JP4737804B2 - 音声信号処理装置及び信号処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想音像定位処理を行うようにした音声信号処理装置及び信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、動作センサを用い仮想音像定位を行うようにした音声映像再生装置が数多く提案されている。例えば頭外仮想音像定位ヘッドホンのように、リスナの頭部の回転角度を検出して、デジタル信号処理により検出された角度データに対応して音声信号を頭外に仮想音像定位させるための信号処理を施すようにしたものが提案されている。
【０００３】
この従来の、角度データに対応した音声信号を頭外に仮想音像定位させるための信号処理を施すようにした音声信号処理装置につき、図６〜図１０を用いて以下説明する。図６はヘッドホン受聴において音像の定位位置がリスナの前方におかれた２個のスピーカが放音しているのと同じ位置に仮想音像定位させるようにした、回転角度検出機能を有した音声信号処理装置の構成図である。
【０００４】
この図６においては、回転角度を検出する角速度センサ１が取り付けられた左及び右スピーカ２Ｌ及び２Ｒを有するヘッドホン２が例えばリスナの頭部の回転により、回転運動が生じたとき、この角速度センサ１はその角速度に比例した電圧のアナログ検出信号を出力する。この角速度センサ１よりの検出信号を高域の不用成分を除去する帯域制限フィルタ３を介して、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４に供給する。
【０００５】
このＡ／Ｄ変換器４の出力側に得られるアナログの検出信号をデジタル化した、デジタル検出信号をマイクロプロセッサ５に供給する。このマイクロプロセッサ５においてはこの角速度のデジタル検出信号を積分して角度データに演算する。このマイクロプロセッサ５においては、この角度データから実際に音像を定位させるための回転角度が算出され対応する信号処理データをデジタル信号処理回路６に供給する。
【０００６】
一方、音声信号入力端子７及び８に供給される音源からの音声信号を夫々アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９及び１０を介して、このデジタル信号処理回路６に供給する如くする。
【０００７】
このデジタル信号処理回路６ではマイクロプロセッサ５で算出された角度データに対応して必要となる音声信号を頭外に仮想音像定位させるための音声処理を施し、その結果の右及び左音声信号をデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに供給する。
【０００８】
このＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌによりアナログ信号に変換された右及び左音声信号を夫々電力増幅器１２Ｒ及び１２Ｌを介してヘッドホン２の右及び左スピーカ２Ｒ及び２Ｌに供給し、これを聴取するリスナに最適の頭外仮想音像定位する信号を与える如くする。この角速度センサ１はこのヘッドホン２に取り付けられ、このリスナの頭の回転を検出する如くする。
【０００９】
このデジタル信号処理回路６をリスナの動きに応じて変化する部分と制止する部分とに分割して示すと図８に示す如くであり、この図８において、７ａ及び８ａは音声入力端子７及び８よりの夫々のデジタル化された音声信号が供給される入力端子を示し、この入力端子７ａに供給されるデジタルの音声信号をデジタルフィルタ１３を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子７ａに供給される音声信号をデジタルフィルタ１４を介して加算器１８に供給する。
【００１０】
また入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号をデジタルフィルタ１５を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号をデジタルフィルタ１６を介して加算器１８に供給する。この場合このデジタルフィルタ１３，１４，１５及び１６は例えばＦＩＲフィルタで構成する。
【００１１】
ここで各デジタルフィルタ１３，１４，１５及び１６は、夫々図７に示す音像定位の原理図におけるスピーカＳＬ及びＳＲからリスナＭが一定方向を向いている場合の両耳に至る伝達関数ＨＲＲ，ＨＲＬ，ＨＬＲ及びＨＬＬを実現するものである。
【００１２】
またデジタルフィルタ１３及びデジタルフィルタ１５の夫々の出力が加算器１７で加算され、この加算信号が時間差付加回路１９に供給され、またデジタルフィルタ１４及びデジタルフィルタ１６の夫々の出力が加算器１８で加算されこの加算信号が時間差付加回路２０に供給される。またこの時間差付加回路１９及び２０の夫々出力信号を夫々レベル差付加回路２１及び２２を介して夫々Ｄ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに夫々供給する如くする。
【００１３】
この場合、時間差付加回路１９及び２０の夫々の制御端子１９ａ及び２０ａとレベル差付加回路２１及び２２の夫々の制御端子２１ａ及び２２ａとにリスナの頭が動くことによりなる伝達関数の変化を両耳に到達する信号の時間差とレベル差とに着目した制御信号を供給する如くする。斯くする如くして簡略化を図るもので例えばリスナが頭部を右に回転した場合左耳に到達する信号は右耳に到達する信号に比べて早くなる。
【００１４】
また、左耳は音源に近づき、右耳は音源から遠くなるため左耳に到達する信号のレベルは右耳に到達する信号に比べて高くなる。従って基準の位置に対するこの変化分のみをマイクロプロセッサ５により制御してやることによって動的な伝達関数を模擬することができる。
【００１５】
左側用の時間差付加回路２０で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の破線の特性曲線Ｔｂで示され、右側用の時間差付加回路１９で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の一点鎖線の特性曲線Ｔａで示される。
【００１６】
特性曲線Ｔａ及びＴｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。これによりリスナＭが前方１８０°の範囲内に置かれた音源からの音を頭を左右に回転させながら聞いた場合と同様の音源から両耳までの時間変化がヘッドホンを用いた場合でもヘッドホンに付加されることになる。
【００１７】
また左側用のレベル差付加回路２２で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の一点鎖線の特性曲線Ｌａで示され、右側用のレベル差付加回路２１で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の破線の特性曲線Ｌｂで示される。この図１０は頭の回転位置が０°の状態からの相対レベルを示している。
【００１８】
この特性曲線Ｌａ及びＬｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。即ち、レベル差付加回路２２では特性曲線Ｌａのレベル変化が付加され、レベル差付加回路２１では特性曲線Ｌｂのレベル変化が付加されるので前方の音源を実際に聞くのと同様の音量変化がヘッドホンの装着者においても付加される。
【００１９】
以上の説明は音像をリスナＭの前方に定位させる方法を述べたが回転方向によって選ぶ特性の変化方向を逆にすることによりリスナＭの後方に対しても音像を定位させることができる。また、音源の数も任意のチャンネル数に対して処理することができる。
従って、リスナＭの前方及び後方に質の高い仮想音像を定位させることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら上述構成で用いている回転角度インターフェースではマイクロプロセッサ５の外部に帯域制限フィルタ３、Ａ／Ｄ変換器４、オフセット除去フィルタ等の付加回路を必要とし、なおかつ、計算された角度データによって信号処理をするデジタル信号処理回路６にその角度データを送信する必要があった。
【００２１】
また上述したようにセンサを用いて検出を行うようにした場合、センサや増幅器、更にＡ／Ｄ変換器に特有のＤＣオフセットのばらつきや変動が発生するため、正確な角度や変位の計算を行うことができないという不都合があった。
【００２２】
また上述構成では回路規模が大きくなり実相面積が大きくなり、高価となる不都合もあり、またセンサの検出とその値を用いた信号処理とが別のデバイスであるマイクロプロセッサ５とデジタル信号処理回路６とでなされているため相互に通信処理を行う必要があった。
【００２３】
本発明は斯る点に鑑み、正確な角度や変位の計算ができるようにすると共に回路規模を小型化するようにすることを目的とする。
【００２４】
本発明音声信号処理装置は、入力音声信号を信号処理した出力信号をヘッドホン又は複数のスピーカにより再生することによりリスナの周辺の任意の位置に音像を定位させるように仮想音像定位処理するデジタル音声信号処理を行うデジタル信号処理回路を有する音声信号処理装置において、このリスナの動作の状態を検出するセンサよりのアナログ検出信号を１ビットのデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器の全て、あるいはその構成要素の一部をデジタル信号処理回路内に構成し、Ａ／Ｄ変換器から出力されたセンサの検出信号である１ビットのデジタル信号のサンプリングレートを、間引いたサンプリングレートである１ｋＨｚとなるように変換するデシメーションフィルタと、デシメーションフィルタからの出力信号から角度データを算出し、算出された角度データに応じて、入力音声信号の伝送特性を変化させて出力する制御信号形成回路とを、デジタル音声信号処理を行うデジタル信号処理回路が備えたものである。
【００２５】
斯る本発明によればセンサの検出信号を入力音声信号と同時にデジタル信号処理回路に取り込むので、センサの検出信号に対する信号処理とこの音声信号に対する信号処理とを同じデバイスであるデジタル信号処理回路内で実現でき、ハードウェア間の通信が不用となる。
【００２６】
またセンサのインターフェースは信号処理ソフトにより実現でき、デジタル信号処理回路内の演算によりオフセットを除去でき、デバイスのばらつきによる誤差がなく、また、外部に大容量のコンデンサ等を必要としない。
【００２７】
また本発明角速度センサのインターフェース装置は、角速度センサよりのアナログ検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、変換されたデジタルデータを積分する積分器と、積分されたデジタルデータから角度データを計算する角度演算器と、計算された角度データを保存するメモリとからなり、このメモリに保存された角度データは外部機器よりデジタルデータとして読み取れるようにした角速度センサのインターフェース装置において、このＡ／Ｄ変換器は１ビットで構成し、その全てあるいは一部をデジタル信号処理回路内に構成すると共にこのデジタル信号処理回路内にこの積分器、この角度演算器及びこのメモリを構成するようにしたものである。
【００２８】
本発明によれば、角速度データとして入力される検出信号を角度データに変換して外部に取り出せるようにしたので、音声処理と同時にかつ同期して外部の処理（例えば、映像処理等）を行うことができ、外部機器での角速度センサのインターフェース装置及び角度変換処理が簡略化される。
【００２９】
また本発明信号処理装置は、入力音声信号を信号処理した出力信号をヘッドホン又は複数のスピーカにより再生することによりリスナの周辺の任意の位置に音像を定位させるように仮想音像定位処理するデジタル信号処理回路を有する音声信号処理装置を設けると共にこのリスナの一方あるいは両方の目の前に映像を再生する映像表示装置を設け、このリスナの動作の状態を検出するセンサよりのアナログ検出信号をＡ／Ｄ変換器を介して、このデジタル信号処理回路に入力し、このセンサよりのアナログ検出信号の値又はこのアナログ検出信号を演算することにより導かれる値に応じてリアルタイムにこの入力音声信号の伝送特性を変化させて出力すると共にこの映像表示装置における表示内容あるいは表示位置を更新して出力するようにしたものである。
【００３０】
斯る本発明によれば、リスナの一方あるいは両方の目の前に設けた映像表示装置における表示内容をリスナの動きに応じて変化させる場合、そのためのインターフェースを音声信号処理装置に搭載されたセンサのインターフェース処理で行うことができ、簡単な構成で映像と音声とを同時に変化させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下図１及び図２を参照して本発明音声信号処理装置、角速度センサのインターフェース装置及び信号処理装置の実施の形態の例につき説明しよう。この図１、図２において図６及び図８に対応する部分には同一符号を付して示す。
【００３２】
図１例はヘッドホン受聴において、音像の定位位置がリスナの前方におかれた２個のスピーカが放音しているのと同じ位置に仮想音像定位させるようにした音声信号処理装置である。
【００３３】
この図１例においては、回転角度を検出する角速度センサ１が取りつけられた左及びみぎスピーカ２Ｌ及び２Ｒを有するヘッドホン２が例えばリスナの頭部の回転により、回転運動が生じたとき、この角速度センサ１はその角速度に比例した電圧のアナログ検出信号を出力する。
【００３４】
この角速度センサ１として例えば周知の圧電振動ジャイロを用いる。この電圧振動ジャイロは、簡単な構成で確実に回転角度を検出することができ、この圧電振動ジャイロは、小型軽量に構成でき、更に消費電力の低減を図ることができる。
【００３５】
この角速度センサ１よりの検出信号を高域の不用成分を除去する帯域制限フィルタ３及びインターフェースを構成する１ビットＡ／Ｄ変換器３０の一部３０ａを介してデジタル信号処理回路３１に供給する。
【００３６】
一方、例えば２チャンネルの音声信号入力端子７及び８に供給される音源からの音声信号を夫々アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９及び１０を介して、このデジタル信号処理回路３１に供給する如くする。
【００３７】
このデジタル信号処理回路３１においては、後述する如く角度データに対応して必要となる音声信号を頭外に仮想音像定位させるための信号処理を施し、その結果の右及び左音声信号をデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに供給する。
【００３８】
このＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌによりアナログ信号に変換された右及び左音声信号を夫々電力増幅器１２Ｒ及び１２Ｌを介してヘッドホン２の右及び左スピーカ２Ｒ及び２Ｌに供給し、これを聴取するリスナに最適の頭外仮想音像定位する音声信号を与える如くする。
【００３９】
本例においては、デジタル信号処理回路３１を図２の機能ブロックで示す如く構成する。この図２において、７ａ及び８ａは音声信号入力端子７及び８よりの夫々のデジタル化された音声信号が供給される入力端子を示す。
【００４０】
この入力端子７ａに供給されるデジタルの音声信号を図９と同様に、例えばＦＩＲフィルタで構成したデジタルフィルタ１３を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子７ａに供給されるデジタルの音声信号を例えばＦＩＲフィルタで構成したデジタルフィルタ１４を介して加算器１８に供給する。
【００４１】
また入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号を例えばＦＩＲフィルタで構成されるデジタルフィルタ１５を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号を例えばＦＩＲフィルタで構成されるデジタルフィルタ１６を介して加算器１８に供給する。
【００４２】
この各デジタルフィルタ１３，１４，１５及び１６は、夫々図７に示す音像定位の原理図におけるスピーカＳＬ及びＳＲからリスナＭが一定方向を向いている場合の両耳に至る伝達関数ＨＲＲ，ＨＲＬ，ＨＬＲ及びＨＬＬを実現するものである。
【００４３】
また、デジタルフィルタ１３及びデジタルフィルタ１５の夫々の出力が加算器１７で加算され、この加算信号が時間差付加回路１９に供給され、またデジタルフィルタ１４及びデジタルフィルタ１６の夫々の出力が加算器１８で加算され、この加算信号が時間差付加回路２０に供給される。また、この時間差付加回路１９及び２０の夫々の出力信号を夫々レベル差付加回路２１及び２２を介して夫々Ｄ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに夫々供給する如くする。
【００４４】
また本例においては、角速度センサ１のアナログの検出信号を高域の不用成分を除去する帯域制限フィルタ３を介して１ビットＡ／Ｄ変換器３０である１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を構成する加算器３０ｂに供給する。この１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器３０は加算器３０ｂの出力信号を積分器３０ｃを介してデジタル信号処理回路３１内に構成した量子化器３０ｄに供給し、この量子化器３０ｄの出力信号を１サンプル遅延器３０ｅを介して加算器３０ｂに供給する如くしたものである。
【００４５】
この場合、角速度センサ１の検出信号を音声信号処理と同じデジタル信号処理回路３１内に構成した１ビットＡ／Ｄ変換器３０により取り込んでいるので、デジタル信号処理回路３１の１ビットポートによりデータを入力することができ、構成簡単で高精度の角速度センサのインターフェースを実現できる。
【００４６】
この１ビットＡ／Ｄ変換器３０の出力信号をローパスフィルタ３２により帯域を制限して、サンプリングレートを変換するデシメーションフィルタ３３に供給する。このデシメーションフィルタ３３においてはサンプリング周波数を例えば４８ｋＨｚから間引いて１ｋＨｚとする如くする。
【００４７】
このデシメーションフィルタ３３の出力信号を超低域即ちオフセットを除去するハイパスフィルタ３４を介して積分回路３５に供給し、この積分供給３５で角度データを得る如くする。この積分器３５に得られる角度データを角度演算器及びメモリより成る制御信号形成回路３６に供給する。
【００４８】
この制御信号形成回路３６はリスナの頭が動くことにより伝達関数の変化を両耳に到達する信号の時間差とレベル差とに着目した制御信号を形成する。
【００４９】
この制御信号形成回路３６で形成した制御信号を時間差付加回路１９及び２０とレベル差付加回路２１及び２２とに夫々供給する如くする。例えばリスナが頭部を右に回転した場合左耳に到達する信号は右耳に到達する信号に比べて早くなる。
【００５０】
また、左耳は音源に近づき、右耳は音源から遠くなるため左耳に到達する信号のレベルは右耳に到達する信号に比べて高くなる。従って基準の位置に対するこの変化分のみをこの制御信号により制御してやることによって動的な伝達関数を模擬することができる。
【００５１】
左側用の時間差付加回路２０で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の破線の特性曲線Ｔｂで示され、右側用の時間差付加回路１９で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の一点鎖線の特性曲線Ｔａで示される。
【００５２】
特性曲線Ｔａ及びＴｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。これによりリスナＭが前方１８０°の範囲内に置かれた音源からの音を頭を左右に回転させながら聞いた場合と同様の音源から両耳までの時間変化がヘッドホンを用いた場合でもヘッドホンに付加されることになる。
【００５３】
また左側用のレベル差付加回路２２で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の一点鎖線の特性曲線Ｌａで示され、左側用のレベル差付加回路２１で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の破線の特性曲線Ｌｂで示される。この図１０は頭の回転位置が０°の状態からの相対レベルを示している。
【００５４】
この特性曲線Ｌａ及びＬｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。即ち、レベル付加回路２２では特性曲線Ｌａのレベル変化が付加され、レベル差付加回路２１では特性曲線Ｌｂのレベル変化が付加されるので前方の音源を実際に聞くのと同様の音量変化がヘッドホンの装着者においても付加される。
【００５５】
以上の説明は音像をリスナＭの前方に定位させる方法を述べたが回転方向によって選ぶ特性の変化方向を逆にすることによりリスナＭの後方に対しても音像を定位させることができる。また、音源の数も任意のチャンネル数に対して処理することができる。
【００５６】
本例によれば角速度センサ１の検出信号を入力音声信号と同時にデジタル信号処理回路３１に取り込むので、角速度センサ１の検出信号に対する信号処理とこの音声信号に対する信号処理とを同じデバイスであるデジタル信号処理回路３１内で実現できハードウェア間の通信が不用となり回路規模を小形化できると共にオフセット等をなくすことができ、正確な計算ができる。
【００５７】
また本例によれば角速度センサ１のインターフェースを構成する１ビットＡ／Ｄ変換器３０の一部をデジタル信号処理回路３１内に取り込む如くしたのでデジタル信号処理回路の１ビットポートによりこの角速度センサ１の検出信号を入力することができ、構成が簡単で安価になり高精度の角速度センサのインターフェースが実現できる。
【００５８】
また上述例では角速度センサ１の検出信号を１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器によって取り込む如くしたのでデジタル信号処理回路３１の１ビットポートにより入力することができ、ΔΣ変換処理により実質的な変換精度を格段に向上させることができ、極めて高精度な角速度センサのインターフェースを実現することができる。
【００５９】
また図３及び図４は本発明の実施の形態の他の例を示す。この図３及び図４につき説明するに図１及び図２に対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図３例においては、リスナの両目（片目でも良い）に映像表示装置４０例えばヘッドマウントディスプレイを装着する如くし、映像信号入力端子４１よりの映像信号を映像信号処理回路４２に供給し、この映像信号処理回路４２で信号処理された映像信号をこの映像表示装置４０に供給する如くする。
【００６１】
また本例においてはデジタル信号処理回路３１において、図４に示す如く、制御信号形成回路３６に外部出力端子３６ａを設け、この制御信号形成回路３６に得られるデジタルの角度データを映像信号処理回路４２に供給する如くする。このときは角速度データを角度データに変換したものを出力する。
【００６２】
この場合、この映像信号処理回路４２への角度データの供給は外部機器である映像信号処理回路４２の要求により供給するか又は、一定周期で供給する如くする。
【００６３】
この映像信号処理回路４２はこの角度データに応じて映像表示装置４０における表示内容あるいは表示位置を更新する如くする。この図３，図４例はその他は図１、図２例と同様に構成する。
【００６４】
斯る図３、図４例においてはリスナの両目（片目でも良い）に装着した映像表示装置４０における表示内容をリスナの動きに応じて変化させる場合、そのためのインターフェースを音声信号処理装置に搭載された角速度センサ１のインターフェース処理で行うことができ簡単な構成で映像と音声とを同時に変化させることができる。
【００６５】
尚、上述例では１ビットＡ／Ｄ変換器３０として１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を使用したが、この代りに図５に示す如くこの１ビットＡ／Ｄ変換器３０としてデジタル信号処理回路３１内に量子化器３０ｄだけを設け、これにより構成するようにしても良い。この場合は１ビットＡ／Ｄ変換器３０は全てがデジタル信号処理回路３１内に形成されることになる。
【００６６】
上述例ではセンサとして角速度センサを用いたがこの代りに地磁気方位センサを用いても良い、この地磁気方位センサを用いたときは簡単な構成で確実に回転角度を検出することができる。
【００６７】
また、このセンサとして傾斜センサを用いても良い。この傾斜センサを用いたときは簡単な構成で確実に傾斜角度を検出することができる。
【００６８】
また、センサとして速度センサ又は加速度センサを用い、Ａ／Ｄ変換された速度又は加速度データから変位データを計算し、この計算された変位データを使用するようにしても良い。この変位データを外部にデジタル信号として出力するようにしても良い。
この場合、音声処理と同時かつ同期して外部機器の処理（例えば映像処理等）を行うことができ、かつ外部機器でのセンサのインターフェース及び速度−変位変換処理が簡略化できる。
【００６９】
またこのセンサを複数個設け、この複数個のセンサの検出信号の処理を同一のデジタル信号処理回路３１で行うようにしても良い。
この場合、複数個のセンサの検出信号を１個のデジタル信号処理回路３１内に取り込んで処理できるので、より自由度の高い動作の検出を１個のデバイスで行うことができる。
【００７０】
また本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によればセンサの検出信号を入力音声信号と同時にデジタル信号処理回路に取り込むので、センサの検出信号に対する信号処理とこの音声信号に対する信号処理とを同じデバイスであるデジタル信号処理回路内で実現でき、ハードウェアの通信が不用となり、回路規模を小形化できると共にオフセット等をなくすことができ正確な計算ができる。
【００７２】
またセンサのインターフェースは信号処理ソフトにより実現でき、デジタル信号処理回路内の演算によりオフセットを除去でき、デバイスのばらつきによる誤差がない。
【００７３】
また、本発明によれば、角速度データとして入力される検出信号を角度データに変換して外部に取り出させるようにしたので、音声処理と同時にかつ同期して外部の処理（例えば、映像処理等）を行うことができ、外部機器での角速度センサのインターフェース装置及び角度変換処理が簡略化することができる。
【００７４】
また本発明によれば、リスナの一方あるいは両方の目の前に設けた映像表示装置における表示内容をリスナの動きに応じて変化させる場合、そのためのインターフェースを音声信号処理装置に搭載されたセンサのインターフェース処理で行うことができ、簡単な構成で映像と音声とを同時に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明音声信号処理装置の実施の形態の例を示す構成図である。
【図２】図１例のデジタル信号処理回路の例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明信号処理装置の実施の形態の例を示す構成図である。
【図４】図３例のデジタル信号処理回路の例を示す機能ブロック図である。
【図５】デジタル信号処理回路の他の例を示す機能ブロック図である。
【図６】従来の音声信号処理装置の例を示す構成図である。
【図７】音像定位の原理を説明するための構成図である。
【図８】従来のデジタル信号処理回路の例を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の説明に供する線図である。
【図１０】本発明の説明に供する線図である。
【符号の説明】
１‥‥角速度センサ、２‥‥ヘッドホン、７，８‥‥音声信号入力端子、９，１０‥‥Ａ／Ｄ変換器、１１Ｒ，１１Ｌ‥‥Ｄ／Ａ変換器、１２Ｒ，１２Ｌ‥‥電力増幅器、１３，１４，１５，１６‥‥デジタルフィルタ、１７，１８‥‥加算器、１９，２０‥‥時間差付加回路、２１，２２‥‥レベル差付加回路、３０‥‥１ビットＡ／Ｄ変換器、３１‥‥デジタル信号処理回路、３２‥‥ローパスフィルタ、３３‥‥デジメーションフィルタ、３４‥‥ハイパスフィルタ、３５‥‥積分器、３６‥‥制御信号形成回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、仮想音像定位処理を行うようにした音声信号処理装置及び信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、動作センサを用い仮想音像定位を行うようにした音声映像再生装置が数多く提案されている。例えば頭外仮想音像定位ヘッドホンのように、リスナの頭部の回転角度を検出して、デジタル信号処理により検出された角度データに対応して音声信号を頭外に仮想音像定位させるための信号処理を施すようにしたものが提案されている。
【０００３】
この従来の、角度データに対応した音声信号を頭外に仮想音像定位させるための信号処理を施すようにした音声信号処理装置につき、図６〜図１０を用いて以下説明する。図６はヘッドホン受聴において音像の定位位置がリスナの前方におかれた２個のスピーカが放音しているのと同じ位置に仮想音像定位させるようにした、回転角度検出機能を有した音声信号処理装置の構成図である。
【０００４】
この図６においては、回転角度を検出する角速度センサ１が取り付けられた左及び右スピーカ２Ｌ及び２Ｒを有するヘッドホン２が例えばリスナの頭部の回転により、回転運動が生じたとき、この角速度センサ１はその角速度に比例した電圧のアナログ検出信号を出力する。この角速度センサ１よりの検出信号を高域の不用成分を除去する帯域制限フィルタ３を介して、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４に供給する。
【０００５】
このＡ／Ｄ変換器４の出力側に得られるアナログの検出信号をデジタル化した、デジタル検出信号をマイクロプロセッサ５に供給する。このマイクロプロセッサ５においてはこの角速度のデジタル検出信号を積分して角度データに演算する。このマイクロプロセッサ５においては、この角度データから実際に音像を定位させるための回転角度が算出され対応する信号処理データをデジタル信号処理回路６に供給する。
【０００６】
一方、音声信号入力端子７及び８に供給される音源からの音声信号を夫々アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９及び１０を介して、このデジタル信号処理回路６に供給する如くする。
【０００７】
このデジタル信号処理回路６ではマイクロプロセッサ５で算出された角度データに対応して必要となる音声信号を頭外に仮想音像定位させるための音声処理を施し、その結果の右及び左音声信号をデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに供給する。
【０００８】
このＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌによりアナログ信号に変換された右及び左音声信号を夫々電力増幅器１２Ｒ及び１２Ｌを介してヘッドホン２の右及び左スピーカ２Ｒ及び２Ｌに供給し、これを聴取するリスナに最適の頭外仮想音像定位する信号を与える如くする。この角速度センサ１はこのヘッドホン２に取り付けられ、このリスナの頭の回転を検出する如くする。
【０００９】
このデジタル信号処理回路６をリスナの動きに応じて変化する部分と制止する部分とに分割して示すと図８に示す如くであり、この図８において、７ａ及び８ａは音声入力端子７及び８よりの夫々のデジタル化された音声信号が供給される入力端子を示し、この入力端子７ａに供給されるデジタルの音声信号をデジタルフィルタ１３を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子７ａに供給される音声信号をデジタルフィルタ１４を介して加算器１８に供給する。
【００１０】
また入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号をデジタルフィルタ１５を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号をデジタルフィルタ１６を介して加算器１８に供給する。この場合このデジタルフィルタ１３，１４，１５及び１６は例えばＦＩＲフィルタで構成する。
【００１１】
ここで各デジタルフィルタ１３，１４，１５及び１６は、夫々図７に示す音像定位の原理図におけるスピーカＳＬ及びＳＲからリスナＭが一定方向を向いている場合の両耳に至る伝達関数ＨＲＲ，ＨＲＬ，ＨＬＲ及びＨＬＬを実現するものである。
【００１２】
またデジタルフィルタ１３及びデジタルフィルタ１５の夫々の出力が加算器１７で加算され、この加算信号が時間差付加回路１９に供給され、またデジタルフィルタ１４及びデジタルフィルタ１６の夫々の出力が加算器１８で加算されこの加算信号が時間差付加回路２０に供給される。またこの時間差付加回路１９及び２０の夫々出力信号を夫々レベル差付加回路２１及び２２を介して夫々Ｄ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに夫々供給する如くする。
【００１３】
この場合、時間差付加回路１９及び２０の夫々の制御端子１９ａ及び２０ａとレベル差付加回路２１及び２２の夫々の制御端子２１ａ及び２２ａとにリスナの頭が動くことによりなる伝達関数の変化を両耳に到達する信号の時間差とレベル差とに着目した制御信号を供給する如くする。斯くする如くして簡略化を図るもので例えばリスナが頭部を右に回転した場合左耳に到達する信号は右耳に到達する信号に比べて早くなる。
【００１４】
また、左耳は音源に近づき、右耳は音源から遠くなるため左耳に到達する信号のレベルは右耳に到達する信号に比べて高くなる。従って基準の位置に対するこの変化分のみをマイクロプロセッサ５により制御してやることによって動的な伝達関数を模擬することができる。
【００１５】
左側用の時間差付加回路２０で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の破線の特性曲線Ｔｂで示され、右側用の時間差付加回路１９で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の一点鎖線の特性曲線Ｔａで示される。
【００１６】
特性曲線Ｔａ及びＴｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。これによりリスナＭが前方１８０°の範囲内に置かれた音源からの音を頭を左右に回転させながら聞いた場合と同様の音源から両耳までの時間変化がヘッドホンを用いた場合でもヘッドホンに付加されることになる。
【００１７】
また左側用のレベル差付加回路２２で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の一点鎖線の特性曲線Ｌａで示され、右側用のレベル差付加回路２１で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の破線の特性曲線Ｌｂで示される。この図１０は頭の回転位置が０°の状態からの相対レベルを示している。
【００１８】
この特性曲線Ｌａ及びＬｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。即ち、レベル差付加回路２２では特性曲線Ｌａのレベル変化が付加され、レベル差付加回路２１では特性曲線Ｌｂのレベル変化が付加されるので前方の音源を実際に聞くのと同様の音量変化がヘッドホンの装着者においても付加される。
【００１９】
以上の説明は音像をリスナＭの前方に定位させる方法を述べたが回転方向によって選ぶ特性の変化方向を逆にすることによりリスナＭの後方に対しても音像を定位させることができる。また、音源の数も任意のチャンネル数に対して処理することができる。
従って、リスナＭの前方及び後方に質の高い仮想音像を定位させることができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら上述構成で用いている回転角度インターフェースではマイクロプロセッサ５の外部に帯域制限フィルタ３、Ａ／Ｄ変換器４、オフセット除去フィルタ等の付加回路を必要とし、なおかつ、計算された角度データによって信号処理をするデジタル信号処理回路６にその角度データを送信する必要があった。
【００２１】
また上述したようにセンサを用いて検出を行うようにした場合、センサや増幅器、更にＡ／Ｄ変換器に特有のＤＣオフセットのばらつきや変動が発生するため、正確な角度や変位の計算を行うことができないという不都合があった。
【００２２】
また上述構成では回路規模が大きくなり実相面積が大きくなり、高価となる不都合もあり、またセンサの検出とその値を用いた信号処理とが別のデバイスであるマイクロプロセッサ５とデジタル信号処理回路６とでなされているため相互に通信処理を行う必要があった。
【００２３】
本発明は斯る点に鑑み、正確な角度や変位の計算ができるようにすると共に回路規模を小型化するようにすることを目的とする。
【００２４】
本発明音声信号処理装置は、入力音声信号を信号処理した出力信号をヘッドホン又は複数のスピーカにより再生することによりリスナの周辺の任意の位置に音像を定位させるように仮想音像定位処理するデジタル音声信号処理を行うデジタル信号処理回路を有する音声信号処理装置において、このリスナの動作の状態を検出するセンサよりのアナログ検出信号を１ビットのデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器の全て、あるいはその構成要素の一部をデジタル信号処理回路内に構成し、Ａ／Ｄ変換器から出力されたセンサの検出信号である１ビットのデジタル信号のサンプリングレートを、間引いたサンプリングレートである１ｋＨｚとなるように変換するデシメーションフィルタと、デシメーションフィルタからの出力信号から角度データを算出し、算出された角度データに応じて、入力音声信号の伝送特性を変化させて出力する制御信号形成回路とを、デジタル音声信号処理を行うデジタル信号処理回路が備えたものである。
【００２５】
斯る本発明によればセンサの検出信号を入力音声信号と同時にデジタル信号処理回路に取り込むので、センサの検出信号に対する信号処理とこの音声信号に対する信号処理とを同じデバイスであるデジタル信号処理回路内で実現でき、ハードウェア間の通信が不用となる。
【００２６】
またセンサのインターフェースは信号処理ソフトにより実現でき、デジタル信号処理回路内の演算によりオフセットを除去でき、デバイスのばらつきによる誤差がなく、また、外部に大容量のコンデンサ等を必要としない。
【００２７】
また本発明角速度センサのインターフェース装置は、角速度センサよりのアナログ検出信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、変換されたデジタルデータを積分する積分器と、積分されたデジタルデータから角度データを計算する角度演算器と、計算された角度データを保存するメモリとからなり、このメモリに保存された角度データは外部機器よりデジタルデータとして読み取れるようにした角速度センサのインターフェース装置において、このＡ／Ｄ変換器は１ビットで構成し、その全てあるいは一部をデジタル信号処理回路内に構成すると共にこのデジタル信号処理回路内にこの積分器、この角度演算器及びこのメモリを構成するようにしたものである。
【００２８】
本発明によれば、角速度データとして入力される検出信号を角度データに変換して外部に取り出せるようにしたので、音声処理と同時にかつ同期して外部の処理（例えば、映像処理等）を行うことができ、外部機器での角速度センサのインターフェース装置及び角度変換処理が簡略化される。
【００２９】
また本発明信号処理装置は、入力音声信号を信号処理した出力信号をヘッドホン又は複数のスピーカにより再生することによりリスナの周辺の任意の位置に音像を定位させるように仮想音像定位処理するデジタル信号処理回路を有する音声信号処理装置を設けると共にこのリスナの一方あるいは両方の目の前に映像を再生する映像表示装置を設け、このリスナの動作の状態を検出するセンサよりのアナログ検出信号をＡ／Ｄ変換器を介して、このデジタル信号処理回路に入力し、このセンサよりのアナログ検出信号の値又はこのアナログ検出信号を演算することにより導かれる値に応じてリアルタイムにこの入力音声信号の伝送特性を変化させて出力すると共にこの映像表示装置における表示内容あるいは表示位置を更新して出力するようにしたものである。
【００３０】
斯る本発明によれば、リスナの一方あるいは両方の目の前に設けた映像表示装置における表示内容をリスナの動きに応じて変化させる場合、そのためのインターフェースを音声信号処理装置に搭載されたセンサのインターフェース処理で行うことができ、簡単な構成で映像と音声とを同時に変化させることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下図１及び図２を参照して本発明音声信号処理装置、角速度センサのインターフェース装置及び信号処理装置の実施の形態の例につき説明しよう。この図１、図２において図６及び図８に対応する部分には同一符号を付して示す。
【００３２】
図１例はヘッドホン受聴において、音像の定位位置がリスナの前方におかれた２個のスピーカが放音しているのと同じ位置に仮想音像定位させるようにした音声信号処理装置である。
【００３３】
この図１例においては、回転角度を検出する角速度センサ１が取りつけられた左及びみぎスピーカ２Ｌ及び２Ｒを有するヘッドホン２が例えばリスナの頭部の回転により、回転運動が生じたとき、この角速度センサ１はその角速度に比例した電圧のアナログ検出信号を出力する。
【００３４】
この角速度センサ１として例えば周知の圧電振動ジャイロを用いる。この電圧振動ジャイロは、簡単な構成で確実に回転角度を検出することができ、この圧電振動ジャイロは、小型軽量に構成でき、更に消費電力の低減を図ることができる。
【００３５】
この角速度センサ１よりの検出信号を高域の不用成分を除去する帯域制限フィルタ３及びインターフェースを構成する１ビットＡ／Ｄ変換器３０の一部３０ａを介してデジタル信号処理回路３１に供給する。
【００３６】
一方、例えば２チャンネルの音声信号入力端子７及び８に供給される音源からの音声信号を夫々アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９及び１０を介して、このデジタル信号処理回路３１に供給する如くする。
【００３７】
このデジタル信号処理回路３１においては、後述する如く角度データに対応して必要となる音声信号を頭外に仮想音像定位させるための信号処理を施し、その結果の右及び左音声信号をデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに供給する。
【００３８】
このＤ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌによりアナログ信号に変換された右及び左音声信号を夫々電力増幅器１２Ｒ及び１２Ｌを介してヘッドホン２の右及び左スピーカ２Ｒ及び２Ｌに供給し、これを聴取するリスナに最適の頭外仮想音像定位する音声信号を与える如くする。
【００３９】
本例においては、デジタル信号処理回路３１を図２の機能ブロックで示す如く構成する。この図２において、７ａ及び８ａは音声信号入力端子７及び８よりの夫々のデジタル化された音声信号が供給される入力端子を示す。
【００４０】
この入力端子７ａに供給されるデジタルの音声信号を図９と同様に、例えばＦＩＲフィルタで構成したデジタルフィルタ１３を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子７ａに供給されるデジタルの音声信号を例えばＦＩＲフィルタで構成したデジタルフィルタ１４を介して加算器１８に供給する。
【００４１】
また入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号を例えばＦＩＲフィルタで構成されるデジタルフィルタ１５を介して加算器１７に供給すると共にこの入力端子８ａに供給されるデジタルの音声信号を例えばＦＩＲフィルタで構成されるデジタルフィルタ１６を介して加算器１８に供給する。
【００４２】
この各デジタルフィルタ１３，１４，１５及び１６は、夫々図７に示す音像定位の原理図におけるスピーカＳＬ及びＳＲからリスナＭが一定方向を向いている場合の両耳に至る伝達関数ＨＲＲ，ＨＲＬ，ＨＬＲ及びＨＬＬを実現するものである。
【００４３】
また、デジタルフィルタ１３及びデジタルフィルタ１５の夫々の出力が加算器１７で加算され、この加算信号が時間差付加回路１９に供給され、またデジタルフィルタ１４及びデジタルフィルタ１６の夫々の出力が加算器１８で加算され、この加算信号が時間差付加回路２０に供給される。また、この時間差付加回路１９及び２０の夫々の出力信号を夫々レベル差付加回路２１及び２２を介して夫々Ｄ／Ａ変換器１１Ｒ及び１１Ｌに夫々供給する如くする。
【００４４】
また本例においては、角速度センサ１のアナログの検出信号を高域の不用成分を除去する帯域制限フィルタ３を介して１ビットＡ／Ｄ変換器３０である１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を構成する加算器３０ｂに供給する。この１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器３０は加算器３０ｂの出力信号を積分器３０ｃを介してデジタル信号処理回路３１内に構成した量子化器３０ｄに供給し、この量子化器３０ｄの出力信号を１サンプル遅延器３０ｅを介して加算器３０ｂに供給する如くしたものである。
【００４５】
この場合、角速度センサ１の検出信号を音声信号処理と同じデジタル信号処理回路３１内に構成した１ビットＡ／Ｄ変換器３０により取り込んでいるので、デジタル信号処理回路３１の１ビットポートによりデータを入力することができ、構成簡単で高精度の角速度センサのインターフェースを実現できる。
【００４６】
この１ビットＡ／Ｄ変換器３０の出力信号をローパスフィルタ３２により帯域を制限して、サンプリングレートを変換するデシメーションフィルタ３３に供給する。このデシメーションフィルタ３３においてはサンプリング周波数を例えば４８ｋＨｚから間引いて１ｋＨｚとする如くする。
【００４７】
このデシメーションフィルタ３３の出力信号を超低域即ちオフセットを除去するハイパスフィルタ３４を介して積分回路３５に供給し、この積分供給３５で角度データを得る如くする。この積分器３５に得られる角度データを角度演算器及びメモリより成る制御信号形成回路３６に供給する。
【００４８】
この制御信号形成回路３６はリスナの頭が動くことにより伝達関数の変化を両耳に到達する信号の時間差とレベル差とに着目した制御信号を形成する。
【００４９】
この制御信号形成回路３６で形成した制御信号を時間差付加回路１９及び２０とレベル差付加回路２１及び２２とに夫々供給する如くする。例えばリスナが頭部を右に回転した場合左耳に到達する信号は右耳に到達する信号に比べて早くなる。
【００５０】
また、左耳は音源に近づき、右耳は音源から遠くなるため左耳に到達する信号のレベルは右耳に到達する信号に比べて高くなる。従って基準の位置に対するこの変化分のみをこの制御信号により制御してやることによって動的な伝達関数を模擬することができる。
【００５１】
左側用の時間差付加回路２０で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の破線の特性曲線Ｔｂで示され、右側用の時間差付加回路１９で付加される遅延時間は図９の遅延時間特性の一点鎖線の特性曲線Ｔａで示される。
【００５２】
特性曲線Ｔａ及びＴｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。これによりリスナＭが前方１８０°の範囲内に置かれた音源からの音を頭を左右に回転させながら聞いた場合と同様の音源から両耳までの時間変化がヘッドホンを用いた場合でもヘッドホンに付加されることになる。
【００５３】
また左側用のレベル差付加回路２２で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の一点鎖線の特性曲線Ｌａで示され、左側用のレベル差付加回路２１で付加されるレベル差は図１０の相対レベル特性の破線の特性曲線Ｌｂで示される。この図１０は頭の回転位置が０°の状態からの相対レベルを示している。
【００５４】
この特性曲線Ｌａ及びＬｂはリスナＭの頭部の回転方向に対して全く逆の増減方向を持つ曲線となっている。即ち、レベル付加回路２２では特性曲線Ｌａのレベル変化が付加され、レベル差付加回路２１では特性曲線Ｌｂのレベル変化が付加されるので前方の音源を実際に聞くのと同様の音量変化がヘッドホンの装着者においても付加される。
【００５５】
以上の説明は音像をリスナＭの前方に定位させる方法を述べたが回転方向によって選ぶ特性の変化方向を逆にすることによりリスナＭの後方に対しても音像を定位させることができる。また、音源の数も任意のチャンネル数に対して処理することができる。
【００５６】
本例によれば角速度センサ１の検出信号を入力音声信号と同時にデジタル信号処理回路３１に取り込むので、角速度センサ１の検出信号に対する信号処理とこの音声信号に対する信号処理とを同じデバイスであるデジタル信号処理回路３１内で実現できハードウェア間の通信が不用となり回路規模を小形化できると共にオフセット等をなくすことができ、正確な計算ができる。
【００５７】
また本例によれば角速度センサ１のインターフェースを構成する１ビットＡ／Ｄ変換器３０の一部をデジタル信号処理回路３１内に取り込む如くしたのでデジタル信号処理回路の１ビットポートによりこの角速度センサ１の検出信号を入力することができ、構成が簡単で安価になり高精度の角速度センサのインターフェースが実現できる。
【００５８】
また上述例では角速度センサ１の検出信号を１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器によって取り込む如くしたのでデジタル信号処理回路３１の１ビットポートにより入力することができ、ΔΣ変換処理により実質的な変換精度を格段に向上させることができ、極めて高精度な角速度センサのインターフェースを実現することができる。
【００５９】
また図３及び図４は本発明の実施の形態の他の例を示す。この図３及び図４につき説明するに図１及び図２に対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図３例においては、リスナの両目（片目でも良い）に映像表示装置４０例えばヘッドマウントディスプレイを装着する如くし、映像信号入力端子４１よりの映像信号を映像信号処理回路４２に供給し、この映像信号処理回路４２で信号処理された映像信号をこの映像表示装置４０に供給する如くする。
【００６１】
また本例においてはデジタル信号処理回路３１において、図４に示す如く、制御信号形成回路３６に外部出力端子３６ａを設け、この制御信号形成回路３６に得られるデジタルの角度データを映像信号処理回路４２に供給する如くする。このときは角速度データを角度データに変換したものを出力する。
【００６２】
この場合、この映像信号処理回路４２への角度データの供給は外部機器である映像信号処理回路４２の要求により供給するか又は、一定周期で供給する如くする。
【００６３】
この映像信号処理回路４２はこの角度データに応じて映像表示装置４０における表示内容あるいは表示位置を更新する如くする。この図３，図４例はその他は図１、図２例と同様に構成する。
【００６４】
斯る図３、図４例においてはリスナの両目（片目でも良い）に装着した映像表示装置４０における表示内容をリスナの動きに応じて変化させる場合、そのためのインターフェースを音声信号処理装置に搭載された角速度センサ１のインターフェース処理で行うことができ簡単な構成で映像と音声とを同時に変化させることができる。
【００６５】
尚、上述例では１ビットＡ／Ｄ変換器３０として１ビットΔΣ型Ａ／Ｄ変換器を使用したが、この代りに図５に示す如くこの１ビットＡ／Ｄ変換器３０としてデジタル信号処理回路３１内に量子化器３０ｄだけを設け、これにより構成するようにしても良い。この場合は１ビットＡ／Ｄ変換器３０は全てがデジタル信号処理回路３１内に形成されることになる。
【００６６】
上述例ではセンサとして角速度センサを用いたがこの代りに地磁気方位センサを用いても良い、この地磁気方位センサを用いたときは簡単な構成で確実に回転角度を検出することができる。
【００６７】
また、このセンサとして傾斜センサを用いても良い。この傾斜センサを用いたときは簡単な構成で確実に傾斜角度を検出することができる。
【００６８】
また、センサとして速度センサ又は加速度センサを用い、Ａ／Ｄ変換された速度又は加速度データから変位データを計算し、この計算された変位データを使用するようにしても良い。この変位データを外部にデジタル信号として出力するようにしても良い。
この場合、音声処理と同時かつ同期して外部機器の処理（例えば映像処理等）を行うことができ、かつ外部機器でのセンサのインターフェース及び速度−変位変換処理が簡略化できる。
【００６９】
またこのセンサを複数個設け、この複数個のセンサの検出信号の処理を同一のデジタル信号処理回路３１で行うようにしても良い。
この場合、複数個のセンサの検出信号を１個のデジタル信号処理回路３１内に取り込んで処理できるので、より自由度の高い動作の検出を１個のデバイスで行うことができる。
【００７０】
また本発明は上述例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によればセンサの検出信号を入力音声信号と同時にデジタル信号処理回路に取り込むので、センサの検出信号に対する信号処理とこの音声信号に対する信号処理とを同じデバイスであるデジタル信号処理回路内で実現でき、ハードウェアの通信が不用となり、回路規模を小形化できると共にオフセット等をなくすことができ正確な計算ができる。
【００７２】
またセンサのインターフェースは信号処理ソフトにより実現でき、デジタル信号処理回路内の演算によりオフセットを除去でき、デバイスのばらつきによる誤差がない。
【００７３】
また、本発明によれば、角速度データとして入力される検出信号を角度データに変換して外部に取り出させるようにしたので、音声処理と同時にかつ同期して外部の処理（例えば、映像処理等）を行うことができ、外部機器での角速度センサのインターフェース装置及び角度変換処理が簡略化することができる。
【００７４】
また本発明によれば、リスナの一方あるいは両方の目の前に設けた映像表示装置における表示内容をリスナの動きに応じて変化させる場合、そのためのインターフェースを音声信号処理装置に搭載されたセンサのインターフェース処理で行うことができ、簡単な構成で映像と音声とを同時に変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明音声信号処理装置の実施の形態の例を示す構成図である。
【図２】図１例のデジタル信号処理回路の例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明信号処理装置の実施の形態の例を示す構成図である。
【図４】図３例のデジタル信号処理回路の例を示す機能ブロック図である。
【図５】デジタル信号処理回路の他の例を示す機能ブロック図である。
【図６】従来の音声信号処理装置の例を示す構成図である。
【図７】音像定位の原理を説明するための構成図である。
【図８】従来のデジタル信号処理回路の例を示す機能ブロック図である。
【図９】本発明の説明に供する線図である。
【図１０】本発明の説明に供する線図である。
【符号の説明】
１‥‥角速度センサ、２‥‥ヘッドホン、７，８‥‥音声信号入力端子、９，１０‥‥Ａ／Ｄ変換器、１１Ｒ，１１Ｌ‥‥Ｄ／Ａ変換器、１２Ｒ，１２Ｌ‥‥電力増幅器、１３，１４，１５，１６‥‥デジタルフィルタ、１７，１８‥‥加算器、１９，２０‥‥時間差付加回路、２１，２２‥‥レベル差付加回路、３０‥‥１ビットＡ／Ｄ変換器、３１‥‥デジタル信号処理回路、３２‥‥ローパスフィルタ、３３‥‥デジメーションフィルタ、３４‥‥ハイパスフィルタ、３５‥‥積分器、３６‥‥制御信号形成回路
Claims (6)
- 入力音声信号を信号処理した出力信号をヘッドホン又は複数のスピーカにより再生することによりリスナの周辺の任意の位置に音像を定位させるように仮想音像定位処理するデジタル音声信号処理を行うデジタル信号処理回路を有する音声信号処理装置において、
前記リスナの動作の状態を検出する角速度センサよりのアナログ検出信号を、前記デジタル信号処理回路内に構成要素の一部を配置したΔΣ型Ａ／Ｄ変換器に供給し、
前記ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器の出力信号の帯域を制限するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタが出力するデジタル信号のサンプリングレートを間引くデシメーションフィルタと、
前記デシメーションフィルタによって間引かれた後のデジタル信号から、超低域成分を除去する超低域成分フィルタと、
前記超低域成分フィルタからの出力信号から角度データを算出する積分回路と、
前記積分回路で算出された角度データに応じて、前記入力音声信号の伝送特性を変化させる制御信号形成回路とを、
デジタル音声信号処理を行う前記デジタル信号処理回路内に設けた
音声信号処理装置。 - 前記デジタル信号処理回路に得られるデジタル変換されたデジタル検出信号を映像信号処理回路に出力できるようにした
請求項１記載の音声信号処理装置。 - 前記デジタル信号処理回路に取り込んだ前記角速度センサの検出信号を別の単位系に変換したデジタル検出信号として映像信号処理回路に出力できるようにした
請求項１記載の音声信号処理装置。 - 前記映像信号処理回路への出力は、この映像信号処理回路からの要求によって出力するようにした
請求項３記載の音声信号処理装置。 - 前記映像信号処理回路への出力は一定周期で出力するようにした
請求項３又は４記載の音声信号処理装置。 - 入力音声信号を信号処理した出力信号をヘッドホン又は複数のスピーカにより再生することによりリスナの周辺の任意の位置に音像を定位させるように仮想音像定位処理するデジタル音声信号処理を行うデジタル信号処理回路を有する音声信号処理装置を設けると共に前記リスナの一方あるいは両方の目の前に映像を再生する映像表示装置を設け、
前記リスナの動作の状態を検出する角速度センサよりのアナログ検出信号をデジタル信号に変換するΔΣ型Ａ／Ｄ変換器の一部を前記デジタル信号処理回路内に構成し、
前記ΔΣ型Ａ／Ｄ変換器の出力信号の帯域を制限するローパスフィルタと、
前記ローパスフィルタが出力するデジタル信号のサンプリングレートを間引くデシメーションフィルタと、
前記デシメーションフィルタによって間引かれた後のデジタル信号から、超低域成分を除去する超低域成分フィルタと、
前記超低域成分フィルタの出力信号から角度データを算出する積分回路と、
前記積分回路で算出された角度データに応じて前記入力音声信号の伝送特性を変化させて出力する制御信号形成回路とを、デジタル音声信号処理を行う前記デジタル信号処理回路内に設けると共に、
前記映像表示装置における表示内容あるいは表示位置を更新して出力するようにした信号処理装置。
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