JP2010098635A - 音像定位処理装置および音像定位処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２個のスピーカを用いて正中面方向への定位を行う場合、両耳間の特性差が減少するために前後方向の誤判定を引き起こしやすい。これを簡易な方法で、音質や音場感を大きく変化することなく、より正中面に近い後ろ方向の音像の定位品質を向上させることを目的とする。
【解決手段】信号入力部１から入力した、正中面方向へ定位させる信号を、高域通過フィルター２と低域通過フィルター３で分割し、高域成分を仮想音源Ｂ_Lに定位させるための第１の定位効果処理部４で処理して右スピーカ用の信号と左スピーカ用の信号を生成し、低域成分を仮想音源Ｂ’_Lに定位させるための第２の定位効果処理部５で処理して右スピーカ用の信号と左スピーカ用の信号を生成し、これらの信号を加算器６，７で左右スピーカ毎に加算して、左チャンネル用のスピーカ１１と右チャンネル用のスピーカ１２に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、後方の正中面に近い方向への音像定位品質を向上させるための音像定位処理装置及び、音像定位処理方法に関するものである。

近年、ブルーレイディスクの普及に伴い、７．１チャンネルの音声信号を、テレビ受像機等の２チャンネルのスピーカで再生する場合の音像定位品質の向上が求められている。

一般に音像定位処理による音像定位品質は、目標とする定位方向に依存して変化するもので、特に正中面方向への定位処理は、両耳間の特性差が減少するために前後方向の誤判定を引き起こすなど、他の方向と比べて困難であることが知られている。

そこで特許文献１で示される技術では、斜め方向からの間接音を主音に付加して再生することによって、正中面方向の定位品質を向上させることを狙っている。

図５は、特許文献１に示された技術の構成を示すブロック図である。

図５において、１０１は信号入力部、１０２は減衰器、１０３は遅延器、１０４は第１の定位効果処理部、１０５は第２の定位効果処理部、１０６，１０７は加算器、１０８は左チャンネルのスピーカ、１０９は右チャンネルのスピーカ、１１０は受聴者、Ｂ_L，Ｓ_Lは仮想音源である。

信号入力部１０１から入力された信号は２分配され、そのうちの１つは主音として、仮想音源Ｂ_Lに定位するような音像定位処理が第１の定位効果処理部１０４で施される。

また２分配されたもう１つの信号成分は、主音に対する反射音や残響音成分となるように減衰器１０２及び遅延器１０３で処理された後、仮想音源Ｂ_Lとは異なる方向の仮想音源Ｓ_Lに定位するような音像定位処理が第２の定位効果処理部１０５で施される。

以上の処理を経て、第１の定位効果処理部１０４と第２の定位効果処理部１０５から出力される信号を、加算器１０６と加算器１０７で加算して、左チャンネルのスピーカ１０８と右チャンネルのスピーカ１０９に出力し、主音方向への音像定位効果を実現しようとするものである。
特開平７−２１２８９７号公報

しかし、特許文献１に示された技術では、本来の入力信号成分である主音の定位改善に関しては何の対策も成されていない。更に入力信号成分には存在しない間接音や残響音成分を新たに付加するので、定位品質が改善される反面、音質や音場感に変化が生じることは避けられない。

そこで本発明は、入力信号を、高周波数帯域と低周波数帯域に分割し、それぞれの出力信号毎に異なる方向への音像定位処理を行い、かつ低周波数帯域の出力信号に対する音像定位処理は、高周波数帯域の出力信号に対する定位処理よりも正中面から遠い方向への音像定位処理とすることによって、後方の正中面に近い方向への音像定位品質を向上できる音像定位処理装置及び、音像定位処理方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明の音像定位処理装置は、正中面に近い方向へ音像定位させるべき第１の入力信号を入力する第１の信号入力部と、前記第１の信号入力部に入力された前記第１の入力信号の高域成分を通過させる高域通過フィルターと、前記第１の信号入力部に入力された前記第１の入力信号の低域成分を通過させる低域通過フィルターと、前記高域通過フィルターの出力信号を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記正中面に近い第１の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を生成する第１の定位効果処理部と、前記低域通過フィルターの出力信号を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記第１の方向に対し正中面からより離れる第２の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を生成する第２の定位効果処理部と、前記第１の定位効果処理部で生成した各々のスピーカ用信号と前記第２の定位効果処理部で生成した各々のスピーカ用信号を各スピーカ毎に加算して出力する加算器とを備えたものである。

また、さらに、前記第２の方向に対し正中面からより離れる第３の方向に音像定位させるべき第３の入力信号を入力する第３の信号入力部と、前記第３の信号入力部へ入力された前記第３の入力信号を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記第３の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を各スピーカ毎に加算器へ出力する第３の定位効果処理部とを備えたものである。

また、さらに、前記第２の方向に音像定位させるべき第２の入力信号を入力する第２の信号入力部と、前記低域通過フィルターの出力と前記第２の信号入力部へ入力された前記第２の入力信号とを加算して前記第２の定位効果処理部へ出力する第３の加算器とを備えたものである。

本発明の音像定位処理装置及び、音像定位処理方法によれば、より正中面に近い後ろ方向の定位品質の向上が求められる音像定位処理において、簡易な方式で、かつ音質や音場感を大きく変化することなく、音像の定位品質を向上させることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１における音像定位処理装置について説明する。

最初に図２を参照しながら、正中面方向への音像定位に関する聴覚的な特性について説明する。

前述の通り、音源が正中面方向に存在する場合は、両耳間の特性差が減少するために前後方向の誤判定を引き起こすなど、他の方向と比べて音像を正確に定位させることが困難であることが一般に知られている。

このように両耳間の特性差が少ない正中面における音像定位の方向知覚を決定する要因として、音源位置と両耳位置間の伝達関数の周波数特性がある。

図２は、正中面内の前方から後方までの各角度毎の音源位置と耳位置間の伝達関数の周波数特性を示すものである。

ここで、図２によれば、凡そ５ｋＨｚ以上の周波数帯域に特徴的な特性が現れていることが読み取れる。そこで、正中面方向の音像定位処理を行うためには、この５ｋＨｚ以上の周波数帯域の制御が必須であることが考えられる。

一方、この５ｋＨｚ以下の周波数帯域の特性には顕著な特徴が現れていないので、周波数特性による定位方向の弁別限は比較的大きいと考えられる。

以上の考察より、正中面方向への音像定位処理においては、入力信号の周波数帯域を分割し、高周波数帯域については、目標とする正中面方向への定位処理を行い、低周波数帯域については、目標とする正中面方向から少し離れた方向で、より両耳間差特性が大きくなる方向への定位処理を行うことで、両耳間の時間差レベル差を有効に活用する手法が考えられることになる。

前述の考察より本実施の形態においては、入力信号を周波数帯域分割し、それぞれに対して異なる方向への定位処理を行うことにより、正中面に近い方向にある仮想音源に音像が定位するように知覚させるものである。

図１は本発明の音像定位処理装置の構成を示すブロック図である。 図１において、１は正中面後方に定位させるべき信号を入力するための信号入力部、２は高域通過フィルター、３は低域通過フィルター、４は第１の定位効果処理部、４１，４２は第１の定位効果処理部４を構成するコンボルバ、５は第２の定位効果処理部、５１，５２は第２の定位効果処理部５を構成するコンボルバ、１１は左チャンネルのスピーカ、１２は右チャンネルのスピーカ、１３は受聴者、Ｂ_L，Ｂ’_Lは仮想音源である。

以下、本発明の実施の形態１における音像定位処理装置の動作について説明する。

まず、入力信号の高域成分を高域通過フィルター２によって取り出し、それを第１の定位効果処理部４において、正中面に近い方向にある仮想音源Ｂ_Lへの音像定位処理を行う。

左チャンネルのスピーカ１１から受聴者１３の左耳および右耳への伝達関数を夫々Ｇ_LLおよびＧ_LR、右チャンネルのスピーカ１２から受聴者１３の左耳および右耳への伝達関数を夫々Ｇ_RLおよびＧ_RR、仮想音源Ｂ_Lから受聴者１３の左耳および右耳への伝達関数を夫々Ｂ_LLおよびＢ_LRとすると、この第１の定位効果処理部４における信号処理は、
Ｂ_LL＝Ｈ_BLL＊Ｇ_LL＋Ｈ_BLR＊Ｇ_RL
Ｂ_LR＝Ｈ_BLL＊Ｇ_LR＋Ｈ_BLR＊Ｇ_RR
で現される式を満足するコンボルバ４１の伝達関数Ｈ_BLLとコンボルバ４２の伝達関数Ｈ_BLRを畳み込む処理を行うものである。

また同様にして、入力信号の低域成分を低域通過フィルター３によって取り出し、それを第２の定位効果処理部５において、正中面から離れた方向にある仮想音源Ｂ’_Lへの音像定位処理を行う。

仮想音源Ｂ’_Lから受聴者１３の左耳および右耳への伝達関数を夫々Ｂ’_LLおよびＢ’_LRとすると、この第２の定位効果処理部５における信号処理は、
Ｂ’_LL＝Ｈ_B'LL＊Ｇ_LL＋Ｈ_B'LR＊Ｇ_RL
Ｂ’_LR＝Ｈ_B'LL＊Ｇ_LR＋Ｈ_B'LR＊Ｇ_RR
で現される式を満足するコンボルバ５１の伝達関数Ｈ_B'LLとコンボルバ５２の伝達関数Ｈ_B'LRを畳み込む処理を行うものである。

以上の処理を経て、第１の定位効果処理部４のコンボルバ４１から出力される信号と第２の定位効果処理部５のコンボルバ５１から出力される信号とを加算器６で加算して、スピーカ１１に出力し、第１の定位効果処理部４のコンボルバ４２から出力される信号と第２の定位効果処理部５のコンボルバ５２から出力される信号とを加算器７で加算して、スピーカ１２に出力するものである。

なお、図１では、仮想音源Ｂ_LおよびＢ’_Lを、正中面から左寄りに設定しているが、右寄りに設定してもよい。

また、本発明において、より仮想音源Ｂ_L方向への定位感を強調させる目的で、低域通過フィルター３と第２の定位効果処理部５の間に一般的な減衰器もしくは遅延器を挿入する構成であっても良いものとする。

また、図１でのスピーカの数は２つであるが、使用するスピーカの数を増やして、その数に応じて第１の定位効果処理部４及び第２の定位効果処理部５内のコンボルバを設ける構成によって、受聴者１３とは異なる位置でも同様の音像定位処理効果が得られるようにしても良い。

（実施の形態２）
図３に本発明の実施の形態２における音像定位処理装置の構成を示す。図３においては、信号入力部１へ７．１チャンネルサラウンド音声のＢ_Lチャンネル信号を入力する。８は７．１チャンネルサラウンド音声のＳ_Lチャンネル信号を入力する信号入力部、９はＳ_Lチャンネル信号を側方へ音像定位させるための第３の定位効果処理部、９１，９２は第３の定位効果処理部９を構成するコンボルバである。

そして、加算器６では、コンボルバ４１と５１の出力信号に加えてコンボルバ９１の出力信号も加算し、加算器７では、コンボルバ４２と５２の出力信号に加えてコンボルバ９２の出力信号も加算する。

（実施の形態３）
図４に本発明の実施の形態３における音像定位処理装置の構成を示す。図４において、１０は低域通過フィルター３の出力信号と、信号入力部８から入力されるＳ_Lチャンネル信号とを加算する加算器である。

本実施の形態における音像定位処理装置は、実施の形態２に対して、低域通過フィルター３の出力信号をＳ_Lチャンネル信号に加算することにより、第２の定位効果処理部を第３の定位効果処理部で代用させたものであり、実施の形態２と比較して、第２の定位効果処理部が省略できるため構成が簡単になるという利点がある。ただし、実施の形態２は、本実施の形態と比較して、仮想音源Ｂ’ _Lの位置を、Ｓ_Lチャンネル信号の仮想音源位置とは関係なく最適な位置に設定することができるという利点がある。

以上の実施の形態２および実施の形態３では、左チャンネルのサラウンド信号Ｂ_L，Ｓ_Lを入力する場合について説明したが、右チャンネルのサラウンド信号Ｂ_R，Ｓ_Rを入力する場合についても同様である。

本発明にかかる音像定位処理装置は、より正中面に近い後ろ方向の定位品質の向上が求められる音像定位処理において、簡易な方式で、かつ音質や音場感を大きく変化することなく、音像の定位品質を向上させることが可能となるものとして有用である。

本発明の実施の形態１における音像定位処理装置の構成を示すブロック図 正中面内の音源位置と耳位置間の伝達関数の周波数特性図 本発明の実施の形態２における音像定位処理装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３における音像位処理装置の構成を示すブロック図 従来技術の音像定位処理装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１ 信号入力部
２ 高域通過フィルター
３ 低域通過フィルター
４ 第１の定位効果処理部
５ 第２の定位効果処理部
６，７ 加算器
８ 信号入力部
９ 第３の定位効果処理部
１０ 加算器
１１，１２ スピーカ
１３ 受聴者
４１，４２ コンボルバ
５１，５２ コンボルバ
９１，９２ コンボルバ
Ｂ_L，Ｂ’_L 仮想音源

Claims (6)

1. 正中面に近い方向へ音像定位させるべき第１の入力信号を入力する第１の信号入力部と、
   前記第１の信号入力部に入力された前記第１の入力信号の高域成分を通過させる高域通過フィルターと、
   前記第１の信号入力部に入力された前記第１の入力信号の低域成分を通過させる低域通過フィルターと、
   前記高域通過フィルターの出力信号を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記正中面に近い第１の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を生成する第１の定位効果処理部と、
   前記低域通過フィルターの出力信号を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記第１の方向に対し正中面からより離れる第２の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を生成する第２の定位効果処理部と、
   前記第１の定位効果処理部で生成した各々のスピーカ用信号と前記第２の定位効果処理部で生成した各々のスピーカ用信号とを各スピーカ毎に加算して出力する加算器とを備えた音像定位処理装置。
2. さらに、前記第２の方向に対し正中面からより離れる第３の方向に音像定位させるべき第３の入力信号を入力する第３の信号入力部と、
   前記第３の信号入力部へ入力された前記第３の入力信号を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記第３の方向に音像定位させる信号処理を行って各々のスピーカ用信号を生成し、さらに、この各々のスピーカ用信号を各スピーカ毎に前記加算器へ出力する第３の定位効果処理部とを備えた請求項１に記載の音像定位処理装置。
3. さらに、前記第２の方向に音像定位させるべき第２の入力信号を入力する第２の信号入力部と、
   前記低域通過フィルターの出力と前記第２の信号入力部へ入力された前記第２の入力信号とを加算して前記第２の定位効果処理部へ出力する第３の加算器とを備えた請求項１に記載の音像定位処理装置。
4. 正中面に近い方向へ音像定位させるべき第１の入力信号を入力する第１の入力ステップと、
   前記第１の入力信号の高域成分を通過させる高域通過ステップと、
   前記第１の入力信号の低域成分を通過させる低域通過ステップと、
   前記高域成分を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記正中面に近い第１の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を生成する第１の定位効果処理ステップと、
   前記低域成分を、前記各々のスピーカで前記第１の方向に対し正中面からより離れる第２の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を生成する第２の定位効果処理ステップと、
   前記第１の定位効果処理ステップと前記第２の定位効果処理ステップとで生成した前記各々のスピーカ用信号を各スピーカ毎に加算して出力する加算ステップを有する音像定位処理方法。
5. さらに、前記第２の方向に対し正中面からより離れる第３の方向に音像定位させるべき第３の入力信号を入力する第３の信号入力ステップと、
   前記第３の入力信号を、接続するスピーカの個数に従って分配し、その音響出力によって前記第３の方向に音像定位させる信号処理を行い、各々のスピーカ用信号を生成する第３の定位効果処理ステップを備え、
   前記加算ステップにおいて、前記第１の定位効果ステップと前記第２の定位効果ステップと前記第３の定位効果ステップとで生成した前記各々のスピーカ用信号を各スピーカ毎に加算することを特徴とする請求項４に記載の音像定位処理方法。
6. さらに、前記第２の方向に音像定位させるべき第２の入力信号を入力する第２の信号入力ステップと、
   前記低域成分と前記第２の入力信号とを加算する第３の加算ステップを有し、
   前記第２の定位効果処理ステップにおいて、前記第３の加算ステップで加算した信号を信号処理することを特徴とする請求項４に記載の音像定位処理方法。