JP4064536B2

JP4064536B2 - Sound image localization device

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Publication number: JP4064536B2
Application number: JP18250098A
Authority: JP
Inventors: 義則熊本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2018-06-29
Also published as: JPH1175300A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音像定位装置に関し、特に、音響信号を入力し、上記入力した音響信号に対しての信号処理を行い、仮想的な音像を定位させ、音像定位信号を出力する音像定位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より用いられてきた一般的なステレオ音響システムにおいては、複数（一般的には２つ）のスピーカを用いて音像定位を制御し、受聴者である人間の聴覚に臨場感を与えることがなされていた。従来のシステムにおいては、通常、受聴者の前面に位置する左右２つのスピーカを用いて、両スピーカの間に音像を定位させるものであり、このようなシステムにおいては、２つのスピーカの外側に、音像を定位させることはされていなかった。そして、両スピーカの外側に、すなわち受聴者の周囲に音像を定位させ、例えば受聴者の後方から音が聞こえるような効果を得たい場合などでは、前方２つのスピーカに加えて後方にもスピーカを配置するシステムとすること等が行われていた。
【０００３】
しかし、音声のデジタル化の技術や、ＤＳＰ(Digital Signal Prosessor)等のハードウェアの発展に伴い、種々の信号処理が容易に行い得るようになったことから、前方に位置する２つのスピーカを用いるシステムにおいても、受聴者の周囲の任意の位置（横方向、後方等）に音像を定位させるように制御することが行われるようになった。
【０００４】
従来の技術による音像定位装置として、日本音響学会平成８年度春期研究発表会講演論文集ｐ５４９−５５０「音響制御におけるクロストークの打ち消しに関する一検討」（以下、参考文献１とする。）に記載されているものがある。
【０００５】
図１８は、音像定位の制御を説明するための図である。同図ａ）は、仮想的に定位される音像を示す図であり、同図ｂ）は２つのスピーカを用いたシステムを示す図である。ここでは、音像の仮想定位位置と、２つのスピーカの位置とは共に受聴者にとって左右対称の位置にあるものとしている。
【０００６】
音像定位装置においては、音源から受聴者の頭部、または耳に対しての音の伝達特性を示す頭部伝達関数を用いた信号処理によって、仮想的な定位位置の方向を決定する方向定位処理と、クロストーク打ち消し（クロストークキャンセル）処理とが行われる。
【０００７】
ここで、クロストーク信号とは、図１８ｂ）のような場合に、左側のスピーカから右耳へ、あるいは右側のスピーカから左耳に伝達される信号をいい、クロストーク打ち消し処理のためには、クロストーク打ち消し信号を生成することが行われるものとなる。
【０００８】
同図ａ）に示すように、このシステムにおいて得られる仮想的な環境では、受聴者の後方に位置する左右の仮想的な音像位置から、音響信号ｕＬ、およびｕＲが放射されているものであり、受聴者の左右の耳に与えられる音圧はそれぞれｙＬ１とｙＲ１となるものであるとする。左右対称であるので、左仮想位置から左耳へ、および右仮想位置から右耳への伝達は等しいものとなり、この伝達特性を示す頭部伝達関数をＴＭとする。同様に左仮想位置から右耳へ、および右仮想位置から左耳への伝達は、同じ頭部伝達関数ＴＣで表される。このような仮想環境においては、これら音圧と関数とについて、
ｙＬ１＝ＴＭ・ｕＬ＋ＴＣ・ｕＲ（１−１）
ｙＲ１＝ＴＣ・ｕＬ＋ＴＭ・ｕＲ（１−２）
という関係が成立する。
【０００９】
一方、同図ｂ）に示すシステムにおいては、左右のスピーカ１９０１ａ、および１９０１ｂからは、音響信号ｘＬ、およびｘＲが放射されているものであり、受聴者の左右の耳に与えられる音圧はそれぞれｙＬ２とｙＲ２となるものであるとする。やはり左右対称であることから、左スピーカ位置から左耳へ、および右スピーカ位置から右耳への伝達は同じ頭部伝達関数ＳＭで、左スピーカ位置から右耳へ、および右スピーカ位置から左耳への伝達は同じ頭部伝達関数ＳＣで表されるものとなる。そしてこれらの音圧と関数とについては、
ｙＬ２＝ＳＭ・ｘＬ＋ＳＣ・ｘＲ（２−１）
ｙＲ２＝ＳＣ・ｘＬ＋ＳＭ・ｘＲ（２−２）
という関係が成立する。
【００１０】
このシステムにおいて、同図ｂ）に示すスピーカ１９０１ａ、および１９０１ｂから出力する音響によって、同図ａ）に示す音像を定位させるためには、
ｙＬ１＝ｙＬ２（３−１）
ｙＲ１＝ｙＲ２（３−２）
が成立する必要があり、式３−１、１−１、２−１より下記の式４−１が、また、式３−２、１−２、２−２より下記の式４−２が導かれる。
【００１１】
ＴＭ・ｕＬ＋ＴＣ・ｕＲ＝ＳＭ・ｘＬ＋ＳＣ・ｘＲ（４−１）
ＴＣ・ｕＬ＋ＴＭ・ｕＲ＝ＳＣ・ｘＬ＋ＳＭ・ｘＲ（４−２）
そこで、式４−１と４−２とをｘＬ、およびｘＲについて解くこととなるが、一つの解法によれば、｜＊｜をもってゲインを示すものとして、
｜（ＳＣ／ＳＭ）＾２｜＜＜１（５）
とみなすことによって、
ｘＬ〜（ＦＭ＋ＦＣ・ＦＸ）・ｕＬ＋（ＦＣ＋ＦＭ・ＦＸ）・ｕＲ
（６−１）
ｘＲ〜（ＦＣ＋ＦＭ・ＦＸ）・ｕＬ＋（ＦＭ＋ＦＣ・ＦＸ）・ｕＲ
（６−２）
が得られるものとなる。ただし、式中のＦＭ、ＦＣ、およびＦＸは、
ＦＭ＝ＴＭ／ＳＭ（７−１）
ＦＣ＝ＴＣ／ＳＭ（７−２）
ＦＸ＝−ＳＣ／ＳＭ（７−３）
である。
【００１２】
また、別の解法によることも可能であり、
ｘＬ＝ＦＭ・ｕＬ＋ＦＣ・ｕＲ＋ＦＸ・ｘＲ（８−１）
ｘＲ＝ＦＣ・ｕＬ＋ＦＭ・ｕＲ＋ＦＸ・ｘＬ（８−２）
が得られる。ここで式８−１、および８−２において、右辺第１項と第２項とは音像の方向を示す（方向を定位する）部分であり、右辺第３項はクロストーク成分をキャンセルする部分である。
【００１３】
以上のような関係を用いて、音像定位を制御する従来の技術による音像定位装置の構成を、図１６ａ）の機能ブロック図に示す。同図に示すように、従来の技術による音像定位装置は、クロストークキャンセル手段１７０１と、方向定位手段１７０２ａ、および１７０２ｂと、加算器１７０３ａ、および１７０３ｂとを備えたものであり、入力端子１７０４ａ、および１７０４ｂから入力音響信号を入力し、信号処理を行った結果得られる信号を出力端子１７０５ａ、および１７０５ｂから出力するものである。
【００１４】
方向定位手段１７０２ａ、および１７０２ｂは、入力端子１７０４ａ、および１７０４ｂから入力された音響信号に対して、演算処理によって音像位置の方向を示す信号を生成する。加算器１７０３ａ、および１７０３ｂにおいては、入力信号に対しての加算処理を行う。クロストークキャンセル手段１７０１は、入力された信号に対してクロストーク成分を除去する。
【００１５】
同図ｂ）は、従来の技術による音像定位装置の詳細な構成の第一例を示す図である。同図ａ）に示すクロストークキャンセル手段１７０１は、同図ｂ）に示すクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１７０６ａ、および１７０６ｂと、加算器１７０３ｃ、および１７０３ｄとからなるものである。また、同図ａ）に示す方向定位手段１７０２ａ、および１７０２ｂは、メインパスフィルタ１７０７ａ、および１７０７ｂと、クロストークパスフィルタ１７０８ａ、および１７０８ｂからなるものである。なお、メインパスフィルタとクロストークパスフィルタとは、あわせて方向定位フィルタと呼称される場合もある。
【００１６】
このように構成される、従来の技術による音像定位装置は、上述の式６−１、および６−２に従って、出力ｘＬ、およびｘＲを生成するものであり、その動作を以下に説明する。
入力端子１７０４ａ、および１７０４ｂから、左右の入力音響信号がそれぞれ入力される。図１６ｂ）において、入力端子１７０４ａから入力された第１の入力音響信号は、メインパスフィルタ１７０７ａと、クロストークパスフィルタ１７０８ａとに入力される。メインパスフィルタ１７０７ａにおいては、上述の式７−１に示す係数を、またクロストークパスフィルタ１７０８ａにおいては式７−２に示す係数を乗じる演算処理が実行され、メインパスフィルタ１７０７ａの出力が加算器１７０３ａに、クロストークパスフィルタ１７０８ａの出力が加算器１７０３ｂに入力される。
【００１７】
同様に、入力端子１７０４ｂから入力された第２の入力音響信号は、メインパスフィルタ１７０７ｂと、クロストークパスフィルタ１７０８ｂとに入力され、それぞれにおいて上述の式７−１と式７−２とに示す係数を乗じる演算処理が実行され、メインパスフィルタ１７０７ｂの出力が加算器１７０３ｂに、クロストークパスフィルタ１７０８ｂの出力が加算器１７０３ａに入力される。
【００１８】
加算器１７０３ａ、および１７０３ｂは、それぞれ入力した信号に対しての加算処理を行い、加算器１７０３ａは加算結果を加算器１７０３ｃとクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１７０６ａとに出力する。クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１７０６ａは、上述の式７−３に示す係数を乗じる演算処理を実行することにより、クロストーク打ち消し信号を生成して加算器１７０３ｄに出力する。
【００１９】
同様に、加算器１７０３ｂは加算結果を加算器１７０３ｄとクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１７０６ｂとに出力する。クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１７０６ｂは、上述の式７−３に示す係数を乗じる演算処理を実行してクロストーク打ち消し信号を生成し、加算器１７０３ｃに出力する。
【００２０】
加算器１７０３ｃ、および１７０３ｄにおいては、それぞれ加算器１７０３ａ、および加算器１７０３ｂの加算結果と、該加算結果を反転した位相とほぼ同等の位相を有するクロストーク打ち消し信号とが加算処理されることにより、出力端子１７０５ａ、および１７０５ｂには、式６−１、および６−２で示される、クロストーク成分が除去された信号が出力されることとなる。
【００２１】
図１６ｂ）に示す構成の音像定位装置においては、一方のチャネルにおけるクロストーク打ち消し信号生成フィルタ（例えば１７０６ａ）の出力が、他方のチャネルの出力側（出力端子１７０５ｂ側に位置する加算器１７０３ｄ）に出力されていることから、フィードフォワード型と称されるものである。
【００２２】
また、図１６ａ）に示す従来の技術による音像定位装置を実現する第二の例として、特願平８−４１６６５号（以下、参考文献２とする。）に記載されたものがある。
図１７は、従来の技術による音像定位装置の詳細な構成の第二例を示す図である。同図に示す構成では、図１６ａ）におけるクロストークキャンセル手段１７０１は、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ａ、および１８０６ｂと、加算器１８０３ａ、および１８０３ｂとからなるものである。また、図１６ａ）に示す方向定位手段１７０２ａ、および１７０２ｂは、メインパスフィルタ１８０７ａ、および１８０７ｂと、クロストークパスフィルタ１８０８ａ、および１８０８ｂからなるものである。加算器１８０３ａ、および１８０３ｂは、前述のように図１６ａ）におけるクロストークキャンセル手段１７０１の一部でもあり、同図に示す加算器１７０３ａ、および１７０３ｂでもある。
【００２３】
ここで、図１７に示す音像定位装置は、上述の式８−１、および８−２に従って、出力ｘＬ、およびｘＲを生成するものであり、図１６ｂ）に示す構成とは異なり、一方のチャネルにおけるクロストーク打ち消し信号生成フィルタ（例えば１８０６ａ）の出力が、他方のチャネルの入力側（出力端子１７０４ｂ側の加算器１８０３ｂ）に出力されていることから、フィードバック型と称されるものである。以下に、このように構成された音像定位装置の動作を説明する。
【００２４】
入力端子１８０４ａ、および１８０４ｂから、左右の入力音響信号がそれぞれ入力される。入力端子１８０４ａから入力された第１の入力音響信号は、メインパスフィルタ１８０７ａと、クロストークパスフィルタ１８０８ａとに入力され、メインパスフィルタ１８０７ａにおいては、上述の式７−１に示す係数を、またクロストークパスフィルタ１８０８ａにおいては式７−２に示す係数を乗じる演算処理が実行され、メインパスフィルタ１８０７ａの出力が加算器１８０３ａに、クロストークパスフィルタ１８０８ａの出力が加算器１８０３ｂに入力される。同様に、入力端子１８０４ｂから入力された第２の入力音響信号は、メインパスフィルタ１８０７ｂと、クロストークパスフィルタ１８０８ｂとに入力され、それぞれ上述の式７−１、および式７−２に示す係数を乗じる演算処理が実行され、メインパスフィルタ１８０７ｂおよび、クロストークパスフィルタ１８０８ｂの出力は加算器１８０３ｂ、および１８０３ａにそれぞれ入力される。
【００２５】
加算器１８０３ａ、および１８０３ｂは、それぞれ入力した信号に対しての加算処理を行い、加算器１８０３ａは加算結果をクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ａに出力する。クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ａは、上述の式７−３に示す係数を乗じる演算処理を実行することにより、クロストーク打ち消し信号を生成して加算器１８０３ｂに出力する。同様に、加算器１８０３ｂは加算結果をクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ｂに出力し、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ｂは、上述の式７−３に示す係数を乗じる演算処理を実行することにより、クロストーク打ち消し信号を生成して加算器１８０３ａに出力する。
【００２６】
加算器１８０３ａ、および１８０３ｂにおいては、方向定位フィルタからの出力の加算結果と、該加算結果を反転した位相とほぼ同等の位相を有するクロストーク打ち消し信号とが加算処理されることにより、クロストーク成分が除去される。従って、出力端子１８０５ａ、および１８０５ｂには、式８−１、および８−２で示される信号が出力されることとなる。
【００２７】
このように構成される、フィードバック型の音像定位装置においては、クロストーク打ち消し信号の生成と、該生成した信号を用いるクロストークキャンセル処理とを繰り返して行う多重キャンセル処理が可能であり、図１６ａ）に示す第一例のフィードフォワード型の装置と比較すると、音響信号の低域部分による回折の影響が低減するので低域特性の改善を図ることが可能となる。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術による音像定位装置においては、前述のように、音像の仮想定位位置を求める演算処理と、クロストーク成分を補償する演算処理とによって、広範囲の音像の定位を可能とするものである。しかし、かかる音像定位装置をＣＰＵやＤＳＰを用いた計算機システムにおいて実現しようとする場合には、以下に述べるいくつかの問題点が生じるものであった。
【００２９】
第１の問題点は、演算処理のための一時記憶に用いるメモリについてのものであり、計算機システムが備えるメモリの量や性能が、演算処理についての限界となることである。このメモリに関する制約としては、
（Ａ）音響信号データの記憶に用いるメモリ量による制約
（Ｂ）フィルタの係数の記憶に用いるメモリ量による制約
（Ｃ）メモリのアクセス時間による制約
が主要なものとなる。
【００３０】
ここで、（Ａ）、および（Ｂ）の問題点は、メモリの量を示すワード数が少ない場合には、このことがすなわちフィルタの次数を示すタップ数を制限するものとなり、十分なタップ数が得られないことにより、演算処理の精度が低下することにつながるものである。
【００３１】
また、計算機システムが備える高速な内部メモリの量に限界がある場合に、比較的低速な外部メモリ（ＲＡＭ）を援用して、必要な演算処理の精度を確保しようとする場合には、（Ｃ）の問題点が障害となる。すなわち、前述のような、方向定位処理やクロストークキャンセル処理に用いるディジタルフィルタを実現する演算処理においては、頻繁なメモリアクセスを要するものであるので、アクセス速度の遅い外部メモリを単純に援用して、メモリ量の制約の解決を図ることは困難であった。
【００３２】
第２の問題点は、計算機システムが備えるＤＳＰ等の制御装置についてのものであり、その処理速度が演算処理についての限界となることである。すなわち、十分な処理速度が得られない場合、ディジタルフィルタの次数が制限されるものとなり、演算処理の精度が低下することにつながるものである。
【００３３】
第３の問題点として、従来の技術による音像定位装置においては、当該音像定位装置を用いる音響システムの設定変更に対する対応が、必ずしも容易ではない点が挙げられる。図１７に示す、従来技術の第二例の音像定位装置（フィードバック型）は、前述のように、フィードフォワード型と比較して、低域の再現性を改善したものである。しかし、このような音像定位装置を用いた音響システムの備えるスピーカが小口径のものである場合には、低域のエネルギーが大きいことが原因となって音の歪みが生じることがある。この点を改善するためには低域をカットするフィルタを用いることが考えられるが、フィルタの追加のため回路規模の増大とコスト上昇につながることとなる。
【００３４】
さらに、音響システムにおいてスピーカの配置が変更され、スピーカの開き角が異なるものとなった場合、従来の技術による音像定位装置では、フィルタＦＸのパラメータ全体を変更することが行われていた。従って、音響システムの設定変更に対応するためには、各設定ごとのパラメータを保持しておく必要があり、パラメータの格納のために、メモリの必要量が増大することとなる。
【００３５】
以上の３つの問題点が示すように、従来の技術による音像定位装置では、計算機システムにおいて実現する場合に、メモリの容量や処理速度の高速性を要求するものであり、音像定位の制御の精度と、計算機システムのコストの低減とを両立し難い点が課題であった。
【００３６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、メモリの必要量に起因する回路規模の増大を制限しつつ、精度の良好な音像定位を実現し得る音像定位装置を提供することを目的とする。
【００３７】
また、本発明は、高速な内部メモリの容量に制限がある場合にも、外部メモリを援用することにより、精度の良好な音像定位を実現し得る音像定位装置を提供することを目的とする。
【００３８】
また、本発明は、演算処理を簡素化することによって、高性能のＤＳＰ等を備えない計算機システムにおいても、精度の良好な音像定位を実現し得る音像定位装置を提供することを目的とする。
【００３９】
また、本発明は、音響システムにおける設定変更があり得る場合にも、かかる変更に対して、回路規模を増大することなく、柔軟に対応し得る音像定位装置を提供することを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１にかかる音像定位装置は、音響信号を入力し、上記入力した音響信号に対しての信号処理を行い、仮想的な音像を定位させ、音像定位信号を出力する音像定位装置において、クロストーク打ち消し信号を生成し、上記生成したクロストーク打ち消し信号を用いてクロストークキャンセル処理を行うクロストークキャンセル手段と、上記クロストークキャンセル手段においてクロストークキャンセル処理がされた信号に対して、仮想的な音源位置の方向を定位する方向定位手段とを備え、上記クロストークキャンセル手段は、ＦＩＲフィルタである第１、および第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタと、第１、および第２の加算器とを備え、上記第１の加算器において、第１の音響信号と上記第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタが生成する信号とを加算処理した第１の出力信号を第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに入力し、上記第２の加算器において、第２の音響信号と上記第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタが生成する信号とを加算処理した第２の出力信号を第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに入力するものであり、上記方向定位手段は、前記第１の出力信号を入力とするＦＩＲフィルタである第１のメインパスフィルタと第１のクロストークパスフィルタと、前記第２の出力信号を入力とするＦＩＲフィルタである第２のメインパスフィルタと第２のクロストークパスフィルタと、第３、および第４の加算器とを備え、上記第３の加算器において、上記第１のメインパスフィルタにおいて処理した信号と、上記第２のクロストークパスフィルタにおいて処理した信号とを加算処理し、上記第４の加算器において、上記第２のメインパスフィルタにおいて処理した信号と、上記第１のクロストークパスフィルタにおいて処理した信号とを加算処理し、上記第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタと、上記第１のメインパスフィルタと、上記第１のクロストークパスフィルタは、前記第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに対する入力と前記第１のメインパスフィルタに対する入力と前記第１のクロストークパスフィルタに対する入力とを共有化して保持する遅延器を備え、上記第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタと、上記第２のメインパスフィルタと、上記第２のクロストークパスフィルタは、前記第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに対する入力と前記第２のメインパスフィルタに対する入力と前記第２のクロストークパスフィルタに対する入力とを共有化して保持する遅延器を備えることを特徴とする。
【００４５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１による音像定位装置は、クロストークキャンセル処理された信号に対して方向定位処理を実行することで、必要なメモリ量の低減を図るものである。
【００４６】
図１ａ）は、本実施の形態１による音像定位装置の構成を示すブロック図である。図示するように、本実施の形態１の音像定位装置は、クロストークキャンセル手段１０１と、方向定位手段１０２ａ、および１０２ｂと、加算器１０３ａ、および１０３ｂとを備えたものであり、入力端子１０４ａ、および１０４ｂから入力音響信号を入力し、信号処理を行った結果得られる信号を出力端子１０５ａ、および１０５ｂから出力するものである。
【００４７】
クロストークキャンセル手段１０１は、入力端子１０４ａ、および１０４ｂから入力された信号に対してクロストーク成分を除去する。方向定位手段１０２ａ、および１０２ｂは、入力された音響信号に対して、演算処理によって音像位置の方向を示す信号を生成する。加算器１０３ａ、および１０３ｂにおいては、入力信号に対しての加算処理を行う。
【００４８】
このように構成された本実施の形態１による音像定位装置で行う演算処理を以下に説明する。まず、従来の技術において示した式１−１から８−２に加え、下記の式を成立させるｖＬとｖＲとを定義する。
【００４９】
ｘＬ＝ＦＭ・ｖＬ＋ＦＣ・ｖＲ（９−１）
ｘＲ＝ＦＣ・ｖＬ＋ＦＭ・ｖＲ（９−２）
式９−１を式８−１に代入し、式９−２を式８−２に代入することによって、下記の式が得られる。
【００５０】
ＦＭ・ｖＬ＋ＦＣ・ｖＲ
＝ＦＭ・ｕＬ＋ＦＣ・ｕＲ＋ＦＸ・（ＦＣ・ｖＬ＋ＦＭ・ｖＲ）
（１０−１）
ＦＣ・ｖＬ＋ＦＭ・ｖＲ
＝ＦＣ・ｕＬ＋ＦＭ・ｕＲ＋ＦＸ・（ＦＭ・ｖＬ＋ＦＣ・ｖＲ）
（１０−２）
式１０−１と式１０−２とからは、ＦＭとＦＣとを消去することができ、下記の式が得られる。
【００５１】
ｖＬ＝ｕＬ＋ＦＸ・ｖＲ（１１−１）
ｖＲ＝ｕＲ＋ＦＸ・ｖＬ（１１−２）
そして、この式１１−１と１１−２とは、入力側にクロストークキャンセル手段を設けることを、上記の式９−１と９−２とは、出力側に方向定位手段を設けることを意味するものである。従って、本実施の形態１の音像定位装置は、図１ａ）に示すように、入力側にクロストークキャンセル手段１０１を、出力側に方向定位手段１０２ａ、および１０２ｂを備えたものとなっている。
【００５２】
また、同図ｂ）は、本実施の形態１による音像定位装置の詳細な構成の第一例を示す図である。同図ａ）に示すクロストークキャンセル手段１０１は、同図ｂ）に示すクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａ、および１０６ｂと、加算器１０３ｃ、および１０３ｄとからなるものである。また、同図ａ）に示す方向定位手段１０２ａ、および１０２ｂは、メインパスフィルタ１０７ａ、および１０７ｂと、クロストークパスフィルタ１０８ａ、および１０８ｂからなるものである。以下に、このように構成された本実施の形態１による音像定位装置の第一例の動作を説明する。
【００５３】
入力端子１０４ａ、および１０４ｂから、左右の入力音響信号ｕＬとｕＲとが、それぞれ入力される。図１ｂ）において、入力端子１０４ａから入力された第１の入力音響信号ｕＬは、加算器１０３ｃに、入力端子１０４ｂから入力された第２の入力音響信号ｕＲは、加算器１０３ｄに入力される。本実施の形態１の音像定位装置における処理が開始した直後は、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａ、および１０６ｂにおける信号生成は行われていないので、それぞれから加算器１０３ｃ、および１０３ｄに対しての信号出力はなく、加算器１０３ｃ、および１０３ｄは、入力された信号ｕＬ、およびｕＲをそのまま出力し、信号ｕＬは信号ｖＬとしてクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａに、また信号ｕＲは信号ｖＲとしてクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ｂに入力される。
【００５４】
クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａは、上述の式７−３に示す係数を乗じる演算処理を実行することにより、クロストーク打ち消し信号を生成して加算器１０３ｄに出力する。クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ｂは同様の演算処理を実行することにより、クロストーク打ち消し信号を生成して加算器１０３ｃに出力する。
【００５５】
加算器１０３ｃにおいては、入力音響信号ｕＬと、クロストーク打ち消し信号とが加算されることにより、クロストークキャンセル処理が行われ、式１１−１に示す信号ｖＬが生成される。生成された信号ｖＬは、メインパスフィルタ１０７ａと、クロストークパスフィルタ１０８ａとに入力される。同様に加算器１０３ｄからは、式１１−２に示す信号ｖＲが生成され、メインパスフィルタ１０７ｂと、クロストークパスフィルタ１０８ｂとに入力される。
【００５６】
メインパスフィルタ１０７ａにおいては、上述の式７−１に示す係数を、またクロストークパスフィルタ１０８ａにおいては式７−２に示す係数を乗じる演算処理が実行され、メインパスフィルタ１０７ａの出力が加算器１０３ａに、クロストークパスフィルタ１０８ａの出力が加算器１０３ｂに入力される。ここでメインパスフィルタ１０７ａの出力は、式９−１の右辺第１項であり、クロストークパスフィルタ１０８ａの出力は式９−２の右辺第２項である。
【００５７】
同様に、加算器１０３ｄにおいては、入力音響信号ｕＲに対してクロストーク打ち消し信号が加算されるクロストークキャンセル処理が行われ、得られた信号ｖＲが、メインパスフィルタ１０７ｂと、クロストークパスフィルタ１０８ｂとに入力され、それぞれにおいて上述の式７−１と式７−２とに示す係数を乗じる演算処理が実行され、メインパスフィルタ１０７ｂの出力が加算器１０３ｂに、クロストークパスフィルタ１０８ｂの出力が加算器１０３ａに入力される。メインパスフィルタ１０７ｂの出力は、式９−２の右辺第１項であり、クロストークパスフィルタ１０８ｂの出力は式９−１の右辺第２項である。
【００５８】
加算器１０３ａ、および加算器１０３ｂにおいてそれぞれ入力された信号が加算され、加算の結果が出力端子１０５ａ、および１０５ｂに出力されることにより、本実施の形態１の第一例の音像定位装置の装置出力として、式９−１、および９−２で示される、音像定位処理がされた信号ｘＬ、およびｘＲが出力されることとなる。
【００５９】
このように、本実施の形態１の音像定位装置では、クロストークキャンセル処理をされた信号に対して方向定位処理を行うものとしたことで、図１ｂ）に示すように、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ（ＦＸ）と、方向定位フィルタ（ＦＭ、およびＦＣ）とは、フィルタ入力とするｖＬ、およびｖＲが共通の信号となるものである。従って、フィルタ処理のためには、この２種の信号を保持すれば良いこととなり、図１６ｂ）、および図１７に示す、４種の信号を保持する必要がある従来の技術による音像定位装置と比較して、従来技術の第１の問題点の（Ａ）において述べた、音響信号保持のために必要なメモリの容量を小さなものとすることができる。
【００６０】
ここで、本実施の形態１の装置におけるメモリの必要量を説明するために、クロストークキャンセル処理、および方向定位処理に用いる各フィルタの構成を以下に示す。
【００６１】
フィルタとしては、入力信号に対しての積和演算を行うＦＩＲ(Finite Impulse Response) フィルタと、入力信号に加えて、出力信号に対しても積和演算を行うＩＩＲ(Infinite Impulse Response) フィルタとがあるが、本実施の形態１の音像定位装置は、いずれのフィルタを用いるものとしても実現可能である。図２は本実施の形態１の第一例の装置（図１ｂ）が備えるクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａ、および１０６ｂと、方向定位フィルタ１０７ａ、１０７ｂ、１０８ａ、および１０８ｂをＦＩＲフィルタを用いて構成した例を示す図である。
【００６２】
図２に示す例において、本実施の形態１の第一例（図１ｂ）の音像定位装置が備えるクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａは、遅延器１１１ａ、同１１１ｃ〜１１１ｆ、乗算器１１０ｘ１〜１１０ｘ５、および加算器１０３ｉで構成される。クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ｂは、遅延器１１１ｂ、同１１１ｇ〜１１１ｊ、乗算器１１０ｘ６〜１１０ｘ１０、および加算器１０３ｊで構成される。なお、図２において、乗算器１１０ｘ１〜１１０ｘ５や、遅延器１１１ｃ〜１１１ｆのように点線で表した部分については、乗算器、遅延器等の個数が可変であることを示すものである。
【００６３】
メインパスフィルタ１０７ａは、遅延器１１１ｃ〜１１１ｆ、乗算器１１０ｍ１〜１１０ｍ５、および加算器１０３ｅで構成される。メインパスフィルタ１０７ｂは、遅延器１１１ｇ〜１１１ｊ、乗算器１１０ｍ６〜１１０ｍ１０、および加算器１０３ｆで構成される。クロストークパスフィルタ１０８ａは、遅延器１１１ｃ〜１１１ｆ、同１１１ｎ〜１１１ｐ、乗算器１１０ｃ１〜１１０ｃ５、および加算器１０３ｇで構成される。クロストークパスフィルタ１０７ｂは、遅延器１１１ｇ〜１１１ｊ、同１１１ｋ〜１１１ｍ、乗算器１１０ｃ６〜１１０ｃ１０、および加算器１０３ｈで構成される。
【００６４】
また、図２における乗算器１１０ａ１、および１１０ａ２は、固定小数演算を実行する際にオーバーフローが起こることを防止するために設けられたアッテネータとして機能するものである。そして、遅延器１１１ｋ〜１１１ｐは、両耳間の時間差を実現するために備えられたものである。
【００６５】
図２に示すフィルタの構成では、遅延器１１１ｃ〜１１１ｊを備えたことで、図１ｂ）に示す信号ｖＬ、およびｖＲとして、クロストーク打ち消し信号生成フィルタに対する入力と、方向定位フィルタに対する入力とを、これら遅延器において共有化して保持しているものである。従って、各フィルタへの入力をそれぞれ保持する場合と比較して、保持のためのメモリの必要量を低減することが可能となる。
【００６６】
図３は、図１ａ）に示す本実施の形態１の音像定位装置の詳細な構成の第二例を示す図である。同図に示すように、第二例の音像定位装置は、加算器１０３ａ〜１０３ｄと、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａ、および１０６ｂと、メインパスフィルタ１０７ａ、および１０７ｂと、クロストークパスフィルタ１０８ａ、および１０８ｂと、高域用メインパスフィルタ１１７ａ、および１１７ｂと、帯域分割回路１１５ａ、および１１５ｂと、帯域合成回路１１６ａ、および１１６ｂとを備えたものである。この例においても、図１ｂ）に示す第一例と同様に、入力端子１０４ａ、および１０４ｂから入力音響信号を入力し、信号処理を行った結果得られる信号を出力端子１０５ａ、および１０５ｂから出力する。
【００６７】
帯域分割回路１１５ａ、および１１５ｂは、入力された信号に対して所定の分割処理を行い、低域成分と高域成分とを生成する。帯域合成回路１１６ａ、および１１６ｂは、入力された信号に対して所定の合成処理を行い、合成信号を生成する。高域用メインパスフィルタ１１７ａ、および１１７ｂは、メインパスフィルタ１０７ａ、および１０７ｂと同様の演算処理を行う。加算器１０３ａ〜１０３ｄ、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１０６ａ、および１０６ｂ、メインパスフィルタ１０７ａ、および１０７ｂ、クロストークパスフィルタ１０８ａ、および１０８ｂについては第一例と同様のものである。
【００６８】
このように構成された本実施の形態１の第二例による音像定位装置の動作を以下に説明する。
入力端子１０４ａ、および１０４ｂから、左右の入力音響信号が、それぞれ入力される。入力端子１０４ａから入力された第１の入力音響信号は、帯域分割回路１１５ａに入力され、帯域分割回路１１５ａは分割処理により、第１の入力音響信号を、高域成分と低域成分とに分割する。そして帯域分割回路１１５ａは、高域成分を高域用メインパスフィルタ１１７ａに、低域成分を加算器１０３ｃに出力する。また、帯域分割回路１１５ｂも同様の動作となる。
【００６９】
高域用メインパスフィルタ１１７ａ、および１１７ｂは、それぞれ入力された高域成分に対して、式７−１に示す係数を乗じる演算処理を行い、生成した信号を帯域合成回路１１６ａ、および１１６ｂに出力する。
【００７０】
入力音響信号の低域成分については、第一例と同様にクロストークキャンセル処理と方向定位処理とが実行され、生成された信号は帯域合成回路１１５ａ、および１１５ｂに入力される。帯域合成回路１１５ａ、および１１５ｂは、高域用フィルタで処理された高域成分由来の信号と、クロストークキャンセル処理後に方向定位処理がされた低域成分由来の信号とに対して合成処理を行い、生成した合成信号を出力端子１０５ａ、および１０５ｂに出力する。
【００７１】
このように、第二例の音像定位装置においては、入力信号のうち低域成分に対してのみクロストーク成分を考慮した処理を実行するものである。一般に音響信号において、その高域成分については、音響システムの受聴者のわずかな位置ズレの影響が大きく、また、個人差も大きなものとなるため、クロストークキャンセル処理の実行の対象とすることによる効果が少ないものであるので、第二例の音像定位装置では、高域成分についてはメインパスフィルタを用いる処理のみを実行するものとしている。従って、クロストークキャンセル処理では低域成分のみを対象とすることから、サンプリング周波数を落とすことが可能となり、図２のように構成するフィルタの回路規模をより小さくすることが、音像定位の精度を低下させることなく可能となるものである。
【００７２】
このように、本実施の形態１の音像定位装置によれば、図１ａ）に示すように、入力側にクロストークキャンセル手段１０１を、出力側に方向定位手段１０２ａ、および１０２ｂを備えたことで、クロストークキャンセル手段１０１と、方向定位手段１０２ａ、および１０２ｂとが備える各フィルタについて、図２に示すように遅延器を用いて、入力を共有化するので、音響信号の保持に必要なメモリ量を小さなものとして、良好な音像定位を行うことが可能となる。
【００７３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２による音像定位装置は、くし型フィルタを用いるものである。
図４は、本実施の形態２の音像定位装置の第一例の構成を示すブロック図である。本実施の形態２による音像定位装置の概略構成は、図１７に示す従来の技術によるフィードバック型のものと同様のものである。図４に示すように、本実施の形態２による音像定位装置は、加算器５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｅ、および５０３ｆと、メインパスフィルタ５０７ａ、および５０７ｂと、クロストークパスフィルタ５０８ａ、および５０８ｂと、遅延器５１１ａ〜５１１ｊと、乗算器５１０ｘ１〜５１０ｘ１０とを備えたものであり、入力端子５０４ａ、および５０４ｂから入力音響信号を入力し、信号処理を行った結果得られる信号を出力端子５０５ａ、および５０５ｂから出力する。なお、図２等と同様に、図中の遅延器や乗算器の並びにおける点線は任意の個数であることを示している。
【００７４】
同図において、遅延器５１１ａ、同５１１ｃ〜５１１ｆ、乗算器５１０ｘ１〜５１０ｘ５、および加算器５０３ｅが図１７に示すクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ａを構成するものであり、遅延器５１１ｂ、同５１１ｇ〜５１１ｊ、乗算器５１０ｘ６〜５１０ｘ１０、および加算器５０３ｆが図１７に示すクロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ｂを構成するものである。ここで、乗算器５１０ｘ１〜５１０ｘ１０の係数を全て等しくすることができ、このような場合がくし型フィルタとなるものである。従ってくし型フィルタを用いる場合には、従来技術の第１の問題点の（Ｂ）において述べた、係数を保持するためのメモリの必要量を低減することが可能となる。
【００７５】
このように構成された本実施の形態２による音像定位装置の動作は、従来の技術によるフィードバック型の音像定位装置と同様のものとなる。
図６は、フィルタの周波数特性を説明するための図である。同図ａ）は、振幅特性を、同図ｂ）は位相特性を示す図である。また、いずれにおいても実線が本実施の形態２で用いたくし型フィルタの特性を、破線が頭部伝達関数の比から求めた特性を示すものである。一般にくし型フィルタは直線位相型の低域通過特性を有するものである。図示するように、振幅特性、および位相特性の双方において、低域部分では類似した特性を示すものとなっている。実施の形態１において説明したように、クロストークキャンセル処理の効果は、音響信号の低域部分について特に有効なものであり、低域部分の特性が近似していることから、くし型フィルタを用いた場合に低域部分に対しては良好な処理を行い得ることが分かる。そして、特性が異なる高域部分については、クロストークキャンセル処理の効果が小さなものであるから、特性の相異の影響は小さなものであると言える。
【００７６】
図５は、本実施の形態２の音像定位装置の第二例の構成を示すブロック図である。図示するように、この例では、第一例の音像定位装置に対して、低域通過フィルタ６２０ａ、および６２０ｂを追加した構成となっている。低域通過フィルタ６２０ａは、加算器６０３ｃ、乗算器６１０ｆ１、および６１０ｆ２、遅延器６１１ａから構成されている。低域通過フィルタ６２０ｂは、加算器６０３ｄ、乗算器６１０ｆ３、および６１０ｆ４、遅延器６１１ｂから構成されている。
【００７７】
このように構成された、本実施の形態２の第二例の音像定位装置の動作は、図１７に示す、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１８０６ａ、および１８０６ｂに対する入力について、高周波成分が除去されるものであり、それ以外は第一例と同様のものとなる。前述のように、クロストーク打ち消し信号の生成にあたっては、音響信号の高域成分に対する考慮はあまり必要なものではなく、本例においては、高域成分を処理対象外とすることで、第一例よりも音像定位の精度を向上することが可能となる。なお、第二例によれば、低域通過フィルタの分、第一例よりも若干回路規模が大きなものとなる。
【００７８】
なお、本第二例においては、クロストーク打ち消し信号生成フィルタの前方（入力側）に低域通過フィルタを備えた構成としているが、後方（出力側）に備えた構成とすることも可能であり、同様の効果が得られる。
【００７９】
図７は、本実施の形態２の音像定位装置の第三例の構成を示す図である。図示するように、この例では、第一例と同様のくし型フィルタを用いるものであるが、該くし型フィルタが、タップ数の少ないＦＩＲで構成されたものである。図示する構成ではタップ数を２としたものであって、係数の値を例えば全て-0.46 とすることができ、この場合には直線位相型の低域通過特性を有するフィルタとなる。このように構成された音像定位装置は、第一例と同様の動作を行うものである。
【００８０】
当該音像定位装置を用いる音響システムにおいて、スピーカ間隔が狭く（例えば開き角１０〜２０度程度）設定されている場合には、図１８ｂ）に示す頭部伝達関数の比ＳＣ／ＳＭが１に近い値をとることとなる。従って、音像定位の安定性と、音響信号の回折による高域成分の減少とを考慮すると、このような場合にはタップ数が少ないフィルタであっても十分近似処理が可能なものとなる。従って、このような場合には図７に示すような構成とすることで、図４に示す第一例と比較して、さらに係数の記憶のためのメモリの必要量を低減することができ、遅延回路において保持するデータ量も少ないものとなって、回路規模の小型化を図ることが可能となる。
【００８１】
図８、および図９は、本実施の形態２の音像定位装置の第四例の構成を示す図である。図８に示すように、本例の音像定位装置は、第三例の装置に対して、高域用メインパスフィルタ９１７ａ、および９１７ｂと、帯域分割回路９１５ａ、および９１５ｂと、帯域合成回路９１６ａ、および９１６ｂとを備えたものである。これらは、実施の形態１の第二例に示した、高域用メインパスフィルタ１１７ａ、および１１７ｂ、帯域分割回路１１５ａ、および１１５ｂ、そして帯域合成回路１１６ａ、および１１６ｂと同様のものである。また、図９に示す高域用メインパスフィルタ１０１７ａ、および１０１７ｂと、帯域分割回路１０１５ａ、および１０１５ｂと、帯域合成回路１０１６ａ、および１０１６ｂも同様である。
【００８２】
このように構成される本例の音像定位装置の動作は、帯域分割処理と帯域合成処理が実施の形態１の第二例と同様に行われ、それ以外は本実施の形態２の第一例と同様のものとなる。従って、実施の形態１の第二例、および本実施の形態２の第三例と同様にメモリの必要量を低減し、回路規模を小型化することが可能となる。
【００８３】
第三例と同様のタップ数２であるＦＩＲフィルタとしたクロストーク打ち消し信号生成フィルタは、図８に示す構成においては、方向定位フィルタと帯域合成回路の間に設置したものであり、図９に示す構成においては、帯域合成回路の後方（出力側）に備えたものであるが、帯域分割回路の前方（入力側）に備えたものとすることや、帯域分割回路と方向定位フィルタとの間に備えるものとして、帯域分割回路から出力される低域成分のみを処理対象として入力するものとすることも可能であり、同様の効果が得られる。
【００８４】
このように、本実施の形態２による音像定位装置によれば、図４に示す乗算器５１０ｘ１〜５１０ｘ１０の係数を全て等しくしたくし型フィルタを用いるものとしたことで、フィルタを用いた演算処理のためのパラメータ（係数）が唯一のものとなり、係数の保持のために必要なメモリ量を小さなものとして、良好な音像定位を行うことが可能となる。
【００８５】
なお、本実施の形態２では、概略構成が、図１７に示すフィードバック型音像定位装置であるものとしたが、図１６ｂ）に示すフィードフォワード型の装置や、図１ｂ）に示す実施の形態１の装置において、くし型フィルタを用いることも可能であり、同様の効果が得られる。
【００８６】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３による音像定位装置は、実施の形態２におけるくし型フィルタの代替に、遅延バッファと、累積和レジスタ（又はメモリ）とを備えた回路を用いるものである。
図１０は、本実施の形態３の音像定位装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態３による音像定位装置の概略構成は、実施の形態２と同様に図１７に示す従来の技術によるフィードバック型のものである。図１０に示すように、本実施の形態３による音像定位装置は、加算器１１０３ａ、１１０３ｂ、１１０３ｃ、および１１０３ｄと、メインパスフィルタ１１０７ａ、および１１０７ｂと、クロストークパスフィルタ１１０８ａ、および１１０８ｂと、遅延器１１１１ａ〜１１１１ｊと、乗算器１１１０ｆ１〜１１１０ｆ４と、同１１１０ｘ１、１１１０ｘ５、１１１０ｘ６、および１１１０ｘ１０とを備えたものであり、入力端子１１０４ａ、および１１０４ｂから入力音響信号を入力し、信号処理を行った結果得られる信号を出力端子１１０５ａ、および１１０５ｂから出力する。なお、図２等と同様に、図中の遅延器の並びにおける点線は任意の個数であることを示している。
【００８７】
同図において、加算器１１０３ｃ、乗算器１１１０ｆ１、および１１１０ｆ２、遅延器１１１１ｍからなる部分と、加算器１１０３ｄ、乗算器１１１０ｆ３、および１１１０ｆ４、遅延器１１１１ｎからなる部分とは、実施の形態２の第二例と同様の低域通過フィルタを構成するものである。そして、実施の形態２において、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ（図１７の１８０６ａ、および１８０６ｂ）を構成していたくし型フィルタの代替として、本実施の形態３の音像定位装置では、図１０に示す遅延器１１１１ａ、１１１１ｂ、１１１１ｃ〜１１１１ｆ、および１１１１ｇ〜１１１１ｊと、乗算器１１１０ｘ１、１１１０ｘ５、１１１０ｘ６、および１１１０ｘ１０と、加算器１１０３ｅ〜１１０３ｈを備えたものである。
【００８８】
図４に示す実施の形態２の装置が備えるくし型フィルタは、ある時刻に用いるクロストーク打ち消し信号を生成するために、その時刻において、同図の遅延器５１１ｃ〜５１１ｆで保持するデータの平均を求める処理に相当する演算処理を行うものである。従って、ある時刻において得られたクロストーク打ち消し信号に基づいて、保持するデータのうち最古のものを１／ｎして減じ、さらに最新のデータを１／ｎしたものを加算することで、次の時刻におけるクロストーク打ち消し信号を取得することができる。
【００８９】
図１０に示す本実施の形態３による音像定位装置では、遅延器１１１１ａ、および１１１１ｂに直前の時刻における信号を保持するものであり、この信号に対して、遅延器１１１１ｃ〜１１１１ｆ、および１１１１ｇ〜１１１１ｊに保持したデータのうち、最古のもの（図では遅延が最大である遅延器１１１１ｆ、および１１１１ｊに保持されたもの）を乗算器１１１０ｘ５、および１１１０ｘ１０により１／ｎし、加算器１１０３ｇ、および１１０３ｈを用いて減算処理をする。さらにこの減算処理の結果に対して、各遅延器に保持したデータのうち、最新のもの（図では遅延が最小である遅延器１１１１ｃ、および１１１１ｇに保持されるもの）を乗算器１１１０ｘ１、および１１１０ｘ６により１／ｎし、加算器１１０３ｅ、および１１０３ｆを用いて加算処理をする。この加算結果は、上述のようにくし型フィルタの演算処理により得られるものと同様に、クロストーク打ち消し信号となる。また、生成した信号は、次時刻の信号生成のために、遅延器１１１１ａ、および１１１１ｂにおいて保持される。
【００９０】
本実施の形態３の音像定位装置では、遅延器１１１１ｃ〜１１１１ｆ、および１１１１ｇ〜１１１１ｊに保持したデータについては、最古のデータの取り出しの際と、最新のデータの記憶の際にのみアクセスが行われるものとなる。実施の形態２のくし型フィルタが備える遅延器においては、頻繁にアクセスがされるため、高速なメモリを用いることが必要であるのと比較して、本実施の形態３の遅延器には、比較的低速なメモリを用いることが可能となる。また、本実施の形態３では、乗算処理や加算処理についても、実施の形態２より削減されるものである。従って、本実施の形態３の音像定位装置は、従来の技術による音像定位装置における、第１の問題点（Ｃ）に記したメモリのアクセス時間に関する問題と、第２の問題点である処理速度に関する問題とを解決し得るものとなる。
【００９１】
このように、本実施の形態３の音像定位装置によれば、クロストークキャンセル処理に用いるフィルタとして、遅延バッファ（図１０の遅延器１１１１ｃ〜１１１１ｆ、および１１１１ｇ〜１１１１ｊ）と、累積和レジスタ（同図１１１１ａ、および１１１１ｂ）とを備えたくし型フィルタ代替回路を用いるものとしたことで、メモリに対するアクセス頻度と、加算処理、および乗算処理とを低減するので、当該音像定位装置を実現する計算機システムにおいて、高速なメモリの容量や、プロセッサ等の処理速度に限界がある場合にも、良好な音像の定位を可能とする。
【００９２】
なお、本実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、概略構成が、図１７に示すフィードバック型音像定位装置であるものとしたが、図１６ｂ）に示すフィードフォワード型の装置や、図１ｂ）に示す実施の形態１の装置において、くし型フィルタ代替回路を用いることも可能であり、同様の効果が得られる。
【００９３】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４による音像定位装置は、切り替えによりフィードフォワード型、およびフィードバック型双方の音像定位を行い得るものである。
図１１は、本実施の形態４の音像定位装置の第一例の構成を示す図である。図示するように、本例の音像定位装置は、図１７に示す装置に、加算器１２０３ｃ、および１２０３ｄと、切り替えスイッチ１２１８ａおよび１２１８ｂとを追加した構成となっている。
【００９４】
図１１では、切り替えスイッチ１２１８ａおよび１２１８ｂをいずれもフィードバック側（図中のＦＢ側）に設定している場合を示している。この状態においては、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１２０６ａ、および１２０６ｂで生成されたクロストーク打ち消し信号は、加算器１２０３ａ、および１２０３ｂに入力されることとなる。すなわちクロストーク打ち消し信号を入力側に出力するフィードバック型の装置となり、図１７に示す装置と同等のものとなる。この場合、本実施の形態５の装置は、従来の技術による第一例の装置と同様の動作をする。
【００９５】
これに対して、図１１に示す切り替えスイッチ１２１８ａおよび１２１８ｂをいずれもフィードフォワード側（図中のＦＦ側）に設定た場合には、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１２０６ａ、および１２０６ｂで生成されたクロストーク打ち消し信号は、加算器１２０３ｃ、および１２０３ｄに入力されることとなる。すなわちクロストーク打ち消し信号を出力側に出力するフィードフォワード型の装置となり、図１６ｂ）に示す装置と同等のものとなる。この場合、本実施の形態５の装置は、従来の技術による第二例の装置と同様の動作をする。
【００９６】
一般に、フィードバック型の装置では、低域からの再現性が良好なものとなる。しかし、従来の技術の問題点として述べた（第３の問題点）ように、フィードバック型の音像定位装置を用いる音響システムにおいて、口径の小さなスピーカが用いられる場合には、低域エネルギーが原因となって音の歪みにつながることがある。フィードフォワード型の装置は、低域がカットされる高域通過型の周波数特性を有するものとなるので、このようなシステムにおいては適していることとなる。従って、本実施の形態４の音像定位装置は、スイッチの切り替えによりフィードバック型、およびフィードフォワード型双方の音像定位装置として使用することができるので、口径の大きなスピーカが用いられる場合にはフィードバック型として用いることで、良好な再生音質が得られるようにはかり、一方、口径の小さなスピーカが用いられる場合には、フィードフォワード型として用いることで、音の歪みの防止を図ることができるものである。
【００９７】
このように、本実施の形態４の音像定位装置によれば、切り替えスイッチ１２１８ａ、および１２１８ｂを備えたことで、当該装置を用いる音響システムに対応して、切り替えスイッチの設定を行うことにより、フィードバック型、またはフィードフォワード型のうち、より適切なタイプの音像定位装置として使用することが可能となる。
【００９８】
図１２は、本実施の形態４による音像定位装置の第二例、図１３は本実施の形態４による音像定位装置の第三例の構成を示す図である。図１２に示すように、第二例の装置においては、実施の形態１に準じた、クロストークキャンセル処理を入力側において行う装置に切り替えスイッチを追加したものである。また、図１３に示す第三例の装置においては、第一例と同様に図１７のフィードバック型の装置に切り替えスイッチを追加したものであり、第一例ではクロストーク打ち消し信号生成フィルタの後方（出力側）に切り替えスイッチを有するものであるのに対して、前方（入力側）にスイッチを追加したものである。図１２、または図１３に示す第二例、または第三例の音像定位装置においても、音響システムに対応して、フィードバック型、またはフィードフォワード型のうち、より適切なタイプの音像定位装置として使用することが可能となる。
【００９９】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５による音像定位装置は、クロストーク打ち消し信号の生成において、初期遅延の程度を切り替えられるようにしたものである。
図１４は、本実施の形態５による音像定位装置の構成を示す図である。図示するように、本実施の形態５の音像定位装置は、図１７に示すフィードバック型の装置に対して、遅延器１５１１ａ〜１５１１ｄと、切り替えスイッチ１５１８ａ、および１５１８ｂとを追加したものである。
【０１００】
図１４に示す状態においては、切り替えスイッチ１５１８ａ、および１５１８ｂは、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１５０６ａ、および１５０６ｂの出力を、遅延器を介さずに加算器１５０３ｂ、および１５０３ａに出力する設定となっている。この状態において、本実施の形態５による音像定位装置は、図１７に示す装置と同等のものとなっている。この状態における本実施の形態５の装置の動作は、従来技術による第二例の装置と同様のものとなる。
【０１０１】
そして、本実施の形態５による音像定位装置では、切り替えスイッチ１５１８ａ、および１５１８ｂの設定により、遅延器１５１１ｂ、および遅延器１５１１ｄに保持された、遅延されたクロストーク打ち消し信号を用いること、また、遅延器１５１１ａ、および遅延器１５１１ｃに保持された、遅延されたクロストーク打ち消し信号を用いることが可能である。この状態における本実施の形態５の装置の動作は、遅延されたクロストーク打ち消し信号がクロストークキャンセル処理に用いられるものとなり、この点を除いては従来技術の第二例と同様のものとなる。
【０１０２】
クロストーク打ち消し信号生成フィルタが行う演算処理は、式６−３に示すように、図１８ｂ）に示す頭部伝達関数ＳＣとＳＭとの比で表される係数を乗じるものである。ここで、図１８ｂ）に示すように、クロストークパスはメインパスよりも長くなるため、スピーカから伝達される音響信号については、左右の到達時間の差が生じるものとなる。ここで、両スピーカの開き角が小さい場合には到達時間差は小さく、開き角が大きな場合には到達時間差は大きなものとなるので、音像定位の差にはこのことを考慮する必要がある。かかる到達時間差は、クロストーク打ち消し信号生成フィルタにおいては、初期遅延量に相当するものである。従って、音像定位装置を用いる音響システムにおいて、固定的な初期遅延量を用いるならば、スピーカの設置位置が変更された場合などには、クロストークキャンセル処理が良好に行い得なくなる可能性がある。
【０１０３】
クロストーク打ち消し信号生成フィルタにおいて、初期遅延をのぞいた部分の周波数特性は、開き角が３０〜６０度程度であれば大きな差は認められないものであり、開き角の変更は初期遅延の切り替えによって対応可能なものである。そして、本実施の形態５の音像定位装置では、切り替えスイッチの設定により、初期遅延の量を段階的に変更できるものとしている。
【０１０４】
このように、本実施の形態５の音像定位装置によれば、フィードバック型の装置に対して、遅延器１５１１ａ〜１５１１ｄと、切り替えスイッチ１５１８ａ、および１５１８ｂとを追加したものとしたことで、当該音像定位装置を用いる音響システムにおいて、スピーカの開き角が変更された場合にも、容易にこれに対応して良好な音像定位を行うことが可能となる。
【０１０５】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６による音像定位装置は、クロストーク打ち消し信号生成フィルタを切り替えて用いるものである。
【０１０６】
図１５は、本実施の形態６による音像定位装置の構成を示すブロック図である。図示するように、本実施の形態６の音像定位装置は、メインパスフィルタ１６０７ａ、および１６０７ｂと、クロストークパスフィルタ１６０８ａ、および１６０８ｂと、加算器１６０３ａ〜１６０３ｆと、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１６０６ａ、および１６０６ｂと、遅延器１６１１ａ〜１６１１ｄと、乗算器１６１０ｘ１〜１６１０ｘ４と、反転回路１６３１ａ、および１６３１ｂと、切り替えスイッチ１６１８ａ〜１６１８ｆとを備えたものであり、入力端子１６０４ａ〜１６０４ｄより入力音響信号を入力し、当該音像定位装置の装置出力を１６０５ａ、および１６０５ｂから出力する。
【０１０７】
遅延器１６１１ａ、および１６１１ｂと、乗算器１６１０ｘ１、および１６１０ｘ２と、加算器１６０３ｃとは、第１の２タップのＦＩＲフィルタを構成し、遅延器１６１１ｃ、および１６１１ｄと、乗算器１６１０ｘ３、および１６１０ｘ４と、加算器１６０３ｄとは、第２の２タップのＦＩＲフィルタを構成するものであって、これらはいずれもクロストーク打ち消し信号生成フィルタとして用いられるものである。切り替えスイッチ１６１８ａ〜１６１８ｆは、当該音像定位装置を用いる音響システムにおけるスピーカ間隔に対応して切り替えられるものである。
【０１０８】
メインパスフィルタ１６０７ａ、および１６０７ｂ、クロストークパスフィルタ１６０８ａ、および１６０８ｂ、加算器１６０３ａ〜１６０３ｂ、そして、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１６０６ａ、および１６０６ｂは図１７に示すフィードバック型の音像定位装置と同様のものである。
このように構成される、本実施の形態６の音像定位装置の動作を、スピーカ間隔が広い場合、および狭い場合について以下に説明する。
【０１０９】
まず、スピーカ間隔が広い場合には、スイッチ１６１８ａ、１６１８ｂ、１６１８ｅ、および１６１８ｆをＷ側に設定するとともに、スイッチ１６１８ｃと１６１８ｄとは開放状態とするものである（図示する状態）。これにより、入力端子１６０４ｃ、および１６０４ｄから入力される音響信号は、加算器１６０３ｅ、および１６０３ｆを介して、本実施の形態６の音像定位装置をスルーし、出力端子１６０５ａ、および１６０６ｂから出力される。
【０１１０】
一方入力端子１６０４ａ、および１６０４ｂから入力された信号は、方向定位処理の後、スイッチ１６１８ａ、および１６１８ｂを経由して、クロストーク打ち消し信号生成フィルタ１６０６ａ、および１６０６ｂに入力される。そして、第１、および第２の２タップのＦＩＲフィルタから出力される信号は、スイッチ１６１８ｃ、および１６１８ｄが開放されているので、用いられないものとなる。従って、この場合には図１７に示すフィードバック型音像定位装置と同等のものとして動作することとなる。
【０１１１】
これに対して、スピーカ間隔が狭い場合には、スイッチ１６１８ａ、１６１８ｂ、１６１８ｅ、および１６１８ｆをＮ側に設定するとともに、スイッチ１６１８ｃと１６１８ｄとは接続状態とするものである。従って、方向定位処理された信号は、第１、および第２の２タップのＦＩＲフィルタにおいて処理された後、スイッチ１６１８ｃとスイッチ１６１８ｄとを経由して、加算器１６０３ａ、および１６０３ｂに入力されることとなるので、第１、および第２の２タップのＦＩＲフィルタが、クロストークキャンセル処理に用いられるものとなる。
【０１１２】
一方、入力端子１６０４ｃ、および１６０４ｄから入力される音響信号は、スイッチ１６１８ｅ、および１６１８ｆより、加算器１６０３ａ、および１６０３ｂに入力されるとともに、反転回路１６３１ａ、および１６３１ｂにおいて、位相が反転された後、スイッチ１６１８ａ、および１６１８ｂを経由してフィルタ１６０６ａ、および１６０６ｂに入力される。フィルタ１６０６ａ、および１６０６ｂは、位相反転信号に基づいて信号生成処理を行い、生成した信号を加算器１６０３ａ、および１６０３ｂに出力する。
【０１１３】
この場合には、スイッチ１６１８ｅ、および１６１８ｆより、加算器１６０３ａ、および１６０３ｂへの経路がメインパスとして機能し、フィルタ１６０６ａ、および１６０６ｂは、クロストーク信号を生成するように機能することとなる。これは、前方に定位させるべき音像と、任意位置（横方向、後方等）に定位させるべき音像とが混在する音響信号を処理対象とする場合に有効な処理であり、スピーカ間隔が狭い場合にも、前方に定位するべき音像をより外側に広げることで、ステレオ効果を大きなものとすることが可能となる。
【０１１４】
すなわち、本実施の形態６の装置において、入力端子１６０４ａと１６０４ｂとには任意の位置に定位させるべき音像の音響信号を、入力端子１６０４ｃと１６０４ｄとには前方に定位させるべき音像の音響信号を入力し、スピーカ間隔が広い場合には、前方に定位させるべき音像についてはそのまま出力するものとし、任意の位置に定位させるべき音像については、従来技術の第二例と同様のクロストークキャンセル処理を行うものである。また、スピーカ間隔が狭い場合には、前方に定位させるべき音像について、前述のように外側に広げる効果を与える。一方、任意の位置に定位させるべき音像については、かかる音像の定位に用いるクロストーク打ち消し信号生成フィルタが行う演算処理は、式６−３に示すように、図１８ｂ）に示す頭部伝達関数ＳＣとＳＭとの比で表される係数を乗じるものであるので、スピーカ間隔が狭いことによりこの比は小さなものとなるので、タップ数の小さなフィルタを用いることが可能となる。従って、２タップのフィルタを用いて処理を行うものである。
【０１１５】
このように、本実施の形態６の音像定位装置によれば、従来の技術によるフィードバック型音像定位装置に対して、遅延器１６１１ａ〜１６１１ｄ、乗算器１６１０ｘ１〜１６１０ｘ４、加算器１６０３ｃ〜１６０３ｄからなる、２タップのＦＩＲフィルタと、切り替えスイッチ１６１８ａ〜１６１８ｆと、反転回路１６３１ａ、および１６３１ｂとを備えたことで、スピーカ間隔が広い場合には、従来の技術によるフィードバック型音像定位を行い、スピーカ間隔が狭い場合には、かかる音像定位とともに、前方に定位すべき音像をより外側に広げるような処理をも行うことが可能となる。
【０１１６】
なお、本実施の形態６では、図１７に示すフィードバック型音像定位装置に準じた構成であるものとしたが、図１６ｂ）に示すフィードフォワード型の装置や、図１ｂ）に示す実施の形態１の装置に準じたものとすることも可能であり、同様の効果が得られる。
【０１１７】
【発明の効果】
請求項１の音像定位装置によれば、音響信号を入力し、上記入力した音響信号に対しての信号処理を行い、仮想的な音像を定位させ、音像定位信号を出力する音像定位装置において、クロストーク打ち消し信号を生成し、上記生成したクロストーク打ち消し信号を用いてクロストークキャンセル処理を行うクロストークキャンセル手段と、上記クロストークキャンセル手段においてクロストークキャンセル処理がされた信号に対して、仮想的な音源位置の方向を定位する方向定位手段とを備え、上記クロストークキャンセル手段は、ＦＩＲフィルタである第１、および第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタと、第１、および第２の加算器とを備え、上記第１の加算器において、第１の音響信号と上記第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタが生成する信号とを加算処理した第１の出力信号を第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに入力し、上記第２の加算器において、第２の音響信号と上記第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタが生成する信号とを加算処理した第２の出力信号を第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに入力するものであり、上記方向定位手段は、前記第１の出力信号を入力とするＦＩＲフィルタである第１のメインパスフィルタと第１のクロストークパスフィルタと、前記第２の出力信号を入力とするＦＩＲフィルタである第２のメインパスフィルタと第２のクロストークパスフィルタと、第３、および第４の加算器とを備え、上記第３の加算器において、上記第１のメインパスフィルタにおいて処理した信号と、上記第２のクロストークパスフィルタにおいて処理した信号とを加算処理し、上記第４の加算器において、上記第２のメインパスフィルタにおいて処理した信号と、上記第１のクロストークパスフィルタにおいて処理した信号とを加算処理し、上記第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタと、上記第１のメインパスフィルタと、上記第１のクロストークパスフィルタは、前記第１のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに対する入力と前記第１のメインパスフィルタに対する入力と前記第１のクロストークパスフィルタに対する入力とを共有化して保持する遅延器を備え、上記第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタと、上記第２のメインパスフィルタと、上記第２のクロストークパスフィルタは、前記第２のクロストーク打ち消し信号生成フィルタに対する入力と前記第２のメインパスフィルタに対する入力と前記第２のクロストークパスフィルタに対する入力とを共有化して保持する遅延器を備えるものとしたことで、入力する音響信号に対してまずクロストークキャンセル処理を行い、その後に音像定位処理を行うので、クロストークキャンセル処理と方向定位処理とのために保持すべき信号を共通のものとして、保持に用いる記憶装置の必要量を低減することが可能となる。さらに、入力する音響信号に対して、まずクロストーク打ち消し信号生成フィルタが生成する信号を用いてクロストークキャンセル処理を行い、その後にメインパスフィルタとクロストークパスフィルタとによる音像定位処理を行うので、クロストークキャンセル処理と方向定位処理とのために保持すべき信号を共通のものとして、保持に用いる記憶装置の必要量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態の音像定位装置が備えるフィルタの構成例を示す図である。
【図３】同実施の形態の応用例である音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２による音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図５】同実施の形態の応用例である音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図６】同実施の形態において用いられるフィルタの働きを説明するための、フィルタの周波数特性を示す図である。
【図７】同実施の形態の応用例である音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図８】同実施の形態の応用例である音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図９】同実施の形態の応用例である音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施の形態３による音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４による音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】同実施の形態の応用例である音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】同実施の形態の応用例である音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態５による音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態６による音像定位装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】従来の技術による音像定位装置の第一例の構成を示すブロック図である。
【図１７】従来の技術による音像定位装置の第二例の構成を示すブロック図である。
【図１８】音像定位を説明するための図である。
【符号の説明】
１０１，１７０１クロストークキャンセル手段
１０２，１７０２方向定位手段
１０３，５０３，６０３，８０３，９０３，１００３，１１０３，１２０３，１３０３，１４０３，１５０３，１６０３，１７０３，１８０３
加算器
１０４，５０４，６０４，８０４，９０４，１００４，１１０４，１２０４，１３０４，１４０４，１５０４，１６０４，１７０４，１８０４
入力端子
１０５，５０５，６０５，８０５，９０５，１００５，１１０５，１２０５，１３０５，１４０５，１５０５，１６０５，１７０５，１８０５
出力端子
１０６，１２０６，１３０６，１４０６，１５０６，１６０６，
１７０６，１８０６
クロストーク打ち消し信号生成フィルタ
１０７，５０７，６０７，８０７，９０７，１００７，１１０７，１２０７，１３０７，１４０７，１５０７，１６０７，１７０７，１８０７
メインパスフィルタ
１０８，５０８，６０８，８０８，９０８，１００８，１１０８，１２０８，１３０８，１４０８，１５０８，１６０８，１７０８，１８０８
クロストークパスフィルタ
１１０，５１０，６１０，８２１，８２２，８２３，８２４，９２１，
９２２，９２３，９２４，１０２１，１０２２，１０２３，１０２４，
１１１０，１５１０
乗算器
１１１，５１１，５１１，８１１，９１１，１０１１，１１１１，
１５１１，１６１１
遅延器
１１５，９１５，１０１５帯域分割回路
１１６，９１６，１０１６帯域合成回路
１１７，９１７，１０１７高域用メインパスフィルタ
１２１８，１３１８，１４１８，１５１８，１６１８
切り替えスイッチ
５２０低域通過フィルタ
１６２１反転回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a sound image localization apparatus, and more particularly to a sound image localization apparatus that inputs an acoustic signal, performs signal processing on the input acoustic signal, localizes a virtual sound image, and outputs a sound image localization signal.
[0002]
[Prior art]
  In a general stereo sound system that has been used in the past, sound image localization is controlled using a plurality of (generally, two) speakers, and a sense of reality is given to the hearing of human listeners. It was. In a conventional system, a sound image is usually localized between two speakers using two left and right speakers located in front of the listener. In such a system, outside the two speakers, The sound image was not localized. Then, when the sound image is localized outside the two speakers, that is, around the listener, for example, in order to obtain an effect that sounds can be heard from behind the listener, a speaker is also provided in the rear in addition to the two speakers at the front. The system to be arranged has been performed.
[0003]
  However, with the development of audio digitization technology and hardware such as DSP (Digital Signal Processor), various signal processing can be easily performed, so two speakers located in front are used. Also in the system, control is performed so that the sound image is localized at an arbitrary position (lateral direction, backward, etc.) around the listener.
[0004]
  As a conventional sound image localization device, it is described in the Acoustical Society of Japan, Spring 1993 Research Presentation Lecture Collection, p549-550 “A Study on Canceling Crosstalk in Acoustic Control” (hereinafter referred to as Reference 1). There is something that is.
[0005]
  FIG.8FIG. 6 is a diagram for explaining control of sound image localization. (A) in the figure shows a sound image virtually localized, and (b) in the figure shows a system using two speakers. Here, it is assumed that the virtual localization position of the sound image and the positions of the two speakers are both symmetrical with respect to the listener.
[0006]
  In the sound image localization apparatus, a direction localization process that determines the direction of a virtual localization position by signal processing using a head-related transfer function indicating a transfer characteristic of sound from the sound source to the listener's head or ear. And a crosstalk cancellation process (crosstalk cancellation).
[0007]
  Here, the crosstalk signal is shown in FIG.8In the case of b), this refers to a signal transmitted from the left speaker to the right ear or from the right speaker to the left ear. For crosstalk cancellation processing, a crosstalk cancellation signal is generated. It will be.
[0008]
  As shown in FIG. 5A, in the virtual environment obtained in this system, acoustic signals uL and uR are emitted from the left and right virtual sound image positions located behind the listener. Suppose that the sound pressures applied to the left and right ears of the listener are yL1 and yR1, respectively. Since they are symmetrical, the transmission from the left virtual position to the left ear and from the right virtual position to the right ear are equal, and the head-related transfer function indicating this transfer characteristic is denoted by TM. Similarly, transmission from the left virtual position to the right ear and from the right virtual position to the left ear is represented by the same head-related transfer function TC. In such a virtual environment, about these sound pressures and functions,
yL1 = TM · uL + TC · uR (1-1)
yR1 = TC · uL + TM · uR (1-2)
The relationship is established.
[0009]
  On the other hand, in the system shown in FIG. 7B, the left and right speakers 1901a and 1901b emit acoustic signals xL and xR, and the sound pressure applied to the left and right ears of the listener is respectively It is assumed that yL2 and yR2. Since they are also symmetrical, transmission from the left speaker position to the left ear and from the right speaker position to the right ear is the same head-related transfer function SM, from the left speaker position to the right ear, and from the right speaker position to the left ear. The transfer to is represented by the same head related transfer function SC. And about these sound pressures and functions,
yL2 =SM · xL +SC · xR (2-1)
yR2 =SC ・ xL +SM · xR (2-2)
The relationship is established.
[0010]
  In this system, in order to localize the sound image shown in the same figure a) by the sound output from the speakers 1901a and 1901b shown in the same figure b),
yL1 = yL2 (3-1)
yR1 = yR2 (3-2)
The following formula 4-1 is obtained from formulas 3-1, 1-1, and 2-1, and the following formula 4-2 is given from formulas 3-2, 1-2, and 2-2. Led.
[0011]
TM ・ uL + TC ・ uR =SM · xL +SC ・ xR (4-1)
TC ・ uL + TM ・ uR =SC ・ xL +SM ・ xR (4-2)
  Therefore, Equations 4-1 and 4-2 are solved for xL and xR. According to one solution, the gain is indicated by | * |
| (SC / SM) ^ 2 | << 1 (5)
By considering
xL ~ (FM + FC ・ FX) ・ uL + (FC + FM ・ FX) ・ uR
            (6-1)
xR ~ (FC + FM / FX) / uL + (FM + FC / FX) / uR
            (6-2)
Is obtained. However, FM, FC, and FX in the formula are
FM = TM / SM (7-1)
FC = TC / SM (7-2)
FX = -SC / SM (7-3)
It is.
[0012]
  It is also possible to use another solution,
xL = FM.uL + FC.uR + FX.xR (8-1)
xR = FC · uL + FM · uR + FX · xL (8-2)
Is obtained. Here, in Expressions 8-1 and 8-2, the first term and the second term on the right side are portions that indicate the direction of the sound image (the direction is localized), and the third term on the right side is a portion that cancels the crosstalk component. It is.
[0013]
  The configuration of a conventional sound image localization apparatus that controls sound image localization using the relationship described above is shown in FIG.6It is shown in the functional block diagram of a). As shown in the figure, a sound image localization apparatus according to the prior art includes a crosstalk cancellation unit 1701, direction localization units 1702a and 1702b, and adders 1703a and 1703b, and an input terminal 1704a, And 1704b, input acoustic signals are input, and signals obtained as a result of signal processing are output from output terminals 1705a and 1705b.
[0014]
  The direction localization means 1702a and 1702b generate signals indicating the direction of the sound image position by arithmetic processing on the acoustic signals input from the input terminals 1704a and 1704b. Adders 1703a and 1703b perform addition processing on the input signal. The crosstalk cancellation unit 1701 removes a crosstalk component from the input signal.
[0015]
  FIG. 5 b) is a diagram showing a first example of a detailed configuration of a sound image localization apparatus according to the prior art. The crosstalk canceling means 1701 shown in FIG. 5A is composed of crosstalk cancellation signal generation filters 1706a and 1706b shown in FIG. 5B and adders 1703c and 1703d. In addition, the direction localization means 1702a and 1702b shown in FIG. 5A are composed of main pass filters 1707a and 1707b and crosstalk pass filters 1708a and 1708b. The main path filter and the crosstalk path filter may be collectively referred to as a direction localization filter.
[0016]
  The sound image localization apparatus according to the related art configured as described above generates outputs xL and xR according to the above-described equations 6-1 and 6-2, and the operation thereof will be described below.
  Left and right input acoustic signals are input from input terminals 1704a and 1704b, respectively. FIG.6In b), the first input acoustic signal input from the input terminal 1704a is input to the main pass filter 1707a and the crosstalk pass filter 1708a. In the main pass filter 1707a, a calculation process of multiplying the coefficient shown in the above equation 7-1 and in the crosstalk pass filter 1708a by the coefficient shown in the equation 7-2 is executed, and the output of the main pass filter 1707a is an adder. In 1703a, the output of the crosstalk path filter 1708a is input to the adder 1703b.
[0017]
  Similarly, the second input acoustic signal input from the input terminal 1704b is input to the main pass filter 1707b and the crosstalk pass filter 1708b, and is represented by the above equations 7-1 and 7-2, respectively. An arithmetic process of multiplying the coefficients is executed, and the output of the main pass filter 1707b is input to the adder 1703b, and the output of the crosstalk pass filter 1708b is input to the adder 1703a.
[0018]
  Adders 1703a and 1703b perform addition processing on the input signals, respectively, and adder 1703a outputs the addition result to adder 1703c and crosstalk cancellation signal generation filter 1706a. The crosstalk cancellation signal generation filter 1706a generates a crosstalk cancellation signal by executing a calculation process by multiplying the coefficient shown in the above equation 7-3, and outputs the crosstalk cancellation signal to the adder 1703d.
[0019]
  Similarly, the adder 1703b outputs the addition result to the adder 1703d and the crosstalk cancellation signal generation filter 1706b. The crosstalk cancellation signal generation filter 1706b generates a crosstalk cancellation signal by executing a calculation process by multiplying the coefficient shown in the above equation 7-3, and outputs the crosstalk cancellation signal to the adder 1703c.
[0020]
  In the adders 1703c and 1703d, the addition results of the adder 1703a and the adder 1703b and the crosstalk cancellation signal having a phase substantially equivalent to the phase obtained by inverting the addition result are added, respectively. The output terminals 1705a and 1705b output signals from which the crosstalk component is removed, which are represented by equations 6-1 and 6-2.
[0021]
  FIG.6In the sound image localization apparatus having the configuration shown in b), the output of the crosstalk cancellation signal generation filter (for example, 1706a) in one channel is output to the output side of the other channel (adder 1703d located on the output terminal 1705b side). Therefore, it is called a feed forward type.
[0022]
  In addition, FIG.6As a second example for realizing the sound image localization apparatus according to the conventional technique shown in a), there is one described in Japanese Patent Application No. 8-41665 (hereinafter referred to as Reference Document 2).
  FIG.7These are figures which show the 2nd example of a detailed structure of the sound image localization apparatus by a prior art. In the configuration shown in FIG.6The crosstalk cancellation means 1701 in a) includes crosstalk cancellation signal generation filters 1806a and 1806b and adders 1803a and 1803b. In addition, FIG.6The direction localization means 1702a and 1702b shown in a) are composed of main pass filters 1807a and 1807b and crosstalk pass filters 1808a and 1808b. The adders 1803a and 1803b are shown in FIG.6It is also a part of the crosstalk cancellation means 1701 in a), and is also the adders 1703a and 1703b shown in FIG.
[0023]
  Here, FIG.71 generates outputs xL and xR according to the above-described equations 8-1 and 8-2.6Unlike the configuration shown in b), the output of the crosstalk cancellation signal generation filter (for example, 1806a) in one channel is output to the input side (adder 1803b on the output terminal 1704b side) of the other channel. This is called a feedback type. Hereinafter, the operation of the sound image localization apparatus configured as described above will be described.
[0024]
  Left and right input acoustic signals are input from input terminals 1804a and 1804b, respectively. The first input acoustic signal input from the input terminal 1804a is input to the main pass filter 1807a and the crosstalk pass filter 1808a. In the main pass filter 1807a, the coefficient expressed by the above equation 7-1 is also obtained. In the crosstalk path filter 1808a, a calculation process of multiplying the coefficient shown in Expression 7-2 is executed, and the output of the main path filter 1807a is input to the adder 1803a, and the output of the crosstalk path filter 1808a is input to the adder 1803b. Similarly, the second input acoustic signal input from the input terminal 1804b is input to the main pass filter 1807b and the crosstalk pass filter 1808b, and the coefficients shown in the above equations 7-1 and 7-2, respectively. And the outputs of the main pass filter 1807b and the crosstalk pass filter 1808b are input to adders 1803b and 1803a, respectively.
[0025]
  Adders 1803a and 1803b perform addition processing on the input signals, respectively, and adder 1803a outputs the addition result to crosstalk cancellation signal generation filter 1806a. The crosstalk cancellation signal generation filter 1806a generates a crosstalk cancellation signal by executing an arithmetic process by multiplying the coefficient shown in the above-described Expression 7-3, and outputs the crosstalk cancellation signal to the adder 1803b. Similarly, the adder 1803b outputs the addition result to the crosstalk cancellation signal generation filter 1806b, and the crosstalk cancellation signal generation filter 1806b executes a calculation process by multiplying the coefficient shown in the above equation 7-3, thereby performing cross processing. A talk cancellation signal is generated and output to the adder 1803a.
[0026]
  In the adders 1803a and 1803b, the addition result of the output from the direction localization filter and the crosstalk cancellation signal having a phase substantially equal to the phase obtained by inverting the addition result are subjected to addition processing, whereby a crosstalk component is obtained. Is removed. Therefore, signals represented by equations 8-1 and 8-2 are output to the output terminals 1805a and 1805b.
[0027]
  The feedback type sound image localization apparatus configured as described above can perform multiple cancellation processing by repeatedly generating a crosstalk cancellation signal and crosstalk cancellation processing using the generated signal.6Compared with the feedforward type apparatus of the first example shown in a), the influence of diffraction due to the low frequency portion of the acoustic signal is reduced, so that the low frequency characteristics can be improved.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
  In the sound image localization apparatus according to the prior art, as described above, localization of a wide range of sound images is possible by the calculation process for obtaining the virtual localization position of the sound image and the calculation process for compensating for the crosstalk component. However, when such a sound image localization apparatus is to be realized in a computer system using a CPU or DSP, several problems described below occur.
[0029]
  The first problem is related to the memory used for temporary storage for arithmetic processing, and the amount and performance of the memory provided in the computer system is the limit for arithmetic processing. As a restriction on this memory,
(A) Constraint by amount of memory used for storing acoustic signal data
(B) Constraint by the amount of memory used for storing filter coefficients
(C) Restriction due to memory access time
Will be the main one.
[0030]
  Here, the problem of (A) and (B) is that when the number of words indicating the amount of memory is small, this limits the number of taps indicating the order of the filter. Is not obtained, the accuracy of the arithmetic processing is reduced.
[0031]
  Further, when there is a limit to the amount of high-speed internal memory provided in the computer system, when trying to ensure the accuracy of necessary arithmetic processing by using a relatively low-speed external memory (RAM), (C ) Is an obstacle. That is, in the arithmetic processing for realizing the digital filter used for the direction localization processing and the crosstalk cancellation processing as described above, frequent memory access is required. Therefore, an external memory having a low access speed is simply used. Therefore, it has been difficult to solve the limitation on the amount of memory.
[0032]
  The second problem is related to a control device such as a DSP provided in the computer system, and its processing speed becomes a limit for arithmetic processing. That is, when a sufficient processing speed cannot be obtained, the order of the digital filter is limited, leading to a decrease in the accuracy of the arithmetic processing.
[0033]
  As a third problem, in the sound image localization apparatus according to the related art, it is not always easy to cope with a change in setting of an acoustic system using the sound image localization apparatus. FIG.7As described above, the sound image localization apparatus (feedback type) of the second example of the prior art improved in the reproducibility of the low range as described above. However, when a speaker included in an acoustic system using such a sound image localization apparatus has a small diameter, sound distortion may occur due to a large amount of low-frequency energy. In order to improve this point, it is conceivable to use a filter that cuts the low band, but the addition of the filter leads to an increase in circuit scale and cost.
[0034]
  Furthermore, when the arrangement of the speakers is changed in the acoustic system and the opening angle of the speakers becomes different, the sound image localization apparatus according to the conventional technique changes the entire parameters of the filter FX. Therefore, in order to cope with a change in the settings of the acoustic system, it is necessary to store parameters for each setting, and the necessary amount of memory increases for storing the parameters.
[0035]
  As indicated by the above three problems, the sound image localization apparatus according to the prior art requires high memory capacity and high processing speed when implemented in a computer system, and accuracy of sound image localization control is required. The problem is that it is difficult to balance the cost reduction of the computer system.
[0036]
  The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a sound image localization apparatus capable of realizing accurate sound image localization while limiting an increase in circuit scale due to a necessary amount of memory. To do.
[0037]
  It is another object of the present invention to provide a sound image localization apparatus that can realize accurate sound image localization by using an external memory even when the capacity of a high-speed internal memory is limited.
[0038]
  It is another object of the present invention to provide a sound image localization apparatus that can realize accurate sound image localization even in a computer system that does not include a high-performance DSP by simplifying arithmetic processing.
[0039]
  It is another object of the present invention to provide a sound image localization apparatus that can flexibly cope with a change in settings in an acoustic system without increasing the circuit scale.
[0040]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a sound image localization apparatus according to claim 1 of the present invention inputs an acoustic signal, performs signal processing on the input acoustic signal, localizes a virtual sound image, and performs sound image localization. In a sound image localization apparatus that outputs a signal, a crosstalk cancellation unit that generates a crosstalk cancellation signal and performs a crosstalk cancellation process using the generated crosstalk cancellation signal, and the crosstalk cancellation unit performs crosstalk cancellation processing. Direction localization means for localizing the direction of the virtual sound source position with respect to the received signal, and the crosstalk cancellation means includes first and second crosstalk cancellation signal generation filters that are FIR filters; A first adder and a second adder, wherein the first adder includes a first acoustic signal and a second adder. And a signal by the second crosstalk canceling signal generating filter generating and adding processInput the first output signal to the first crosstalk cancellation signal generation filter,In the second adder, the second acoustic signal and the signal generated by the first crosstalk cancellation signal generation filter are added.Input the second output signal to the second crosstalk cancellation signal generation filterThe direction localization means isInput the first output signal1st FIR filterofMain path filter andThe first crosstalk pass filter and the second output signal are input.FIR filterA second main pass filter andA second crosstalk path filter;3, And second4And an adder.3In the adder, the signal processed in the first main pass filter and the signal processed in the second crosstalk pass filter are added, and the adder4In the adder, the signal processed in the second main pass filter and the signal processed in the first crosstalk pass filter are added.The first crosstalk cancellation signal generation filter, the first main path filter, and the first crosstalk path filter include an input to the first crosstalk cancellation signal generation filter and the first crosstalk cancellation signal generation filter. A delay unit that shares and holds an input to the main path filter and an input to the first crosstalk path filter; the second crosstalk cancellation signal generation filter; the second main path filter; The second crosstalk path filter shares and holds an input to the second crosstalk cancellation signal generation filter, an input to the second main path filter, and an input to the second crosstalk path filter. It is characterized by providing a vessel.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
  The sound image localization apparatus according to Embodiment 1 of the present invention performs a direction localization process on a signal that has undergone a crosstalk cancellation process, thereby reducing the required memory amount.
[0046]
  FIG. 1a) is a block diagram showing the configuration of the sound image localization apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, the sound image localization apparatus according to the first embodiment includes a crosstalk cancellation unit 101, direction localization units 102a and 102b, and adders 103a and 103b. And 104b, input acoustic signals are input, and signals obtained as a result of signal processing are output from the output terminals 105a and 105b.
[0047]
  The crosstalk cancel unit 101 removes crosstalk components from the signals input from the input terminals 104a and 104b. The direction localization means 102a and 102b generate a signal indicating the direction of the sound image position by arithmetic processing on the input acoustic signal. Adders 103a and 103b perform addition processing on the input signal.
[0048]
  A calculation process performed by the sound image localization apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described below. First, in addition to equations 1-1 to 8-2 shown in the prior art, vL and vR that satisfy the following equations are defined.
[0049]
xL = FM · vL + FC · vR (9-1)
xR = FC · vL + FM · vR (9-2)
By substituting equation 9-1 into equation 8-1 and substituting equation 9-2 into equation 8-2, the following equation is obtained.
[0050]
FM ・ vL + FC ・ vR
    = FM · uL + FC · uR + FX · (FC · vL + FM · vR)
        (10-1)
FC / vL + FM / vR
    = FC · uL + FM · uR + FX · (FM · vL + FC · vR)
        (10-2)
  From Formula 10-1 and Formula 10-2, FM and FC can be eliminated, and the following formula is obtained.
[0051]
vL = uL + FX · vR (11-1)
vR = uR + FX · vL (11-2)
The expressions 11-1 and 11-2 mean that a crosstalk canceling means is provided on the input side, and the expressions 9-1 and 9-2 mean that a direction localization means is provided on the output side. To do. Therefore, as shown in FIG. 1a), the sound image localization apparatus of the first embodiment is provided with crosstalk canceling means 101 on the input side and direction localization means 102a and 102b on the output side.
[0052]
  FIG. 5 b) is a diagram showing a first example of a detailed configuration of the sound image localization apparatus according to the first embodiment. The crosstalk canceling means 101 shown in FIG. 9A is composed of crosstalk cancellation signal generation filters 106a and 106b and adders 103c and 103d shown in FIG. Further, the direction localization means 102a and 102b shown in FIG. 5A are composed of main pass filters 107a and 107b and crosstalk pass filters 108a and 108b. The operation of the first example of the sound image localization apparatus according to the first embodiment configured as described above will be described below.
[0053]
  Left and right input acoustic signals uL and uR are input from the input terminals 104a and 104b, respectively. In FIG. 1b), the first input acoustic signal uL input from the input terminal 104a is input to the adder 103c, and the second input acoustic signal uR input from the input terminal 104b is input to the adder 103d. Immediately after the processing in the sound image localization apparatus of the first embodiment is started, signal generation in the crosstalk cancellation signal generation filters 106a and 106b is not performed, so signals from the adders 103c and 103d respectively. There is no output, and the adders 103c and 103d output the input signals uL and uR as they are, the signal uL is the signal vL to the crosstalk cancellation signal generation filter 106a, and the signal uR is the signal vR to cancel the crosstalk. Input to the signal generation filter 106b.
[0054]
  The crosstalk cancellation signal generation filter 106a generates a crosstalk cancellation signal by executing an arithmetic process by multiplying the coefficient shown in the above equation 7-3, and outputs the crosstalk cancellation signal to the adder 103d. The crosstalk cancellation signal generation filter 106b performs a similar arithmetic process to generate a crosstalk cancellation signal and outputs it to the adder 103c.
[0055]
  In the adder 103c, the input acoustic signal uL and the crosstalk cancellation signal are added to perform a crosstalk cancellation process, and a signal vL shown in Expression 11-1 is generated. The generated signal vL is input to the main pass filter 107a and the crosstalk pass filter 108a. Similarly, from the adder 103d, the signal vR shown in Expression 11-2 is generated and input to the main path filter 107b and the crosstalk path filter 108b.
[0056]
  The main pass filter 107a executes arithmetic processing of multiplying the coefficient shown in the above equation 7-1 and the crosstalk path filter 108a is multiplied by the coefficient shown in the equation 7-2. The output of the main pass filter 107a is added to the adder. At 103a, the output of the crosstalk path filter 108a is input to the adder 103b. Here, the output of the main pass filter 107a is the first term on the right side of Equation 9-1, and the output of the crosstalk path filter 108a is the second term on the right side of Equation 9-2.
[0057]
  Similarly, the adder 103d performs a crosstalk cancellation process in which a crosstalk cancellation signal is added to the input acoustic signal uR, and the obtained signal vR is converted into a main path filter 107b and a crosstalk path filter 108b. And the arithmetic processing of multiplying the coefficients shown in the above equations 7-1 and 7-2, respectively, is executed, the output of the main path filter 107b is added to the adder 103b, and the output of the crosstalk path filter 108b is Input to the adder 103a. The output of the main pass filter 107b is the first term on the right side of Equation 9-2, and the output of the crosstalk path filter 108b is the second term on the right side of Equation 9-1.
[0058]
  The signals input in the adder 103a and the adder 103b are added, and the result of the addition is output to the output terminals 105a and 105b, whereby the sound image localization apparatus of the first example of the first embodiment is provided. As outputs, signals xL and xR that have been subjected to the sound image localization processing shown in equations 9-1 and 9-2 are output.
[0059]
  As described above, in the sound image localization apparatus according to the first embodiment, the direction localization processing is performed on the signal subjected to the crosstalk cancellation processing, so that the crosstalk cancellation signal generation is performed as shown in FIG. The filter (FX) and the directional localization filters (FM and FC) are signals having common vL and vR as filter inputs. Therefore, it is only necessary to hold these two kinds of signals for the filter processing.6b) and FIG.7Holds four types of signals shown inEssentialCompared with the conventional sound image localization apparatus that is important, the capacity of the memory necessary for holding the acoustic signal described in the first problem (A) of the conventional technique can be reduced. .
[0060]
  Here, in order to explain the required amount of memory in the apparatus according to the first embodiment, the configuration of each filter used in the crosstalk cancellation process and the direction localization process is shown below.
[0061]
  Filters include an FIR (Finite Impulse Response) filter that performs a product-sum operation on an input signal, and an IIR (Infinite Impulse Response) filter that performs a product-sum operation on an output signal in addition to the input signal. However, the sound image localization apparatus of the first embodiment can be realized using any filter. FIG. 2 shows the configuration of the crosstalk cancellation signal generation filters 106a and 106b and the direction localization filters 107a, 107b, 108a and 108b provided in the first example apparatus (FIG. 1b) of the first embodiment using FIR filters. It is a figure showing an example.
[0062]
  In the example shown in FIG. 2, the crosstalk cancellation signal generation filter 106a included in the sound image localization apparatus of the first example (FIG. 1b) of the first embodiment includes a delay device 111a, 111c to 111f, and multipliers 110x1 to 110x5. And an adder 103i. The crosstalk cancellation signal generation filter 106b includes a delay unit 111b, 111g to 111j, multipliers 110x6 to 110x10, and an adder 103j. In FIG. 2, the portions indicated by dotted lines such as multipliers 110x1 to 110x5 and delay units 111c to 111f indicate that the number of multipliers, delay units, and the like is variable.
[0063]
  The main pass filter 107a includes delay devices 111c to 111f, multipliers 110m1 to 110m5, and an adder 103e. The main pass filter 107b includes delay devices 111g to 111j, multipliers 110m6 to 110m10, and an adder 103f. The crosstalk path filter 108a includes delay units 111c to 111f, 111n to 111p, multipliers 110c1 to 110c5, and an adder 103g. The crosstalk path filter 107b includes delay units 111g to 111j, 111k to 111m, multipliers 110c6 to 110c10, and an adder 103h.
[0064]
  In addition, the multipliers 110a1 and 110a2 in FIG. 2 function as an attenuator provided to prevent an overflow from occurring when a fixed decimal operation is executed. The delay devices 111k to 111p are provided to realize a time difference between both ears.
[0065]
  In the configuration of the filter shown in FIG. 2, by providing the delay units 111c to 111j, as the signals vL and vR shown in FIG. 1b), the input to the crosstalk cancellation signal generation filter and the input to the direction localization filter are These delay devices are shared and held. Therefore, it is possible to reduce the required amount of memory for holding compared to the case of holding the input to each filter.
[0066]
  Figure3These are figures which show the 2nd example of a detailed structure of the sound image localization apparatus of this Embodiment 1 shown to FIG. 1 a). As shown in the figure, the sound image localization apparatus of the second example includes adders 103a to 103d, crosstalk cancellation signal generation filters 106a and 106b, main path filters 107a and 107b, a crosstalk path filter 108a, And 108b, high-pass main-pass filters 117a and 117b, band dividing circuits 115a and 115b, and band synthesis circuits 116a and 116b. Also in this example, as in the first example shown in FIG. 1b), input sound signals are input from the input terminals 104a and 104b, and signals obtained as a result of signal processing are output from the output terminals 105a and 105b. .
[0067]
  The band division circuits 115a and 115b perform predetermined division processing on the input signal to generate a low frequency component and a high frequency component. The band synthesis circuits 116a and 116b perform a predetermined synthesis process on the input signal to generate a synthesized signal. The high-pass main pass filters 117a and 117b perform the same arithmetic processing as the main pass filters 107a and 107b. The adders 103a to 103d, the crosstalk cancellation signal generation filters 106a and 106b, the main path filters 107a and 107b, and the crosstalk path filters 108a and 108b are the same as those in the first example.
[0068]
  The operation of the sound image localization apparatus according to the second example of the first embodiment configured as described above will be described below.
  Left and right input acoustic signals are input from the input terminals 104a and 104b, respectively. The first input acoustic signal input from the input terminal 104a is input to the band dividing circuit 115a, and the band dividing circuit 115a divides the first input acoustic signal into a high frequency component and a low frequency component by dividing processing. To do. Then, the band dividing circuit 115a outputs the high frequency component to the high frequency main pass filter 117a and the low frequency component to the adder 103c. The band dividing circuit 115b also operates in the same manner.
[0069]
  The high-pass main pass filters 117a and 117b perform arithmetic processing for multiplying the input high-pass components by the coefficient shown in Equation 7-1, and output the generated signals to the band synthesis circuits 116a and 116b. To do.
[0070]
  For the low frequency component of the input acoustic signal, the crosstalk cancellation process and the direction localization process are executed as in the first example, and the generated signals are input to the band synthesis circuits 115a and 115b. The band synthesizing circuits 115a and 115b perform synthesis processing on the signal derived from the high frequency component processed by the high frequency filter and the signal derived from the low frequency component subjected to the direction localization processing after the crosstalk cancellation processing. The generated composite signal is output to the output terminals 105a and 105b.
[0071]
  As described above, in the sound image localization apparatus of the second example, only the low frequency component of the input signal is processed in consideration of the crosstalk component. In general, the high frequency component of an acoustic signal is greatly affected by a slight positional shift of the listener of the acoustic system, and the individual difference is also large. Since the effect is small, in the sound image localization apparatus of the second example, only the processing using the main pass filter is executed for the high frequency component. Therefore, since the crosstalk cancellation process targets only the low frequency component, the sampling frequency can be lowered.2It is possible to further reduce the circuit scale of the filter configured as described above without reducing the accuracy of sound image localization.
[0072]
  Thus, according to the sound image localization apparatus of the first embodiment, as shown in FIG. 1a), the crosstalk canceling means 101 is provided on the input side, and the direction localization means 102a and 102b are provided on the output side. The filters included in the crosstalk cancellation unit 101 and the direction localization units 102a and 102b are shown in FIG.2As shown, since the input is shared by using a delay device, it is possible to perform satisfactory sound image localization with a small amount of memory required for holding the acoustic signal.
[0073]
Embodiment 2. FIG.
  The sound image localization apparatus according to Embodiment 2 of the present invention uses a comb filter.
  Figure4These are block diagrams which show the structure of the 1st example of the sound image localization apparatus of this Embodiment 2. FIG. The schematic configuration of the sound image localization apparatus according to the second embodiment is shown in FIG.7It is the same as that of the feedback type by the prior art shown in FIG. Figure4As shown in FIG. 4, the sound image localization apparatus according to the second embodiment includes adders 503a, 503b, 503e, and 503f, main pass filters 507a and 507b, crosstalk pass filters 508a and 508b, and a delay unit 511a. ˜511j and multipliers 510x1 to 510x10, input acoustic signals are input from input terminals 504a and 504b, and signals obtained as a result of signal processing are output from output terminals 505a and 505b. . As in FIG. 2 and the like, the dotted lines in the arrangement of delay devices and multipliers in the drawing indicate an arbitrary number.
[0074]
  In FIG. 1, delay units 511a, 511c to 511f, multipliers 510x1 to 510x5, and an adder 503e are shown in FIG.71 includes a delay unit 511b, 511g to 511j, a multiplier 510x6 to 510x10, and an adder 503f shown in FIG.7The crosstalk cancellation signal generation filter 1806b shown in FIG. Here, all the coefficients of the multipliers 510x1 to 510x10 can be made equal, and such a case is a comb filter. Therefore, when the comb filter is used, it is possible to reduce the necessary amount of memory for holding the coefficients described in the first problem (B) of the prior art.
[0075]
  The operation of the sound image localization apparatus according to the second embodiment configured as described above is the same as that of the conventional feedback type sound image localization apparatus.
  Figure6These are the figures for demonstrating the frequency characteristic of a filter. FIG. 5A shows the amplitude characteristic, and FIG. 5B shows the phase characteristic. In both cases, the solid line indicates the characteristics of the comb filter used in the second embodiment, and the broken line indicates the characteristics obtained from the ratio of the head-related transfer function. In general, the comb filter has a low-pass characteristic of a linear phase type. As shown in the figure, both the amplitude characteristic and the phase characteristic show similar characteristics in the low frequency region. As described in the first embodiment, the effect of the crosstalk cancellation process is particularly effective for the low frequency part of the acoustic signal, and the characteristics of the low frequency part are approximated. It can be seen that good processing can be performed on the low frequency region. Since the effect of the crosstalk cancellation process is small for the high frequency part having different characteristics, it can be said that the influence of the difference in characteristics is small.
[0076]
  Figure5These are block diagrams which show the structure of the 2nd example of the sound image localization apparatus of this Embodiment 2. FIG. As shown in the figure, in this example, low-pass filters 620a and 620b are added to the sound image localization apparatus of the first example. The low-pass filter 620a includes an adder 603c, multipliers 610f1 and 610f2, and a delay unit 611a. The low pass filter 620b includes an adder 603d, multipliers 610f3 and 610f4, and a delay unit 611b.
[0077]
  The operation of the sound image localization apparatus of the second example of the second embodiment configured as described above is shown in FIG.7The high-frequency component is removed from the inputs to the crosstalk cancellation signal generation filters 1806a and 1806b shown in FIG. As described above, when generating the crosstalk cancellation signal, it is not necessary to consider the high frequency component of the acoustic signal so much. In this example, the high frequency component is excluded from the processing target. It becomes possible to improve the accuracy of sound image localization. According to the second example, the circuit scale is slightly larger than that of the first example because of the low-pass filter.
[0078]
  In the second example, the low-pass filter is provided in front (input side) of the crosstalk cancellation signal generation filter. However, a configuration provided in the rear (output side) is also possible. A similar effect can be obtained.
[0079]
  Figure7These are figures which show the structure of the 3rd example of the sound image localization apparatus of this Embodiment 2. FIG. As shown in the figure, in this example, the same comb filter as in the first example is used, but the comb filter is configured by an FIR with a small number of taps. In the configuration shown in the figure, the number of taps is 2, and the coefficient values can all be set to, for example, −0.46. In this case, the filter has a linear phase type low-pass characteristic. The sound image localization apparatus configured in this way performs the same operation as in the first example.
[0080]
  In an acoustic system using the sound image localization apparatus, when the speaker interval is set to be narrow (for example, an opening angle of about 10 to 20 degrees), FIG.8The ratio SC / SM of the head related transfer function shown in b) takes a value close to 1. Therefore, considering the stability of sound image localization and the reduction of high-frequency components due to diffraction of acoustic signals, in this case, even a filter with a small number of taps can be sufficiently approximated. Therefore, in such a case,7The configuration shown in Fig.4Compared with the first example shown in FIG. 1, the memory required for storing coefficients can be further reduced, and the amount of data held in the delay circuit is also reduced, so that the circuit scale can be reduced. Is possible.
[0081]
  Figure8And figure9These are figures which show the structure of the 4th example of the sound image localization apparatus of this Embodiment 2. FIG. Figure8As shown in FIG. 5, the sound image localization apparatus of this example is different from the apparatus of the third example in that the high-pass main pass filters 917a and 917b, the band dividing circuits 915a and 915b, and the band synthesis circuits 916a and 916b are used. It is equipped with. These are the same as the high-pass main pass filters 117a and 117b, the band dividing circuits 115a and 115b, and the band synthesizing circuits 116a and 116b shown in the second example of the first embodiment. Also figure9The same applies to the high-pass main pass filters 1017a and 1017b, the band dividing circuits 1015a and 1015b, and the band synthesizing circuits 1016a and 1016b shown in FIG.
[0082]
  In the sound image localization apparatus of this example configured as described above, the band dividing process and the band synthesizing process are performed in the same manner as in the second example of the first embodiment, and otherwise, the first example of the second embodiment. Will be the same. Therefore, as in the second example of the first embodiment and the third example of the second embodiment, the required amount of memory can be reduced and the circuit scale can be reduced.
[0083]
  A crosstalk cancellation signal generation filter that is an FIR filter having two taps as in the third example is shown in FIG.8In the configuration shown in Fig. 1, it is installed between the direction localization filter and the band synthesis circuit.9In the configuration shown in FIG. 4, the band synthesis circuit is provided at the rear (output side), but it is provided at the front (input side) of the band division circuit, or the band division circuit and the direction localization filter are provided. It is also possible to input only the low-frequency component output from the band dividing circuit as a processing target as what is provided in between, and the same effect can be obtained.
[0084]
  Thus, according to the sound image localization apparatus according to the second embodiment, FIG.4Since the comb filter is used to make all the coefficients of the multipliers 510x1 to 510x10 shown in FIG. 5 equal, the parameter (coefficient) for the arithmetic processing using the filter is the only one and is necessary for retaining the coefficients. It is possible to perform favorable sound image localization with a small amount of memory.
[0085]
  In the second embodiment, the schematic configuration is as shown in FIG.7The feedback type sound image localization apparatus shown in FIG.6In the feed forward type apparatus shown in b) and the apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1b, a comb filter can be used, and the same effect can be obtained.
[0086]
Embodiment 3 FIG.
  The sound image localization apparatus according to the third embodiment of the present invention uses a circuit including a delay buffer and a cumulative sum register (or memory) instead of the comb filter in the second embodiment.
  FIG.0These are block diagrams which show the structure of the sound image localization apparatus of this Embodiment 3. FIG. The schematic configuration of the sound image localization apparatus according to the third embodiment is the same as that of the second embodiment shown in FIG.7This is a feedback type according to the conventional technique shown in FIG. FIG.0As shown in FIG. 4, the sound image localization apparatus according to the third embodiment includes adders 1103a, 1103b, 1103c, and 1103d, main pass filters 1107a and 1107b, crosstalk pass filters 1108a and 1108b, and a delay device 1111a. To 1111j, multipliers 1110f1 to 1110f4, and 1110x1, 1110x5, 1110x6, and 1110x10, which are obtained as a result of input acoustic signals being input from input terminals 1104a and 1104b and signal processing. A signal is output from output terminals 1105a and 1105b. As in FIG. 2 and the like, the dotted lines in the arrangement of the delay devices in the figure indicate an arbitrary number.
[0087]
  In the same figure, the portion consisting of adder 1103c, multipliers 1110f1 and 1110f2, and delay device 1111m, and the portion consisting of adder 1103d, multipliers 1110f3 and 1110f4, and delay device 1111n are the second of the second embodiment. A low-pass filter similar to the example is configured. In the second embodiment, the crosstalk cancellation signal generation filter (FIG. 1) is used.71806a and 1806b) as an alternative to the comb filter, the sound image localization apparatus according to the third embodiment has the configuration shown in FIG.0Delay units 1111a, 1111b, 1111c to 1111f, and 1111g to 1111j, multipliers 1110x1, 1110x5, 1110x6, and 1110x10, and adders 1103e to 1103h.
[0088]
  Figure4The comb filter included in the apparatus of the second embodiment shown in FIG. 2 is a process for obtaining an average of data held by the delay units 511c to 511f of the same figure at that time in order to generate a crosstalk cancellation signal used at a certain time. Is performed. Therefore, based on the crosstalk cancellation signal obtained at a certain time, the oldest data among the held data is reduced by 1 / n, and the latest data 1 / n is added and the following is added. The crosstalk cancellation signal at the time can be acquired.
[0089]
  FIG.0In the sound image localization apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 2, the signals at the previous time are held in the delay devices 1111a and 1111b, and the delay devices 1111c to 1111f and 1111g to 1111j hold the signals. The oldest data (the data held in the delay units 1111f and 1111j having the maximum delay in the figure) is 1 / n by the multipliers 1110x5 and 1110x10, and the adders 1103g and 1103h are used. To subtract. Further, for the result of this subtraction process, the latest data (data held in the delay devices 1111c and 1111g having the smallest delay in the figure) among the data held in each delay device is multiplied by the multipliers 1110x1 and 1110x6. 1 / n, and adders 1103e and 1103f are used for addition processing. This addition result becomes a crosstalk cancellation signal, similar to the one obtained by the comb filter calculation processing as described above. The generated signal is held in delay devices 1111a and 1111b for signal generation at the next time.
[0090]
  In the sound image localization apparatus of the third embodiment, the data held in the delay units 1111c to 1111f and 1111g to 1111j are accessed only when the oldest data is extracted and when the latest data is stored. It will be. In the delay device included in the comb filter according to the second embodiment, since the access is frequently performed, the delay device according to the third embodiment includes the delay device according to the third embodiment. A relatively low-speed memory can be used. In the third embodiment, multiplication processing and addition processing are also reduced from those in the second embodiment. Therefore, the sound image localization apparatus of the third embodiment is the same as the problem related to the memory access time described in the first problem (C) and the processing speed as the second problem in the sound image localization apparatus according to the prior art. It is possible to solve the problem concerning
[0091]
  Thus, according to the sound image localization apparatus of the third embodiment, a delay buffer (FIG. 1) is used as a filter used for the crosstalk cancellation process.0Of the delay filters 1111c to 1111f and 1111g to 1111j), and a comb filter alternative circuit including a cumulative sum register (FIG. 1111a and 1111b). In addition, since the multiplication processing is reduced, in a computer system that realizes the sound image localization apparatus, even when there is a limit to the capacity of a high-speed memory or the processing speed of a processor or the like, good sound image localization is possible.
[0092]
  In the third embodiment, as in the second embodiment, the schematic configuration is as shown in FIG.7The feedback type sound image localization apparatus shown in FIG.6In the feed forward type apparatus shown in b) and the apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1b, a comb filter alternative circuit can be used, and the same effect can be obtained.
[0093]
Embodiment 4 FIG.
  The sound image localization apparatus according to Embodiment 4 of the present invention is capable of performing both feedforward type and feedback type sound image localization by switching.
  FIG.1These are figures which show the structure of the 1st example of the sound image localization apparatus of this Embodiment 4. FIG. As shown in the figure, the sound image localization apparatus of this example is shown in FIG.7Adders 1203c and 1203d and changeover switches 1218a and 1218b are added to the apparatus shown in FIG.
[0094]
  FIG.1In the figure, the change-over switches 1218a and 1218b are both set to the feedback side (FB side in the figure). In this state, the crosstalk cancellation signals generated by the crosstalk cancellation signal generation filters 1206a and 1206b are input to the adders 1203a and 1203b. That is, a feedback type device that outputs a crosstalk cancellation signal to the input side is obtained.7It becomes equivalent to the apparatus shown in. In this case, the apparatus of the fifth embodiment operates in the same manner as the apparatus of the first example according to the conventional technique.
[0095]
  In contrast, FIG.1When the changeover switches 1218a and 1218b shown in FIG. 5 are both set to the feedforward side (FF side in the figure), the crosstalk cancellation signals generated by the crosstalk cancellation signal generation filters 1206a and 1206b are added to the adder 1203c. , And 1203d. That is, a feedforward type device that outputs a crosstalk cancellation signal to the output side is obtained.6It is equivalent to the apparatus shown in b). In this case, the apparatus according to the fifth embodiment operates in the same manner as the apparatus of the second example according to the conventional technique.
[0096]
  In general, a feedback type apparatus has good reproducibility from a low frequency range. However, as described as a problem of the prior art (third problem), in a sound system using a feedback-type sound image localization device, when a speaker having a small diameter is used, low-frequency energy is the cause. May lead to sound distortion. Since the feed-forward type apparatus has a high-pass type frequency characteristic in which the low range is cut, it is suitable for such a system. Therefore, the sound image localization apparatus of the fourth embodiment can be used as both a feedback type and a feed forward type sound image localization apparatus by switching the switch. Therefore, when a speaker having a large aperture is used, the sound type localization apparatus is used as a feedback type. By using it, it is possible to obtain a good reproduction sound quality. On the other hand, when a small-diameter speaker is used, it is possible to prevent distortion of the sound by using it as a feed forward type.
[0097]
  As described above, according to the sound image localization apparatus of the fourth embodiment, since the changeover switches 1218a and 1218b are provided, feedback setting is performed by setting the changeover switch corresponding to the acoustic system using the apparatus. It can be used as a more appropriate type of sound image localization device of the type or the feed forward type.
[0098]
  FIG.2FIG. 1 shows a second example of a sound image localization apparatus according to the fourth embodiment.3These are figures which show the structure of the 3rd example of the sound image localization apparatus by this Embodiment 4. FIG. FIG.2As shown in the figure, the second example apparatus is obtained by adding a changeover switch to the apparatus that performs the crosstalk cancellation processing on the input side according to the first embodiment. In addition, FIG.3In the apparatus of the third example shown in FIG.7In the first example, the selector switch is added to the rear (output side) of the crosstalk cancellation signal generation filter, whereas the selector switch is added to the front (input side). A switch is added. FIG.2Or Figure 13In the sound image localization apparatus of the second example or the third example shown in Fig. 5, it can be used as a more appropriate type of sound image localization apparatus of the feedback type or the feed forward type, corresponding to the acoustic system. .
[0099]
Embodiment 5. FIG.
  The sound image localization apparatus according to Embodiment 5 of the present invention is configured such that the degree of initial delay can be switched in the generation of a crosstalk cancellation signal.
  FIG.4These are figures which show the structure of the sound image localization apparatus by this Embodiment 5. FIG. As shown in the figure, the sound image localization apparatus of the fifth embodiment is shown in FIG.7Delay devices 1511a to 1511d and changeover switches 1518a and 1518b are added to the feedback type device shown in FIG.
[0100]
  FIG.4In the state shown in FIG. 5, the changeover switches 1518a and 1518b are set to output the outputs of the crosstalk cancellation signal generation filters 1506a and 1506b to the adders 1503b and 1503a without using a delay device. In this state, the sound image localization apparatus according to the fifth embodiment is shown in FIG.7It is equivalent to the device shown in. The operation of the apparatus of the fifth embodiment in this state is the same as that of the second example of the prior art.
[0101]
  In the sound image localization apparatus according to the fifth embodiment, the delayed crosstalk cancellation signal held in the delay unit 1511b and the delay unit 1511d is used according to the setting of the changeover switches 1518a and 1518b. It is possible to use a delayed crosstalk cancellation signal held in the delay unit 1511a and the delay unit 1511c. The operation of the apparatus of the fifth embodiment in this state is the same as that of the second example of the prior art except that the delayed crosstalk cancellation signal is used for the crosstalk cancellation process. .
[0102]
  The calculation process performed by the crosstalk cancellation signal generation filter is shown in FIG.8It is multiplied by a coefficient represented by the ratio between the head-related transfer functions SC and SM shown in b). Here, FIG.8As shown in b), since the crosstalk path is longer than the main path, a difference in arrival time between the left and right occurs for the acoustic signal transmitted from the speaker. Here, when the opening angle between the two speakers is small, the arrival time difference is small, and when the opening angle is large, the arrival time difference becomes large. Therefore, it is necessary to consider this in the difference in sound image localization. Such arrival time difference corresponds to the initial delay amount in the crosstalk cancellation signal generation filter. Therefore, in a sound system using a sound image localization apparatus, if a fixed initial delay amount is used, there is a possibility that the crosstalk cancellation process cannot be performed satisfactorily when the installation position of the speaker is changed.
[0103]
  In the crosstalk cancellation signal generation filter, the frequency characteristic of the portion excluding the initial delay has no significant difference if the opening angle is about 30 to 60 degrees, and the opening angle can be changed by switching the initial delay. It can respond. In the sound image localization apparatus according to the fifth embodiment, the initial delay amount can be changed stepwise by setting the changeover switch.
[0104]
  As described above, according to the sound image localization apparatus of the fifth embodiment, the delay images 1511a to 1511d and the changeover switches 1518a and 1518b are added to the feedback type apparatus. In an acoustic system using a localization device, even when the opening angle of the speaker is changed, it is possible to easily perform a good sound image localization corresponding to this.
[0105]
Embodiment 6 FIG.
  The sound image localization apparatus according to Embodiment 6 of the present invention switches and uses a crosstalk cancellation signal generation filter.
[0106]
  FIG.5These are block diagrams which show the structure of the sound image localization apparatus by this Embodiment 6. FIG. As illustrated, the sound image localization apparatus according to the sixth embodiment includes main pass filters 1607a and 1607b, crosstalk pass filters 1608a and 1608b, adders 1603a to 1603f, a crosstalk cancellation signal generation filter 1606a, 1606b, delay units 1611a to 1611d, multipliers 1610x1 to 1610x4, inverting circuits 1631a and 1631b, and changeover switches 1618a to 1618f, and an input acoustic signal is input from input terminals 1604a to 1604d. Then, the device output of the sound image localization device is output from 1605a and 1605b.
[0107]
  Delay devices 1611a and 1611b, multipliers 1610x1 and 1610x2, and adder 1603c form a first two-tap FIR filter. Delay devices 1611c and 1611d, multipliers 1610x3 and 1610x4, The adder 1603d constitutes a second 2-tap FIR filter, and these are all used as a crosstalk cancellation signal generation filter. The changeover switches 1618a to 1618f are changed over according to the speaker interval in the acoustic system using the sound image localization device.
[0108]
  Main pass filters 1607a and 1607b, crosstalk pass filters 1608a and 1608b, adders 1603a to 1603b, and crosstalk cancellation signal generation filters 1606a and 1606b are shown in FIG.7The feedback type sound image localization apparatus shown in FIG.
  The operation of the sound image localization apparatus of the sixth embodiment configured as described above will be described below when the speaker spacing is wide and when it is narrow.
[0109]
  First, when the speaker interval is wide, the switches 1618a, 1618b, 1618e, and 1618f are set to the W side, and the switches 1618c and 1618d are opened (state shown in the figure). Thereby, the acoustic signals input from the input terminals 1604c and 1604d pass through the sound image localization apparatus of the sixth embodiment via the adders 1603e and 1603f, and are output from the output terminals 1605a and 1606b. .
[0110]
  On the other hand, the signals input from the input terminals 1604a and 1604b are input to the crosstalk cancellation signal generation filters 1606a and 1606b via the switches 1618a and 1618b after the direction localization processing. The signals output from the first and second 2-tap FIR filters are not used because the switches 1618c and 1618d are open. Therefore, in this case, FIG.7It operates as an equivalent to the feedback type sound image localization apparatus shown in FIG.
[0111]
  On the other hand, when the speaker interval is narrow, the switches 1618a, 1618b, 1618e, and 1618f are set to the N side, and the switches 1618c and 1618d are connected. Therefore, the direction-localized signal is processed by the first and second 2-tap FIR filters, and then input to the adders 1603a and 1603b via the switch 1618c and the switch 1618d. Therefore, the first and second 2-tap FIR filters are used for the crosstalk cancellation process.
[0112]
  On the other hand, the acoustic signals input from the input terminals 1604c and 1604d are input from the switches 1618e and 1618f to the adders 1603a and 1603b, and after the phases are inverted in the inverting circuits 1631a and 1631b, The signals are input to the filters 1606a and 1606b via the switches 1618a and 1618b. Filters 1606a and 1606b perform signal generation processing based on the phase inversion signal, and output the generated signals to adders 1603a and 1603b.
[0113]
  In this case, paths from the switches 1618e and 1618f to the adders 1603a and 1603b function as a main path, and the filters 1606a and 1606b function to generate a crosstalk signal. This is an effective process when processing a sound signal in which a sound image to be localized in front and a sound image to be localized in any position (lateral direction, backward, etc.) are mixed, and the speaker interval is narrow. However, it is possible to increase the stereo effect by expanding the sound image to be localized forward to the outside.
[0114]
  That is, in the apparatus of the sixth embodiment, the sound signal of the sound image to be localized at an arbitrary position is input to the input terminals 1604a and 1604b, and the sound signal of the sound image to be localized to the front is input to the input terminals 1604c and 1604d. When the sound is input and the speaker interval is wide, the sound image to be localized forward is output as it is, and the sound image to be localized at any position is subjected to the crosstalk cancellation processing similar to the second example of the prior art. Is what you do. Further, when the speaker interval is narrow, the sound image to be localized forward is provided with the effect of spreading outward as described above. On the other hand, for a sound image to be localized at an arbitrary position, the arithmetic processing performed by the crosstalk cancellation signal generation filter used for localization of the sound image is shown in FIG.8Since the coefficient represented by the ratio between the head-related transfer functions SC and SM shown in b) is multiplied, the ratio becomes small due to the narrow speaker interval. Therefore, a filter with a small number of taps should be used. It becomes possible. Therefore, processing is performed using a 2-tap filter.
[0115]
  Thus, according to the sound image localization apparatus of the sixth embodiment, compared to the conventional feedback type sound image localization apparatus, it includes delay units 1611a to 1611d, multipliers 1610x1 to 1610x4, and adders 1603c to 1603d. By providing a 2-tap FIR filter, changeover switches 1618a to 1618f, and inverting circuits 1631a and 1631b, when the speaker interval is wide, feedback type sound image localization by a conventional technique is performed, and the speaker interval is narrow. In this case, in addition to the sound image localization, it is possible to perform a process for expanding the sound image to be localized forward to the outside.
[0116]
  In the sixth embodiment, FIG.7The feedback type sound image localization apparatus shown in FIG.6It is also possible to use a feed-forward type apparatus shown in b) or the apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1b, and the same effect can be obtained.
[0117]
【The invention's effect】
  According to the sound image localization apparatus of claim 1, in a sound image localization apparatus that inputs an acoustic signal, performs signal processing on the input acoustic signal, localizes a virtual sound image, and outputs a sound image localization signal. A crosstalk cancellation unit that generates a crosstalk cancellation signal and performs crosstalk cancellation processing using the generated crosstalk cancellation signal, and a signal that has been subjected to crosstalk cancellation processing by the crosstalk cancellation unit Direction localization means for locating the direction of various sound sources, and the crosstalk cancellation means includes first and second crosstalk cancellation signal generation filters that are FIR filters, and first and second adders. In the first adder, the first acoustic signal and the second crosstalk cancellation signal And a signal generated by the formed filter adding processInput the first output signal to the first crosstalk cancellation signal generation filter,In the second adder, the second acoustic signal and the signal generated by the first crosstalk cancellation signal generation filter are added.Input the second output signal to the second crosstalk cancellation signal generation filterThe direction localization means isInput the first output signal1st FIR filterofMain path filter andThe first crosstalk pass filter and the second output signal are input.FIR filterA second main pass filter andA second crosstalk path filter;3, And second4And an adder.3In the adder, the signal processed in the first main pass filter and the signal processed in the second crosstalk pass filter are added, and the adder4In the adder, the signal processed in the second main pass filter and the signal processed in the first crosstalk pass filter are added.The first crosstalk cancellation signal generation filter, the first main path filter, and the first crosstalk path filter include an input to the first crosstalk cancellation signal generation filter and the first crosstalk cancellation signal generation filter. A delay unit that shares and holds an input to the main path filter and an input to the first crosstalk path filter; the second crosstalk cancellation signal generation filter; the second main path filter; The second crosstalk path filter shares and holds an input to the second crosstalk cancellation signal generation filter, an input to the second main path filter, and an input to the second crosstalk path filter. Equipped withAs a result, the crosstalk cancellation processing is first performed on the input audio signal, and then the sound image localization processing is performed. Therefore, the signals to be held for the crosstalk cancellation processing and the direction localization processing are common. As a result, it is possible to reduce the required amount of the storage device used for holding. Furthermore, for the input acoustic signal, first, the crosstalk cancellation processing is performed using the signal generated by the crosstalk cancellation signal generation filter, and then the sound image localization processing by the main path filter and the crosstalk path filter is performed. By using a common signal to be held for the crosstalk canceling process and the direction localization process, it is possible to reduce the necessary amount of storage devices used for holding.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sound image localization apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a filter provided in the sound image localization apparatus of the embodiment.
[Fig. 3]It is an application example of the same embodimentSound image localization deviceofStructureTo completeShowblockFIG.
[Fig. 4]According to the second embodiment of the present inventionIt is a block diagram which shows the structure of a sound image localization apparatus.
[Figure 5]sameEmbodimentIs an application example ofIt is a block diagram which shows the structure of a sound image localization apparatus.
[Fig. 6]Filter frequency characteristics for explaining the function of the filter used in the embodiment.ShowFigureIt is.
FIG. 7 shows the same embodiment.Of the sound image localization device which is an application exampleFIG.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a sound image localization apparatus that is an application example of the embodiment;
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a sound image localization apparatus that is an application example of the embodiment;
FIG. 10According to the third embodiment of the present inventionIt is a block diagram which shows the structure of a sound image localization apparatus.
FIG. 11 shows an embodiment of the present invention.41 is a block diagram showing a configuration of a sound image localization apparatus according to FIG.
FIG.It is an application example of the same embodimentIt is a block diagram which shows the structure of a sound image localization apparatus.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a sound image localization apparatus that is an application example of the embodiment;
FIG. 14According to the fifth embodiment of the present inventionIt is a block diagram which shows the structure of a sound image localization apparatus.
FIG. 15 shows an embodiment of the present invention.61 is a block diagram showing a configuration of a sound image localization apparatus according to FIG.
FIG. 16According to conventional technologyOf sound image localization equipmentFirst exampleIt is a block diagram which shows a structure.
FIG. 17 is a diagram of a conventional sound image localization apparatus.twoIt is a block diagram which shows the structure of an example.
FIG. 18To explain sound localizationFIG.
[Explanation of symbols]
  101, 1701 Crosstalk cancellation means
  102,1702 Directional localization means
  103,503,603,803,903,1003,1103,1203,1303,1403,1503,1603,1703,1803
    Adder
  104,504,604,804,904,1004,1104,1204,1304,1404,1504,1604,1704,1804
    Input terminal
  105,505,605,805,905,1005,1105,1205, 1305,1405,1505,1605,1705,1805
    Output terminal
  106, 1206, 1306, 1406, 1506, 1606, 1606
  1706, 1806
    Crosstalk cancellation signal generation filter
  107,507,607,807,907,1007,1107,1207,1307,1407,1507,1607,1707,1807
    Main path filter
  108,508,608,808,908,1008,1108,1208,1308,1408,1508,1608,1708,1808
    Crosstalk filter
  110, 510, 610, 821, 822, 823, 824, 921,
  922, 923, 924, 1021, 1022, 1023, 1024
  1110, 1510
    Multiplier
  111,511,511,811,911,1011,1111,
  1511, 1611
    Delay
  115, 915, 1015 Band division circuit
  116,916,1016 Band synthesis circuit
  117, 917, 1017 High pass main pass filter
  1218, 1318, 1418, 1518, 1618
    Selector switch
  520 Low-pass filter
  1621 Inversion circuit

Claims

In a sound image localization apparatus that inputs an acoustic signal, performs signal processing on the input acoustic signal, localizes a virtual sound image, and outputs a sound image localization signal.
Crosstalk cancellation means for generating a crosstalk cancellation signal and performing crosstalk cancellation processing using the generated crosstalk cancellation signal;
Direction localization means for localizing the direction of the virtual sound source position for the signal subjected to the crosstalk cancellation processing in the crosstalk cancellation means,
The crosstalk cancellation means includes first and second crosstalk cancellation signal generation filters that are FIR filters, and first and second adders,
In the first adder, the first output signal obtained by adding the first acoustic signal and the signal generated by the second crosstalk cancellation signal generation filter is used as the first crosstalk cancellation signal generation filter. type, the in the second adder, a second output signal a signal generating cancellation second crosstalk obtained by adding processing and signal the second audio signal and the first crosstalk canceling signal generating filter generating To enter into the filter ,
Said direction localizing means is a FIR filter that receives the first main pass filter and a first crosstalk-pass filter is a FIR filter which receives the first output signal, said second output signal A second main pass filter, a second crosstalk pass filter, a third adder, and a fourth adder;
In the third adder, the signal processed in the first main pass filter and the signal processed in the second crosstalk pass filter are added, and in the fourth adder, the second adder The signal processed in the main pass filter and the signal processed in the first crosstalk filter are added ,
The first crosstalk cancellation signal generation filter, the first main path filter, and the first crosstalk path filter include an input to the first crosstalk cancellation signal generation filter and the first main path. A delay unit for holding the input to the filter and the input to the first crosstalk path filter in common;
The second crosstalk cancellation signal generation filter, the second main path filter, and the second crosstalk path filter are configured to input an input to the second crosstalk cancellation signal generation filter and the second main path. A sound image localization apparatus, comprising: a delay device that shares and holds an input to a filter and an input to the second crosstalk path filter .