JP2024033653A - 音響処理装置及び音響処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの自由度を向上させること。【解決手段】音響処理装置は、一対のオーディオ信号間に与える位相差を規定するパラメータの値の入力を受け付ける入力受付部と、入力受付部により受け付けられた入力値に基づいて、一対のオーディオ信号のそれぞれに対応するフィルタ係数群を算出するフィルタ係数算出部と、フィルタ係数算出部により算出されたフィルタ係数群に基づいて一対のオーディオ信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行うことにより、入力値により規定された位相差を一対のオーディオ信号間に与えるフィルタ処理部と、を備える。上記のパラメータは、一対のオーディオ信号間に与える位相差の中心周波数及び先鋭度並びに中心周波数における位相差を含む。【選択図】図６

Description

本発明は、音響処理装置及び音響処理方法に関する。

車室内等のリスニング環境では、例えば定在波が干渉して周波数領域でのディップが発生し、音質が劣化したり音圧が低下したりすることがある。

このようなディップを抑制するため、例えば周波数領域における振幅特性をパラメトリックに制御する音響処理装置が知られている。一例として、特許文献１に記載の音響処理装置は、メモリのなかからフィルタ係数群を読み出してフィルタに適用する。このフィルタによるフィルタ処理により、振幅特性が調整されてディップが抑制される。

特開２０１３－２１９７３１号公報

特許文献１を始めとする従来の音響処理装置では、所定の条件下（例えば、ゲインだけを所定値刻みで変更し他のパラメータを固定するという条件下）で算出されたフィルタ係数群がメモリに予め保存されている。言い換えると、メモリには、限られたフィルタ係数群しか保存されていない。そのため、フィルタの自由度が低い。

フィルタの自由度を向上させるため、各パラメータを細かく変更するという条件下でフィルタ係数群を算出する方法が考えられる。しかし、この場合、パラメータの膨大な組合せを算出する必要がある。算出処理に莫大な時間が必要とされるため、このような方法を採用することは容易ではない。

本発明は上記の事情に鑑み、フィルタの自由度を向上させることができる音響処理装置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装置は、一対のオーディオ信号間に与える位相差を規定するパラメータの値の入力を受け付ける入力受付部と、入力受付部により受け付けられた入力値に基づいて、一対のオーディオ信号のそれぞれに対応するフィルタ係数群を算出するフィルタ係数算出部と、フィルタ係数算出部により算出されたフィルタ係数群に基づいて一対のオーディオ信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行うことにより、入力値により規定された位相差を一対のオーディオ信号間に与えるフィルタ処理部と、を備える。上記のパラメータは、一対のオーディオ信号間に与える位相差の中心周波数及び先鋭度並びに中心周波数における位相差を含む。

本発明の一実施形態によれば、フィルタの自由度を向上させることができる音響処理装置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。 オールパスフィルタ対により与えられる位相差の一例を示す図である。 オールパスフィルタ対により与えられる位相差の一例を示す図である。 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装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態において実行されるフィルタ係数算出処理のフローチャートを示す図である。 本発明の一実施形態における中心周波数及び中心周波数を挟んで位置する一対の帯域端周波数の関係を示す図である。 本発明の一実施形態において、中心周波数パラメータと、一対の帯域端周波数の周波数軸上の距離と、の関係を示す図である。 本発明の一実施形態において、中心周波数パラメータと、一対の帯域端周波数の周波数軸上の距離と、の関係を示す図である。 本発明の一実施形態において、先鋭度パラメータと、一対の帯域端周波数の周波数軸上の距離と、の関係を示す図である。 本発明の一実施形態において、先鋭度パラメータと、一対の帯域端周波数の周波数軸上の距離と、の関係を示す図である。 本発明の一実施形態において、位相差パラメータと、一対の帯域端周波数の周波数軸上の距離と、の関係を示す図である。 本発明の一実施形態において、位相差パラメータと、一対の帯域端周波数の周波数軸上の距離と、の関係を示す図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる基準項β_０を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる基準項β_０を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる基準項β_０を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる関数β_１を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる関数β_１を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる関数β_１を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる関数β_２を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる関数β_２を説明するための図である。 図６のステップＳ１０２における帯域幅の算出に用いられる関数β_２を説明するための図である。 関数β_１と位相差パラメータとの関係を両対数グラフで示す図である。 関数β_２と位相差パラメータとの関係を線形グラフで示す図である。 変形例に係る関数β_２ ^（Ｂ）と位相差パラメータとの関係を線形グラフで示す図である。 変形例に係る関数β_２ ^（Ｃ）と位相差パラメータとの関係を線形グラフで示す図である。 関数β_１と関数β_２ ^（Ｃ）との積と、位相差パラメータと、の関係を両対数グラフで示す図である。

以下の説明は、本発明の一実施形態に係る音響処理装置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、測定器３及び左右一対のスピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬを備える。

音響処理装置２は、コンピュータの一例であり、一対のトランスデューサを対象としてＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型オールパスフィルタ対による位相制御を行い、音場の位相干渉を低減する。例示的には、音響処理装置２は、定在波が干渉することによる周波数領域でのディップの発生を抑制することにより、音質の劣化や音圧の低下を抑制する。

スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬは、一対のトランスデューサの一例である。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。この場合、処理対象のトランスデューサ対は、スピーカＳＰ_ＦＲとスピーカＳＰ_ＦＬに限らない。処理対象のトランスデューサ対は、例えば、後部座席の左右位置に設置された２基のリアスピーカであってもよい。また、処理対象のトランスデューサ対は、スピーカＳＰ_ＦＲと何れか１基のリアスピーカであってもよく、また、スピーカＳＰ_ＦＬと何れか１基のリアスピーカであってもよい。

測定器３は、音の周波数特性を測定する周知の機器であり、所定のリスニングポイント（運転席、助手席、後部座席等）に設置される。測定器３は、スピーカＳＰ_ＦＲ及びＳＰ_ＦＬより出力される音をマイクで収音し、収音された音の周波数特性を解析して表示部に表示する。

作業者（ユーザ）は、測定器３の表示部に表示された周波数特性を確認する。作業者は、例えば、ディップが確認される場合、リスニングポイントにおける音場の位相干渉を低減するのに適したパラメータ値を音響処理装置２に入力する。ここで、パラメータは、オールパスフィルタ対に適用されるフィルタ係数群を算出するためのパラメータであり、具体的には、一対のオーディオ信号間に与える位相差の中心周波数及び先鋭度並びに中心周波数における位相差である。

以下、作業者により入力される中心周波数、先鋭度、中心周波数における位相差の各パラメータは、それぞれ、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ、位相差パラメータφと記される。

なお、リスニングポイントに測定器３が設置されなくてもよい。この場合、作業者は、リスニングポイントに着座し、実際に聞こえる音を確認しながら、リスニングポイントにおける音場の位相干渉を低減するのに適したパラメータ値を音響処理装置２に入力する。すなわち、作業者は、自身の聴感を頼りに、リスニングポイントにおける音場の調整を行ってもよい。

以下、スピーカＳＰ_ＦＲに対応するＲチャンネルのオーディオ信号は、オーディオ信号Ｓ_Ｒと記される。また、スピーカＳＰ_ＦＬに対応するＬチャンネルのオーディオ信号は、オーディオ信号Ｓ_Ｌと記される。

フィルタ係数群が適用されたオールパスフィルタ対により、一対のオーディオ信号間（オーディオ信号Ｓ_Ｒとオーディオ信号Ｓ_Ｌ間）に位相差が与えられる。以下、中心周波数における位相差（位相差パラメータφ）と区別するため、オーディオ信号Ｓ_Ｒとオーディオ信号Ｓ_Ｌ間の位相差は、位相差ＰＨと記される。

本実施形態では、作業者は、適切なパラメータ値を音響処理装置２に入力することにより、適切な位相差ＰＨをオーディオ信号Ｓ_Ｒとオーディオ信号Ｓ_Ｌ間に与えて、定在波が干渉することによる周波数領域でのディップの発生を抑制し、音質の劣化や音圧の低下を抑制することができる。

図２及び図３は、オールパスフィルタ対により与えられる位相差ＰＨの一例を示す図である。図２中、縦軸（線形軸）は位相を示し、横軸（対数軸）は周波数を示す。図２中、符号ＡＰＦ１で示される破線は、Ｌチャンネルに対応するオールパスフィルタの位相特性を示す。破線ＡＰＦ１と横軸との交点での周波数は、後述する帯域端周波数ｆ_Ｃ ^－である。符号ＡＰＦ２で示される一点鎖線は、Ｒチャンネルに対応するオールパスフィルタの位相特性を示す。一点鎖線ＡＰＦ２と横軸との交点での周波数は、後述する帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋である。

図３中、縦軸（線形軸）は位相差を示し、横軸（対数軸）は周波数を示す。図３は、図２に示される位相特性の差である位相差ＰＨを示す。図３に示されるように、位相差ＰＨは、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの各値で決まる。

ここで、従来構成では、フィルタ処理を実行するにあたり、メモリに予め保存されたフィルタ係数群しか使用することができない。この構成では、限られたフィルタ係数群しか使用できないため、オールパスフィルタ対による位相差ＰＨの調整を高い分解能で実現することが難しい。また、多数のフィルタ係数群を保存するための保存領域をメモリ内に確保する必要がある。

これに対し、音響処理装置２は、作業者が入力した位相差ＰＨ（すなわち、図３に例示される、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの各値で規定される位相差）を、一対のオーディオ信号間に、オールパスフィルタ対で与えるように構成される。すなわち、音響処理装置２は、作業者より入力される中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータの各値に基づいてフィルタ係数群を算出し、算出されたフィルタ係数群に基づいてフィルタ処理を行い、作業者が指示した位相差ＰＨをオーディオ信号対に与える。

音響処理装置２では、任意のパラメータ値に基づいてフィルタを設定できるため、フィルタの自由度が従来構成と比べて高い。また、多数のフィルタ係数群を保存するための保存領域をメモリ内に確保する必要がない。

図４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４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。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、ＲＡＭ等のワークエリアに展開されたプログラムを実行することにより、一対のオーディオ信号間に与える位相差ＰＨを規定するパラメータ（具体的には、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφ）の値の入力を受け付け、受け付けられた入力値に基づいて、一対のオーディオ信号のそれぞれに対応するフィルタ係数群を算出し、算出されたフィルタ係数群に基づいて一対のオーディオ信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行うことにより、上記の入力値により規定された位相差ＰＨを一対のオーディオ信号間に与える。

このプログラムの実行により、例えば、適切な位相差ＰＨがオーディオ信号Ｓ_Ｒとオーディオ信号Ｓ_Ｌ間に与えられて、定在波が干渉することによる周波数領域でのディップの発生が抑制されて、音質の劣化や音圧の低下が抑制される。

ＬＳＩ１１によるフィルタ処理後のオーディオ信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌ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、例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、リスニングポイントにおいて定在波が干渉することによる周波数領域でのディップが発生する虞がある。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。

例えば、作業者が操作部１５を用いて中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ、位相差パラメータφの各値を入力すると、これらの入力値に応じた位相差ＰＨ（図３参照）が表示部１４に表示される。作業者は、例えば、位相差ＰＨを示す山なりの曲線の一部をタッチパネル上でタッチしてスライドさせることで、この曲線の形状を変える（言い換えると、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ、位相差パラメータφの少なくとも１つの値を変える）ことができる。

図５は、音響処理装置２の機能ブロック図である。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５に示されるように、音響処理装置２は、機能ブロックとして、入力受付部２１０、フィルタ係数算出部２２０、フィルタ処理部２３０を含む。フィルタ処理部２３０は、Ｒフィルタ部２３２及びＬフィルタ部２３４を含む。

入力受付部２１０は、操作部１５を用いた作業者による入力であって、一対のオーディオ信号間に与える位相差を規定するパラメータの値の入力を受け付ける。

フィルタ係数算出部２２０は、入力受付部２１０により受け付けられた入力値に基づいて、一対のオーディオ信号のそれぞれに対応するフィルタ係数群を算出する。

具体的には、フィルタ係数算出部２２０は、操作部１５を用いて入力された中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの各値に基づいて、Ｒチャンネルに対応するフィルタ係数群ＦＣ_Ｒ（第１のフィルタ係数群の一例）、及びＬチャンネルに対応するフィルタ係数群ＦＣ_Ｌ（第２のフィルタ係数群の一例）を算出する。

フィルタ処理部２３０は、フィルタ係数算出部２２０により算出されたフィルタ係数群に基づいて一対のオーディオ信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行うことにより、上記の入力値により規定された位相差ＰＨを一対のオーディオ信号間に与える。

Ｒフィルタ部２３２は、第１のオールパスフィルタの一例であり、フィルタ係数群ＦＣ_Ｒが適用される。Ｌフィルタ部２３４は、第２のオールパスフィルタの一例であり、フィルタ係数群ＦＣ_Ｌが適用される。Ｒフィルタ部２３２及びＬフィルタ部２３４は、例えば直接型Ｉ（direct form I）のＩＩＲ型オールパスフィルタを構成する。

Ｒフィルタ部２３２には、Ｒチャンネルのオーディオ信号Ｓ_Ｒがプレイヤ１０から入力されるとともに、フィルタ係数群ＦＣ_Ｒがフィルタ係数算出部２２０から入力される。Ｒフィルタ部２３２は、フィルタ係数群ＦＣ_Ｒを用いてオーディオ信号Ｓ_Ｒに対するフィルタ処理を行う。

Ｌフィルタ部２３４には、Ｌチャンネルのオーディオ信号Ｓ_Ｌがプレイヤ１０から入力されるとともに、フィルタ係数群ＦＣ_Ｌがフィルタ係数算出部２２０から入力される。Ｌフィルタ部２３４は、フィルタ係数群ＦＣ_Ｌを用いてオーディオ信号Ｓ_Ｌに対するフィルタ処理を行う。

Ｒフィルタ部２３２及びＬフィルタ部２３４による各フィルタ処理により、作業者が指示した位相差ＰＨ（中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの各値で規定される位相差）がオーディオ信号対に与えられる。位相差ＰＨが与えられたオーディオ信号Ｓ_Ｒ、Ｓ_Ｌは、Ｄ／Ａコンバータ１２及びアンプ１３を介して、スピーカＳＰ_ＦＲ、ＳＰ_ＦＬにより車室内に音として出力される。Ｒフィルタ部２３２及びＬフィルタ部２３４において適切な位相差ＰＨが与えられることにより、定在波が干渉することによる周波数領域でのディップの発生が抑制されて、音質の劣化や音圧の低下が抑制される。

フィルタ係数算出部２２０によるフィルタ係数群の算出方法について具体的に説明する。

Ｒフィルタ部２３２及びＬフィルタ部２３４の特性は、ｚ変換の双二次伝達関数（biquad transfer function）Ｈ（ｚ）を用いて式１のように示される。式１において、ａ_０、ａ_１、ａ_２は、双二次伝達関数Ｈ（ｚ）の分母のフィルタ係数を示す。ｂ_０、ｂ_１、ｂ_２は、双二次伝達関数Ｈ（ｚ）の分子のフィルタ係数を示す。フィルタ係数算出部２２０は、Ｒチャンネル、Ｌチャンネルのそれぞれに対して、上記の計６個のフィルタ係数を算出する。

（式１）

式１においてフィルタ係数ａ_０が１になるように正規化すると、式２が導かれる。更に、式２を変形することにより、直接型Ｉとして実装されたＲフィルタ部２３２及びＬフィルタ部２３４の特性を、式３で示すことができる。式３において、ｙは出力信号を示し、ｘは入力信号を示す。

（式２）

（式３）

オールパスフィルタであるＲフィルタ部２３２及びＬフィルタ部２３４は、式４の通り、伝達関数Ｈ（ｓ）を持つアナログプロトタイプのフィルタとして表すことができる。

（式４）

式３及び式４から、次の式５に示されるフィルタ係数群（６個のフィルタ係数ａ_０、ａ_１、ａ_２、ｂ_０、ｂ_１及びｂ_２）が導かれる。式５を導出するには、例えば既知の双一次変換が用いられるが、式５の導出方法はこれに限られない。

（式５）
ｂ_０＝１－α
ｂ_１＝－２ｃｏｓω_０
ｂ_２＝１＋α
ａ_０＝１＋α
ａ_１＝－２ｃｏｓω_０
ａ_２＝１－α

更に、式５に含まれる中間変数ω_０、αは、それぞれ、式６、７で示される。式６において、ｆ_０は、フィルタ係数算出部２２０により計算上求められるフィルタの中心周波数を示す。式７において、βは、フィルタ係数算出部２２０により計算上求められるフィルタの帯域幅を示す。

（式６）
ω_０＝２πｆ_０

（式７）

図６は、フィルタ係数算出部２２０において実行されるフィルタ係数算出処理のフローチャートを示す。

フィルタ係数算出部２２０は、Ｒチャンネル、Ｌチャンネルのそれぞれに対応する帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋、ｆ_Ｃ ^－を算出する（ステップＳ１０１）。

フィルタ係数算出部２２０は、ステップＳ１０１で算出された帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及びｆ_Ｃ ^－に基づいて、帯域幅βを求める（ステップＳ１０２）。

フィルタ係数算出部２２０は、更に、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋を中心周波数ｆ_０として式６に代入して、Ｒチャンネルに対応する中間変数ω_０を算出するとともに、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^－を中心周波数ｆ_０として式６に代入して、Ｌチャンネルに対応する中間変数ω_０を算出する（ステップＳ１０３）。

フィルタ係数算出部２２０は、帯域幅β及びＲチャンネルに対応する中間変数ω_０を式７に代入して、Ｒチャンネルに対応する中間変数αを算出するとともに、帯域幅β及びＬチャンネルに対応する中間変数ω_０を式７に代入して、Ｌチャンネルに対応する中間変数αを算出する（ステップＳ１０４）。

フィルタ係数算出部２２０は、Ｒチャンネルに対応する中間変数ω_０及びαを式５に代入してフィルタ係数群ＦＣ_Ｒを求めるとともに、Ｌチャンネルに対応する中間変数ω_０及びαを式５に代入してフィルタ係数群ＦＣ_Ｌを求める（ステップＳ１０５）。

次に、図６に示されるフィルタ係数算出処理をより具体的に説明する。

ステップＳ１０１において、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋、ｆ_Ｃ ^－は、それぞれ、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφを変数とする関数ｆ_１（ω，θ，φ）、関数ｆ_２（ω，θ，φ）を用いて求められる。

関数ｆ_１（ω，θ，φ）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）により算出される帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋とｆ_Ｃ ^－との周波数軸（対数軸）上の距離Ｄは、先鋭度パラメータθと負の相関を有し且つ位相差パラメータφと正の相関を有する。関数ｆ_１（ω，θ，φ）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）により、人間の聴覚特性を考慮した周波数軸（例えば対数軸）上で中心周波数（中心周波数パラメータωの値であり、以下、符号ｆ_Ｃを付す。）を中心として対称となる帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及びｆ_Ｃ ^－が算出される。

図７は、中心周波数ｆ_Ｃ、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及びｆ_Ｃ ^－の関係を示す図である。図７中、横軸は周波数であり、対数軸で表現される。関数ｆ_１（ω，θ，φ）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）により、図７に示されるように、中心周波数ｆ_Ｃを中心として対数軸上で対称となる位置の周波数が帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及びｆ_Ｃ ^－として算出される。

図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、関数ｆ_１（ω，θ，φ）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）の特性を説明する。

図８Ａ及び図８Ｂは、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの値を固定し且つ中心周波数パラメータωの値を変えた場合の、距離Ｄを示す図である。図８Ａ、図８Ｂの各図中、縦軸は、距離Ｄを示し、横軸は、中心周波数パラメータωを示す。

図９Ａ及び図９Ｂは、中心周波数パラメータω及び位相差パラメータφの値を固定し且つ先鋭度パラメータθの値（Ｑ値）を変えた場合の、距離Ｄを示す図である。図９Ａ、図９Ｂの各図中、縦軸は、距離Ｄを示し、横軸は、先鋭度パラメータθを示す。

図１０Ａ及び図１０Ｂは、中心周波数パラメータω及び先鋭度パラメータθの値を固定し且つ位相差パラメータφを変えた場合の、距離Ｄを示す図である。図１０Ａ、図１０Ｂの各図中、縦軸は、距離Ｄを示し、横軸は、位相差パラメータφを示す。

なお、「Linear diff」が付された図では、線形軸上での距離Ｄが示される。「Log diff」が付された図では、対数軸上での距離Ｄが示される。「Linear plot」が付された図では、横軸が線形軸で示される。「log-log plot」が付された図は、両対数グラフ（両対数軸）を示す。

図８Ｂに示されるように、対数軸上において、距離Ｄは、中心周波数パラメータωの値に拘わらず一定である。図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、距離Ｄは、先鋭度パラメータθと（特に両対数軸で）負の相関を有する。図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、距離Ｄは、位相差パラメータφと正の相関を有する。

ステップＳ１０１では、関数ｆ_１（ω，θ，φ）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）を用いて帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及びｆ_Ｃ ^－が算出される。これらの関数により算出される帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋とｆ_Ｃ ^－との周波数軸上の距離Ｄは、先鋭度パラメータθと負の相関を有し且つ位相差パラメータφと正の相関を有する。また、これらの関数により算出される帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及びｆ_Ｃ ^－は、人間の聴覚特性を考慮した対数軸上で中心周波数ｆ_Ｃを中心として対称となる位置に現れる。

このように、フィルタ係数算出部２２０は、入力値（中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ、位相差パラメータφの各値）に基づいて、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋（一対のオーディオ信号の一方に対する第１の制御対象の周波数の一例）を算出するとともに、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^－（一対のオーディオ信号の他方に対する第２の制御対象の周波数の一例）を算出する。

附言するに、フィルタ係数算出部２２０は、関数ｆ_１（ω，θ，φ）（第１の関数の一例）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）（第２の関数の一例）に上記の入力値を与えることにより、対数軸上で中心周波数を挟んで対称に位置する一対の周波数の一方（すなわち帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋）を、第１の制御対象の周波数として求め、且つ一対の周波数の他方（すなわち帯域端周波数ｆ_Ｃ ^－）を、第２の制御対象の周波数として求める。関数ｆ_１（ω，θ，φ）と関数ｆ_２（ω，θ，φ）との差分値である距離Ｄは、先鋭度パラメータθと負の相関を有し且つ位相差パラメータφと正の相関を有する。

なお、関数ｆ_１（ω，θ，φ）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）に、例えば人間の聴感特性を考慮した定数項（数値的には例えば１／３オクターブバンドを考慮した値）が取り入れられてもよい。

また、振幅を調整する技術として、パラメトリックイコライザが広く知られている。パラメトリックイコライザでは、例えば、中心周波数、帯域幅、ゲインが入力パラメータとして採用される。そこで、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ、位相差パラメータφの各入力値で決まる山のカーブ（図３参照）を、パラメトリックイコライザの各入力値（中心周波数、帯域幅、ゲイン）で決まるＱ値のカーブに近似させるための調整項が関数ｆ_１（ω，θ，φ）及び関数ｆ_２（ω，θ，φ）に取り入れられてもよい。このような調整項が取り入れられることにより、例えばパラメトリックイコライザの操作に慣れた作業者が音響処理装置２による位相差の調整作業を行いやすくなる。

ステップＳ１０２において、帯域幅βは、式８により求められる。

（式８）

図１１Ａ～図１１Ｃ、図１２Ａ～図１２Ｃ及び図１３Ａ～図１３Ｃを用いて、式８の特性を説明する。

図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａは、それぞれ、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの値を固定し且つ中心周波数パラメータωの値を変えた場合の、基準項β_０、関数β_１、関数β_２の各値を示す図である。図１１Ａ、図１２Ａ、図１３Ａのそれぞれにおいて、縦軸は、基準項β_０、関数β_１、関数β_２を示す。また、横軸は、中心周波数パラメータωを示す。

図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂは、それぞれ、中心周波数パラメータω及び位相差パラメータφの値を固定し且つ先鋭度パラメータθの値（Ｑ値）を変えた場合の、基準項β_０、関数β_１、関数β_２の各値を示す図である。図１１Ｂ、図１２Ｂ、図１３Ｂのそれぞれにおいて、縦軸は、基準項β_０、関数β_１、関数β_２を示す。また、横軸は、先鋭度パラメータθを示す。

図１１Ｃ、図１２Ｃ、図１３Ｃは、それぞれ、中心周波数パラメータω及び先鋭度パラメータθの値を固定し且つ位相差パラメータφを変えた場合の、基準項β_０、関数β_１、関数β_２の各値を示す図である。図１１Ｃ、図１２Ｃ、図１３Ｃのそれぞれにおいて、縦軸は、基準項β_０、関数β_１、関数β_２を示す。また、横軸は、位相差パラメータφを示す。

これらの図において、中心周波数パラメータωの固定値は１０００（ｋＨｚ）とし、先鋭度パラメータθの固定値は１とし、位相差パラメータφの固定値は１８０°とする。

図１１Ａに示されるように、基準項β_０は、中心周波数パラメータωの値に拘わらず一定である。また、図１１Ｂ、図１１Ｃのそれぞれに示されるように、基準項β_０は、先鋭度パラメータθ、位相差パラメータφに応じて変わる。より詳細には、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋とｆ_Ｃ ^－との差分絶対値が先鋭度パラメータθに応じて変わることに伴い、基準項β_０が変わる。また、上記の差分絶対値が位相差パラメータΦに応じて変わることに伴い、基準項β_０が変わる。従って、基準項β_０は、例えば「帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋とｆ_Ｃ ^－との差分絶対値と、中心周波数パラメータωと、により求まる項」と表現することができる。

図１２Ａ、図１２Ｂのそれぞれに示されるように、関数β_１は、中心周波数パラメータωの値に拘わらず一定であり、また、先鋭度パラメータθの値に拘わらず一定である。但し、関数β_１は、図１２Ｃに示されるように、位相差パラメータφに応じて変わる。

図１３Ａ、図１３Ｂのそれぞれに示されるように、関数β_２も、中心周波数パラメータωの値に拘わらず一定であり、また、先鋭度パラメータθの値に拘わらず一定である。関数β_２も、図１３Ｃに示されるように、位相差パラメータφに応じて変わる。

図１４は、関数β_１と位相差パラメータφとの関係を両対数グラフで示す図である。図１４に示されるように、関数β_１は、位相差パラメータφと負の相関を有し、両対数軸上でほぼ直線状に減少する。

便宜上、位相差パラメータφが０°のときの、関数β_１の値を１８０とする。この場合、関数β_１は、例えば「位相差パラメータφと負の相関を有する関数で、且つ所定の閉区間（本実施形態では［０，１８０］）を定義域及び値域とする位相差パラメータφの関数」と表現することができる。

図１５は、関数β_２と位相差パラメータφとの関係を線形グラフで示す図である。図１５に示されるように、関数β_２は、位相差パラメータφと負の相関を有し、線形軸上で、閉区間［√２，２］を値域としてほぼ直線状に減少する。

変形例として、関数β_２は、式９又は式１０で示すこともできる。

（式９）

（式１０）

図１６は、式９に示される関数β_２ ^（Ｂ）と位相差パラメータφとの関係を線形グラフで示す図である。図１７は、式１０に示される関数β_２ ^（Ｃ）と位相差パラメータφとの関係を線形グラフで示す図である。

図１５～図１７によれば、関数β_２は、例えば「位相差パラメータφと負の相関を有する関数で、且つ位相差パラメータφが大きくなるほど２から√２に収束する関数」と表現することができる。

図１８は、関数β_１と関数β_２ ^（Ｃ）との積と、位相差パラメータφと、の関係を両対数グラフで示す図である。図１８に示されるように、２つの関数の乗算値も、位相差パラメータφと負の相関を有し、両対数軸上でほぼ直線状に減少する。なお、例えば、位相差パラメータφが１°のとき、関数β_１は１８０となり、関数β_２ ^（Ｃ）はほぼ２となる。また、例えば、位相差パラメータφが１８０°のとき、関数β_１は１となり、関数β_２ ^（Ｃ）は√２となる。そのため、上記の乗算値は、図１８に示されるように、位相差パラメータφに応じて３６０～√２の値を取る。

このように、ステップＳ１０２では、フィルタ係数算出部２２０は、第１の制御対象の周波数及び第２の制御対象の周波数（すなわち帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及びｆ_Ｃ ^－）に基づいて、フィルタの帯域幅βを算出する。附言するに、フィルタ係数算出部２２０は、第１の制御対象の周波数及び第２の制御対象の周波数との差分絶対値及び中心周波数パラメータωに基づいて基準項β_０を算出し、算出された基準項β_０に対し、位相差パラメータφと負の相関を有し且つ所定の閉区間を定義域及び値域とする関数β_１（第３の関数の一例）と、位相差パラメータφと負の相関を有し且つ位相差パラメータφが大きくなるほど２から√２に収束する関数β_２（第４の関数の一例）と、を乗算することにより、帯域幅βを求める。

ステップＳ１０３では、式１１により、Ｒチャンネルに対応する中間変数ω_０が求められるとともに、式１２により、Ｌチャンネルに対応する中間変数ω_０が求められる。

（式１１）
ω_０＝２πｆ_Ｃ ^＋

（式１２）
ω_０＝２πｆ_Ｃ ^－

ステップＳ１０４では、式１３により、Ｒチャンネルに対応する中間変数α_ｆＣ ^＋が求められるとともに、式１４により、Ｌチャンネルに対応する中間変数α_ｆＣ ^－が求められる。なお、式１３中、「ｆ_Ｃ ^＋」の表記は、正確には、Ｒチャンネルに対応するω_０、すなわち「２πｆ_Ｃ ^＋」である。また、式１４中、「ｆ_Ｃ ^－」の表記は、正確には、Ｌチャンネルに対応するω_０、すなわち「２πｆ_Ｃ ^－」である。

（式１３）

（式１４）

ステップＳ１０５では、式１１により求められた中間変数ω_０及び式１３により求められた中間変数α_ｆＣ ^＋が式５に代入されることにより、フィルタ係数群ＦＣ_Ｒが求まる。更に、式１２により求められた中間変数ω_０及び式１４により求められた中間変数α_ｆＣ ^－が式５に代入されることにより、フィルタ係数群ＦＣ_Ｌが求まる。

このように、ステップＳ１０３～Ｓ１０５において、フィルタ係数算出部２２０は、第１の制御対象の周波数及び帯域幅（すなわち、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^＋及び帯域幅β）に基づいて、フィルタ係数群ＦＣ_Ｒ（一方のオーディオ信号に対応する第１のフィルタ係数群の一例）を算出し、第２の制御対象の周波数及び帯域幅（すなわち、帯域端周波数ｆ_Ｃ ^－及び帯域幅β）に基づいて、フィルタ係数群ＦＣ_Ｌ（他方のオーディオ信号に対応する第２のフィルタ係数群の一例）を算出する。

このようなフィルタ係数群が与えられたオールパスフィルタ対（Ｒフィルタ部２３２とＬフィルタ部２３４）により、作業者が指定した、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの値を満足する位相差ＰＨが、オーディオ信号Ｓ_Ｒ及びオーディオ信号Ｓ_Ｌに対して与えられる。

本実施形態によれば、中心周波数パラメータω、先鋭度パラメータθ及び位相差パラメータφの任意の値に基づいてフィルタを設定できるため、フィルタの自由度が従来構成と比べて高い。言い換えると、パラメータ値を任意に決められるため、オーディオ信号Ｓ_Ｒ及びオーディオ信号Ｓ_Ｌに対して設定できる位相差の分解能が高い。また、パラメータ値を入力することで、これに対応する位相差をオーディオ信号Ｓ_Ｒ及びオーディオ信号Ｓ_Ｌに対してすぐさま与えることができる。また、多数のフィルタ係数を保存するための保存領域をメモリ内に確保する必要がない。

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、上記の説明では、オールパスフィルタを一対だけ備える音響処理装置２を示したが、オールパスフィルタ対は、例えば位相差を付与する対象の帯域毎に必要になる。そのため、音響処理装置２は、複数の帯域に対して位相差を付与できるように、オールパスフィルタを複数対備える構成であってもよい。

また、上記の実施形態では、フィルタ係数算出部２２０は、例えば対数を取り入れた計算を行っているが、これと同等の計算を、対数を用いずに行ってもよい。

また、上記の実施形態では、作業者が各パラメータ値を音響処理装置２に入力するが、別の実施形態では、例えば音響処理装置２に実装されたプログラムと異なる上位プログラムが各パラメータ値を音響処理装置２に自動的に与えてもよい。

一例として、上位プログラムが実装された装置は、車載カメラによる撮影画像を取得し、取得された撮影画像のなかから人物を抽出し、抽出された人物毎の着座位置を取得する。この装置は、取得された着座位置に応じたトランスデューサ対を対象として各パラメータ値を音響処理装置２に与える。当該装置は、例えば、運転席に着座する人物のみ抽出された場合、スピーカＳＰ_ＦＲ及びＳＰ_ＦＬを対象として各パラメータ値を音響処理装置２に与える。また、当該装置は、例えば、運転席及び後部座席に着座する人物が抽出された場合、スピーカＳＰ_ＦＲ及びＳＰ_ＦＬ並びに２基のリアスピーカ（すなわち、２つのトランスデューサ対のそれぞれ）を対象として各パラメータ値を音響処理装置２に与える。

１ ：音響処理システム
２ ：音響処理装置
３ ：測定器
１０ ：プレイヤ
１１ ：ＬＳＩ
１２ ：Ｄ／Ａコンバータ
１３ ：アンプ
１４ ：表示部
１５ ：操作部
１６ ：フラッシュメモリ
２１０ ：入力受付部
２２０ ：フィルタ係数算出部
２３０ ：フィルタ処理部
２３２ ：Ｒフィルタ部
２３４ ：Ｌフィルタ部

Claims (6)

1. 一対のオーディオ信号間に与える位相差を規定するパラメータの値の入力を受け付ける入力受付部と、
   前記入力受付部により受け付けられた入力値に基づいて、前記一対のオーディオ信号のそれぞれに対応するフィルタ係数群を算出するフィルタ係数算出部と、
   前記フィルタ係数算出部により算出されたフィルタ係数群に基づいて前記一対のオーディオ信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行うことにより、前記入力値により規定された位相差を前記一対のオーディオ信号間に与えるフィルタ処理部と、を備え、
   前記パラメータは、前記一対のオーディオ信号間に与える位相差の中心周波数及び先鋭度並びに前記中心周波数における位相差を含む、
   音響処理装置。
2. 前記フィルタ係数算出部は、
   前記入力値に基づいて、前記一対のオーディオ信号の一方に対する第１の制御対象の周波数を算出するとともに、前記一対のオーディオ信号の他方に対する第２の制御対象の周波数を算出し、
   前記第１の制御対象の周波数及び前記第２の制御対象の周波数に基づいて、フィルタの帯域幅を算出し、
   前記第１の制御対象の周波数及び前記帯域幅に基づいて、前記一方のオーディオ信号に対応する第１のフィルタ係数群を算出し、
   前記第２の制御対象の周波数及び前記帯域幅に基づいて、前記他方のオーディオ信号に対応する第２のフィルタ係数群を算出する、
   請求項１に記載の音響処理装置。
3. 前記フィルタ係数算出部は、第１の関数及び第２の関数に前記入力値を与えることにより、対数軸上で前記中心周波数を挟んで対称に位置する一対の周波数の一方を、前記第１の制御対象の周波数として求め、且つ前記一対の周波数の他方を、前記第２の制御対象の周波数として求め、
   前記第１の関数と前記第２の関数との差分値は、前記先鋭度のパラメータと負の相関を有し且つ前記中心周波数での位相差のパラメータと正の相関を有する
   請求項２に記載の音響処理装置。
4. 前記フィルタ係数算出部は、
   前記第１の制御対象の周波数と前記第２の制御対象の周波数との差分絶対値及び前記中心周波数に基づいて基準項を算出し、
   算出された前記基準項に対し、前記中心周波数での位相差のパラメータと負の相関を有し且つ所定の閉区間を定義域及び値域とする第３の関数と、前記中心周波数での位相差のパラメータと負の相関を有し且つ前記中心周波数での位相差のパラメータが大きくなるほど２から√２に収束する第４の関数と、を乗算することにより、前記帯域幅を求める、
   請求項２に記載の音響処理装置。
5. 前記フィルタ処理部は、第１のオールパスフィルタと第２のオールパスフィルタを含み、
   前記第１のフィルタ係数群は、前記第１のオールパスフィルタに適用されるフィルタ係数群であり、
   前記第２のフィルタ係数群は、前記第２のオールパスフィルタに適用されるフィルタ係数群である、
   請求項２から請求項４の何れか１項に記載の音響処理装置。
6. 一対のオーディオ信号間に与える位相差を規定するパラメータの値の入力を受け付け、
   前記受け付けられた入力値に基づいて、前記一対のオーディオ信号のそれぞれに対応するフィルタ係数群を算出し、
   前記算出されたフィルタ係数群に基づいて前記一対のオーディオ信号のそれぞれに対してフィルタ処理を行うことにより、前記入力値により規定された位相差を前記一対のオーディオ信号間に与える、処理を、コンピュータに実行させ、
   前記パラメータが、前記一対のオーディオ信号間に与える位相差の中心周波数及び先鋭度並びに前記中心周波数における位相差を含む、
   音響処理方法。

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