JP2008092274A

JP2008092274A - オーディオ再生装置

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Publication number: JP2008092274A
Application number: JP2006270834A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kimura; 勝木村; Fumihiro Matsuoka; 文啓松岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP4969978B2

Abstract

【課題】リスナーの位置ずれの許容範囲を広げることができるようにする。
【解決手段】右音信号Ｒ_inの特性を変更して、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号ＲＣ_outを生成し、右キャンセル信号ＲＣ_outをリスナー１の正面位置に対して右スピーカ１１と非対称に配置されている右キャンセル用スピーカ１２のアンプ２２に出力する。また、左音信号Ｌ_inの特性を変更して、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号ＬＣ_outを生成し、左キャンセル信号ＬＣ_outをリスナー１の正面位置に対して左スピーカ１３と非対称に配置されている左キャンセル用スピーカ１４のアンプ２４に出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数のスピーカを駆動して、仮想的な音像定位を空間の任意の位置に実現するオーディオ再生装置に関するものである。

従来より、リスナーの前方に設置されているスピーカのみを用いて、空間の任意の位置に音源が存在するようにリスナーに知覚させるオーディオ再生技術（以下、「仮想音像定位技術」と称する）が知られている。仮想音像定位技術の実現方法は、例えば、以下の非特許文献１に開示されている。
仮想音像定位技術では、ある空間の任意の位置から、同じ空間内の任意の位置にいる人間の両耳までの伝達特性を測定（あるいは、推定）しておき、その伝達特性を入力音源に畳み込むことにより、その人間の両耳に到達すると考えられる信号を生成する。
このような信号は、バイノーラル信号と呼ばれ、例えば、ヘッドホンなどの再生機器を用いて、バイノーラル信号を両耳に提示することにより、任意の位置に音源があるかのようにリスナーに錯覚させることができる。

ただし、再生機器がスピーカである場合、バイノーラル信号を正しく人間の両耳に届けるためには、以下に述べるクロストークキャンセル処理が必要になる。
再生機器がスピーカである場合、片方の耳に提示するバイノーラル信号を片方のスピーカでそのまま再生すると、反対側の耳にも音が到達するクロストークが発生するため、バイノーラル信号を正しく両耳に提示することができない。
バイノーラル信号を正しく両耳に提示することができない場合、想定している位置に音像が定位しなくなる問題が発生する。

この問題を解決するために、スピーカ再生による仮想音像定位技術では、一般的に、クロストークの発生を抑圧するクロストークキャンセル処理を実施する。
図１０は以下の非特許文献１に開示されているクロストークキャンセラを示す構成図である。
図１０のクロストークキャンセラでは、リスナーの前方左側に配置されている左スピーカからリスナーの左耳に到達する伝達関数がＨ_LL、左スピーカからリスナーの右耳に到達する伝達関数がＨ_LR、リスナーの前方右側に配置されている右スピーカからリスナーの右耳に到達する伝達関数がＨ_RR、右スピーカからリスナーの左耳に到達する伝達関数がＨ_RLに設定されている。

図１０のクロストークキャンセラがクロストークキャンセル処理を実施すれば、リスナーの左右の耳にバイノーラル信号を正確に提示することが可能になる。
ただし、クロストークキャンセル処理は、想定している再生系と実環境が完全に一致するときには良好に働くが、想定している再生系と実環境が異なる場合、例えば、リスナーの位置が想定している位置からずれている場合には、クロストークの抑圧性能が大幅に劣化する。
リスナーの位置が想定している位置からずれることは、実環境でしばしば起こることである。

そこで、リスナーの位置ずれに伴うクロストークキャンセル効果の劣化度合いを実験すると、図１１に示すような実験結果が得られる。図１１には、クロストークキャンセル処理におけるリスナーの位置ずれの許容範囲（スイー卜スポット）も示している。
ただし、この許容範囲は、リスナーの片側の耳に到達する音圧と、反対側の耳に漏れてしまうクロストークとの音圧の比が−３ｄＢ以下となる範囲としている。
この実験では、頭部の反射／回折を無視し、自由空間上で１８ｃｍ離れている２点をリスナーの両耳の位置に想定している（人間の頭幅を１８ｃｍと仮定している）。
なお、この実験のように、頭部の反射／回折を無視しているモデルにおいても、実環境と傾向が似ていることが、以下の非特許文献２で示唆されている。

以下、この実験の条件を詳細に説明する。
リスナーの頭部の中央を原点とする２次元座標を想定し、リスナーの視線方向（正面方向）をＹ軸（リスナーよりも前方がプラス）、左右方向をＸ軸（原点よりも右側がプラス）とする。
このとき、左スピーカの位置は（−１００ｃｍ，１７３ｃｍ）であり、右スピーカの位置は（１００ｃｍ，１７３ｃｍ）である。
また、スピーカを点音源と仮定して、５００Ｈｚの正弦波を再生することを想定している。

図１１の実験結果によると、従来のクロストークキャンセル処理では、リスナーが左右に僅か１０ｃｍ動いただけで、良好なクロストークキャンセル効果が得られなくなることが分かる。
即ち、良好な仮想音像定位効果を得るためには、リスナーがスピーカの中央付近に頭を保持し続けることが強要され、極めて限定的で不便を伴うことになる。
また、よくある試聴環境として、複数のリスナーが横に並んで同時に試聴する環境が考えられるが、このような試聴環境では、良好なクロストークキャンセル効果が得られなくなる。
なお、以下の特許文献１には、クロストークキャンセル処理におけるリスナーの位置ずれの許容範囲であるスイー卜スポットを広げる技術が開示されているが、この技術を利用しても、僅かに１５ｃｍ程度の位置ずれを許容できるに過ぎず、複数のリスナーが横に並んで同時に試聴することは極めて困難である。

「音響システムとディジタル処理」Ｐ２３３−Ｐ２３７コロナ社、平成７年３月出版「スピーカを用いたバイノーラル立体音響再生」ｐｐ．３９８−４０３，武内隆、日本音響学会誌６１巻７号、２００５特表２０００−５０６６９１号公報

従来のオーディオ再生装置は以上のように構成されているので、クロストークキャンセル処理におけるリスナーの位置ずれの許容範囲が小さい。そのため、リスナーが左右に僅かにずれただけでも、良好な仮想音像定位効果を得られなくなり、また、複数のリスナーが横に並んで同時に試聴することが困難であるなどの課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、クロストークキャンセル処理におけるリスナーの位置ずれの許容範囲を広げることができるオーディオ再生装置を得ることを目的とする。

この発明に係るオーディオ再生装置は、右音信号分岐手段により分岐された他方の右音信号の特性を変更して、右スピーカから聴取者の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号を生成し、その右キャンセル信号を聴取者の正面位置に対して右スピーカと非対称に配置されている右キャンセル用スピーカのアンプに出力する右キャンセル用スピーカ駆動手段と、左音信号分岐手段により分岐された他方の左音信号の特性を変更して、左スピーカから聴取者の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号を生成し、その左キャンセル信号を聴取者の正面位置に対して左スピーカと非対称に配置されている左キャンセル用スピーカのアンプに出力する左キャンセル用スピーカ駆動手段とを設けるようにしたものである。

この発明によれば、右音信号分岐手段により分岐された他方の右音信号の特性を変更して、右スピーカから聴取者の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号を生成し、その右キャンセル信号を聴取者の正面位置に対して右スピーカと非対称に配置されている右キャンセル用スピーカのアンプに出力する右キャンセル用スピーカ駆動手段と、左音信号分岐手段により分岐された他方の左音信号の特性を変更して、左スピーカから聴取者の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号を生成し、その左キャンセル信号を聴取者の正面位置に対して左スピーカと非対称に配置されている左キャンセル用スピーカのアンプに出力する左キャンセル用スピーカ駆動手段とを設けるように構成したので、クロストークキャンセル処理におけるリスナーの位置ずれの許容範囲を広げることができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるオーディオ再生装置を示す構成図であり、図において、聴取者（以下、リスナーと称する）１はオーディオ再生装置により空間に生成される仮想的な音像を聴取する。
右スピーカ１１はリスナー１の前方右側に配置されているメインスピーカである。
右キャンセル用スピーカ１２は右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音を抑圧するために設けられているクロストークキャンセル専用のスピーカであり、右キャンセル用スピーカ１２は右スピーカ１１よりもリスナー１の近くに配置されている。また、右キャンセル用スピーカ１２はリスナー１の正面位置に対して右スピーカ１１と非対称に配置されている。
図１の例では、右スピーカ１１と右キャンセル用スピーカ１２の見開き角度が０度から２０度の範囲内になるように、右スピーカ１１と右キャンセル用スピーカ１２が配置されている。

左スピーカ１３はリスナー１の前方左側に配置されているメインスピーカである。
左キャンセル用スピーカ１４は左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音を抑圧するために設けられているクロストークキャンセル専用のスピーカであり、左キャンセル用スピーカ１４は左スピーカ１３よりもリスナー１の近くに配置されている。また、左キャンセル用スピーカ１４はリスナー１の正面位置に対して左スピーカ１３と非対称に配置されている。
図１の例では、左スピーカ１３と左キャンセル用スピーカ１４の見開き角度が０度から２０度の範囲内になるように、左スピーカ１３と左キャンセル用スピーカ１４が配置されている。

アンプ２１はオーディオ再生装置から出力される右音信号Ｒ_outにしたがって右スピーカ１１を駆動する。
アンプ２２はオーディオ再生装置から出力される右キャンセル信号ＲＣ_outにしたがって右キャンセル用スピーカ１２を駆動する。
アンプ２３はオーディオ再生装置から出力される左音信号Ｌ_outにしたがって左スピーカ１３を駆動する。
アンプ２４はオーディオ再生装置から出力される左キャンセル信号ＬＣ_outにしたがって左キャンセル用スピーカ１４を駆動する。

右音信号分岐部３１は右スピーカ１１の駆動に用いる右音信号Ｒ_inを入力すると、その右音信号Ｒ_inを２つに分岐する。なお、右音信号分岐部３１は右音信号分岐手段を構成している。
因みに、右音信号分岐部３１が入力する右音信号Ｒ_inはバイノーラル信号であることが好ましいが、例えば、音楽ＣＤなどに収録されている通常のステレオ信号でもよく、良好な広がり感を得ることができる。バイノーラル信号の場合には、バイノーラル信号の生成の際に想定された位置に仮想音像定位を実現することができる。
右音信号出力部３２は右音信号分岐部３１により分岐された一方の右音信号Ｒ_inを右音信号Ｒ_outとして右スピーカ１１のアンプ２１に出力する。なお、右音信号出力部３２は右スピーカ駆動手段を構成している。

右キャンセル信号生成部３３は右音信号分岐部３１により分岐された他方の右音信号Ｒ_inの特性を変更して、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号ＲＣ_outを生成する。
即ち、右キャンセル信号生成部３３は右スピーカ１１からリスナー１の左耳に到達する伝達関数がＨ_R1L（＝第１伝達関数）、右キャンセル用スピーカ１２からリスナー１の左耳に到達する伝達関数がＨ_R2L（＝第２伝達関数）であるとき、（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）の特性を右音信号Ｒ_inに付与して、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号ＲＣ_outを生成する。
右キャンセル信号出力部３４は右キャンセル信号生成部３３により生成された右キャンセル信号ＲＣ_outを右キャンセル用スピーカ１２のアンプ２２に出力する。
なお、右キャンセル信号生成部３３及び右キャンセル信号出力部３４から右キャンセル用スピーカ駆動手段が構成されている。

左音信号分岐部３５は左スピーカ１３の駆動に用いる左音信号Ｌ_inを入力すると、その左音信号Ｌ_inを２つに分岐する。なお、左音信号分岐部３５は左音信号分岐手段を構成している。
因みに、左音信号分岐部３５が入力する左音信号Ｌ_inはバイノーラル信号であることが好ましいが、例えば、音楽ＣＤなどに収録されている通常のステレオ信号でもよく、良好な広がり感を得ることができる。バイノーラル信号の場合には、バイノーラル信号の生成の際に想定された位置に仮想音像定位を実現することができる。
左音信号出力部３６は左音信号分岐部３５により分岐された一方の左音信号Ｌ_inを左音信号Ｌ_outとして左スピーカ１３のアンプ２３に出力する。なお、左音信号出力部３６は左スピーカ駆動手段を構成している。

左キャンセル信号生成部３７は左音信号分岐部３５により分岐された他方の左音信号Ｌ_inの特性を変更して、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号ＬＣ_outを生成する。
即ち、左キャンセル信号生成部３７は左スピーカ１３からリスナー１の右耳に到達する伝達関数がＨ_L1R（＝第３伝達関数）、左キャンセル用スピーカ１４からリスナー１の右耳に到達する伝達関数がＨ_L2R（＝第４伝達関数）であるとき、（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性を左音信号Ｌ_inに付与して、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号ＬＣ_outを生成する。
左キャンセル信号出力部３８は左キャンセル信号生成部３７により生成された左キャンセル信号ＬＣ_outを左キャンセル用スピーカ１４のアンプ２４に出力する。
なお、左キャンセル信号生成部３７及び左キャンセル信号出力部３８から左キャンセル用スピーカ駆動手段が構成されている。

次に動作について説明する。
この実施の形態１では、従来通りの左右２本のメインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）に加えて、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）を２本設けるようにしている。
２本のメインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）と、２本のクロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）の配置は、以下に示す配置であることが好ましい。

第一に、右スピーカ１１と右キャンセル用スピーカ１２の配置関係においては、右キャンセル用スピーカ１２が右スピーカ１１よりもリスナー１の近くに配置される。
また、左スピーカ１３と左キャンセル用スピーカ１４の配置関係においては、左キャンセル用スピーカ１４が左スピーカ１３よりもリスナー１の近くに配置される。
第二に、右スピーカ１１の位置がＲ₁、右キャンセル用スピーカ１２の位置がＲ₂、左スピーカ１３の位置がＬ₁、左キャンセル用スピーカ１４の位置がＬ₂、リスナー１の頭部の中央点がＯであるとするとき、右スピーカ１１と右キャンセル用スピーカ１２の見開き角度である∠Ｒ₁ＯＲ₂が０〜２０度の範囲内になるように、右スピーカ１１と右キャンセル用スピーカ１２が配置される。
また、左スピーカ１３と左キャンセル用スピーカ１４の見開き角度である∠Ｌ₁ＯＬ₂が０〜２０度の範囲内になるように、左スピーカ１３と左キャンセル用スピーカ１４が配置される。

２本のメインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）と、２本のクロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）が、上記のように配置されていることを前提として、以下、オーディオ再生装置の動作を詳細に説明する。

オーディオ再生装置の右音信号分岐部３１は、右スピーカ１１の駆動に用いる右音信号Ｒ_inを入力すると、その右音信号Ｒ_inを２つに分岐して、一方の右音信号Ｒ_inを右音信号出力部３２に出力し、他方の右音信号Ｒ_inを右キャンセル信号生成部３３に出力する。
また、オーディオ再生装置の左音信号分岐部３５は、左スピーカ１３の駆動に用いる左音信号Ｌ_inを入力すると、その左音信号Ｌ_inを２つに分岐して、一方の左音信号Ｌ_inを左音信号出力部３６に出力し、他方の左音信号Ｌ_inを左キャンセル信号生成部３７に出力する。

右音信号出力部３２は、右音信号分岐部３１により分岐された一方の右音信号Ｒ_inを受けると、その右音信号Ｒ_inを右音信号Ｒ_outとして、右スピーカ１１のアンプ２１に出力する。
アンプ２１は、オーディオ再生装置の右音信号出力部３２から右音信号Ｒ_outを受けると、その右音信号Ｒ_outにしたがって右スピーカ１１を駆動することにより、リスナー１の右耳に音が到達する。

右キャンセル信号生成部３３は、右音信号分岐部３１により分岐された他方の右音信号Ｒ_inを受けると、その右音信号Ｒ_inの特性を変更して、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号ＲＣ_outを生成する。
即ち、右キャンセル信号生成部３３は、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に到達する伝達関数がＨ_R1L、右キャンセル用スピーカ１２からリスナー１の左耳に到達する伝達関数がＨ_R2Lであるとき、（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）の特性を右音信号Ｒ_inに付与して、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号ＲＣ_outを生成する。

右キャンセル信号出力部３４は、右キャンセル信号生成部３３から右キャンセル信号ＲＣ_outを受けると、その右キャンセル信号ＲＣ_outを右キャンセル用スピーカ１２のアンプ２２に出力する。
アンプ２２は、オーディオ再生装置の右キャンセル信号出力部３４から右キャンセル信号ＲＣ_outを受けると、その右キャンセル信号ＲＣ_outにしたがって右キャンセル用スピーカ１２を駆動することにより、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音を抑圧する。

左音信号出力部３６は、左音信号分岐部３５により分岐された一方の左音信号Ｌ_inを受けると、その左音信号Ｌ_inを左音信号Ｌ_outとして、左スピーカ１３のアンプ２３に出力する。
アンプ２３は、オーディオ再生装置の左音信号出力部３６から左音信号Ｌ_outを受けると、その左音信号Ｌ_outにしたがって左スピーカ１３を駆動することにより、リスナー１の左耳に音が到達する。

左キャンセル信号生成部３７は、左音信号分岐部３５により分岐された他方の左音信号Ｌ_inを受けると、その左音信号Ｌ_inの特性を変更して、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号ＬＣ_outを生成する。
即ち、左キャンセル信号生成部３７は、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に到達する伝達関数がＨ_L1R、左キャンセル用スピーカ１４からリスナー１の右耳に到達する伝達関数がＨ_L2Rであるとき、（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性を左音信号Ｌ_inに付与して、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号ＬＣ_outを生成する。

左キャンセル信号出力部３８は、左キャンセル信号生成部３７から左キャンセル信号ＬＣ_outを受けると、その左キャンセル信号ＬＣ_outを左キャンセル用スピーカ１４のアンプ２４に出力する。
アンプ２４は、オーディオ再生装置の左キャンセル信号出力部３８から左キャンセル信号ＬＣ_outを受けると、その左キャンセル信号ＬＣ_outにしたがって左キャンセル用スピーカ１４を駆動することにより、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音を抑圧する。

上述したように、右キャンセル信号生成部３３が（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）の特性を右音信号Ｒ_inに付与し、左キャンセル信号生成部３７が（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性を左音信号Ｌ_inに付与しているが、図１の例では、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）が、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）よりもリスナー１に近い位置に配置されているので、（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）及び（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性が因果性を満足する。
逆に、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）が、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）よりもリスナー１に近い位置に配置されている場合、（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）及び（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性が因果性を満足せず、これらの特性の実現が不可能になる。
ただし、この配置の場合でも、入力信号である右音信号Ｒ_in及び左音信号Ｌ_inを一定時間以上遅延させれば、実質的に因果性を満足するように、（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）及び（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性を実現することが可能になる。
しかし、この配置の場合には、より多くのオーディオ信号の遅延を生じるため、特にＤＶＤコンテンツなどの画像と同期しているオーディオ再生システムにおいては、リップシンクがずれる問題が発生するため、好ましくない。

また、音波は距離に応じて減衰するため、図１のように、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）が、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）よりもリスナー１に近い位置に配置されていると、（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）及び（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性のゲインが“１”を超えない。このため、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）を駆動する信号の方が、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）を駆動する信号よりも小さな音量となるため、消費電力が少なくなって経済的になる。
逆に、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）が、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）よりもリスナー１に近い位置に配置されていると、（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）及び（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性のゲインが“１”を超える。このため、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）を駆動する信号の方が、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）を駆動する信号よりも大きな音量となるため、消費電力が多くなって不経済になる。

以上から明らかなように、スピーカ配置の第一の条件である「右キャンセル用スピーカ１２が右スピーカ１１よりもリスナー１の近くに配置され、左キャンセル用スピーカ１４が左スピーカ１３よりもリスナー１の近くに配置される」という条件は、信号遅延が少なく、消費電力が経済的になるという効果をもたらすことになる。

メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）と、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）との角度が狭い場合、頭部の回折や反射を考慮しても、右スピーカ１１からリスナー１の右耳に到達する伝達関数Ｈ_R1Rの振幅特性と、右キャンセル用スピーカ１２からリスナー１の右耳に到達する伝達関数Ｈ_R2Rの振幅特性とが極めて似た特性になる。
同様に、左スピーカ１３からリスナー１の左耳に到達する伝達関数Ｈ_L1Lの振幅特性と、左キャンセル用スピーカ１４からリスナー１の左耳に到達する伝達関数Ｈ_L2Lの振幅特性とが極めて似た特性になる。

異なるのは、各スピーカ１１〜１４からリスナー１の耳の位置までの距離の差によって発生する音波の到達時間差（位相差）が支配的である。
また、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）が、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）よりもリスナー１に近い位置に配置されている場合、下記の近似式（１）が成立する。
ｚ^-aＨ_R1R＝Ｈ_R2R
ｚ^-bＨ_R1L＝Ｈ_R2L
ｚ^-cＨ_L1L＝Ｈ_L2L
ｚ^-dＨ_L1R＝Ｈ_L2R （１）
したがって、右キャンセル信号生成部３３が（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）の特性を右音信号Ｒ_inに付与する処理は、ｂサンプルの遅延処理と右音信号Ｒ_inの位相反転で代用することができる。
同様に、左キャンセル信号生成部３７が（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性を左音信号Ｌ_inに付与する処理は、ｄサンプルの遅延処理と左音信号Ｌ_inの位相反転で代用することができる。

図１のオーディオ再生装置から出力された４つの信号で、４つのスピーカ１１〜１４を駆動すると、リスナー１の右耳に到達する信号Ｅ_Rと、リスナー１の左耳に到達する信号Ｅ_Lは、以下の式（２）のように表すことができる。
Ｅ_R
＝Ｒ_inＨ_R1R−Ｒ_inＨ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L＋Ｌ_inＨ_L1R−Ｌ_inＨ_L1RＨ_L2R／Ｈ_L2R
＝Ｒ_in（Ｈ_R1R−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L）

Ｅ_L
＝Ｌ_inＨ_L1L−Ｌ_inＨ_L1RＨ_L2L／Ｈ_L2R＋Ｒ_inＨ_R1L−Ｒ_inＨ_R1LＨ_R2L／Ｈ_R2L
＝Ｌ_in（Ｈ_L1L−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L2R）（２）

式（２）から明らかなように、リスナー１の右耳に到達する信号Ｅ_Rは、右耳へのクロストークであるＬ_in成分がキャンセルされてＲ_in成分のみになり、リスナー１の左耳に到達する信号Ｅ_Lは、左耳へのクロストークであるＲ_in成分がキャンセルされてＬ_in成分のみとなるため、リスナー１の両耳に到達する信号Ｅ_R，Ｅ_Lからクロストーク成分をキャンセルさせることができる。

図１のオーディオ再生装置では、クロストークの抑圧効果が極めて広い範囲に及ぶことになるが、クロストークの抑圧効果については、最初に定性的な説明を行ってから定量データを明示する。
図１のオーディオ再生装置では、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）と、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）との角度が狭く、さらに、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）と、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）とがリスナー１の正面位置（Ｙ軸）に対して非対称に配置されているため、リスナー１の左右のずれが比較的大きくなっても、リスナー１から見たメインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）と、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）との相対的な位置関係が大きく崩れることがない。
ここで、相対的な位置関係とは、リスナー１と、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）とクロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）とのなす角度（∠Ｒ₁ＯＲ₂、∠Ｌ₁ＯＬ₂）、および、これらのスピーカ１１〜１４と左右の耳との距離の相対関係である。

一例として、リスナー１が右側にずれた場合を考えると、左スピーカ１３からリスナー１までの距離は長くなるが、左キャンセル用スピーカ１４からリスナー１までの距離もほぼ同じ程度の長さだけ長くなる。
一方、右スピーカ１１からリスナー１までの距離は短くなるが、右キャンセル用スピーカ１２からリスナー１までの距離もほぼ同じ程度の長さだけ短くなる。
スピーカの角度については、なす角度∠Ｒ₁ＯＲ₂、∠Ｌ₁ＯＬ₂の変化分がほとんどない。
このため、リスナー１の左右のずれに対して極めて頑健となり、スイートスポットが大幅に広がることが理解される。
なお、リスナー１が左側にずれた場合も同様である。

図２、図３及び図４は図１のオーディオ再生装置により得られるスイートスポットを示す説明図であり、図２〜図４における各種条件は以下の通りである。
図１１と同様に、リスナー１の頭部の中央を原点とする２次元座標において、左スピーカ１３の位置は（−１００ｃｍ，１７３ｃｍ）であり、右スピーカ１１の位置は（１００ｃｍ，１７３ｃｍ）である。
また、左キャンセル用スピーカ１４の位置は（−９０ｃｍ，１６３ｃｍ）、右キャンセル用スピーカ１２の位置は（９０ｃｍ，１６３ｃｍ）である。

図１のオーディオ再生装置では、右キャンセル用スピーカ１２が右スピーカ１１よりもリスナー１の近くに配置されており、左キャンセル用スピーカ１４が左スピーカ１３よりもリスナー１の近くに配置されている。また、なす角度∠Ｒ₁ＯＲ₂、∠Ｌ₁ＯＬ₂が約１．１度である。
すべてのスピーカ１１〜１４を点音源と仮定して、図２では５００Ｈｚの正弦波、図３では１０００Ｈｚの正弦波、図４では４０００Ｈｚの正弦波を使用している。

図２〜図４から明らかなように、図１のオーディオ再生装置では、５００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの広い帯域に亘って、リスナー１が左又は右に約４０ｃｍずれても良好な仮想音像定位効果が得られることが確認できる。左右合わせた幅としては８０ｃｍに及ぶが、この幅は、頭の中心位置のずれ幅の許容範囲であるため、人の肩幅を４０〜５０ｃｍとすると、２〜３人が横に並んで試聴する環境においても、全てのリスナー１に同時に良好な仮想音像定位効果を与えることができる。

なお、なす角度∠Ｒ₁ＯＲ₂、∠Ｌ₁ＯＬ₂が狭くなるようにスピーカ１１〜１４を配置することで広いスイートスポットが実現することができるが、なす角度∠Ｒ₁ＯＲ₂、∠Ｌ₁ＯＬ₂が２０度を超えると、位置によっては、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）とクロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）の指向特性が大きく異なってくるため、クロストークを抑圧できる範囲が狭くなる問題が発生する。このため、なす角度∠Ｒ₁ＯＲ₂、∠Ｌ₁ＯＬ₂が０度〜２０度の範囲となるようにスピーカ１１〜１４を配置することが望ましい。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、右キャンセル信号生成部３３が右音信号分岐部３１により分岐された右音信号Ｒ_inの特性を変更して、右スピーカ１１からリスナー１の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号ＲＣ_outを生成し、右キャンセル信号出力部３４が右キャンセル信号ＲＣ_outをリスナー１の正面位置に対して右スピーカ１１と非対称に配置されている右キャンセル用スピーカ１２のアンプ２２に出力し、左キャンセル信号生成部３７が左音信号分岐部３５により分岐された左音信号Ｌ_inの特性を変更して、左スピーカ１３からリスナー１の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号ＬＣ_outを生成し、左キャンセル信号出力部３８が左キャンセル信号ＬＣ_outをリスナー１の正面位置に対して左スピーカ１３と非対称に配置されている左キャンセル用スピーカ１４のアンプ２４に出力するように構成したので、クロストークキャンセル処理におけるリスナー１の位置ずれの許容範囲を広げることができる効果を奏する。

また、この実施の形態１において、右キャンセル信号生成部３３が（−Ｈ_R1L／Ｈ_R2L）の特性を右音信号Ｒ_inに付与する処理を、ｂサンプルの遅延処理と右音信号Ｒ_inの位相反転で代用し、左キャンセル信号生成部３７が（−Ｈ_L1R／Ｈ_L2R）の特性を左音信号Ｌ_inに付与する処理を、ｄサンプルの遅延処理と左音信号Ｌ_inの位相反転で代用するようにした場合、右キャンセル信号生成部３３及び左キャンセル信号生成部３７の内部構成の簡略化を図ることができる効果を奏する。

実施の形態２.
上記実施の形態１では、オーディオ再生装置が極めて広いスイートスポットを実現するものについて示したが、式（２）から明らかなように、リスナー１の両耳に到達する信号Ｅ_R，Ｅ_Lが変形されてしまうことになる。即ち、リスナー１の右耳に到達する信号Ｅ_Rには、（Ｈ_R1R−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L）の特性が付与され、リスナー１の左耳に到達する信号Ｅ_Lには、（Ｈ_L1L−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L2R）の特性が付与される。

近似式（１）を用いて、式（２）を変形すると、以下の式（３）のようになる。
Ｅ_R
＝Ｒ_in（Ｈ_R1R−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L）
＝Ｒ_in（Ｈ_R1R−Ｈ_R1Lｚ^-aＨ_R1R／ｚ^-bＨ_R1L）
＝Ｒ_inＨ_R1R（１−ｚ^-a+b）

Ｅ_L
＝Ｌ_in（Ｈ_L1L−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L2R）
＝Ｌ_in（Ｈ_L1L−Ｈ_LIRｚ^-cＨ_L1L／ｚ^-dＨ_L1R）
＝Ｌ_inＨ_L1L（１−ｚ^-c+d）（３）

ここで、（１−ｚ^-n）という特性（−ｎ＝−ａ＋ｂ、または、−ｎ＝−ｃ＋ｄ）は、ある信号に対して遅延を施して、逆相にした信号を元の信号に加算した特性に相当する。
信号の周波数が低くなる程、遅延処理を施しても信号の位相変化量が少ないため、これらを逆相で加算すると、大幅な振幅の減衰を生じることになる。
また、遅延量ｎの時間で音波が進行する距離をＬとするとき、Ｌの整数分の１の波長となる周波数ではディップが発生するため、振幅特性がフラットでなくなる。
図５は（１−ｚ^-n）の周波数―振幅特性を示す説明図である。図５では、遅延量は０．１２５ｍｓｅｃ、音速は３４０ｍ／ｓｅｃにしてある。このときの距離Ｌは４．２５ｃｍであり、８０００Ｈｚの波長に相当する。

図５を参照すると、信号の周波数が低周波領域に移行する程、振幅特性が減衰していることや、波長がＬの整数分の１にあたる８０００Ｈｚ、１６０００Ｈｚ、２４０００Ｈｚで顕著なディップが発生していることが分る。
図５は一例であり、スピーカ１１〜１４の配置によって周波数特性が異なってくるが、本発明の好適なスピーカ１１〜１４の配置では同様の傾向を示すことになる。
このような振幅特性の変形は音質の劣化につながるため、音質を重視するリスナー１においては大きな問題となり得る。

図６はこの発明の実施の形態２によるオーディオ再生装置を示す構成図であり、図６のオーディオ再生装置では、上記の問題を解決することができる。図６において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
周波数特性補正処理部３９は右音信号Ｒ_inの周波数特性を補正して、補正後の右音信号Ｒ_inを右音信号分岐部３１に出力する。
周波数特性補正処理部４０は左音信号Ｌ_inの周波数特性を補正して、補正後の左音信号Ｌ_inを左音信号分岐部３５に出力する。
なお、周波数特性補正処理部３９及び周波数特性補正処理部４０から周波数特性補正手段が構成されている。

次に動作について説明する。
周波数特性補正処理部３９は、右音信号Ｒ_inを入力すると、右耳に到達する信号Ｅ_Rを出来る限りフラットな周波数特性に修正する補正処理を実施する。
この補正処理には、例えば、右音信号Ｒ_inの低域を増幅する低域増幅処理や、図５に示すディップを潰す処理（例えば、１／（Ｈ_R1R−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L）の特性を右音信号Ｒ_inに付与する処理）などが含まれている。
周波数特性補正処理部３９による補正後の右音信号Ｒ_inは、右音信号分岐部３１に出力され、以後、上記実施の形態１と同様の処理が行われる。

周波数特性補正処理部４０は、左音信号Ｌ_inを入力すると、左耳に到達する信号Ｅ_Lを出来る限りフラットな周波数特性に修正する補正処理を実施する。
この補正処理には、例えば、左音信号Ｌ_inの低域を増幅する低域増幅処理や、図５に示すディップを潰す処理（例えば、１／（Ｈ_L1L−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L2R）の特性を左音信号Ｌ_inに付与する処理）などが含まれている。
周波数特性補正処理部４０による補正後の左音信号Ｌ_inは、左音信号分岐部３５に出力され、以後、上記実施の形態１と同様の処理が行われる。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、周波数特性補正処理部３９が右音信号Ｒ_inの周波数特性を補正して、補正後の右音信号Ｒ_inを右音信号分岐部３１に出力し、周波数特性補正処理部４０が左音信号Ｌ_inの周波数特性を補正して、補正後の左音信号Ｌ_inを左音信号分岐部３５に出力するように構成したので、リスナー１の左右の耳に到達する信号Ｅ_L、Ｅ_Rの周波数特性を補正することができるようになり、その結果、上記実施の形態１と同様の広いスイートスポットを実現すると同時に、音質の劣化を防止することができる効果を奏する。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３によるオーディオ再生装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
右帰還信号生成部４１は右キャンセル信号生成部３３により生成された右キャンセル信号ＲＣ_outの特性を変更する。
即ち、右帰還信号生成部４１は右スピーカ１１からリスナー１の右耳に到達する伝達関数をＨ_R1R（＝第５伝達関数）、右キャンセル用スピーカ１２からリスナー１の右耳に到達する伝達関数をＨ_R2R（＝第６伝達関数）とするとき、（−Ｈ_R2R／Ｈ_R1R）の特性を右キャンセル信号ＲＣ_outに付与することによって右キャンセル信号ＲＣ_outの特性を変更する。
右加算器４２は右帰還信号生成部４１による特性変更後の右キャンセル信号ＲＣ_outを右音信号Ｒ_inに加算する。
なお、右帰還信号生成部４１及び右加算器４２から右帰還手段が構成されている。

左帰還信号生成部４３は左キャンセル信号生成部３７により生成された左キャンセル信号ＬＣ_outの特性を変更する。
即ち、左帰還信号生成部４３は左スピーカ１３からリスナー１の左耳に到達する伝達関数をＨ_L1L（＝第７伝達関数）、左キャンセル用スピーカ１４からリスナー１の左耳に到達する伝達関数をＨ_L2L（＝第８伝達関数）とするとき、（−Ｈ_L2L／Ｈ_L1L）の特性を左キャンセル信号ＬＣ_outに付与することによって左キャンセル信号ＬＣ_outの特性を変更する。
左加算器４４は左帰還信号生成部４３による特性変更後の左キャンセル信号ＬＣ_outを左音信号Ｌ_inに加算する。
なお、左帰還信号生成部４３及び左加算器４４から左帰還手段が構成されている。

上記実施の形態２では、右音信号分岐部３１及び左音信号分岐部３５の前段に周波数特性補正処理部３９，４０を実装して、周波数特性補正処理部３９，４０が右音信号Ｒ_in，左音信号Ｌ_inの周波数特性を補正するものについて示したが、周波数特性補正処理部３９における１／（Ｈ_R1R−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L）の特性を正確に実現するフィルタや、周波数特性補正処理部４０における１／（Ｈ_L1L−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L2R）の特性を正確に実現するフィルタを設計することは困難である。
また、フィルタを設計することができたとしても、大幅に低域を増幅するような特性となるため、フィルタ処理において、出力信号が飽和してしまう可能性がある。
出力信号の飽和は、クロストークの抑圧効果の低減や音質劣化を引き起こす原因となり得る。
そこで、この実施の形態３では、周波数特性補正処理部３９，４０を実装することなく、音質の劣化を防止することができるようにしている。
具体的には、以下の通りである。

右帰還信号生成部４１は、上記実施の形態１と同様にして、右キャンセル信号生成部３３が右キャンセル信号ＲＣ_outを生成すると、その右キャンセル信号ＲＣ_outの特性を変更する。
即ち、右帰還信号生成部４１は、右スピーカ１１からリスナー１の右耳に到達する伝達関数をＨ_R1R、右キャンセル用スピーカ１２からリスナー１の右耳に到達する伝達関数をＨ_R2Rとするとき、（−Ｈ_R2R／Ｈ_R1R）の特性を右キャンセル信号ＲＣ_outに付与することによって右キャンセル信号ＲＣ_outの特性を変更する。
右加算器４２は、右帰還信号生成部４１から特性変更後の右キャンセル信号ＲＣ_outを受けると、特性変更後の右キャンセル信号ＲＣ_outを右音信号Ｒ_inに加算し、その加算信号Ｒ₁を右音信号分岐部３１に出力する。

左帰還信号生成部４３は、上記実施の形態１と同様にして、左キャンセル信号生成部３７が左キャンセル信号ＬＣ_outを生成すると、その左キャンセル信号ＬＣ_outの特性を変更する。
即ち、左帰還信号生成部４３は、左スピーカ１３からリスナー１の左耳に到達する伝達関数をＨ_L1L、左キャンセル用スピーカ１４からリスナー１の左耳に到達する伝達関数をＨ_L2Lとするとき、（−Ｈ_L2L／Ｈ_L1L）の特性を左キャンセル信号ＬＣ_outに付与することによって左キャンセル信号ＬＣ_outの特性を変更する。
左加算器４４は、左帰還信号生成部４３から特性変更後の左キャンセル信号ＬＣ_outを受けると、特性変更後の左キャンセル信号ＬＣ_outを左音信号Ｌ_inに加算し、その加算信号Ｌ₁を左音信号分岐部３５に出力する。
その他の処理は、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。

ここで、近似式（１）を用いると、右帰還信号生成部４１が（−Ｈ_R2R／Ｈ_R1R）の特性を右キャンセル信号ＲＣ_outに付与する処理は、ａサンプルの遅延処理と右キャンセル信号ＲＣ_outの位相反転で代用することができる。
同様に、左帰還信号生成部４３が（−Ｈ_L2L／Ｈ_L1L）の特性を左キャンセル信号ＬＣ_outに付与する処理は、ｃサンプルの遅延処理と左キャンセル信号ＬＣ_outの位相反転で代用することができる。

図７のオーディオ再生装置から出力された４つの信号で、４つのスピーカ１１〜１４を駆動すると、リスナー１の右耳に到達する信号Ｅ_Rと、リスナー１の左耳に到達する信号Ｅ_Lは、以下の式（４）のように表すことができる。
Ｅ_R
＝Ｒ₁Ｈ_R1R−Ｒ₁Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L＋Ｌ₁Ｈ_L1R−Ｌ₁Ｈ_L1RＨ_L2R／Ｈ_L2R
＝Ｒ₁（Ｈ_R1R−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2L）
＝Ｒ₁Ｈ_R1R（１−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R1RＨ_R2L）

Ｅ_L
＝Ｌ₁Ｈ_L1L−Ｌ₁Ｈ_L1RＨ_L2L／Ｈ_L2R＋Ｒ₁Ｈ_R1L−Ｒ₁Ｈ_R1LＨ_R2L／Ｈ_R2L
＝Ｌ₁（Ｈ_L1L−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L2R）
＝Ｌ₁Ｈ_L1L（１−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L1LＨ_L2R）（４）

ただし、Ｒ₁は右加算器４２から出力される加算信号、Ｌ₁は左加算器４４から出力される加算信号であり、加算信号Ｒ₁，Ｌ₁は、以下の式（５）のように表すことができる。
Ｒ₁
＝Ｒ_in＋Ｒ₁（Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2LＨ_R1R）
＝Ｒ_in（１−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2LＨ_R1R）^-1

Ｌ₁
＝Ｌ_in＋Ｌ₁（Ｈ_L1RＨ_L2L／Ｈ_L2RＨ_L1L）
＝Ｌ_in（１−Ｈ_L1RＨ_L2L／Ｈ_L2RＨ_L1L）^-1 （５）

また、式（５）を用いると、式（４）は、以下の式（６）のように変形することができる。
Ｅ_R
＝Ｒ₁Ｈ_R1R（１−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R1RＨ_R2L）
＝Ｒ_in（１−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R2LＨ_R1R）^-1Ｈ_R1R（１−Ｈ_R1LＨ_R2R／Ｈ_R1RＨ_R2L）
＝Ｒ_inＨ_R1R

Ｅ_L
＝Ｌ₁Ｈ_L1L（１−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L1LＨ_L2R）
＝Ｌ_in（１−Ｈ_L1RＨ_L2L／Ｈ_L2RＨ_L1L）^-1Ｈ_L1L（１−Ｈ_LIRＨ_L2L／Ｈ_L1LＨ_L2R）
＝Ｌ_inＨ_L1L （６）

式（６）から明らかなように、リスナー１の左右の耳に到達する信号Ｅ_L，Ｅ_Rは、クロストークがキャンセルされて、それぞれＨ_L1L、Ｈ_R1Rの特性が付加されていることが分る。
Ｈ_R1Rは右スピーカ１１から右耳に到達する特性、Ｈ_L1Lは左スピーカ１３から左耳に到達する特性であるため、通常のステレオスピーカにより再生されたときに付加される特性と同様の特性である。
したがって、図７のオーディオ再生装置では、極めて自然な音質を実現することができる。
ただし、Ｈ_R1RとＨ_L1Lの特性の付加も無くしたい場合には、図８に示すように、１／Ｈ_R1Rの特性を右音信号Ｒ_inに付与する特性補正部４５を右加算器４２の前段に実装し、１／Ｈ_L1Lの特性を左音信号Ｌ_inに付与する特性補正部４６を左加算器４４の前段に実装するようにすればよい。

なお、右帰還信号生成部４１では、（−Ｈ_R2R／Ｈ_R1R）の特性を付与し、左帰還信号生成部４３では、（−Ｈ_L2L／Ｈ_L1L）の特性を付与する働きをするが、右スピーカ１１からリスナー１の右耳への経路と、右キャンセル用スピーカ１２からリスナー１の右耳への経路とを比較すると、右スピーカ１１からリスナー１の右耳への経路の方が長い。
同様に、左スピーカ１３からリスナー１の左耳への経路と、左キャンセル用スピーカ１４からリスナー１の左耳への経路とを比較すると、左スピーカ１３からリスナー１の左耳への経路の方が長い。
したがって、（−Ｈ_R2R／Ｈ_R1R）と（−Ｈ_L2L／Ｈ_L1L）の特性は因果性を満足しないことになる。
これについては、図９に示すように、先読み用遅延バッファ４７，４８を設けることにより、実質的に因果性を満足するように実現することができる。

具体的には、（−Ｈ_R2R／Ｈ_R1R）と（−Ｈ_L2L／Ｈ_L1L）の特性が、遅延処理を実施することによって因果性を満足するようになる最小の遅延量をｎ０、ｍ０として、ｎ０以上の任意の実数ｎとｍ０以上の任意の実数ｍを定義する。
このとき、オーディオ再生装置の先読み用遅延バッファ４７では、右音信号Ｒ_inが入力されると、右音信号Ｒ_inをｎサンプル以上遅延させ、右加算器４２にむけて遅延信号を出力する。
先読み用遅延バッファ４７では、さらに、遅延量と同じ分だけ音信号データを保持する。保持の方法は先入れ先出しに従う。また、処理すべき音信号の時刻位置を示すポインタをｎサンプル分だけ過去にシフトする。先読み用遅延バッファ４７では、ｎサンプル以上の音信号データを蓄積しているため、時刻位置を示すポインタをｎサンプル過去にシフトすることが可能であり、これによって、等価的にｎサンプルの先読みが可能となる。
右加算器４２では、先読み用遅延バッファ４７にて遅延された右音信号Ｒ_inと、右帰還信号生成部４１から出力された信号とを加算し、右音信号分岐部３１に向けて、加算信号を出力し、他方を右キャンセル信号生成部３３に向けて出力する。右キャンセル信号生成部３３では、上記実施の形態１と同様に右キャンセル信号ＲＣ_outを生成する。右キャンセル信号ＲＣ_outは、右先読み処理部４９に渡される。
右先読み処理部４９では、ｎサンプルの先読み処理を実施する。ここで、先読み用遅延バッファ４７を設けたことにより、右先読み処理部４９にて、
処理すべき音信号の時刻位置を示すポインタをｎサンプル進めるだけで先読みが可能となる。右先読み処理部４９では、先読み処理が施された信号を右帰還信号生成部４１に向けて出力する。
また、オーディオ再生装置の先読み用遅延バッファ４８では、左音信号Ｌ_inが入力されると、左音信号Ｌ_inをｍサンプル以上遅延させ、左加算器４４にむけて遅延信号を出力する。
先読み用遅延バッファ４８では、さらに、遅延量と同じ分だけ音信号データを保持する。保持の方法は先入れ先出しに従う。また、処理すべき音信号の時刻位置を示すポインタをｍサンプル分だけ過去にシフトする。先読み用遅延バッファ４８では、ｍサンプル以上の音信号データを蓄積しているため、時刻位置を示すポインタをｍサンプル過去にシフトすることが可能であり、これによって、等価的にｍサンプルの先読みが可能となる。
左加算器４４では、先読み用遅延バッファ４８にて遅延された左音信号Ｌ_inと、左帰還信号生成部４３から出力された信号とを加算し、左信号分岐部３５に向けて、加算信号を出力する。左音信号分岐部３５では、信号を分岐し、一方を左音信号出力部３６へ向けて、加算信号を出力し、他方を左キャンセル信号生成部３７に向けて出力する。左キャンセル信号生成部３７では、上記実施の形態１と同様に左キャンセル信号ＬＣ_outを生成する。左キャンセル信号ＬＣ_outは、左先読み処理部５０に渡される。
左先読み処理部５０では、ｍサンプルの先読み処理を実施する。ここで、先読み用遅延バッファ４８を設けたことにより、左先読み処理部５０にて、
処理すべき音信号の時刻位置を示すポインタをｍサンプル進めるだけで先読みが可能となる。左先読み処理部５０では、先読み処理が施された信号を左帰還信号生成部４３に向けて出力する。
以後の動作は図７と同様なので説明を省略する。

上記のような先読み遅延バッファ４７，４８と、右先読み処理部４９及び左先読み処理部５０を設けると、右帰還信号生成部４１では、−ｚ^-n（Ｈ_R2R／Ｈ_R1R）の特性を付与し、左帰還信号生成部４３では、−ｚ^-m（Ｈ_L2L／Ｈ_L1L）の特性を付与することができるため、これらの特性の因果性を満足するように設計することができる。
なお、−ｚ^-xは、ｘサンプルの遅延処理を表すものである。

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、メインスピーカ（右スピーカ１１、左スピーカ１３）と、クロストークキャンセル用スピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）とが一対一の関係にあるものについて示している。即ち、右スピーカ１１で発生するクロストークをキャンセルする信号を再生するスピーカが右キャンセル用スピーカ１２であり、左スピーカ１３で発生するクロストークをキャンセルする信号を再生するスピーカが左キャンセル用スピーカ１４であるものについて示している。
しかしながら、メインスピーカとクロストークキャンセル用スピーカが一対一の関係にあるものに限るものではなく、クロストークキャンセル用の信号を他の複数のスピーカで再生するようにしてもよい。

即ち、右スピーカ１１で発生するクロストークをキャンセルする信号を再生するスピーカとして、残り３つのスピーカ（右キャンセル用スピーカ１２、左スピーカ１３、左キャンセル用スピーカ１４）のうちの全てのスピーカ、あるいは、いずれかのスピーカを用いるようにしてもよい。
あるいは、残り３つのスピーカの他に、新たなスピーカを追加して使用するようにしてもよい。
同様に、左スピーカ１３で発生するクロストークをキャンセルする信号を再生するスピーカとして、残り３つのスピーカ（右スピーカ１１、右キャンセル用スピーカ１２、左キャンセル用スピーカ１４）のうちの全てのスピーカ、あるいは、いずれかのスピーカを用いるようにしてもよい。
あるいは、残り３つのスピーカの他に、新たなスピーカを追加して使用するようにしてもよい。

なお、音波は距離に応じて減衰するため、クロストークキャンセル用スピーカは、反対側の耳に近い程、距離減衰が少なくなり、より少ない音響エネルギーでクロストークをキャンセルすることができる。
したがって、クロストークキャンセル用スピーカとして、上記実施の形態１〜３におけるスピーカよりも近い位置にあるスピーカも併せて使用することで、クロストークキャンセル用の音響エネルギーを低減させることができ、消費電力を削減することができるようになる。

この発明の実施の形態１によるオーディオ再生装置を示す構成図である。図１のオーディオ再生装置により得られるスイートスポットを示す説明図である。図１のオーディオ再生装置により得られるスイートスポットを示す説明図である。図１のオーディオ再生装置により得られるスイートスポットを示す説明図である。（１−ｚ^-n）の周波数―振幅特性を示す説明図である。この発明の実施の形態２によるオーディオ再生装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３によるオーディオ再生装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３によるオーディオ再生装置を示す構成図である。この発明の実施の形態３によるオーディオ再生装置を示す構成図である。非特許文献１に開示されているクロストークキャンセラを示す構成図である。リスナーの位置ずれに伴うクロストークキャンセル効果の劣化度合いの実験結果を示す説明図である。

符号の説明

１リスナー（聴取者）、１１右スピーカ、１２右キャンセル用スピーカ、１３左スピーカ、１４左キャンセル用スピーカ、２１〜２４アンプ、３１右音信号分岐部（右音信号分岐手段）、３２右音信号出力部（右スピーカ駆動手段）、３３右キャンセル信号生成部（右キャンセル用スピーカ駆動手段）、３４右キャンセル信号出力部（右キャンセル用スピーカ駆動手段）、３５左音信号分岐部（左音信号分岐手段）、３６左音信号出力部（左スピーカ駆動手段）、３７左キャンセル信号生成部（左キャンセル用スピーカ駆動手段）、３８左キャンセル信号出力部（左キャンセル用スピーカ駆動手段）、３９，４０周波数特性補正処理部（周波数特性補正手段）、４０周波数特性補正処理部（周波数特性補正手段）、４１右帰還信号生成部（右帰還手段）、４２右加算器（右帰還手段）、４３左帰還信号生成部（左帰還手段）、４４左加算器（左帰還手段）、４５特性補正部（右帰還手段）、４６特性補正部（左帰還手段）、４７，４８先読み用遅延バッファ、４９右先読み処理部、５０左先読み処理部。

Claims

聴取者の前方右側に配置されている右スピーカの駆動に用いる右音信号を分岐する右音信号分岐手段と、上記右音信号分岐手段により分岐された一方の右音信号を上記右スピーカのアンプに出力する右スピーカ駆動手段と、上記右音信号分岐手段により分岐された他方の右音信号の特性を変更して、上記右スピーカから聴取者の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号を生成し、上記右キャンセル信号を聴取者の正面位置に対して上記右スピーカと非対称に配置されている右キャンセル用スピーカのアンプに出力する右キャンセル用スピーカ駆動手段と、聴取者の前方左側に配置されている左スピーカの駆動に用いる左音信号を分岐する左音信号分岐手段と、上記左音信号分岐手段により分岐された一方の左音信号を上記左スピーカのアンプに出力する左スピーカ駆動手段と、上記左音信号分岐手段により分岐された他方の左音信号の特性を変更して、上記左スピーカから聴取者の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号を生成し、上記左キャンセル信号を聴取者の正面位置に対して上記左スピーカと非対称に配置されている左キャンセル用スピーカのアンプに出力する左キャンセル用スピーカ駆動手段とを備えたオーディオ再生装置。
右スピーカと右キャンセル用スピーカの見開き角度が０度から２０度の範囲内になるように、上記右スピーカと上記右キャンセル用スピーカが配置され、左スピーカと左キャンセル用スピーカの見開き角度が０度から２０度の範囲内になるように、上記左スピーカと上記左キャンセル用スピーカが配置されていることを特徴とする請求項１記載のオーディオ再生装置。
右キャンセル用スピーカが右スピーカよりも聴取者の近くに配置され、左キャンセル用スピーカが左スピーカよりも聴取者の近くに配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のオーディオ再生装置。
右キャンセル用スピーカ駆動手段は、右スピーカから聴取者の左耳に到達する伝達関数が第１伝達関数、右キャンセル用スピーカから聴取者の左耳に到達する伝達関数が第２伝達関数であるとき、（−第１伝達関数／第２伝達関数）の特性を右音信号に付与して、上記右スピーカから聴取者の左耳に漏れ込む音の抑圧に用いる右キャンセル信号を生成し、左キャンセル用スピーカ駆動手段は、左スピーカから聴取者の右耳に到達する伝達関数が第３伝達関数、左キャンセル用スピーカから聴取者の右耳に到達する伝達関数が第４伝達関数であるとき、（−第３伝達関数／第４伝達関数）の特性を左音信号に付与して、上記左スピーカから聴取者の右耳に漏れ込む音の抑圧に用いる左キャンセル信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のオーディオ再生装置。
右音信号の周波数特性を補正して、補正後の右音信号を右音信号分岐手段に出力するとともに、左音信号の周波数特性を補正して、補正後の左音信号を左音信号分岐手段に出力する周波数特性補正手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のオーディオ再生装置。
右キャンセル用スピーカ駆動手段により生成された右キャンセル信号の特性を変更し、特性変更後の右キャンセル信号を右音信号に帰還させる右帰還手段と、左キャンセル用スピーカ駆動手段により生成された左キャンセル信号の特性を変更し、特性変更後の左キャンセル信号を左音信号に帰還させる左帰還手段とを設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のオーディオ再生装置。
右帰還手段は、右スピーカから聴取者の右耳に到達する伝達関数が第５伝達関数、右キャンセル用スピーカから聴取者の右耳に到達する伝達関数が第６伝達関数であるとき、（−第６伝達関数／第５伝達関数）の特性を右キャンセル信号に付与することによって上記右キャンセル信号の特性を変更し、左帰還手段は、左スピーカから聴取者の左耳に到達する伝達関数が第７伝達関数、左キャンセル用スピーカから聴取者の左耳に到達する伝達関数が第８伝達関数であるとき、（−第８伝達関数／第７伝達関数）の特性を左キャンセル信号に付与することによって上記左キャンセル信号の特性を変更することを特徴とする請求項６記載のオーディオ再生装置。
右帰還手段が１／第５伝達関数の特性を右音信号に付与し、左帰還手段が１／第７伝達関数の特性を左音信号に付与することを特徴とする請求項７記載のオーディオ再生装置。
右帰還手段が右キャンセル信号を第１の先読み時間だけ先読みし、先読みした右キャンセル信号の特性を変更し、特性変更後の右キャンセル信号を右音信号に帰還させ、左帰還手段が左キャンセル信号を第２の先読み時間だけ先読みし、先読みした左キャンセル信号の特性を変更し、特性変更後の左キャンセル信号を左音信号に帰還させることを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか１項記載のオーディオ再生装置。
右キャンセル用スピーカ駆動手段は、右音信号に対する（−第１伝達関数／第２伝達関数）の特性の付与を、上記右音信号に対する信号遅延と位相反転で代用し、左キャンセル用スピーカ駆動手段は、左音信号に対する（−第３伝達関数／第４伝達関数）の特性の付与を、上記左音信号に対する信号遅延と位相反転で代用することを特徴とする請求項４から請求項９のうちのいずれか１項記載のオーディオ再生装置。
右帰還手段は、右キャンセル信号に対する（−第６伝達関数／第５伝達関数）の特性の付与を、上記右キャンセル信号に対する信号遅延と位相反転で代用し、左帰還手段は、左キャンセル信号に対する（−第８伝達関数／第７伝達関数）の特性の付与を、上記左キャンセル信号に対する信号遅延と位相反転で代用することを特徴とする請求項７から請求項１０のうちのいずれか１項記載のオーディオ再生装置。