JP2005039311A - 音場制御システム、および音場制御方法 - Google Patents
音場制御システム、および音場制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】目標の音場空間を違和感なく自然に再現することが可能な音場制御システムを提供する。
【解決手段】音場制御システム１は、再生音場でインパルス応答を測定し、両耳に対応する位置に設置された２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差を算出し、ターゲットの音場での両耳間レベル差と再生音場での両耳間レベル差との誤差が所定値以下となるように、音場補正部４のデジタルフィルタの係数を設定する。音場補正部４は、低周波数帯域の音声信号に対して、ターゲットの音場での両耳間レベル差と再生音場での両耳間レベル差との誤差が所定値以下となるように補正を行う。
【選択図】 図２
【解決手段】音場制御システム１は、再生音場でインパルス応答を測定し、両耳に対応する位置に設置された２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差を算出し、ターゲットの音場での両耳間レベル差と再生音場での両耳間レベル差との誤差が所定値以下となるように、音場補正部４のデジタルフィルタの係数を設定する。音場補正部４は、低周波数帯域の音声信号に対して、ターゲットの音場での両耳間レベル差と再生音場での両耳間レベル差との誤差が所定値以下となるように補正を行う。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーオーディオ等に使用される音場制御システム、および音場制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、新しいオーディオメディアの出現により、オーディオ視聴環境が多様化してきている。このため、どのような視聴環境においても、コンサートホール等を模した広がり感の得られる目標の音場空間を得るためのシステムが望まれている。このような目標の音場空間を得るためのシステムとして、たとえば、トランスオーラルシステムのような逆フィルタを使用するシステムも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このトランスオーラルシステムとは、目標とする音空間における受聴者の位置で収録した音を再生音場において受聴することで、目標とする音空間で受聴しているのと同様の臨場感を得ようとするシステムである。
【０００３】
より詳細には、原音場に置かれたダミーヘッドと同じ位置に受聴者が居た場合に得られる左右両耳それぞれの外耳道入口の音圧ＰＬ、ＰＲと、再生音場において同じ受聴者に対して原音場を再現した時に同様に得られる音圧ＳＬ、ＳＲとを一致させ、原音場で集音した音響情報を再生音場において再現するものである。かかる再生状態を実現するために、クロストークキャンセルフィルタ（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｃａｎｃｅｌｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれる再生等価フィルタで再生音場の制御を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−８７８９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトランスオーラルシステムにおいては、再生音場の特性を逆フィルタによりキャンセルする必要があるため、ほとんどの実音場ではその設計が困難である。例えば、最適位置を少し離れると原音場とは異なった臨場感になるという制御エリアの狭さが問題であった。また、とりわけ、狭い空間での再生に際しては、厳密な原音場の定位等の制御が要求されるため、精緻な逆フィルタの設計が困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の各問題点に鑑みてなされたものであり、その課題の一例として、目標の音場空間を違和感なく自然に再現することが可能な音場制御システムおよび音場制御方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の音場制御システムの発明は、入力信号に対してターゲットの音場を生成する音場制御システムにおいて、前記入力信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、前記ターゲットの音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、前記帯域分割手段で分割された第１の周波数帯域の前記入力信号に対して補正を行う音源補正手段と、を備えたことを特徴として構成する。
【０００８】
また、請求項１２に記載の音場制御方法の発明は、入力信号に対してターゲットの音場を生成する音場制御方法において、前記入力信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割工程と、前記ターゲットの音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、前記帯域分割手段で分割された第１の周波数帯域の前記入力信号に対して補正を行う音源補正工程と、を含むことを特徴として構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる音場制御システムおよび音場制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
［実施の形態］
図１〜図３を参照して、本実施の形態の音場制御システムを説明する。図１は、本発明の原理を説明するための説明図である。定常な白色雑音をスピーカＳＰに印加しときの両耳間レベル差は、スピーカＳＰから両耳位置へのインパルス応答で一義的に算出できる。各耳への信号の集合平均値は、それぞれのインパルス応答を積分することにより算出することができる。本願出願人は、音の立ち下がりにおける過度的両耳間レベル差変動が空間印象に大きな影響を与えることに着目した。本発明では、過度的両耳間レベル差を、各耳への信号の集合平均値（＝各耳のインパルス応答の積分値）の比で表現し、空間印象を表す尺度として使用する。
【００１１】
本発明では、ターゲットの音場で各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、デジタルフィルタを設定して、受聴者に対してターゲットとする音場空間を違和感なく自然に再現する。ここで、ターゲットの音場とは、コンサートホール、スタジアム等の目標とする音場空間のことであり、再生音場とは実際に再生を行う音場空間のことを言う。また、ここで、各耳とは、所定の音場空間のインパルス応答を検出する少なくとも２つの検出部のことを言う。この少なくとも２つの検出部は、両耳位置に対応した位置に設置される。
【００１２】
図１を参照して、過度的両耳間レベル差の算出方法を説明する。図１において、スピーカＳＰから長時間白色雑音が放音されることを想定する。この場合に、両耳に入る信号ＳＬ（ｔ）、ＳＲ（ｔ）は、下式（１）、（２）のように表すことができる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
上記式（１）、（２）より、両耳に入る信号ＳＬ（ｔ）、ＳＲ（ｔ）の２乗は、下式（３）、（４）のように表すことができる。
【００１５】
【数２】
【００１６】
上記式（３）、（４）より、両辺の集合平均が＜ｎ（τ）ｎ（θ）＞＝Ｎδ（τ−θ）であることを利用すると、下式（５）、（６）を導出することができる。
【００１７】
【数３】
【００１８】
上記式（５）、（６）より、このときの過度的両耳間レベル差ＴＲＩＬＤ（ｔ）は、下式（７）のように定義することができる。かかる過度的両耳間レベル差の定義式（７）では、音が減衰していく過程での両耳間レベル差変動をインパルス応答で表現が可能となる。従って、インパルス応答を測定することで、両耳間レベル差を算出することが可能となる。
【００１９】
【数４】
【００２０】
図２は、本実施の形態にかかる音場制御システムの構成を示す図である。音場制御システム１は、音源２と、帯域分割部３と、音源補正部４と、ゲイン補正部５と、音源合成部６と、放音部７と、特性測定部８と、制御部９とを備えて構成されている。
【００２１】
音源２は、通常のオーディオ再生の際には、オーディオ信号を帯域分割部３にに供給し、後述の音場調整の際には、インパルス応答測定信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を放音部７に供給する。
【００２２】
帯域分割部３は、音源２から供給される入力信号を複数の周波数帯域に帯域分割し、第１の周波数帯域（例えば、低周波数帯域）の入力信号を音源補正部４に、第２の周波数帯域（例えば、中高周波数帯域）の入力信号をゲイン補正部５にそれぞれ供給する。
【００２３】
音源補正部４は、デジタルフィルタで構成されている。そのデジタルフィルタの係数は、制御部９により調整可能となっている。音源補正部７は、帯域分割部３から供給される第１の周波数帯域の入力信号に対して、ターゲットの音場での両耳間レベル差と、再生音場での両耳間レベル差との誤差を解消するように、両耳間補正を施して音源合成部６に供給する。
【００２４】
ゲイン補正部５は、帯域分割部３から供給される第２の周波数帯域の入力信号に対して、音源補正部４での補正後の入力信号とのレベルを合わせるために、ゲイン調整を行った後、音源合成部６に供給する。ゲイン補正部５のゲインは、制御部９で調整可能となっている。
【００２５】
音源合成部６は、音源補正部４から供給される補正後の入力信号と、ゲイン補正部５から供給されるゲイン調整後の高周波成分とを再合成（加算）して、放音部７に供給する。放音部７は、例えば、スピーカからなり、音源合成部６から供給される入力信号を放音する。
【００２６】
特性測定部８は、音源調整時に、ターゲットの音場と再生音場とで、放音部７から両耳位置までのインパルス応答を測定し、測定したインパルス応答に基づいて各々の両耳間レベル差を算出する。この場合、音源２から出力されるインパルス応答測定信号は、帯域分割部３、音源補正部４、およびゲイン補正部５をスルーして放音部７から放音される。
【００２７】
制御部９は、特性測定部８で算出された前記ターゲットの音場の両耳間レベル差異と、再生音場の両耳間レベル差の誤差を解消するように、音源補正部４を制御する。また、制御部９は、帯域分割部３で分割された第２の周波数帯域の入力信号のレベルを、音源補正部４で補正された第１の周波数帯域の入力信号のレベルと合わせるために、ゲイン補正部５のゲインを制御する。
【００２８】
図３は、上記図２の音場制御システム１０の音場調整時の動作を説明するためのフローチャートである。この音場調整の動作は、不図示のリモコン等でユーザにより音場調整の実行指示が入力された場合に実行される。
【００２９】
図３において、まず、特性測定部８は、ターゲットの音場でインパルス応答を測定する（ステップＳ１）。特性測定部８は、測定したインパルス応答に基づいて、上記式（７）を使用して、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを算出する（ステップＳ２）。制御部９は、算出されたターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを制御部９に備えられたメモリに記憶する（ステップＳ３）。
【００３０】
つぎに、特性測定部８は、再生音場でインパルス応答を測定する（ステップＳ４）。特性測定部８は、測定したインパルス応答に基づいて、上記式（７）を使用して、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄを算出する（ステップＳ５）。制御部９は、ターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄの誤差が所定値以下となるように、音源補正部４のデジタルフィルタの係数を設定する（ステップＳ６）。さらに、制御部９は、帯域分割部３で分割された第２の周波数帯域の入力信号のレベルを、音源補正部４で補正された第１の周波数帯域の入力信号のレベルと合わせるために、ゲイン補正部５のゲインを設定する（ステップＳ７）。
【００３１】
本実施の形態によれば、帯域分割部３は、入力信号を複数の周波数帯域に分割し、音源補正部４は、ターゲットの音場での各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場での各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、帯域分割された第１の周波数帯域の入力信号に対して補正を行うこととしたので、オーディオ信号を音源２から入力して放音部７で放音する場合に、ターゲットの音場空間を違和感なく自然に再現することが可能となる。
【００３２】
付言すると、音源補正部４では、空間印象に係わる両耳間のパラメータだけを制御対象とし、かつ、入力信号の低域周波数成分だけをフィルタ処理することとしているので、音質劣化が極めて少ない自然な音場再現の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、トランスオーラルシステムのように、逆フィルタでインパルス応答を完全に一致させようとする方法に比して、必ず安定な近似フィルタを設計することができる。さらに、音源補正部４では、入力信号の低域周波数成分のみを処理するため、大規模なシステムを必要とせず、他のエフェクト（残響付加やイコライジングなど）との共存も容易となる（実施例３参照）。
【００３３】
また、制御部９は、ターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄの誤差が所定値以下となるように、音源補正部４のデジタルフィルタの係数を設定することとしたので、簡単な方法および構成で、ターゲットの音場空間を違和感なく自然に再現することが可能となる。
【００３４】
また、ゲイン補正部５は、帯域分割部３から供給される中高周波数帯域の入力信号に対して、音源補正部４での補正後の入力信号とのレベルを合わせるために、ゲイン調整を行うこととしたので、入力信号の低域周波数成分と高周波数成分とのバランスを取ることが可能となる。
【００３５】
［実施例１］
図４は、実施例１の音場制御システムの構成を示す図である。この実施例１の音場制御システム１０は、左右２ＣＨの音声信号を処理することが可能である。音場制御システム１０は、図２に示す如く、左右２ＣＨの音声信号（デジタル信号）を供給する音源１１と、音源１１から入力される信号の出力先の切替を行う切替器１２、１３と、音源１１から切替器１２、１３を介して入力される左右２ＣＨの音声信号を音場を調整する音場調整部２０と、音場調整部２０から入力される左右２ＣＨの音声信号をそれぞれ増幅する増幅器１４、１５と、増幅器１４、１５で増幅された左右２ＣＨの音声信号をそれぞれ放音するスピーカ３１、３２と、ターゲットの音場と再生音場とでインパルス応答を測定してそれぞれの両耳間レベル差を検出する特性測定部４０と、特性測定部４０で検出したターゲットの音場の両耳間レベル差と再生音場の両耳間レベル差とに基づいて音場調整部２０を制御する制御部５０と、を備えて構成されている。
【００３６】
音源１１は、通常のオーディオ再生の際には、オーディオ信号を切替器１２、１３を介して音場調整部２０に供給し、後述の音場調整の際には、インパルス応答測定信号を切替器１２、１３を介して、増幅器１４、１５に供給する。切替器１２は、音源１１から供給されるオーディオ信号を音場調整部２０の帯域分割部２１に供給し、また、音源１１から供給されるインパルス応答用測定信号を音場調整部２０をスルーして増幅器１４に供給する。切替器１３は、切替器１２と同様に、音源１１から供給されるオーディオ信号を音場調整部２０の帯域分割部２２に供給し、また、音源１１から供給されるインパルス応答用測定信号を音場調整部２０をスルーして増幅器１５に供給する。
【００３７】
音場調整部２０は、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）によって構成されている。音源補正部２０は、音源１１から切替器１２、１３を介して供給される左右２ＣＨの音声信号を帯域分割する左右２ＣＨ分の帯域分割部２１、２２と、帯域分割部２１、２２で帯域分割された低周波数帯域の音声信号に対して両耳間補正を行う左右２ＣＨ分の音源補正部２３、２４と、帯域分割部２１、２２で帯域分割された中高周波数帯域の音声信号に対してゲイン補正を行う左右２ＣＨ分のゲイン補正部２５、２６と、音源補正部２３、２４の出力とゲイン補正部２５、２６の出力とをそれぞれ加算する左右２ＣＨ分の加算器２７、２８と、を備えて構成される。
【００３８】
帯域分割部２１は、切替器１２を介してＬＣＨの音声信号が供給されるローパスフィルタＬＰＦＬとハイパスフィルタＨＰＦＬで構成されている。このうち、ローパスフィルタＬＰＦＬは、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ハイパスフィルタＨＰＦＬは、例えば、５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。ローパスフィルタＬＰＦＬはＬＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２３に供給し、ハイパスフィルタＨＰＦＬはＬＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２５に供給する。
【００３９】
帯域分割部２２は、帯域分割部２１と同様に、切替器１３を介してＬＣＨの音声信号が供給されるローパスフィルタＬＰＦＲとハイパスフィルタＨＰＦＲによって構成されている。このうち、ローパスフィルタＬＰＦＲは、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ハイパスフィルタＨＰＦＲは、例えば５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。ローパスフィルタＬＰＦＲ、ハイパスフィルタＨＰＦＲは、それぞれローパスフィルタＬＰＦＬ、ハイパスフィルタＨＰＦＬと同じ分割帯域に設定されている。ローパスフィルタＬＰＦＲはＲＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２４に供給し、ハイパスフィルタＨＰＦＲはＲＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２６に供給する。
【００４０】
音源補正部２３は、ローパスフィルタＬＰＦＬから入力される音声信号に対して、両耳間補正を施して供給するデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬにより構成されている。このデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬの係数ＦｉｌＬは、後述する制御部５０による制御に従って可変調節できるようになっている。
【００４１】
音源補正部２４は、音源補正部２３と同様に、ローパスフィルタＬＰＦＲから入力される音声信号に対して両耳間補正を施して供給するデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲにより構成されている。このデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲの係数ＦｉｌＲは、後述する制御部５０による制御に従って可変調節できるようになっている。
【００４２】
ゲイン補正部２５は、ゲインコントローラＧＬで構成されており、ハイパスフィルタＨＰＦＬから入力される中高域周波数成分の音声信号をゲイン調整して供給する。ゲインコントローラＧＬのゲインは、後述する制御部５０からの制御に従って調整可能となっている。
【００４３】
ゲイン補正部２６は、ゲイン補正部２５と同様に、ゲインコントローラＧＲで構成されており、ハイパスフィルタＨＰＦＲから供給される中高域周波数成分の音声信号をゲイン調整して供給する。これらのゲインコントローラＧＲのゲインは、後述する制御部５０からの制御に従って調整可能となっている。
【００４４】
加算器２７は、音源補正部２３から供給される音声信号と、ゲイン補正部２５のゲインコントローラＧＬから供給される音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１４に供給する。
【００４５】
加算器２８は、加算器２７と同様に、音源補正部２４から供給される音声信号と、ゲイン補正部２６のゲインコントローラＧＲから供給される音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１５に供給する。
【００４６】
増幅器１４は、加算器２７から供給される音声信号を増幅した後、スピーカ３１に供給する。増幅器１５は、増幅器１４と同様に、加算器２８から供給される音声信号を増幅した後、スピーカ３２に供給するようになっている。
【００４７】
なお、図示していないが、音場調整部２０と増幅器１４の間にはＤ／Ａ変換器が設けられており、デジタル信号処理された音声信号をアナログ信号に変換した後、スピーカ３１に供給するようになっている。
【００４８】
また、音場調整部２０と増幅器１５の間にもＤ／Ａ変換器が設けられており、音声信号をアナログ信号に変換した後、スピーカ３２に供給するようになっている。
【００４９】
特性測定部４０は、スピーカ３１、３２から放音される再生音を受聴者の受聴位置（ほぼ両耳の位置）で収音して収音信号を供給するマイクロフォン４１、４２と、スピーカ３１、３２とマイクロフォン４１、４２間のインパルス応答を測定するインパルス応答測定部４３と、インパルス応答測定部４３で測定されたインパルス応答の低域周波数成分を抽出する帯域分割部４４、４５と、帯域分割部４４、４５から入力されるインパルス応答の低域周波数成分から両耳間レベル差を算出する両耳間レベル差検出部４６とを備えて構成されている。また、ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲは音場空間のインパルス応答を示している。
【００５０】
帯域分割部４４は、帯域分割部２１のローパスフィルタＬＰＦＬと同じ特性のローパスフィルタＬＰＦＬａによって構成されている。同様に、帯域分割部４５は、帯域分割部２２のローパスフィルタＬＰＦＲと同じ特性のローパスフィルタＬＰＦＲａによって構成されている。マイクロフォン４１、４２から供給される収音信号は、インパルス応答測定部４３でインパルス応答が測定された後、ローパスフィルタＬＰＦＬａ、ＬＰＦＲａにそれぞれ供給されるようになっている。
【００５１】
なお、図示していないが、マイクロフォン４１、４２から供給される収音信号を増幅器で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器でアナログデジタル変換してインパルス応答測定部４３に供給するようになっている。
【００５２】
両耳間レベル差検出部４６は、帯域分割部４４、４５から入力されるインパルス応答の低域周波数成分から両耳間レベル差を算出して制御部５０に供給する。
【００５３】
制御部５０は、マイクロプロセッサおよびメモリで構成されている。制御部５０は、両耳間レベル差検出部４６から入力される両耳間レベル差に基づいて、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定するとともに、ゲイン補正部２５、２６のゲインコントローラＧＬ、ＧＲのゲインを設定する。
【００５４】
次に、上記図４の音場制御システム１０の音場調整時の動作を図５および図６を参照して説明する。この音場調整の動作は、不図示のリモコン等で音場調整の実行指示が入力された場合に実行される。
【００５５】
図５は、ターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートを示している。図５を参照して、ターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明する。図５において、ターゲットの音場において、音源１１からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、切替器１２，１３により音場調整部２０をスルーして、増幅器１４、１５を介して、２つのスピーカ３１、３２から放音する（ステップＳ１１）。そして、スピーカ３１、３２から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン４１、４２によって収音し、インパルス応答測定部４３で、インパルス応答（ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲ）を測定する（ステップＳ１２）。
【００５６】
測定されたインパルス応答は、帯域分割部４４、４５のローパスフィルタＬＰＦＬ、ＬＰＦＲで帯域制限され、帯域制限されたインパルス応答ｌ＿ｈ’ＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＬ、ｌ＿ｈ’ＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＲ、ｌ＿ｈ’ＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＬ、ｌ＿ｈ’ＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＲが両耳間レベル差検出部４６に供給される（ステップＳ１３）。
【００５７】
両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲを算出する（ステップＳ１４）。
【００５８】
そして、両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲを、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを算出して制御部５０に供給する（ステップＳ１５）。制御部５０は、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄをメモリに記憶する（ステップＳ１６）。
【００５９】
図６は、音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの設定動作を説明するためのフローチャートを示している。図６を参照して、音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの設定動作を説明する。
【００６０】
図６において、まず、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを単位インパルスに初期化（ＦｉｌＬ＝［１，０，０，・・・］、ＦｉｌＲ＝［１，０，０，・・・］）する（ステップＳ２１）。つぎに、再生音場にて、音源１１からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、切替器１２、１３で、音場調整部２０をスルーして、増幅器１４、１５を介して２つのスピーカ３１、３２から放音する（ステップＳ２２）。そして、スピーカ３１、３２から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン４１、４２によって収音し、インパルス応答測定部４３で、インパルス応答（ｈＬＬ、ｈＬＲ、ｈＲＬ、ｈＲＲ）を測定する（ステップＳ２３）。
【００６１】
そして、インパルス応答は、帯域分割部４５、４６のローパスフィルタＬＰＦＬａ、ＬＰＦＲａで帯域制限され、帯域制限されたインパルス応答ｌ＿ｈＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈＬＬ、ｌ＿ｈＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈＬＲ、ｌ＿ｈＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈＲＬ、ｌ＿ｈＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈＲＲが両耳間レベル差検出部４６に供給される（ステップＳ２４）。
【００６２】
両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈＬＬ＋ｌ＿ｈＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈＬＲ＋ｌ＿ｈＲＲを算出する（ステップＳ２５）。両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈＬＬ＋ｌ＿ｈＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈＬＲ＋ｌ＿ｈＲＲを、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄを算出して制御部５０に供給する（ステップＳ２６）。
【００６３】
制御部５０は、メモリに記憶しているターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄとの近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２を算出する（ステップＳ２７）。そして、制御部５０は、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。この判定の結果、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）の場合には（ステップＳ２８の「Ｙ」）、制御部５０は、設定したデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲに応じて、ゲイン補正部２５、２６のゲインコントローラＧＬ、ＧＲのゲインを設定する（ステップＳ３０）。より具体的には、制御部５０は、帯域分割部２３、２４のハイパスフィルタＨＰＦＬ、ＨＰＦＲを通過した中高周波数帯域の入力信号のレベルを、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒで補正された低周波数帯域の入力信号のレベルと合わせるために、ゲイン補正部２５、２６のゲインコントローラＧＬ、ＧＲのゲインを制御する。
【００６４】
他方、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）でない場合には（ステップＳ２８の「Ｎ」）、制御部５０は、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲ、Ｌの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを、後述するようにして近似誤差ｅｒｒｏｒが小さくなるように更新した後（ステップＳ２９）、ステップＳ２２に戻り、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）となるまで同じ処理を繰り返し実行する。
【００６５】
これらのパラメータ（音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲ、ゲイン補正部２５、２６のゲイン）は、再生空間と受聴位置が変わらない限り、再生音場で一回設定しておけば良い。
【００６６】
つぎに、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの構成およびその係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの設定方法を説明する。図７は音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬをＦＩＲフィルタで構成した場合のその構成例を示す図である。音源補正部２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲの構成は、音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬの構成と同様であるのでその図示および説明は省略する。
【００６７】
音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬは、図７に示す如く、１サンプル遅延させるＮ−１段の遅延回路ＺＬ１〜ＺＬ１と、遅延回路ＺＬ１〜ＺＬＮ−１の出力を設定された係数で乗算するＮ段の乗算器ＦｉｌＬ（０）〜ＦｉｌＬ（Ｎ−１）とを備えて構成されている。ＦｉｌＬの初期値は、ＦｉｌＬ＝［１，０，０、・・・・・］となっている。図８は、ＦｉｌＬ＝［１，０，０、・・・・・］を模式的に示す図である。Ｉｎｄｅｘ＝０の場合だけ振幅「１」、他の場合は「０」となっている。制御部５０は、ＦｉｌＬ（２）〜ＦｉｌＬ（Ｎ）の係数値を設定して、ターゲットの音場と再生音場の両耳間レベル差の変動を制御する。
【００６８】
図９は、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの制御イメージを説明するための図（参考図）である。参考として、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの制御イメージを説明する。図９（Ａ）は、両耳間レベル差の一例を模式的に示している。ここでは、両耳間レベル差が図９（Ａ）に示すような場合に、これを全ての時間で「０」となるように、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを設定する場合を説明する。
【００６９】
同図（Ｂ）は０−Ｔ１間のＦｉｌＬを、同図（Ｃ）は０−Ｔ１間のＦｉｌＲを、同図（Ｃ）はＴ１−Ｔ２間のＦｉｌＬを、同図（Ｄ）はＴ１−Ｔ２間のＦｉｌＲを模式的に示している。
【００７０】
同図（Ａ）に示すように、０−Ｔ１間では、左耳のエネルギーが大きくなっている。このため、０−Ｔ１間では、同図（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く、左耳のエネルギーを打ち消し、右耳のエネルギーを増大させるようにＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを設定する。
【００７１】
これに対して、同図（Ａ）に示すように、Ｔ１−Ｔ２間では、右耳のエネルギーが大きくなっている。このため、Ｔ１−Ｔ２間では、同図（Ｅ）、（Ｆ）に示す如く、右耳のエネルギーを打ち消し、左耳のエネルギーを増大させるようにＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを設定する。
【００７２】
つづいて、上記図６のステップＳ２９のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの更新方法を図１０を参照して具体的に説明する。図１０は、上記図６のステップＳ２９のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの更新方法を具体的に説明するための説明図である。
【００７３】
まず、制御部５０は、誤差ベクトルｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃを下式（８）で算出する。誤差ベクトルｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃは、再生音場の方がターゲットの音場に比して、左耳強めの場合は正の値、左耳弱めの場合は負の値となる。
【００７４】
ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃ＝ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ・・・（８）
【００７５】
図１１（Ａ）は、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄの一例、図１１（Ｂ）は、ターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄの一例を示している。図１１（Ｃ）は、誤差ベクトルｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃの一例を示している。
【００７６】
つづいて、制御部５０は、下式（９）、（１０）により、係数ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）、ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）を算出して、係数ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）、ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）を更新する。
【００７７】
ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）＝ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）−ｍｕ・ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃ（ｉｎｄｅｘ）・・・（９）
ただし、ｍｕ：十分小さな値
ｉｎｄｅｘ＝ｒａｎｄ（１）：１つのランダムな値、２以上でフィ
ルタ長以下の値
【００７８】
ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）＝（−１）・ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）・・・（１０）
ただし、間接音成分はＬｃｈと逆相
【００７９】
図１１（Ｄ）は、ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃの振幅をｍｕで調整したｍｕ・ｅｒｒｏｖｅｃを示している。図１１（Ｄ）に示す例では、ｍｕ・ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃ（ｉｎｄｅｘ）は、例えば、ｉｎｄｅｘ＝０〜Ｔ１で正になっており、再生音場では、左耳のエネルギーが大きすぎる。ｉｎｄｅｘ＝０〜Ｔ１で、上記式（９）により、ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）を小さくし、上記式（１０）より、ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）を大きくする。これにより、左耳のエネルギーを小さくすることが可能となる。
【００８０】
なお、実施例１では、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄのデータを制御部５０のメモリに予め記憶しておき、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄのみを算出して、上述と同様に、近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２＜ｔｈ（定数）となるように、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定することにしても良い。これにより、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄの算出動作が不要となる。この場合、ターゲットの音場を複数用意しておき、各ターゲットの音場毎に、両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを記憶しておくことにしても良い。これにより、複数の音場再現が可能となる。
【００８１】
また、実施例１では、特性測定部４０は、両耳間レベル差をインパルス応答から算出しているが、白色雑音を測定して、両耳間レベル差を算出することにしても良い。この場合、スピーカ３１、３１から放音し、その音を止めたタイミングから両耳の信号を取り込む動作を複数回実行し、その各耳のエネルギーの平均＜ＳＬ２（ｔ）＞、＜ＳＲ２（ｔ）＞の比から両耳間レベル差を算出することにしても良い（上記式（５）、（６）、（７）参照）。
【００８２】
［実施例２］
実施例１では、上述の音場調整動作を実行して、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定することとした。これに対して、実施例２では、上述の近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２＜ｔｈ（定数）となるように、予めデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定しておく構成である。この場合の再生音場は、一般的に使用される可能性の高い音場空間とする。図１１は、実施例２にかかる音場制御システム１００の構成を示す図である。図１１において、図４と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。図１１に示す如く、実施例２の音場制御システム１００では、図４の特性測定部４０が不要となるので、音場制御システム１００を低コストで提供することが可能となる。
【００８３】
［実施例３］
実施例３にかかる音場制御システムは、実施例１（図４参照）の音場制御システム１０において、入力信号の中高域周波数成分に対して反射音響の補正を行うものである。図１２は、実施例３にかかる音場制御システム２００の構成を示す図である。図１２において、図４と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。実施例３の音場制御システム２００は、実施例１のゲイン補正部２５、２６の替わりに反射音付加部２０３、２０４を設けた構成となっている。また、実施例１では、帯域分割部２１，２２は、入力信号を２つの周波数帯域に分割しているが、実施例３の帯域分割部２０１，２０２は、入力信号を複数ｎ（但し、ｎ≧３）の周波数帯域に分割する。ここでは、実施例１と共通する部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８４】
帯域分割部２０１は、切替器１２を介してＬＣＨの音声信号が供給される複数個ｎのバンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎで構成されている。このうち、ＢＦＬ１はＬＰＦであり、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ＢＦＬ２〜ＢＦＬｎはＢＰＦ（バンドパスフィルタ）であり、例えば、５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。各バンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎは、全オーディオ周波数帯域をｎ個に分割したときのそれぞれの分割帯域に割り当てられている。各バンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎは、ｎ個の２次のＩＩＲフィルタで構成することができる。ＢＦＬ１はＬＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２３に供給し、ＢＦＬ２〜ＢＦＬｎはＬＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２５に供給する。
【００８５】
帯域分割部２０２は、帯域分割部２１と同様に、切替器１３を介してＲＣＨの音声信号が供給される複数個ｎのバンドパスフィルタＢＦＲ１〜ＢＦＲｎによって構成されている。このうち、ＢＦＲ１はＬＰＦであり、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ＢＦＲ２〜ＢＦＲｎはＢＰＦであり、例えば５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。各バンドパスフィルタＢＦＲ１〜ＢＦＲｎは、全オーディオ周波数帯域をｎ個に分割したときのそれぞれの分割帯域に割り当てられている。バンドパスフィルタＢＦＲ１〜ＢＦＲｎは、それぞれバンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎと同じ分割帯域に設定されている。ＢＦＲ１はＲＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２４に供給し、ＢＦＲ２〜ＢＦＲｎはＲＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２６に供給する。
【００８６】
反射音付加部２０３は、複数個ｎ−１の反射音付加フィルタ２０３Ｌ２〜２０３Ｌｎを備えている。各反射音付加フィルタ２０３Ｌ２〜２０３Ｌｎは、再生音場の広さ感を示す反射音評価値とターゲットの音場の広さ感を示す反射音評価値との差異に基づいて、両者の反射音評価値が等しくなるように、その係数が設定されている。反射音付加フィルタ２０３Ｌ２〜２０３Ｌｎは、バンドパスフィルタＢＦＬ２〜ＢＦＬｎから入力される中高域周波数成分の音声信号に対して、反射音補正を行う。
【００８７】
反射音付加部２０４は、反射音付加部２０３と同様に、複数個ｎ−１の反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎを備えている。各反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎは、再生音場の広さ感を示す反射音評価値とターゲットの音場の広さ感を示す反射音評価値との差異に基づいて、両者の反射音評価値が等しくなるように、その係数が設定されている。反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎは、バンドパスフィルタＢＦＲ２〜ＢＦＲｎから入力される中高域周波数成分の音声信号に対して、反射音補正を行う。なお、反射音付加部２０３、２０４の反射音補正に関しては、本願出願人の特許出願中の日本国特許出願番号２００３−０６７８１４および日本国特許出願番号２００２−０５３４８３で詳細に検討されている。
【００８８】
加算器２７は、音源補正部２３から供給される音声信号と、反射音付加部２０３の反射音付加フィルタ２０３Ｒ２〜２０３Ｒｎから供給されるｎ−１個の音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１４に供給する。
【００８９】
加算器２８は、加算器２７と同様に、音源補正部２４から供給される音声信号と、反射音付加部２０４の反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎから供給されるｎ−１個の音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１５に供給する。
【００９０】
実施例３によれば、低域周波数成分に対しては両耳間補正を行い、中高域周波数成分に対しては反射音補正を行うこととしたので、ターゲットの音場の反射音響の再現を行うことができ、高精度にターゲットの音場を再現することが可能となる。
【００９１】
なお、実施例３では、反射音響の制御を行うための反射音付加部２０３、２０４を設けることとしたが、用途に応じて反射音付加部２０３、２０４の替わりにイコライジング部を設けることにしても良い。
【００９２】
［実施例４］
実施例１では、２ＣＨのソースに対応した音場制御システムについて説明した。これに対して、実施例４では、５．１ｃｈのマルチＣｈソースに対応した音場制御システムについて説明する。図１２は、実施例４にかかる音場制御システム３００の音場空間を模式的に示した図である。図１２では、音源、増幅器、帯域分割部、特性測定部、および制御部の図示を省略している。
【００９３】
図１２に示すように、５．１ＣＨの場合には、前方に３つのスピーカ３０１、３０２、３０３、後方に２つのスピーカ３０４、３０５、部屋の片隅に不図示のサブウーハーが配置される。かかるサブウーハーは、常に鳴動しているわけではなく超低域周波数成分の音声信号しか供給されないため、ここでは５つのスピーカ３０１〜３０５のみを考える。
【００９４】
左方向のスピーカ（Ｌ、ＳＬ）３０１、３０４に左耳を制御するためのデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２を、右方向のスピーカ（Ｒ、ＳＲ）３０３、３０５に、右耳を制御するためのデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲ３１１、３１３をその前段に配置する。Ｃｅｎｔｅｒのスピーカ３０２は、スルーに設定しておく。デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２はに、同一の係数ＦｉｌＬを設定し、また、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲ３１１、３１３には同一の係数ＦｉｌＲを設定する。
【００９５】
図１４は、音場制御システム３００におけるターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートを示している。図１３を参照して、音場制御システム３００におけるターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明する。
【００９６】
図１４において、まず、ターゲットの音場において、音源（不図示）からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、増幅器（不図示）を介して、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音する（ステップＳ３１）。そして、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン（不図示）によって収音し、インパルス応答測定部（不図示）で、インパルス応答（ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲ、ｈ’ＣＬ、ｈ’ＣＲ、ｈ’ＳＬＬ、ｈ’ＳＬＲ、ｈ’ＳＲＬ、ｈ’ＳＲＲ）を測定する（ステップＳ３２）。
【００９７】
そして、インパルス応答はＬＰＦ（不図示）で帯域制限された後、帯域制限されたインパルス応答（ｌ＿ｈ’ＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＬ、ｌ＿ｈ’ＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＲ、ｌ＿ｈ’ＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＬ、ｌ＿ｈ’ＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＲ、ｌ＿ｈ’ＣＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＣＬ、ｌ＿ｈ’ＣＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＣＲ、ｌ＿ｈ’ＳＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＬＬ、ｌ＿ｈ’ＳＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＬＲ、ｌ＿ｈ’ＳＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＲＬ、ｌ＿ｈ’ＳＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＲＬ、ｌ＿ｈ’ＳＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＲＲ）が両耳間レベル差検出部（不図示）に供給される（ステップＳ３３）。
【００９８】
両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ＋ｌ＿ｈ’ＣＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲ＋ｌ＿ｈ’ＣＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＲを算出する（ステップＳ３４）。
【００９９】
そして、両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ＋ｌ＿ｈ’ＣＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲ＋ｌ＿ｈ’ＣＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＲを、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、ターゲットでの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを算出して不図示の制御部（不図示）に供給する（ステップＳ３５）。制御部（不図示）は、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄをメモリに記憶する（ステップＳ３６）。
【０１００】
図１５は、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの設定動作を説明するためのフローチャートを示している。図１４を参照して、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの設定動作を説明する。
【０１０１】
図１５において、まず、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを単位インパルスに初期化（ＦｉｌＬ＝［１，０，０，・・・］、ＦｉｌＲ＝［１，０，０，・・・］）する（ステップＳ４１）。つぎに、再生音場にて、音源（不図示）からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、増幅器（不図示）を介して、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音する（ステップＳ４２）。そして、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン（不図示）によって収音し、インパルス応答測定部（不図示）で、インパルス応答（ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲ、ｈ’ＣＬ、ｈ’ＣＲ、ｈ’ＳＬＬ、ｈ’ＳＬＲ、ｈ’ＳＲＬ、ｈ’ＳＲＲ）を測定する（ステップＳ４３）。
【０１０２】
インパルス応答は、ＬＰＦ（不図示）で帯域制限され、帯域制限されたインパルス応答（ｌ＿ｈＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈＬＬ、ｌ＿ｈＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈＬＲ、ｌ＿ｈＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈＲＬ、ｌ＿ｈＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈＲＲ、ｌ＿ｈＣＬ＝ＬＰＦ＊ｈＣＬ、ｌ＿ｈＣＲ＝ＬＰＦ＊ｈＣＲ、ｌ＿ｈＳＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈＳＬＬ、ｌ＿ｈＳＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈＳＬＲ、ｌ＿ｈＳＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈＳＲＬ、ｌ＿ｈＳＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈＳＲＲ）が両耳間レベル差検出部（不図示）に供給される（ステップＳ４４）。
【０１０３】
両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答（ｈＬ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＬ＋ｌ＿ｈＣＬ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＬ、ｈＲ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＲ＋ｌ＿ｈＣＲ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＲを算出する（ステップＳ４５）。
【０１０４】
そして、両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答（ｈＬ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＬ＋ｌ＿ｈＣＬ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＬ、ｈＲ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＲ＋ｌ＿ｈＣＲ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＲ）を、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄを算出して制御部（不図示）に供給する（ステップＳ４６）。
【０１０５】
制御部（不図示）は、メモリに記憶しているターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差との近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２を算出する（ステップＳ４７）。ここで、制御部（不図示）は、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）であるか否かを判定する（ステップＳ４８）。この判定の結果、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）の場合には（ステップＳ４８の「Ｙ」）、制御部（不図示）は、設定した係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲに応じて、ゲイン補正部（不図示）のゲインを設定する（ステップＳ５０）。
【０１０６】
他方、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）でない場合には（ステップＳ４８の「Ｎ」）、制御部（不図示）は、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを実施例１と同様な方法で更新して、ステップＳ４２に戻り、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）となるまで同じ処理を繰り返し実行する。
【０１０７】
実施例４によれば、５．１ｃｈのマルチＣｈソースにおいても、両耳間レベル差に基づいて、ターゲットの音場の再現特性が得られるように、再生音場の音源を補正することが可能である。ここでは、５．１ｃｈのマルチＣｈソースについて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、スピーカの数や配置がソースのフォーマットにより異なっていても本発明は適用可能である。すなわち、２つのフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒで両耳を制御し、ＦｉｌｔｅｒＬを左方向にあるスピーカに、ＦｉｌｔｅｒＲを右方向にあるスピーカのために使用することにより、他のマルチＣＨソースにも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための説明図である。
【図２】実施の形態にかかる音場制御システムの構成を示す図である。
【図３】図２の音場制御システムの音場調整動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施例１の音場制御システムの構成を示す図である。
【図５】ターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】音源補正部のデジタルフィルタの係数の設定動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】音源補正部のデジタルフィルタをＦＩＲフィルタで構成した場合のその構成例を示す図である。
【図８】ＦｉｌＬ＝［１，０，０，・・・・・］を示す模式図である。
【図９】デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの制御イメージを説明するための図である。
【図１０】デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの更新方法を具体的に説明するための説明図である。
【図１１】実施例２の音場制御システムの構成を示す図である。
【図１２】実施例３の音場制御システムの構成を示す図である。
【図１３】実施例４の音場制御システムの構成を示す図である。
【図１４】図１３の音場制御システムにおけるターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】音源補正部のデジタルフィルタの係数の設定動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１、１０、１００、２００、３００ 音場制御システム
２、１１ 音源
３、２１、２２、４５、４５、２０１、２０２ 帯域分割部
４、２３、２４ 音源補正部
５、２５、２６ ゲイン補正部
６ 音源合成部
７ 放音部
８、４０ 特性測定部
９、５０ 制御部
１２、１３ 増幅器
３１、３２ スピーカ
４１、４２ マイクロフォン
４３ インパルス応答測定部
４６ 両耳間レベル差検出部
２０３、２０４ 反射音付加部
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーオーディオ等に使用される音場制御システム、および音場制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、新しいオーディオメディアの出現により、オーディオ視聴環境が多様化してきている。このため、どのような視聴環境においても、コンサートホール等を模した広がり感の得られる目標の音場空間を得るためのシステムが望まれている。このような目標の音場空間を得るためのシステムとして、たとえば、トランスオーラルシステムのような逆フィルタを使用するシステムも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このトランスオーラルシステムとは、目標とする音空間における受聴者の位置で収録した音を再生音場において受聴することで、目標とする音空間で受聴しているのと同様の臨場感を得ようとするシステムである。
【０００３】
より詳細には、原音場に置かれたダミーヘッドと同じ位置に受聴者が居た場合に得られる左右両耳それぞれの外耳道入口の音圧ＰＬ、ＰＲと、再生音場において同じ受聴者に対して原音場を再現した時に同様に得られる音圧ＳＬ、ＳＲとを一致させ、原音場で集音した音響情報を再生音場において再現するものである。かかる再生状態を実現するために、クロストークキャンセルフィルタ（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ ｃａｎｃｅｌｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）と呼ばれる再生等価フィルタで再生音場の制御を行っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−８７８９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトランスオーラルシステムにおいては、再生音場の特性を逆フィルタによりキャンセルする必要があるため、ほとんどの実音場ではその設計が困難である。例えば、最適位置を少し離れると原音場とは異なった臨場感になるという制御エリアの狭さが問題であった。また、とりわけ、狭い空間での再生に際しては、厳密な原音場の定位等の制御が要求されるため、精緻な逆フィルタの設計が困難であった。
【０００６】
本発明は、上記の各問題点に鑑みてなされたものであり、その課題の一例として、目標の音場空間を違和感なく自然に再現することが可能な音場制御システムおよび音場制御方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の音場制御システムの発明は、入力信号に対してターゲットの音場を生成する音場制御システムにおいて、前記入力信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、前記ターゲットの音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、前記帯域分割手段で分割された第１の周波数帯域の前記入力信号に対して補正を行う音源補正手段と、を備えたことを特徴として構成する。
【０００８】
また、請求項１２に記載の音場制御方法の発明は、入力信号に対してターゲットの音場を生成する音場制御方法において、前記入力信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割工程と、前記ターゲットの音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、前記帯域分割手段で分割された第１の周波数帯域の前記入力信号に対して補正を行う音源補正工程と、を含むことを特徴として構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる音場制御システムおよび音場制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
［実施の形態］
図１〜図３を参照して、本実施の形態の音場制御システムを説明する。図１は、本発明の原理を説明するための説明図である。定常な白色雑音をスピーカＳＰに印加しときの両耳間レベル差は、スピーカＳＰから両耳位置へのインパルス応答で一義的に算出できる。各耳への信号の集合平均値は、それぞれのインパルス応答を積分することにより算出することができる。本願出願人は、音の立ち下がりにおける過度的両耳間レベル差変動が空間印象に大きな影響を与えることに着目した。本発明では、過度的両耳間レベル差を、各耳への信号の集合平均値（＝各耳のインパルス応答の積分値）の比で表現し、空間印象を表す尺度として使用する。
【００１１】
本発明では、ターゲットの音場で各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、デジタルフィルタを設定して、受聴者に対してターゲットとする音場空間を違和感なく自然に再現する。ここで、ターゲットの音場とは、コンサートホール、スタジアム等の目標とする音場空間のことであり、再生音場とは実際に再生を行う音場空間のことを言う。また、ここで、各耳とは、所定の音場空間のインパルス応答を検出する少なくとも２つの検出部のことを言う。この少なくとも２つの検出部は、両耳位置に対応した位置に設置される。
【００１２】
図１を参照して、過度的両耳間レベル差の算出方法を説明する。図１において、スピーカＳＰから長時間白色雑音が放音されることを想定する。この場合に、両耳に入る信号ＳＬ（ｔ）、ＳＲ（ｔ）は、下式（１）、（２）のように表すことができる。
【００１３】
【数１】
上記式（１）、（２）より、両耳に入る信号ＳＬ（ｔ）、ＳＲ（ｔ）の２乗は、下式（３）、（４）のように表すことができる。
【００１５】
【数２】
上記式（３）、（４）より、両辺の集合平均が＜ｎ（τ）ｎ（θ）＞＝Ｎδ（τ−θ）であることを利用すると、下式（５）、（６）を導出することができる。
【００１７】
【数３】
上記式（５）、（６）より、このときの過度的両耳間レベル差ＴＲＩＬＤ（ｔ）は、下式（７）のように定義することができる。かかる過度的両耳間レベル差の定義式（７）では、音が減衰していく過程での両耳間レベル差変動をインパルス応答で表現が可能となる。従って、インパルス応答を測定することで、両耳間レベル差を算出することが可能となる。
【００１９】
【数４】
図２は、本実施の形態にかかる音場制御システムの構成を示す図である。音場制御システム１は、音源２と、帯域分割部３と、音源補正部４と、ゲイン補正部５と、音源合成部６と、放音部７と、特性測定部８と、制御部９とを備えて構成されている。
【００２１】
音源２は、通常のオーディオ再生の際には、オーディオ信号を帯域分割部３にに供給し、後述の音場調整の際には、インパルス応答測定信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を放音部７に供給する。
【００２２】
帯域分割部３は、音源２から供給される入力信号を複数の周波数帯域に帯域分割し、第１の周波数帯域（例えば、低周波数帯域）の入力信号を音源補正部４に、第２の周波数帯域（例えば、中高周波数帯域）の入力信号をゲイン補正部５にそれぞれ供給する。
【００２３】
音源補正部４は、デジタルフィルタで構成されている。そのデジタルフィルタの係数は、制御部９により調整可能となっている。音源補正部７は、帯域分割部３から供給される第１の周波数帯域の入力信号に対して、ターゲットの音場での両耳間レベル差と、再生音場での両耳間レベル差との誤差を解消するように、両耳間補正を施して音源合成部６に供給する。
【００２４】
ゲイン補正部５は、帯域分割部３から供給される第２の周波数帯域の入力信号に対して、音源補正部４での補正後の入力信号とのレベルを合わせるために、ゲイン調整を行った後、音源合成部６に供給する。ゲイン補正部５のゲインは、制御部９で調整可能となっている。
【００２５】
音源合成部６は、音源補正部４から供給される補正後の入力信号と、ゲイン補正部５から供給されるゲイン調整後の高周波成分とを再合成（加算）して、放音部７に供給する。放音部７は、例えば、スピーカからなり、音源合成部６から供給される入力信号を放音する。
【００２６】
特性測定部８は、音源調整時に、ターゲットの音場と再生音場とで、放音部７から両耳位置までのインパルス応答を測定し、測定したインパルス応答に基づいて各々の両耳間レベル差を算出する。この場合、音源２から出力されるインパルス応答測定信号は、帯域分割部３、音源補正部４、およびゲイン補正部５をスルーして放音部７から放音される。
【００２７】
制御部９は、特性測定部８で算出された前記ターゲットの音場の両耳間レベル差異と、再生音場の両耳間レベル差の誤差を解消するように、音源補正部４を制御する。また、制御部９は、帯域分割部３で分割された第２の周波数帯域の入力信号のレベルを、音源補正部４で補正された第１の周波数帯域の入力信号のレベルと合わせるために、ゲイン補正部５のゲインを制御する。
【００２８】
図３は、上記図２の音場制御システム１０の音場調整時の動作を説明するためのフローチャートである。この音場調整の動作は、不図示のリモコン等でユーザにより音場調整の実行指示が入力された場合に実行される。
【００２９】
図３において、まず、特性測定部８は、ターゲットの音場でインパルス応答を測定する（ステップＳ１）。特性測定部８は、測定したインパルス応答に基づいて、上記式（７）を使用して、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを算出する（ステップＳ２）。制御部９は、算出されたターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを制御部９に備えられたメモリに記憶する（ステップＳ３）。
【００３０】
つぎに、特性測定部８は、再生音場でインパルス応答を測定する（ステップＳ４）。特性測定部８は、測定したインパルス応答に基づいて、上記式（７）を使用して、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄを算出する（ステップＳ５）。制御部９は、ターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄの誤差が所定値以下となるように、音源補正部４のデジタルフィルタの係数を設定する（ステップＳ６）。さらに、制御部９は、帯域分割部３で分割された第２の周波数帯域の入力信号のレベルを、音源補正部４で補正された第１の周波数帯域の入力信号のレベルと合わせるために、ゲイン補正部５のゲインを設定する（ステップＳ７）。
【００３１】
本実施の形態によれば、帯域分割部３は、入力信号を複数の周波数帯域に分割し、音源補正部４は、ターゲットの音場での各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場での各耳への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、帯域分割された第１の周波数帯域の入力信号に対して補正を行うこととしたので、オーディオ信号を音源２から入力して放音部７で放音する場合に、ターゲットの音場空間を違和感なく自然に再現することが可能となる。
【００３２】
付言すると、音源補正部４では、空間印象に係わる両耳間のパラメータだけを制御対象とし、かつ、入力信号の低域周波数成分だけをフィルタ処理することとしているので、音質劣化が極めて少ない自然な音場再現の効果を得ることができる。また、本実施の形態では、トランスオーラルシステムのように、逆フィルタでインパルス応答を完全に一致させようとする方法に比して、必ず安定な近似フィルタを設計することができる。さらに、音源補正部４では、入力信号の低域周波数成分のみを処理するため、大規模なシステムを必要とせず、他のエフェクト（残響付加やイコライジングなど）との共存も容易となる（実施例３参照）。
【００３３】
また、制御部９は、ターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄの誤差が所定値以下となるように、音源補正部４のデジタルフィルタの係数を設定することとしたので、簡単な方法および構成で、ターゲットの音場空間を違和感なく自然に再現することが可能となる。
【００３４】
また、ゲイン補正部５は、帯域分割部３から供給される中高周波数帯域の入力信号に対して、音源補正部４での補正後の入力信号とのレベルを合わせるために、ゲイン調整を行うこととしたので、入力信号の低域周波数成分と高周波数成分とのバランスを取ることが可能となる。
【００３５】
［実施例１］
図４は、実施例１の音場制御システムの構成を示す図である。この実施例１の音場制御システム１０は、左右２ＣＨの音声信号を処理することが可能である。音場制御システム１０は、図２に示す如く、左右２ＣＨの音声信号（デジタル信号）を供給する音源１１と、音源１１から入力される信号の出力先の切替を行う切替器１２、１３と、音源１１から切替器１２、１３を介して入力される左右２ＣＨの音声信号を音場を調整する音場調整部２０と、音場調整部２０から入力される左右２ＣＨの音声信号をそれぞれ増幅する増幅器１４、１５と、増幅器１４、１５で増幅された左右２ＣＨの音声信号をそれぞれ放音するスピーカ３１、３２と、ターゲットの音場と再生音場とでインパルス応答を測定してそれぞれの両耳間レベル差を検出する特性測定部４０と、特性測定部４０で検出したターゲットの音場の両耳間レベル差と再生音場の両耳間レベル差とに基づいて音場調整部２０を制御する制御部５０と、を備えて構成されている。
【００３６】
音源１１は、通常のオーディオ再生の際には、オーディオ信号を切替器１２、１３を介して音場調整部２０に供給し、後述の音場調整の際には、インパルス応答測定信号を切替器１２、１３を介して、増幅器１４、１５に供給する。切替器１２は、音源１１から供給されるオーディオ信号を音場調整部２０の帯域分割部２１に供給し、また、音源１１から供給されるインパルス応答用測定信号を音場調整部２０をスルーして増幅器１４に供給する。切替器１３は、切替器１２と同様に、音源１１から供給されるオーディオ信号を音場調整部２０の帯域分割部２２に供給し、また、音源１１から供給されるインパルス応答用測定信号を音場調整部２０をスルーして増幅器１５に供給する。
【００３７】
音場調整部２０は、デジタルシグナルプロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）によって構成されている。音源補正部２０は、音源１１から切替器１２、１３を介して供給される左右２ＣＨの音声信号を帯域分割する左右２ＣＨ分の帯域分割部２１、２２と、帯域分割部２１、２２で帯域分割された低周波数帯域の音声信号に対して両耳間補正を行う左右２ＣＨ分の音源補正部２３、２４と、帯域分割部２１、２２で帯域分割された中高周波数帯域の音声信号に対してゲイン補正を行う左右２ＣＨ分のゲイン補正部２５、２６と、音源補正部２３、２４の出力とゲイン補正部２５、２６の出力とをそれぞれ加算する左右２ＣＨ分の加算器２７、２８と、を備えて構成される。
【００３８】
帯域分割部２１は、切替器１２を介してＬＣＨの音声信号が供給されるローパスフィルタＬＰＦＬとハイパスフィルタＨＰＦＬで構成されている。このうち、ローパスフィルタＬＰＦＬは、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ハイパスフィルタＨＰＦＬは、例えば、５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。ローパスフィルタＬＰＦＬはＬＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２３に供給し、ハイパスフィルタＨＰＦＬはＬＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２５に供給する。
【００３９】
帯域分割部２２は、帯域分割部２１と同様に、切替器１３を介してＬＣＨの音声信号が供給されるローパスフィルタＬＰＦＲとハイパスフィルタＨＰＦＲによって構成されている。このうち、ローパスフィルタＬＰＦＲは、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ハイパスフィルタＨＰＦＲは、例えば５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。ローパスフィルタＬＰＦＲ、ハイパスフィルタＨＰＦＲは、それぞれローパスフィルタＬＰＦＬ、ハイパスフィルタＨＰＦＬと同じ分割帯域に設定されている。ローパスフィルタＬＰＦＲはＲＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２４に供給し、ハイパスフィルタＨＰＦＲはＲＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２６に供給する。
【００４０】
音源補正部２３は、ローパスフィルタＬＰＦＬから入力される音声信号に対して、両耳間補正を施して供給するデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬにより構成されている。このデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬの係数ＦｉｌＬは、後述する制御部５０による制御に従って可変調節できるようになっている。
【００４１】
音源補正部２４は、音源補正部２３と同様に、ローパスフィルタＬＰＦＲから入力される音声信号に対して両耳間補正を施して供給するデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲにより構成されている。このデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲの係数ＦｉｌＲは、後述する制御部５０による制御に従って可変調節できるようになっている。
【００４２】
ゲイン補正部２５は、ゲインコントローラＧＬで構成されており、ハイパスフィルタＨＰＦＬから入力される中高域周波数成分の音声信号をゲイン調整して供給する。ゲインコントローラＧＬのゲインは、後述する制御部５０からの制御に従って調整可能となっている。
【００４３】
ゲイン補正部２６は、ゲイン補正部２５と同様に、ゲインコントローラＧＲで構成されており、ハイパスフィルタＨＰＦＲから供給される中高域周波数成分の音声信号をゲイン調整して供給する。これらのゲインコントローラＧＲのゲインは、後述する制御部５０からの制御に従って調整可能となっている。
【００４４】
加算器２７は、音源補正部２３から供給される音声信号と、ゲイン補正部２５のゲインコントローラＧＬから供給される音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１４に供給する。
【００４５】
加算器２８は、加算器２７と同様に、音源補正部２４から供給される音声信号と、ゲイン補正部２６のゲインコントローラＧＲから供給される音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１５に供給する。
【００４６】
増幅器１４は、加算器２７から供給される音声信号を増幅した後、スピーカ３１に供給する。増幅器１５は、増幅器１４と同様に、加算器２８から供給される音声信号を増幅した後、スピーカ３２に供給するようになっている。
【００４７】
なお、図示していないが、音場調整部２０と増幅器１４の間にはＤ／Ａ変換器が設けられており、デジタル信号処理された音声信号をアナログ信号に変換した後、スピーカ３１に供給するようになっている。
【００４８】
また、音場調整部２０と増幅器１５の間にもＤ／Ａ変換器が設けられており、音声信号をアナログ信号に変換した後、スピーカ３２に供給するようになっている。
【００４９】
特性測定部４０は、スピーカ３１、３２から放音される再生音を受聴者の受聴位置（ほぼ両耳の位置）で収音して収音信号を供給するマイクロフォン４１、４２と、スピーカ３１、３２とマイクロフォン４１、４２間のインパルス応答を測定するインパルス応答測定部４３と、インパルス応答測定部４３で測定されたインパルス応答の低域周波数成分を抽出する帯域分割部４４、４５と、帯域分割部４４、４５から入力されるインパルス応答の低域周波数成分から両耳間レベル差を算出する両耳間レベル差検出部４６とを備えて構成されている。また、ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲは音場空間のインパルス応答を示している。
【００５０】
帯域分割部４４は、帯域分割部２１のローパスフィルタＬＰＦＬと同じ特性のローパスフィルタＬＰＦＬａによって構成されている。同様に、帯域分割部４５は、帯域分割部２２のローパスフィルタＬＰＦＲと同じ特性のローパスフィルタＬＰＦＲａによって構成されている。マイクロフォン４１、４２から供給される収音信号は、インパルス応答測定部４３でインパルス応答が測定された後、ローパスフィルタＬＰＦＬａ、ＬＰＦＲａにそれぞれ供給されるようになっている。
【００５１】
なお、図示していないが、マイクロフォン４１、４２から供給される収音信号を増幅器で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器でアナログデジタル変換してインパルス応答測定部４３に供給するようになっている。
【００５２】
両耳間レベル差検出部４６は、帯域分割部４４、４５から入力されるインパルス応答の低域周波数成分から両耳間レベル差を算出して制御部５０に供給する。
【００５３】
制御部５０は、マイクロプロセッサおよびメモリで構成されている。制御部５０は、両耳間レベル差検出部４６から入力される両耳間レベル差に基づいて、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定するとともに、ゲイン補正部２５、２６のゲインコントローラＧＬ、ＧＲのゲインを設定する。
【００５４】
次に、上記図４の音場制御システム１０の音場調整時の動作を図５および図６を参照して説明する。この音場調整の動作は、不図示のリモコン等で音場調整の実行指示が入力された場合に実行される。
【００５５】
図５は、ターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートを示している。図５を参照して、ターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明する。図５において、ターゲットの音場において、音源１１からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、切替器１２，１３により音場調整部２０をスルーして、増幅器１４、１５を介して、２つのスピーカ３１、３２から放音する（ステップＳ１１）。そして、スピーカ３１、３２から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン４１、４２によって収音し、インパルス応答測定部４３で、インパルス応答（ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲ）を測定する（ステップＳ１２）。
【００５６】
測定されたインパルス応答は、帯域分割部４４、４５のローパスフィルタＬＰＦＬ、ＬＰＦＲで帯域制限され、帯域制限されたインパルス応答ｌ＿ｈ’ＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＬ、ｌ＿ｈ’ＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＲ、ｌ＿ｈ’ＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＬ、ｌ＿ｈ’ＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＲが両耳間レベル差検出部４６に供給される（ステップＳ１３）。
【００５７】
両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲを算出する（ステップＳ１４）。
【００５８】
そして、両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲを、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを算出して制御部５０に供給する（ステップＳ１５）。制御部５０は、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄをメモリに記憶する（ステップＳ１６）。
【００５９】
図６は、音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの設定動作を説明するためのフローチャートを示している。図６を参照して、音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの設定動作を説明する。
【００６０】
図６において、まず、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを単位インパルスに初期化（ＦｉｌＬ＝［１，０，０，・・・］、ＦｉｌＲ＝［１，０，０，・・・］）する（ステップＳ２１）。つぎに、再生音場にて、音源１１からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、切替器１２、１３で、音場調整部２０をスルーして、増幅器１４、１５を介して２つのスピーカ３１、３２から放音する（ステップＳ２２）。そして、スピーカ３１、３２から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン４１、４２によって収音し、インパルス応答測定部４３で、インパルス応答（ｈＬＬ、ｈＬＲ、ｈＲＬ、ｈＲＲ）を測定する（ステップＳ２３）。
【００６１】
そして、インパルス応答は、帯域分割部４５、４６のローパスフィルタＬＰＦＬａ、ＬＰＦＲａで帯域制限され、帯域制限されたインパルス応答ｌ＿ｈＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈＬＬ、ｌ＿ｈＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈＬＲ、ｌ＿ｈＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈＲＬ、ｌ＿ｈＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈＲＲが両耳間レベル差検出部４６に供給される（ステップＳ２４）。
【００６２】
両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈＬＬ＋ｌ＿ｈＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈＬＲ＋ｌ＿ｈＲＲを算出する（ステップＳ２５）。両耳間レベル差検出部４６は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈＬＬ＋ｌ＿ｈＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈＬＲ＋ｌ＿ｈＲＲを、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄを算出して制御部５０に供給する（ステップＳ２６）。
【００６３】
制御部５０は、メモリに記憶しているターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄとの近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２を算出する（ステップＳ２７）。そして、制御部５０は、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。この判定の結果、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）の場合には（ステップＳ２８の「Ｙ」）、制御部５０は、設定したデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲに応じて、ゲイン補正部２５、２６のゲインコントローラＧＬ、ＧＲのゲインを設定する（ステップＳ３０）。より具体的には、制御部５０は、帯域分割部２３、２４のハイパスフィルタＨＰＦＬ、ＨＰＦＲを通過した中高周波数帯域の入力信号のレベルを、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒで補正された低周波数帯域の入力信号のレベルと合わせるために、ゲイン補正部２５、２６のゲインコントローラＧＬ、ＧＲのゲインを制御する。
【００６４】
他方、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）でない場合には（ステップＳ２８の「Ｎ」）、制御部５０は、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲ、Ｌの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを、後述するようにして近似誤差ｅｒｒｏｒが小さくなるように更新した後（ステップＳ２９）、ステップＳ２２に戻り、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）となるまで同じ処理を繰り返し実行する。
【００６５】
これらのパラメータ（音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲ、ゲイン補正部２５、２６のゲイン）は、再生空間と受聴位置が変わらない限り、再生音場で一回設定しておけば良い。
【００６６】
つぎに、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの構成およびその係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの設定方法を説明する。図７は音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬをＦＩＲフィルタで構成した場合のその構成例を示す図である。音源補正部２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲの構成は、音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬの構成と同様であるのでその図示および説明は省略する。
【００６７】
音源補正部２３のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬは、図７に示す如く、１サンプル遅延させるＮ−１段の遅延回路ＺＬ１〜ＺＬ１と、遅延回路ＺＬ１〜ＺＬＮ−１の出力を設定された係数で乗算するＮ段の乗算器ＦｉｌＬ（０）〜ＦｉｌＬ（Ｎ−１）とを備えて構成されている。ＦｉｌＬの初期値は、ＦｉｌＬ＝［１，０，０、・・・・・］となっている。図８は、ＦｉｌＬ＝［１，０，０、・・・・・］を模式的に示す図である。Ｉｎｄｅｘ＝０の場合だけ振幅「１」、他の場合は「０」となっている。制御部５０は、ＦｉｌＬ（２）〜ＦｉｌＬ（Ｎ）の係数値を設定して、ターゲットの音場と再生音場の両耳間レベル差の変動を制御する。
【００６８】
図９は、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの制御イメージを説明するための図（参考図）である。参考として、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの制御イメージを説明する。図９（Ａ）は、両耳間レベル差の一例を模式的に示している。ここでは、両耳間レベル差が図９（Ａ）に示すような場合に、これを全ての時間で「０」となるように、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを設定する場合を説明する。
【００６９】
同図（Ｂ）は０−Ｔ１間のＦｉｌＬを、同図（Ｃ）は０−Ｔ１間のＦｉｌＲを、同図（Ｃ）はＴ１−Ｔ２間のＦｉｌＬを、同図（Ｄ）はＴ１−Ｔ２間のＦｉｌＲを模式的に示している。
【００７０】
同図（Ａ）に示すように、０−Ｔ１間では、左耳のエネルギーが大きくなっている。このため、０−Ｔ１間では、同図（Ｂ）、（Ｃ）に示す如く、左耳のエネルギーを打ち消し、右耳のエネルギーを増大させるようにＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを設定する。
【００７１】
これに対して、同図（Ａ）に示すように、Ｔ１−Ｔ２間では、右耳のエネルギーが大きくなっている。このため、Ｔ１−Ｔ２間では、同図（Ｅ）、（Ｆ）に示す如く、右耳のエネルギーを打ち消し、左耳のエネルギーを増大させるようにＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを設定する。
【００７２】
つづいて、上記図６のステップＳ２９のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの更新方法を図１０を参照して具体的に説明する。図１０は、上記図６のステップＳ２９のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの更新方法を具体的に説明するための説明図である。
【００７３】
まず、制御部５０は、誤差ベクトルｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃを下式（８）で算出する。誤差ベクトルｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃは、再生音場の方がターゲットの音場に比して、左耳強めの場合は正の値、左耳弱めの場合は負の値となる。
【００７４】
ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃ＝ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ・・・（８）
【００７５】
図１１（Ａ）は、再生音場の両耳間レベル差ｔｒｉｌｄの一例、図１１（Ｂ）は、ターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄの一例を示している。図１１（Ｃ）は、誤差ベクトルｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃの一例を示している。
【００７６】
つづいて、制御部５０は、下式（９）、（１０）により、係数ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）、ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）を算出して、係数ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）、ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）を更新する。
【００７７】
ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）＝ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）−ｍｕ・ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃ（ｉｎｄｅｘ）・・・（９）
ただし、ｍｕ：十分小さな値
ｉｎｄｅｘ＝ｒａｎｄ（１）：１つのランダムな値、２以上でフィ
ルタ長以下の値
【００７８】
ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）＝（−１）・ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）・・・（１０）
ただし、間接音成分はＬｃｈと逆相
【００７９】
図１１（Ｄ）は、ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃの振幅をｍｕで調整したｍｕ・ｅｒｒｏｖｅｃを示している。図１１（Ｄ）に示す例では、ｍｕ・ｅｒｒｏｒ＿ｖｅｃ（ｉｎｄｅｘ）は、例えば、ｉｎｄｅｘ＝０〜Ｔ１で正になっており、再生音場では、左耳のエネルギーが大きすぎる。ｉｎｄｅｘ＝０〜Ｔ１で、上記式（９）により、ＦｉｌＬ（ｉｎｄｅｘ）を小さくし、上記式（１０）より、ＦｉｌＲ（ｉｎｄｅｘ）を大きくする。これにより、左耳のエネルギーを小さくすることが可能となる。
【００８０】
なお、実施例１では、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄのデータを制御部５０のメモリに予め記憶しておき、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄのみを算出して、上述と同様に、近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２＜ｔｈ（定数）となるように、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定することにしても良い。これにより、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄの算出動作が不要となる。この場合、ターゲットの音場を複数用意しておき、各ターゲットの音場毎に、両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを記憶しておくことにしても良い。これにより、複数の音場再現が可能となる。
【００８１】
また、実施例１では、特性測定部４０は、両耳間レベル差をインパルス応答から算出しているが、白色雑音を測定して、両耳間レベル差を算出することにしても良い。この場合、スピーカ３１、３１から放音し、その音を止めたタイミングから両耳の信号を取り込む動作を複数回実行し、その各耳のエネルギーの平均＜ＳＬ２（ｔ）＞、＜ＳＲ２（ｔ）＞の比から両耳間レベル差を算出することにしても良い（上記式（５）、（６）、（７）参照）。
【００８２】
［実施例２］
実施例１では、上述の音場調整動作を実行して、音源補正部２３、２４のデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定することとした。これに対して、実施例２では、上述の近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２＜ｔｈ（定数）となるように、予めデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒを設定しておく構成である。この場合の再生音場は、一般的に使用される可能性の高い音場空間とする。図１１は、実施例２にかかる音場制御システム１００の構成を示す図である。図１１において、図４と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。図１１に示す如く、実施例２の音場制御システム１００では、図４の特性測定部４０が不要となるので、音場制御システム１００を低コストで提供することが可能となる。
【００８３】
［実施例３］
実施例３にかかる音場制御システムは、実施例１（図４参照）の音場制御システム１０において、入力信号の中高域周波数成分に対して反射音響の補正を行うものである。図１２は、実施例３にかかる音場制御システム２００の構成を示す図である。図１２において、図４と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。実施例３の音場制御システム２００は、実施例１のゲイン補正部２５、２６の替わりに反射音付加部２０３、２０４を設けた構成となっている。また、実施例１では、帯域分割部２１，２２は、入力信号を２つの周波数帯域に分割しているが、実施例３の帯域分割部２０１，２０２は、入力信号を複数ｎ（但し、ｎ≧３）の周波数帯域に分割する。ここでは、実施例１と共通する部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８４】
帯域分割部２０１は、切替器１２を介してＬＣＨの音声信号が供給される複数個ｎのバンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎで構成されている。このうち、ＢＦＬ１はＬＰＦであり、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ＢＦＬ２〜ＢＦＬｎはＢＰＦ（バンドパスフィルタ）であり、例えば、５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。各バンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎは、全オーディオ周波数帯域をｎ個に分割したときのそれぞれの分割帯域に割り当てられている。各バンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎは、ｎ個の２次のＩＩＲフィルタで構成することができる。ＢＦＬ１はＬＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２３に供給し、ＢＦＬ２〜ＢＦＬｎはＬＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２５に供給する。
【００８５】
帯域分割部２０２は、帯域分割部２１と同様に、切替器１３を介してＲＣＨの音声信号が供給される複数個ｎのバンドパスフィルタＢＦＲ１〜ＢＦＲｎによって構成されている。このうち、ＢＦＲ１はＬＰＦであり、例えば５００Ｈｚ以下の信号を通過させ、ＢＦＲ２〜ＢＦＲｎはＢＰＦであり、例えば５００Ｈｚ以上の信号を通過させる。各バンドパスフィルタＢＦＲ１〜ＢＦＲｎは、全オーディオ周波数帯域をｎ個に分割したときのそれぞれの分割帯域に割り当てられている。バンドパスフィルタＢＦＲ１〜ＢＦＲｎは、それぞれバンドパスフィルタＢＦＬ１〜ＢＦＬｎと同じ分割帯域に設定されている。ＢＦＲ１はＲＣＨの音声信号の低域周波数成分を音源補正部２４に供給し、ＢＦＲ２〜ＢＦＲｎはＲＣＨの音声信号の中高域周波数成分をゲイン補正部２６に供給する。
【００８６】
反射音付加部２０３は、複数個ｎ−１の反射音付加フィルタ２０３Ｌ２〜２０３Ｌｎを備えている。各反射音付加フィルタ２０３Ｌ２〜２０３Ｌｎは、再生音場の広さ感を示す反射音評価値とターゲットの音場の広さ感を示す反射音評価値との差異に基づいて、両者の反射音評価値が等しくなるように、その係数が設定されている。反射音付加フィルタ２０３Ｌ２〜２０３Ｌｎは、バンドパスフィルタＢＦＬ２〜ＢＦＬｎから入力される中高域周波数成分の音声信号に対して、反射音補正を行う。
【００８７】
反射音付加部２０４は、反射音付加部２０３と同様に、複数個ｎ−１の反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎを備えている。各反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎは、再生音場の広さ感を示す反射音評価値とターゲットの音場の広さ感を示す反射音評価値との差異に基づいて、両者の反射音評価値が等しくなるように、その係数が設定されている。反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎは、バンドパスフィルタＢＦＲ２〜ＢＦＲｎから入力される中高域周波数成分の音声信号に対して、反射音補正を行う。なお、反射音付加部２０３、２０４の反射音補正に関しては、本願出願人の特許出願中の日本国特許出願番号２００３−０６７８１４および日本国特許出願番号２００２−０５３４８３で詳細に検討されている。
【００８８】
加算器２７は、音源補正部２３から供給される音声信号と、反射音付加部２０３の反射音付加フィルタ２０３Ｒ２〜２０３Ｒｎから供給されるｎ−１個の音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１４に供給する。
【００８９】
加算器２８は、加算器２７と同様に、音源補正部２４から供給される音声信号と、反射音付加部２０４の反射音付加フィルタ２０４Ｒ２〜２０４Ｒｎから供給されるｎ−１個の音声信号とを加算し、その加算した音声信号を増幅器１５に供給する。
【００９０】
実施例３によれば、低域周波数成分に対しては両耳間補正を行い、中高域周波数成分に対しては反射音補正を行うこととしたので、ターゲットの音場の反射音響の再現を行うことができ、高精度にターゲットの音場を再現することが可能となる。
【００９１】
なお、実施例３では、反射音響の制御を行うための反射音付加部２０３、２０４を設けることとしたが、用途に応じて反射音付加部２０３、２０４の替わりにイコライジング部を設けることにしても良い。
【００９２】
［実施例４］
実施例１では、２ＣＨのソースに対応した音場制御システムについて説明した。これに対して、実施例４では、５．１ｃｈのマルチＣｈソースに対応した音場制御システムについて説明する。図１２は、実施例４にかかる音場制御システム３００の音場空間を模式的に示した図である。図１２では、音源、増幅器、帯域分割部、特性測定部、および制御部の図示を省略している。
【００９３】
図１２に示すように、５．１ＣＨの場合には、前方に３つのスピーカ３０１、３０２、３０３、後方に２つのスピーカ３０４、３０５、部屋の片隅に不図示のサブウーハーが配置される。かかるサブウーハーは、常に鳴動しているわけではなく超低域周波数成分の音声信号しか供給されないため、ここでは５つのスピーカ３０１〜３０５のみを考える。
【００９４】
左方向のスピーカ（Ｌ、ＳＬ）３０１、３０４に左耳を制御するためのデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２を、右方向のスピーカ（Ｒ、ＳＲ）３０３、３０５に、右耳を制御するためのデジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲ３１１、３１３をその前段に配置する。Ｃｅｎｔｅｒのスピーカ３０２は、スルーに設定しておく。デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２はに、同一の係数ＦｉｌＬを設定し、また、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＲ３１１、３１３には同一の係数ＦｉｌＲを設定する。
【００９５】
図１４は、音場制御システム３００におけるターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートを示している。図１３を参照して、音場制御システム３００におけるターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明する。
【００９６】
図１４において、まず、ターゲットの音場において、音源（不図示）からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、増幅器（不図示）を介して、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音する（ステップＳ３１）。そして、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン（不図示）によって収音し、インパルス応答測定部（不図示）で、インパルス応答（ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲ、ｈ’ＣＬ、ｈ’ＣＲ、ｈ’ＳＬＬ、ｈ’ＳＬＲ、ｈ’ＳＲＬ、ｈ’ＳＲＲ）を測定する（ステップＳ３２）。
【００９７】
そして、インパルス応答はＬＰＦ（不図示）で帯域制限された後、帯域制限されたインパルス応答（ｌ＿ｈ’ＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＬ、ｌ＿ｈ’ＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＬＲ、ｌ＿ｈ’ＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＬ、ｌ＿ｈ’ＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＲＲ、ｌ＿ｈ’ＣＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＣＬ、ｌ＿ｈ’ＣＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＣＲ、ｌ＿ｈ’ＳＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＬＬ、ｌ＿ｈ’ＳＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＬＲ、ｌ＿ｈ’ＳＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＲＬ、ｌ＿ｈ’ＳＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＲＬ、ｌ＿ｈ’ＳＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈ’ＳＲＲ）が両耳間レベル差検出部（不図示）に供給される（ステップＳ３３）。
【００９８】
両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ＋ｌ＿ｈ’ＣＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲ＋ｌ＿ｈ’ＣＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＲを算出する（ステップＳ３４）。
【００９９】
そして、両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答ｈＬ＝ｌ＿ｈ’ＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＲＬ＋ｌ＿ｈ’ＣＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＬ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＬ、ｈＲ＝ｌ＿ｈ’ＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＲＲ＋ｌ＿ｈ’ＣＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＬＲ＋ｌ＿ｈ’ＳＲＲを、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、ターゲットでの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄを算出して不図示の制御部（不図示）に供給する（ステップＳ３５）。制御部（不図示）は、ターゲットの音場での両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄをメモリに記憶する（ステップＳ３６）。
【０１００】
図１５は、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの設定動作を説明するためのフローチャートを示している。図１４を参照して、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの設定動作を説明する。
【０１０１】
図１５において、まず、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを単位インパルスに初期化（ＦｉｌＬ＝［１，０，０，・・・］、ＦｉｌＲ＝［１，０，０，・・・］）する（ステップＳ４１）。つぎに、再生音場にて、音源（不図示）からインパルス応答測定用信号（Ｍ系列やＴＳＰ等）を供給して、増幅器（不図示）を介して、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音する（ステップＳ４２）。そして、５つのスピーカ３０１〜３０５から放音されるインパルス応答測定用信号をマイクロフォン（不図示）によって収音し、インパルス応答測定部（不図示）で、インパルス応答（ｈ’ＬＬ、ｈ’ＬＲ、ｈ’ＲＬ、ｈ’ＲＲ、ｈ’ＣＬ、ｈ’ＣＲ、ｈ’ＳＬＬ、ｈ’ＳＬＲ、ｈ’ＳＲＬ、ｈ’ＳＲＲ）を測定する（ステップＳ４３）。
【０１０２】
インパルス応答は、ＬＰＦ（不図示）で帯域制限され、帯域制限されたインパルス応答（ｌ＿ｈＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈＬＬ、ｌ＿ｈＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈＬＲ、ｌ＿ｈＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈＲＬ、ｌ＿ｈＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈＲＲ、ｌ＿ｈＣＬ＝ＬＰＦ＊ｈＣＬ、ｌ＿ｈＣＲ＝ＬＰＦ＊ｈＣＲ、ｌ＿ｈＳＬＬ＝ＬＰＦ＊ｈＳＬＬ、ｌ＿ｈＳＬＲ＝ＬＰＦ＊ｈＳＬＲ、ｌ＿ｈＳＲＬ＝ＬＰＦ＊ｈＳＲＬ、ｌ＿ｈＳＲＲ＝ＬＰＦ＊ｈＳＲＲ）が両耳間レベル差検出部（不図示）に供給される（ステップＳ４４）。
【０１０３】
両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答（ｈＬ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＬ＋ｌ＿ｈＣＬ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＬ、ｈＲ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＲ＋ｌ＿ｈＣＲ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＲを算出する（ステップＳ４５）。
【０１０４】
そして、両耳間レベル差検出部（不図示）は、両耳へのインパルス応答（ｈＬ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＬ＋ｌ＿ｈＣＬ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＬ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＬ、ｈＲ＝ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＲＲ＋ｌ＿ｈＣＲ＋ＦｉｌＬ＊ｌ＿ｈＳＬＲ＋ＦｉｌＲ＊ｌ＿ｈＳＲＲ）を、上記両耳間レベル差の定義式（７）に代入して、再生音場での両耳間レベル差ｔｒｉｌｄを算出して制御部（不図示）に供給する（ステップＳ４６）。
【０１０５】
制御部（不図示）は、メモリに記憶しているターゲットの音場の両耳間レベル差ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄと、再生音場の両耳間レベル差との近似誤差ｅｒｒｏｒ＝Σ（ｔｒｉｌｄ−ｔａｒｇｅｔ＿ｔｒｉｌｄ）２を算出する（ステップＳ４７）。ここで、制御部（不図示）は、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）であるか否かを判定する（ステップＳ４８）。この判定の結果、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）の場合には（ステップＳ４８の「Ｙ」）、制御部（不図示）は、設定した係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲに応じて、ゲイン補正部（不図示）のゲインを設定する（ステップＳ５０）。
【０１０６】
他方、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）でない場合には（ステップＳ４８の「Ｎ」）、制御部（不図示）は、デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ３１０、３１２、ＦｉｌｔｅｒＲ３０３、３１３の係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲを実施例１と同様な方法で更新して、ステップＳ４２に戻り、近似誤差ｅｒｒｏｒ≦ｔｈ（定数）となるまで同じ処理を繰り返し実行する。
【０１０７】
実施例４によれば、５．１ｃｈのマルチＣｈソースにおいても、両耳間レベル差に基づいて、ターゲットの音場の再現特性が得られるように、再生音場の音源を補正することが可能である。ここでは、５．１ｃｈのマルチＣｈソースについて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、スピーカの数や配置がソースのフォーマットにより異なっていても本発明は適用可能である。すなわち、２つのフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒで両耳を制御し、ＦｉｌｔｅｒＬを左方向にあるスピーカに、ＦｉｌｔｅｒＲを右方向にあるスピーカのために使用することにより、他のマルチＣＨソースにも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明するための説明図である。
【図２】実施の形態にかかる音場制御システムの構成を示す図である。
【図３】図２の音場制御システムの音場調整動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施例１の音場制御システムの構成を示す図である。
【図５】ターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】音源補正部のデジタルフィルタの係数の設定動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】音源補正部のデジタルフィルタをＦＩＲフィルタで構成した場合のその構成例を示す図である。
【図８】ＦｉｌＬ＝［１，０，０，・・・・・］を示す模式図である。
【図９】デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、Ｒの制御イメージを説明するための図である。
【図１０】デジタルフィルタＦｉｌｔｅｒＬ、Ｒの係数ＦｉｌＬ、ＦｉｌＲの更新方法を具体的に説明するための説明図である。
【図１１】実施例２の音場制御システムの構成を示す図である。
【図１２】実施例３の音場制御システムの構成を示す図である。
【図１３】実施例４の音場制御システムの構成を示す図である。
【図１４】図１３の音場制御システムにおけるターゲットの音場での両耳間レベル差の算出動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】音源補正部のデジタルフィルタの係数の設定動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１、１０、１００、２００、３００ 音場制御システム
２、１１ 音源
３、２１、２２、４５、４５、２０１、２０２ 帯域分割部
４、２３、２４ 音源補正部
５、２５、２６ ゲイン補正部
６ 音源合成部
７ 放音部
８、４０ 特性測定部
９、５０ 制御部
１２、１３ 増幅器
３１、３２ スピーカ
４１、４２ マイクロフォン
４３ インパルス応答測定部
４６ 両耳間レベル差検出部
２０３、２０４ 反射音付加部
Claims (12)
- 入力信号に対してターゲットの音場を生成する音場制御システムにおいて、
前記入力信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、
前記ターゲットの音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、前記帯域分割手段で分割された第１の周波数帯域の前記入力信号に対して補正を行う音源補正手段と、
を備えたことを特徴とする音場制御システム。 - 前記音源補正手段は、ターゲットの音場の前記両耳間レベル差と前記再生音場の前記両耳間レベル差との誤差が所定値以下となるように、前記第１の周波数帯域の前記入力信号に対して補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の音場制御システム。
- 前記第１の周波数帯域は、低周波数帯域であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音場制御システム。
- 前記帯域分割手段で分割された第２の周波数帯域の入力信号に対して、ゲイン調整を行うゲイン調整手段と、
前記音源補正手段で補正された第１の周波数帯域の入力信号と、前記ゲイン調整手段でゲイン調整された第２の周波数帯域の入力信号とを再合成する音源合成手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の音場制御システム。 - 前記帯域分割手段で分割された第２の周波数帯域の入力信号に対して、反射音補正を行う反射音付加手段と、
前記音源補正手段で補正された第１の周波数帯域の入力信号と、前記反射音付加手段で反射音補正が行われた第２の周波数帯域の入力信号とを再合成する音源合成手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の音場制御システム。 - 前記第２の周波数帯域は、中高周波数帯域であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の音場制御システム。
- 前記再生音場の前記両耳間レベル差を算出する特性測定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の音場制御システム。
- 前記特性測定手段は、前記再生音場のインパルス応答を測定して、当該測定したインパルス応答に基づいて、前記再生音場の前記両耳間レベル差を算出することを特徴とする請求項７に記載の音場制御システム。
- 前記特性測定手段は、前記再生音場の白色雑音を測定し、当該測定した白色雑音に基づいて、前記再生音場の前記両耳間レベル差を算出することを特徴とする請求項７に記載の音場制御システム。
- 前記音源補正手段は、デジタルフィルタからなり、
さらに、前記ターゲットの音場の前記両耳間レベル差と、前記再生音場の前記両耳間レベル差との誤差が前記所定値以下となるように、前記デジタルフィルタの係数を設定する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の音場制御システム。 - 前記入力信号は、２チャンネル以上のチャンネル数を有するソースの信号であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の音場制御システム。
- 入力信号に対してターゲットの音場を生成する音場制御方法において、
前記入力信号を複数の周波数帯域に分割する帯域分割工程と、
前記ターゲットの音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差と、再生音場で少なくとも２つの検出部への信号の集合平均値の比で表される両耳間レベル差との誤差を解消するように、前記帯域分割手段で分割された第１の周波数帯域の前記入力信号に対して補正を行う音場補正工程と、
を含むことを特徴とする音場制御方法。
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