JP2010213053A - 聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカで音響再生を行う際にクロストークをキャンセルする装置、方法、プログラム、およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカを用いて臨場感に富んだ３次元音響を提供する際に、各スピーカにオーディオ信号を供給するオーディオ機器に特別な仕組みが設けられていなくてもクロストークのキャンセルが可能で、スピーカ配置に起因した不具合を発生し難くする技術を提供する。
【解決手段】センタチャネルスピーカ、左サラウンドスピーカおよび右サラウンドスピーカを含むマルチチャネルサラウンドシステムにおいて、人の頭部の模型であるダミーヘッドの左耳の位置に配置されるマイクロホンの出力信号で左サラウンドスピーカを駆動し、同右耳の位置に配置されるマイクロホンの出力信号で右サラウンドスピーカを駆動する。そして、上記各出力信号の和信号を減衰させた信号でセンタチャネルスピーカを駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、臨場感に富んだ３次元音響を聴者に提供することを可能にする技術に関する。

臨場感に富んだ２次元または３次元音響を聴者に提供する技術の一例として、所謂マルチチャネルサラウンドシステムがある。マルチチャネルサラウンドシステムでは、聴者を取り囲むように複数のスピーカを配置し、これら複数のスピーカから（聴者を包み込むように）音を出力することで臨場感に富んだ２次元または３次元音響が提供される。このようなマルチチャネルサラウンドシステムにおける各スピーカの配置位置については、ＩＴＵ（International Telecommunication Union）による勧告が為されている（非特許文献１参照）。例えば、センタチャネルスピーカＣ、左フロントスピーカＬ、右フロントスピーカＲ、左サラウンドスピーカＬＳおよび右サラウンドスピーカＲＳの５台のスピーカからなるシステムにおいては、図４に示すように各スピーカを配置すべきことが勧告されている。なお、以下では、左フロントスピーカＬと左サラウンドスピーカＬＳを区別する必要がない場合には「左チャネルのスピーカ」と総称し、同様に右フロントスピーカＲと右サラウンドスピーカＲＳを区別する必要がない場合には「右チャネルのスピーカ」と総称する。

図４に示すように聴者から観て正面左側に配置される左フロントスピーカＬおよび同正面右側に配置される右フロントスピーカＲは、聴者から観て正面左側、真正面或いは正面右側の音像の定位に用いられる。左サラウンドスピーカＬＳおよび右サラウンドスピーカＲＳ（以下、両者をまとめて「サラウンドスピーカ」と総称する場合がある）は、各々聴者の左側面（或いは左後方）および右側面（或いは右後方）に配置され、聴者の側面や後方の音像の定位や無定位の音（例えばどこからともなく聞こえてくる人の話し声のような音）の再生に用いられる。そして、聴者の真正面に配置されるセンタチャネルスピーカＣは、例えば映画やドラマなどの台詞のように正面に定位する音の再生に用いられる。また、図４に示す５台のスピーカに、中低音域を担当するサブウーファを追加したシステム（所謂５．１チャネルサラウンドシステム）も一般に普及している。

上記のようなマルチチャネルサラウンドシステムにて各スピーカに出力させる音は一般的なマイクロホンで録音されたものである場合のほかに、所謂ダミーヘッド録音された音であることも多い。これにより、２次元面内のスピーカ配置であっても、臨場感に富んだ３次元音響の提供が可能となる。ここで、ダミーヘッド録音とは、人の頭部の模型（ダミーヘッド）の左耳および右耳の位置に各々配置したマイクロホンで音を収音し録音する技術である。以下、ダミーヘッドの左耳側のマイクロホンの出力信号を「左ダミーヘッド信号ＤＬ」と呼び、同右耳側のマイクロホンの出力信号を「右ダミーヘッド信号ＤＲ」と呼ぶ。

しかし、上記各ダミーヘッド信号で左右の各スピーカを駆動すると、クロストークと呼ばれる現象が発生する場合がある。ここで、クロストークとは、例えば右チャネルのスピーカから出力される音が聴者の頭部を周りこみ、聴者の左耳ＥＬへ到達する現象（同様に左チャネルのスピーカから出力される音が聴者の右耳ＥＲへ到達する現象）のことである。そこで、フィルタ処理等により各ダミーヘッド信号に前処理を付与した上で各スピーカに与えることで、クロストークをキャンセルする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許３３２２１６６号

「Multichannelstereophonic sound system with and without accompanying picture」、RECOMMENDATIONITU-R BS.775-2、[online]、[平成２１年３月１１日検索]、インターネット＜URL:http://www.itu.int/rec/R-REC-BS.775-2-200607-I/en＞

特許文献１に開示された技術でクロストークキャンセルを行うには、各スピーカにオーディオ信号を供給するオーディオ機器（例えば、ステレオミキサなど）に上記前処理を付与するための特別な仕組み（電気的な仕組み）を設けておく必要がある。しかし、ホームシアターシステムなどで利用される一般的なオーディオ機器のなかには、このような仕組みを有していないものもあり、特許文献１に開示された技術をそのまま適用できるとは限らない。また、特許文献１に開示された技術では、前処理に使用されるフィルタが所謂逆フィルタであるため、その特性に強いピークを持つ。このために各スピーカから出力される音の音色が、このフィルタによって極端に変化するといった問題があり、特にホームシアターシステムにおいては、このような音色の変化が際立つ場合がある。その理由は以下の通りである。

特許文献１に開示された技術では、非特許文献１にて勧告されているスピーカ配置を前提としており、このような配置位置からずれてスピーカが配置されている場合には、クロストークをキャンセルすることができなくなる。しかし、利用者のリビングなど（比較的狭小な空間）に実際に配置されるホームシアターシステムでは、非特許文献１にて勧告されている通りに各スピーカを配置することは困難である。非特許文献１にて勧告されている配置位置からずれてスピーカが配置されている場合には、特許文献１に開示された技術を用いてもクロストークを適切にキャンセルすることはできず、上記のような音色の変化が際立つことになる。これが、ホームシアターシステムにおいて、上記のような音色の変化が際立つ理由である。

以上説明したように、クロストークキャンセルのためにオーディオ信号に前処理を付与する技術には、各スピーカにオーディオ信号を供給するオーディオ機器に特別な仕組みが必要となるといった問題点や、スピーカ配置に起因した不具合が発生し易いといった問題点があった。
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカを用いて臨場感に富んだ３次元音響を提供する際に、各スピーカにオーディオ信号を供給するオーディオ機器に特別な仕組みが設けられていなくてもクロストークのキャンセルが可能で、スピーカ配置に起因した不具合が発生し難くい技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカの各々に与えるオーディオ信号が入力される信号入力手段と、前記複数のスピーカのうちの左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を、センタチャネルのスピーカに与えるオーディオ信号に加算する信号処理手段とを有することを特徴とするオーディオ信号処理装置、センタチャネルスピーカに与えるオーディオ信号を上記のように加工する信号処理方法、および、この信号処理方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供する。

本発明に係るオーディオ信号処理装置、オーディオ信号処理方法およびプログラムによれば、詳細については後述するが、センタチャネルのスピーカから出力される音と左チャネルおよび右チャネルの各スピーカから出力される音の干渉により音響的にクロストークがキャンセルされる。このため、左チャネル、センタチャネルおよび右チャネルの各スピーカが聴者を中心に等距離に配置されていない場合や、各スピーカの配置位置や聴者の位置が非特許文献１にて定められた位置から若干ずれていたとしてもクロストークを緩和することが可能である。また、左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号にはクロストークキャンセルのための前処理が付与されていないため、音色の変化が少ない。

また、上記課題を解決するために、本発明は、聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカと、前記複数のスピーカの各々に与えるオーディオ信号を外部から受け取り、左チャネルおよび右チャネルの各スピーカについては、外部から受け取ったオーディオ信号をそのまま与える一方、センタチャネルのスピーカについては、外部から受け取ったオーディオ信号に、前記左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を加算して与えるオーディオ信号処理装置とを有することを特徴とするオーディオシステム、およびコンピュータに上記オーディオ信号処理装置と同一の処理を実行させるプログラムを提供する。

この発明の第１実施形態に係るオーディオシステム１Ａの構成例を示す図である。 同オーディオシステム１Ａにおける音の伝搬経路の一例を示す図である。 この発明の第２実施形態に係るオーディオシステム１Ｂの構成例を示す図である。 聴者に３次元音響を提供するためのマルチチャネルサラウンドシステムの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（Ａ：第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るオーディオシステム１Ａの構成例を示す図である。図１では図４と同一の機器には同一の符号が付されている。図１に示すように、オーディオシステム１Ａは、図４に示したものと同様に５台のスピーカを含むマルチチャネルサラウンドシステムである。これら５台のスピーカ（センタチャネルスピーカＣ、左フロントスピーカＬ、右フロントスピーカＲ、左サラウンドスピーカＬＳおよび右サラウンドスピーカＲＳ）の各々は、オーディオ再生装置２０Ａから与えられるオーディオ信号によって駆動され、そのオーディオ信号に応じた音を出力する。

図１のオーディオ再生装置２０Ａは、上記５台のスピーカとともに利用者のリビングなどの居室に配置される再生系のオーディオ機器である。このオーディオ再生装置２０Ａは、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの記録媒体３０からセンタチャネルオーディオ信号ＳＣ、左フロントオーディオ信号ＳＬ、右フロントオーディオ信号ＳＲ、左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳを読み取り、図１に示すように上記５台のスピーカの各々に与える。ここで、左フロントオーディオ信号ＳＬおよび右フロントオーディオ信号ＳＲは、一般的なマイクロホンの出力信号であり、聴者から見て正面左側、真正面、或いは正面右側に音像を定位させるためのオーディオ信号である。左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳは、聴者の後方に位置する音像或いは無定位の音を表すオーディオ信号であり、本実施形態ではダミーヘッド録音された音を表すオーディオ信号である。そして、センタチャネルオーディオ信号ＳＣは、各サラウンドスピーカから出力される音についてのクロストークをキャンセルする役割を担うオーディオ信号である。このセンタチャネルオーディオ信号ＳＣについては後に詳細に説明する。なお、オーディオ再生装置２０Ａの構成については、一般的なＤＶＤプレイヤなどの記録媒体読み取り装置の構成と何ら変るところはないので詳細な説明は省略する。また、本実施形態では、左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳがダミーヘッド録音されたものである場合について説明するが、別途信号処理によって生成されたオーディオ信号であって、ダミーヘッド録音された音と同等の特性を持つ音を表すオーディオ信号であっても勿論良い。例えば、周囲に定位させたい音源から発せられる音のオーディオ信号に頭部伝達関数を畳み込んで聴者の左右の耳にて聴取される音のオーディオ信号に変換し、この変換後のオーディオ信号をダミーヘッド録音された音のオーディオ信号の代わりに用いても良い。

図１のオーディオ信号処理装置１０は、例えばレコード会社などのコンテンツプロバイダで録音技術者が使用する録音系のオーディオ機器である。このオーディオ信号処理装置１０は、外部から与えられる左フロントオーディオ信号ＳＬおよび右フロントオーディオ信号ＳＲを記録媒体３０に書き込むとともに、同じく外部から与えられる左ダミーヘッド信号ＤＬおよび右ダミーヘッド信号ＤＲからセンタチャネルオーディオ信号ＳＣ、左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳを生成し、これら３種の信号を記録媒体３０に書き込む。上記コンテンツプロバイダは、上記のようにして各信号を書き込んだ記録媒体３０を市場に流通させ、上記再生系の利用者は、この記録媒体３０を購入し、この記録媒体３０に記録されている楽音等を上記再生系で再生するのである。

図１に示すように、オーディオ信号処理装置１０は、信号入力手段１１０および信号処理手段１２０を含んでいる。信号入力手段１１０は、外部から与えられる左フロントオーディオ信号ＳＬ、右フロントオーディオ信号ＳＲ、左ダミーヘッド信号ＤＬおよび右ダミーヘッド信号ＤＲを取り込むための手段である。例えば、通信回線経由で上記各信号が与えられる場合には、信号入力手段１１０としてＮＩＣ（Network Interface Card）などを用いれば良い。また、記録媒体に書き込まれた状態で上記各信号が与えられる場合には、信号入力手段１１０として例えばＤＶＤドライブなどの記録媒体読み取り装置を用いれば良い。また、マイクロホンやピックアップ等の出力信号として上記各信号が与えられる場合には、これらマイクロホンやピックアップを接続する入力端子で信号入力手段１１０を構成すれば良い。

一方、信号処理手段１２０は、ＣＰＵ（Central
Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）で構成されている（図１では、何れも図示略）。上記ＲＯＭには、左ダミーヘッド信号ＤＬおよび右ダミーヘッド信号ＤＲからセンタチャネルオーディオ信号ＳＣ、左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳを生成する信号生成処理を上記ＣＰＵに実行させるプログラムが格納されており、上記ＲＡＭはこのプログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。より詳細に説明すると、上記信号生成処理では、信号入力手段１１０を介して入力された左ダミーヘッド信号ＤＬはそのまま左サラウンド信号ＳＬＳとして出力され、同右ダミーヘッド信号ＤＲはそのまま右サラウンド信号ＳＲＳとして出力される。さらに、上記信号生成処理では、左ダミーヘッド信号ＤＬと右ダミーヘッド信号ＤＲの和信号を減衰率α（０＜α＜１）で減衰させた信号、すなわち、以下の式（１）で算出される信号がセンタチャネルオーディオ信号ＳＣとして出力される。上記のような３種類の信号を信号処理手段１２０に生成させる理由については後に明らかにする。
ＳＣ＝−α×（ＤＬ＋ＤＲ）・・・（１）

オーディオ信号処理装置１０によって記録媒体３０に書き込まれる５種類のオーディオ信号のうち、左フロントオーディオ信号ＳＬおよび右フロントオーディオ信号ＳＲは、図４に示す従来のマルチチャネルサラウンドシステムにて左右各フロントスピーカに与えられる信号となんら変るところはない。一方、左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳは、各々左ダミーヘッド信号ＤＬそのもの、右ダミーヘッド信号ＤＲそのものである点が、特許文献１に開示された技術と異なる。フィルタ処理等により前処理を付与されていないダミーヘッド信号でスピーカを駆動すると、クロストークが生じる虞があることは前述した通りである。しかし、本実施形態では、式（１）で算出されるセンタチャネルオーディオ信号ＳＣでセンタチャネルスピーカＳＣを駆動し、このセンタチャネルスピーカから出力される音、左サラウンドスピーカＬＳおよび右サラウンドスピーカＲＳから出力される音の干渉により音響的にクロストークをキャンセルしている点に特徴がある。
以下、左ダミーヘッド信号ＤＬそのもので左サラウンドスピーカＬＳを駆動し、右ダミーヘッド信号ＤＲそのもので右サラウンドスピーカＲＳを駆動している場合に、式（１）で算出されるセンタチャネルオーディオ信号ＳＣでセンタチャネルスピーカＣを駆動することでクロストークをキャンセルすることができる理由について説明する。

図２は、センタチャネルスピーカＣから出力される音が聴者の左耳ＥＬへ至るまでの伝搬経路およびその伝達関数Ｈ_Ｃ−ＥＬ、左サラウンドスピーカＬＳから出力される音が聴者の左耳ＥＬへ至るまでの伝搬経路およびその伝達関数Ｈ_{ＬＳ−ＥＬ}、右サラウンドスピーカＲＳから出力される音が聴者の頭部を回り込んでその左耳ＥＬへ至るまでの伝搬経路およびその伝達関数Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}を模式的に表した図である。左サラウンドスピーカＬＳに左サラウンド信号ＳＬＳ（左ダミーヘッド信号ＤＬに等しい信号）を、右サラウンドスピーカＲＳに右サラウンド信号ＳＲＳ（右ダミーヘッド信号ＤＲに等しい信号）を、センタチャネルスピーカＣに以下の式（２）で示される信号（各ダミーヘッド信号の和信号を減衰率Ｔ（＞０）で減衰させた信号）を与えたとする。この場合、聴者の左耳ＥＬに聴こえる音は、以下の式（３）で表される（便宜上Ｔの符号はマイナスで表記する）。
−Ｔ×（ＤＬ＋ＤＲ）・・・（２）
Ｈ_{ＬＳ−ＥＬ}×ＤＬ＋Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}×ＤＲ−Ｔ×Ｈ_Ｃ−ＥＬ×（ＤＬ＋ＤＲ）
＝（Ｈ_{ＬＳ−ＥＬ}−Ｔ×Ｈ_Ｃ−ＥＬ）×ＤＬ＋（Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}−Ｔ×Ｈ_Ｃ−ＥＬ）×ＤＲ・・・（３）

ここで、聴者の左耳ＥＬ付近でクロストークが発生しないようにするためには、式（３）の右辺第２項（右ダミーヘッド信号ＤＲに応じた音の成分）は０でなければならない。任意の右ダミーヘッド信号ＤＲに対して式（３）の右辺第２項が常に０となるには、伝達関数Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}、Ｈ_Ｃ−ＥＬおよび減衰率Ｔの間に以下の式（４）の関係が成立しなければならない。この式（４）をＴについて解くと式（５）が得られる。
Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}−Ｔ×Ｈ_Ｃ−ＥＬ＝０・・・（４）
Ｔ＝Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}／Ｈ_Ｃ−ＥＬ・・・（５）

一方、式（３）の右辺第１項に式（５）を代入して整理すると、式（３）の右辺第１項は、以下の式（６）で得られる。
（Ｈ_{ＬＳ−ＥＬ}―Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}）×ＤＬ・・・（６）
式（６）において、Ｈ_{ＬＳ−ＥＬ}は左サラウンドスピーカＬＳから聴者の左耳ＥＬに至る音の伝搬経路の伝達関数であるから略１に等しいと考えられる。一方、Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}は、前述したように周り込み音についての伝達関数であるから、Ｈ_{ＬＳ−ＥＬ}に比較して十分に小さく、無視することができると考えられる。つまり、式（６）はＤＬに略等しくなると考えられる。従って、式（３）はＤＬに略等しくなる。

以上検討したように、左サラウンドスピーカＬＳには左ダミーヘッド信号ＤＬに応じた音を出力させ、かつ、右サラウンドスピーカＲＳには右ダミーヘッド信号ＤＲに応じた音を出力させている状況下で、式（２）および式（５）で算出される信号に応じた音をセンタチャネルスピーカＣから出力させると、図２に示す聴者の左耳ＥＬには、左ダミーヘッド信号ＤＬの表す音が聴こえることとなるのである。

ここで、式（５）の右辺の伝達関数Ｈ_Ｃ−ＥＬおよびＨ_{ＲＳ−ＥＬ}は共に周波数の関数であるから、この式（５）にしたがって算出されるＴも周波数の関数である。前述したように、Ｈ_Ｃ−ＥＬは、センタチャネルスピーカＣから聴者の左耳へ至る音の伝搬経路の伝達関数（すなわち、聴者から観て正面方向から到来する音についての伝達関数）であり、Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}は、右サラウンドスピーカＲＳから聴者の頭の後ろ側を回りこんでその左耳に至る音の伝搬経路の伝達関数である。Ｈ_Ｃ−ＥＬおよびＨ_{ＲＳ−ＥＬ}の周波数応答の詳細な特性を無視すると、一般に回り込み音の伝達関数（周波数応答の振幅特性の概略値）は正面からの直接音の伝達関数（周波数応答の振幅特性の概略値）に比較して十分に小さい（すなわち、Ｈ_Ｃ−ＥＬ≧Ｈ_{ＲＳ−ＥＬ}である）。このため、式（５）の右辺の絶対値は０から１の範囲の値となる。つまり、伝達関数Ｈ_Ｃ−ＥＬおよびＨ_{ＲＳ−ＥＬ}の周波数応答の詳細な特性を無視すると（換言すれば、伝達関数Ｈ_Ｃ−ＥＬおよびＨ_{ＲＳ−ＥＬ}の位相関係を無視すると）、式（２）のＴを０から１の範囲の定数とみなすことができ、式（２）のＴを０から１の範囲の定数αで置き換えたものが前述した式（１）である。

つまり、左サラウンドスピーカＬＳには左ダミーヘッド信号ＤＬに応じた音を出力させ、かつ、右サラウンドスピーカＲＳには右ダミーヘッド信号ＤＲに応じた音を出力させている状況下では、０から１の範囲の減衰率αを適宜定め、式（１）にしたがって算出されるセンタチャネルオーディオ信号ＳＣをセンタチャネルスピーカＣに与えることでクロストークを概ねキャンセルすることができるのである。なお、減衰率αを定める際には、αの値を０から１まで調整しつつ、図１に示すように配置される各スピーカから出力される音を同図１の聴者の位置で聞き取ってクロストークが概ねキャンセルされるαの値を探し出すようにすれば良い。また、図２に示すように、本実施形態のスピーカ配置は、センタチャネルスピーカＣと聴者とを通る直線を対称軸として左右対称であるから、聴者の右耳ＥＲ付近でクロストークが生じないことも明らかである。

ここで注目すべき点は、本実施形態では、左サラウンドスピーカＬＳを左ダミーヘッド信号ＤＬで駆動し、右サラウンドスピーカＲＳを右ダミーヘッド信号ＤＲで駆動している点である。特許文献１に開示された技術では、フィルタ処理で前処理を付与した各ダミーヘッド信号で左右の各チャネルのスピーカを駆動していたため、このような前処理に応じて音色に変化が生じるといった問題があった。しかし、本実施形態では、処理を付与しないダミーヘッド信号そのもので各サラウンドスピーカを駆動するため、このような問題が生じることはない。また、本実施形態では、センタチャネルスピーカＣ、左サラウンドスピーカＬＳおよび右サラウンドスピーカＲＳが聴者を中心に概ね等距離に配置されているので、これら３つのスピーカの各々から出力される音の干渉により音響的にクロストークをうまくキャンセルすることができるのであるが、これら３つのスピーカ（Ｃ、ＬＳ、ＲＳ）が等間隔に配置されていなかったり、各スピーカの配置位置や聴者の位置が非特許文献１にて定められた位置から若干ずれていたりしてもクロストークを緩和することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、各スピーカにオーディオ信号を供給する再生系のオーディオ機器（すなわち、オーディオ再生装置２０Ａ）に特別な仕組みが設けられていなくてもクロストークを概ねキャンセルすることができ、また、スピーカ配置に起因した不具合（音色の変化等）が生じることを回避しつつ、臨場感に富んだ３次元音響を提供することが可能になる。これにより、オーディオ再生装置２０Ａの利用者は、各スピーカを非特許文献１に勧告されている通りに配置することができない場合やオーディオ再生装置２０Ａにクロストークキャンセルのための電気的な仕組みが設けられていなくても、クロストークを概ねキャンセルしつつ臨場感に富んだ３次元音響を本来の音色で楽しむことができるのである。一方、コンテンツプロバイダの録音技術者は、クロストークを概ねキャンセルしつつ臨場感に富んだ３次元音響を本来の音色で楽しむことが可能なオーディオ信号を減衰率αを適切に定めるといった手軽な作業で提供することができる。

（Ｂ：第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るオーディオシステム１Ｂの構成例を示す図である。図３と図１とを比較すれば明らかなように、オーディオシステム１Ｂは、５つのスピーカに代えてヘッドホン４０を設けた点と、オーディオ再生装置２０Ａに代えてオーディオ再生装置２０Ｂを設けた点がオーディオシステム１Ａと異なる。以下、オーディオシステム１Ａとの相違点であるオーディオ再生装置２０Ｂおよびヘッドホン４０を中心に説明する。

オーディオ再生装置２０Ｂは、記録媒体３０に書き込まれている５種類のオーディオ信号のうち、左フロントオーディオ信号ＳＬ、右フロントオーディオ信号ＳＲ、左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳを読み出し、以下の式（７）に示す信号ＨＳＬを生成してヘッドホン４０の左耳側スピーカ４０Ｌに与えるとともに、式（８）に示す信号ＨＳＲを生成して同ヘッドホン４０の右耳側スピーカ４０Ｒに与える。
ＨＳＬ＝ＳＬ＋ＳＬＳ・・・（７）
ＨＳＲ＝ＳＲ＋ＳＲＳ・・・（８）

前述したように、左フロントオーディオ信号ＳＬおよび右フロントオーディオ信号ＳＲは、聴者の正面左側、真正面或いは正面右側に音像を定位させるものである。一方、左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳは、各々左ダミーヘッド信号ＤＬおよび右ダミーヘッド信号ＤＲに等しく、聴者の後方の音像や無定位の音を表す。したがって、ヘッドホン４０を装着している聴者は、式（７）および式（８）に示すオーディオ信号に応じて左耳側スピーカ４０Ｌおよび右耳側スピーカ４０Ｒの各々から出力される音を聴くことで、正面左側、真正面或いは正面右側に定位している音像、聴物の後方に定位している音像や無定位の音を体感することができる。

ヘッドホンを用いたオーディオシステムでは、そもそもクロストークが問題となることはないのであるが、ここで注目すべき点は、ヘッドホン４０の各スピーカに与えるオーディオ信号を式（７）および式（８）にしたがった演算で生成することができる、という点である。これは、オーディオ信号処理装置１０によって記録媒体３０に書き込まれる左サラウンド信号ＳＬＳおよび右サラウンド信号ＳＲＳの各々が、左ダミーヘッド信号ＤＬおよび右ダミーヘッド信号ＤＲそのものである、ということに起因している。

クロストークキャンセルのために、前処理が付与されたサラウンド信号を用いて式（７）または式（８）にしたがって左耳側スピーカ４０Ｌおよび右耳側スピーカ４０Ｒの各々に与えるオーディオ信号ＨＳＬおよびＨＲＳを生成すると、その前処理の分だけ音色に変化が生じてしまう。このため、フィルタ処理等による前処理の付与でクロストークキャンセルを行う場合は、図１に示すようなマルチチャネルサラウンドシステムの各スピーカへ与えるオーディオ信号と、ヘッドホンの各スピーカに与えるオーディオ信号とを各々別個に用意しておかなければならなかった。これに対して本実施形態では、マルチチャネルサラウンドシステム用に用意したオーディオ信号をそのまま用いてヘッドホンスピーカ用のオーディオ信号を生成することが可能であり、両者を別個に容易しておく必要がない、といった効果を奏する。

（Ｃ：その他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、かかる実施形態に以下に述べる変形を加えても勿論良い。
（１）上述した第１実施形態では、センタチャネルスピーカＣ、左フロントスピーカＬ、右フロントスピーカＲ、左サラウンドスピーカＬＳ、および右サラウンドスピーカＲＳの５つのスピーカを含むマルチチャネルサラウンドシステムに本発明を適用した。しかし、これら５つのスピーカの他にサブウーファを含む５．１チャネルオーディオシステムに本発明を適用することも可能である。また、サラウンドスピーカの数は左右１個ずつに限定されるものではなく、左右Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）ずつのサラウンドスピーカを含むシステムに本発明を適用することも可能である。

（２）上述した実施形態では、左サラウンドスピーカＬＳおよび右サラウンドスピーカＲＳを各々ダミーヘッド信号で駆動し、これら２つのサラウンドスピーカから出力される音についてのクロストークをキャンセルする場合について説明した。しかし、左フロントスピーカＬおよび右フロントスピーカＲの各々から出力される音についてのクロストークを、センタチャネルスピーカＣから出力される音との干渉により音響的にキャンセルすることも可能である。要は、聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカのうちの左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号をセンタチャネルのスピーカに与えるようにすれば良い。

（３）上述した第１実施形態では、センタチャネルスピーカＣに与えるオーディオ信号が外部から与えられない場合について説明した。しかし、センタチャネルスピーカＣの駆動用に例えば映画等の台詞などを表すオーディオ信号が外部から信号処理装置１０に与えられる場合には、左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を当該外部から与えられるオーディオ信号に加算してセンタチャネルオーディオ信号ＳＣを生成すれば良い。

（４）上述した第１および第２実施形態では、オーディオ信号処理装置１０からオーディオ再生装置２０Ａ（或いは、オーディオ再生装置２０Ｂ）へのオーディオ信号の受け渡しを記録媒体経由で行ったが、通信回線経由で行っても勿論良く、また、図１に示すようなマルチチャネルサラウンドシステムにおいては、オーディオ信号処理装置１０から各スピーカへ直接オーディオ信号を与えても良い。

（５）上述した第１および第２実施形態では、センタチャネルオーディオ信号ＳＣを左ダミーヘッド信号ＤＬおよび右ダミーヘッド信号ＤＲから式（１）にしたがって生成する処理をソフトウェアで実現したが、ハードウェアで実現しても良い。具体的には、式（１）にしたがった演算を行うＤＳＰで信号処理手段１２０を構成すれば良い。

（６）上述した実施形態では、伝達関数Ｈ_Ｃ−ＥＬおよびＨ_{ＲＳ−ＥＬ}の周波数応答の詳細な特性を無視し、式（５）にしたがって算出される減衰率Ｔを０から１の範囲の定数αに置き換えてセンタチャネルオーディオ信号ＳＣを算出したが、式（２）および式（５）にしたがってセンタチャネルオーディオ信号ＳＣを算出しても勿論良い。前述したように、式（１）にしたがって算出されるセンタチャネルオーディオ信号ＳＣを用いても、概ねクロストークをキャンセルすることはできるのであるが、式（５）の右辺の伝達関数Ｈ_Ｃ−ＥＬおよびＨ_{ＲＳ−ＥＬ}の周波数応答の詳細な特性を加味して厳密にセンタチャネルオーディオ信号ＳＣを算出することで、その算出に要する処理量は増加するものの、より高い精度でクロストークをキャンセルすることができると期待される。また、減衰率Ｔ（定数α）を複数に分割した周波数帯域毎に設定できるようにしても勿論良く、この場合は減衰率Ｔ（定数α）として負の値を設定できるようにしても良い。このような態様によれば、各周波数帯域の減衰率Ｔ（定数α）の設定を工夫することで、クロストークキャンセルの精度向上と適切な処理量との両立が図れると期待される。

（７）上述した第１および第２実施形態では、センタチャネルオーディオ信号ＳＣを左ダミーヘッド信号ＤＬおよび右ダミーヘッド信号ＤＲから式（１）にしたがって生成する処理を信号処理手段１２０のＣＰＵに実行させるプログラムが、同信号処理手段１２０のＲＯＭに予め格納されていた。しかしながら、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に上記プログラムを書き込んで配布しても良く、また、インターネットなどの電気通信回線経由のダウンロードにより上記プログラムを配布しても良い。このようにして配布されるプログラムにしたがって一般的なコンピュータを作動させることにより、そのコンピュータにオーディオ信号処理装置１０と同一の処理を行わせることが可能になるからである。

１Ａ，１Ｂ…オーディオシステム、１０…オーディオ信号処理装置、１１０…信号入力手段、１２０…信号処理手段、２０Ａ，２０Ｂ…オーディオ再生装置、Ｃ…センタチャネルスピーカ、Ｌ…左フロントスピーカ、Ｒ…右フロントスピーカ、ＬＳ…左サラウンドスピーカ、ＲＳ…右サラウンドスピーカ、３０…記録媒体、４０…ヘッドホン。

Claims (5)

1. 聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカの各々に与えるオーディオ信号が入力される信号入力手段と、
   前記複数のスピーカのうちの左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を、センタチャネルのスピーカに与えるオーディオ信号に加算する信号処理手段と、
   を有することを特徴とするオーディオ信号処理装置。
2. 聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカの各々に与えるオーディオ信号を受け取り、前記複数のスピーカのうちの左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を、センタチャネルのスピーカに与えるオーディオ信号に加算する
   ことを特徴とするオーディオ信号処理方法。
3. コンピュータに、
   聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカの各々に与えるオーディオ信号を受け取り、前記複数のスピーカのうちの左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を、センタチャネルのスピーカに与えるオーディオ信号に加算する処理
   を実行させることを特徴とするプログラム。
4. 聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカと、
   前記複数のスピーカの各々に与えるオーディオ信号を外部から受け取り、左チャネルおよび右チャネルの各スピーカについては、外部から受け取ったオーディオ信号をそのまま与える一方、センタチャネルのスピーカについては、外部から受け取ったオーディオ信号に、前記左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を加算して与えるオーディオ信号処理装置と
   を有することを特徴とするオーディオシステム。
5. コンピュータに、
   聴者を取り囲むように配置される複数のスピーカの各々に与えるオーディオ信号を外部から受け取り、前記複数のスピーカのうち、左チャネルおよび右チャネルの各スピーカについては外部から与えられるオーディオ信号をそのまま与える一方、センタチャネルのスピーカについては、外部から与えられるオーディオ信号に、左チャネルおよび右チャネルの各スピーカに与えるオーディオ信号の和信号を減衰させて得られるオーディオ信号を加算して与える処理
   を実行させることを特徴とするプログラム。

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