JP2010016525A - 音響処理装置および音響処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】聴取者に対して左右非対称な音響特性を持つ環境においても、仮想音像定位が左右のどちらかに寄ってしまう、あるいは所望の音像感が得られなくなるのを防止する。
【解決手段】２チャンネルの音声信号に対して、スピーカの実配置位置以外の所定の位置に、音声信号による音像を仮想音像定位させるための処理をする仮想音像定位処理手段１０と、スピーカと、聴取者との位置関係に応じた補正用情報を用いて、仮想音像定位させるための処理がなされた音声信号に対して、補正処理をする補正処理手段２０とを備える。仮想音像定位処理手段１０に供給される２チャンネルの音声信号の、少なくとも１チャネルの音声信号に対して遅延手段３１Ｌ，３１Ｒを設ける。遅延手段３１Ｌ，３１Ｒに代えて、ゲイン調整手段を設けても良い。
【選択図】図１

Description

この発明は、スピーカが、例えば、リビングに置かれるリクライニングチェアや、自動車のヘッドレスト等、椅子の背もたれ部に装着されるヘッドレスト部に設けられて構成される場合に適用して好適な音響処理装置および音響処理方法に関する。

リクライニングチェアや自動車の座席シートのヘッドレストに、スピーカを設け、そのスピーカにより、聴取者（リスナ）の耳の近傍において、高品位の音声を放音することができるようにした音響処理装置が提案されている。すなわち、ヘッドホンなどを用いなくても、聴取者の耳の近傍に位置付けられるスピーカを通じて、高品位の音声を聴取者が聴取することができる環境が整えられてきている。

しかし、椅子（座席）のヘッドレスト部分にスピーカを設けた場合、聴取者の耳の後ろ側から直接音声が放音されるために、聴取者の意識が聴取者の後方に惹かれ、聴取する音楽によっては、違和感を感じたり、いわゆる聞き疲れが生じたりする場合がある。

このため、音声信号に対して仮想音像定位処理を施すことによって、聴取者の後ろ側のスピーカから放音された音声が、聴取者の前方の予め想定した位置から聞こえるようにすることが提案されている（特許文献１（特開２００３−３０１５３３号公報）参照）。

図７は、例えば自動車の運転座席シートのヘッドレスト１に、左右２チャンネル用のスピーカ２Ｌ，２Ｒを設けた状態を示している。そして、この図７の例では、左右２チャンネルの音声信号ＳＬ，ＳＲに対して、聴取者３の前方に想定した点線で示す位置ＶＳＬ，ＶＳＲに仮想音像が定位するような仮想音像定位処理を施した後、スピーカ２Ｌ，２Ｒに供給するようにしている。

このようにすれば、聴取者３は、仮想音像定位位置（仮想スピーカ位置）ＶＳＬ，ＶＳＲから音声が放音されて聞こえるようになり、聴取者の耳の後ろ側に位置するスピーカ２Ｌ，２Ｒから放音される音声を聴取することによる違和感や聞き疲れを防止することが可能となる。

ただし、この場合、スピーカ２Ｌ，２Ｒから放音される音声の音像を、想定した位置に定位させるために重要となるのが、実際に音声を聴取する場所である再生音場におけるスピーカから聴取者の耳までの直接的な音声についての伝達関数である。すなわち、仮想音像定位処理されて、スピーカ２Ｌ，２Ｒから放音される音声については、再生音場における伝達関数の影響を除去しなければ、スピーカ２Ｌ，２Ｒから放音される音声の音像を想定した位置に正確に定位させることができないからである。

そこで、前記特許文献１では、スピーカを用いて音声を厳密に再生するようにする方式の１つであるトランスオーラルシステムを用いることによって、再生音場における伝達関数の影響を除去するようにしている。これにより、聴取者３の耳の後ろ側に位置するヘッドレスト１に設けられたスピーカ２Ｌ，２Ｒから放音される音声の音像を、聴取者の前方の、想定された位置ＶＳＬ，ＶＳＲに、正確に定位させるようにすることができる。

上記の特許文献は、次の通りである。
特開２００３−３０１５３３号公報

ところで、実際の再生音場においては、聴取者の周囲の壁などからの影響を受けて、聴取者を中心とした左右対称の音響特性となっていない場合が多い。例えば、図７の例のヘッドレスト１が、図８に示すように、自動車の運転席の座席シートのヘッドレストであった場合を考える。この場合には、聴取者３の右側は運転席側のドアのウインドー４が間近に迫り、一方、左側のドアのウインドー５は助手席を介して、比較的離れた状態になっており、聴取者３に対しては、左右非対称の音響特性を持つ環境となる。

このため、聴取者３の右耳には運転席側のドアのウインドー４に反射したスピーカ２Ｌやスピーカ２Ｒからの音声成分が、左側よりも、より強く飛び込むようになって、聴取者３の右耳で聴取する音声の方が強勢となる。すると、左チャンネルについての仮想音像定位位置が、想定された位置ＶＳＬよりも、より左側にシフトした位置ＶＳＬ´となる用に感ぜられ、仮想音像の定位位置が左側に寄ってしまう、あるいは所望のステレオ音像感が得られないことになる。

この発明は、以上の点にかんがみ、自動車の車内のような聴取者に対して左右非対称な音響特性を持つ環境においても、仮想音像定位が左右のどちらかに寄ってしまう、あるいは所望の音像感が得られなくなるのを防止することができる音響処理装置および方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、
スピーカと、
２チャンネルの音声信号に対して、前記スピーカの実配置位置以外の所定の位置に、前記音声信号による音像を仮想音像定位させるための処理をする仮想音像定位処理手段と、
前記スピーカと、聴取者との位置関係に応じた補正用情報を用いて、前記仮想音像定位させるための処理がなされた音声信号に対して、補正処理をする補正処理手段と、
前記仮想音像定位処理手段に供給される前記２チャンネルの音声信号の、少なくとも１チャネルの音声信号に対して設けられる遅延手段と、
を備え、前記補正処理後の音声信号を前記スピーカに供給するようにする音響処理装置を提供する。

この請求項１の発明による音響処理装置によれば、遅延手段により仮想音像定位位置を、所定の位置に調整することができる、あるいは所望の音像感を得ることができるように調整することができる。

また、請求項２の発明は、
スピーカと、
２チャンネルの音声信号に対して、前記スピーカの実配置位置以外の所定の位置に、前記音声信号による音像を仮想音像定位させるための処理をする仮想音像定位処理手段と、
前記スピーカと、聴取者との位置関係に応じた補正用情報を用いて、前記仮想音像定位させるための処理がなされた音声信号に対して、補正処理をする補正処理手段と、
前記仮想音像定位処理手段に供給される前記２チャンネルの音声信号の、少なくとも一方のチャンネルの音声信号に対して設けられ、前記音声信号のゲインを調整するゲイン調整手段と、
を備え、前記補正処理後の音声信号を前記スピーカに供給するようにする音響処理装置を提供する。

この請求項２の発明による音響処理装置によれば、ゲイン調整手段により仮想音像定位位置を、所定の位置に調整することができる。

そして、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の音響処理装置において、
前記仮想音像定位処理手段は、前記所定の位置に仮想音像定位させるために、予め測定された伝達関数を前記音声信号に畳み込む処理を行なうためのフィルタ処理であり、
前記補正処理手段は、前記スピーカからの放音音声の聴取者に対する伝達関数の影響を除去する処理を行なうためのフィルタ処理であり、
前記仮想音像定位させるためのフィルタ処理と、前記補正処理手段におけるフィルタ処理とを、１つのフィルタ部で行なう
音響処理装置を提供する。

この請求項３の発明によれば、仮想音像定位処理と、補正処理とを１つのフィルタ部で行なうようにしたので、構成が非常に簡略化できるという効果がある。

この発明によれば、自動車の車内のような聴取者に対して左右非対称な音響特性を持つ環境においても、仮想音像定位が左右のどちらかに寄ってしまう、あるいは所望の音像感を得られなくなるのを防止することができる。

以下、この発明による音響処理装置の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。以下の実施形態は、いずれも、スピーカを自動車の座席のヘッドレストに設けるように構成した音響処理装置の場合の例である。

［第１の実施形態］
図１は、この発明が適用された第１の実施形態の音響処理装置を説明するためのブロック図であり、図２は、この第１の実施形態の音響処理装置が用いられる椅子の外観を説明するための図である。そして、この第１の実施形態の音響処理装置は、左右２チャンネルの音声信号を処理するものである。

図１において、ディスク１００は、２チャンネルの音声信号を提供する２ｃｈ音源（ｃｈはチャンネル略称）である。このディスク１００から再生された左右２チャンネルの音声信号が、この第１の実施形態の音響処理装置に供給される。

第１の実施形態の音響処理装置は、この２ｃｈ音源のディスク１００からの左チャンネルの音声信号の供給を受け付ける左チャンネル入力端子Ｌｉｎと、右チャンネルの音声信号の供給を受け付ける右チャンネル入力端子Ｒｉｎとを有している。

また、第１の実施形態の音響処理装置は、仮想音像定位処理を行なう音像定位処理フィルタ部１０と、再生音場における伝達関数の影響を除去するためのトランスオーラルシステムフィルタ部２０とを備えている。

そして、左チャンネル入力端子Ｌｉｎを通じた左チャンネルの音声信号は、遅延部３１Ｌを通じて音像定位処理フィルタ部１０に供給される。また、右チャンネル入力端子Ｒｉｎを通じた右チャンネルの音声信号は、遅延部３１Ｒを通じて音像定位処理フィルタ部１０に供給される。遅延部３１Ｌ、３１Ｒおよび音像定位処理フィルタ部１０での処理は、後で詳述する。

音像定位処理フィルタ部１０からの２チャンネルの音声信号は、それぞれトランスオーラルシステムフィルタ部２０に供給される。トランスオーラルシステムフィルタ部２０での処理は、後で詳述する。

トランスオーラルシステムフィルタ部２０からの２チャンネルの音声信号は、左チャンネルスピーカ３２Ｌと右チャンネルスピーカ３２Ｒとにそれぞれ供給される。

左、右チャンネルスピーカ３２Ｌ、３２Ｒとしては、それぞれ１つずつのスピーカからなる場合もあれば、スーパーツィータやウーハーを備えた高品位の音声の放音が可能ないわゆるＨｉＦｉスピーカデバイスを用いることも可能である。この第１の実施形態の場合、左、右チャンネルスピーカ３２Ｌ、３２Ｒは、スーパーツィータやーウハーを備えたＨｉＦｉスピーカデバイスである。

そして、左、右チャンネルスピーカ３２Ｌ、３２Ｒを含むこの第１の実施形態の音響処理装置は、図２に示すように、自動車の座席や家庭において用いられる椅子Ｓｔの背もたれ部に対して着脱可能とされたヘッドレスト部Ｓｔ１に構成するようにされる。ヘッドレスト部Ｓｔ１は、図２に示すように、自動車の座席や家庭で用いられる椅子などにおいて、使用者の頭部を支持する部分（頭部支持部）に相当する。

図２に示すように、自動車の座席やリクライニングシートなどの椅子（座席）Ｓｔは、大きく分けると、使用者が腰をおろす腰掛部Ｓｔ２と、使用者が背中をもたせかける背もたれ部Ｓｔ３と、ヘッドレスト部Ｓｔ１とからなっている。

この第１の実施形態においては、図２に示すヘッドレスト部Ｓｔ１に相当する部分に、左右２チャンネルのスピーカ３２Ｌ、３２Ｒを含む図１に示した構成の音響処理装置を構成する。そして、実施形態の音響処理装置は、２ｃｈ音源からの音声信号を再生する自動車に搭載された音声再生装置（カーステレオ装置）や家庭内に設けられた音声再生システムからの２チャンネルの音声信号の供給を受けることができるように構成されている。

この実施形態の音響処理装置を用いた場合には、図２に示したように、椅子Ｓｔに腰をかけた聴取者は、自己の頭部の斜め後方に位置する左、右スピーカ３２Ｌ、３２Ｒからの放音音声による音像を、聴取者の前方の位置ＶＳＬ，ＶＳＲとして聴取することになる。

すなわち、第１の実施形態の音響処理装置においては、音像の定位位置を、実際に固定されたスピーカの位置から、仮想的な音像定位位置にずらすようにしている。これにより、音が聴取者の後頭部付近や耳の後方から聞こえることによる違和感、不快感を除去するようにしている。

なお、ヘッドレスト部は、背もたれ部と一体に形成され、ヘッドレスト部分のみを取り外すことができないものもあるが、この実施形態においては、自動車の座席や家庭の椅子などの複数の椅子に対して着脱可能に構成されている。したがって、この実施形態の音響処理装置は、複数の椅子において兼用することができる。

この第１の実施形態においては、音像定位処理フィルタ部１０、トランスオーラルシステムフィルタ部２０とにより、実スピーカ３２Ｌ、３２Ｒから放音される音声の音像を仮想スピーカＶＳＬ、ＶＳＲから放音されたもののように感じるように定位させる。つまり、左スピーカ３２Ｌと右スピーカ３２Ｒから放音される音声を、図１、図２において点線で示す左仮想スピーカＶＳＬ、右仮想スピーカＶＳＲの位置から放音されたように聞こえるようにする。

以下、この第１の実施形態の音響処理装置の各部について詳細に説明する。まず、音像定位処理フィルタ部１０を説明するに当たり、音像定位処理の原理について説明する。図３は、音像定位処理の原理を説明するための図である。

図３に示すように、所定の再生音場において、ダミーヘッドＤＨの位置を聴取者の位置とする。このダミーヘッドＤＨの位置の聴取者に対して、音像を定位させようとする左右の仮想スピーカ位置（スピーカがあるとものと想定する位置）に実際に左チャンネルの実スピーカＳＰＬ、右チャンネルの実スピーカ３２ＬＲを設置する。

そして、左チャンネルの実スピーカＳＰＬ、右チャンネルの実スピーカＳＰＲから放音される音声をダミーヘッドＤＨの両耳部分に置いたマイクロホンにて収音する。そして、スピーカＳＰＬおよびスピーカＳＰＲのそれぞれから放音された音声が、ダミーヘッドＤＨの両耳部分に到達したときには、どのように変化するか示す頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）を、マイクロホンで収音した音声信号から予め測定しておく。

図３に示す例では、左チャンネルの実スピーカＳＰＬからダミーヘッドＤＨの左耳までの音声の伝達関数はＭ１１であり、左チャンネルの実スピーカＳＰＬからダミーヘッドＤＨの右耳までの音声の伝達関数はＭ１２であるとする。同様に、右チャンネルの実スピーカＳＰＲからダミーヘッドＤＨの左耳までの音声の伝達関数はＭ２１であり、右チャンネルの実スピーカＳＰＲからダミーヘッドＤＨの右耳までの音声の伝達関数はＭ２２であるとする。

なお、ここでは頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）の測定に際し、ダミーヘッドＤＨを用いるようにしたが、これに限るものではない。頭部伝達関数を測定する再生音場に実際に人間を座らせ、その耳近傍にマイクロホンを置いて頭部伝達関数を測定するようにしてもよい。

こうして測定された伝達関数Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２を、左右２チャンネルの音声信号に畳み込み処理し、その処理後の音声信号を、ヘッドレスト部Ｓｔ１のスピーカ３２Ｌ、３２Ｒに供給するようにする。すると、聴取者は、ヘッドレスト部Ｓｔ１のスピーカ３２Ｌ、３２Ｒから放音される音声が、あたかも仮想スピーカ位置ＶＳＬ、ＶＳＲから音声が放音されているように感じるように、音像を定位させることができる。

音像定位処理フィルタ部１０は、前述した頭部伝達関数Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２を、左右２チャンネルの音声信号に畳み込む処理を行なう。すなわち、この実施形態では、音像定位処理フィルタ部１０は、図１に示すように、４つのフィルタ部１１、１２、１３、１４と、２つの加算部１５、１６からなる。

フィルタ部１１は、左入力端子Ｌｉｎを通じて入力された左チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ１１で処理するものであり、処理後の音声信号を左チャンネル用の加算部１５に供給する。

また、フィルタ部１２は、左入力端子Ｌｉｎを通じて入力された左チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ１２で処理するものであり、処理後の音声信号を右チャンネル用の加算部１６に供給する。

また、フィルタ部１３は、右入力端子Ｒｉｎを通じて入力された右チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ２１で処理するものであり、処理後の音声信号を左チャンネル用の加算部１５に供給する。

また、フィルタ部１４は、右入力端子Ｒｉｎを通じて入力された右チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ２２で処理するものであり、処理後の音声信号を右チャンネル用の加算部１６に供給する。

そして、加算部１５は、フィルタ部１１からの音声信号と、フィルタ部１３からの音声信号（右チャンネルから左チャンネルへのクロストーク成分）とを加算する。また、加算部１６は、フィルタ部１４からの音声信号と、フィルタ部１２からの音声信号（左チャンネルから右チャンネルへのクロストーク成分）とを加算する。

これら加算部１５および１６の加算結果の音声信号を、スピーカ３２Ｌおよび３２Ｒに供給すれば、当該スピーカ３２Ｌ，３２Ｒから放音された音声により、仮想音像定位が可能となる。すなわち、スピーカ３２Ｌ，３２Ｒから放音された音声により、聴取者は、図１、図２に示した左仮想スピーカ位置ＶＳＬおよび右仮想スピーカＶＳＲから音が放音されたような音像定位感を得る。

しかし、実際の再生音場においては、ヘッドレスト部Ｓｔ１に設けられた左スピーカ３２Ｌ、右スピーカ３２Ｒからの放音音声が聴取者の両耳に入射することを考慮しなければならない。すなわち、左スピーカ３２Ｌ、右スピーカ３２Ｒからの放音音声の聴取者の両耳への入射を影響を除去しないと、再生音声の音像を目的とする仮想スピーカ位置に正確に定位させることができない場合がある。

そこで、図１に示すように、左スピーカ３２Ｌ、右スピーカ３２Ｒと、聴取者３との間における実際の再生音場における伝達関数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２を予め測定しておく。そして、その伝達関数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２を用いて、左スピーカ３２Ｌ、右スピーカ３２Ｒからの放音音声が聴取者の両耳へ入射する影響を除去するようにする。

この役割をするのが、トランスオーラルシステムフィルタ部２０である。このため、この実施形態では、加算部１５は、その加算結果の左チャンネルの音声信号をトランスオーラルシステムフィルタ部２０に供給する。また、加算部１６は、その加算結果の右チャンネルの音声信号をトランスオーラルシステムフィルタ部２０に供給する。

トランスオーラルシステムフィルタ部２０は、トランスオーラルシステムが適用されて形成された音声フィルタである。トランスオーラルシステムは、ヘッドホンを用いて音声を厳密に再生するようにする方式であるバイノーラルシステム方式と同様の効果を、スピーカを用いた場合にも実現しようとする技術である。

トランスオーラルシステムについて、図１の場合を例にして説明する。図１に示すトランスオーラルシステムフィルタ部２０は、左スピーカ３２Ｌ、右スピーカ３２Ｒから放音されることになる音声について、再生音場における伝達関数の影響を除去する。これにより、左スピーカ３２Ｌ、右スピーカ３２Ｒから放音される音声の音像を正確に仮想スピーカ位置応じた位置に定位させるようにする。

具体的にトランスオーラルシステムフィルタ部２０は、左スピーカ３２Ｌ、右スピーカ３２Ｒから聴取者の左右の耳までの伝達関数の逆関数に応じて音声信号を処理するフィルタ部２１、２２，２３、２４と、加算部２５、２６を備えたものである。

フィルタ部２１は、伝達特性Ｇ１１の逆関数Ｈ１ｎに応じて音声信号を処理し、その処理結果を加算部２５に供給する。フィルタ部２２は、伝達特性Ｇ１２の逆関数Ｈ２ｎに応じて音声信号を処理し、その処理結果を加算部２６に供給する。フィルタ部２３は、伝達特性Ｇ２１の逆関数Ｈ３ｎに応じて音声信号を処理し、その処理結果を加算部２５に供給する。フィルタ部２４は、伝達特性Ｇ２２の逆関数Ｈ４ｎに応じて音声信号を処理し、その処理結果を加算部２６に供給する。

そして、加算部２５は、フィルタ部２１からの音声信号と、フィルタ部２３からの音声信号（右チャンネルから左チャンネルへのクロストーク成分）とを加算する。また、加算部２６は、フィルタ部２４からの音声信号と、フィルタ部２２からの音声信号（左チャンネルから右チャンネルへのクロストーク成分）とを加算する。

そして、加算部２５および２６は、それぞれの加算結果の音声信号を、アンプ３３Ｌおよび３３Ｒを通じてスピーカ３２Ｌおよび３２Ｒに供給する。

なお、この第１の実施形態において、フィルタ部２１、２２，２３、２４においては、逆フィルタ特性をも考慮した処理を行ない、より自然な再生音声を放音できるようにしている。

ところで、ヘッドレスト部Ｓｔ１に設けられたスピーカから聴取者の左右の耳までの伝達関数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２は、スピーカ３２Ｌ、３２ＳＲに対する聴取者の頭部の位置が想定した位置よりもずれてしまえば、変化してしまう。このようになると、再生音場における当該伝達関数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２の影響を確実に除去することができなくなり、スピーカ３２Ｌ、３２Ｒから放音した音声による仮想音像定位効果が十分には得られなくなる。

特に、聴取者の頭部が、スピーカの放音面に対して平行に上下方向や左右方向に動いてしまった場合には、スピーカの放音面に対して直交する方向に聴取者の頭部が動いた場合に比べてその影響は大きい。

このため、仮想音像定位の効果を十分に得るためには、スピーカに対する聴取者の頭部の位置（耳の位置）を必ず決まった位置となるように規制して、音声を聴取させるようにすることが考えられる。

しかし、当該ヘッドレスト部Ｓｔ１を有する椅子に腰をかけた聴取者の頭部の位置を常にスピーカに対して所定の位置の保持するようにすることは難しい。また、保持するようにすることができたとしても、かえって聴取者のリラックス感を阻害することにもなりかねない。

そこで、この実施形態では、スピーカ３２Ｌ，３２Ｒに対する聴取者の頭部の様々な位置における伝達関数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２を予め測定しておき、その測定結果をそれぞれの位置情報と対応付けてデータベース６０に保持しておくようにする。

そして、スピーカに対する聴取者の耳の位置、換言すればスピーカが設けられたヘッドレスト部からの聴取者の頭部の距離を含むヘッドレスト部に対する聴取者の頭部の位置を計測できるようにする。このために、頭部位置検出部４０を設ける。なお、頭部位置検出部４０における、ヘッドレスト部に対する聴取者の頭部の位置の検出は、音響処理装置が動作状態にあるときに、あるいは、聴取者からの指示があったときにおいて、行なうようにする。

この実施形態においては、ヘッドレスト部Ｓｔ１に設けられるスピーカデバイスのスーパーツイータを聴取者の頭部の位置検出センサとして用いるようにしている。近年、再生オーディオについてのＨｉＦｉ志向が進み、可聴周波数帯域以上の再生性能を持つスピーカを実装することは珍しいことではないため、これを利用する。

すなわち、この実施形態の音響処理装置のスピーカ３２Ｌ、３２Ｒのスーパーツイータは、可聴周波数以上の再生能力を持つものであり、この構成のスピーカ（スピーカデバイス）を聴取者の頭部の位置の測定に用いるようにする。これにより、聴取者の頭部の位置を検出するために、感圧式などの専用のセンサシステムを搭載しなくても済むように構成している。

具体的には、ヘッドレスト部Ｓｔ１に設けられたスピーカのスーパーツイータから超音波を送信し、この送信した超音波の聴取者の頭部からの反射波（反射超音波）をスーパーツイータにより受信する。そして、受信した反射波出力を頭部位置検出部（以下、単に検出部という。）４０に供給する。検出部４０では、左右チャンネルのスピーカのスーパーツイータからの反射波を分析することにより、ヘッドレスト部Ｓｔ１に対する聴取者の頭部の位置を検出する。

検出部４０は、スーパーツイータから送信した超音波の反射波の受信の有無、超音波を送信してからその反射波を受信するまでにかかった時間、当該時間と超音波の速度とから得られるスピーカと聴取者との距離などに基づいて、ヘッドレスト部Ｓｔ１に対する聴取者の頭部の位置を検出するようにしている。検出部４０は、その頭部位置検出結果を、制御部としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０に供給する。

ＣＰＵ５０は、検出部４０からの聴取者の頭部の位置の検出結果の位置情報を用いて、データベース６０に記録されている係数データテーブルを参照する。そして、ＣＰＵ５０は、現在の聴取者の頭部の位置に応じたトランスオーラルシステムフィルタ部２０の各フィルタ部２１、２２、２３、２４に供給する係数データを、データベース６０から読み出す。そして、読み出した係数データを、それぞれ対応するフィルタ部２１〜２４のそれぞれに供給して、設定するようにする。

したがって、トランスオーラルシステムフィルタ部２０においては、設定された係数データにより、当該再生音場における伝達係数Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２の影響を除去するように、補正処理がなされる。

これにより、聴取者の頭部の位置がヘッドレスト部Ｓｔ１に対して動いても、トランスオーラルシステムフィルタ部２０での補正処理により、聴取者の実際の頭部の測定位置に応じて、再生音場における伝達関数の影響を除去するように行なうことができる。したがって、ヘッドレスト部Ｓｔ１の左右のスピーカ３２Ｌ、３２Ｒから放音される音声の音像を、聴取者の頭部の位置にかかわりなく、想定された仮想音像定位位置に定位させることができる。

そして、この実施形態では、遅延部３１Ｌおよび３１Ｒにより、自動車の車内のような聴取者に対して左右非対称な音響特性を持つ環境においても、仮想音像定位が左右のどちらかに寄ってしまうのを防止することができる。

すなわち、例えば、実施形態の音響処理装置が、運転席の座席シートのヘッドレストにスピーカ３２Ｌ，３２Ｒが設けられたものに対して適用された場合には、前述の図７に示したように、左の仮想スピーカ位置ＶＳＬが、位置ＶＳＬ´のように左にずれる。

そこで、このような場合には、遅延部３１Ｌの遅延量を、遅延部３１Ｒの遅延量に対して小さくするように設定する。すると、左右２チャンネルの音声信号において、同じタイミングで聴取されるべき音声信号が、聴取者の左右の耳に到達する時間に差が生じる。聴取者は、ハース効果により、先に到達した音声の方を優勢な音声として聴取する。そのため、この場合には、左チャンネルの音声が優勢となるように調整される。こうして、前記左右チャンネルの遅延量の差により、左にずれた左の仮想音源定位位置ＶＳＬが、所期の位置になるように補正される。これにより、聴取者が、所望の音像感が得られなくなるのを防止することができる。

なお、この場合に、遅延部３１Ｒの遅延量をゼロとして、遅延部３１Ｌのみを挿入し、その遅延量を調整するようにしてもよい。

また、例えば自動車の助手席の座席シートのヘッドレストにスピーカ３２Ｌ，３２Ｒが設けられたものに対して適用された場合には、右チャンネルの仮想スピーカ位置ＶＳＲが、右にずれる。この場合には、遅延部３１Ｒの遅延量を、遅延部３１Ｌの遅延量に対して小さくするように設定する。この場合も、遅延部３１Ｌの遅延量をゼロとして、遅延部３１Ｒのみを挿入し、その遅延量を調整するようにしてもよい。

すると、その左右チャンネルの遅延量の差により、右にずれた右の仮想スピーカ位置ＶＳＲが、所期の位置になるように補正される。これにより、聴取者が、所望の音像感が得られなくなるのを防止することができる。

なお、遅延部３１Ｌおよび３１Ｒを、それぞれ外部から遅延量が調整可能な可変遅延手段により構成し、聴取者がスライド操作などにより、遅延量を可変調整することができるように構成してもよい。その場合には、聴取者は、実際の再生音場において、仮想音源定位位置が適切な位置となるように、実際の再生音で確かめながら調整することが可能になる。

［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態の音響処理装置を説明するためのブロック図である。図４に示すように、この第２の実施形態の音響処理装置は、トランスオーラルシステムフィルタ部２０に変えて、簡易型トランスオーラルシステムフィルタ部７０を用いる。その他は、図１に示した第１の実施形態の音響処理装置と同様に構成される。この図４の第２の実施形態の音響処理装置において、図１に示した第１の実施形態の音響処理装置と同様の構成部分には、同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図２に示したように、スピーカ３２Ｌ、３２Ｒが設けられるヘッドレスト部Ｓｔ１と、聴取者３の頭部とは通常近接している。このため、スピーカ３２Ｌ、３２Ｒのそれぞれから、聴取者の反対側の耳に入射する音声のクロストーク成分は、スピーカ３２Ｌ、３２Ｒのそれぞれから当該スピーカに対応する側の耳に入射する音声成分よりも格段に小さい。

つまり、上述の第１の実施形態においては処理対象とした左から右、また、その逆のクロストーク成分の伝達関数Ｇ１２、Ｇ２１は、伝達関数Ｇ１１、Ｇ２２よりも格段に影響が小さい。そこで、このクロストーク成分の伝達関数Ｇ１２、Ｇ２１は無視することができる。

このことにかんがみ、クロストーク成分の考慮を通常のトランスオーラルシステムから省略することにより、簡略化を図ったものが、図４に示した簡易型トランスオーラルシステムフィルタ部７０である。

この簡易型トランスオーラルシステムフィルタ部７０は、図４に示すように、２個のフィルタ部７１および７２のみからなる簡略化された構成とされる。フィルタ部７１は、ヘッドレスト部Ｓｔ１に設けられた左チャンネルスピーカ３２Ｌから、聴取者３の左耳までの音声の伝達関数Ｇ１の逆関数で、音声信号をフィルタ処理するものである。また、フィルタ部７２は、ヘッドレスト部Ｓｔ１に設けられた右チャンネルスピーカ３２Ｒから、聴取者３の右耳までの音声の伝達関数Ｇ２の逆関数で、音声信号をフィルタ処理するものである。

このように、クロストーク成分を無視するようにした場合であっても、左右チャンネルのスピーカ３２Ｌ、３２Ｒから放音される音声の定位感に対する影響は殆どないことは実験により確認されている。

そして、この第２の実施形態の場合には、データベース６０には、簡易型トランスオーラルシステムフィルタ部７０の２つのフィルタ部７１、７２のそれぞれに対して設定するフィルタ係数が記憶されている。

このフィルタ係数は、前述した第１の実施形態の音響処理装置の場合と同様にして、左右２チャンネルのスピーカ３２Ｌ、３２Ｒが設けられるヘッドレスト部を用いて測定された伝達関数Ｇ１，Ｇ２に応じて算出された係数データである。この第２の実施形態においても、聴取者の種々の頭部の位置変化に応じた複数の係数データが、その位置情報と対応付けられてデータベース６０に記憶されている。

そして、ＣＰＵ５０は、検出部４０からの聴取者の頭部の位置の検出結果の位置情報を用いて、データベース６０に記録されている係数データテーブルを参照する。そして、ＣＰＵ５０は、現在の聴取者の頭部の位置に応じた各フィルタ部７１、７２に供給する係数データを、データベース６０から読み出す。そして、読み出した係数データを、それぞれ対応するフィルタ部７１、７２のそれぞれに供給して、設定するようにする。

この第２の実施形態の音響処理装置によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られる上に、以下のような効果が得られる。

データベース６０に用意しておく係数データは、フィルタ部７１、７２に対するものだけでよいので、第１の実施形態の場合に比較して、データベース６０に記憶保持しておくデータ量を少なくすることができる。したがって、データベース６０として記憶容量の小さなものを用いることができる。

そして、図４に示した第２の実施形態の音響処理装置の場合には、簡易型トランスオーラルシステムフィルタ部７０を用いることにより、音響処理装置の構成を簡単にすることができる。

［第３の実施形態］
この第３の実施形態は、この発明による第２の実施形態の音響処理装置の構成を、さらに簡略化したものである。

図５は、この第３の実施形態の音響処理装置を説明するためのブロック図である。図５に示すように、この第３の実施形態の音響処理装置は、第２の実施形態の簡易型トランスオーラルフィルタ部７０を省略する。そして、音像定位処理フィルタ部１０の機能と、簡易型トランスオーラルフィルタ部７０の機能とを、１つのフィルタ部で実現した合成処理フィルタ部８０を設ける。その他は、第２の実施形態と同一の構成とされる。

そして、合成処理フィルタ部８０は、前述した頭部伝達関数Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２を、左右２チャンネルの音声信号に畳み込む処理を行なうと共に、再生音場におけるスピーカからの直接的に聴取者の耳に飛び込む音声の影響を除去する処理を行なう。

このため、合成処理フィルタ部８０は、４個のフィルタ部８１，８２，８３，８４と、２個の加算部８５および８５を備える。

フィルタ部８１は、左入力端子Ｌｉｎを通じて入力され、遅延部３１Ｌを通じた左チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ１１で処理する。これと同時に、フィルタ部８１は、仮想音像定位位置ＶＳＬに対して、伝達関数Ｇ１の逆関数１／Ｇ１により、スピーカ３２Ｌからの直接的に聴取者に飛び込む音声の影響を除去する処理をする。このため、このフィルタ部８１のフィルタ係数は、Ｍ１１／Ｇ１の伝達関数に対応したものとされる。このフィルタ部８１からの音声信号は、左チャンネル用の加算部８５に供給される。

フィルタ部８２は、左入力端子Ｌｉｎを通じて入力され、遅延部３１Ｌを通じた左チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ１２で処理する。これと同時に、フィルタ部８２は、仮想音像定位位置ＶＳＲに対して、伝達関数Ｇ２の逆関数１／Ｇ２により、スピーカ３２Ｒからの直接的に聴取者に飛び込む音声の影響を除去するものである。このため、このフィルタ部８２のフィルタ係数は、Ｍ１２／Ｇ２の伝達関数に対応したものとされる。このフィルタ部８２からの音声信号は、右チャンネル用の加算部８６に供給される。

フィルタ部８３は、右入力端子Ｒｉｎを通じて入力され、遅延部３１Ｒを通じた右チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ２１で処理する。これと同時に、フィルタ部８２は、仮想音像定位位置ＶＳＲに対して、伝達関数Ｇ１の逆関数１／Ｇ１により、スピーカ３２Ｌからの直接的に聴取者に飛び込む音声の影響を除去するものである。このため、このフィルタ部８３のフィルタ係数は、Ｍ２１／Ｇ１の伝達関数に対応したものとされる。このフィルタ部８３からの音声信号は、左チャンネル用の加算部８５に供給される。

フィルタ部８４は、右入力端子Ｒｉｎを通じて入力され、遅延部３１Ｒを通じた左チャンネルの音声信号を伝達関数Ｍ２２で処理する。これと同時に、フィルタ部８２は、仮想音像定位位置ＶＳＲに対して、伝達関数Ｇ２の逆関数１／Ｇ２により、スピーカ３２Ｒからの直接的に聴取者に飛び込む音声の影響を除去するものである。このため、このフィルタ部８４のフィルタ係数は、Ｍ２２／Ｇ２の伝達関数に対応したものとされる。このフィルタ部８４からの音声信号は、右チャンネル用の加算部８６に供給される。

そして、加算部８５は、フィルタ部８１からの音声信号と、フィルタ部８３からの音声信号（右チャンネルから左チャンネルへのクロストーク成分）とを加算する。また、加算部８６は、フィルタ部８４からの音声信号と、フィルタ部８２からの音声信号（左チャンネルから右チャンネルへのクロストーク成分）とを加算する。

これら加算部８５および８６の加算結果の音声信号を、アンプ３３Ｌおよび３３Ｒをそれぞれ通じて、スピーカ３２Ｌおよび３２Ｒに供給する。

これにより、当該スピーカ３２Ｌ，３２Ｒから放音された音声によれば、仮想音像定位が可能となると共に、Ｇ１，Ｇ２の伝達関数の影響が除去される。

この第３の実施形態の場合には、データベース６０には、合成処理フィルタ部８０の４つのフィルタ部８１、８２、８３、８４のそれぞれに対して設定するフィルタ係数が記憶されている。

このフィルタ係数は、仮想音像定位のためのフィルタ係数と、前述の場合と同様にして、左右２チャンネルのスピーカ３２Ｌ、３２Ｒが設けられるヘッドレスト部を用いて測定された伝達関数Ｇ１，Ｇ２とに応じて算出された係数データである。この第２の実施形態においても、聴取者の種々の頭部の位置変化に応じた複数の係数データが、その位置情報と対応付けられてデータベース６０に記憶されている。

そして、ＣＰＵ５０は、検出部４０からの聴取者の頭部の位置の検出結果の位置情報を用いて、データベース６０に記録されている係数データテーブルを参照する。そして、ＣＰＵ５０は、現在の聴取者の頭部の位置に応じた各フィルタ部８１、８２，８３、８４に供給する係数データを、データベース６０から読み出す。そして、読み出した係数データを、それぞれ対応するフィルタ部８１、８２、８３，８４のそれぞれに供給して、設定するようにする。

この第３の実施形態の音響処理装置によれば、上述した第１の実施形態と同様の作用効果が得られる上に、以下のような効果が得られる。

図５に示した第３の実施形態の音響処理装置の場合には、仮想音像定位のためのフィルタ処理部と、簡易型トランスオーラルシステムフィルタ部とを合体させた構成であるので、音響処理装置の構成を非常に簡単にすることができる。

［第４の実施形態］
上述の第１〜第３の実施形態では、聴取者に対して左右非対称な音響特性を持つ環境においても、仮想音像定位が左右のどちらかに寄ってしまうのを防止するために、遅延部を設けるようにした。この遅延部の代わりに、ゲイン調整部を用いることもできる。

第４の実施形態は、その場合の実施形態である。図６に、この第４の実施形態による音響処理装置のブロック図を示す。この図６の実施形態は、第３の実施形態の場合に、第４の実施形態を適用した場合であるが、第１の実施形態および第２の実施形態に対しても適用できる。

すなわち、前述の実施形態における遅延部３１Ｌおよび３１Ｒの代わりに、ゲイン調整部３４Ｌおよび３４Ｒを設ける。このゲイン調整部３４Ｌおよび３４Ｒは、上述の実施形態の遅延部３１Ｌ，３１Ｒの場合と同様に、実施形態の音響処理装置を設置する環境が固定の場合であれば、固定ゲインを調整することで実現できる。しかし、汎用性を持たせるためには、ゲイン調整部３４Ｌおよび３４Ｒは、可変ゲイン調整部の構成とされる。

この場合に、この実施形態では、ゲイン調整部３４Ｌおよび３４Ｒにより、自動車の車内のような聴取者に対して左右非対称な音響特性を持つ環境においても、仮想音像定位が左右のどちらかに寄ってしまうのを防止することができる。

すなわち、例えば、実施形態の音響処理装置が、運転席の座席シートのヘッドレストにスピーカ３２Ｌ，３２Ｒが設けられたものに対して適用された場合には、前述の図７に示したように、左の仮想スピーカ位置ＶＳＬが、位置ＶＳＬ´のように左にずれる。

そこで、このような場合には、ゲイン調整部３４Ｌのゲイン量を、ゲイン調整部３４Ｒのゲイン量に対して大きくするように設定する。ゲイン調整部３４Ｒのゲイン量をゼロとして、ゲイン調整部３４Ｌのみを挿入し、そのゲイン量を調整するようにしてもよい。

すると、その左右チャンネルのゲイン量の差により、左の仮想スピーカ位置ＶＳＬが、左にずれた左の仮想スピーカ位置ＶＳＬが、所期の仮想スピーカ位置になるように補正される。

また、例えば自動車の助手席の座席シートのヘッドレストにスピーカ３２Ｌ，３２Ｒが設けられたものに対して適用された場合には、右チャンネルの仮想スピーカ位置ＶＳＲが、右にずれる。この場合には、ゲイン調整部３４Ｒのゲイン量を、ゲイン調整部３４Ｌのゲイン量に対して大きくするように設定する。ゲイン調整部３４Ｌのゲイン量をゼロとして、ゲイン調整部３４Ｒのみを挿入し、そのゲイン量を調整するようにしてもよい。

すると、その左右チャンネルのゲイン量の差により、右にずれた右の仮想スピーカ位置ＶＳＲが、所期の位置になるように補正される。これにより、聴取者が、所望の音像感が得られなくなるのを防止することができる。

なお、ゲイン調整部３４Ｌおよび３４Ｒを、それぞれ外部からゲイン量が調整可能な可変ゲイン調整手段により構成した場合には、聴取者がスライド操作などにより、ゲイン量を可変調整することができるように構成するとよい。その場合には、聴取者は、実際の再生音場において、仮想音源定位位置が適切な位置となるように、実際の再生音で確かめながら調整することが可能になる。

［他の実施形態または変形例］
上述の実施形態では、聴取者の頭部の移動を考慮して、伝達関数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２に応じてフィルタ係数を、データベース６０に、予め、記憶しておくようにした。しかし、ヘッドレスト部Ｓｔ１の形状、材質、スピーカデバイスの設置位置などスピーカの性能や特性などが異なれば、フィルタ係数も変更すべきである。

そこで、すなわち、ヘッドレスト部Ｓｔ１の形状、材質、スピーカデバイスの設置位置などスピーカの性能や特性などに応じた、伝達関数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２に対応するフィルタ係数をも、データベース６０に記憶しておくようにしてもよい。その場合には、使用されるヘッドレスト部Ｓｔ１の形状、材質や、スピーカデバイスの設置位置などスピーカの性能や特性に応じたフィルタ係数を選択するように、ＣＰＵ５０に対して、予め設定入力しておくようにする。

この発明による音響処理装置の第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。 この発明による音響処理装置の第１の実施形態におけるスピーカの配置例を示す図である。 この発明による音響処理装置の第１の実施形態における仮想音像定位処理を説明するための図である。 この発明による音響処理装置の第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。 この発明による音響処理装置の第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。 この発明による音響処理装置の第４の実施形態の構成例を示すブロック図である。 従来の音響処理装置を説明するための図である。 従来の音響処理装置の問題点を説明するために用いる図である。

符号の説明

１０…音像定位処理フィルタ部、２０…トランスオーラルシステムフィルタ部、３１Ｌ，３１Ｒ…遅延部、３２Ｌ，３２Ｒ…スピーカ

Claims (6)

1. スピーカと、
   ２チャンネルの音声信号に対して、前記スピーカの実配置位置以外の所定の位置に、前記音声信号による音像を仮想音像定位させるための処理をする仮想音像定位処理手段と、
   前記スピーカと、聴取者との位置関係に応じた補正用情報を用いて、前記仮想音像定位させるための処理がなされた音声信号に対して、補正処理をする補正処理手段と、
   前記仮想音像定位処理手段に供給される前記２チャンネルの音声信号の、少なくとも１チャネルの音声信号に対して設けられる遅延手段と、
   を備え、前記補正処理後の音声信号を前記スピーカに供給するようにする音響処理装置。
2. スピーカと、
   ２チャンネルの音声信号に対して、前記スピーカの実配置位置以外の所定の位置に、前記音声信号による音像を仮想音像定位させるための処理をする仮想音像定位処理手段と、
   前記スピーカと、聴取者との位置関係に応じた補正用情報を用いて、前記仮想音像定位させるための処理がなされた音声信号に対して、補正処理をする補正処理手段と、
   前記仮想音像定位処理手段に供給される前記２チャンネルの音声信号の、少なくとも一方のチャンネルの音声信号に対して設けられ、前記音声信号のゲインを調整するゲイン調整手段と、
   を備え、前記補正処理後の音声信号を前記スピーカに供給するようにする音響処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の音響処理装置において、
   前記仮想音像定位処理手段は、前記所定の位置に仮想音像定位させるために、予め測定された伝達関数を前記音声信号に畳み込む処理を行なうためのフィルタ処理であり、
   前記補正処理手段は、前記スピーカからの放音音声の聴取者に対する伝達関数の影響を除去する処理を行なうためのフィルタ処理であり、
   前記仮想音像定位させるためのフィルタ処理と、前記補正処理手段におけるフィルタ処理とを、１つのフィルタ部で行なう
   音響処理装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の音響処理装置において、
   前記スピーカは、聴取者が座る椅子のヘッドレストに設けられている
   音響処理装置。
5. ２チャンネルの音声信号の、少なくとも一方のチャンネルの音声信号を遅延させるようにする遅延工程と、
   前記遅延工程での遅延がなされた前記２チャンネルの音声信号に対して、スピーカの実配置位置以外の所定の位置に、前記音声信号による音像を仮想音像定位させるための処理をする仮想音像定位処理工程と、
   前記仮想音像定位処理工程で、前記仮想音像定位させるための処理がなされた音声信号に対して、前記スピーカと、聴取者との位置関係に応じた補正用情報を用いて、補正処理をする補正処理工程と、
   を有し、
   前記補正処理工程後の音声信号を前記スピーカに供給するようにする音響処理方法。
6. ２チャンネルの音声信号のうちの一方のチャンネルの音声信号のゲインを調整するゲイン調整工程と、
   前記ゲイン調整工程でのゲイン調整がなされた前記２チャンネルの音声信号に対して、スピーカの実配置位置以外の所定の位置に、前記音声信号による音像を仮想音像定位させるための処理をする仮想音像定位処理工程と、
   前記仮想音像定位処理工程で、前記仮想音像定位させるための処理がなされた音声信号に対して、前記スピーカと、聴取者との位置関係に応じた補正用情報を用いて、補正処理をする補正処理工程と、
   を有し、
   前記補正処理工程後の音声信号を前記スピーカに供給するようにする音響処理方法。