JP2014212400A - オーディオ信号処理装置及びオーディオ信号処理システム - Google Patents

オーディオ信号処理装置及びオーディオ信号処理システム Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な構成で、スピーカの位置が理想的な位置からずれている場合であっても、所望の音場を形成できるようにする。
【解決手段】オーディオ信号処理システム１Ａは、利用者が指示を入力可能な入力部Ｆ１１及び複数のスピーカの各方向を測定する方向測定部Ｆ１２を備えた端末装置１０、並びに、基準位置から複数のスピーカまでの各距離と、前記複数のスピーカの各方向とに基づいて、複数のスピーカの各位置を算出する算出部Ｆ２１、複数のスピーカの各位置に基づいて、入力オーディオ信号に音響効果を付与した出力オーディオ信号を複数のスピーカの各々について生成する信号生成部Ｆ２２とを備えたオーディオ信号処理装置２０を具備する。
【選択図】図１６

Description

この発明は、複数のスピーカを用いてオーディオ信号を再生する装置に関する。
複数のスピーカで合成音像による音場を形成するオーディオ信号処理装置が知られている。例えば、オーディオソースにはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）のように５．１チャンネル等のマルチチャンネル音声信号が記録されているものがある。そして、このようなオーディオソースを再生するオーディオ信号処理装置が一般家庭でも普及しつつある。リスニングルーム内の推奨位置に各スピーカが配置されていれば、オーディオ信号処理装置を用いてオーディオソースを再生すると、サラウンドなどの音響再生効果が得られる。一方、スピーカの配置が推奨位置と異なる場合には、音像定位が不適切になる可能性があった。そこで、スピーカから出た音をマイクロフォンで収音することで、スピーカの位置のずれを算出し、算出結果に基づいてスピーカが出す音を補正することにより、所望の音場を形成する技術が知られている。（例えば、特許文献１）
特開２０００−３５４３００号公報
しかしながら、従来のオーディオ信号処理装置では、スピーカの三次元的な位置を特定するためには、マイクロフォンが４個必要となる。高さ方向のずれを無視することとしても、スピーカの二次元的な位置を特定するためには、マイクロフォンが３個必要となる。いずれにしても、オーディオシステムが高価になるという課題がある。
さらに、１個のマイクロフォンを移動させて４回あるいは３回測定すれば、１個のマイクロフォンでスピーカの位置を特定できるが、測定に時間がかかるという課題がある。また、マイクロフォンを正確に移動させるため、台座などが必要になるといった課題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、スピーカの位置が理想的な位置からずれている場合であっても、所望の音響効果を実現することを解決課題とする。
上述した課題を解決するため、本発明に係るオーディオ信号処理装置は、複数のスピーカの各方向を取得する取得部と、基準位置から前記複数のスピーカまでの各距離と、前記複数のスピーカの各方向とに基づいて、前記複数のスピーカの各位置を算出する算出部と、 前記複数のスピーカの各位置に基づいて、入力オーディオ信号に音響効果を付与した出力オーディオ信号を記複数のスピーカの各々について生成する信号生成部とを備える。
この発明によれば、算出部は、距離と方向といった２つの要素に基づいて、複数のスピーカの各位置を算出するので、基準位置から複数のスピーカまでの各距離が既知の場合、複数のスピーカの各方向を取得するだけで複数のスピーカの各位置を特定することができ、特定した複数のスピーカの各位置に基づいて音響効果を付与することができる。複数のスピーカまでの各距離は簡易な構成で測定することができるので、複数のスピーカが理想位置からずれている場合でも、簡易な方法で、所望の音響効果を付与することができる。
なお、取得部が取得する複数のスピーカの各々の方向は、距離の基準となる基準位置から見た方向であってもよいし、所定位置から見た方向であってもよい。また、所定位置から見た方向である場合は、取得部は、所定位置から見た複数のスピーカの方向及び所定位置と基準位置との相対位置とを取得し、算出部は、相対位置と、所定位置から見た複数のスピーカの方向と、複数のスピーカの各々と基準位置との間の距離とに基づいて、複数のスピーカの各々の位置を算出ればよい。より具体的には、算出部は、相対位置に基づいて、所定位置から見た前記複数のスピーカの方向を基準位置から見た複数のスピーカの方向に変換し、変換結果と複数のスピーカの各々と基準位置との間の距離とに基づいて、複数のスピーカの各々の位置を算出してもよい。
本発明に係るオーディオ信号処理システムは、複数のスピーカの各方向を測定する方向測定部と、基準位置から前記複数のスピーカまでの各距離と、前記複数のスピーカの各方向とに基づいて、前記複数のスピーカの各位置を算出する算出部と、前記複数のスピーカの各位置に基づいて、入力オーディオ信号に音響効果を付与した出力オーディオ信号を記複数のスピーカの各々について生成する信号生成部と、を備えることを特徴とする。
複数のスピーカまでの各距離は簡易な構成で測定することが可能であるところ、この発明によれば、算出部は、距離と方向といった２つの要素に基づいて、複数のスピーカの各位置を算出するので、複数のスピーカが理想位置からずれている場合でも、簡易な方法で、所望の音響効果を付与することができる。
上述したオーディオ信号処理システムにおいて、端末装置と、オーディオ信号処理装置とを有し、前記端末装置は、前記方向測定部と、利用者が指示を入力可能な入力部と、前記オーディオ信号処理装置と通信する第１通信部と、当該端末装置を前記複数のスピーカのいずれかに向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、当該スピーカの方向を測定するように前記方向測定部を制御し、前記方向測定部によって測定された前記複数のスピーカの各方向を前記オーディオ信号処理装置に送信するように前記第１通信部を制御する第１制御部とを備え、前記オーディオ信号処理装置は、前記算出部と、前記信号生成部と、前記端末装置と通信する第２通信部と、前記第２通信部が前記複数のスピーカの各方向を受信すると、受信した前記複数のスピーカの各方向を前記算出部に供給する第２制御部とを備えることが好ましい。
この発明によれば、端末装置において測定した複数のスピーカの各方向をオーディオ信号処理装置に送信するので、複数のスピーカまでの各距離が既知である場合に、複数のスピーカが理想位置からずれている場合でも、実際の複数のスピーカの各位置をオーディオ信号処理装置において算出し、所望の音響効果を付与することができる。また、利用者は、方向の測定において、目標とするスピーカに端末装置を向けて入力部を操作するだけでよいので、簡単に複数のスピーカの方向を測定することができる。
上述したオーディオ信号処理システムにおいて、端末装置と、オーディオ信号処理装置とを有し、前記端末装置は、前記方向測定部と、前記算出部と、利用者が指示を入力可能な入力部と、前記オーディオ信号処理装置と通信する第１通信部と、当該端末装置を前記複数のスピーカのいずれかに向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、当該スピーカの方向を測定するように前記方向測定部を制御し、前記方向測定部で測定した前記複数のスピーカの各方向と前記第１通信部を用いて受信した前記複数のスピーカの各距離とに基づいて前記複数のスピーカの各位置を算出するように前記算出部を制御し、前記算出部が算出した前記複数のスピーカの各位置を前記オーディオ信号処理装置に送信するように前記第１通信部を制御する第１制御部とを備え、前記オーディオ信号処理装置は、前記信号生成部と、前記複数のスピーカの各距離を記憶する記憶部と、前記端末装置と通信する第２通信部と、前記記憶部から読み出した前記複数のスピーカの各距離を前記端末装置に送信するように前記第２通信部を制御し、前記第２通信部を用いて受信した前記複数のスピーカの位置各を前記信号生成部に供給する第２制御部を備えることが好ましい。
この発明によれば、複数のスピーカの各距離をオーディオ信号処理装置から端末装置に送信して、端末装置において測定した複数のスピーカの各方向と受信した各距離に基づいて、複数のスピーカの各位置を算出するので、オーディオ信号処理装置は算出部を備える必要がなく、オーディオ信号処理装置の構成を簡素化することができる。
上述したオーディオ信号処理システムにおいて、前記方向測定部は、基準に対する角度を前記方向として出力し、前記第１制御部は、前記基準となる目標物に前記端末装置が向いていることを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記角度をリセットするように前記方向測定部を制御することが好ましい。
この発明によれば、方向測定部として、相対的な方向を検出する加速度センサやジャイロセンサを用いる場合に、目標物を基準として角度をリセットするので、目標物を基準として複数のスピーカの角度を得ることができる。
上述したオーディオ信号処理システムにおいて、前記信号生成部は、前記算出部が算出した前記複数のスピーカの各位置に基づいて、仮想音源の方向である指定方向と前記仮想音源までの距離である指定距離とから定まる指定位置から音が出ているように聞こえる前記出力オーディオ信号を、前記複数のスピーカの各々について生成可能であり、前記第１制御部は、前記複数のスピーカの各方向及び前記指定方向の特定において、前記基準となる目標物に前記端末装置を向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記角度をリセットするように前記方向測定部を制御し、前記指定方向に前記端末装置を向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記目標物を基準とする角度を前記指定方向として出力するように前記方向測定部を制御し、前記方向測定部から出力された前記指定方向及び前記指定距離で特定される前記指定位置を前記オーディオ信号処理装置に送信するように前記第１通信部を制御し、前記第２制御部は、前記第２通信部を用いて前記指定位置を受信すると、前記指定位置を前記信号生成部に供給して、前記指定位置から音が出ているように聞こえる前記出力オーディオ信号を前記複数のスピーカの各々について生成するように前記信号生成部を制御する、ことを特徴とする。
この発明によれば、端末装置を用いて仮想音源が位置する指定方向を入力する場合に、複数のスピーカの方向の測定において基準とした目標物と同一の目標物を基準として指定方向を入力する。従って、仮想音源の基準に対する角度をスピーカの基準に対する角度と同じように取り扱うことができ、信号生成部において仮想音源の配置処理を簡素化することができる。また、同じ目標物を基準とすることによって、スピーカと仮想音源との相対的な角度誤差を低減することができる。
上述したオーディオ信号処理システムにおいて、前記目標物は、前記複数のスピーカのうち所定のスピーカであり、前記第１制御部は、前記所定のスピーカに前記端末装置が向いていることを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記角度をリセットして当該所定のスピーカの方向を基準として他のスピーカの角度を出力するように前記方向測定部を制御することが好ましい。この発明によれば、目標物を所定のスピーカとすることによって、基準を入力する手間を簡略化できるといった利点がある。
ここで、前記利用者が前記入力部を用いて前記複数のスピーカの各方向を指定する順番は予め定められており、前記目標物は、前記複数のスピーカのうち第１番目に指定するスピーカであってもよい。この場合は、第２番目以降のスピーカの方向は、第１番目のスピーカを基準とする角度として与えられる。また、所定のスピーカは任意の順番のスピーカであってもよい。この場合は、他のスピーカの角度から所定のスピーカの角度を減算して複数のスピーカの各方向を特定すればよい。
実施形態に係るオーディオ信号処理システム１Ａの構成例を示すブロック図である。 リスニングルーム内のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の配置を示す平面図である。 端末装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 ジャイロセンサで測定される角度を説明するための説明図である。 オーディオ信号処理装置２０のハードウェア構成の一例を示すブロック図。 スピーカＳＰ１〜ＳＰ５の距離を測定する際のマクロフォンＭの配置を示す平面図である。 複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５と基準位置Ｐｒｅｆとの間の距離の測定処理の内容を示すフローチャートである。 距離の測定結果によって分かるスピーカの位置を示す説明図である。 方向測定処理の処理内容を示すフローチャートである。 方向測定処理において表示部に表示される画像の一例を示す説明図である。 方向測定処理において表示部に表示される画像の一例を示す説明図である。 スピーカＳＰ３の位置を算出の一例を示す説明図である。 仮想音源の位置の指定処理の内容を示すフローチャートである。 仮想音源の位置の指定処理において表示部に表示される画像の一例を示す説明図である。 仮想音源の位置の指定処理において表示部に表示される画像の一例を示す説明図である。 オーディオ信号処理システム１Ａの機能構成を示す機能ブロック図である。 オーディオ信号処理システム１Ｂの機能構成を示す機能ブロック図である。オーディオ信号処理装置２０の機能ブロックの一例を示す図。 所定位置から見たスピーカの角度を基準位置から見た角度に変換する方法を説明するための説明図である。 ３次元にスピーカＳＰ１〜ＳＰ７を配置した例を示す斜視図である。
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。
＜オーディオ信号処理システムの構成＞
図１に、第１実施形態に係るオーディオ信号処理システムの構成例を示す。オーディオ信号処理システム１Ａは、スマートフォンなどの端末装置１０と、オーディオ信号処理装置２０と、スピーカＳＰ１〜ＳＰ５とを備える。端末装置１０は、例えば、スマートフォンなどの通信機器であり、オーディオ信号処理装置２０と通信可能である。通信の形態は無線又は有線のいずれであってあってもよいが、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）を介して通信が可能である。また、端末装置１０は、インターネット上の所定のサイトからアプリケーションプログラムをダウンロードすることができる。そのようなアプリケーションプログラムには、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を測定するために用いるプログラムが含まれる。
オーディオ信号処理装置２０は、いわゆるマルチチャネルアンプである。オーディオ信号処理装置２０は、入力オーディオ信号ＩＮ１〜ＩＮ５に音響効果を付与した出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を生成し、ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５をスピーカＳＰ１〜ＳＰ５に供給する。スピーカＳＰ１〜ＳＰ５は、オーディオ信号処理装置２０と有線又は無線にて接続されている。
図２に、オーディオ信号処理システム１Ａのリスニングルーム内のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の配置例を示す。この例では、５つのスピーカＳＰ１〜ＳＰ５がリスニングルーム内に配置されているが、スピーカの数は、５つに限らず、４つ以下であってもよいし、６つ以上であってもよい。この場合、入力オーディオ信号の数は、４つ以下であってもよいし、６つ以上であってもよい。例えば、サブウーハのスピーカを追加することによって、いわゆる５.１サラウンドシステムとしてもよい。
利用者Ａは、あらかじめ定められた位置（以下「基準位置Ｐｒｅｆ」と称する。）で、スピーカＳＰ１〜ＳＰ５から放音された音を視聴する。この例では、スピーカＳＰ１は利用者Ａの正面に配置され、スピーカＳＰ２は利用者Ａの右斜め前方に配置され、スピーカＳＰ３は利用者Ａの右斜め後方に配置され、スピーカＳＰ４は利用者Ａの左斜め後方に配置され、スピーカＳＰ５は利用者Ａの左斜め前方に配置される。利用者Ａは、スピーカＳＰ１〜ＳＰ５から放音された音を同時に聞くことにより、特定の位置に音源があるかのように利用者Ａには聞こえる。
オーディオ信号処理装置２０は、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５が配置された位置に基づいて、所望の位置から音が出ているように聞こえる出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を生成し、出力する。複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置は、あらかじめ測定しておく。
図３に、端末装置１０のハードウェア構成の一例を示す。端末装置１０は、装置全体の制御中枢として機能するＣＰＵ１００、アプリケーションプログラムなどのプログラムを記憶したりＣＰＵ１００の作業領域として機能するメモリ１１０、利用者が指示を入力する操作部１２０、操作内容などを表示する表示部１３０、外部と通信を行う通信インターフェース１４０、ジャイロセンサ１５１、加速度センサ１５２、及び方位センサ１５３を備える。
ジャイロセンサ１５１は、図４に示すように端末装置１０の姿勢を直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の回転角であるピッチ角（pitch）、ロール角(roll)、及びヨー角(yaw)を出力する。これらの角度から、端末装置１０の向いている方向を特定することができる。加速度センサ１５２は、端末装置１０に加えられた加速度の成分を直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸について測定する。この場合、加速度センサ１５２が測定する加速度は、三次元ベクトルで表わされ、三次元ベクトルに基づいて端末装置１０の向いている方向を特定することができる。方位センサ１５３は、例えば、地磁気を検出することにより、方位を測定する。この方位により、端末装置１０の向いている方向を特定することができる。但し、ジャイロセンサ１５１及び加速度センサ１５２が出力する信号は、端末装置１０の有する３軸の座標系であって、リスニングリームに固定の座標系では無い。従って、ジャイロセンサ１５１及び加速度センサ１５２で測定される方向は相対的なものとなる。即ち、リスニングルーム内に固定されている何らかの目標物を基準とし、基準に対する角度が相対的な方向として得られる。一方、方位センサ１５３が出力する信号は、地球上の方位であり、絶対的な方向を示す。
ＣＰＵ１００は、アプリケーションプログムを実行することによって、ジャイロセンサ１５１、加速度センサ１５２、及び方位センサ１５３のうち少なくとも一つの出力を用いて、端末装置１０を向けた方向を測定する。この例の端末装置１０は、ジャイロセンサ１５１、加速度センサ１５２、及び方位センサ１５３を備えるが、このうちの少なくとも一つを備えるものであってもよい。ジャイロセンサ１５１及び加速度センサ１５２は、角度を出力する。角度はなんらかの基準に対する値である。基準は、リスニングルーム内の目標物であればどのようなものであってもよいが、この例では、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５のうち第１番目に方向を測定するスピーカとする。この点の詳細は、後述する。
一方、方位センサ１５３を用いて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の方向を測定する場合は、基準の方向の入力は不要である。方位センサ１５３からは、絶対的な方向を示す値が出力されるからである。
図５に示されるオーディオ信号処理装置２０は、装置全体の制御中枢として機能するＣＰＵ２１０、外部と通信を実行する通信インターフェース２２０、プログラムやデータを記憶するとともにＣＰＵ２１０の作業領域として機能するメモリ２３０、マイクロフォンなどの外部装置からの信号を入力してＣＰＵ２１０に供給する外部インターフェース２４０、基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ５を生成する基準信号生成回路２５０、選択回路２６０及びｍ個の処理ユニットＵ１〜Ｕｍを備える。ｍ個の処理ユニットＵ１〜Ｕｍ及びＣＰＵ２１０は、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置に基づいて、入力オーディオ信号ＩＮ１〜ＩＮ５に音響効果を付与した出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々について生成する。
ここで、ｊ（ｊは１≦j≦ｍを満たす任意の自然数）番目の処理ユニットＵｊは、仮想音源化部３００、周波数補正部３１０、ゲイン分配部３２０、及び加算器３３１〜３３５を有する。なお、他の処理ユニットＵ１、Ｕ２、…Ｕｊ-1、Ｕｊ+1、…Ｕｍは、処理ユニットＵｊと同様に構成されている。
仮想音源化部３００は、入力オーディオ信号ＩＮ１〜ＩＮ５に基づいて、仮想音源のオーディオ信号を生成する。この例では、ｍ個の処理ユニットＵ１〜Ｕｍを備えるので、ｍ個の仮想音源に対応した出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を生成することができる。仮想音源化部３００は、５個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５とミキサ３０１とを備える。ＣＰＵ２１０は仮想音源化部３００を制御する。より具体的には、ＣＰＵ２１０は、メモリ２３０にｍ個の仮想音源を管理する仮想音源管理テーブルを記憶しておき、仮想音源管理テーブルを参照して仮想音源化部３００を制御する。仮想音源管理テーブルには、各仮想音源について、どの入力オーディオ信号ＩＮ１〜ＩＮ５をミキシングすればよいかを表わすデータ（例えば、ミキシングするチャネルを示すチャネル識別子や、それぞれのチャネルについてミキシングするか否かを表わす論理値など）が格納されている。そして、ＣＰＵ２１０は、仮想音源管理テーブルを参照して入力オーディオ信号ＩＮ１〜ＩＮ５のうちミキシングの対象となる入力オーディオ信号に対応するスイッチを順次にオンにして、ミキシングの対象となる入力オーディオ信号を取り込む。例えば、ミキシングの対象となる入力オーディオ信号がＩＮ１、ＩＮ２及びＩＮ５である場合、まず、ＣＰＵ２１０は、入力オーディオ信号ＩＮ１に対応するスイッチＳＷ１をオンにし、他のスイッチＳＷ２〜ＳＷ５をオフにする。次に、ＣＰＵ２１０は、入力オーディオ信号ＩＮ２に対応するスイッチＳＷ２をオンにし、他のスイッチＳＷ１、ＳＷ３〜ＳＷ５をオフにする。その次に、ＣＰＵ２１０は、入力オーディオ信号ＩＮ５に対応するスイッチＳＷ５をオンにし、他のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４をオフにする。
周波数補正部３１０は、仮想音源化部３００の出力信号に周波数補正を施す。具体的には、ＣＰＵ２１０の制御の下、周波数補正部３１０は、仮想音源の位置から基準位置Ｐｒｅｆまでの距離にしたがって、距離が遠いほど、高域の周波数成分を大きく減衰させるように周波数特性を補正する。これは、仮想音源から基準位置Ｐｒｅｆまでの距離が大きいほど、高周波成分の減衰量が大きくなるという音響特性を再現するためである。
メモリ２３０は、減衰量テーブルをあらかじめ記憶している。減衰量テーブルには、仮想音源から基準位置Ｐｒｅｆまでの距離と各周波数成分の減衰量との関係を表わすデータが格納されている。一方、仮想音源管理テーブルには、それぞれの仮想音源の位置を表わすデータが格納されている。仮想音源の位置は、例えば、基準位置Ｐｒｅｆを原点とする三次元直交座標、二次元直交座標、あるいは極座標などによって表わされる。
ＣＰＵ２１０は、第１に、メモリ２３０が記憶した仮想音源管理テーブルの内容を読み出し、読み出した仮想音源管理テーブルの内容に基づいて、それぞれの仮想音源から基準位置Ｐｒｅｆまでの距離を算出し、第２に、減衰量テーブルを参照して算出した基準位置Ｐｒｅｆまでの距離に応じた各周波数の減衰量を取得し、第３に、取得した減衰量に応じた周波数特性が得られるように周波数補正部３１０を制御する。
ゲイン分配部３２０は、ＣＰＵ２１０の制御の下、周波数補正部３１０の出力信号を各スピーカＳＰ１〜ＳＰ５に分配して、分配した複数のオーディオ信号Ａj[1]〜Ａj[5]を出力する。各スピーカＳＰ１〜ＳＰ５に対するオーディオ信号のゲインは、スピーカＳＰ１〜ＳＰ５と仮想音源との間の距離が遠いほど小さくなる。これにより、あたかも仮想音源の位置として設定された場所から音が放射されているかような音場を形成することができる。例えば、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ５に対するオーディオ信号Ａj[1]〜Ａj[5]のゲインは、スピーカＳＰ１〜ＳＰ５と仮想音源との間の距離の逆数に比例する。あるいは、ゲインが、スピーカＳＰ１〜ＳＰ５と仮想音源との間の距離の二乗あるいは四乗の逆数に比例する構成であってもよい。なお、仮想音源との間の距離がほぼ０であるスピーカＳＰ１〜ＳＰ５が存在する場合は、それ以外のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５に対するオーディオ信号Ａj[1]〜Ａj[5]のゲインを０にする。
メモリ２３０は、例えば、スピーカ管理テーブルを記憶している。スピーカ管理テーブルには、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ５の識別子と対応づけて位置を示すデータ及び基準位置Ｐｒｅｆとの間の距離を示すデータが格納される。スピーカＳＰ１〜ＳＰ５の位置は、例えば、基準位置Ｐｒｅｆを原点とする三次元直交座標や、極座標などによって表わされる。
ＣＰＵ２１０は、第１に、メモリ２３０に格納した仮想音源管理テーブルとスピーカ管理テーブルとを参照して、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ５と各仮想音源との間の距離を算出し、第２に、算出した距離に基づいて各スピーカＳＰ１〜ＳＰ５に対するオーディオ信号のゲインを算出し、ゲインを指定する制御信号を各処理ユニットＵ１〜Ｕｍに供給する。
処理ユニットＵｊの加算器３３１〜３３５は、ゲイン分配部３２０から出力されるオーディオ信号Ａj[1]〜Ａj[5]と、前段の処理ユニットＵｊ-1から供給されるオーディオ信号Ｏj-1[1]〜Ｏj-1[5]とを加算して、オーディオ信号Ｏj[1]〜Ｏj[5]を出力する。これにより、処理ユニットＵｍから出力されるオーディオ信号Ｏm[k]（ｋは１から５までの任意の自然数）は、Ｏm[k]＝Ａ1[k]+ Ａ2[k]+…+Ａj[k]+…+Ａm[k]となる。
基準信号生成回路２５０は、ＣＰＵ２１０の制御の下、基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ５を生成して選択回路２６０に出力する。ＣＰＵ２１０は、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各距離を測定する際に、基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ５を生成するように基準信号生成回路２５０を生成する。また、ＣＰＵ２１０は、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各距離を測定する場合に基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ５を選択する一方、音響効果を付与する場合にオーディオ信号Ｏm[1]〜Ｏm[5]を選択して得た出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々に供給するように選択回路２６０を制御する。
＜オーディオ信号処理システムの動作＞
次に、オーディオ信号処理システムの動作を、スピーカの位置の特定と、仮想音源の位置の指定とに分けて説明する。
＜スピーカの位置の特定処理＞
スピーカの位置の特定処理では、第１に、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５と基準位置Ｐｒｅｆとの間の各距離を測定し、第２に、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を測定し、第３に、測定された距離及び方向に基づいて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を特定する。
距離の測定においては、図６に示すようにマイクロフォンＭを基準位置Ｐｒｅｆに配置し、マイクロフォンＭをオーディオ信号処理装置２０に接続する。マイクロフォンＭの出力信号は外部インターフェース２４０を介してＣＰＵ２１０に供給される。図７に、オーディオ信号処理装置２０のＣＰＵ２１０が実行する複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５と基準位置Ｐｒｅｆとの間の距離の測定処理の内容を示す。
まず、ＣＰＵ２１０は、測定が終了していないスピーカを一つ特定する（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ２１０は、基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ５を生成するように基準信号生成回路２５０を制御すると共に、基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ５を順次選択して各出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々に出力するように選択回路２６０を制御する（Ｓ２）。この後、ＣＰＵ２１０はマイクロフォンＭの出力信号に基づいて、測定対象となるスピーカと基準位置Ｐｒｅｆとの間の距離を算出し、スピーカの識別子と対応づけて算出した距離をスピーカ管理テーブルに記録する（Ｓ３）。次に、ＣＰＵ２１０は、全てのスピーカについて測定が終了したか否かを判定する（Ｓ４）。測定が終了していないスピーカがある場合には、ＣＰＵ２１０は処理をステップＳ１に戻し、全てのスピーカについて測定が終了するまで、ステップＳ１からステップＳ４までの処理を繰り返す。このようにして、基準位置Ｐｒｅｆから複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５までの距離が測定される。
例えば、基準位置ＰｒｅｆからスピーカＳＰ１までの距離がＬであったとする。この場合、図８に示すようにスピーカＳＰ１は、基準位置Ｐｒｅｆから半径Ｌの円上に存在することが分かるが、その位置は不明である。そこで、本実施形態では、端末装置１０を用いて、基準位置Ｐｒｅｆから見たスピーカＳＰ１の方向を測定することによって、スピーカＳＰ１の位置を特定する。
図９に端末装置１０のＣＰＵ１００が実行する方向測定処理の処理内容を示す。この例では、ジャイロセンサ１５１及び加速度センサ１５２の少なくとも一方を用いて複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を特定するものとする。上述したようにジャイロセンサ１５１及び加速度センサ１５２は角度を出力する。この例の角度の基準は、第１番目に方向を測定するスピーカとする。
方向測定処理のアプリケーションが起動されると、ＣＰＵ１００は、利用者に第１番目のスピーカに端末装置１０を向けて設定操作を行うように促す画像を表示部１３０に表示させる（Ｓ２０）。例えば、スピーカＳＰ１の方向を第１番目に設定する場合、ＣＰＵ１００は、図１０に示すようにスピーカＳＰ１に向けた矢印を表示部１３０に表示する。
次に、ＣＰＵ１００は、利用者によって設定操作がなされたか否かを判定する（Ｓ２１）。具体的には、図１０に示す設定ボタンＢ（上述した操作部１２０の一部）を利用者が押下したか否かを判定する。設定操作がなされていない場合は、ＣＰＵ１００は、設定操作がなされるまで判定を繰り返し、設定操作がなされると測定角度をリセットする（Ｓ２２）。即ち、基準位置ＰｒｅｆからスピーカＳＰ１に向かう方向を０度とする。
この後、ＣＰＵ１００は、次のスピーカに端末装置１０を向けて設定操作を行う設定操作を行うように促す画像を表示部１３０に表示させる（Ｓ２３）。例えば、スピーカＳＰ２の方向を第２番目に設定する場合、ＣＰＵ１００は、図１１に示すようにスピーカＳＰ２に向けた矢印を表示部１３０に表示させる。
次に、ＣＰＵ１００は、利用者によって設定操作がなされたか否かを判定する（Ｓ２４）。具体的には、図１１に示す設定ボタンＢを利用者が押下したか否かを判定する。設定操作がなされていない場合は、ＣＰＵ１００は、設定操作がなされるまで判定を繰り返し、設定操作がなされると、測定対象のスピーカの基準に対する角度を記憶するメモリ１１０に記憶する（Ｓ２５）。
この後、ＣＰＵ１００は、全てのスピーカについて測定が終了したか否かを判定する（Ｓ２６）。測定が終了していないスピーカがある場合には、ＣＰＵ１００は処理をステップＳ２３に戻し、全てのスピーカについて測定が終了するまで、ステップＳ２３からステップＳ２６までの処理を繰り返す。そして、全てのスピーカについて方向の測定が終了すると、ＣＰＵ１００は、通信インターフェース１４０を用いて測定結果をオーディオ信号処理装置２０に送信する。このようにして、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向が測定される。なお、上述した例では測定結果をまとめてオーディオ信号処理装置２０に送信したが、一つのスピーカの方向が測定される度に、測定結果をオーディオ信号処理装置２０に送信してもよい。但し、第１番目の測定対象であるスピーカＳＰ１の方向は、他のスピーカＳＰ２〜ＳＰ５の角度の基準となり、角度は０度であるので、測定結果の送信を省略してもよい。
このように複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を基準に対する角度として特定する場合に、基準を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の一つとすることで、利用者の負担を軽減することができる。仮に、角度の基準が複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５のいずれにも該当せず、リスニングルーム内に配置されている何らかの目標物であるとすれば、利用者は当該目標物に端末装置１０を向けて、所定の操作を行うことにより、角度のリセットを実行し、端末装置１０を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々に向けて所定の操作を行うことにより、方向の指定を行う必要がある。即ち、目標物に端末装置１０を向けることが必要となるが、目標物を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５のいずれか一つにすることによって、入力操作を簡略化できる。
次に、オーディオ信号処理装置２０のＣＰＵ２１０は、通信インターフェース２２０を用いて複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を取得すると、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向と各距離に基づいて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を算出する。即ち、ＣＰＵ２１０及び通信インターフェース２２０は、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を取得する取得部として機能する。
例えば、図１２に示すようにスピーカＳＰ３の方向が角度θであって、距離がＬ３であるとする。この場合，ＣＰＵ２１０は、以下に示す式に従ってスピーカＳＰ３の座標（ｘ3，ｙ3）を算出する。
（ｘ3，ｙ3）＝（Ｌ３ｓｉｎθ，Ｌ３ｃｏｓθ）
なお、他のスピーカＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ４，ＳＰ５についても同様に座標（ｘ，ｙ）を計算する。
ＣＰＵ２１０は、基準位置Ｐｒｅｆから複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５までの各距離と、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向とに基づいて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を算出する。
＜仮想音源の位置の指定処理＞
次に、仮想音源の位置の指定処理について説明する。本実施形態では、端末装置１０を用いて仮想音源の位置の指定を行う。
図１３に、端末装置１０のＣＰＵ１００が実行する仮想音源の位置の指定処理の内容を示す。まず、ＣＰＵ１００は、表示部１３０に仮想音源の対象となるチャンネルの選択を促す画像を表示させ、利用者がチャネルを選択するとこれを取得する（Ｓ３０）。例えば、ＣＰＵ１００は、図１４に示す画面を表示部１３０に表示させる。この例では、仮想音源数は５個であり、「１」〜「５」の番号が割り当てられている。チャネルはプルダウンメニューによって選択できるようになっている。図１４では仮想音源番号５に対応するチャネルをプルダウンメニューで表示している。チャネルとしては、センタ、右フロント、左フロント、右サラウンド、左サラウンドがある。利用者がプルダウンメニューを選択すると、ＣＰＵ１００は選択されたチャネルを取得する。
次に、ＣＰＵ１００は、目標物に端末装置を向けて設定操作を行うように促す画像を表示部１３０に表示させる（Ｓ３１）。ここで、目標物は、スピーカの位置の特定処理においてスピーカの角度の基準と一致させることが好ましい。具体的には、第１番目に設定を行うスピーカＳＰ１である。この場合、ＣＰＵ１００は図１０に示す画面を表示部１３０に表示させ、利用者に設定操作を促す。
次に、ＣＰＵ１００は、利用者によって設定操作がなされたか否かを判定する（Ｓ３２）。具体的には、図１０に示す設定ボタンＢを利用者が押下したか否かを判定する。設定操作がなされていない場合は、ＣＰＵ１００は、設定操作がなされるまで判定を繰り返し、設定操作がなされると測定角度をリセットする（Ｓ３３）。即ち、基準位置ＰｒｅｆからスピーカＳＰ１（目標物）に向かう方向を０度とする。
この後、ＣＰＵ１００は、端末装置を仮想音源を配置したい方向に向けて設定操作を行うように促す画像を表示部１３０に表示させる。例えば、ＣＰＵ１００は、図１５（Ａ）に示す画面を表示部１３０に表示させる（Ｓ３４）。
次に、ＣＰＵ１００は、利用者によって設定操作がなされたか否かを判定する（Ｓ３５）。具体的には、図１５（Ａ）に示す設定ボタンＢを利用者が押下したか否かを判定する。設定操作がなされていない場合は、ＣＰＵ１００は、設定操作がなされるまで判定を繰り返し、設定操作がなされると、仮想音源の基準に対する角度をメモリ１１０に記憶する（Ｓ３６）。
次に、ＣＰＵ１００は、仮想音源の距離の入力を受け付ける（Ｓ３７）。例えば、ＣＰＵ１００は、図１５（Ｂ）に示す画面を表示部１３０に表示させ、利用者に仮想音源までの距離の入力を促す。利用者が入力ボックスＦに距離を入力して設定ボタンＢを押下すると、ＣＰＵ１００は基準位置Ｐｒｅｆから仮想音源までの距離を取得する。
この後、ＣＰＵ１００は、仮想音源の方向と距離を設定結果としてオーディオ信号処理装置２０に送信する（Ｓ３８）。オーディオ信号処理装置２０のＣＰＵ２１０は、通信インターフェース２２０を用いて、設定結果を受信すると、スピーカの方向と距離からスピーカの絶対位置を算出したのと同様に仮想音源の位置を算出する。そして、仮想音源の位置と複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の位置に基づいて、仮想音源の位置から音が聞こえるように処理ユニットＵ１〜Ｕｍを制御する。この結果、端末装置１０を用いて、指定したチャネルの音が、仮想音源の位置から聞こえるように出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５が生成される。なお、この例では、仮想音源の方向と距離を仮想音源の位置を特定する指定位置として、端末装置１０からオーディオ信号処理装置２０に送信したが、端末装置１０において指定位置の座標を算出し、これをオーディオ信号処理装置２０に送信してもよい。要は、指定位置を特定できるのであれば、どのような形式の情報を端末装置１０からオーディオ信号処理装置２０に送信してもよい。
このように複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の角度の基準と、仮想音源の角度の基準とを一致させることにより、仮想音源の方向の特定を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向の特定と同じ処理で実行することができる。このため、２つの処理を共通化できるので同じプログラムモジュールを用いることが可能となる。また、利用者は共通の目標物（この例では、スピーカＳＰ１）で角度をリセットすることになるので、個別の目標物を記憶しておく必要がない。
＜オーディオ信号処理システム１Ａの機能構成＞
上述したようにオーディオ信号処理システム１Ａは、端末装置１０とオーディオ信号処理装置２０とを含んで構成され、各種の機能を分担している。図１６にオーディオ信号処理システム１Ａにおいて端末装置１０とオーディオ信号処理装置２０とで分担する機能を示す。
端末装置１０は、利用者が指示を入力可能な入力部Ｆ１１と、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を測定する方向測定部Ｆ１２と、オーディオ信号処理装置２０と通信する第１通信部Ｆ１３と、第１制御部Ｆ１４とを備える。ここで、入力部Ｆ１１は、上述した操作部１２０に対応しており、第１通信部Ｆ１３は、上述した通信インターフェース１４０に対応している。また、方向測定部Ｆ１２は、ジャイロセンサ１５１、加速度センサ１５２、及び方位センサ１５３、並びにＣＰＵ１００に対応している。加えて、第１制御部Ｆ１４はＣＰＵ１００に対応しており、端末装置１０を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかに向けたことを利用者が入力部Ｆ１１を用いて入力すると、当該スピーカの方向を測定するように方向測定部Ｆ１２を制御し（上述したＳ２５）、方向測定部Ｆ１２によって測定された複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向をオーディオ信号処理装置２０に送信するように第１通信部Ｆ１３を制御する（上述したＳ２７）。
一方、オーディオ信号処理装置２０は、端末装置１０と通信する第２通信部Ｆ２３と、基準位置Ｐｒｅｆから複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５までの各距離と、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向とに基づいて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を算出する算出部Ｆ２１と、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置に基づいて、入力オーディオ信号ＩＮ１〜ＩＮ５に音響効果を付与した出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々について生成する信号生成部Ｆ２２と、基準位置Ｐｒｅｆから複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５までの各距離を記憶した記憶部Ｆ２５と、第２通信部Ｆ２３が複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を受信すると、受信した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を算出部Ｆ２１に供給すると共に、記憶部Ｆ２５から読み出した基準位置Ｐｒｅｆから複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５までの各距離を算出部Ｆ２１へ供給する第２制御部Ｆ２４とを備える。
ここで、第２通信部Ｆ２３は上述した通信インターフェース２２０に対応しており、算出部Ｆ２１及び第２制御部Ｆ２４はＣＰＵ２１０に対応しており、信号生成部Ｆ２２は、ＣＰＵ２１０及び処理ユニットＵ１〜Ｕｍに対応しており、記憶部Ｆ２５はメモリ２３０に対応している。
以上説明したように、本実施形態によれば、事前に基準位置Ｐｒｅｆから複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５までの各距離を測定しておけば、端末装置１０を用いて複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を測定し、測定結果をオーディオ信号処理装置２０に送信することによって、オーディオ信号処理装置２０の算出部Ｆ２１で複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を算出することができる。そして、信号生成部Ｆ２２は、算出した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置に基づいて、音響効果を付与した出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を生成するので、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５が理想的な位置に配置されていなくても、実際の位置を考慮して、仮想音源の配置やサラウンドといった音響効果を実現することができる。
＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各変形例と上述した実施形態は適宜組み合わせることができる。
（１）上述した実施形態では、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置をオーディオ信号処理装置２０に設けられた算出部Ｆ２１で生成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、端末装置１０で複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を算出してもよい。
図１７に変形例に係るオーディオ信号処理システム１Ｂの構成例を示す。オーディオ信号処理システム１Ｂは、オーディオ信号処理装置２０から算出部Ｆ２１を削除し、端末装置１０に算出部Ｆ２１を設けた点を除いて、図１６に示すオーディオ信号処理システム１Ａと同様に構成されている。
オーディオ信号処理システム１Ｂのオーディオ信号処理装置２０において、第２制御部Ｆ２４は、記憶部Ｆ２５から読み出した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各距離を端末装置１０に送信するように第２通信部Ｆ２３を制御し、第２通信部Ｆ２３を用いて受信した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の位置各を信号生成部Ｆ２２に供給する。
一方、端末装置１０において、第１制御部Ｆ１４は、端末装置１０を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５のいずれかに向けたことを利用者Ａが入力部Ｆ１１を用いて入力すると、当該スピーカの方向を測定するように方向測定部Ｆ１２を制御し、方向測定部Ｆ１２で測定した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向と第１通信部Ｆ１３を用いて受信した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各距離とに基づいて複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を算出するように算出部Ｆ２１を制御し、算出部Ｆ２１が算出した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置をオーディオ信号処理装置２０に送信するように第１通信部Ｆ１３を制御する。
この変形例によれば、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置の算出を端末装置１０で実行することができるので、オーディオ信号処理装置２０の処理負荷を軽減することができる。なお、オーディオ信号処理装置２０は端末装置１０から受信した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を記憶し、これを以後の音響効果の付与に用いることができる。
（２）上述した実施形態では、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各距離をオーディオ信号処理装置２０に設けられた記憶部Ｆ２５で記憶したが、本発明はこれに限定されるものではなく、端末装置１０に記憶部Ｆ２５を設けてもよい。この場合、端末装置１０は、高校測定部Ｆ１２で測定した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向と、記憶部Ｆ２５に記憶されている複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各距離をオーディオ信号処理装置２０に送信する。そして、オーディオ信号処理装置２０の算出部Ｆ２１において、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向及び複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各距離に基づいて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置を算出すればよい。
さらに、記憶部Ｆ２５及び算出部Ｆ２１を端末装置１０に設け、算出部Ｆ２１で算出した複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置をオーディオ信号処理装置２０に送信してもよい。この場合、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置をオーディオ信号処理装置２０のメモリ２３０に記憶し、記憶された複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各位置に基づいて音響効果を付与した出力オーディオ信号ＯＵＴ１〜ＯＵＴ５を生成してもよい。
（３）上述した実施形態では、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向の測定は、利用者Ａがリスニングルーム内で視聴する位置を基準位置Ｐｒｅｆとした場合、基準位置Ｐｒｅｆにおいて測定するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、所定位置において複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向を測定してもよい。この場合は、所定位置と基準位置との相対的な位置関係を端末装置１０からオーディオ信号処理装置２０に送信し、算出部Ｆ２１において、相対的な位置関係と、所定位置から見た複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の方向と、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々と基準位置Ｐｒｅｆとの間の距離とに基づいて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々の位置を算出すればよい。より具体的には、算出部Ｆ２１は、相対的な位置関係に基づいて、所定位置から見た複数のスピーカ相対的な位置関係の方向を基準位置Ｐｒｅｆから見た複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の方向に変換し、変換結果と複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々と基準位置Ｐｒｅｆとの間の距離とに基づいて、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々の位置を算出してもよい。
図１８を参照して、角度の変換を説明する。所定位置Ｐは基準位置Ｐｒｅｆから（Δｘ，Δｙ）だけ移動した位置にあり、基準位置ＰｒｅｆからスピーカＳＰ１までの距離をＬ１、基準位置ＰｒｅｆからスピーカＳＰ２までの距離をＬ２、基準位置Ｐｒｅｆから所定位置Ｐまでの距離をＬ３、所定位置ＰからスピーカＳＰ２までの距離をＬ４、基準位置Ｐｒｅｆから見てスピーカＳＰ１を基準とするスピーカＳＰ２の角度をθ、所定位置Ｐから見てスピーカＳＰ１を基準とするスピーカＳＰ２の角度をθ'とする。また、角度θb、θc、θd、及びθeを図１８に示すように定める。
θは、以下に示す式（１）で与えられる。従って、θe及びθbを既知の値で表すことができれば、θ'をθに変換することができる。
θ＝180°-θe-θb …（１）
まず、θaとθcは、以下に示す式（２）、（３）で与えられる。
θa＝atan（Δｘ／(L１+Δｙ)）…（２）
θc＝atan（Δｙ／Δｘ） …（３）
さらに、θb＝90°-θcであり、式（３）を代入すると、式（４）が得られる。
θb＝90°-atan（Δｙ／Δｘ）…（４）
また、θb+θc＝90°、θa+θd+θc＝90°であり、これらから、式（５）が得られる。
θd＝θb-θa…（５）
式（５）に式（４）及び式（２）を代入すると式（６）が得られる。
θd ＝90°-atan（Δｙ／Δｘ）- atan（Δｘ／(L１+Δｙ)）…（６）
また、L３は、以下に示す式（７）で与えられ、L４については式（８）が成り立つ。
L３＝（Δｘ2+Δｙ２）1/2 …（７）
L４ ２＝L２ ２+L３ ２+2L２L３cos(θe） …（８）
式（８）を変形すると、θeは式（９）で表すことができる。
cos(θe）＝(L２ ２+L３ ２-L４ ２）／（2L２L３）
θe＝acos{(L２ ２+L３ ２-L４ ２）／（2L２L３）}…（９）
さらに、L４については、式（１０）が成り立つ。
L２ ２＝L３ ２+L４ ２-2L３L４cos（θ'+θd）…（１０）
式（１０）をL４について解くと、式（１１）が成り立つ。
L４＝{-b±(b2-4c)1/2}／2…（１１）
但し、b＝-2L３cos（θ'+θd）、c＝L３ ２- L２ ２
ここで、L４は、正の値となるものを選ぶ。
式（１１）において、θ'及びL２は既知であり、また、式（７）よりL３も既知であり、式（６）よりθdも既知である。従って、式（６）及び（７）を式（１１）に代入すれば、L４を求めることができる。さらに、式（１１）によって算出されたL４、式（７）より算出されたL３、及び既知のL２を式（９）に代入すれば、θeを算出できる。このθeと式（４）で算出されるθbを式（１）に代入することによって、θを得ることができる。
なお、Δx、Δyは、所定位置Ｐから基準位置Ｐｒｅｆに至る相対的な座標であるので、端案装置１０の３軸の加速度センサ１５２の出力信号の積分結果と方位センサ１５３の出力信号を用いることによって得ることができる。具体的には、利用者が所定位置Ｐにおいて操作部１２０を用いて開始指示を入力すると積分が開始され、利用者が基準位置Ｐｒｅｆに移動した後、利用者が操作部１２０を用いて終了指示を入力すると積分を終了するようにすればよい。また、利用者が操作部１２０を用いてΔx及びΔyを入力してもよい。
（４）上述した実施形態では、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各方向の測定において、方向測定部Ｆ１２はスピーカＳＰ１を基準とし、基準に対する角度を方向として出力した。本発明は、これに限定されるものではなく、リスニングルームに配置されているなんらかの目標物を基準とし、基準に対する角度を方向として測定してもよい。
例えば、リスニングルーム内にテレビが配置されている場合に、方向測定部Ｆ１２は、テレビを目標物とし、目標物を基準とし、基準に対する角度を方向として出力してもよい。この場合、第１制御部Ｆ１４は、利用者が基準となる目標物たるテレビに端末装置１０を向いていることを利用者が入力部Ｆ１１を用いて入力すると、角度をリセットするように方向測定部Ｆ１２を制御すればよい。そして、利用者が端末装置１０を複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５の各々に向けて入力部Ｆ１１を操作すると、第１制御部Ｆ１４は、当該スピーカの方向を測定するように方向測定部Ｆ１２を制御すればよい。
（５）上述した実施形態では、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ５が、２次元に配置されているものとしたが、図１９に示すように３次元に複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ７を配置してもよい。この例では、基準位置Ｐｒｅｆから見て、左前方の斜め上にスピーカＳＰ６が配置され、右前方の斜め上にスピーカＳＰ７が配置されている。このように３次元に複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ７が配置されている場合であっても、複数のスピーカＳＰ１〜ＳＰ７の各方向を、スピーカＳＰ１を基準として各スピーカＳＰ２〜ＳＰ７の角度を測定すればよい。
１Ａ，１Ｂ…オーディオ信号処理システム、１０…端末装置、２０…オーディオ信号処理装置、Ｆ１１…入力部、Ｆ１２…方向測定部、Ｆ１３…第１通信部、Ｆ１４…第１制御部、Ｆ２１…算出部、Ｆ２２…信号生成部、Ｆ２３…第２通信部、Ｆ２４…第２制御部、Ｆ２５…記憶部。

Claims (7)

  1. 複数のスピーカの各方向を取得する取得部と、
    基準位置から前記複数のスピーカまでの各距離と、前記複数のスピーカの各方向とに基づいて、前記複数のスピーカの各位置を算出する算出部と、
    前記複数のスピーカの各位置に基づいて、入力オーディオ信号に音響効果を付与した出力オーディオ信号を記複数のスピーカの各々について生成する信号生成部と、
    を備えることを特徴とするオーディオ信号処理装置。
  2. 複数のスピーカの各方向を測定する方向測定部と、
    基準位置から前記複数のスピーカまでの各距離と、前記複数のスピーカの各方向とに基づいて、前記複数のスピーカの各位置を算出する算出部と、
    前記複数のスピーカの各位置に基づいて、入力オーディオ信号に音響効果を付与した出力オーディオ信号を記複数のスピーカの各々について生成する信号生成部と、
    を備えることを特徴とするオーディオ信号処理システム。
  3. 端末装置と、オーディオ信号処理装置とを有し、
    前記端末装置は、
    前記方向測定部と、
    利用者が指示を入力可能な入力部と、
    前記オーディオ信号処理装置と通信する第１通信部と、
    当該端末装置を前記複数のスピーカのいずれかに向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、当該スピーカの方向を測定するように前記方向測定部を制御し、前記方向測定部によって測定された前記複数のスピーカの各方向を前記オーディオ信号処理装置に送信するように前記第１通信部を制御する第１制御部とを備え、
    前記オーディオ信号処理装置は、
    前記算出部と、
    前記信号生成部と、
    前記端末装置と通信する第２通信部と、
    前記第２通信部が前記複数のスピーカの各方向を受信すると、受信した前記複数のスピーカの各方向を前記算出部に供給する第２制御部とを備える、
    ことを特徴とする請求項２に記載のオーディオ信号処理システム。
  4. 端末装置と、オーディオ信号処理装置とを有し、
    前記端末装置は、
    前記方向測定部と、
    前記算出部と、
    利用者が指示を入力可能な入力部と、
    前記オーディオ信号処理装置と通信する第１通信部と、
    当該端末装置を前記複数のスピーカのいずれかに向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、当該スピーカの方向を測定するように前記方向測定部を制御し、前記方向測定部で測定した前記複数のスピーカの各方向と前記第１通信部を用いて受信した前記複数のスピーカの各距離とに基づいて前記複数のスピーカの各位置を算出するように前記算出部を制御し、前記算出部が算出した前記複数のスピーカの各位置を前記オーディオ信号処理装置に送信するように前記第１通信部を制御する第１制御部とを備え、
    前記オーディオ信号処理装置は、
    前記信号生成部と、
    前記複数のスピーカの各距離を記憶する記憶部と、
    前記端末装置と通信する第２通信部と、
    前記記憶部から読み出した前記複数のスピーカの各距離を前記端末装置に送信するように前記第２通信部を制御し、前記第２通信部を用いて受信した前記複数のスピーカの位置各を前記信号生成部に供給する第２制御部を備える、
    ことを特徴とする請求項２に記載のオーディオ信号処理システム。
  5. 前記方向測定部は、基準に対する角度を前記方向として出力し、
    前記第１制御部は、前記基準となる目標物に前記端末装置が向いていることを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記角度をリセットするように前記方向測定部を制御する、
    ことを特徴とする請求項３又は４に記載のオーディオ信号処理システム。
  6. 前記信号生成部は、
    前記算出部が算出した前記複数のスピーカの各位置に基づいて、仮想音源の方向である指定方向と前記仮想音源までの距離である指定距離とから定まる指定位置から音が出ているように聞こえる前記出力オーディオ信号を、前記複数のスピーカの各々について生成可能であり、
    前記第１制御部は、
    前記複数のスピーカの各方向及び前記指定方向の特定において、前記基準となる目標物に前記端末装置を向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記角度をリセットするように前記方向測定部を制御し、
    前記指定方向に前記端末装置を向けたことを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記目標物を基準とする角度を前記指定方向として出力するように前記方向測定部を制御し、
    前記方向測定部から出力された前記指定方向及び前記指定距離で特定される前記指定位置を前記オーディオ信号処理装置に送信するように前記第１通信部を制御し、
    前記第２制御部は、
    前記第２通信部を用いて前記指定位置を受信すると、前記指定位置を前記信号生成部に供給して、前記指定位置から音が出ているように聞こえる前記出力オーディオ信号を前記複数のスピーカの各々について生成するように前記信号生成部を制御する、
    ことを特徴とする請求項５に記載のオーディオ信号処理システム。
  7. 前記目標物は、前記複数のスピーカのうち所定のスピーカであり、
    前記第１制御部は、前記所定のスピーカに前記端末装置が向いていることを前記利用者が前記入力部を用いて入力すると、前記角度をリセットして当該所定のスピーカの方向を基準として他のスピーカの角度を出力するように前記方向測定部を制御する、
    ことを特徴とする請求項５又は６に記載のオーディオ信号処理システム。
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