JP2024001902A - 音響処理システム及び音響処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音像定位の偏りを改善するのに好適な音響処理システム及び音響処理方法を提供する。【解決手段】前処理部と音響処理部を含む音響処理システムにおいて、音響処理部は、複数のスピーカより出力される音を所定の聴取位置で聴取したときの両耳間相互相関関数を取得するＩＡＣＦ算出部、ＩＡＣＦ算出部により取得された両耳間相互相関関数のうち、所定範囲の両耳間相互相関関数に基づいて、ターゲット位置を決定するターゲット位置決定部及び位置決定部により決定されたターゲット位置に基づいて遅延量を算出する遅延量算出部を有する算出部と、遅延量算出部により算出された遅延量に基づいて、複数のスピーカのうちの少なくとも１つのスピーカに出力される音の信号であるオーディオ信号を遅延させる遅延処理部を有する処理部と、を備える。所定範囲の両耳間相互相関関数は、±ｎ（但し、ｎは１を超える正の値）ミリ秒の範囲の両耳間相互相関関数である。【選択図】図８

Description

本発明は、音響処理システム及び音響処理方法に関する。

一般に、車室内には複数の位置にスピーカが設置されている。例えば、右ドア部の右フロントスピーカと左ドア部の左フロントスピーカは、車室空間の中心線を挟んで対称となる位置に設置されている。しかし、これらのスピーカは、リスナの聴取位置（運転席や助手席、後部座席など）を基準に考えると、対称となる位置にはない。

例えばリスナが運転席に座る場合、右フロントスピーカとリスナとの距離と、左フロントスピーカとリスナとの距離は、等しくない。一例として、右ハンドル車の場合、前者の距離が後者の距離よりも短い。そのため、両ドア部のスピーカから音が同時に出力されると、運転席に座るリスナの耳には、右フロントスピーカから出力された音が届き、その後、左フロントスピーカから出力された音が届くことが一般的である。リスナの聴取位置と複数のスピーカのそれぞれとの間の距離の差（各スピーカから放出された再生音が到達する時間の差）により、ハース効果による音像定位の偏りが発生する。

このような音像定位の偏りを改善するための技術が種々知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８－６７０８７号公報

しかし、特許文献１に例示される従来の技術では、音像定位の偏りを十分に改善できないことがある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、音像定位の偏りを改善するのに好適な音響処理システム及び音響処理方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る音響処理システムは、複数のスピーカより出力される音を所定の聴取位置で聴取したときの両耳間相互相関関数を取得する関数取得部と、関数取得部により取得された両耳間相互相関関数のうち、所定範囲の両耳間相互相関関数に基づいて、ターゲット位置を決定する位置決定部と、位置決定部により決定されたターゲット位置に基づいて遅延量を算出する遅延量算出部と、遅延量算出部により算出された遅延量に基づいて、上記音の信号であるオーディオ信号であって、複数のスピーカのうちの少なくとも１つのスピーカに出力されるオーディオ信号を遅延させる遅延部と、を備える。所定範囲の両耳間相互相関関数は、±ｎ（但し、ｎは１を超える正の値）ミリ秒の範囲の両耳間相互相関関数である。

本発明の一実施形態によれば、音像定位の偏りを改善するのに好適な音響処理システム及び音響処理方法が提供される。

本発明の一実施形態に係る音響処理システムが設置された車両を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る音響処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る音響処理システムの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るインパルス応答取得部を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る処理部を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る前処理部で実行される前処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る音響処理部で実行される音響処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る算出部を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るＩＡＣＦ算出部にて算出される両耳間相互相関関数の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るターゲット位置の決定方法を説明するための図である。 タイムアライメント処理後にＩＡＣＦ算出部により算出される両耳間相互相関関数の一例を示す図である。

以下の説明は、本発明の一実施形態に係る音響処理システム及び音響処理方法に関する。

図１は、本発明の一実施形態に係る音響処理システム１が設置された車両Ａ（一例として右ハンドル車）を模式的に示す図である。図１に示されるように、音響処理システム１は、音響処理装置２、左右一対のスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ及びバイノーラルマイクロフォンＭＩＣを備える。

スピーカＳＰ_ＦＲは、右ドア部（運転席側ドア部）に埋設された右フロントスピーカである。スピーカＳＰ_ＦＬは、左ドア部（助手席側ドア部）に埋設された左フロントスピーカである。車両Ａには、更に別のスピーカ（例えばリアスピーカ）が設置（すなわち３基以上のスピーカが設置）されていてもよい。

バイノーラルマイクロフォンＭＩＣは、例えば、人の頭部を模したダミーヘッドの各耳にマイクロフォンを組み込んだ構成となっている。以下、ダミーヘッドの右耳に組み込まれたマイクロフォンは、「マイクロフォンＭＩＣ_Ｒ」と記される。ダミーヘッドの左耳に組み込まれたマイクロフォンは、「マイクロフォンＭＩＣ_Ｌ」と記される。

図２は、音響処理装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示されるように、音響処理装置２は、プレイヤ１０、ＬＳＩ（Large Scale Integration）１１、Ｄ／Ａコンバータ１２、アンプ１３、表示部１４、操作部１５及びフラッシュメモリ１６を備える。

プレイヤ１０は、音源と接続される。プレイヤ１０は、音源より入力されるオーディオ信号を再生して、ＬＳＩ１１に出力する。

音源は、例えば、デジタルオーディオデータを格納したＣＤ（Compact Disc）、ＳＡＣＤ（Super Audio CD）等のディスクメディア、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のストレージメディアである。電話機（例えばフィーチャーフォン、スマートフォン）が音源であってもよい。この場合、プレイヤ１０は、電話機より入力される通話時の音声信号をＬＳＩ１１にスルー出力する。

ＬＳＩ１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えるコンピュータの一例である。ＬＳＩ１１のＣＰＵは、ＬＳＩ１１のＲＯＭに書き込まれたプログラムを実行するシングルプロセッサ又はマルチプロセッサ（言い換えると、少なくとも１つのプロセッサ）を含み、音響処理装置２を統括的に制御する。

ＬＳＩ１１は、複数のスピーカ（本実施形態では、スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ）より出力される音を所定の聴取位置（例えば運転席、助手席又は後部座席）で聴取したときの両耳間相互相関関数（ＩＡＣＦ：Interaural cross correlation function）を取得し、取得された両耳間相互相関関数のうち、所定範囲の両耳間相互相関関数に基づいて、ターゲット位置を決定し、決定されたターゲット位置に基づいて遅延量を算出し、算出された遅延量に基づいて、音の信号であるオーディオ信号であって、複数のスピーカのうちの少なくとも１つのスピーカに出力されるオーディオ信号を遅延させる。所定範囲の両耳間相互相関関数は、±ｎ（但し、ｎは１を超える正の値）ミリ秒（ｍｓｅｃ）の範囲の両耳間相互相関関数である。

ＬＳＩ１１による上記タイムアライメント処理後のオーディオ信号は、Ｄ／Ａコンバータ１２によりアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、アンプ１３で増幅されて、スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬに出力される。これにより、たとえば音源に収録された楽曲がスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬから車室内で再生される。

本実施形態によれば、±１ミリ秒の範囲を超える広い範囲（すなわち、±ｎミリ秒の範囲）の両耳間相互相関関数を利用して遅延量を算出してタイムアライメント処理を実行することにより、車室内というリスニング環境において発生しやすい音像定位の偏りが改善される。

本実施形態では、車載型の音響処理システム１が例示される。但し、建物の室内等のリスニング環境においても、音像定位の偏りは発生し得る。そのため、音響処理システム１は、車室内以外のリスニング環境に対して実装されてもよい。

表示部１４は、設定画面をはじめとする各種画面を表示する装置であり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）等のディスプレイを含む。表示部１４は、タッチパネルを含む構成としてもよい。

操作部１５は、メカニカル方式、静電容量無接点方式、メンブレン方式等のスイッチ、ボタン、ノブ、ホイール等の操作子を含む。表示部１４がタッチパネルを含む場合、このタッチパネルも操作部１５の一部をなす。

図３は、音響処理システム１の機能ブロック図である。図３をはじめとする各機能ブロック図中の各ブロックに示される機能は、音響処理システム１に備えられるソフトウェアとハードウェアとが協働することにより実行される。

図３に示されるように、音響処理システム１は、機能ブロックとして、前処理部１００と音響処理部２００を含む。

前処理部１００は、音像定位の偏りを改善するための前処理を行う。図３に示されるように、前処理部１００は、インパルス応答取得部１０１及びインパルス応答記録部１０２を含む。

図４は、インパルス応答取得部１０１を示す機能ブロック図である。図４に示されるように、インパルス応答取得部１０１は、機能ブロックとして、測定用信号発生部１０１ａ、制御部１０１ｂ、応答処理部１０１ｃを含む。

測定用信号発生部１０１ａは、所定の測定用信号を発生させる。発生された測定用信号は、例えばＭ系列符号（Maximal length sequence）である。この測定用信号の長さは、符号長の２倍以上とする。なお、測定用信号は、例えばＴＳＰ信号（Time Stretched Pulse）等の他の種類の信号であってもよい。

制御部１０１ｂは、測定用信号発生部１０１ａより入力される測定用信号を、各スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬに順次出力する。これにより、所定の測定用音が所定の時間間隔を空けて各スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬから順次出力される。

本実施形態において、インパルス応答の測定位置（所定の聴取位置の一例）は運転席である。そのため、バイノーラルマイクロフォンＭＩＣは、運転席に設置される。バイノーラルマイクロフォンＭＩＣの設置位置は、聴取位置に応じて変わる。

マイクロフォンＭＩＣ_Ｒ及びマイクロフォンＭＩＣ_Ｌは、まず、スピーカＳＰ_ＦＲから出力された測定用音を収音する。マイクロフォンＭＩＣ_Ｒ及びマイクロフォンＭＩＣ_Ｌは、次いで、スピーカＳＰ_ＦＬから出力された測定用音を収音する。

制御部１０１ｂは、マイクロフォンＭＩＣ_Ｒ、ＭＩＣ_Ｌのそれぞれで収音された測定用音の信号（すなわち測定信号）を応答処理部１０１ｃに出力する。以下、スピーカＳＰ_ＦＲから出力されてマイクロフォンＭＩＣ_Ｒで収音された測定信号は、「測定信号Ｒ_Ｒ」と記される。スピーカＳＰ_ＦＬから出力されてマイクロフォンＭＩＣ_Ｒで収音された測定信号は、「測定信号Ｒ_Ｌ」と記される。スピーカＳＰ_ＦＲから出力されてマイクロフォンＭＩＣ_Ｌで収音された測定信号は、「測定信号Ｌ_Ｒ」と記される。スピーカＳＰ_ＦＬから出力されてマイクロフォンＭＩＣ_Ｌで収音された測定信号は、「測定信号Ｌ_Ｌ」と記される。

応答処理部１０１ｃは、インパルス応答を取得する。

例示的には、応答処理部１０１ｃは、測定信号Ｒ_Ｒとリファレンスの測定信号との相互相関関数を演算によって求めてインパルス応答を算出するとともに、測定信号Ｒ_Ｌとリファレンスの測定信号との相互相関関数を演算によって求めてインパルス応答を算出し、算出された２つのインパルス応答を合成する。合成後のインパルス応答は、リスナの右耳に対応するインパルス応答である。以下、リスナの右耳に対応するインパルス応答は、「インパルス応答Ｒ’」と記される。

応答処理部１０１ｃは、測定信号Ｌ_Ｒとリファレンスの測定信号との相互相関関数を演算によって求めてインパルス応答を算出するとともに、測定信号Ｌ_Ｌとリファレンスの測定信号との相互相関関数を演算によって求めてインパルス応答を算出し、算出された２つのインパルス応答を合成する。合成後のインパルス応答は、リスナの左耳に対応するインパルス応答である。以下、リスナの左耳に対応するインパルス応答は、「インパルス応答Ｌ’」と記される。

なお、リファレンスの測定信号は、測定用信号発生部１０１ａにて発生される測定用信号と同一であり且つ時間同期が取られたものである。リファレンスの測定信号は、例えばフラッシュメモリ１６に格納されている。

インパルス応答記録部１０２は、インパルス応答取得部１０１により取得されたインパルス応答Ｒ’及びＬ’を、例えばフラッシュメモリ１６に書き込む。

図３に示されるように、音響処理部２００は、帯域分割部２０１、算出部２０２、入力部２０３、帯域分割部２０４、処理部２０５、帯域合成部２０６及び出力部２０７を含む。

帯域分割部２０１は、例えば１／Ｎオクターブバンドフィルタを含む。帯域分割部２０１は、フラッシュメモリ１６に書き込まれたインパルス応答Ｒ’、Ｌ’のそれぞれを、１／Ｎオクターブバンドフィルタで複数の帯域ｂｗ１～ｂｗＮに分割して、算出部２０２に出力する。

以下、分割後の各帯域のインパルス応答Ｒ’は、「分割帯域応答Ｒｄ」と記される。また、分割後の各帯域のインパルス応答Ｌ’は、「分割帯域応答Ｌｄ」と記される。

算出部２０２は、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、分割帯域応答Ｒｄ及び分割帯域応答Ｌｄに基づく両耳間相互相関関数の算出、算出された両耳間相互相関関数に基づくターゲット位置の決定、ターゲット位置に基づく遅延量の算出、位相補正量の算出の各処理を実行して、各種制御パラメータを生成する。算出部２０２による各処理の詳細は後述する。

なお、算出部２０２にて生成される各種制御パラメータには、帯域ｂｗ１～ｂｗＮのそれぞれに対応する制御パラメータＣＰｄ、ＣＰｐが含まれる。制御パラメータＣＰｄは、スピーカＳＰ_ＦＲに出力されるオーディオ信号とスピーカＳＰ_ＦＬに出力されるオーディオ信号の一方を遅延させるための制御パラメータである。制御パラメータＣＰｐは、オールパスフィルタによるオーディオ信号の位相補正量を決定するための制御パラメータである。

入力部２０３は、各種音源と接続されるセレクタを含む。入力部２０３は、セレクタに接続された音源より入力されるオーディオ信号Ｓ１を帯域分割部２０４に出力する。

なお、本実施形態において、オーディオ信号Ｓ１は、Ｒチャンネルのオーディオ信号Ｓ１_ＲとＬチャンネルのオーディオ信号Ｓ１_Ｌを含む２チャンネルの信号であるものとする。

帯域分割部２０４は、例えば１／Ｎオクターブバンドフィルタを含む。帯域分割部２０４は、入力部２０３より入力されるオーディオ信号Ｓ１を、１／Ｎオクターブバンドフィルタで、帯域分割部２０１と同様に複数の帯域ｂｗ１～ｂｗＮに分割して、処理部２０５に出力する。

以下、分割後の各帯域のオーディオ信号Ｓ１_Ｒは、「分割帯域オーディオ信号Ｓ２_Ｒ」と記される。また、分割後の各帯域のオーディオ信号Ｓ１_Ｌは、「分割帯域オーディオ信号Ｓ２_Ｌ」と記される。

図５は、処理部２０５を示す機能ブロック図である。図５に示されるように、処理部２０５は、遅延処理部２０５ａ、位相補正部２０５ｂを含む。

遅延処理部２０５ａは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎にオーディオ信号を遅延させる。例示的には、遅延処理部２０５ａは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、算出部２０２より入力される制御パラメータＣＰｄに基づき、帯域分割部２０４より入力される分割帯域オーディオ信号Ｓ２_Ｒと分割帯域オーディオ信号Ｓ２_Ｌの一方を遅延させて、位相補正部２０５ｂに出力する。

位相補正部２０５ｂは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、オーディオ信号の位相を補正する。例示的には、位相補正部２０５ｂは、オールパスフィルタを含む。詳しくは後述するが、両耳間相互相関関数の相関値の符号が負の場合、位相補正部２０５ｂは、算出部２０２より入力される制御パラメータＣＰｐに基づき、分割帯域オーディオ信号Ｓ２_Ｒ及びＳ２_Ｌに対し、オールパスフィルタを適用して位相を補正して、帯域合成部２０６に出力する。また、両耳間相互相関関数の相関値の符号が正の場合、位相補正部２０５ｂは、分割帯域オーディオ信号Ｓ２_Ｒ及びＳ２_Ｌに対し、オールパスフィルタを適用せずに帯域合成部２０６に出力する。

以下、位相補正部２０５ｂより出力される分割帯域オーディオ信号Ｓ２_Ｒは、「分割帯域オーディオ信号Ｓ３_Ｒ」と記される。また、位相補正部２０５ｂより出力される分割帯域オーディオ信号Ｓ３_Ｌは、「分割帯域オーディオ信号Ｓ３_Ｌ」と記される。

帯域合成部２０６は、位相補正部２０５ｂより入力される帯域ｂｗ１～ｂｗＮの分割帯域オーディオ信号Ｓ３_Ｒを合成するとともに、位相補正部２０５ｂより入力される帯域ｂｗ１～ｂｗＮの分割帯域オーディオ信号Ｓ３_Ｌを合成する。帯域ｂｗ１～ｂｗＮの分割帯域オーディオ信号Ｓ３_Ｒを合成したＲチャンネルのオーディオ信号Ｓ４_Ｒと、帯域ｂｗ１～ｂｗＮの分割帯域オーディオ信号Ｓ３_Ｌを合成したＬチャンネルのオーディオ信号Ｓ４_Ｌは、出力部２０７に出力される。

出力部２０７は、帯域合成部２０６より入力される２チャンネルのオーディオ信号Ｓ４_Ｒ、Ｓ４_Ｌを、それぞれ、アナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を増幅して、スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬから車室内に出力する。これにより、例えば音源の楽曲が再生される。遅延処理部２０５ａにおいて制御パラメータＣＰｄに基づくタイムアライメント処理が実行されることにより、楽曲の再生時における、音像定位の偏りが改善される。

図６は、本発明の一実施形態に係る前処理部１００で実行される前処理を示すフローチャートである。例えば、表示部１４に対する所定のタッチ操作又は操作部１５に対する所定の操作が行われると、図６に示される前処理の実行が開始される。なお、前処理を実行するにあたり、バイノーラルマイクロフォンＭＩＣが聴取位置（例えば運転席）に設置される。

図６に示される前処理において、測定用信号発生部１０１ａは、所定の測定用信号を発生させる（ステップＳ１０１）。制御部１０１ｂは、この測定用信号を、各スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬに順次出力する（ステップＳ１０２）。

バイノーラルマイクロフォンＭＩＣは、各スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬから順次出力される測定用音を収音する（ステップＳ１０３）。

制御部１０１ｂは、バイノーラルマイクロフォンＭＩＣより入力される測定信号（具体的には、測定信号Ｒ_Ｒ、Ｒ_Ｌ、Ｌ_Ｒ及びＬ_Ｌ）を応答処理部１０１ｃに出力する。

応答処理部１０１ｃは、制御部１０１ｂより入力される測定信号Ｒ_Ｒ及びＲ_Ｌに基づいてインパルス応答Ｒ’を算出するとともに、制御部１０１ｂより入力される測定信号Ｌ_Ｒ及びＬ_Ｌに基づいてインパルス応答Ｌ’を算出する（ステップＳ１０４）。インパルス応答記録部１０２は、応答処理部１０１ｃにて算出されたインパルス応答Ｒ’及びＬ’をフラッシュメモリ１６に書き込む（ステップＳ１０５）。

図７は、本発明の一実施形態に係る音響処理部２００で実行される音響処理を示すフローチャートである。例えば、インパルス応答記録部１０２によりインパルス応答Ｒ’及びＬ’がフラッシュメモリ１６に書き込まれると、図７に示される音響処理の実行が開始される。

図７に示される音響処理において、帯域分割部２０１は、フラッシュメモリ１６に書き込まれたインパルス応答Ｒ’、Ｌ’のそれぞれを、複数の帯域ｂｗ１～ｂｗＮに分割する（ステップＳ２０１）。分割後の各帯域の分割帯域応答Ｒｄ及びＬｄは、算出部２０２に入力される。

図８は、算出部２０２を示す機能ブロック図である。図８に示されるように算出部２０２は、ＩＡＣＦ算出部２０２ａ、ターゲット位置決定部２０２ｂ、遅延量算出部２０２ｃ及び位相補正量算出部２０２ｄを含む。

ＩＡＣＦ算出部２０２ａは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、両耳間相互相関関数を算出する（ステップＳ２０２）。例示的には、ＩＡＣＦ算出部２０２ａは、次式により、両耳間相互相関関数を算出する。

（式）

Ｒｄ（ｔ）は、時刻ｔにおける分割帯域応答Ｒｄの振幅を示し、時刻ｔにおいて右耳に入る音圧を示す。Ｌｄ（ｔ）は、時刻ｔにおける、上記分割帯域応答Ｒｄと同じ帯域の分割帯域応答Ｌｄの振幅を示し、時刻ｔにおいて左耳に入る音圧を示す。ｔ１及びｔ２は、測定時間を示す。一例として、ｔ１は０ミリ秒であり、ｔ２は１００ミリ秒である。τは、相関時間を示す。相関時間τの範囲は、±１ミリ秒を超える範囲であり、例示的には、±５０ミリ秒の範囲である。

図９は、ＩＡＣＦ算出部２０２ａにより算出される両耳間相互相関関数を示す図である。図９では、一例として、帯域ｂｗ１～ｂｗＮのうちの１つの帯域における両耳間相互相関関数が示される。図９中、縦軸は、相関値を示し、横軸は、相関時間（単位：ｍｓｅｃ）を示す。

リスナの右耳と左耳に届く音の波形が近いほど、図９に例示される両耳間相互相関関数において、相関値の絶対値が１に近付く。リスナの右耳と左耳に届く音が同じ位相であれば相関値がプラスとなり、リスナの右耳と左耳に届く音が逆の位相であれば相関値がマイナスとなる。相関値の絶対値が高いほど音像の定位感が強く、相関値の絶対値が低いほど音像の定位感が弱い。

本実施形態では、右耳を基準として相関値が算出される。そのため、音像がリスナの右側に存在する場合、ピークの高い相関値がプラスの時間に現れやすい。また、音像がリスナの左側に存在する場合、ピークの高い相関値がマイナスの時間に現れやすい。このことから、図９の例では、音像がリスナのやや右に定位するものと推定される。

このように、ＩＡＣＦ算出部２０２ａは、複数のスピーカ（スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬ）より出力される音を所定の聴取位置（例えば運転席、助手席又は後部座席）で聴取したときの両耳間相互相関関を取得する関数取得部として動作する。

本実施形態では、図９に例示される、やや右に偏った音像定位を改善するため、以下の処理が実行される。

例示的には、ターゲット位置決定部２０２ｂは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、ステップＳ２０２にて算出された両耳間相互相関関数に基づいてターゲット位置を決定する（ステップＳ２０３）。

図１０は、図９に対して、ターゲット位置の決定方法を説明するための符号等を追記した図である。ターゲット位置決定部２０２ｂは、図９に例示される、縦軸を相関値として横軸を時間とする座標平面上における、所定範囲の両耳間相互相関関数の重心Ｃを算出する。

所定範囲の両耳間相互相関関数は、例えば、±３０ミリ秒の範囲の両耳間相互相関関数である。重心Ｃは、座標平面上における、±３０ミリ秒の範囲の両耳間相互相関関数がなす図形全体の重心である。両耳間相互相関関数がなす図形とは、相関値０のラインと両耳間相互相関関数のグラフとで囲われるハッチング領域（図１０参照）が示す図形である。

ターゲット位置決定部２０２ｂは、算出された重心Ｃをターゲット位置として決定する。

別の実施形態では、ターゲット位置決定部２０２ｂは、重心Ｃ近傍の両耳間相互相関関数のピーク位置をターゲット位置として決定してもよい。例示的には、ターゲット位置決定部２０２ｂは、重心Ｃに最も近いピーク位置Ｐ１をターゲット位置として決定してもよく、また、ある範囲（例えば重心Ｃを中心とした±１０ミリ秒の範囲）のなかで最も大きいピーク位置Ｐ２をターゲット位置として決定してもよい。

このように、ターゲット位置決定部２０２ｂは、ＩＡＣＦ算出部２０２ａにより取得された両耳間相互相関関数のうち、所定範囲（±ｎミリ秒の範囲）の両耳間相互相関関数に基づいて、ターゲット位置を決定する位置決定部として動作する。附言するに、ターゲット位置決定部２０２ｂは、縦軸を相関値として横軸を時間とする座標平面上における、所定範囲の両耳間相互相関関数の重心Ｃを算出する重心算出部として動作し、この重心に基づいてターゲット位置を決定する。

遅延量算出部２０２ｃは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、ターゲット位置決定部２０２ｂにて決定されたターゲット位置に基づいて遅延量を算出する（ステップＳ２０４）。

例示的には、遅延量算出部２０２ｃは、ターゲット位置である重心Ｃが時間軸上で０秒又は０秒近傍に位置するように、一方のスピーカＳＰに出力されるオーディオ信号に対する遅延量を算出する。本実施形態では、重心Ｃが時間軸上で時間Ｔ_Ｃ秒となる位置（言い換えると、リスナのやや右）に現れるため、遅延量算出部２０２ｃは、スピーカＳＰ_ＦＲに出力されるオーディオ信号に対する遅延量として、時間Ｔ_Ｃ秒を算出する。

遅延量算出部２０２ｃは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、遅延対象のオーディオ信号を遅延させるための制御パラメータＣＰｄを生成する（ステップＳ２０５）。

制御パラメータＣＰｄは、遅延対象とその遅延量を示す値を含む。図９及び図１０の例では、遅延対象としてスピーカＳＰ_ＦＲに出力されるオーディオ信号を示す値と、遅延量として時間Ｔ_Ｃ秒を示す値が、制御パラメータＣＰｄに含まれる。

なお、ターゲット位置がピーク位置Ｐ１の場合、遅延量算出部２０２ｃは、スピーカＳＰ_ＦＲに出力されるオーディオ信号に対する遅延量として、時間Ｔ_Ｐ１秒を算出する。ターゲット位置がピーク位置Ｐ２の場合、遅延量算出部２０２ｃは、スピーカＳＰ_ＦＲに出力されるオーディオ信号に対する遅延量として、時間Ｔ_Ｐ２秒を算出する。

音響処理部２００は、制御パラメータＣＰｄに基づいてタイムアライメント処理を実行する（ステップＳ２０６）。

具体的には、処理部２０５の遅延処理部２０５ａは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、制御パラメータＣＰｄに基づく遅延処理を実行する。次いで、帯域合成部２０６による帯域合成処理及び出力部２０７による出力処理が実行されて、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎にタイムアライメント処理が施されたオーディオ信号が再生される。

このように、遅延処理部２０５ａは、遅延量算出部２０２ｃにより算出された遅延量に基づいて、複数のスピーカのうちの少なくとも１つのスピーカに出力されるオーディオ信号を遅延させる遅延部として動作する。

前処理部１００では、出力部２０７より出力されるタイムアライメント処理後の音のインパルス応答Ｒ’及びＬ’が算出されて、フラッシュメモリ１６に書き込まれる（図６のステップＳ１０３～Ｓ１０６参照）。

帯域分割部２０１は、フラッシュメモリ１６に書き込まれたタイムアライメント処理後の音のインパルス応答Ｒ’、Ｌ’のそれぞれを、複数の帯域ｂｗ１～ｂｗＮに分割する（ステップＳ２０７）。ＩＡＣＦ算出部２０２ａは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、タイムアライメント処理後の音のインパルス応答Ｒ’及びＬ’の両耳間相互相関関数を算出する（ステップＳ２０８）。

図１１は、ステップＳ２０８にてＩＡＣＦ算出部２０２ａにより算出される両耳間相互相関関数の一例を示す図である。

図１１に示されるように、制御パラメータＣＰｄに基づくタイムアライメント処理が実行されることにより、所定範囲（±３０ミリ秒の範囲）の両耳間相互相関関数の重心Ｃが時間軸上で０秒近傍の位置に移動している。図１１の例では、音像の定位感が強い重心Ｃが時間軸上で０秒近傍に位置するため、音像定位の偏りが改善されていることが判る。

本実施形態では、例えば最も高いピーク位置をターゲット位置に決定するといった単純な方法でターゲット位置を決定するのではなく、ピーク位置以外の相関値（言い換えると、音像の定位感に影響のある値）も考慮した重心に基づいてターゲット位置が決定される。そのため、スピーカ配置が非対称であり且つ反射音や残響音が多いことから両耳間相互相関関数のグラフが複雑な形になり得る車室内等のリスニング環境においても、音像定位の偏りを改善する効果が十分に得られる。

ここで、ステップＳ２０８において算出された所定範囲の両耳間相互相関関数のなかで絶対値が最も大きい相関値の符号が負の場合、音像の定位感が強い位置において、スピーカＳＰ_ＦＲからの音とスピーカＳＰ_ＦＬからの音との位相が逆転した状態にある。そのため、リスナが聴感上違和感を覚える。

そこで、位相補正量算出部２０２ｄは、上記の最も大きい相関値の符号が負の場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）、この相関値の符号を正にするための制御パラメータＣＰｐを生成する（ステップＳ２１０）。上記の最も大きい相関値の符号が正の場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、図７に示される音響処理が終了する。

制御パラメータＣＰｐは、位相補正量を示す値を含む。位相補正量は、例えば、帯域ｂｗ１～ｂｗＮのうち、処理対象の帯域の位相を１８０°回すための値を示す。

音響処理部２００は、制御パラメータＣＰｐに基づいて位相補正処理を実行する（ステップＳ２１１）。

具体的には、処理部２０５の位相補正部２０５ｂは、帯域ｂｗ１～ｂｗＮ毎に、オールパスフィルタにより、制御パラメータＣＰｐに基づく位相補正処理を実行する。位相補正処理で適用されるオールパスフィルタは、例えば、所定数の二次ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタをカスケード接続したものである。なお、二次ＩＩＲフィルタの数は、位相補正の精度とフィルタ処理負荷を考慮して適宜決められている。

位相補正部２０５ｂによる位相補正処理により、スピーカＳＰ_ＦＲからの音とスピーカＳＰ_ＦＬからの音との位相が揃うため、楽曲等が聴感上自然な音となって再生される。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

例えば、上記の実施形態では、音像定位の偏りを改善するための前処理として、インパルス応答Ｒ’及びＬ’の算出及び記録が実行されるが、本発明はこれに限らない。別の実施形態では、インパルス応答Ｒ’及びＬ’の算出及び記録に加えて、帯域分割部２０１による帯域分割及び算出部２０２による各種処理（両耳間相互相関関数の算出、ターゲット位置の決定、遅延量の算出、位相補正量の算出、制御パラメータの生成）までが前処理として実行されてもよい。

スピーカＳＰ_ＦＲ及びＳＰ_ＦＬに加え、後部座席側にも一対のスピーカが設置されている場合、次の手順で処理が実行される。例示的には、前部座席（運転席又は助手席）にバイノーラルマイクロフォンＭＩＣが設置されて、スピーカＳＰ_ＦＲ及びＳＰ_ＦＬを対象として、図６及び図７に示される処理が実行される。次いで、後部座席にバイノーラルマイクロフォンＭＩＣが設置されて、後部座席側の一対のスピーカを対象として、図６及び図７に示される処理が実行される。

１ ：音響処理システム
２ ：音響処理装置
１００ ：前処理部
２００ ：音響処理部

Claims (6)

1. 複数のスピーカより出力される音を所定の聴取位置で聴取したときの両耳間相互相関関数を取得する関数取得部と、
   前記関数取得部により取得された両耳間相互相関関数のうち、所定範囲の両耳間相互相関関数に基づいて、ターゲット位置を決定する位置決定部と、
   前記位置決定部により決定されたターゲット位置に基づいて遅延量を算出する遅延量算出部と、
   前記遅延量算出部により算出された遅延量に基づいて、前記音の信号であるオーディオ信号であって、前記複数のスピーカのうちの少なくとも１つのスピーカに出力されるオーディオ信号を遅延させる遅延部と、を備え、
   前記所定範囲の両耳間相互相関関数は、±ｎ（但し、ｎは１を超える正の値）ミリ秒の範囲の両耳間相互相関関数である、
   音響処理システム。
2. 縦軸を相関値として横軸を時間とする座標平面上における、前記所定範囲の両耳間相互相関関数の重心を算出する重心算出部、を備え、
   前記位置決定部は、前記重心算出部により算出された前記両耳間相互相関関数の重心に基づいて前記ターゲット位置を決定する、
   請求項１に記載の音響処理システム。
3. 前記ターゲット位置は、前記所定範囲の両耳間相互相関関数の重心、又は前記重心近傍の前記両耳間相互相関関数のピーク位置である、
   請求項２に記載の音響処理システム。
4. 前記遅延部による前記オーディオ信号に対する遅延処理後における、前記両耳間相互相関関数のピークとなる相関値の符号が負の場合、前記相関値の符号が正となるように前記オーディオ信号の位相を補正する、
   請求項２又は請求項３に記載の音響処理システム。
5. 前記関数取得部は、複数の帯域のそれぞれに対応する前記両耳間相互相関関数を取得し、
   前記複数の帯域のそれぞれに対し、前記位置決定部による前記ターゲット位置の決定、前記遅延量算出部による前記遅延量の算出、及び前記遅延部による前記オーディオ信号に対する遅延処理を実行する、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の音響処理システム。
6. 複数のスピーカより出力される音を所定の聴取位置で聴取したときの両耳間相互相関関数を取得し、
   前記取得された両耳間相互相関関数のうち、所定範囲の両耳間相互相関関数に基づいて、ターゲット位置を決定し、
   前記決定されたターゲット位置に基づいて遅延量を算出し、
   前記算出された遅延量に基づいて、前記音の信号であるオーディオ信号であって、前記複数のスピーカのうちの少なくとも１つのスピーカに出力されるオーディオ信号を遅延させる、処理を、コンピュータに実行させ、
   前記所定範囲の両耳間相互相関関数は、±ｎ（但し、ｎは１を超える正の値）ミリ秒の範囲の両耳間相互相関関数である、
   音響処理方法。

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