JP2007068022A - 音像定位装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 音像を滑らかに移動させることができる音像定位装置を提供する。
【解決手段】 音像定位装置１０は、入力信号に定位処理を行って音像を互いに異なる位置に定位させる音像定位手段１１、１２と、音像定位手段１１、１２それぞれの出力の割合を徐々に変化させることによって音像を移動させるクロスフェード処理手段１３と、音像の移動プロセスが設定された移動設定データを音像の移動順に細分化する細分化手段１５とを備え、音像定位手段１１、１２及びクロスフェード処理手段１３は、細分化手段１５によって移動設定データから細分化されたデータに基づいて音像の移動順に動作する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スピーカやヘッドホン等から出力された音の音像を任意の方向に定位させる音像定位装置に関するものである。

従来の音像定位装置としては、音像定位位置に対応した音像定位係数によって、入力信号に音像定位処理を行い、音像の移動に関しては、音像定位係数を少なくとも２組用意し、第一の音像定位係数と、第二の音像定位係数とのクロスフェードで２点間の移動を実現するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
特許第３０５９１９１号公報（第１−１３頁、第１図）

しかしながら、従来の音像定位装置においては、例えば、移動する２点の角度が広く、特に真正面を通過する場合、移動の途中で定位が曖昧になり、設定通りに音像の移動が行われなくなるという課題を有していた。

本発明は、従来の課題を解決するもので、音像を滑らかに移動させることができる音像定位装置を提供することを目的とする。

本発明の音像定位装置は、入力信号に定位処理を行って音像を互いに異なる位置に定位させる複数の音像定位手段と、前記複数の音像定位手段それぞれの出力の割合を徐々に変化させることによって前記音像を移動させるクロスフェード処理手段と、前記音像の移動プロセスが設定された移動設定データを前記音像の移動順に細分化する細分化手段とを備え、前記音像定位手段及び前記クロスフェード処理手段は、前記細分化手段によって前記移動設定データから細分化されたデータに基づいて前記音像の移動順に動作する構成を有している。

この構成により、本発明の音像定位装置は、音像の位置を徐々に変化させることによって、音像を滑らかに移動させることができる。

また、本発明の音像定位装置の前記細分化手段は、聴覚の方向定位がより正確に行われる方向ほど細かい移動角度で前記移動設定データを細分化する構成を有している。

この構成により、本発明の音像定位装置は、音像の移動の滑らかさを維持したまま、演算量を削減することができる。

本発明は、音像を滑らかに移動させることができる音像定位装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施の形態）
まず、第１の実施の形態に係る音像定位装置の構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る音像定位装置１０は、音像が移動を開始する時間である移動開始時刻と、音像が移動を開始する位置である移動開始位置と、音像が移動を終了する位置である移動終了位置と、音像が移動を開始してから移動を終了するまでの時間である移動時間とから構成される移動設定データと、入力信号とが入力され、Ｌｃｈ出力信号及びＲｃｈ出力信号を出力するようになっている。なお、音像の移動開始位置や移動終了位置は、受聴者を中心とした音像の方位角、仰角及び距離によって表される。

音像定位装置１０は、入力信号に定位処理を行って音像を所定の位置に定位させるＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号を生成する音像定位手段１１と、入力信号に定位処理を行って音像を所定の位置に定位させるＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号を生成する音像定位手段１２と、音像定位手段１１によって生成されたＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号と、音像定位手段１２によって生成されたＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号とにクロスフェード処理を行ってＬｃｈ出力信号及びＲｃｈ出力信号を生成するクロスフェード処理手段１３と、音像の定位位置毎の音像定位係数が記憶された音像定位係数記憶手段１４と、移動設定データを音像の移動順に細分化して移動設定データ内の移動開始位置から移動終了位置までの間の中継点毎に移動開始時刻、移動開始位置、移動終了位置及び移動時間から構成されるデータ（以下「細分化データ」という。）を算出する細分化手段１５とを備えている。

クロスフェード処理手段１３は、音像定位手段１１によって生成されたＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号に０以上１以下の所定の係数を乗算する乗算器１３ａと、音像定位手段１２によって生成されたＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号に０以上１以下の所定の係数を乗算する乗算器１３ｂと、乗算器１３ａによって所定の係数が乗算されたＬｏｕｔ用信号及び乗算器１３ｂによって所定の係数が乗算されたＬｏｕｔ用信号を加算してＬｃｈ出力信号を生成する加算器１３ｃと、乗算器１３ａによって所定の係数が乗算されたＲｏｕｔ用信号及び乗算器１３ｂによって所定の係数が乗算されたＲｏｕｔ用信号を加算してＲｃｈ出力信号を生成する加算器１３ｄとを有している。ここで、乗算器１３ａによって乗算される所定の係数と、乗算器１３ｂによって乗算される所定の係数とは、和が常に１であり、細分化手段１５によって算出される細分化データに基づいて０から１まで徐々に増加させられ、又は、１から０まで徐々に減少させられる。

なお、音像定位手段１１、１２、音像定位係数記憶手段１４及び細分化手段１５は、マイクロコンピュータ等によって構成されることができる。

次に、音像定位装置１０の動作について説明する。

なお、以下においては、理解を容易にするため、図２に示すように、音像が受聴者２０の周りを水平面上に１周するときのデータが移動設定データとして入力される場合について説明する。

音像定位装置１０に移動設定データが入力されると、細分化手段１５は、図３に示すように、音像定位装置１０に入力された移動設定データのうち未だ読み込んでいない移動設定データの中の先頭の移動設定データの読み込みを試み（Ｓ３１）、Ｓ３１において読み込まれた移動設定データが有るか否かを判断する（Ｓ３２）。

細分化手段１５は、読み込まれた移動設定データが有るとＳ３２において判断すると、読み込まれた移動設定データ中の移動開始位置から移動終了位置までの方位角が設定可能な最小移動角度（本実施の形態においては５°とする。）より大きいか否かを判断する（Ｓ３３）。

細分化手段１５は、移動開始位置から移動終了位置までの方位角が設定可能な最小移動角度より大きくないとＳ３３において判断すると、再びＳ３１の処理に戻る。

一方、細分化手段１５は、移動開始位置から移動終了位置までの方位角が設定可能な最小移動角度より大きいとＳ３３において判断すると、移動開始位置から移動終了位置に向かって最小移動角度である５°進んだ位置に中継点を設定し（Ｓ３５）、Ｓ３５において設定した中継点を新たな移動開始位置にして（Ｓ３７）、再びＳ３３の処理に戻る。

そして、細分化手段１５は、読み込まれた移動設定データが無いとＳ３２において判断すると、図３に示す処理を終了する。

移動設定データとして表１に示すデータが入力されたとして、図３に示す処理をより具体的に説明する。

まず、細分化手段１５は、最初のＳ３１において表１の移動設定データのうち先頭の移動設定データであるＮｏ．１のデータを読み込む。

次いで、細分化手段１５は、表１のＮｏ．１のデータについてＳ３３からＳ３７までの処理を繰り返し、表２のＮｏ．１からＮｏ．１８までの細分化データを算出する。

そして、細分化手段１５は、Ｓ３７において方位角が８５°の中継点を移動開始位置とした結果、移動開始位置から移動終了位置までの方位角が最小移動角度である５°より大きくないとＳ３３において判断すると、表１の移動設定データのうち未だ読み込んでいない移動設定データの中の先頭の移動設定データであるＮｏ．２のデータを読み込む。

以下、同様にして、細分化手段１５は、表１のＮｏ．２の移動設定データに基づいて表２のＮｏ．１９からＮｏ．３６までの細分化データを算出し、表１のＮｏ．３の移動設定データに基づいて表２のＮｏ．３７からＮｏ．５４までの細分化データを算出し、表１のＮｏ．４の移動設定データに基づいて表２のＮｏ．５５からＮｏ．７２までの細分化データを算出する。

そして、細分化手段１５は、表１のＮｏ．４の移動設定データに基づいて表２のＮｏ．５５からＮｏ．７２までの細分化データを算出すると、読み込まれた移動設定データが無いとＳ３２において判断して、図３に示す処理を終了する。なお、図２において受聴者２０を中心とした円上に複数配置された小円は、細分化手段１５によって算出された表２に示す細分化データ内の移動開始位置や移動終了位置を表している。

以上においては、図２に示すように、音像が受聴者２０の周りを水平面上に１周するときのデータが移動設定データとして入力される場合について説明したが、図４に示すように、音像が受聴者２０の周りを受聴者２０の正中面上に半周するときのデータが移動設定データとして入力される場合についても同様である。なお、図４において受聴者２０を中心とした半円上に複数配置された小円は、細分化データ内の移動開始位置や移動終了位置の例を表している。

そして、細分化手段１５は、細分化データ内の移動開始時刻に現在時刻がなると、現在時刻と等しい移動開始時刻の細分化データ内の移動開始位置及び移動終了位置に対応する音像定位係数をそれぞれ音像定位係数記憶手段１４から読み出し、移動開始位置に対応する音像定位係数を音像定位手段１１及び音像定位手段１２の一方のフィルタ係数として設定し、移動終了位置に対応する音像定位係数を音像定位手段１１及び音像定位手段１２の他方のフィルタ係数として設定する。

次いで、音像定位手段１１及び音像定位手段１２は、細分化手段１５によって音像定位係数が設定されると、細分化手段１５によって設定された音像定位係数に基づいて、それぞれ入力信号に定位処理を行ってＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号を生成する。

そして、クロスフェード処理手段１３は、音像定位手段１１及び音像定位手段１２のうち移動開始位置に対応する音像定位係数が設定された方によって生成されたＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号に乗算器１３ａによって所定の係数を乗算し、音像定位手段１１及び音像定位手段１２のうち移動終了位置に対応する音像定位係数が設定された方によって生成されたＬｏｕｔ用信号及びＲｏｕｔ用信号に乗算器１３ｂによって所定の係数を乗算し、乗算器１３ａによって所定の係数が乗算されたＬｏｕｔ用信号及び乗算器１３ｂによって所定の係数が乗算されたＬｏｕｔ用信号を加算器１３ｃによって加算してＬｃｈ出力信号を生成し、乗算器１３ａによって所定の係数が乗算されたＲｏｕｔ用信号及び乗算器１３ｂによって所定の係数が乗算されたＲｏｕｔ用信号を加算器１３ｄによって加算してＲｃｈ出力信号を生成する。ここで、クロスフェード処理手段１３は、細分化データ内の移動開始時刻において乗算器１３ａの所定の係数を１、乗算器１３ｂの所定の係数を０とした後、細分化データ内の移動開始時刻から細分化データ内の移動時間が経過した時点において乗算器１３ａの所定の係数が０、乗算器１３ｂの所定の係数が１となるように、細分化データ内の移動開始時刻から時間の経過とともに乗算器１３ａの所定の係数を徐々に減少させるとともに乗算器１３ｂの所定の係数を徐々に増加させる。

したがって、Ｌｃｈ出力信号及びＲｃｈ出力信号による音像は、細分化データ内の移動開始時刻において細分化データ内の移動開始位置に定位させられ、細分化データ内の移動開始時刻から時間の経過とともに細分化データ内の移動終了位置に向けて徐々に移動させられ、細分化データ内の移動開始時刻から細分化データ内の移動時間が経過した時点において細分化データ内の移動終了位置に定位させられる。

上述したように、細分化データは、音像定位装置１０に入力された移動設定データを音像の移動順に細分化して生成される。したがって、Ｌｃｈ出力信号及びＲｃｈ出力信号による音像は、移動設定データ内の移動開始時刻において移動設定データ内の移動開始位置に定位させられ、移動設定データ内の移動開始時刻から時間の経過とともに移動設定データ内の移動終了位置に向けて徐々に移動させられ、移動設定データ内の移動開始時刻から移動設定データ内の移動時間が経過した時点において移動設定データ内の移動終了位置に定位させられる。例えば、移動設定データとして表１に示すデータが音像定位装置１０に入力された場合、Ｌｃｈ出力信号及びＲｃｈ出力信号による音像は、受聴者２０を中心とした水平面上の半径１００ｃｍの円周上を移動開始時刻から８秒間で時計回りに滑らかに一周する。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る音像定位装置の構成は、細分化手段１５（図１参照。）の動作プログラムを除いて、第１の実施の形態に係る音像定位装置１０（図１参照。）の構成と同様であるので、音像定位装置１０の構成と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態に係る音像定位装置の動作は、細分化手段１５による細分化データの生成を除いて、第１の実施の形態に係る音像定位装置１０の動作と同様である。

なお、以下においては、理解を容易にするため、図５に示すように、音像が受聴者２０の周りを水平面上に１周するときのデータが移動設定データとして入力される場合について説明する。

本実施の形態に係る音像定位装置に移動設定データが入力されると、細分化手段１５は、図６に示すように、図３に示す動作と同様にＳ３１からＳ３３までの処理を行う。

そして、細分化手段１５は、移動開始位置から移動終了位置までの方位角が設定可能な最小移動角度（本実施の形態においては５°とする。）より大きいとＳ３３において判断すると、移動開始位置が受聴者２０の側方にあるか否かを判断する（Ｓ３４）。

細分化手段１５は、移動開始位置が受聴者２０の側方にあるとＳ３４において判断すると、移動開始位置から移動終了位置に向かって最小移動角度である５°進んだ位置に中継点を設定し（Ｓ３５）、移動開始位置が受聴者２０の側方にはないとＳ３４において判断すると、移動開始位置から移動終了位置に向かって最小移動角度の３倍である１５°進んだ位置に中継点を設定する（Ｓ３６）。

次いで、細分化手段１５は、Ｓ３５又はＳ３６において設定した中継点を新たな移動開始位置にして（Ｓ３７）、再びＳ３３の処理に戻る。

なお、図５において受聴者２０を中心とした円上に複数配置された小円は、細分化データ内の移動開始位置や移動終了位置を表している。

このように、細分化データは、聴覚の方向定位の正確さの指標となる方向定位弁別限に応じて、方向定位が正確に行われる方向においては細かい角度で算出し、方向定位が正確に行われ難い方向においては広い角度で算出する。文献「“空間音響”イェンス ブラウエルト、森本政之、後藤敏幸編著」によると、音源が水平面内にある場合の方向知覚の弁別限は、音源方向が正面のときに最小となり最も小さい場合で１°、音源が正面から左または右方向へずれると大きくなり、真横に対しては正面のときの３〜１０倍、後方では正面の２倍であると示されている。

なお、細分化手段１５は、Ｓ３６において、移動開始位置から移動終了位置に向かって最小移動角度の３倍の角度進んだ位置に中継点を設定するようになっているが、３倍以外であっても良い。また、細分化手段１５は、方位角が３０°〜６０°では、移動開始位置から移動終了位置に向かって最小移動角度の２倍の角度進んだ位置に中継点を設定し、方位角が６０°〜９０°では、移動開始位置から移動終了位置に向かって最小移動角度の３倍の角度進んだ位置に中継点を設定するというように、方位角によって倍率を変えて設定を行うようになっていても良い。

以上においては、図５に示すように、音像が受聴者２０の周りを水平面上に１周するときのデータが移動設定データとして入力される場合について説明したが、図７に示すように、音像が受聴者２０の周りを受聴者２０の正中面上に半周するときのデータが移動設定データとして入力される場合についても同様である。音像が受聴者２０の周りを受聴者２０の正中面上に半周するときのデータが移動設定データとして入力される場合、正面方向の弁別限が最も小さく、正面や後方と比較して上方での弁別限が大きいので、正面や後方では中継点を多く設定し、上方付近では中継点を少なく設定する。なお、図７において受聴者２０を中心とした半円上に複数配置された小円は、細分化データ内の移動開始位置や移動終了位置の例を表している。

以上に説明したように、本実施の形態に係る音像定位装置は、弁別限の特徴を用いて、正確に定位し易い正面や後方においては細かい角度で移動処理を行い、正確に定位し難い側方や上方においては広い角度で移動処理を行う細分化データを算出することにより、少ない演算量で滑らかな音像の移動を行うことができる。

以上のように、本発明に係る音像定位装置は、音像を滑らかに移動させることができるという効果を有し、ヘッドホンやスピーカでの任意の位置に音像を定位させる音像定位装置等として有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る音像定位装置のブロック図 図１に示す音像定位装置によって移動させられる音像の水平面上の位置の一例を示す図 図１に示す音像定位装置の細分化手段の動作のフローチャート 図１に示す音像定位装置によって移動させられる音像の正中面上の位置の一例を示す図 本発明の第２の実施の形態に係る音像定位装置によって移動させられる音像の水平面上の位置の一例を示す図 本発明の第２の実施の形態に係る音像定位装置の細分化手段の動作のフローチャート 本発明の第２の実施の形態に係る音像定位装置によって移動させられる音像の正中面上の位置の一例を示す図

符号の説明

１０ 音像定位装置
１１、１２ 音像定位手段
１３ クロスフェード処理手段
１５ 細分化手段

Claims (2)

1. 入力信号に定位処理を行って音像を互いに異なる位置に定位させる複数の音像定位手段と、前記複数の音像定位手段それぞれの出力の割合を徐々に変化させることによって前記音像を移動させるクロスフェード処理手段と、前記音像の移動プロセスが設定された移動設定データを前記音像の移動順に細分化する細分化手段とを備え、
   前記音像定位手段及び前記クロスフェード処理手段は、前記細分化手段によって前記移動設定データから細分化されたデータに基づいて前記音像の移動順に動作することを特徴とする音像定位装置。
2. 前記細分化手段は、聴覚の方向定位がより正確に行われる方向ほど細かい移動角度で前記移動設定データを細分化することを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
   

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