JP2945232B2 - 音像定位制御装置 - Google Patents

音像定位制御装置

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JP2945232B2
JP2945232B2 JP5046833A JP4683393A JP2945232B2 JP 2945232 B2 JP2945232 B2 JP 2945232B2 JP 5046833 A JP5046833 A JP 5046833A JP 4683393 A JP4683393 A JP 4683393A JP 2945232 B2 JP2945232 B2 JP 2945232B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、聴取者の左右の耳に比
較的近い位置に設置された左右一対のスピーカから放射
される音によって形成される音像の定位を制御する音像
定位制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】音技術の分野においては、音源から放射
される音を記録媒体に記録して再生する場合、聴取者が
あたかもその音源から直接放射された音を聴取している
かのように、忠実に記録して再生することが従来からの
課題であった。また、人間は、ある音源から放射される
音を左右両方の耳で聴取することにより、その音源の方
向や位置を判別し、その音源の定位感を得ている。
【0003】そこで、従来の音像定位制御装置の中に
は、空間上の所定の位置に存在する音源から放射された
音が聴取者にどのように伝達されるかを示す頭部伝達関
数を用いて音像の定位を制御しているものがある。以
下、この技術について説明する。まず、頭部伝達関数を
測定する。この測定方法としては、所定の位置に存在す
る音源において発生させたインパルスを、人間の頭部に
似た形状を有したダミーヘッドの左右の耳に対応する部
分にそれぞれ取り付けられた小型マイクロホンで捉え
る、いわゆるインパルスレスポンス法が好適である。
【0004】そして、測定されたインパルスレスポンス
波形の各振幅値を係数としたFIRフィルタを左右1組
作成し、この左右1組のFIRフィルタにおいて、音再
生装置によって各種記録媒体から再生されたL,R2チ
ャンネルの音響信号に音像定位の畳み込み演算を施す。
次に、畳み込み演算が施されたL,R2チャンネルの音
響信号SL,SRを、図2(1)に示すような、聴取者1
の前方に設置された左右一対のスピーカ2,3に入力す
ると、聴取者1は、スピーカ2,3から放射される音を
左右両方の耳で聴取して、音像が前方に定位していると
いう定位感を得る。
【0005】これは、スピーカ2から放射され、聴取者
1の左耳に到達する直接音成分4と、スピーカ3から放
射され、聴取者1の右耳に到達する直接音成分5との他
に、スピーカ2から放射され、聴取者1の右耳に到達す
る間接音成分6と、スピーカ3から放射され、聴取者1
の左耳に到達する間接音成分7、すなわち、クロストー
ク成分が存在するからである。そして、このクロストー
ク成分6,7の和が、音像の前方の定位の距離感を強調
する周波数特性を有していると考えられている。
【0006】また、人間が音像の定位感を得るために最
も重要な要素は、音源から放射された音が左右それぞれ
の耳に到達する到達時間の差(位相差)、および左右そ
れぞれの耳で感知する音の音圧差(振幅差)である。こ
れは、既に説明したように、人間が左右両方の耳で音像
の方向を知覚していることからも明かである。そこで、
従来の音像定位制御装置の中には、音再生装置によって
各種記録媒体から再生されたL,R2チャンネルの音響
信号を、それぞれ遅延回路や乗算器に入力してそれぞれ
異なる遅延時間で遅延したり、異なる乗算係数を乗算す
ることにより、L,R2チャンネルの音響信号に位相差
や振幅差をつけたり、あるいはL,R2チャンネルの音
響信号を、それぞれに聴取者の両耳間の位相差や振幅差
を付与するフィルタを通過させて、音像の定位を制御す
るものがあった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の音像定位制御装置においては、図2(2)に示すよ
うに、左右一対のスピーカ2,3を聴取者1の左右の耳
に比較的近い位置に設置した場合、聴取者1の頭の大き
さが無視できなくなり、クロストーク成分が図2(1)
の場合に比べて不足してしまうため、聴取者1は、図3
のaに示すように、音像の前方および後方の定位が距離
感を持って知覚できなくなるという欠点があった。した
がって、聴取者1は、音像が自身の頭内に定位している
という定位感を得てしまう。
【0008】本発明は、このような背景の下になされた
もので、複数のスピーカを聴取者の左右の耳に比較的近
い位置に設置した場合において、聴取者がこれらのスピ
ーカから放射される音によって形成される音像の前方お
よび後方の定位を距離感を持って知覚することができる
音像定位制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
聴取者の左右の耳に比較的近い位置に設置されたスピー
カから放射される音によって形成された音像の定位を制
御する音像定位制御装置において、実音源と聴取者の左
耳との間の頭部伝達関数に基づき、1つの音響信号に対
して音像定位の畳み込み演算を施す第1のフィルタと、
実音源と聴取者の右耳との間の頭部伝達関数に基づき、
1つの音響信号に対して音像定位の畳み込み演算を施す
第2のフィルタと、上記第1のフィルタの出力を第3の
フィルタ、第4のフィルタ及び第1の合成器に分岐する
第1の分岐器と、上記第2のフィルタの出力を第5のフ
ィルタ、第6のフィルタ及び第2の合成器に分岐する第
2の分岐器と、上記第1の分岐器の出力にクロストーク
成分を付加し、音像の前方への定位の距離感を強調し出
力する上記第3のフィルタと、上記第1の分岐器の出力
に上記第3のフィルタの逆フィルタ特性を有し、音像の
後方への定位の距離感を強調し出力する上記第4のフィ
ルタと、上記第2の分岐器の出力にクロストーク成分を
付加し、音像の前方への定位の距離感を強調し出力する
上記第5のフィルタと、上記第2の分岐器の出力に上記
第5のフィルタの逆フィルタ特性を有し、音像の後方へ
の定位の距離感を強調し出力する上記第6のフィルタ
と、前記第1の分岐器の出力、前記第3のフィルタの出
力及び前記第4のフィルタの出力を合成して前記第1の
スピーカに出力する第1の合成器と、前記第2の分岐器
の出力、前記第5のフィルタの出力及び前記第6のフィ
ルタの出力を合成して前記第2のスピーカに出力する第
2の合成器と、上記第3乃至第6のフィルタを選択する
選択器とを有し、前記選択器により上記第3乃至第6の
フィルタの出力が選択可能となることを特徴としてい
る。
【0010】請求項1記載の発明は、音像の前方への定
位の距離感を強調し出力する第3及び第5のフィルタ
と、音像の後方への定位の距離感を強調し出力する第4
及び第6のフィルタを有することを特徴としている。
【0011】請求項1記載の発明は、第3乃至第6のフ
ィルタを選択する選択器を有することを特徴としてい
る。
【0012】
【作用】本発明によれば、複数のスピーカを聴取者の左
右の耳に比較的近い位置に設置した場合において、聴取
者は、これらのスピーカから放射される音によって形成
される音像の前方または後方の定位を距離感を持って知
覚することができる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて説明する。図1は本発明の一実施例による音像定位
制御装置の構成を示すブロック図である。101〜10n
は聴取者の前後方向に存在するn個の音源から放射され
た音に対応したn個の音響信号S1〜Snがそれぞれ入力
される入力端子、111は音響信号S1に音像の定位に関
する特性を付与する音像定位特性付与部であり、図示し
ないが、同一構成同一機能を有する音像定位特性付与部
112〜11nが他の音響信号S2〜Snに音像の定位に関
する特性を付与するために設けられている。
【0014】音像定位特性付与部111において、12
は、実際の音源(以下、実音源という)と聴取者の左耳
との間の頭部伝達関数に基づいて、音響信号S1に対し
て音像定位の畳み込み演算を行うFIR型のフィルタ、
13は、実音源と聴取者の右耳との間の頭部伝達関数に
基づいて、音響信号S1に対して音像定位の畳み込み演
算を行うFIR型のフィルタである。なお、フィルタ1
2,13は音響信号S1に対して、聴取者の両耳間の音
圧差または時間差(位相差)を付与するフィルタでもよ
い。
【0015】14は分岐器であり、フィルタ12から出
力されるLチャンネルの音響信号S1Lを分岐して、前方
強調フィルタ15、後方強調フィルタ16および合成器
17に入力する。前方強調フィルタ15は入力されたL
チャンネルの音響信号S1Lに対してクロストーク成分を
付加することによって音像の前方への定位の距離感を強
調して出力し、後方強調フィルタ16は前方強調フィル
タ15の逆フィルタ特性を有し、入力されたLチャンネ
ルの音響信号S1Lに対して音像の後方への定位の距離感
を強調して出力し、合成器17は分岐器14、前方強調
フィルタ15および後方強調フィルタ16それぞれから
出力されるLチャンネルの音響信号を合成し、Lチャン
ネルの特性付与音響信号S'1Lを出力端子18から出力
する。なお、前方強調フィルタ15の係数は、たとえ
ば、左右一対のスピーカの角度や、それらと〔従来の技
術〕の項において説明したダミーヘッドとの距離などを
パラメータとして、測定するなどして求める。後述する
前方強調フィルタ20の係数も同様である。
【0016】同様に、19は分岐器であり、フィルタ1
3から出力されるRチャンネルの音響信号S1Rを分岐し
て、前方強調フィルタ20、後方強調フィルタ21およ
び合成器22に入力する。前方強調フィルタ20は入力
されたRチャンネルの音響信号S1Rに対してクロストー
ク成分を付加することによって音像の前方への定位の距
離感を強調して出力し、後方強調フィルタ21は前方強
調フィルタ20の逆フィルタ特性を有し、入力されたR
チャンネルの音響信号S1Rに対して音像の後方への定位
の距離感を強調して出力し、合成器22は分岐器19、
前方強調フィルタ20および後方強調フィルタ21それ
ぞれから出力されるRチャンネルの音響信号を合成し、
Rチャンネルの特性付与音響信号S'1Rを出力端子23
から出力する。24は選択器であり、聴取者は、好み、
あるいは自身の個人的特徴に応じてこの選択器24を操
作して、前方強調フィルタ15、あるいは後方強調フィ
ルタ16、および前方強調フィルタ20、あるいは後方
強調フィルタ21からそれぞれ出力される音響信号を選
択する。
【0017】25は各音像定位特性付与部111〜11n
からそれぞれ出力されるLチャンネルの特性付与音響信
号S'1L〜S'nLを加算して出力端子26からLチャンネ
ルの合成音響信号SLを出力する加算器、27は各音像
定位特性付与部111〜11nからそれぞれ出力されるR
チャンネルの特性付与音響信号S'1R〜S'nRを加算して
出力端子28からRチャンネルの合成音響信号SRを出
力する加算器である。
【0018】このような構成において、図2(2)に示
すように、聴取者1の左右の耳に比較的近い位置に左右
一対のスピーカ2,3が設置されている状態で、聴取者
1の前方に音響信号S1に対応した1つの音源の音像を
定位させる動作について説明する。まず、入力端子10
1から入力された音響信号S1は、フィルタ12におい
て、実音源と聴取者の左耳との間の頭部伝達関数に基づ
いて、音像定位の畳み込み演算が施され、または、聴取
者の両耳間の音圧差または時間差が付与され、Lチャン
ネルの音響信号S1Lとなるとともに、フィルタ13にお
いて、実音源と聴取者の右耳との間の頭部伝達関数に基
づいて、音像定位の畳み込み演算が施され、または、聴
取者の両耳間の音圧差または時間差が付与され、Rチャ
ンネルの音響信号S1Rとなる。
【0019】次に、Lチャンネルの音響信号S1Lは、分
岐器14において分岐され、前方強調フィルタ15、後
方強調フィルタ16および合成器17にそれぞれ入力さ
れる。今の場合、聴取者1の前方に音像を定位させるの
で、聴取者1は、選択器24を操作して前方強調フィル
タ15を選択する。したがって、前方強調フィルタ15
において、クロストーク成分が付加され、音像の前方へ
の定位の距離感が強調された音響信号が合成器17を経
て出力端子18からLチャンネルの特性付与音響信号
S'1Lとして出力される。
【0020】同様に、Rチャンネルの音響信号S1Rは、
分岐器19において分岐され、前方強調フィルタ20、
後方強調フィルタ21および合成器22にそれぞれ入力
される。今の場合、聴取者1の前方に音像を定位させる
ので、聴取者1は、選択器24を操作して前方強調フィ
ルタ20を選択する。したがって、前方強調フィルタ2
0において、クロストーク成分が付加され、音像の前方
への定位の距離感が強調された音響信号が合成器22を
経て出力端子23からRチャンネルの特性付与音響信号
S'1Rとして出力される。
【0021】そして、Lチャンネルの特性付与音響信号
S'1Lは、加算器25および出力端子26を介してLチ
ャンネルの合成音響信号SLとして出力され、Rチャン
ネルの特性付与音響信号S'1Rは、加算器27および出
力端子28を介してRチャンネルの合成音響信号SR
して出力されるので、それぞれを図2(2)に示すスピ
ーカ2,3に入力することにより、聴取者1は、スピー
カ2,3から放射される音を左右両方の耳で聴取して、
音像が前方に定位しているという定位感を得ることがで
きる。
【0022】また、聴取者1の前後方向にn個の音源が
存在する場合には、各音像定位特性付与部111〜11n
からそれぞれ出力されるLチャンネルの特性付与音響信
号S'1L〜S'nLを加算器25において加算して出力端子
26からLチャンネルの合成音響信号SLとして出力す
るとともに、各音像定位特性付与部111〜11nからそ
れぞれ出力されるRチャンネルの特性付与音響信号S'
1R〜S'nRを加算器27において加算して出力端子28
からRチャンネルの合成音響信号SRとして出力し、そ
れぞれを図2(2)に示すスピーカ2,3に入力するこ
とにより、聴取者1は、スピーカ2,3から放射される
音を左右両方の耳で聴取して、図3のbに示すように、
音像が前後に定位しているという定位感を得ることがで
きる。
【0023】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。たとえば、上
述した一実施例においては、選択器24によって単に前
方強調フィルタ15、あるいは後方強調フィルタ16、
および前方強調フィルタ20、あるいは後方強調フィル
タ21からそれぞれ出力される音響信号を選択する例を
示したが、これに限定されず、音像を定位させる位置に
応じて、それぞれのフィルタおよび分岐器から出力され
る音響信号の合成器における合成の割合を可変するよう
にしてもよい。これにより、聴取者にとって最適な音像
を定位させることができる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のスピーカを聴取者の左右の耳に比較的近い位置に
設置した場合において、聴取者がこれらのスピーカから
放射される音によって形成される音像の前方および後方
の定位を距離感を持って知覚することができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による音像定位制御装置の構
成を示すブロック図である。
【図2】スピーカ2,3の設置位置と音像の定位との関
係を説明するための図である。
【図3】本発明の一実施例および従来例の音像定位制御
装置による音像の定位感の違いを説明するための図であ
る。
【符号の説明】
1 聴取者 2,3 スピーカ 4,5 直接音成分 6,7 クロストーク成分 101〜10n 入力端子 111〜11n 音像定位特性付与部 12,13 フィルタ 14,19 分岐器 15,20 前方強調フィルタ 16,21 後方強調フィルタ 17,22 合成器 18,23,26,28 出力端子 24 選択器 25,27 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 宣夫 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−189399(JP,A) 実開 平3−115500(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04S 1/00 H04S 5/00 H04S 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 聴取者の左右の耳に比較的近い位置に設
    置されたスピーカから放射される音によって形成された
    音像の定位を制御する音像定位制御装置において、 実音源と聴取者の左耳との間の頭部伝達関数に基づき、
    1つの音響信号に対して音像定位の畳み込み演算を施す
    第1のフィルタと、 実音源と聴取者の右耳との間の頭部伝達関数に基づき、
    1つの音響信号に対して音像定位の畳み込み演算を施す
    第2のフィルタと、 上記第1のフィルタの出力を第3のフィルタ、第4のフ
    ィルタ及び第1の合成器に分岐する第1の分岐器と、 上記第2のフィルタの出力を第5のフィルタ、第6のフ
    ィルタ及び第2の合成器に分岐する第2の分岐器と、 上記第1の分岐器の出力にクロストーク成分を付加し、
    音像の前方への定位の距離感を強調し出力する上記第3
    のフィルタと、 上記第1の分岐器の出力に上記第3のフィルタの逆フィ
    ルタ特性を有し、音像の後方への定位の距離感を強調し
    出力する上記第4のフィルタと、 上記第2の分岐器の出力にクロストーク成分を付加し、
    音像の前方への定位の距離感を強調し出力する上記第5
    のフィルタと、 上記第2の分岐器の出力に上記第5のフィルタの逆フィ
    ルタ特性を有し、音像の後方への定位の距離感を強調し
    出力する上記第6のフィルタと、 前記第1の分岐器の出力、前記第3のフィルタの出力及
    び前記第4のフィルタの出力を合成して前記第1のスピ
    ーカに出力する第1の合成器と、 前記第2の分岐器の出力、前記第5のフィルタの出力及
    び前記第6のフィルタの出力を合成して前記第2のスピ
    ーカに出力する第2の合成器と、 上記第3乃至第6のフィルタを選択する選択器とを有
    し、前記選択器により上記第3乃至第6のフィルタの出
    力が選択可能となることを特徴とした音像定位制御装置
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