JP3994296B2 - Audio playback device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オーディオ再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、映画などの映像に伴うオーディオ信号は、スクリーンの両側に置かれたスピーカによって再生されることを想定して記録されている。これによると、映像中の音源の位置と、実際に聞こえてくる音像の位置とが一致し、さらに自然な広がりをもった音場が確立される。
【0003】
しかし、そのようなオーディオ信号をヘッドホンを使用して鑑賞すると、音像は頭の中に定位し、映像の方向と音像の定位位置とが一致せず、極めて不自然な音像の定位となってしまう。
【0004】
また、映像を伴わない音楽などを鑑賞する場合も同様で、スピーカ再生の場合と異なり、音が頭の中から聞こえ、やはり不自然な再生音場となってしまう。
【0005】
そこで、リスナの前方に置かれたスピーカからリスナの両耳までの頭部伝達関数(インパルス応答)をあらかじめ測定あるいは計算し、これをFIRフィルタなどのデジタルフィルタによりオーディオ信号に畳み込み、その結果のオーディオ信号をヘッドホンに供給するという方法が考えられている。この方法によれば、音像は頭外に定位するようになり、スピーカ再生の場合に近い音場を再現することができる。
【0006】
しかし、この方法によれば、音像は頭外に定位するようになるものの、頭の向きを変えたとき、音像が頭の動きと一緒に移動するので、映像を伴う場合、その映像の方向と音像の方向との間にずれを生じてしまい、不自然な音像定位となってしまう。
【0007】
そこで、さらに、頭の動きを検出して頭の動きに応じてデジタルフィル夕の係数を更新し、音像の方向を聴取環境に対して固定する方法が考えられている。この方法によれば、音像は頭の中に定位することもなく、また、頭を動かしても、音像は移動しないので、スピーカの再生する音像と極めて類似した音像を得ることができる。
【0008】
ところが、デジタルフィルタの係数を頭の動きにしたがって更新する場合には、頭が少しでも動けば、そのたびにデジタルフィルタの係数を更新しなければならず、高速で莫大な数の積和演算回路やメモリーが必要となってしまう。
【0009】
そこで、デジタルフィルタの係数を頭が例えば正面を向いているときの値に固定しておき、頭部の動きに対する係数の変化を、各チャンネルのオーディオ信号に対する時間差およびレベル差の変更で代行ないしシミュレートする方法が考えられている。この方法によれば、デジタルフィルタの係数を逐次更新する必要がなくなり、回路規模を大幅に簡略化することができる。
【0010】
しかし、この方法の場合には、時間差およびレベル差で実現できる音像定位の方向が前方180 ゜の範囲に限定されてしまい、音像を後方に定位させることができない。
【0011】
また、音像の位置を固定する場合、新たな問題を生じてしまう。すなわち、例えば、前方に音源があるとき、右を向けば、左耳はその音源に近づくので、左耳に入射する音波の時間遅れは小さくなるとともに、レベルは大きくなる。しかし、後方に音源があるとき、右を向けば、左耳はその音源から遠ざかるので、左耳に入射する音波の時間遅れは大きくなるとともに、レベルは小さくなる。
【0012】
したがって、頭の動きにしたがってデジタルフィルタの係数を更新する場合、音源の位置によって、係数の変化方向を逆にしなければならず、単純に係数を更新したのでは、意図する位置に音像を定位させておくことができない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ヘッドホンによりスピーカ音場を再現する方法として、各種の方法が考えられているが、それぞれ問題がある。
【0014】
さらに、実験によると、すべての音像を頭外に定位させるよりも、一部は頭内に定位させたほうが音場の表現が豊かになる場合がある。なぜなら、頭内定位はスピーカ再生では容易に実現できないからである。例えば、映像が弓をひくシーンのとき、そのギリギリいう音をリスナの耳元で再現すれば、スピーカ再生では表現できない効果となる。
【0015】
また、AC−3のような多チャンネルのデジタル入力信号を初めとし、より多くの入力信号に対応できるようにする必要も出てきている。
【0016】
この発明は、以上のような実状に鑑みてなされたものであり、ヘッドホンによりスピーカ音場を再現するとき、インパルスレスボンスの演算量を抑えながら、前方および後方の音像定位を実現しようとするものである。
【0017】
また、頭内定位の現象も有効に利用し、音場の表現力を豊かにしようとするものである。あるいは、あいまいな方向感だけのあるサラウンド音場を実現しようとするものである。
【0018】
さらに、AC−3のような多チャンネルのデジタル入力信号を初めとし、より多くの入力信号に対応できるようにするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明においては、
複数Nチャンネル(N=U+V+W)の入力オーディオ信号に所定の信号処理を行う信号処理回路と、
この信号処理回路の出力信号が供給されるへッドホンと、
このへッドホンに設けられてこのヘッドホンの装着者の頭部の向きを検出する検出手段と、
この検出手段の検出出力を処理して所定の制御データを出力する回路と
を有し、
上記信号処理回路は、
上記Nチャンネルのオーディオ信号のうち、前方に位置するU個の音源から上記装着者の左耳および右耳までの頭部伝達関数を時間領域に変換したインパルス応答を畳み込む2U個のデジタルフィルタと、
上記Nチャンネルのオーディオ信号のうち、後方に位置するV個の音源から上記左耳および右耳までの頭部伝達関数を時間領域に変換したインパルス応答を畳み込む2V個のデジタルフィルタと、
上記Nチャンネルの入力オーディオ信号のうち、上記前方に位置するU個の音源および上記後方に位置するV個の音源を除くW個の音源から上記左耳および右耳までの頭部伝達関数を時間領域に変換したインパルス応答を畳み込む2W個のデジタルフィルタと、
上記2U個のデジタルフィルタのうち、前方の左および右チャンネルにそれぞれ対応するデジタルフィルタの出力をそれぞれ互いに加算する第1の1対の加算回路と、
上記2V個のデジタルフィルタのうち、後方の左および右チャンネルにそれぞれ対応するデジタルフィルタの出力をそれぞれ互いに加算する第2の1対の加算回路と、
上記2W個のデジタルフィルタのうち、左および右チャンネルにそれぞれ対応するデジタルフィルタの出力をそれぞれ互いに加算する第3の1対の加算回路と、
上記第1の1対の加算回路の出力にそれぞれ時間差およびレベル差を付加する第1の1対の付加回路と、
上記第2の1対の加算回路の出力にそれぞれ時間差およびレベル差を付加する第2の1対の付加回路と、
上記第3の1対の加算回路の出力にそれぞれ時間差およびレベル差を付加する第3の1対の付加回路と、
上記第1、第2および第3の1対の付加回路の出力をそれぞれ互いに加算して上記信号処理回路の左および右チャンネルの出力信号とする第4の1対の加算回路と
を有し、
上記装着者の頭部の向きが変化したとき、上記第1の1対の付加回路と、上記第2の1対の付加回路とは、これらを通じる信号に互いに逆方向の時間差およびレベル差を与えるように、その時間差およびレベル差を上記制御データにより制御するとともに、
上記装着者の頭部の向きが変化したときでも、上記第3の1対の付加回路が付加する時間差およびレベル差を一定に保持する
ようにしたオーディオ再生装置
とするものである。
したがって、リスナが頭の向きを変えても、前方および後方の音像は、その位置に定位する。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の前提となるオーディオ再生装置の一形態の全体を示す。そして、符号SLF、SRF、SLB、SRBは、4チャンネルのアナログオーディオ信号であり、これら信号SLF、SRF、SLB、SRBは、例えば図3に示すように、リスナMの左前方、右前方、左後方および右後方に配置されたスピーカSPLF、SPRF、SPLB、SPRBにそれぞれ供給されたとき、4チャンネルステレオの再生音場を実現するものである。
【0021】
そして、これらのオーディオ信号SLF〜SRBが、入力端子11〜14を通じてA/Dコンバータ回路21〜24に供給されてA/D変換され、このA/D変換後のオーディオ信号SLF〜SRBが、例えばDSPにより構成されたデジタル処理回路3に供給される。
【0022】
このデジタル処理回路3の詳細については後述するが、これは、オーディオ信号SLF〜SRBを、ヘッドホンにより所定のステレオ再生音場を再現するオーディオ信号SL 、SR に変換するものである。
【0023】
そして、このオーディオ信号SL 、SR がD/Aコンバータ回路4L、4Rに供給されてD/A変換され、このD/A変換後のアナログオーディオ信号SL 、SR が、ヘッドホンアンプ5L、5Rを通じてヘッドホン6の左および右の音響ユニット(電気・音響変換素子)6L、6Rに供給される。
【0024】
また、ヘッドホン6に回転角速度センサ71が設けられるとともに、その出力信号が検出回路72に供給されて、リスナがヘッドホン6を装着して頭を回転させたときの角速度が検出され、その検出信号S72がA/Dコンバータ回路73に供給されてデジタルの検出信号S72にA/D変換され、その検出信号S72がマイクロコンピュータ74に供給される。
【0025】
そして、マイクロコンピュータ74において、検出信号S72が所定の時間ごとにサンプリングされた後に積分されてリスナの頭の向きを示す角度のデータに変換されるとともに、この角度のデータから実際に音像を定位させるためのデータS74が作成され、このデータS74がデジタル処理回路3に制御信号として供給される。
【0026】
次に、デジタル処理回路3について、ディスクリート回路により構成した場合で説明する。
【0027】
今、図3に示すように、リスナMの左前方、右前方、左後方、右後方にスピーカSPLF、SPRF、SPLB、SPRBを配置した場合に、
HLF-L:スピーカSPLFからリスナMの左耳に至る頭部伝達関数
HLF-R:スピーカSPLFからリスナMの右耳に至る頭部伝達関数
HRF-L:スピーカSPRFからリスナMの左耳に至る頭部伝達関数
・・・・・
HRB-R:スピーカSPRBからリスナMの右耳に至る頭部伝達関数
とすると、デジタル処理回路3は、これら頭部伝達関数HLF-L〜HRB-Rを実現すればよいことになる。
【0028】
そこで、デジタル処理回路3は、例えば図2に示すように構成される。このデジタル処理回路3は、オーディオ信号SLF〜SRBのうち、前方チャンネルの信号SLF、SRFを処理する処理回路3Fと、後方チャンネルの信号SLB、SRBを処理する処理回路3Bとにより構成される。
【0029】
すなわち、前方チャンネルの処理回路3Fにおいては、A/Dコンバータ回路21、22からのオーディオ信号SLF、SRFが、デジタルフィルタ311、3120を通じて加算回路321に供給され、その加算信号が、時間差の付加回路331およびレベル差の付加回路341を通じて加算回路35Lに供給される。また、A/Dコンバータ回路21、22からのオーディオ信号SLF、SRFが、デジタルフィルタ3110、312を通じて加算回路322に供給され、その加算信号が、時間差の付加回路332およびレベル差の付加回路342を通じて加算回路35Rに供給される。
【0030】
さらに、後方チャンネルの処理回路3Bにおいては、A/Dコンバータ回路23、24からのオーディオ信号SLB、SRBが、デジタルフィルタ313、3140を通じて加算回路323に供給され、その加算信号が、時間差の付加回路333およびレベル差の付加回路343を通じて加算回路35Rに供給される。また、A/Dコンバータ回路23、24からのオーディオ信号SLB、SRBが、デジタルフィルタ3130、314を通じて加算回路324に供給され、その加算信号が、時間差の付加回路334およびレベル差の付加回路344を通じて加算回路35Rに供給される。
【0031】
そして、加算回路35L、35Rの出力信号が、オーディオ信号SL 、SR として後段のD/Aコンバータ回路4L、4Rに供給される。
【0032】
この場合、デジタルフィルタ311〜314、3110〜3140は、例えばFIRフィルタにより構成される。そして、これらフィルタ311〜314、3110〜3140は、図3において、リスナMが正面前方を向いているときの頭部伝達関数HLF-L〜HRB-R、HLF-R〜HRB-Lに対応した頭部伝達関数に設定され、そのフィルタを通じるオーディオ信号にその頭部伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答が畳み込まれる。
【0033】
また、付加回路331〜334は、これらを通じる4つのオーディオ信号の間に所定の時間差を付加するものであり、例えば遅延回路により構成される。また、付加回路341〜344は、これらを通じる4つのオーディオ信号の間に所定のレベル差を付加するものであり、例えば可変利得アンプにより構成される。そして、マイクロコンピュータ74からのデータS74により、付加回路331〜334時間差が制御されるとともに、付加回路341〜344のレベル差が制御される。
【0034】
この場合、リスナの前方に音源があって、リスナが例えば右を向いたときには、リスナの左耳は音源に近づくので、左耳に入射する音波の時間遅れは小さくなるとともに、レベルは大きくなる。また、逆に、左を向いたときには、時間遅れは大きくなり、レベルは小さくなる。したがって、付加回路331の特性は、図4において折れ線Bで示すように制御され、付加回路341の特性は、図5において曲線Cで示すように制御される。
【0035】
さらに、左耳と右耳とは立場が左右逆なので、付加回路332の特性は、図4において折れ線Aで示すように制御され、付加回路342の特性は、図5において曲線Dで示すように制御される。
【0036】
一方、リスナの後方に音源があって、リスナが例えば右を向いたときには、リスナの左耳は音源から遠ざかるので、左耳に入射する音波の時間遅れは大きくなるとともに、レベルは小さくなる。また、逆に、左を向いたときには、時間遅れは小さくなり、レベルは大きくなる。したがって、付加回路333の特性は、図4において折れ線Aで示すように制御され、付加回路343の特性は、図5において曲線Dで示すように制御される。さらに、付加回路334の特性は、図4において折れ線Bで示すように制御され、付加回路344の特性は、図5において曲線Cで示すように制御される。
【0037】
このような構成によれば、オーディオ信号SLF〜SRBには、フィルタ311〜3140により図3に示す頭部伝達関数に対応するインパルス応答が畳み込まれ、その結果の信号SL 、SR がヘッドホン6の左および右チャンネルの音響ユニット6L、6Rに供給されるので、音像は頭外に定位し、スピーカ再生の場合と同等のステレオ再生音場が再現される。
【0038】
また、リスナが頭の向きを変えると、その向きに対応して付加回路331〜334および341〜344の特性が図4および図5に示すように変化するので、ヘッドホン6により形成される音像は、頭の向きにかかわらず外界の固定した場所に定位することになる。
【0039】
したがって、例えばオーケストラの音楽を聴いている場合に、頭の向きを変えても、そのオーケストラが移動しないで、オーケストラの前で頭の向きを変えたような自然な状態となる。あるいは、DVDプレーヤなどにより映像再生を行っている場合に、頭の向きを変えても、音像の定位位置を映像の位置に一致させておくことができる。
【0040】
ところで、AC−3などにおいては、図6に示すように、リスナMの左前方、右前方、左後方、右後方のスピーカSPLF、SPRF、SPLB、SPRBに加えて、リスナMの正面前方にスピーカSPCFも配置してステレオ再生することが想定されている。
【0041】
図7は、そのようなステレオ再生をヘッドホンにより再現する場合である。すなわち、アナログオーディオ信号SLF、SRF、SLB、SRBが、入力端子11〜14を通じてA/Dコンバータ回路21〜24に供給されてA/D変換されるとともに、正面前方チャンネルのアナログオーディオ信号SCFが、入力端子10を通じてA/Dコンバータ回路20に供給されてA/D変換される。そして、それらA/D変換後のオーディオ信号SLF〜SRB、SCFが、例えばDSPにより構成されたデジタル処理回路3に供給される。
【0042】
このデジタル処理回路3の詳細については後述するが、これは、オーディオ信号SLF〜SCFを、ヘッドホン6により所定のステレオ再生音場を再現するオーディオ信号SL 、SR に変換するものである。
【0043】
そして、このオーディオ信号SL 、SR がD/Aコンバータ回路4L、4Rに供給されてD/A変換され、このD/A変換後のアナログオーディオ信号SL 、SR が、ヘッドホンアンプ5L、5Rを通じてヘッドホン6の左および右の音響ユニット6L、6Rに供給される。
【0044】
また、ヘッドホン6に回転角速度センサ71が設けられるとともに、その出力信号が検出回路72に供給されてリスナの頭の回転角速度の検出信号S72が取り出され、この信号S72がA/Dコンバータ回路73に供給されてデジタルの検出信号S72にA/D変換されてからマイクロコンピュータ74に供給され、マイクロコンピュータ74において、検出信号S72は所定のデータS74が変換され、このデータS74がデジタル処理回路3に制御信号として供給される。
【0045】
そして、デジタル処理回路3は、ディスクリート回路により構成した場合、例えば図8に示すように構成される。すなわち、図6に示すようなステレオ再生の場合、中央前方のスピーカSPCFにより再生される音像は、左右のスピーカSPLF、SPRFにより再現することができる。
【0046】
そこで、図8に示す処理回路3においては、その前方チャンネルの処理回路3Fにおいて、A/Dコンバータ回路21、22からのデジタルオーディオ信号SLF、SRFが、加算回路36L、36Rを通じてデジタルフィルタ311〜3120に供給されるとともに、A/Dコンバータ回路20からのデジタルオーディオ信号SCFが減衰回路37を通じて加算回路36L、36Rに供給され、オーディオ信号SLF、SRFに分配される。なお、フィルタ311〜3120から後段および後方チャンネルの処理回路3Bは、図2と同様に構成される。
【0047】
したがって、このオーディオ再生装置においては、図6に示す5チャンネルステレオのスピーカ再生音場をヘッドホン6により再現できる。
【0048】
図9は、多チャンネルのデジタルオーディオ信号の信号源に接続できるようにした場合である。すなわち、図9において、符号900は、デジタルオーディオ信号の信号源を示し、この例においては、信号源900はDVDプレーヤである。そして、このDVDプレーヤ900からは、例えばドルビーデジタル(AC−3)におけるいわゆる5.1 チャンネルのデジタルオーディオ信号SDAが取り出される。
【0049】
このデジタルオーディオ信号SDAは、左前方、中央前方、右前方、左後方、右後方および120Hz 以下の低域の6チャンネルのデジタルオーディオ信号SLF、SCF、SRF、SLB、SRB、SLOW が、1つのシリアルデータにエンコードされた信号である。また、一般には、この信号SDAが、専用アダプタに供給されてもとの6チャンネルのオーディオ信号SLF〜SLOW にデコードおよびD/A変換され、その信号SLF〜SLOW がそれぞれのスピーカに供給されて再生音場が形成される。
【0050】
そして、そのような信号SDAが、プレーヤ900から同軸ケーブル901を通じてオーディオ再生装置のデコーダ回路8に供給されてそれぞれのオーディオ信号SLF〜SLOW にデコードないし分離され、これらオーディオ信号SLF〜SLOW がデジタル処理回路3に供給される。
【0051】
この処理回路3は、図8の処理回路3と同様に構成されて正面前方チャンネルの信号SCFが左前方および右前方チャンネルの信号SLF、SRFに分配されるとともに、さらに、低域信号SLOW が例えば信号SLF〜SRBに分配される。また、処理回路3から後段および手段71〜74は、図7のそれと同様に構成される。
【0052】
したがって、このオーディオ再生装置によれば、6チャンネルのオーディオ信号SLF〜SLOW を6つのスピーカに供給したときに得られる再生音場と同等の再生音場を、ヘッドホン6により再現することができる。
【0053】
そして、その場合、DVDプレーヤ1とオーディオ再生装置との接続は、ケーブル901の1本だけでよく、接続が簡単である。また、DVDプレーヤ900により再生されたデジタルオーディオ信号SDAを、アナログオーディオ信号にD/A変換しないで、そのままオーディオ再生装置に供給して音場再生を実現しているので、音質の劣化を回避することができる。
【0054】
図10は、この発明による一般的な多チャンネルのステレオ再生をヘッドホンにより実現できるようにした場合である。すなわち、この再生装置においては、多チャンネルのアナログオーディオ信号が、U個の前方チャンネルの信号SF1〜SFUと、V個の後方チャンネルの信号SB1〜SBVと、それ以外のW個の信号SS1〜SSWとに分類される。なお、信号SF1〜SFUは、リスナの前方180°の範囲に配置されるスピーカに供給される信号であり、信号SB1〜SBVは、リスナの後方180°の範囲に配置されるスピーカに供給される信号である。また、信号SS1〜SSWは、漠然とした方向感および頭外定位感を与える信号である。
【0055】
そして、前方チャンネルのオーディオ信号SF1〜SFUが、入力端子1F1〜1FUを通じてA/Dコンバータ回路2F1〜2FUに供給されてA/D変換されるとともに、後方チャンネルのオーディオ信号SB1〜SBVが、入力端子1B1〜1BVを通じてA/Dコンバータ回2B1〜2BVに供給されてA/D変換される。また、オーディオ信号SS1〜SSW、入力端子1S1〜1SWを通じてA/Dコンバータ回2S1〜2SWに供給されてA/D変換される。
【0056】
そして、そのA/D変換後のオーディオ信号SF1〜SFU、SB1〜SBV、SS1〜SSWが、例えばDSPにより構成されたデジタル処理回路3に供給される。
【0057】
このデジタル処理回路3の詳細については後述するが、これは、オーディオ信号SF1〜SSWを、ヘッドホン6により所定のステレオ再生音場を再現するオーディオ信号SL 、SR に変換するものである。
【0058】
そして、このオーディオ信号SL 、SR がD/Aコンバータ回路4L、4Rに供給されてD/A変換され、このD/A変換後のアナログオーディオ信号SL 、SR が、ヘッドホンアンプ5L、5Rを通じてヘッドホン6の左および右の音響ユニット6L、6Rに供給される。
【0059】
また、ヘッドホン6に回転角速度センサ71が設けられるとともに、その出力信号が検出回路72に供給されてリスナの頭の回転角速度の検出信号S72が取り出され、この信号S72がA/Dコンバータ回路73に供給されてデジタルの検出信号S72にA/D変換されてからマイクロコンピュータ74に供給され、マイクロコンピュータ74において、検出信号S72は所定のデータS74が作成され、このデータS74がデジタル処理回路3に制御信号として供給される。
【0060】
そして、デジタル処理回路3は、ディスクリート回路により構成した場合、例えば図11に示すように構成される。すなわち、前方チャンネルの処理回路3Fにおいては、信号SF1〜SFUが、デジタルフィルタ3111〜311Uを通じて加算回路321に供給されるとともに、デジタルフィルタ3121〜312Uを通じて加算回路322に供給される。
【0061】
この場合、フィルタ3111〜312Uは、図2のフィルタ311〜3120が図3の頭部伝達関数HLF-L〜HRF-Lを実現しているのと同様、オーディオ信号SF1〜SFUが供給されるスピーカと、リスナの耳との間の頭部伝達関数を実現するものである。そして、加算回路321、322の出力信号が、時間差の付加回路331、332およびレベル差の付加回路341、342を通じて加算回路35L、35Rに供給される。
【0062】
また、紙面の都合で図示を簡略化するが、後方チャンネルの処理回路3Bは、前方チャンネルの処理回路3Fと同様に構成されるもので、デジタルオーディオ信号SB1〜SBVの供給されるV組のデジタルフィルタ(3131、3141)〜(313V、314V)と、その出力信号の加算回路323、324と、その出力信号の供給される時間差の付加回路333、334およびレベル差の付加回路343、344とにより構成され、その出力信号が加算回路35L、35Rに供給される。
【0063】
さらに、処理回路3Sも、処理回路3Bと同様に構成されるもので、デジタルオーディオ信号SS1〜SSWの供給されるW組のデジタルフィルタ(3151、3161)〜(315W、316W)と、その出力信号の加算回路325、326と、その出力信号の供給される時間差の付加回路335、336およびレベル差の付加回路345、346とにより構成され、その出力信号が加算回路35L、35Rに供給される。
【0064】
そして、マイクロコンピュータ74からの制御信号S74が、処理回路3Fの付加回路331、332、341、342に制御信号として供給されるとともに、処理回路3Bの付加回路333、334、343、344に制御信号として供給され、付加回路331〜342、333〜344は、図2の処理回路3F、3Bの場合と同様に制御される。なお、処理回路3Sにおける付加回路335、336、345、346の時間差およびレベル差は、リスナが正面を向いているときの値に固定されるか、制御信号S74により付加回路331、332、341、342のそれとは逆に変化するように制御される。
【0065】
このような構成によれば、オーディオ信号SF1〜SFU、SB1〜SBV、SS1〜SSWが、スピーカに供給された場合と同様の多チャンネルステレオの再生音場を再現することができる。そして、その場合、前方チャンネルおよび後方チャンネルのオーディオ信号SF1〜SFU、SB1〜SBVにより形成される音像は、リスナが頭を動かしても移動しない。
【0066】
しかし、残りのオーディオ信号SS1〜SSWは、時間差およびレベル差の可変制御をしていないので、あるいは前方チャンネルの信号SF1〜SFUとは逆に制御されるので、信号SS1〜SSWにより形成される音像は、リスナが頭を動かすと、一緒に動き、あるいは漠然とした方向感や頭外定位感となり、スピーカ再生では再現できない効果を得ることができる。
【0067】
なお、上述においては、付加回路341〜344によりオーディオ信号にレベル差を与えて頭の向きを変えたときの音像の定位を再現しているが、例えば前方に音源があるときに、右を向くと、右耳に入射する音波は高域が低下するので、付加回路341〜344を周波数特性の制御回路とし、頭の向きを変えたときの周波数特性、特に高域の変化を付加するようにしてもよい。
【0068】
また、付加回路331〜334において、時間差の代わりに位相差を付加することもできる。あるいは、付加回路331〜334において位相差を付加し、付加回路341〜344において周波数特性の変化を付加することもできる。
【0069】
さらに、上述において、リスナMの頭の向きを検出する回転角速度センサ71は、圧電振動ジャイロや地磁気方位センサとすることができる。あるいは、リスナMの前方あるいは周囲に発光手段を配置するとともに、ヘッドホン6に少なくとも2個の光強度センサを設け、これら光強度センサの出力比によりリスナMの頭の回転角を算出することもできる。
【0070】
また、ヘッドホン6上の離れた2か所に設けられた超音波センサにより、リスナMの前方あるいは周囲の超音波発振器から出力されるバースト状の超音波を受音して受信信号に変換し、この受信信号の時間差からヘッドホン6の回転角を算出することもできる。
【0071】
さらに、磁針により光学シャッタを連動させて光学センサに入射する光量を、リスナMの頭の向きにしたがって制御することにより、頭の回転角を検出することもできる。あるいは磁針をロータリーエンコーダの入力軸に設ければ、頭の回転角を示す信号をデジタル信号の状態で得ることができ、A/Dコンバータ回路73を省略することができる。
【0072】
また、検出回路72は、回転角速度センサ71の検出方法に対応した回路とすることができる。さらに、回転角速度センサ71および回路72〜74の一部または全部をヘッドホン6に設けることもできる。また、オーディオ信号SL 、SR を、FM波や赤外線を使用してワイヤレスでヘッドホン6に供給することもできる。
【0073】
【発明の効果】
この発明によれば、リスナの前方の音像に対しても、後方の音像に対しても実際に頭を動かしながら聞く場合と同様の特性も再現でき、あらゆる方向の音像に対して良好な頭外定位を実現することができる。
【0074】
また、すべてのチャンネルにおいてデジタル信号処理を行う必要がなく、比較的少ない信号処理量で、多チャンネルのオーディオ信号による音像に対して頭外定位を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一形態を示す系統図である。
【図2】この発明の一部の一形態を示す系統図である。
【図3】この発明を説明するための平面図である。
【図4】この発明を説明するための特性図である。
【図5】この発明を説明するための特性図である。
【図6】この発明を説明するための平面図である。
【図7】この発明の他の一形態を示す系統図である。
【図8】この発明の一部の他の一形態を示す系統図である。
【図9】この発明の他の一形態を示す系統図である。
【図10】この発明の他の一形態を示す系統図である。
【図11】この発明の一部の他の一形態を示す系統図である。
【符号の説明】
3…デジタル処理回路、3B…後方チャンネルの処理回路、3F…前方チャンネルの処理回路、4Lおよび4R…D/Aコンバータ回路、5Lおよび5R…アンプ、6…ヘッドホン、6Lおよび6R…音響ユニット、11〜14…入力端子、21〜24…A/Dコンバータ回路、71…回転角速度センサ、72…検出回路、73…A/Dコンバータ回路、74…マイクロコンピュータ
311〜314および3110〜3140…デジタルフィルタ、321〜324…加算回路、331〜334…時間差の付加回路、341〜344…レベル差の付加回路、35Lおよび35R…加算回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an audio playback device.
[0002]
[Prior art]
In general, an audio signal accompanying a video such as a movie is recorded on the assumption that it is reproduced by speakers placed on both sides of the screen. According to this, the position of the sound source in the video matches the position of the sound image that can actually be heard, and a sound field having a more natural spread is established.
[0003]
However, when such an audio signal is viewed using headphones, the sound image is localized in the head, and the direction of the image does not match the localization of the sound image, resulting in a very unnatural sound image localization. .
[0004]
The same applies to the case of listening to music or the like that does not involve video, and unlike the case of speaker playback, the sound can be heard from within the head, resulting in an unnatural playback sound field.
[0005]
Therefore, the head-related transfer function (impulse response) from the speaker placed in front of the listener to the listener's ears is measured or calculated in advance, and this is convolved with the audio signal by a digital filter such as an FIR filter, and the resulting audio A method of supplying a signal to headphones is considered. According to this method, the sound image is localized outside the head, and a sound field close to that in the case of speaker reproduction can be reproduced.
[0006]
However, according to this method, the sound image is localized outside the head, but when the head is changed, the sound image moves together with the movement of the head. Deviation occurs in the direction of the sound image, resulting in an unnatural sound image localization.
[0007]
In view of this, a method of detecting the head movement, updating the coefficient of the digital fill according to the head movement, and fixing the direction of the sound image with respect to the listening environment has been considered. According to this method, the sound image is not localized in the head, and even if the head is moved, the sound image does not move, so that a sound image very similar to the sound image reproduced by the speaker can be obtained.
[0008]
However, when updating the coefficient of the digital filter according to the movement of the head, if the head moves even a little, the coefficient of the digital filter must be updated each time, and a large number of product-sum operation circuits are high-speed. And memory.
[0009]
Therefore, the coefficient of the digital filter is fixed to the value when the head is facing the front, for example, and the change of the coefficient with respect to the movement of the head is substituted or simulated by changing the time difference and the level difference with respect to the audio signal of each channel. A way to do this is considered. According to this method, it is not necessary to sequentially update the coefficients of the digital filter, and the circuit scale can be greatly simplified.
[0010]
However, in this method, the direction of sound image localization that can be realized by the time difference and the level difference is limited to the range of 180 ° forward, and the sound image cannot be localized backward.
[0011]
Further, when the position of the sound image is fixed, a new problem occurs. That is, for example, when there is a sound source in front, if the user turns to the right, the left ear approaches the sound source, so that the time delay of the sound wave incident on the left ear is reduced and the level is increased. However, when there is a sound source behind, if the user turns to the right, the left ear moves away from the sound source, so the time delay of the sound wave incident on the left ear increases and the level decreases.
[0012]
Therefore, when updating the coefficient of the digital filter according to the movement of the head, the direction of change of the coefficient must be reversed depending on the position of the sound source. If the coefficient is simply updated, the sound image is localized at the intended position. I ca n’t keep it.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, various methods have been considered as methods for reproducing the speaker sound field using headphones, but each has its own problems.
[0014]
Furthermore, according to experiments, there are cases where the expression of the sound field is richer if some of the sound images are localized in the head rather than being localized outside the head. This is because the localization in the head cannot be easily realized by speaker reproduction. For example, when the video is a scene with a bow, if the last sound is reproduced at the listener's ear, the effect cannot be expressed by speaker reproduction.
[0015]
In addition, there is a need to be able to cope with more input signals such as a multi-channel digital input signal such as AC-3.
[0016]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and when reproducing a speaker sound field using headphones, it is intended to realize front and rear sound image localization while suppressing the amount of calculation of impulse response bonuses. It is.
[0017]
In addition, it uses the phenomenon of localization in the head effectively to increase the expressive power of the sound field. Alternatively, it is intended to realize a surround sound field with only a vague sense of direction.
[0018]
Furthermore, it is possible to cope with a larger number of input signals such as a multi-channel digital input signal such as AC-3.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
  For this reason,thisIn the invention,
  A signal processing circuit for performing predetermined signal processing on input audio signals of a plurality of N channels (N = U + V + W);
  A headphone to which the output signal of this signal processing circuit is supplied;
  Detecting means provided on the headphone for detecting the orientation of the head of the headphone wearer;
  A circuit for processing the detection output of the detection means and outputting predetermined control data;
Have
  The signal processing circuit is
    2 U digital filters that convolve an impulse response obtained by converting a head-related transfer function from the U sound sources located in front of the N-channel audio signals to the left and right ears of the wearer into the time domain;
    2V digital filters that convolve impulse responses obtained by converting head-related transfer functions from the V sound sources located behind to the left and right ears into the time domain out of the N-channel audio signals;
    Of the N channel input audio signals,Excluding U sound sources located in front and V sound sources located in rear2W digital filters that convolve impulse responses obtained by transforming the head-related transfer functions from the W sound sources to the left and right ears into the time domain;
    A first pair of addition circuits for adding the outputs of the digital filters respectively corresponding to the front left and right channels out of the 2U digital filters;
    A second pair of addition circuits for adding the outputs of the digital filters respectively corresponding to the rear left and right channels out of the 2V digital filters;
    A third pair of adder circuits for adding the outputs of the digital filters respectively corresponding to the left and right channels out of the 2W digital filters;
    A first pair of additional circuits that respectively add a time difference and a level difference to the outputs of the first pair of adder circuits;
    A second pair of additional circuits for adding a time difference and a level difference to the outputs of the second pair of adder circuits,
    A third pair of additional circuits for adding a time difference and a level difference to the outputs of the third pair of adder circuits,
  A fourth pair of adder circuits that add the outputs of the first, second, and third pair of additional circuits to the left and right channel output signals of the signal processing circuit;
  Have
  When the orientation of the wearer's head changes, the first pair of additional circuits and the second pair of additional circuits cause a time difference and a level difference in opposite directions to the signals passing through them. The time difference and level difference are controlled by the control data as givenWith
Even when the orientation of the head of the wearer changes, the time difference and level difference added by the third pair of additional circuits are kept constant.
  Audio playback device
It is what.
  Therefore, even if the listener changes the direction of the head, the front and rear sound images are localized at that position.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 shows the present invention.Is the premise of1 shows an entire form of an audio reproducing apparatus. The codes SLF, SRF, SLB, and SRB are 4-channel analog audio signals. These signals SLF, SRF, SLB, and SRB are, for example, as shown in FIG. When supplied to the speakers SPLF, SPRF, SPLB, and SPRB arranged at the rear and right rear, a four-channel stereo reproduction sound field is realized.
[0021]
These audio signals SLF to SRB are supplied to the A / D converter circuits 21 to 24 through the input terminals 11 to 14 and A / D converted, and the audio signals SLF to SRB after the A / D conversion are, for example, It is supplied to a digital processing circuit 3 constituted by a DSP.
[0022]
Although details of the digital processing circuit 3 will be described later, this converts the audio signals SLF to SRB into audio signals SL and SR that reproduce a predetermined stereo reproduction sound field by headphones.
[0023]
The audio signals SL and SR are supplied to the D / A converter circuits 4L and 4R and D / A converted. The analog audio signals SL and SR after the D / A conversion are supplied to the headphones 6 through the headphone amplifiers 5L and 5R. Left and right acoustic units (electric / acoustic transducers) 6L and 6R.
[0024]
Further, a rotational angular velocity sensor 71 is provided in the headphone 6 and its output signal is supplied to the detection circuit 72 to detect the angular velocity when the listener rotates the head with the headphone 6 attached thereto, and the detection signal S72. Is supplied to the A / D converter circuit 73 and A / D converted into a digital detection signal S 72, and the detection signal S 72 is supplied to the microcomputer 74.
[0025]
Then, in the microcomputer 74, the detection signal S72 is sampled every predetermined time and then integrated and converted into angle data indicating the head direction of the listener, and the sound image is actually localized from the data of this angle. Data S74 is created for this purpose, and this data S74 is supplied to the digital processing circuit 3 as a control signal.
[0026]
Next, the case where the digital processing circuit 3 is constituted by a discrete circuit will be described.
[0027]
Now, as shown in FIG. 3, when the speakers SPLF, SPRF, SPLB, SPRB are arranged at the left front, right front, left rear, and right rear of the listener M,
HLF-L: Head-related transfer function from speaker SPLF to listener M's left ear
HLF-R: Head-related transfer function from speaker SPLF to listener M's right ear
HRF-L: Head-related transfer function from speaker SPRF to the left ear of listener M
...
HRB-R: Head-related transfer function from speaker SPRB to the right ear of listener M
Then, the digital processing circuit 3 only needs to realize these head related transfer functions HLF-L to HRB-R.
[0028]
Therefore, the digital processing circuit 3 is configured as shown in FIG. 2, for example. The digital processing circuit 3 includes a processing circuit 3F that processes the signals SLF and SRF of the front channel among the audio signals SLF to SRB, and a processing circuit 3B that processes the signals SLB and SRB of the rear channel.
[0029]
That is, in the processing circuit 3F for the front channel, the audio signals SLF and SRF from the A / D converter circuits 21 and 22 are supplied to the adding circuit 321 through the digital filters 311 and 3120, and the added signal is added to the time difference adding circuit. 331 and the level difference adding circuit 341 are supplied to the adding circuit 35L. Also, the audio signals SLF and SRF from the A / D converter circuits 21 and 22 are supplied to the adding circuit 322 through the digital filters 3110 and 312, and the added signals are supplied through the time difference adding circuit 332 and the level difference adding circuit 342. It is supplied to the adding circuit 35R.
[0030]
Further, in the rear channel processing circuit 3B, the audio signals SLB and SRB from the A / D converter circuits 23 and 24 are supplied to the adding circuit 323 through the digital filters 313 and 3140, and the added signal is added to the time difference adding circuit. 333 and the level difference adding circuit 343 are supplied to the adding circuit 35R. Also, the audio signals SLB and SRB from the A / D converter circuits 23 and 24 are supplied to the adder circuit 324 through the digital filters 3130 and 314, and the added signal passes through the time difference adding circuit 334 and the level difference adding circuit 344. It is supplied to the adding circuit 35R.
[0031]
Then, the output signals of the adder circuits 35L and 35R are supplied to the D / A converter circuits 4L and 4R in the subsequent stage as audio signals SL and SR.
[0032]
In this case, the digital filters 311 to 314 and 3110 to 3140 are configured by, for example, FIR filters. These filters 311 to 314 and 3110 to 3140 correspond to the head-related transfer functions HLF-L to HRB-R and HLF-R to HRB-L when the listener M faces the front front in FIG. The head-related transfer function is set, and the impulse response obtained by converting the head-related transfer function into the time axis is convoluted with the audio signal passing through the filter.
[0033]
  Further, the addition circuits 331 to 334 add a predetermined time difference between the four audio signals passing through them, and are constituted by, for example, a delay circuit. Further, the addition circuits 341 to 344 add a predetermined level difference between the four audio signals passing through them, and are constituted by, for example, a variable gain amplifier. The additional circuits 331 to 334 are then used in accordance with the data S74 from the microcomputer 74.ofWhile the time difference is controlled, the level difference of the additional circuits 341 to 344 is controlled.
[0034]
In this case, when there is a sound source in front of the listener and the listener turns to the right, for example, the listener's left ear approaches the sound source, the time delay of the sound wave incident on the left ear is reduced and the level is increased. Conversely, when turning to the left, the time delay increases and the level decreases. Therefore, the characteristic of the additional circuit 331 is controlled as indicated by the broken line B in FIG. 4, and the characteristic of the additional circuit 341 is controlled as indicated by the curve C in FIG.
[0035]
Further, since the left ear and the right ear are in opposite positions, the characteristic of the additional circuit 332 is controlled as indicated by a broken line A in FIG. 4, and the characteristic of the additional circuit 342 is indicated by a curve D in FIG. Be controlled.
[0036]
On the other hand, when there is a sound source behind the listener and the listener turns to the right, for example, the listener's left ear moves away from the sound source, so the time delay of the sound wave incident on the left ear increases and the level decreases. Conversely, when turning to the left, the time delay becomes smaller and the level becomes larger. Therefore, the characteristic of the additional circuit 333 is controlled as indicated by a broken line A in FIG. 4, and the characteristic of the additional circuit 343 is controlled as indicated by a curve D in FIG. Further, the characteristic of the additional circuit 334 is controlled as indicated by a broken line B in FIG. 4, and the characteristic of the additional circuit 344 is controlled as indicated by a curve C in FIG.
[0037]
According to such a configuration, the audio signals SLF to SRB are convolved with the impulse responses corresponding to the head-related transfer function shown in FIG. 3 by the filters 311 to 3140, and the resulting signals SL and SR are output from the headphones 6. Since the sound images are supplied to the left and right channel acoustic units 6L and 6R, the sound image is localized outside the head, and a stereo reproduction sound field equivalent to the case of speaker reproduction is reproduced.
[0038]
When the listener changes the direction of the head, the characteristics of the additional circuits 331 to 334 and 341 to 344 change as shown in FIGS. 4 and 5 corresponding to the direction of the head, so that the sound image formed by the headphones 6 is Regardless of the direction of the head, it will be located in a fixed place in the outside world.
[0039]
Therefore, for example, when listening to orchestra music, even if the head direction is changed, the orchestra does not move, and a natural state is obtained in which the head direction is changed in front of the orchestra. Alternatively, when the video is reproduced by a DVD player or the like, the localization position of the sound image can be matched with the video position even if the head direction is changed.
[0040]
By the way, in AC-3 etc., as shown in FIG. 6, in addition to the left front, right front, left rear and right rear speakers SPLF, SPRF, SPLB and SPRB of the listener M, It is assumed that SPCF is also arranged for stereo reproduction.
[0041]
FIG. 7 shows a case where such stereo reproduction is reproduced by headphones. That is, the analog audio signals SLF, SRF, SLB, SRB are supplied to the A / D converter circuits 21-24 through the input terminals 11-14 and A / D converted, and the analog audio signal SCF of the front front channel is The signal is supplied to the A / D converter circuit 20 through the input terminal 10 and A / D converted. Then, the audio signals SLF to SRB, SCF after the A / D conversion are supplied to the digital processing circuit 3 constituted by, for example, a DSP.
[0042]
Although details of the digital processing circuit 3 will be described later, this converts the audio signals SLF to SCF into audio signals SL and SR for reproducing a predetermined stereo reproduction sound field by the headphones 6.
[0043]
The audio signals SL and SR are supplied to the D / A converter circuits 4L and 4R and D / A converted. The analog audio signals SL and SR after the D / A conversion are supplied to the headphones 6 through the headphone amplifiers 5L and 5R. To the left and right acoustic units 6L, 6R.
[0044]
The headphone 6 is provided with a rotational angular velocity sensor 71, and its output signal is supplied to a detection circuit 72, and a detection signal S 72 of the rotational angular velocity of the listener's head is taken out. This signal S 72 is sent to the A / D converter circuit 73. After being supplied and A / D converted into a digital detection signal S72, it is supplied to the microcomputer 74. In the microcomputer 74, the detection signal S72 is converted into predetermined data S74, and this data S74 is controlled by the digital processing circuit 3. Supplied as a signal.
[0045]
When the digital processing circuit 3 is configured by a discrete circuit, for example, it is configured as shown in FIG. That is, in the case of stereo reproduction as shown in FIG. 6, the sound image reproduced by the speaker SPCF at the center front can be reproduced by the left and right speakers SPLF and SPRF.
[0046]
Therefore, in the processing circuit 3 shown in FIG. 8, in the processing circuit 3F of the front channel, the digital audio signals SLF and SRF from the A / D converter circuits 21 and 22 are added to the digital filters 311 to 3120 through the addition circuits 36L and 36R. And the digital audio signal SCF from the A / D converter circuit 20 is supplied to the adder circuits 36L and 36R through the attenuation circuit 37 and distributed to the audio signals SLF and SRF. Note that the processing circuits 3B for the rear and rear channels from the filters 311 to 3120 are configured in the same manner as in FIG.
[0047]
Therefore, in this audio reproduction device, the 5-channel stereo speaker reproduction sound field shown in FIG.
[0048]
FIG. 9 shows a case where connection to a signal source of a multi-channel digital audio signal is enabled. That is, in FIG. 9, reference numeral 900 indicates a signal source of a digital audio signal, and in this example, the signal source 900 is a DVD player. From this DVD player 900, for example, a so-called 5.1-channel digital audio signal SDA in Dolby Digital (AC-3) is taken out.
[0049]
This digital audio signal SDA is composed of 6 channels of digital audio signals SLF, SCF, SRF, SLB, SRB, and SLOW in one serial front, left front, center front, right front, left rear, right rear and 120Hz or lower. It is a signal encoded in data. In general, the signal SDA is decoded and D / A converted into the original 6-channel audio signals SLF to SLOW supplied to the dedicated adapter, and the signals SLF to SLOW are supplied to the respective speakers for reproduction. A sound field is formed.
[0050]
Then, such a signal SDA is supplied from the player 900 to the decoder circuit 8 of the audio reproducing device through the coaxial cable 901 and is decoded or separated into the respective audio signals SLF to SLOW, and these audio signals SLF to SLOW are converted into digital processing circuits. 3 is supplied.
[0051]
The processing circuit 3 is configured in the same manner as the processing circuit 3 of FIG. 8, and the front front channel signal SCF is distributed to the left front and right front channel signals SLF and SRF. Further, the low frequency signal SLOW is, for example, The signals SLF to SRB are distributed. Further, the subsequent stage from the processing circuit 3 and the means 71 to 74 are configured in the same manner as that of FIG.
[0052]
Therefore, according to this audio reproduction apparatus, the headphone 6 can reproduce the reproduction sound field equivalent to the reproduction sound field obtained when the six-channel audio signals SLF to SLOW are supplied to the six speakers.
[0053]
In this case, the connection between the DVD player 1 and the audio playback device is only one cable 901, and the connection is simple. Further, since the digital audio signal SDA reproduced by the DVD player 900 is not converted into an analog audio signal but supplied to the audio reproducing apparatus as it is to realize the sound field reproduction, the deterioration of the sound quality is avoided. be able to.
[0054]
  FIG.According to this inventionThis is a case where general multi-channel stereo reproduction can be realized with headphones. That is, in this playback apparatus, multi-channel analog audio signals are divided into U front channel signals SF1 to SFU, V rear channel signals SB1 to SBV, and other W signals SS1 to SSW. And classified. The signals SF1 to SFU are signals supplied to speakers arranged in a range of 180 ° in front of the listener, and the signals SB1 to SBV are supplied to speakers arranged in a range of 180 ° behind the listener. Signal. Further, the signals SS1 to SSW are signals that give a vague sense of direction and out-of-head localization.
[0055]
The front channel audio signals SF1 to SFU are supplied to the A / D converter circuits 2F1 to 2FU through the input terminals 1F1 to 1FU and A / D converted, and the rear channel audio signals SB1 to SBV are input terminals. The signals are supplied to the A / D converter circuits 2B1 to 2BV through 1B1 to 1BV and A / D converted. Also, the audio signals SS1 to SSW and the input terminals 1S1 to 1SW are supplied to the A / D converter circuits 2S1 to 2SW for A / D conversion.
[0056]
Then, the audio signals SF1 to SFU, SB1 to SBV, and SS1 to SSW after the A / D conversion are supplied to the digital processing circuit 3 constituted by, for example, a DSP.
[0057]
Although details of the digital processing circuit 3 will be described later, this converts the audio signals SF1 to SSW into audio signals SL and SR for reproducing a predetermined stereo reproduction sound field by the headphones 6.
[0058]
The audio signals SL and SR are supplied to the D / A converter circuits 4L and 4R and D / A converted. The analog audio signals SL and SR after the D / A conversion are supplied to the headphones 6 through the headphone amplifiers 5L and 5R. To the left and right acoustic units 6L, 6R.
[0059]
The headphone 6 is provided with a rotational angular velocity sensor 71, and its output signal is supplied to a detection circuit 72, and a detection signal S 72 of the rotational angular velocity of the listener's head is taken out. This signal S 72 is sent to the A / D converter circuit 73. After being supplied and A / D converted into a digital detection signal S72, it is supplied to the microcomputer 74. In the microcomputer 74, predetermined data S74 is generated from the detection signal S72, and this data S74 is controlled by the digital processing circuit 3. Supplied as a signal.
[0060]
When the digital processing circuit 3 is configured by a discrete circuit, for example, it is configured as shown in FIG. That is, in the front channel processing circuit 3F, the signals SF1 to SFU are supplied to the adder circuit 321 through the digital filters 3111 to 311U and to the adder circuit 322 through the digital filters 3121 to 312U.
[0061]
In this case, the filters 3111 to 312U are speakers to which audio signals SF1 to SFU are supplied in the same manner as the filters 311 to 3120 in FIG. 2 realize the head related transfer functions HLF-L to HRF-L in FIG. And the head-related transfer function between the listener's ears. The output signals of the adder circuits 321 and 322 are supplied to the adder circuits 35L and 35R through the time difference addition circuits 331 and 332 and the level difference addition circuits 341 and 342, respectively.
[0062]
Although the illustration is simplified for the sake of space, the rear channel processing circuit 3B is configured in the same manner as the front channel processing circuit 3F, and V sets of digital audio signals SB1 to SBV are supplied. Filters (3131, 3141) to (313V, 314V), output signal adding circuits 323, 324, time difference adding circuits 333, 334 and level difference adding circuits 343, 344 to which the output signals are supplied. The output signal is supplied to addition circuits 35L and 35R.
[0063]
Further, the processing circuit 3S is configured in the same manner as the processing circuit 3B, and W sets of digital filters (3151, 3161) to (315W, 316W) to which the digital audio signals SS1 to SSW are supplied, and their output signals Adder circuits 325 and 326, time difference adding circuits 335 and 336 to which the output signals are supplied, and level difference adding circuits 345 and 346, and the output signals are supplied to the adder circuits 35L and 35R.
[0064]
The control signal S74 from the microcomputer 74 is supplied as a control signal to the additional circuits 331, 332, 341, and 342 of the processing circuit 3F, and is also supplied to the additional circuits 333, 334, 343, and 344 of the processing circuit 3B. The additional circuits 331 to 342 and 333 to 344 are controlled in the same manner as the processing circuits 3F and 3B in FIG. Note that the time difference and level difference of the additional circuits 335, 336, 345, and 346 in the processing circuit 3S are fixed to values when the listener is facing the front, or the additional circuits 331, 332, 341, and It is controlled to change opposite to that of 342.
[0065]
According to such a configuration, it is possible to reproduce the same multi-channel stereo reproduction sound field as when the audio signals SF1 to SFU, SB1 to SBV, and SS1 to SSW are supplied to the speakers. In that case, the sound image formed by the audio signals SF1 to SFU and SB1 to SBV of the front channel and the rear channel does not move even if the listener moves his / her head.
[0066]
However, since the remaining audio signals SS1 to SSW are not subjected to variable control of time difference and level difference, or are controlled in reverse to the signals SF1 to SFU of the front channel, the sound image formed by the signals SS1 to SSW. When the listener moves his / her head, the listener moves together, or has a vague direction and out-of-head orientation, and an effect that cannot be reproduced by speaker playback can be obtained.
[0067]
In the above description, the additional circuit 341 to 344 reproduces the localization of the sound image when the head direction is changed by giving a level difference to the audio signal. For example, when the sound source is ahead, it turns to the right. Since the high frequency of the sound wave incident on the right ear is lowered, the additional circuits 341 to 344 are used as frequency characteristic control circuits to add the frequency characteristic when the head direction is changed, particularly the high frequency change. May be.
[0068]
Further, in the addition circuits 331 to 334, a phase difference can be added instead of the time difference. Alternatively, the addition circuits 331 to 334 can add a phase difference, and the addition circuits 341 to 344 can add a change in frequency characteristics.
[0069]
Furthermore, in the above description, the rotational angular velocity sensor 71 that detects the head direction of the listener M can be a piezoelectric vibration gyro or a geomagnetic orientation sensor. Alternatively, the light emitting means may be disposed in front of or around the listener M, and at least two light intensity sensors may be provided in the headphones 6, and the rotation angle of the head of the listener M may be calculated from the output ratio of these light intensity sensors. .
[0070]
In addition, by using ultrasonic sensors provided at two distant locations on the headphone 6, burst ultrasonic waves output from an ultrasonic oscillator in front of or around the listener M are received and converted into reception signals, The rotation angle of the headphones 6 can also be calculated from the time difference between the received signals.
[0071]
Furthermore, the rotation angle of the head can also be detected by controlling the amount of light incident on the optical sensor in accordance with the direction of the head of the listener M by interlocking the optical shutter with the magnetic needle. Alternatively, if a magnetic needle is provided on the input shaft of the rotary encoder, a signal indicating the rotation angle of the head can be obtained in a digital signal state, and the A / D converter circuit 73 can be omitted.
[0072]
The detection circuit 72 can be a circuit corresponding to the detection method of the rotation angular velocity sensor 71. Furthermore, some or all of the rotational angular velocity sensor 71 and the circuits 72 to 74 can be provided in the headphones 6. Further, the audio signals SL and SR can be supplied to the headphones 6 wirelessly using FM waves or infrared rays.
[0073]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to reproduce the same characteristics as when listening to the sound image in front of the listener and the sound image behind the listener while actually moving the head. Localization can be realized.
[0074]
Further, it is not necessary to perform digital signal processing in all channels, and out-of-head localization can be realized for a sound image by a multi-channel audio signal with a relatively small amount of signal processing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram showing an embodiment of a part of the present invention.
FIG. 3 is a plan view for explaining the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining the present invention.
FIG. 6 is a plan view for explaining the present invention.
FIG. 7 is a system diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a system diagram showing another embodiment of a part of the present invention.
FIG. 9 is a system diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a system diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a system diagram showing another embodiment of a part of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Digital processing circuit, 3B ... Back channel processing circuit, 3F ... Front channel processing circuit, 4L and 4R ... D / A converter circuit, 5L and 5R ... Amplifier, 6 ... Headphone, 6L and 6R ... Sound unit, 11 -14: input terminals, 21-24: A / D converter circuit, 71: rotational angular velocity sensor, 72: detection circuit, 73: A / D converter circuit, 74: microcomputer
311 to 314 and 3110 to 3140: digital filter, 321-324: addition circuit, 331-334: time difference addition circuit, 341-344: level difference addition circuit, 35L and 35R: addition circuit

Claims (1)

複数Nチャンネル(N=U+V+W)の入力オーディオ信号に所定の信号処理を行う信号処理回路と、
この信号処理回路の出力信号が供給されるへッドホンと、
このへッドホンに設けられてこのヘッドホンの装着者の頭部の向きを検出する検出手段と、
この検出手段の検出出力を処理して所定の制御データを出力する回路と
を有し、
上記信号処理回路は、
上記Nチャンネルのオーディオ信号のうち、前方に位置するU個の音源から上記装着者の左耳および右耳までの頭部伝達関数を時間領域に変換したインパルス応答を畳み込む2U個のデジタルフィルタと、
上記Nチャンネルのオーディオ信号のうち、後方に位置するV個の音源から上記左耳および右耳までの頭部伝達関数を時間領域に変換したインパルス応答を畳み込む2V個のデジタルフィルタと、
上記Nチャンネルの入力オーディオ信号のうち、上記前方に位置するU個の音源および上記後方に位置するV個の音源を除くW個の音源から上記左耳および右耳までの頭部伝達関数を時間領域に変換したインパルス応答を畳み込む2W個のデジタルフィルタと、
上記2U個のデジタルフィルタのうち、前方の左および右チャンネルにそれぞれ対応するデジタルフィルタの出力をそれぞれ互いに加算する第1の1対の加算回路と、
上記2V個のデジタルフィルタのうち、後方の左および右チャンネルにそれぞれ対応するデジタルフィルタの出力をそれぞれ互いに加算する第2の1対の加算回路と、
上記2W個のデジタルフィルタのうち、左および右チャンネルにそれぞれ対応するデジタルフィルタの出力をそれぞれ互いに加算する第3の1対の加算回路と、
上記第1の1対の加算回路の出力にそれぞれ時間差およびレベル差を付加する第1の1対の付加回路と、
上記第2の1対の加算回路の出力にそれぞれ時間差およびレベル差を付加する第2の1対の付加回路と、
上記第3の1対の加算回路の出力にそれぞれ時間差およびレベル差を付加する第3の1対の付加回路と、
上記第1、第2および第3の1対の付加回路の出力をそれぞれ互いに加算して上記信号処理回路の左および右チャンネルの出力信号とする第4の1対の加算回路と
を有し、
上記装着者の頭部の向きが変化したとき、上記第1の1対の付加回路と、上記第2の1対の付加回路とは、これらを通じる信号に互いに逆方向の時間差およびレベル差を与えるように、その時間差およびレベル差を上記制御データにより制御するとともに、
上記装着者の頭部の向きが変化したときでも、上記第3の1対の付加回路が付加する時間差およびレベル差を一定に保持する
ようにしたオーディオ再生装置。
A signal processing circuit for performing predetermined signal processing on input audio signals of a plurality of N channels (N = U + V + W);
A headphone to which the output signal of this signal processing circuit is supplied;
Detecting means provided on the headphone for detecting the orientation of the head of the headphone wearer;
A circuit for processing the detection output of the detection means and outputting predetermined control data;
The signal processing circuit is
2 U digital filters that convolve an impulse response obtained by converting a head-related transfer function from the U sound sources located in front of the N-channel audio signals to the left and right ears of the wearer into the time domain;
2V digital filters that convolve impulse responses obtained by converting head-related transfer functions from the V sound sources located behind to the left and right ears into the time domain out of the N-channel audio signals;
Of the N-channel input audio signals, the head-related transfer functions from the W sound sources excluding the U sound sources located in the front and the V sound sources located in the rear to the left and right ears are expressed as time. 2W digital filters that convolve the impulse response converted into a region;
A first pair of addition circuits for adding the outputs of the digital filters respectively corresponding to the front left and right channels among the 2U digital filters,
A second pair of addition circuits for adding the outputs of the digital filters respectively corresponding to the rear left and right channels out of the 2V digital filters;
A third pair of adder circuits for adding the outputs of the digital filters respectively corresponding to the left and right channels out of the 2W digital filters;
A first pair of additional circuits that respectively add a time difference and a level difference to the outputs of the first pair of adder circuits;
A second pair of additional circuits for adding a time difference and a level difference to the outputs of the second pair of adder circuits,
A third pair of additional circuits for adding a time difference and a level difference to the outputs of the third pair of adder circuits,
A fourth pair of adder circuits which add the outputs of the first, second and third pairs of additional circuits to the left and right channel output signals of the signal processing circuit, respectively,
When the orientation of the wearer's head changes, the first pair of additional circuits and the second pair of additional circuits cause a time difference and a level difference in opposite directions to the signals passing through them. The time difference and the level difference are controlled by the control data as given ,
An audio reproducing apparatus for maintaining a constant time difference and level difference added by the third pair of additional circuits even when the orientation of the head of the wearer is changed .
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JP4849121B2 (en) 2008-12-16 2012-01-11 ソニー株式会社 Information processing system and information processing method
JP2011188444A (en) * 2010-03-11 2011-09-22 Kddi Corp Head tracking device and control program
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