JP4848774B2 - 音響装置、音響再生方法および音響再生プログラム - Google Patents

Description

この発明は、例えば、５．１チャンネルサラウンド音声信号などのリアチャンネルを有する音声信号を再生する場合に、広い受聴エリアを形成することが可能な装置、方法およびプログラムに関する。

大画面ディスプレイと５．１チャンネルのサラウンドスピーカシステムとを用いたホームシアターシステムが用いられるようになってきている。ここで、５．１チャンネルのサラウンドスピーカシステムは、視聴者の前方に配置される左チャンネル（Ｌｃｈ）スピーカと、センターチャンネル（Ｃｃｈ）スピーカと、右チャンネル（Ｒｃｈ）スピーカと、視聴者の後方に配置されるサラウンド左チャンネル（ＳＬｃｈ）スピーカと、サラウンド右チャンネル（ＳＲｃｈ）スピーカと、サブウーハーチャンネル（Ｗｃｈ）スピーカの６つの音声チャンネルを備え、臨場感のある再生音場を形成することができるものである。

すなわち、５．１チャンネルの「５」は、３つのフロントスピーカと２つのサラウンドスピーカ（リアスピーカ）とを意味し、「．１」は、低周波成分を補うサブウーハーチャンネルを意味している。最近では、７．１チャンネルのサラウンドスピーカシステムなど、よりチャンネル数の多いサラウンドスピーカシステムも提供されるようになってきている。

受聴者の前方にのみ配置されるスピーカを通じてリアチャンネルの音声信号をも出力するいわゆるフロントサラウンド方式のスピーカシステムを供えたホームシアターシステムを用いて、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などに記録されて提供される５．１チャンネルの音声対応の映画コンテンツを再生して視聴する場合、最も効果的に臨場感のある音声を聴取することができる視聴位置（受聴位置）は、受聴者の前方に配置される左チャンネル（Ｌｃｈ）スピーカと右チャンネル（Ｒｃｈ）スピーカとの真ん中の対称軸上、すなわち、左チャンネル（Ｌｃｈ）スピーカと右チャンネル（Ｒｃｈ）スピーカとの両方に対して等距離となる位置のみである。

ホームシアターシステムは、１人で利用する場合ももちろんあるが、家族全員などのように、複数人で利用する場合もある。しかし、上述したように、最も効果的に臨場感のある音声を聴取することができるのは、左右のスピーカの対称軸上に位置する１人の受聴者だけであり、その周囲の受聴者にとっては、効果的に臨場感のある音声を聴取できない場合もあると考えられる。

そこで、特許文献１には、いわゆるフロントサラウンド方式のスピーカシステムについての技術であって、左右スピーカの中央位置の受聴者とその両隣の合計３人の受聴者について、それぞれの受聴者の耳までの伝達関数の補正とディレイ（遅延）による時間軸調整とによって後方定位感を３人に知覚させるようにする技術が開示されている。この特許文献１に記載の技術を用いることにより、３人の受聴者が同時に臨場感のある音声を聴取可能な再生音場を形成することができるようにされる。

なお、上述した特許文献１は、以下の通りである。
特開平０５−２４４６９７号公報

ところで、受聴者の後方に設置されるべきサラウンドスピーカを用いずに、後方から耳へ到来する音の伝達特性と同じ伝達特性を前方設置スピーカで再現するという、トランスオーラル技術を用いて、臨場感のある再生音場を形成する例えば特許文献１に記載の技術のようなフロントサラウンド方式を用いたスピーカシステムが広く利用されるようになってきている。

しかし、上述した特許文献１に開示された技術の場合、受聴者の耳までの伝達関数の補正によって後方定位を知覚させるので、３人のそれぞれの受聴位置が想定した受聴位置からずれると、受聴者の耳に生じる音声信号の波形に誤差が生じて後方定位が知覚されないという問題がある。また、音の受聴者の耳までの伝達関数には個人差があり、たとえ受聴位置がシステムで想定した位置であっても、個人差の影響から受聴者によっては後方定位を知覚できないことがあるという問題がある。

また、一般に、トランスオーラル技術を用いる場合には、伝達特性の個人差の影響と受聴位置のずれによる伝達特性の誤差の影響という２つの誤差のために、必ずしも明確な後方音像を得られるとは限らない。つまり、たとえ後方への定位感が得られたとしても、側方または後方で鳴っているという漠然とした感覚しか得られず、通常言われるような明確な音像の定位は得られないという問題がある。

以上のことにかんがみ、この発明は、受聴者が左右のスピーカの真ん中の対称軸上にいなくても、後方からのサラウンド音や拡がり感を知覚できるようにし、家族など多人数でステレオ音楽番組や映画を例えば大画面テレビで楽しむような場合でも、全員が後方からのサラウンド音や拡がり感を得ることができるフロントサラウンド方式の音響装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の音響装置は、
後方サラウンド音のチャンネルであるリアチャネルをもつサラウンド音源を、受聴者の前方にのみに隣接して配置される複数のスピーカからなるスピーカ群を通じて再生するフロントサラウンド方式の音響装置であって、
前記リアチャンネルの信号に基づいて、前記スピーカ群から受聴エリアまでの伝達特性をキャンセルし後方から受聴エリアへの伝達特性を畳み込んだ主信号を生成する主信号生成手段と、
前記主信号と同じ信号から逆相信号を形成するとともに、少なくとも当該逆相信号の位相を遅延させた補助信号を生成する補助信号生成手段と、
前記スピーカ群に供給する音声信号であって、前記補助信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する主信号についての音場合成信号を前記主信号から形成する主信号用の音場合成信号生成手段と、
前記スピーカ群から放射する音声の音声信号であって、前記主信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する補助信号についての音場合成信号を前記補助信号から形成する補助信号用の音場合成信号生成手段と、
前記スピーカ群に供給する音声信号であって、前記リアチャンネル以外のフロントチャンネルの音声信号のそれぞれを仮想スピーカから放射するようにする前記フロントチャンネルについての音場合成信号を前記フロントチャンネルの音声信号のそれぞれから形成するフロントチャンネル音声信号用の音場合成信号生成手段と
を備えることを特徴とする。

このような構成を有する請求項１に記載の発明の音響装置によれば、後方定位させる伝達特性のスペクトル包絡が受聴者の耳へ伝達されるとともに、受聴エリアで主信号と補助信号とが干渉することで前方から到来する音波が作る両耳間差とは異なる両耳間差になり、後方定位させる伝達特性が聴覚心理的に強調されて、音像を後方に知覚することができる。また、複数のスピーカからなるスピーカ群を通じて平面波として音声が再生されるので、より広い範囲において、良好に再生音声を聴取することができるようにされる。

この発明によれば、後方から提示することを前提につくられたリアのサラウンド信号を受聴者の前方に設置したフロントスピーカから再生するときに、後方音像知覚の手がかりとなる伝達特性を受聴エリアに再現する主信号を平面波として放射するとともに、主信号と受聴エリアで干渉して後方音像知覚手がかりを強調する両耳間差を発生させる補助信号を平面波で放射するので、受聴エリアの真ん中で聞いていなくても、前方に設置したスピーカのみでリアのチャネルをもつサラウンドを楽しむことができるという効果を有する。

以下、図を参照しながら、この発明による装置、方法の一実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態においては、この発明による装置、方法、プログラムを、映像データや音声データが記録されたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクの再生装置に適用した場合を例にして説明する。

［再生装置の構成と動作］
図１は、この実施の形態の再生装置を説明するためのブロック図である。図１に示すように、この実施の形態の再生装置は、光ディスク読み出し部１と、逆多重化回路２と、音声データ処理系３と、映像データ処理系４とを備えたものである。音声データ処理系３は、音声データデコーダ３１と、時間軸調整回路３２と、増幅回路３３Ｗ、３３Ｆ、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲ、主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒ、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒ、音場信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）、ミキサー３７、ｎチャンネル増幅回路３８、アレイスピーカシステムＳＰＡｒとからなり、また、映像データ処理系４は、字幕データデコーダ４１、字幕再生回路４２、映像データデコーダ４３、映像再生回路４４、スーパーインポーズ回路４５、映像表示装置４６とからなっている。

光ディスク読み出し部１は、図示しないが、光ディスクの装填部、スピンドルモータなどを備えた光ディスクの回転駆動部、レーザ光源、対物レンズ、２軸アクチュエータ、ビームスプリッタ、フォトディテクタ等の光学系を備えた光ピックアップ部、光ピックアップ部を光ディスクの半径方向に移動させるためのスレッドモータ、各種のサーボ回路などを備えたものである。

そして、光ディスク読み出し部１は、これに装填された光ディスクに対してレーザビームを照射し、その反射光を受光することにより、当該光ディスクに記録されている映像データ、字幕データ、複数チャンネルの音声データ、その他の種々のデータが多重化されている多重化データを読み出して、エラー訂正等の必要な処理を行い、これを逆多重化回路２に供給する。

なお、この実施の形態において、光ディスク読み出し部１に装填された光ディスクに記録されている映像データ、字幕データ、複数チャンネルの音声データのそれぞれは、所定の符号化方式でデータ圧縮されているものである。

また、光ディスクに記録されて提供される複数チャンネルの音声データは、２チャンネルのインテンシティステレオ音声データ、５．１チャンネルのいわゆるマルチチャンネルの音声データ、７．１チャンネルのマルチチャンネルの音声データなど、種々のものがあるが、この実施の形態においては、５．１チャンネルのいわゆるマルチチャンネルの音声データであるものとして説明する。

逆多重化回路２は、これに供給された多重化データから映像データ、字幕データ、５．１チャンネルの音声データ、その他の種々のデータを分離する。そして、逆多重化回路２は、分離した左右２チャンネルの音声データのそれぞれを音声データ処理系３の音声データデコード部３１に供給し、分離した字幕データを映像データ処理系４の字幕データデコーダ４１に供給し、分離した映像データを映像データ処理系の映像データデコーダ４３に供給する。その他のデータは、図示しない制御部に供給され、種々の制御などのために用いられることになる。

映像データ処理系４の字幕データデコーダ４１は、これに供給された字幕データについて、圧縮解凍処理等を行って、データ圧縮前の元の字幕データを復元し、これを字幕再生回路４２に供給する。字幕再生回路４２は、これに供給された圧縮解凍後の字幕データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ（Digital/Analog）変換処理などの必要な処理を行って、映像信号に合成する字幕信号を形成し、これをスーパーインポーズ回路４５に供給する。

また、映像データ処理系４の映像データデコーダ４３は、これに供給された映像データについて、圧縮解凍処理等を行って、データ圧縮前の元の映像データを復元し、これを映像再生回路４４に供給する。映像再生回路４４は、これに供給された圧縮解凍後の映像データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ（Digital/Analog）変換処理などの必要な処理を行って、映像を再生するための映像信号を形成し、これをスーパーインポーズ回路４５に供給する。

スーパーインポーズ回路４５は、これに供給された映像信号に字幕信号を合成するようにする所定の処理を行い、字幕が合成するようにされた映像信号を形成し、これを映像表示装置４６に供給する。映像表示装置４６は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等の表示素子を備えたものであり、スーパーインポーズ回路４５からの映像信号に応じた映像を当該表示素子の表示画面に表示する。

このようにして、光ディスクから読み出された映像データと字幕データとに応じた映像が、映像表示装置の表示画面に表示するようにされる。なお、この実施の形態においては、再生装置自身が、映像表示装置までをも備えるものとして説明したが、これに限るものではない。スーパーインポーズ回路４５からの再生用の映像信号を外部に設けられるモニタ受像機に供給する構成とすることもできるし、また、スーパーインポーズ回路４５からの再生用の映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換処理して、デジタル出力するように構成することも可能である。

一方、音声データ処理系３の音声データデコーダ３１は、これに供給された５．１チャンネルの音声データのそれぞれについて、圧縮解凍処理等を行ってデータ圧縮前の元の音声データを復元する。ここで復元されたサブウーハーチャンネルの音声信号Ｗと、左チャンネルの音声信号Ｌと、センターチャンネルの音声信号Ｃと、右チャンネルの音声信号Ｒとは、時間軸調整回路３２に供給され、また、サラウンド左チャンネル（左後方チャンネル）の音声信号ＳＬは、主信号生成回路３４Ｌと補助信号生成回路３５Ｌに供給され、サラウンド右チャンネル（右後方チャンネル）の音声信号ＳＲは、主信号生成回路３４Ｒと補助信号生成回路３５Ｒに供給される。

時間軸補正回路３２は、これに供給されたサブウーハーチャンネルの音声信号Ｗ、左チャンネルの音声信号Ｌ、センターチャンネルの音声信号Ｃ、右チャンネルの音声信号Ｒのそれぞれの音声信号に対して遅延処理を施すことにより、時間軸を補正するようにする。時間軸補正回路３２において、時間軸補正されたサブウーハーチャンネルの音声信号Ｗは、増幅回路３３Ｗを通じてサブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷに供給される。

また、左チャンネルの音声信号Ｌ、センターチャンネルの音声信号Ｃ、右チャンネルの音声信号Ｒのそれぞれは、増幅回路３３Ｆを通じてフロントスピーカに供給される。増幅回路３３Ｆは、左チャンネルの音声信号Ｌ、センターチャンネルの音声信号Ｃ、右チャンネルの音声信号Ｒのそれぞれ毎に増幅することができるものである。また、フロントスピーカは、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲからなるものである。

これにより、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷからはサブウーハーチャンネルの音声信号Ｗに応じた音声が放音される。また、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センタースピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカからは、左チャンネルの音声信号Ｌ、センターチャンネルの音声信号Ｃ、右チャンネルの音声信号Ｒに応じた音声が放音される。

なお、この明細書においては、左チャンネルスピーカＳＰＬと、センタースピーカＳＰＣと、右チャンネルスピーカとは、通常、受聴者の前方に設置されるものであるため、フロントスピーカと呼ぶこととする。また、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷは、受聴者との関係では種々の位置に設置可能なものであるが、受聴者の後方に設置されるサラウンドスピーカとは区別するため、便宜的にフロントスピーカに含めて考えることとする。したがって、この明細書において、特に断りがない場合、フロントスピーカという文言は、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センタースピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカ、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷを言うものとする。

そして、この実施の形態の再生装置は、受聴者にとって、受聴者の左後方か到来するように聴取されるべきサラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬと、受聴者の右後方か到来するように聴取されるべきサラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲとは、音声信号についての波面合成の技術を応用し、受聴者の前方に配置される複数のスピーカが横一列に並べられて形成された１つのスピーカ群であるいわゆるアレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音することにより提供するようにしている。

なお、サラウンド左チャンネルの音声信号は、上述したように、受聴者の左後方か到来するように聴取されるべきチャンネルの音声信号であり、リア左チャンネルの音声信号、あるいは、左後方チャンネルの音声信号とも呼ばれるものである。また、サラウンド右チャンネルの音声信号は、上述したように、受聴者の右後方か到来するように聴取されるべきチャンネルの音声信号であり、リア右チャンネルの音声信号、あるいは、右後方チャンネルの音声信号とも呼ばれるものである。

また、この実施の形態において、アレイスピーカシステムＳＰＡｒは、上述もしたように、複数のスピーカが横一列に並べられて形成された１つのスピーカ群であり、この実施の形態においては、隣接するスピーカの中心間の距離が例えば１０ｃｍ（センチメートル）となる１６個のスピーカが並べられて構成されたものである。

このように、この実施の形態の再生装置においては、受聴者の後方に、物理的なサラウンドスピーカを配置することなく、受聴者の前方に配置されるアレイスピーカシステムＳＰＡｒからサラウンド左チャンネル（左後方チャンネル）の音声信号ＳＬに応じた音声と、サラウンド右チャンネル（右後方チャンネル）の音声信号ＳＲに応じた音声とを放音するようにして、これらの音声をあたかも受聴者の後方から到来する音声のように聴取できるようにすることによって、臨場感のある再生音場を形成することができるものである。

そして、詳しくは後述もするが、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬの供給を受ける主信号生成回路３４Ｌにおいては、音声信号ＳＬについて、左前方から左耳に平面波が到来するときの伝達特性をキャンセルして、左後方から左耳への伝達特性を左耳に再現できるようにする主信号ＳＬｍをサラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬから形成し、これを音場合成信号生成回路３６（４）に供給する。

また、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬの供給を受ける補助信号生成回路３５Ｌにおいては、主信号生成回路３４Ｌにおいて形成された主信号ＳＬｍと同じ信号を位相反転させると共に、この位相反転させた信号（主信号ＳＬｍの逆相信号）について、少なくとも位相を遅延させることにより、受聴エリアにおいて主信号ＳＬｍと干渉する補助信号ＳＬａを生成し、これを音場合成信号生成回路３６（３）に供給する。なお、補助信号ＳＬａの生成においては、単に位相を遅延させるだけでなく、位相を遅延させると共に振幅を減衰させるようにする場合もある。

このように、主信号生成回路３４Ｌと補助信号生成回路３５Ｌとにおいては、受聴者の左後方に音像を定位させるようにする音声信号を形成するために、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬから形成され、互いに逆位相となる信号であって、伝達特性（周波数特性）を調整した信号を生成する処理を行う。

同様に、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲの供給を受ける主信号生成回路３４Ｒにおいては、受聴者に対して、右前方から右耳に平面波が到来するときの伝達特性をキャンセルし、右後方から右耳への伝達特性を右耳に再現できるようにする主信号ＳＲｍをサラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲから形成し、これを音場合成信号生成回路３６（２）に供給する。

また、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲの供給を受ける補助信号生成回路３５Ｒにおいては、少なくとも主信号生成回路３４Ｌにおいて形成された主信号ＳＲｍと同じ信号を位相反転させると共に、この位相反転させた信号（主信号ＳＲｍの逆相信号）について、少なくとも位相を遅延させることにより、受聴エリアにおいて主信号ＳＲｍと干渉する補助信号ＳＲａを生成し、これを音場合成信号生成回路３６（１）に供給する。なお、補助信号ＳＲａの生成においては、単に位相を遅延させるだけでなく、位相を遅延させると共に振幅を減衰させるようにする場合もある。

このように、主信号生成回路３４Ｒと補助信号生成回路３５Ｒとにおいては、受聴者の右後方に音像を定位させるようにする音声信号を形成するために、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲから形成され、互いに逆位相となる信号であって、伝達特性（周波数特性）を調整した信号を生成する処理を行う。

音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）のそれぞれは、供給を受けた音声信号を平面波として音響出力するための音場合成信号を生成する。この音場合成信号は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒによって音波として放射されることで波面を合成する信号であり、多チャンネルの信号である。この実施の形態の再生装置において、アレイスピーカシステムＳＰＡｒは、上述もしたように、１６個のスピーカが並べられて形成されたものであり、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）のそれぞれは、それぞれ毎に１６チャンネル分の音場合成信号を形成することになる。

そして、この実施の形態の再生装置においては、音場合成信号生成回路３６（１）は、サラウンド右チャンネルの音声信号から形成された補助信号ＳＲａから音場合成信号を形成し、音場合成信号生成回路３６（２）は、サラウンド右チャンネルの音声信号から形成された主信号ＳＲｍから音場合成信号を形成する。この場合、音場合成信号生成回路３６（１）と音場合成信号生成回路３６（２）とでは、相互に左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する音場合成信号を生成する。

具体的には、音場合成信号生成回路３６（１）は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒに対向する受聴者から見て、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの左側方向から受聴者のいる受聴エリアに向かって平面波として放音する音場合成信号を補助信号ＳＲａから生成する。また、音場合成信号生成回路３６（２）は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒに対向する受聴者から見て、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの右側方向から受聴者のいる受聴エリアに向かって平面波として放音する音場合成信号を主信号ＳＲｍから生成する。このようにすることによって、主信号（正相信号）ＳＲｍから生成された音場合成信号と、補助信号（逆相信号）ＳＲａから生成された音場合成信号とが、互いに左右反対方向から放射されるようにアレイスピーカシステムＳＰＡｒから放射することができるようにしている。

同様に、音場合成信号生成回路３６（３）は、サラウンド左チャンネルの音声信号から形成された補助信号ＳＬａから音場合成信号を形成し、音場合成信号生成回路３６（４）は、サラウンド左チャンネルの音声信号から形成された主信号ＳＬｍから音場合成信号を形成する。この場合、音場合成信号生成回路３６（３）と音場合成信号生成回路３６（４）とでは、相互に左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する音場合成信号を生成する。

すなわち、音場合成信号生成回路３６（３）は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒに対向する受聴者から見て、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの右側方向から受聴者のいる受聴エリアに向かって平面波として放音する音場合成信号を補助信号ＳＬａから生成する。また、音場合成信号生成回路３６（４）は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒに対向する受聴者から見て、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの左側方向から受聴者のいる受聴エリアに向かって平面波として放音する音場合成信号を主信号ＳＬｍから生成する。このようにすることによって、主信号（正相信号）ＳＬｍから生成された音場合成信号と、補助信号（逆相信号）ＳＬａから生成された音場合成信号とが、互いに左右反対方向から放射されるようにアレイスピーカシステムＳＰＡｒから放射することができるようにしている。

そして、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）のそれぞれ毎に形成された１６チャンネル分の音場合成信号はミキサー３７に供給される。ミキサー３７は、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）のそれぞれから供給される１６チャンネル分の音場合成信号（１６チャンネルのそれぞれ毎に、左右の主信号ＳＬｍ、ＳＲｍ、左右の補助信号ＳＬｍ、ＳＲｍのそれぞれから形成された４つの音場合成信号）について、１６チャンネルのそれぞれ毎に混合（ミックス）してアレイスピーカシステムＳＰＡｒを形成する１６個のスピーカのそれぞれ毎に供給する１６チャンネル分の音場合成信号を形成し、これをｎチャンネル増幅回路３８に供給する。

この実施の形態において、ｎチャンネル増幅回路３８は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒを構成する１６個のスピーカに対応する１６チャンネル分の音声信号の増幅回路を備え、ミキサー３８からの１６チャンネル分の音場合成信号の供給を受けて、そのそれぞれを増幅し、アレイスピーカシステムＳＰＡｒを構成する１６個のスピーカのそれぞれに供給する。

そして、アレイスピーカシステムＳＰＡｒを構成する１６個のスピーカのそれぞれからは、サラウンド左チャンネルの主信号ＳＬｍから形成された音場合成信号と、サラウンド左チャンネルの補助信号ＳＬａから形成された音場合成信号と、サラウンド右チャンネルの主信号ＳＲｍから形成された音場合成信号と、サラウンド右チャンネルの補助信号ＳＲａから形成された音場合成信号とが混合された音場合成信号に応じた音波が波面として到達するように放射される。

これにより、比較的に広い受聴エリア内のいずれにおいても、受聴者がアレイスピーカシステムＳＰＡｒが設置された前方を向いている状態にあるときには、サラウンド左チャンネルの音声とサラウンド右チャンネルの音声とを左後方と右後方とから到来するように聴取することができるようにされる。

すなわち、アレイスピーカシステムＳＰＡｒのそれぞれから放音される音声によって、受聴者の左後方、右後方から到来すべき音声についても、受聴エリアの広い範囲において、受聴者の左後方、右後方に音像を定位させるようにして、再生音声を臨場感のあるものとして聴取可能な比較的に広い受聴エリア（再生音場）を形成することができるようにされ、複数人で再生音声を聴取した場合であっても、受聴者の位置によって聴取できる音声が大きく異なることを防止し、受聴エリアの広い範囲において均一な再生音場を形成することができるようにしている。

なお、サブウーハーチャンネルの音声信号、左チャンネルの音声信号、センターチャンネルの音声信号、右チャンネルの音声信号は、受聴者の前方に配置されるサブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲから放音される。

したがって、受聴者の後方に音像が定位するようにされるサラウンド左チャンネルの音声信号およびサラウンド右チャンネルの音声信号をも含め、５．１チャンネル全ての音声信号を受聴者の前方に配置されるスピーカから放音し、受聴エリアの広い範囲において、均一な再生音場を形成することができるようにされる。

［主信号生成回路、補助信号生成回路、音場合成信号生成回路について］
次に、この実施の形態の再生装置の主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒ、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒ、および、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）について、詳細に説明する。

［主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒ、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒについて］
主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒ、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒについて、サラウンド左チャンネルとサラウンド右チャンネルとに分けて説明する。始めに、サラウンド左チャンネルに対して設けられている主信号生成回路３４Ｌと補助信号生成回路３５Ｌとについて説明する。

図２は、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬから主信号ＳＬｍを生成し、その主信号ＳＬｍが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。図２に示すように、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬが供給される主信号生成回路３４Ｌにおいては、上述もしたように、音声信号ＳＬについて、左前方から左耳に平面波が到来するときの伝達特性ＨＬＳをキャンセルして、左後方から左耳への伝達特性ＨＬＬを左耳に再現できるように特性補正を施した主信号ＳＬｍを生成する。

このようにして形成されたサラウンド左チャンネルについての主信号ＳＬｍが、音場合成信号生成回路３６（４）に供給され、受聴者Ａ、Ｂ、Ｃに対して、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの左側方向から到来する平面波として音響出力するための音場合成信号とされて、これがミキサー３７（図２には図示せず）において他の信号と混合され、１６チャンネル増幅回路３８を通じてアレイスピーカシステムＳＰＡｒの対応するスピーカに供給されて放音される。なお、平面波の傾きはアレイスピーカシステムＳＰＡｒの放音面に対して、２度から１０度くらいの範囲とされる。

しかし、主信号ＳＬｍだけの場合、右耳へは、左後方から右耳までの伝達特性ＨＬＲは再現させず、エラーを含む信号が受聴者に届くことになる。このことが前方への音像知覚の手がかりになって、受聴者によっては後方への音像知覚が生じないことがある。そこで、前方定位の手がかりの影響を小さくするための補助信号を生成する。

図３は、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬから補助信号ＳＬａを生成し、その補助信号ＳＬａが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。図３に示すように、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬが供給される補助信号生成回路３５Ｌは、主信号ＳＬｍと同じ信号を生成するための特性補正回路３５Ｌ１と、位相振幅処理回路３５Ｌ２とからなっている。

特性補正回路３５Ｌ１は、図２を用いて説明した主信号生成回路３４Ｌと同様に構成されたものであり、これに供給されたサラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬについて、左前方から左耳に平面波が到来するときの伝達特性ＨＬＳをキャンセルして、左後方から左耳への伝達特性ＨＬＬを左耳に再現できるように特性補正を施した信号、すなわち主信号ＳＬｍと同じ信号を生成する。

特性補正回路３５Ｌ１において生成された信号は、位相振幅処理回路３５Ｌ２に供給される。位相振幅処理回路３５Ｌ２は、主信号ＳＬｍと同一の信号について位相反転させることにより、主信号ＳＬｍと同じ信号の逆相信号を形成し、この主信号ＳＬｍと同じ信号の逆相信号について、少なくとも位相を遅延させることによって、受聴エリアにおいて主信号ＳＬｍに対して干渉する補助信号ＳＬａを生成する。

なお、制御する受聴エリアが広い場合には、主信号ＳＬｍの逆相信号について、位相を遅延させるとともに振幅をも減衰させて補助信号ＳＬａを生成する。このように、主信号ＳＬｍの逆相信号について位相を遅延させて補助信号ＳＬａを生成するのは、受聴エリアのどの位置でも主信号ＳＬｍの方が早く受聴者に届くようにするためであり、主信号ＳＬｍと同一の信号について振幅を減衰させて補助信号ＳＬａを生成するのは、補助信号ＳＬａの方が主信号ＳＬｍよりも大きくなることがないようにするためである。

このようにして形成されたサラウンド左チャンネルについての補助信号ＳＬａが、音場合成信号生成回路３６（３）に供給され、受聴者Ａ、Ｂ、Ｃに対して、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの右側方向から到来する平面波として音響出力するための音場合成信号とされて、これがミキサー３７（図３には図示せず）において他の信号と混合され、１６チャンネル増幅回路３８を通じてアレイスピーカシステムＳＰＡｒの対応するスピーカに供給されて放音される。なお、平面波の傾きは、主信号ＳＬｍについての音場合成信号を形成する音場合成信号生成回路３６（４）で形成する音場合成信号とは傾く方向が逆であって、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの放音面に対して、２度から１０度くらいの範囲とされる。

そして、受聴エリアにおいて、主信号ＳＬｍと補助信号ＳＬａとの干渉によって、左耳への伝達特性は、狭い周波数範囲でみるとピーク・ディップが生じるが、周波数帯域全体のスペクトル包絡では、後方からの伝達特性となる。この周波数帯域全体のスペクトル包絡が後方からの伝達特性になっていることが、後方音像知覚の手がかりになる。

また、主信号ＳＬｍと補助信号ＳＬａとの両方が前方から提示されても、主信号ＳＬｍと補助信号ＳＬａとの干渉によって、狭い周波数範囲でみたときの両耳間差特性は前方から到来する音波が両耳に生じさせる両耳間差特性とは異なることになる。

従来から、両耳間の相互相関係数が低下すると、音像は受聴者の近傍または後方に定位することが知られているが、主信号ＳＬｍと補助信号ＳＬａとの干渉により狭い周波数範囲での両耳間相関係数が低下し、後方音像知覚手がかりを強調する手がかりとして作用する。また、この後方音像知覚手がかりを強調する作用によって、後方定位の手がかりとなっている伝達特性の個人差の影響を小さくすることができる。

ここで、図２、図３を用いて説明したサラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬを処理する主信号生成回路３４Ｌと補助信号生成回路３５Ｌにおいての処理について、波形図をも参照して詳細に説明する。

互いに逆位相となる音声信号に応じた音声を左右から同時に放音して提供するようにすると、放音された音声による音像は受聴者の近傍後方に近くされる。しかし、この場合、音像はぼやけていてあまり明確でない。そこで、この実施の形態の再生装置においては、上述したように、主信号生成回路３４Ｌと補助信号生成回路３５Ｌにおいて、互いに逆位相になると共に、伝達特性を補正した主信号ＳＬｍと、補助信号ＳＬａを形成し、これらを詳しくは後述するが、波面合成の技術を用いて互いに左右反対方向から到来する平面波として放音するようにする。

この場合、放音された音声を聴取する場所によって、音声の到達時間は異なるので、これを調整する必要が生じる。図４は、１ｋＨｚのバースト信号を用いて受聴者の左右の耳の近傍においての応答を観測するようにした場合に得られる波形について説明するための図である。

例えば、図２に示したように、１６個のスピーカからなるアレイスピーカシステムＳＰＡｒから、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬとして単に１ｋＨｚのバースト信号を正相の平面波（正相信号）として音響出力し、受聴者Ａの位置における受聴者Ａの左耳での応答（図４Ａ上段）と右耳での応答（図４Ａ下段）とを観測すると、図４Ａ上段の波形に対して、図４Ａ下段の波形の位相が若干遅れていることが分かる。すなわちサラウンド左チャンネルの音声信号を正相の平面波としてアレイスピーカシステムＳＰＡｒから出力すると、音響出力された音声の左耳への到達時間の方が右耳への到達時間よりも早い。

しかし、図３に示したように、１６個のスピーカからなるアレイスピーカシステムＳＰＡｒから、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬとして１ｋＨｚのバースト信号を位相反転させて逆相の平面波（逆相信号）として音響出力し、受聴者Ａの位置における受聴者Ａの左耳での応答（図４Ｂ上段）と右耳での応答（図４Ｂ下段）とを観測すると、図４Ｂ下段の波形に対して、図４Ｂ上段の波形の位相が若干遅れていることが分かる。すなわちサラウンド左チャンネルの音声信号を逆相の平面波としてアレイスピーカシステムＳＰＡｒから出力すると、音響出力された音声の右耳への到達時間の方が左耳への到達時間よりも早い。

しかし、図２、図３に示したような受聴環境に応じては、受聴者Ａ、Ｂ、Ｃの全員に対して（右端の受聴者でも）、正相信号の平面波の方が逆相信号の平面波よりも左耳へ速く到達し、さらに受聴者Ａ、Ｂ、Ｃの全員に対して（右端の受聴者でも）、逆相信号のレベルが大きくならないようにしなければ、サラウンド左チャンネルの音声の音像を受聴者の左後方に定位させることはできない。

このため、上述もしたように、補助信号生成回路３５Ｌにおいては、サラウンド左チャンネルの音声信号を位相反転させた逆相信号について、少なくとも位相を遅延させるか、さらに振幅を減衰させる処理を行う必要が生じる。この場合、音像方向知覚に大きな影響を持つ２ｋＨｚ（キロヘルツ）より低い周波数であって、受聴者がいる範囲が１．２ｍ（メートル）程度の幅の場合においての遅延は、０．２５ｍｓｅｃ（ミリ秒）程度であり、振幅の減衰は、０．９５倍（−０．４５ｄＢ（デシベル））程度である。

そして、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬとして、１ｋＨｚのバースト信号を用いるようにし、これを図１に示した音声データ処理系３において処理して音響出力するようにすると、図４Ｃに示すように、正相信号（図４Ｃ上段）と逆相信号（図４Ｃ下段）とは、位相的な遅れや進みが無く、しかも伝達特性が調整されて受聴者の左後方の音像が定位するようにしたサラウンド左チャンネルの音声信号を放音することができる。

このように、主信号生成回路３４Ｌにおいては、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬについて伝達特性を調整した正相の主信号ＳＬｍを形成し、補助信号生成回路３５Ｌにおいては、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬについて伝達特性を調整した正相の主信号ＳＬｍと同じ信号を位相反転させると共に、位相遅延処理、あるいは、位相遅延処理と振幅減衰処理とを行って主信号ＳＬｍに対して逆位相の補助信号ＳＬａを形成す。

そして、後述する音場合成信号生成回路３６（３）、３６（４）において、サラウンド左チャンネルについての音場合成信号が生成され、ミキサー３７、ｎチャンネル増幅回路３８を通じてアレイスピーカシステムＳＰＡｒに供給されて音響出力され、受聴エリアの広い範囲のいずれの位置にいても、受聴者の左後方に音像が定位するようにされる。

次に、サラウンド右チャンネルに対して設けられている主信号生成回路３４Ｒと補助信号生成回路３５Ｒとについて説明する。主信号生成回路３４Ｒ、補助信号生成回路３５Ｒは、処理対象の音声信号が異なる点を除けば、基本的に、上述したサラウンド左チャンネルについての主信号生成回路３４Ｌ、補助信号生成回路３５Ｌと同様の機能を有し、同様に動作するものである。

図５は、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲから主信号ＳＲｍを生成し、その主信号ＳＲｍが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。図５に示すように、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲが供給される主信号生成回路３４Ｒにおいては、音声信号ＳＲについて、右前方から右耳に平面波が到来するときの伝達特性ＨＲＳをキャンセルして、右後方から右耳への伝達特性ＨＲＲを右耳に再現できるように特性補正を施した主信号ＳＲｍを生成する。

このようにして形成されたサラウンド右チャンネルについての主信号ＳＲｍが、音場合成信号生成回路３６（２）に供給され、受聴者Ａ、Ｂ、Ｃに対して、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの右側方向から到来する平面波として音響出力するための音場合成信号とされて、これがミキサー３７（図５には図示せず）において他の信号と混合され、１６チャンネル増幅回路３８を通じてアレイスピーカシステムＳＰＡｒの対応するスピーカに供給されて放音される。

しかし、主信号ＳＲｍだけの場合、左耳へは、右後方から左耳までの伝達特性ＨＲＬは再現させず、エラーを含む信号が受聴者に届くことになる。このことが前方への音像知覚の手がかりになって、受聴者によっては後方への音像知覚が生じないことがある。そこで、前方定位の手がかりの影響を小さくするための補助信号ＳＲａを生成する。

図６は、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲからその補助信号ＳＲａを生成し、その補助信号ＳＲａが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。図６に示すように、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲが供給される補助信号生成回路３５Ｒは、主信号ＳＲｍと同じ信号を生成するための特性補正回路３５Ｒ１と、位相振幅処理回路３５Ｒ２とからなっている。

特性補正回路３５Ｒ１は、図５を用いて説明した主信号生成回路３４Ｒと同様に構成されたものであり、これに供給されたサラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲについて、右前方から右耳に平面波が到来するときの伝達特性ＨＲＳをキャンセルして、右後方から右耳への伝達特性ＨＲＲを右耳に再現できるように特性補正を施した信号、すなわち主信号ＳＲｍと同じ信号を生成する。

特性補正回路３５Ｒ１において生成された信号は、位相振幅処理回路３５Ｒ２に供給される。位相振幅処理回路３５Ｒ２は、主信号ＳＲｍと同一の信号について位相反転させることにより、主信号ＳＲｍの逆相信号を形成し、この主信号ＳＲｍの逆相信号について、少なくとも位相を遅延させることによって、受聴エリアにおいて主信号ＳＲｍに対して干渉する補助信号ＳＲａを生成する。

なお、制御する受聴エリアが広い場合には、主信号ＳＲｍと同一の信号について、位相を遅延させるとともに振幅をも減衰させて補助信号ＳＲａを生成する。このように、主信号ＳＲｍと同一の信号について位相を遅延させて補助信号ＳＲａを生成するのは、受聴エリアのどの位置でも主信号ＳＲｍの方が早く受聴者に届くようにするためであり、主信号ＳＲｍと同一の信号について振幅を減衰させて補助信号ＳＲａを生成するのは、補助信号ＳＲａの方が主信号ＳＲｍよりも大きくなることがないようにするためである。

このようにして形成されたサラウンド右チャンネルについての補助信号ＳＲａが、音場合成信号生成回路３６（１）に供給され、受聴者Ａ、Ｂ、Ｃに対して、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの左側方向から到来する平面波として音響出力するための音場合成信号とされて、これがミキサー３７（図５には図示せず）において他の信号と混合され、１６チャンネル増幅回路３８を通じてアレイスピーカシステムＳＰＡｒの対応するスピーカに供給されて放音される。

なお、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲから補助信号ＳＲａを形成する補助信号生成回路３５Ｒにおいても、主信号ＳＲｍの逆相信号についての位相遅延は、０．２５ｍｓｅｃ（ミリ秒）程度であり、振幅の減衰は、０．９５倍（−０．４５ｄＢ（デシベル））程度である。

また、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）における平面波としての音場合成信号の傾きは、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）における平面波としての音場合成信号の傾きと同様に、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの放音面に対して、２度から１０度程度である。もちろん、音場合成信号生成回路３６（１）と、音場合成信号生成回路３６（２）とで形成される平面波としての音場合成信号の傾きの向きは逆になる。

そして、受聴エリアにおいて、主信号ＳＲｍと補助信号ＳＲａとの干渉によって、右耳への伝達特性は、狭い周波数範囲でみるとピーク・ディップが生じるが、周波数帯域全体のスペクトル包絡では、後方からの伝達特性となる。この周波数帯域全体のスペクトル包絡が後方からの伝達特性になっていることが、後方音像知覚の手がかりになる。

また、主信号ＳＲｍと補助信号ＳＲａとの両方が前方から提示されても、主信号ＳＲｍと補助信号ＳＲａとの干渉によって、狭い周波数範囲でみたときの両耳間差特性は前方から到来する音波が両耳に生じさせる両耳間差特性とは異なることになる。

上述もしたように、従来から、両耳間の相互相関係数が低下すると、音像は受聴者の近傍または後方に定位することが知られているが、主信号ＳＲｍと補助信号ＳＲａとの干渉により狭い周波数範囲での両耳間相関係数が低下し、後方音像知覚手がかりを強調する手がかりとして作用する。また、この後方音像知覚手がかりを強調する作用によって、後方定位の手がかりとなっている伝達特性の個人差の影響を小さくすることができる。

なお、サラウンド左チャンネルについての主信号生成回路３４Ｌ、補助信号生成回路３５Ｌを通じて処理されて形成される信号について、図４を用いて説明したように、サラウンド右チャンネルの音声信号についても、正相信号と逆送信信号とについては、位相ずれやレベルの不均衡が生じる可能性があるために、補助信号生成回路３５Ｒにおいても、位相遅延処理を行ったり、位相遅延処理と振幅減衰処理とを行ったりすることになる。

このように、主信号生成回路３４Ｒにおいては、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲについて伝達特性を調整した正相の主信号ＳＲｍを形成し、補助信号生成回路３５Ｒにおいては、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲについて伝達特性を調整した正相の主信号ＳＲｍと同じ信号を位相反転させると共に、位相遅延処理、あるいは、位相遅延処理と振幅減衰処理とを行って主信号ＳＲｍに対して逆位相の補助信号ＳＲａを形成する。

そして、後述する音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）において、サラウンド右チャンネルについての音場合成信号が生成され、ミキサー３７、ｎチャンネル増幅回路３８を通じてアレイスピーカシステムＳＰＡｒに供給されて音響出力され、受聴エリアの広い範囲のいずれの位置にいても、受聴者の左後方に音像が定位するようにされる。

なお、図２〜図６においては、主に受聴者Ａについて着目して説明しているが、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音される音声は、平面波で特性伝達を行っているので、受聴者Ｂと受聴者Ｃとに対しても同じ現象を生じさせることができるようにしている。

このようにして、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬとサラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲとのそれぞれについて処理し、受聴者の前方に配置されたアレイスピーカシステムＳＰＡｒより、平面波として放音することにより、サラウンド左チャンネルの音声信号の音像を、図２、図３に示したように、受聴者の左後方の仮想スピーカＶＳＬの位置に定位させ、また、サラウンド右チャンネルの音声信号の音像を、図５、図６に示したように、受聴者の右後方の仮想スピーカＶＲＬの位置に定位させることによって、良好な再生音場を形成することができるようにしている。

しかも、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音される音声は、音声合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）において、平面波として音響出力される音場合成信号とされたものであるために、比較的に広い受聴エリア内のどの位置においても、サラウンド左チャンネルの音声信号については受聴者の左後方に、また、サラウンド右チャンネルの音声信号については受聴者の右後方に、それぞれ適切に音像を定位させ、良好な再生音場を形成することができる。

［音場合成信号生成回路について］
次に、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）のそれぞれにおいて用いられる音場生成と制御の技術（波面合成の技術）について説明する。図７〜図１１は、音場生成と制御の技術（波面合成の技術）について説明するための図である。３次元空間の音場を制御する方法としては、例えば、「早稲田大学理工学総合研究センター、音響情報処理研究室、山崎芳男、“Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ積分方程式に基づく３次元バーチャルリアリティに関する研究”」に示されているように、以下のようなキルヒホッフ（Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ）の積分公式を用いる方法がある。

すなわち、図７に示すような、音源を含まない閉曲面Ｓを想定した場合、その閉曲面Ｓ内の音場は、キルヒホッフの積分公式によって表現することができる。図７において、ｐ（ｒｉ）は閉曲面Ｓ内の点ｒｉの音圧、ｐ（ｒｊ）は閉曲面Ｓ上の点ｒｊの音圧、ｎは点ｒｊにおける法線、ｕｎ（ｒｊ）は法線ｎの方向の粒子速度、｜ｒｉ−ｒｊ｜は点ｒｉと点ｒｊとの間の距離である。

キルヒホッフの積分公式は、図８の式（１）で表され、閉曲面Ｓ上の音圧ｐ（ｒｊ）と法線ｎの方向の粒子速度ｕｎ（ｒｊ）を完全に制御できれば、閉曲面Ｓ内の音場を完全に再現できることを意味する。

なお、式（１）中のωは、音声周波数をｆとするとき、ω＝２πｆで表される角周波数であり、ρは空気の密度であり、Ｇｉｊは図８の式（２）で表されるものである。

式（１）は定常音場についてのものであるが、音圧ｐ（ｒｊ）および粒子速度ｕｎ（ｒｊ）の瞬時値を制御することによって、過渡音場についても同じことが言える。

このように、キルヒホッフの積分公式による音場設計では、仮想的な閉曲面Ｓ上の音圧ｐ（ｒｊ）と粒子速度ｕｎ（ｒｊ）を再現できればよいが、実際上、閉曲面Ｓ上の全ての連続的な点での音圧ｐ（ｒｊ）および粒子速度ｕｎ（ｒｊ）を制御することは不可能であるため、閉曲面Ｓの微小要素内では音圧ｐ（ｒｊ）および粒子速度ｕｎ（ｒｊ）が一定であることを前提として、閉曲面Ｓを離散化する。

閉曲面ＳをＮ個の点で離散化すると、図８の式（１）は同図の式（３）で表されるものとなり、閉曲面Ｓ上のＮ点の音圧ｐ（ｒｊ）および粒子速度ｕｎ（ｒｊ）を再現することによって、閉曲面Ｓ内の音場を完全に再現することができる。

Ｎ点の音圧ｐ（ｒｊ）および粒子速度ｕｎ（ｒｊ）をＭ個の音源によって再現するためのシステムとしては、図９に示すようなシステムが考えられている。

このシステムでは、信号源２０１からの音声信号を、それぞれフィルタ２０２を通じて、それぞれスピーカ２０３に供給し、制御領域２０４の境界面上のＮ点で音圧を測定する。法線方向の粒子速度ｕｎ（ｒｊ）は、２マイクロホン法によって音圧信号から近似的に求める。

このとき、Ｎ点の音圧ｐ（ｒｊ）および粒子速度ｕｎ（ｒｊ）を再現するためには、２Ｎ点の音圧が原音場と等しくなればよい。これは、フィルタ２の伝達関数Ｈｉ（ｉ＝１〜Ｍ）として、２Ｎ点の音圧が原音場に最も近くなるような値を求める問題に帰着する。

そこで、再生音場における音源ｉ（ｉ＝１〜Ｍ）と受音点ｊ（ｊ＝１〜２Ｎ）との間の伝達関数をＣｉｊとし、音源ｉの前段のフィルタの伝達関数をＨｉとし、原音場における音源と受音点ｊとの間の伝達関数をＰｊとして、図８の式（４）で表されるような、再生音場と原音場との差を最小にするための評価関数Ｊを考える。

式（４）で表される評価関数Ｊが最小となるような伝達関数Ｈｉを求めるには、図８の式（５）を解けばよい。

さらに、キルヒホッフの積分公式の半空間への拡張として、図１０に示すように、境界面Ｓ１の片側（図の左側）の空間に音源２０５を配置し、反対側（図の右側）の空間に音源を含まない受聴領域２０６を想定して、キルヒホッフの積分公式によって、境界面Ｓ１上の全ての点または上記のような離散的な各点での音圧および粒子速度を制御すれば、音源を含まない受聴領域２０６内に所望の音場を実現することができる。

具体的には、図１１に示すように、ある有限長の制御ライン（境界ライン）Ｓ２の左側（片側）に複数のスピーカＳＰ１，ＳＰ２‥‥ＳＰｍを配置し、制御ラインＳ２上に複数の制御点Ｃ１，Ｃ２‥‥Ｃｋを設定して、各制御点Ｃ１，Ｃ２‥‥Ｃｋでの音圧（振幅）および位相を制御することによって、制御ラインＳ２の右側（スピーカＳＰ１，ＳＰ２‥‥ＳＰｍ側とは反対側）の受聴領域において、リスナー７がスピーカＳＰ１，ＳＰ２‥‥ＳＰｍからの音を制御ラインＳ２の左側（スピーカＳＰ１，ＳＰ２‥‥ＳＰｍ側）の仮想点音源２０８からの音として受聴できるようにする。

このように、各スピーカに供給する音声信号の位相（遅延時間）と音圧（音圧レベル）とを制御することにより、目的する音場を生成し、制御することが可能である。このような、音場生成と制御の技術（波面合成の技術）を用いることによって、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）のそれぞれは、上述したように、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬとサラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲのそれぞれについて特性補正することによって生成する主信号ＳＬｍ、ＳＲｍ、補助信号ＳＬａ、ＳＲａの内の対応する信号について、位相と音圧とを制御する処理を行って、平面波として音響出力される音場合成信号であって、受聴者の後方に音像を定位するようにした音場合成信号を生成する。

そして、上述もしたように、この実施の形態の再生装置においては、主信号ＳＬｍと補助信号ＳＬａとの干渉、および、主信号ＳＲｍと補助信号ＳＲａとの干渉によって、後方定位させる伝達特性のスペクトル包絡が受聴者の耳へ伝達されるとともに、受聴エリアで主信号ＳＬｍと補助信号ＳＬａとが、および、主信号ＳＲｍと補助信号ＳＲａとが干渉することで前方から到来する音波が作る両耳間差とは異なる両耳間差になり、後方定位させる伝達特性が聴覚心理的に強調されて、音像を後方に知覚することができる。

しかも、波面合成の技術を用い、受聴者の後方に音像を定位させるべき音声を平面波として、受聴者の前方に配置されるアレイスピーカシステムＳＰＡｒから音響出力するようにしているので、より広い受聴エリアにおいて、サラウンド左チャンネルの音声とサラウンド右チャンネルの音声の音像が受聴者の後方に定位しているものとして良好に聴取することができるようにされる。

［音声データ処理系３の構成例について］
［図１に示した再生装置の音声データ処理系３について］
次に、この実施の形態の再生装置の音声データ処理系３の構成についてまとめる。図１２は、この実施の形態の再生装置の音声データ処理系３の構成を各音声チャンネル毎に処理部をまとめるようにして示した図である。この実施の形態の再生装置の音声データ処理系３は、図１にも示したように、音声データデコーダ３１と、時間軸調整回路３２と、増幅回路３３Ｗ、３３Ｆ、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、フロントスピーカＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲ、主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒ、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒ、音場信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）、ミキサー３７、ｎチャンネル増幅回路３８、アレイスピーカシステムＳＰＡｒとからなるものである。

そして、この実施の形態の再生装置は、受聴者の後方に音像を定位させる音声信号については受聴者の前方に配置するアレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音するようにし、それ以外の音声信号、すなわち、サブウーハーチャンネルの音声信号Ｗ、左チャンネルの音声信号Ｒ、センターチャンネルの音声信号Ｃ、右チャンネルの音声信号Ｒは、アレイスピーカシステムＳＰＡｒとは別個に設けられ、受聴者の前方に配置されるサブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲから放音する構成としている。

そして、図１に示したこの実施の形態の再生装置の音声データ処理系３についてまとめると、図１２に示すように、音声データデコーダ３１と、サブウーハーチャンネル処理部（図１２においてはウーハーチャンネル処理部と記載）５１と、左・右チャンネル処理部５２と、センターチャンネル処理部５３と、後方定位信号処理部５４と、後方定位強調信号処理部５５と、音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６とを備えたものである。

サブウーハーチャンネル処理部５１は、時間軸調整回路３２と増幅回路３３Ｗとからなる部分であり、ここで処理された音声信号がサブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷに供給される。左・右チャンネル処理部５２とセンターチャンネル処理部５３とは、図１において、時間軸補正回路３２と増幅回路３３Ｆとからなる部分である。

したがって、左・右チャンネル処理部５２は、時間軸調整回路３２と増幅回路３３Ｆとからなる部分であり、ここで処理された音声信号のうち、左チャンネルの音声信号Ｌが左チャンネルスピーカＳＰＬに、また、右チャンネルの音声信号Ｒが右チャンネルスピーカＳＰＲに供給される。

また、センターチャンネル処理部５３は、時間軸調整回路３２と増幅回路３３Ｆとからなる部分であり、ここで処理された音声信号Ｃは、センタースチャンネルピーカＳＰＣに供給される。このように、この実施の形態の再生装置においては、サブウーハーチャンネルの音声信号を含め、フロントチャンネルの音声信号については、アレイスピーカシステムＳＰＡｒとは別個に設けられたサブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲのそれぞれから放音される。

そして、後方定位信号処理部５４は、主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒからなる部分であり、これに供給されるサラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬとサラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲとの供給を受けて、サラウンド左チャンネルの音声信号については、左前方から左耳に平面波が到来するときの伝達特性をキャンセルして、左後方から左耳への伝達特性を左耳に再現できるようにする主信号ＳＬｍを生成し、サラウンド右チャンネルの音声信号については、右前方から右耳に平面波が到来するときの伝達特性をキャンセルして、右後方から右耳への伝達特性を右耳に再現できるようにする主信号ＳＲｍを生成して、そのそれぞれを音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６に供給する。

また、後方定位強調信号処理部５５は、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒからなる部分であり、これに供給されるサラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬとサラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲとの供給を受ける。そして、主信号ＳＬｍと同じ信号を位相反転させて逆相信号を生成し、この逆相信号について位相を遅延させ、あるいは、位相を遅延させると共に振幅を減衰させて、補助信号ＳＬａを生成する。また、主信号ＳＲｍと同じ信号を位相反転させて逆相信号を形成し、この逆相信号について位相を遅延させ、あるいは、位相を遅延させると共に振幅を減衰させて補助信号ＳＲａを生成し、これらを音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６に供給する。

音声合成用１６ｃｈ信号生成部５６は、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）と、ミキサー３７と、ｎチャンネル増幅回路３８とからなる部分であり、主信号ＳＬｍ、ＳＲｍ、補助信号ＳＬａ、ＳＲａのそれぞれから、アレイスピーカシステムＳＰＡｒを構成する１６個のスピーカのそれぞれに対応する１６チャンネル分の音声信号であって、位相と音圧とを調整することにより、平面波として音響出力され、受聴者の後方に音像を定位させるための音場合成信号を形成し、これをアレイスピーカシステムＳＰＡｒの対応するスピーカに供給する。

これにより、受聴者の後方に音像を定位させるべき音声信号は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから平面波として放音することにより、受聴エリアのいずれの場所においても、受聴者の左後方、右後方のそれぞれに音像を定位させるべき音声信号については、良好に受聴者の左後方、右後方に音像を定位させ、複数の受聴者が同時に同じ再生音声を聴取する場合にも、それぞれの受聴者に対して臨場感のある最適な音場環境を提供することができる。もちろん、サブウーハーチャンネルの音声信号やフロントチャンネルの音声信号は、対応するスピーカＳＰＷ、ＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲから放音され、これらフロントチャンネルの音声信号も適切に音響出力されて提供される。

［音声データ処理系３の他の構成例について］
図１および図１２を用いて説明した再生装置の音声データ処理系３は、上述もしたように、受聴者の後方に音像を定位させる音声信号のみについて、受聴者の前方に配置するアレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音するようにした。しかし、これに限るものではない。すなわち、受聴者の後方に音像を定位させる音声信号に加えて、サブウーハーチャンネルの音声信号Ｗ、左チャンネルの音声信号Ｒ、センターチャンネルの音声信号Ｃ、右チャンネルの音声信号Ｒについても、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音するように音声データ処理系３を構成することもできる。

図１３は、受聴者の後方に音像を定位させる音声信号に加えて、サブウーハーチャンネルの音声信号を含め、いわゆるフロントチャンネルの音声信号についても、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音するように構成した音声データ処理系３の他の構成例を説明するためのブロック図である。

図１３に示した音声データ処理系３の他の構成例は、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲを備えない点を除けば、基本的に、図１２に示した音声データ処理系３と同様に構成されたものである。

しかし、サブウーハーチャンネルを含め、フロントチャンネルの音声信号についてもアレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音するようにしたために、サブウーハーチャンネル処理部（図１３においてはウーハーチャンネル処理部と記載）５１Ａと、左・右チャンネル処理部５２Ａと、センターチャンネル処理部５３Ａと、音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６Ａとの構成が、図１２に示した音声データ処理系３とは異なるものである。

なお、音声データデコーダ３１と、後方定位信号処理部５４と、後方定位強調信号処理部５５と、アレイスピーカシステムＳＰＡｒとは、図１２に示した音声データ処理系３と同様に構成されるものであるので、図１２に示した音声データ処理系３の場合と同じ参照符号を付している。

そして、図１３に示す音声データ処理系３の他の構成例においては、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａと、左・右チャンネル処理部５２Ａと、センターチャンネル処理部５３Ａとから出力される音声信号についても音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６Ａを介して、アレイスピーカシステムＳＰＡｒに供給するように構成している。

このため、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａと、左・右チャンネル処理部５２Ａと、センターチャンネル処理部５３Ａと、音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６Ａとは、図１２に示した音声データ処理系３の対応する各部とは若干構成が異なっている。具体的に説明すると、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａ、左・右チャンネル処理部５２Ａ、センターチャンネル処理部５３Ａのそれぞれは、時間軸調整回路３２に相当する部分である。

また、音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６Ａは、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａと、左・右チャンネル処理部５２Ａと、センターチャンネル処理部５３Ａとに対応する音場合成信号生成回路をも備えると共に、これらサブウーハーチャンネル処理部５１Ａ、左・右チャンネル処理部５２Ａ、センターチャンネル処理部５３Ａからの音場合成信号をも混合するミキサーと、このミキサーからの１６チャンネルのぞれぞれの音声信号を増幅する１６チャンネル分の増幅回路をも備えたものである。

すなわち、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａ、左・右チャンネル処理部５２Ａ、センターチャンネル処理部５３Ａからの音声信号についても、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから出力するために、アレイスピーカシステムＳＰＡｒに供給する音場合成信号を生成しなければならない。このため、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａ、左・右チャンネル処理部５２Ａ、センターチャンネル処理部５３Ａのそれぞれからの音声信号に基づいて、音場合成信号を形成する音場合成信号生成回路を、音場合成用１６ｃｈ信号生成部５６Ａが備えることとなる。

この場合、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａ、左・右チャンネル処理部５２Ａ、センターチャンネル処理部５３Ａのそれぞれに対応する音場合成信号生成回路は、上述もしたように、波面合成の技術を用い、位相と音圧とを制御することによって、サブウーハーチャンネル、左、右チャンネル、センターチャンネルの音声信号を、そのそれぞれの特性を保ちつつ、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから所定の位置に想定する仮想スピーカからの音波として放音することができるように加工するものである。

換言すれば、サブウーハーチャンネルの音声信号はサブウーハーチャンネルの音声信号として、また、左チャンネルの音声信号は、所定の位置に想定される左仮想スピーカから放音される音声として、また、センターチャンネルの音声信号は、所定の位置に想定されるセンター仮想スピーカから放音される音声として、また、右チャンネルの音声信号は、所定の位置に想定される右仮想スピーカから放音される音声として、アレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音できるように音場合成信号を形成することになる。

より具体的には、センターチャンネルの音声信号は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの中央部分にセンター仮想スピーカを位置するように想定し、このセンター仮想スピーカから放射状にセンターチャンネルの音声信号を放音するようにする。左チャンネルの音声信号は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの左端、あるいは、その近傍に、左仮想スピーカを位置するように想定し、この左仮想スピーカから音声が放音されているように左チャンネルの音声信号を放音するようにする。同様に、右チャンネルの音声信号は、アレイスピーカシステムＳＰＡｒの右端、あるいは、その近傍に、右仮想スピーカを位置するように想定し、この右仮想スピーカから音声が放音されているように右チャンネルの音声信号を放音するようにする。

なお、センター仮想スピーカの位置、左仮想スピーカの位置、右仮想スピーカの位置は、種々の位置に想定することが可能である。アレイスピーカシステムＳＰＡｒよりも後方に位置付けるように想定するなど、各仮想スピーカの位置は種々の位置に想定することが可能である。また、サブウーハーチャンネルの音声信号については、正面の仮想点音源から放音するようにしたり、あるいは、平面波として放音するようにしたりするなど、いずれの方法で放音するようにしてもよい。

そして、図１３に示した音声データ処理系３の他の構成例の場合には、後方定位信号処理部５４において生成される主信号ＳＬｍ、ＳＲｍと、後方定位強調信号処理部５５において生成される補助信号ＳＬａ、ＳＲａとに加えて、サブウーハーチャンネル、左、右チャンネル、センターチャンネルの音声信号についても音場合成信号とされ、この例の場合には、１６チャンネルのアレイスピーカシステムＳＰＡｒに供給されることにより、サブウーハーチャンネルをも含めたフロントチャンネルの音声信号も仮想スピーカからの音波として放音するようにされる。

これにより、図１３に示した音声データ処理系３の他の構成例の場合には、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲを設けなくとも、１６個のスピーカからなるアレイスピーカシステムＳＰＡｒを用いることにより、各チャンネルの音声を仮想スピーカからの音波として音響出力し、受聴エリアの広い範囲において、所定の位置から音が聞こえる良好な再生音場を実現することができる。

そして、図１３に示した音声データ処理系３の他の構成例について、図１に示した再生装置に準じて詳細に示すと、図１４のように示すことができる。すなわち、図１４は、図１３に示した音声データ処理系３の他の構成例をより詳細に示すようにしたものである。図１４示したように、音声データデコーダ３１、時間軸調整回路３２、主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒ、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒ、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）、ミキサー３７、ｎチャンネル増幅回路３８、アレイスピーカシステムＳＰＡｒのそれぞれは、図１に示した音声データ処理系３の場合と同様に設けられる。

そして、図１４に示した音声データ処理系３の他の構成例の場合には、時間軸調整回路３２とミキサー３７との間に、サブウーハーチャンネル用の音場合成信号生成回路３９（１）と、左チャンネル用の音場合成信号生成回路３９（２）と、センターチャンネル用の音場合成信号生成回路３９（３）と、右チャンネル用の音場合成信号生成回路３９（４）を設けた構成となる。

したがって、図１４において点線で囲んで示したように、時間軸調整回路３２の各フロントチャンネルに対応する部分が、サブウーハーチャンネル処理部５１Ａ、左・右チャンネル処理部５２Ａ、センターチャンネル処理部５３Ａに相当し、主信号生成回路３４Ｌ、３４Ｒが後方定位信号処理部５４に相当し、補助信号生成回路３５Ｌ、３５Ｒが後方定位強調信号処理部５５に相当し、そして、音場合成信号生成回路３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）、音場合成信号生成回路３９（１）、３９（２）、３９（３）、３９（４）、ミキサー３７、ｎチャンネル増幅回路３８からなる部分が、音場合成用１６ｃｈ信号生成部に相当する。

音場合成信号生成回路３９（１）、３９（２）、３９（３）、３９（４）のそれぞれは、波面合成の技術を用い、これらに供給される音声信号について、位相や音圧を調整すると共に、アレイスピーカシステムＳＰＡｒを構成するスピーカのそれぞれに供給する音声信号であって、サブウーハーチャンネルを含めたフロントチャンネルの音声を仮想スピーカからの音波としてアレイスピーカシステムＳＰＡｒから放音するための音場合成信号を形成する。

音場合成信号生成回路３９（１）、３９（２）、３９（３）、３９（４）のそれぞれ毎に形成された１６チャンネル分の音場合成信号は、ミキサー３７に供給され、ここで、主信号ＳＬｍ、ＳＲｍ、補助信号ＳＬａ、ＳＲａと共に、アレイスピーカシステムＳＰＡｒを構成する１６個のスピーカに対応する各チャンネル毎に混合され、ｎチャンネル増幅回路３８を通じてアレイスピーカシステムＳＰＡｒを構成する各スピーカに供給され、受聴者の後方に音像を定位させるべき音声信号に加えて、サブウーハーチャンネルをも含め、フロントチャンネルの音声信号についても適切に処理した音場合成信号としてアレイスピーカシステムＳＰＡｒに供給して音響出力することにより、良好な受聴エリアを形成することができる。

これにより、サブウーハーチャンネルスピーカＳＰＷ、左チャンネルスピーカＳＰＬ、センターチャンネルスピーカＳＰＣ、右チャンネルスピーカＳＰＲといった、受聴者の前方に配置されるべき、フロントチャンネルのスピーカを用いることなく、アレイスピーカシステムＳＰＡｒのみを用いて、良好な再生音場を形成することができる。

しかも、サラウンド左チャンネルの音声信号ＳＬ、サラウンド右チャンネルの音声信号ＳＲのそれぞれは、後方定位信号処理部５４、後方定位強調信号処理部５５の機能により、受聴エリアのいずれの位置であっても、受聴者は、自己の左後方と右後方とに音像が定位する音声として聴取できるようにされるので、複数人で同時に再生音声を聴取する場合であっても、各受聴者ここに最適な再生音場を提供することができる。

また、図１３、図１４に示した例の場合、すなわち、少なくとも、左チャンネルの音声信号Ｌ、右チャンネルの音声信号Ｒについて、受聴者の前方に配置されるアレイスピーカシステムから仮想スピーカからの音波として出力するようにする場合には、特願２００５−１１９１５５において説明されている技術を用いることにより、広い範囲で良好な再生音場を形成することが可能である。

なお、上述した実施の形態においては、アレイスピーカシステムＳＰＡｒは、隣接するスピーカの中心間の距離が例えば１０ｃｍ（センチメートル）となる１６個のスピーカが並べられて構成されたものとして説明したが、これに限るものではない。例えば、隣接するスピーカの中心間の距離が例えば１０ｃｍの場合には、１．７ｋＨｚ（キロヘルツ）までの帯域の音声について良好に再生することが可能である。そして、アレイスピーカシステムを構成するスピーカの個数や隣接するスピーカの中心間の距離は、用いるスピーカの性能、大きさ、形成する受聴エリアの大きさなどに応じて適宜変更することが可能である。

また、主信号ＳＬｍ、ＳＲｍから形成する音場合成信号や補助信号ＳＬａ、ＳＲａから形成する音場合成信号のアレイスピーカシステムＳＰＡｒの放音面に対する傾きの角度は、好ましくは、２度から１０度の範囲であるが、全く傾けなくてもよいし、主信号と補助信号とで異なるように設定したり、あるいは、サラウンド左チャンネルの音声信号とサラウンド右チャンネルの音声信号とで異ならせたりするなど、適宜の調整を行うようにしてももちろんよい。

また、上述した実施の形態の再生装置は、映像信号の再生系をも備えた例えばホームシアターシステムの再生装置に適用した場合を例にして説明したが、これに限るものではない。音声データについてのみ再生する音響装置にもこの発明を適用できることは言うまでもない。

すなわち、上述した実施の形態の再生装置のように、左右のサラウンドチャンネルの音声信号について、主信号と補助信号とを生成し、そのそれぞれについて、左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する音場合成信号を形成し、これをアレイスピーカから放音する音声再生方法を用いることにより、アレイスピーカを用いて音響再生を行う種々の音響装置や映像音響装置にこの発明を適用することができる。

この場合、サブウーハーチャンネルスピーカをも含め、フロントスピーカを用いるか用いないかによって、フロントチャンネルの音声信号を仮想スピーカからの音波として放音するための音場合成信号を生成する工程が必要になるか否かが異なることになる。

また、アレイスピーカシステムを用いる音響装置に搭載されたコンピュータに、主信号を生成するステップと、生成した主信号から平面波として音声を放音するための音場合成信号を生成するステップと、補助信号を生成するステップと、生成した補助信号から平面波として音声を放音するための音場合成信号を生成するステップとを実行させるプログラムを搭載し、このプログラムを用いて生成した音場合成信号を混合してアレイスピーカシステムの各スピーカに供給することによって上述した実施の形態の再生装置と同様の再生装置を実現することができる。

すなわち、図１、図１４に示した各ブロックの機能は、音響装置に搭載するプログラム（ソフトウェア）によっても実現可能である。

この発明の一実施の形態が適用された再生装置を説明するためのブロック図である。 主信号ＳＬｍを生成し、その主信号ＳＬｍが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。 補助信号ＳＬａを生成し、その補助信号ＳＬａが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。 １ｋＨｚのバースト信号を用いて受聴者の左右の耳の近傍においての応答を観測するようにした場合に得られる波形について説明するための図である。 主信号ＳＲｍを生成し、その主信号ＳＲｍが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。 補助信号ＳＲａを生成し、その補助信号ＳＲａが平面波として受聴エリアに到達するまでの系を示す図である。 音源を含まない仮想的な閉曲面内の音場を示す図である。 キルヒホッフの積分公式を示す図である。 Ｎ点の音圧および粒子速度をＭ個の音源によって再現するシステムを示す図である。 キルヒホッフの積分公式の半空間への拡張の原理を示す図である。 キルヒホッフの積分公式の半空間への拡張の具体例を示す図である。 図１に示した再生装置の音声データ処理系３の構成を各音声チャンネル毎に処理部をまとめるようにして示したブロック図である。 音声データ処理系３の他の構成例を説明するためのブロック図である。 図１３に示した音声データ処理系３の他の構成例をより詳細に示したブロック図である。

符号の説明

１…光ディスク読み出し部、２…逆多重化回路、３…音声データ処理系、４…映像データ処理系、３１…音声データデコーダ、３２…時間軸調整回路、３３Ｗ、３３Ｆ…増幅回路、ＳＰＷ…サブウーハーチャンネルスピーカ、ＳＰＬ…左チャンネルスピーカ、ＳＰＣ…センターチャンネルスピーカ、ＳＰＲ…右チャンネルスピーカ、３４Ｌ、３４Ｒ…主信号生成回路、３５Ｌ、３５Ｒ…補助信号生成回路、３６（１）、３６（２）、３６（３）、３６（４）…音場信号生成回路、３７…ミキサー、３８…ｎチャンネル増幅回路、ＳＰＡｒ…アレイスピーカシステム、４１…字幕データデコーダ、４２…字幕再生回路、４３…映像データデコーダ、４４…映像再生回路、４５…スーパーインポーズ回路、４６…映像表示装置

Claims (5)

1. 後方サラウンド音のチャンネルであるリアチャネルをもつサラウンド音源を、受聴者の前方にのみに隣接して配置される複数のスピーカからなるスピーカ群を通じて再生するフロントサラウンド方式の音響装置であって、
   前記リアチャンネルの信号に基づいて、前記スピーカ群から受聴エリアまでの伝達特性をキャンセルし後方から受聴エリアへの伝達特性を畳み込んだ主信号を生成する主信号生成手段と、
   前記主信号と同じ信号から逆相信号を形成するとともに、少なくとも当該逆相信号の位相を遅延させた補助信号を生成する補助信号生成手段と、
   前記スピーカ群に供給する音声信号であって、前記補助信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する主信号についての音場合成信号を前記主信号から形成する主信号用の音場合成信号生成手段と、
   前記スピーカ群から放射する音声の音声信号であって、前記主信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する補助信号についての音場合成信号を前記補助信号から形成する補助信号用の音場合成信号生成手段と、
   前記スピーカ群に供給する音声信号であって、前記リアチャンネル以外のフロントチャンネルの音声信号のそれぞれを仮想スピーカから放射するようにする前記フロントチャンネルについての音場合成信号を前記フロントチャンネルの音声信号のそれぞれから形成するフロントチャンネル音声信号用の音場合成信号生成手段と
   を備える音響装置。
2. 前記補助信号生成手段は、
   前記主信号と同じ信号から逆相信号を形成し、当該逆相信号の位相を遅延させると共に振幅を減衰させた補助信号を生成する
   請求項１に記載の音響装置。
3. 後方サラウンド音のチャンネルであるリアチャネルをもつサラウンド音源を、受聴者の前方にのみに隣接して配置される複数のスピーカからなるスピーカ群を通じて再生するフロントサラウンド方式の音響再生方法であって、
   前記リアチャンネルの信号に基づいて、前記スピーカ群から受聴エリアまでの伝達特性をキャンセルし後方から受聴エリアへの伝達特性を畳み込んだ主信号を生成する主信号生成工程と、
   前記主信号と同じ信号から逆相信号を形成するとともに、少なくとも当該逆相信号の位相を遅延させた補助信号を生成する補助信号生成工程と、
   前記スピーカ群に供給する音声信号であって、前記補助信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する主信号についての音場合成信号を前記主信号から形成する主信号用の音場合成信号生成工程と、
   前記スピーカ群から放射する音声の音声信号であって、前記主信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する補助信号についての音場合成信号を前記補助信号から形成する補助信号用の音場合成信号生成工程と、
   前記スピーカ群に供給する音声信号であって、前記リアチャンネル以外のフロントチャンネルの音声信号のそれぞれを仮想スピーカから放射するようにする前記フロントチャンネルについての音場合成信号を前記フロントチャンネルの音声信号のそれぞれから形成するフロントチャンネル音声信号用の音場合成信号生成工程と
   を有する音響再生方法。
4. 前記補助信号生成工程では、
   前記主信号と同じ信号から逆相信号を形成し、当該逆相信号の位相を遅延させると共に振幅を減衰させた補助信号を生成する
   請求項３に記載の音響方法。
5. 後方サラウンド音のチャンネルであるリアチャネルをもつサラウンド音源を、受聴者の前方にのみに隣接して配置される複数のスピーカからなるスピーカ群を通じて再生するフロントサラウンド方式の音響装置に搭載されたコンピュータに、
   前記リアチャンネルの信号に基づいて、前記スピーカ群から受聴エリアまでの伝達特性をキャンセルし後方から受聴エリアへの伝達特性を畳み込んだ主信号を生成する主信号生成ステップと、
   前記主信号と同じ信号から逆相信号を形成するとともに、少なくとも当該逆相信号の位相を遅延させた補助信号を生成する補助信号生成ステップと、
   前記スピーカ群に供給する音声信号であって、前記補助信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する主信号についての音場合成信号を前記主信号から形成する主信号用の音場合成信号生成ステップと、
   前記スピーカ群から放射する音声の音声信号であって、前記主信号とは互いに左右反対方向から受聴エリアに向かって平面波として放射する補助信号についての音場合成信号を前記補助信号から形成する補助信号用の音場合成信号生成ステップと、
   前記スピーカ群から放射する音声の音声信号であって、前記リアチャンネル以外のフロントチャンネルの音声信号のそれぞれを仮想スピーカから放射するようにする前記フロントチャンネルについての音場合成信号を前記フロントチャンネルの音声信号のそれぞれから形成するフロントチャンネル音声信号用の音場合成信号生成ステップと
   を実行させる音響再生プログラム。
   

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