０≦ｒ≦Ｒでは数５、ｒ＞Ｒでは数１０が成り立つ。
【００６７】
ここで、本操作が前記動作例１および２と異なる点は、ｒおよびθが仮想スピーカ毎に異なる点である。ゆえに、図１１に示した通りｒ_１，ｒ_２，ｒ_３，ｒ_４，ｒ_５，θ_１，θ_２，θ_３，θ_４，θ_５を定めると、この場合のＤＳＰ係数は０≦ｒ≦Ｒでは数１３、ｒ＞Ｒでは数１４で表すことができる。なお、数１３，１４においてｍ＝１，２，３，４，５、数１４においてｎ＝１，２，３，４，５である。
【００６８】
【数１３】
ｋ_ｍ１＝Ｈ_ｍ１（θ_ｍ）＊ｓｑｒｔ（ｒ_ｍ／Ｒ）
ｋ_ｍ２＝Ｈ_ｍ２（θ_ｍ）＊ｓｑｒｔ（ｒ_ｍ／Ｒ）
ｋ_ｍ３＝Ｈ_ｍ３（θ_ｍ）＊ｓｑｒｔ（ｒ_ｍ／Ｒ）＋ｓｑｒｔ（１／３）＊ｓｑｒｔ｛（Ｒ−ｒ_ｍ）／Ｒ｝
ｋ_ｍ４＝Ｈ_ｍ４（θ_ｍ）＊ｓｑｒｔ（ｒ_ｍ／Ｒ）＋ｓｑｒｔ（１／３）＊ｓｑｒｔ｛（Ｒ−ｒ_ｍ）／Ｒ｝
ｋ_ｍ５＝Ｈ_ｍ５（θ_ｍ）＊ｓｑｒｔ（ｒ_ｍ／Ｒ）＋ｓｑｒｔ（１／３）＊ｓｑｒｔ｛（Ｒ−ｒ_ｍ）／Ｒ｝
【００６９】
【数１４】
ｋ_ｍｎ＝Ｈ_ｍｎ（θ_ｍ）＊（Ｒ／ｒ_ｍ）^２
【００７０】
以上のように求められたＤＳＰ係数に従い入力信号が変換されることで、所望の音場制御を実現する。
【００７１】
次に、本動作例により実現される音響効果について説明する。
図１２は本動作例により実現される音場移動の軌跡の一例である。同図のように音場が移動すると、リスナＬは相対的に自身がこの音場を持つ空間を斜めに横切っていくように感じることができる。
【００７２】
以上３種の動作例を説明したが、本実施形態においてはこれらの動作を単一の装置およびインターフェースにて実行可能である。例えばＧＵＩは図１３のようであれば良い。
【００７３】
＜変形例＞
なお、本発明は、以下の態様にて実施することも可能である。
【００７４】
上述の実施形態においては、本発明は当該音場制御装置本体１を利用しているリスナＬによって操作子４より動作を入力されると、リアルタイムで所望の位置に音場を定位する、いわばリアルタイム制御を行っている。しかし本発明は、時間の経過にしたがって音場がある軌跡を描くように予めプログラムしておくことによって処理を実行させる、プログラム制御を行うことも可能である。すなわちＣＰＵ１１がプログラムに従って逐次θ，ｒ，Ｘ，Ｙを演算し、これらに基づいて音場制御を行うことが可能である。
【００７５】
上記プログラム制御の例として、図１４に時間ｔに伴って距離ｒや角速度ω等が変化する例をグラフで表す。また、これらの処理を行うことにより実現される音場の移動の軌跡を図１５に例示する。図１４ａ，１５ａは、音場がリスナＬの周りを回転しながら近づいてくる軌跡を示している。この軌跡は角速度ωを０でない一定の値に保ったまま中心からの距離ｒを徐々に小さくしていくことで実現される。また図１４ｂ，１５ｂは、音場自体が自転しながらリスナＬの周りを周回する軌跡を示している。この軌跡は音場回転の中心点をリスナＬから等距離で周回させながら、角速度ωを０でない一定の値に設定することで実現される。このとき、音場回転の中心点（Ｘ，Ｙ）は円を描くのだから、ＸとＹはそれぞれ同位相の正弦波と余弦波であれば良い。
【００７６】
更に、これらのプログラム制御は、いくつかの軌跡を予めモードとして準備し、リスナＬが所望のモードを選択し、選択されたモードに合わせて音響を再生する方法も可能である。
【００７７】
その他にも、例えば予めＤＶＤ等の記録媒体に記録された映像および音響データに対応したθ，ｒ，Ｘ，Ｙ等のデータを前記記録媒体に記憶させておき、当該音場制御装置が前記データを読み出すことで上述したような種々の音響効果を再生音響に付加して出力することも可能である。
【００７８】
また、スピーカ位置情報データファイルは、複数の位置情報が記述された仕様でも良く、単一の位置情報のみを記述してスピーカ位置の変更が行われた場合に書き換える仕様でも良い。更には、本発明に係る音場制御装置の構成を簡略化するために、このスピーカ位置情報データファイルを除いた構成にすることも可能である。この場合には、当該音場制御装置の使用を前提とする、例えば国際通信連合（ＩＴＵ）の定めるＩＴＵ−ＲＢＳ．７７５−１の推奨配置に基づいたスピーカ配置を本音場制御装置のシステム要件として定めれば良い。このようにすれば、当該音場制御装置がスピーカ位置情報データファイルを持たなくとも、前記推奨配置に基づいてチャネル重み付けテーブルが作成される。
【００７９】
また、上述の実施形態においては、複数のスピーカは同一の円周上に配置されているが、スピーカ配置はこのように限定されるものではない。スピーカ配置に応じて適切なスピーカ位置情報データファイルやチャネル重み付けテーブルが得られれば、本発明は種々のスピーカ配置において適用可能である。
【００８０】
また、マトリクスミキサは、入力チャネル数と出力チャネル数の積和演算により実現されるため、入力チャネル数と出力チャネル数が異なっていても音場制御が可能である。図１６はその一例である。図１６は入力チャネル数がＮであるが、出力チャネル数を２以上の任意の数値に設定することも勿論可能である。入力チャネル数Ｎは１以上の任意の数値が設定可能である。
【００８１】
また、上述の実施形態で説明されたＧＵＩは、リスナとスピーカとの相対的な位置関係を示すものである。ゆえに上述したＧＵＩは全てリスナを基準として仮想的にスピーカを移動させる入力手段であったが、スピーカ位置を基準としてリスナが音場を仮想的に移動するような入力手段にしても良い。
【００８２】
なお、上述した一連の機能は、汎用のコンピュータにより実現させることも勿論可能であり、また、ＲＯＭ１２，ＨＤＤ１４に記憶させたプログラムやデータを他の記録媒体（例えばフロッピディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等）に記憶させ、汎用コンピュータで利用できるように提供することも可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチチャネル再生系のサラウンドソースの音場制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態におけるスピーカ３_Ｌ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ，３_Ｃの配置例である。
【図３】本実施形態におけるマトリクスミキサを示す図である。
【図４】本実施形態の動作例１におけるＧＵＩの一例である。
【図５】本実施形態における音場制御処理をフローチャートにて示した図である。
【図６】本実施形態におけるチャネル重み付けテーブルを示す図である。
【図７】本実施形態の動作例１における音場補正の効果を示した図である。
【図８】本実施形態の動作例２における音場制御を示した図である。
【図９】本実施形態の動作例２におけるＧＵＩの一例である。
【図１０】本実施形態の動作例３におけるＧＵＩの一例である。
【図１１】本実施形態の動作例３における音像の移動を例示した図である。
【図１２】本実施形態の動作例により実現される音場移動の軌跡の一例である。
【図１３】本実施形態におけるＧＵＩの一例である。
【図１４】本発明の変形例におけるプログラム制御による各変化量の変動を例示した図である。
【図１５】本実施形態の変形例によって実現される音像移動の軌跡を例示した図である。
【図１６】本実施形態におけるマトリクスミキサの変形例である。
【符号の説明】
１…音場制御装置本体、２…表示装置、３_Ｌ，３_Ｃ，３_Ｒ，３_Ｌｓ，３_Ｒｓ…スピーカ、４…操作子、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１４…ＨＤＤ、１５…表示制御部、１６…検出部、１７…信号処理部、１７１…ＡＤＣ、１７２…ＤＳＰ、１７３…ＤＡＣ

Claims

複数のスピーカの各々に信号を供給するための複数の出力チャネルを有する音場制御装置において、
音場を再生するための複数チャネルの信号を前記各出力チャネルにどのように配分するかを決定する重み付け係数を、前記音場とリスナとの相対的な位置関係に応じて出力する重み付け係数出力手段と、
前記相対的な位置関係を示す位置関係データを入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力された位置関係データに対応して出力される前記重み付け係数出力手段の重み付け係数に基づいて、前記複数チャネルの信号を前記各出力チャネルに配分する配分制御手段と
を具備することを特徴とする音場制御装置。
前記位置関係データは、前記音場の、前記各スピーカのいずれか一つに向かう軸からのずれ角度を示す情報であることを特徴とする請求項１記載の音場制御装置。
所定の関数に基づいて前記位置関係データを作成する位置関係演算手段を、前記入力手段に代えて、もしくは前記入力手段とともに具備し、前記配分制御手段は、前記入力手段または前記位置関係演算手段の前記位置関係データに基づいて、前記出力装置の各出力信号を前記各出力チャネルに配分することを特徴とする請求項１記載の音場制御装置。
コンピュータに、
音場を再生するための複数チャネルの信号を、複数の出力チャネルに所定の重み付け係数に応じて配分する場合において、音場とリスナとの相対的な位置関係に応じて前記重み付け係数を出力する重み付け係数出力機能と、
前記相対的な位置関係を示す位置関係データの入力を受け付ける入力機能と、
前記入力機能によって入力が受け付けられた位置関係データに対応する前記重み付け係数出力機能の重み付け係数に基づいて、前記複数チャネルの信号を前記各出力チャネルに配分する配分制御機能
を実現させるためのプログラム。
請求項４に記載のプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。