JP4914124B2

JP4914124B2 - 音像制御装置及び音像制御方法

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Publication number: JP4914124B2
Application number: JP2006164884A
Authority: JP
Inventors: 俊作今木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: KR20070119542A; US8041040B2; CN101090585A; JP2007336184A; EP1868416A3; EP1868416A2; US20070291949A1

Description

本発明は、伝達特性をデジタルフィルタで再現し、これをもとの原音（以下、ソース音という）に畳み込むことによって、音像の定位を制御する音像制御装置及び音像制御方法に関する。

人が音を聞き取るときに、音源位置の方向により頭部形状や耳介の影響を受けて伝達特性が変化することを利用し、その伝達特性をデジタルフィルタにて再現し、これを元の音に畳み込むことによって音像の定位を制御する音像制御装置がある。

例えば、特許文献１には、受聴者の頭部周りの各方向から到来する音の音波伝達特性を再現する伝達フィルタを人間の音の弁別限に対応した間隔で保持する立体音響受聴装置が開示されている。

図８は、従来の音像制御装置の構成を示すブロック図である。

図８において、音像制御装置１０は、音像制御部１１、仮想音場１用音像定位部１２、仮想音場２用音像定位部１３、パニングゲイン（Panning Gain）制御部１４、仮想反射音発生部１５、及び定位音・仮想反射音加算部１６を備えて構成される。

パニングゲイン制御部１４は、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部２１、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部２２、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部２３及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部２４から構成され、定位音・仮想反射音加算部１６は、Ｒｃｈ定位音・仮想反射音加算器２５及びＬｃｈ定位音、仮想反射音加算器２６から構成される。

仮想音場１用音像定位部１２及び仮想音場２用音像定位部１３は、主に伝達特性フィルタ（データ）によって任意の位置に定位制御する。

パニングゲイン制御部１４は、仮想音場１用音像定位部１２及び仮想音場２用音像定位部１３から出力されるオーディオ信号のクロスフェード処理を行う。

音像制御装置１０には、モノラル入力オーディオ信号３０が入力され、Ｒｃｈ出力オーディオ信号３１とＬｃｈ出力オーディオ信号３２を出力する。また、４１は仮想音場１用音像定位部１２への伝達特性フィルタ転送系統、４２は仮想音場２用音像定位部１３への伝達特性フィルタ転送系統である。

音像制御部１１は、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部２１及び仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部２２に、仮想音場１用パニングゲイン制御部コントロール信号４３を出力し、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部２３及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部２４に仮想音場２用パニングゲイン制御部コントロール信号４４を出力する。

仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部２１、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部２２、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部２３及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部２４は、仮想音場１用パニングゲイン制御部コントロール信号４３及び仮想音場２用パニングゲイン制御部コントロール信号４４によりゲインコントロールされ、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４５、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４６、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４７及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４８を、それぞれＲｃｈ定位音・仮想反射音加算器２５及びＬｃｈ定位音・仮想反射音加算器２６に出力する。

また、仮想反射音発生部１５は、仮想反射音発生部Ｒｃｈ出力オーディオ信号４９及び仮想反射音発生部Ｌｃｈ出力オーディオ出力信号５０を、Ｒｃｈ定位音・仮想反射音加算器２５及びＬｃｈ定位音・仮想反射音加算器２６に出力する。

Ｒｃｈ定位音・仮想反射音加算器２５は、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４５と仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４７と想反射音発生部Ｒｃｈ出力オーディオ信号４９を加算してＲｃｈ出力オーディオ信号３１として出力する。

Ｌｃｈ定位音・仮想反射音加算器２６は、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４６と仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号４８と仮想反射音発生部Ｌｃｈ出力オーディオ出力信号５０を加算してＬｃｈ出力オーディオ信号３２として出力する。

以上の構成によれば、伝達特性フィルタを一定間隔毎に保持する必要があり、より精度の高い音像の定位を得るためには、より多くの方向の伝達特性フィルタが必要となるため、多数の伝達特性フィルタを記憶するための大量の記憶領域を必要とする。特許文献１の装置は、用意する伝達特性フィルタを人の音の弁別限に対応した間隔のみにすることで、データ量をあまり増やさずにより精度の高い音像の定位を実現しようとする。
特開平７−２９８３９９号公報

しかしながら、このような従来の音像制御装置にあっては、データ量の削減はある程度見込まれるものの、用意する伝達特性フィルタの間隔が一定ではなくなるため、音像制御するための移動指示から計算された移動先の座標点の近傍の伝達特性フィルタを選択する時などの制御方法が複雑になり、音像制御のための音像制御部の回路規模が増大したり、演算量が増加するという問題がある。

また、距離方向についても、距離毎に全方位の伝達特性フィルタを用意する必要があるため、距離方向の精度をより高くしようとすると、１つの距離に対して全方位分の伝達特性フィルタが必要になり、膨大な量の伝達特性フィルタが必要になるといった問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、伝達特性フィルタの間隔を一定としたまま、伝達特性フィルタを増やすことなく、距離方向の音像の定位の精度を高めることができる音像制御装置及び音像制御方法を提供することを目的とする。

本発明の音像制御装置は、頭部から音像までの距離方向に対して、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン制御手段と、前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応するパラメータデータを基に仰角及び方位の音像定位演算を行う音像定位手段と、前記音像定位手段から出力される２チャンネルのステレオの音信号のクロスフェード処理を行って音圧を制御するパニングゲイン制御手段と、前記パニングゲイン制御手段から出力された定位情報を含んだ音信号を、２チャンネルのステレオの音信号それぞれで加算することで、２チャンネルのステレオの音出力信号を出力する定位音・仮想反射音加算手段と、前記音像定位手段、前記距離ゲイン制御手段、及び前記パニングゲイン制御手段に対して、前記パラメータデータ、及びゲイン制御のためのゲイン値を設定する音像制御手段とを備え、１チャンネルモノラルの音入力信号から２チャンネルステレオの音出力信号に変換し、２点間の音像定位を連続的に移動させる構成を採る。

本発明の音像制御装置は、頭部から音像までの距離方向に対して、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン制御手段と、前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応するパラメータデータを基に仰角及び方位の音像定位演算を行う音像定位手段と、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧の反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン制御手段と、前記反射音ゲイン制御された音信号に対して、ヘッドホンによる試聴時に、仮想的な反射音を発生して頭外に音像を定位させる仮想反射音発生手段と、前記音像定位手段から出力される２チャンネルのステレオの音信号のクロスフェード処理を行って音圧を制御するパニングゲイン制御手段と、前記パニングゲイン制御手段から出力された定位情報を含んだ音信号と前記仮想反射音発生手段から出力された仮想反射音の音信号とを、２チャンネルのステレオの音信号それぞれで加算することで、２チャンネルのステレオの音出力信号を出力する定位音・仮想反射音加算手段と、前記音像定位手段、前記距離ゲイン制御手段、前記反射音ゲイン制御手段、及び前記パニングゲイン制御手段に対して、前記パラメータデータ、及びゲイン制御のためのゲイン値を設定する音像制御手段とを備え、１チャンネルモノラルの音入力信号から２チャンネルステレオの音出力信号に変換し、２点間の音像定位を連続的に移動させる構成を採る。

本発明の音像制御方法は、頭部から音像までの距離方向に対して、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン工程と、前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応する第１のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第１の音像定位工程と、前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応する第２のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第２の音像定位工程と、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧の反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン工程と、前記反射音ゲイン制御された音信号に対して、ヘッドホンによる試聴時に、仮想的な反射音を発生して頭外に音像を定位させる仮想反射音発生工程と、前記第１及び第２の音像定位工程から出力された２チャンネルのステレオの音信号のクロスフェード処理を行って音圧を制御するパニングゲイン制御工程と、前記パニングゲイン制御工程から出力された定位情報を含んだ音信号と前記仮想反射音発生工程から出力された仮想反射音の音信号とを、２チャンネルのステレオの音信号それぞれで加算して、２チャンネルのステレオの音出力信号を出力する出力工程とを有し、１チャンネルモノラルの音入力信号から２チャンネルステレオの音出力信号に変換し、２点間の音像定位を連続的に移動させる。

本発明によれば、距離方向に対する伝達特性フィルタの違いはほとんどゲイン成分であるということに着目し、距離方向の制御を独立したゲイン制御で行えるようにすることで、ある一つの距離に対しての一定間隔の仰角、方位に対応した伝達特性フィルタを保持するだけで、距離方向に対しても精度の高い音像の定位を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る音像制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態は、２チャンネルからなるステレオの音声信号によって受聴者の周囲の任意の位置に音像を定位させる音像制御装置に適用した例である。

図１において、音像制御装置１００は、距離ゲイン制御部１０１、反射音ゲイン制御部１０２、音像制御部１１０、仮想音場１用音像定位部１２０、仮想音場２用音像定位部１３０、パニングゲイン（Panning Gain）制御部１４０、仮想反射音発生部１５０、及び定位音・仮想反射音加算部１６０を備えて構成される。

パニングゲイン制御部１４０は、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４１、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４２、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４３及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４４から構成され、定位音・仮想反射音加算部１６０は、Ｒｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６１及びＬｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６２から構成される。

上記各部には、以下の信号が入出力される。

音像制御装置１００には、モノラル入力オーディオ信号１７０が入力され、Ｒｃｈ出力オーディオ信号１７１とＬｃｈ出力オーディオ信号１７２を出力する。また、１８１は仮想音場１用音像定位部１２０への伝達特性フィルタ転送系統、１８２は仮想音場２用音像定位部１３０への伝達特性フィルタ転送系統である。

音像制御部１１０は、距離ゲイン制御部１０１に距離ゲイン制御部コントロール信号１９１を出力し、反射音ゲイン制御部１０２に反射音ゲイン制御部コントロール信号１９２を出力する。また、音像制御部１１０は、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４１及び仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４２に、仮想音場１用パニングゲイン制御部コントロール信号１８３を出力し、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４３及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４４に仮想音場２用パニングゲイン制御部コントロール信号１８４を出力する。

距離ゲイン制御部１０１は、距離ゲイン制御部出力オーディオ信号１９３を仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０に出力し、反射音ゲイン制御部１０２は、反射音ゲイン制御部出力オーディオ信号１９４を仮想反射音発生部１５０に出力する。

仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４１、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４２、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４３及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４４は、仮想音場１用パニングゲイン制御部コントロール信号１８３及び仮想音場２用パニングゲイン制御部コントロール信号１８４によりゲインコントロールされ、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８５、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８６、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８７及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８８を、それぞれＲｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６１及びＬｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６２に出力する。

また、仮想反射音発生部１５０は、仮想反射音発生部Ｒｃｈ出力オーディオ信号１８９及び仮想反射音発生部Ｌｃｈ出力オーディオ出力信号１９０を、Ｒｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６１及びＬｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６２に出力する。

Ｒｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６１は、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８５と仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８７と想反射音発生部Ｒｃｈ出力オーディオ信号１８９を加算してＲｃｈ出力オーディオ信号１７１として出力する。

Ｌｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６２は、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８６と仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部オーディオ信号１８８と仮想反射音発生部Ｌｃｈ出力オーディオ出力信号１９０を加算してＬｃｈ出力オーディオ信号１７２として出力する。

距離ゲイン制御部１０１は、頭部から音像までの距離方向に対して、入力される１チャンネルからなるモノラルの音声信号の音圧のゲイン制御を行い、距離ゲイン制御された号距離ゲイン制御部出力オーディオ信号１９３を仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０に出力する。

反射音ゲイン制御部１０２は、入力される１チャンネルからなるモノラルの音声信号の音圧の反射音の距離によるゲイン制御を行い、反射音ゲイン制御された反射音ゲイン制御部出力オーディオ信号１９４を仮想反射音発生部１５０に出力する。

音像制御部１１０は、仮想音場１用音像定位部１２０に対して、ある位置に音像を定位させる第１のパラメータデータを設定し、仮想音場２用音像定位部１３０に対して、前記ある位置と同じ、もしくは異なる位置に音像を定位させる第２のパラメータデータを仮想音場２用音像定位部１３０に設定するとともに、距離ゲイン制御部１０１とパニングゲイン制御部１４０と反射音ゲイン制御部１０２のそれぞれに対して所定のゲイン値を設定する。

また、音像制御部１１０は、距離に合わせて音圧を変更していく際に、ある距離において設定するゲイン値を参照する距離ゲインテーブル２１０（図４び図６参照）と、距離に合わせて音圧を変更していく際に、ある距離において設定するゲイン値を参照する反射音ゲインテーブル２２０（図５及び図６参照）と、移動時間に合わせて音圧を変更していく際に、ある移動時間において設定するゲイン値を参照するパニングゲインテーブル２００（図２及び図３参照）とを備え、距離ゲインテーブル２１０、及び反射音ゲインテーブル２２０、及びパニングゲインテーブル２００には仮想音場の特性に合わせたゲイン特性を設定する。

音像制御部１１０は、始点から終点へ移動するときの移動時間と始点と終点のそれぞれの距離を設定することで、距離ゲインテーブル２１０、反射音ゲインテーブル２２０、及びパニングゲインテーブル２００を参照して、ある単位時間毎に、距離ゲイン制御部１０１、反射音ゲイン制御部１０２及びパニングゲイン制御部１４０に、そのときの移動経過時間と移動距離に対応したゲイン値を自動的に設定する。

仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０は、２チャンネルからなるステレオの音声信号によって受聴者の周囲の任意の位置に音像を定位させる音像定位手段であり、音像を定位させる位置に対応するパラメータデータを設定し、設定したパラメータデータを基に入力された１チャンネルからなるモノラルの音声信号に対して仰角及び方位の音像定位演算を行う。

パニングゲイン制御部１４０は、仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０から出力されるオーディオ信号のクロスフェード処理を行って、仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０から出力される２チャンネルのステレオの音声信号の音圧を制御する。

仮想反射音発生部１５０は、ヘッドホンによる試聴時に、頭外に音像を定位させるための仮想的な反射音を発生する。

このように、音像制御装置１００は、伝達特性フィルタ処理にて仰角・方位に対する制御を行う仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０の入力の前段に、距離方向のゲイン制御を行う距離ゲイン制御部１０１を設け、ヘッドホン試聴時に音像を頭外定位に制御するための仮想反射音発生部１５０の入力の前段に、反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン制御部１０２を設けることによって、距離に関するゲイン制御を伝達特性フィルタ処理とは独立して行う構成を採る。

図２は、上記パニングゲインテーブル２００の一例を示す図である。横軸に参照アドレスであるインデックス[ｉｎｄｅｘ]を、縦軸にゲイン[ｄＢ]をとる。パニングゲインテーブル２００は、オーディオ信号のクロスフェード処理を行うためのフェード・アウト（Fade Out）テーブル値（■印参照）とフェード・イン（Fade In）テーブル値（▲印参照）の２つのテーブル値を持つ。図中の印点が実際にテーブルに値を保存しているところを示す。

図３は、図２のパニングゲインテーブル２００の実際のメモリの値（ゲイン値）を示す図である。図３において、パニングゲインテーブル２００は、参照アドレス０−１２７[address]に対応するフェード・アウト及びフェード・インテーブル値を記憶する。パニングゲインテーブル２００の参照動作は、以下のようなものである。音像制御部１１０が、移動時間により参照アドレスを算出し、図３のパニングゲインテーブル２００を参照して該当する参照アドレスのメモリの値（ゲイン値）を読み出し、読み出したゲイン値をパニングゲイン制御部１４０に設定する。例えば、移動時間により参照アドレス「２６」が算出されると、参照アドレス「２６」に対応するフェード・イン・ゲイン値「−１．９８１」とフェード・アウト・ゲイン値「−１３．８１１」を読み出してパニングゲイン制御部１４０に設定する。なお、従来例においても、上記のようなパニングゲインテーブルを用いたオーディオ信号のクロスフェード処理自体は、図８に示すパニングゲイン制御部１４により行われていた。

図４は、上記距離ゲインテーブル２１０の一例を示す図である。横軸に頭部からの距離[ｃｍ]を、縦軸にゲイン[ｄＢ]をとる。距離ゲインテーブル２１０は、２つのＳＰゲイン値（■印参照）とＨＰゲイン値（▲印参照）の２つのテーブル値を持つ。本実施の形態では、２つのゲイン値を持っているが仕様に合わせて感度を変えるため３つ以上であってもよい。図中の印点が実際にテーブルに値を保存しているところを示す。図４に示すように、距離に対応してゲインの変化量が大きく変わる（距離が短いと変化量が大きい）ため、距離に応じて３つの領域を設け、３つの領域毎に保存するテーブル値の間隔を変えることでゲインテーブルの容量を抑える。本実施の形態では、距離に対して変化量の最も大きい領域ａ．については１ｃｍ間隔で、距離に対して変化量の次に大きい領域ｂ．は８ｃｍ間隔で、距離に対して変化量が少ない領域ｃ．は１６ｃｍ間隔でそれぞれテーブル値を保存している。

図５は、上記反射音ゲインテーブル２２０の一例を示す図である。横軸に頭部からの距離[ｃｍ]を、縦軸にゲイン[ｄＢ]をとる。図中の印点（■印参照）が実際にテーブルに値を保存しているところを示す。図５に示すように、反射音ゲインテーブル２２０についても距離に対応してゲインの変化量が大きく変わる（距離が短いと変化量が大きい）ため、距離に応じて３つの領域を設け、３つの領域毎に保存するテーブル値の間隔を変えることでゲインテーブルの容量を抑える。本実施の形態では、距離に対して変化量の最も大きい領域ａ．については１ｃｍ間隔で、距離に対して変化量の次に大きい領域ｂ．は８ｃｍ間隔で、距離に対して変化量が少ない領域ｃ．は１６ｃｍ間隔でそれぞれテーブル値を保存している。

図６は、図４の距離ゲインテーブル２１０の実際のメモリの値（ゲイン値）を示す図である。ここではＨＰゲイン値の場合を例に採るが、ＳＰゲイン値及び図５の反射音ゲインテーブル２２０の反射音ゲイン値の場合も同様である。図６において、距離ゲインテーブル２１０は、参照アドレス０−２５５[address]に対応するテーブル値を記憶する。距離ゲインテーブル２１０（反射音ゲインテーブル２２０についても同様）の参照動作は、以下のようなものである。音像制御部１１０が、距離により参照アドレスを算出し、上記距離ゲインテーブル２１０（反射音ゲインテーブル２２０）を参照して該当する参照アドレスのメモリの値（ゲイン値）を読み出し、読み出したゲイン値を距離ゲイン制御部１０１（反射音ゲイン制御部１０２）に設定する。例えば、距離により参照アドレス「１６６」が算出されると、参照アドレス「１６６」に対応するゲイン値「−１１．２０４」を読み出して距離ゲイン制御部１０１（反射音ゲイン制御部１０２）に設定する。

以下、上述のように構成された音像制御装置の動作について説明する。

まず、仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０に設定するフィルタ係数について述べる。

図７は、音像の移動を説明する図である。図７において、頭部３００の左前方に方位角（ａｎｇｌｅ）及び仰角（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）が（ａ_１，ｅ_１）である音像のＡ点があり、頭部３００の右前方に方位角及び仰角が（ａ_２，ｅ_２）である音像のＢ点がある。フィルタ係数は、方位角と仰角から算出したもの（距離に依存しない）を用いて、Ａ点及びＢ点のフィルタ係数をそれぞれ仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０に設定する。また、実際の音像を現す音像をＡ’（ａ_１，ｅ_１，ｄ_１）及びＢ’（ａ_２，ｅ_２，ｄ_２）であるとする。本実施の形態では、頭部３００からの距離（ｄｉｓｔａｎｃｅ）を示す距離情報であるＡ’点の距離ｄ_１及びＢ’点の距離ｄ_２が、新たに付加されている。距離ゲイン制御部１０１は、距離ゲインテーブル２１０を参照することでＡ’点の距離ｄ_１及びＢ’点の距離ｄ_２を、前記方位角及び仰角とは別途に制御することで、Ａ’点からＢ’点までの音像の移動を制御することが可能になる。より具体的な効果として、距離方向に対する伝達特性フィルタの違いはほとんどゲイン成分であるということに着目し、音像の移動に頭部３００からの距離（情報）を導入することで、距離方向の制御を独立したゲイン制御で行うことができ、ある一つの距離に対しての一定間隔の仰角、方位に対応した伝達特性フィルタを保持するだけで、距離方向に対しても精度の高い音像の定位を実現することが可能となる。ここで、フィルタ係数は、距離によらないことが望ましいので、頭部３００の大きさ（約１０〜１５ｃｍ）の距離を基準にするとよい。

図１に戻って、仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０には、上述したフィルタ係数が設定されており、従来例と同様に伝達特性フィルタ処理にて仰角、方位に対する制御が行われることになる。本実施の形態では、この仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０の入力の前段に、距離方向のゲイン制御を行う距離ゲイン制御部１０１が設置され、仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０は、まず距離ゲイン制御部１０１によりゲイン制御された１チャンネルのモノラル入力オーディオ信号に対して音像定位演算による音像定位制御を行う。さらに、本実施の形態では、仮想反射音発生部１５０の入力の前段に、反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン制御部１０２が設置されており、反射音に対しても上記定位の場合と同様の、距離によるゲイン制御を行う。

まず、１チャンネルのモノラル入力オーディオ信号１７０が距離ゲイン制御部１０１及び反射音ゲイン制御部１０２に入力される。

距離ゲイン制御部１０１では、１チャンネルのモノラル入力オーディオ信号１７０が入力されると、音像制御部１１０に内蔵された距離ゲインテーブル２１０（図４）を参照して、現時点での距離情報に対応した距離ゲイン値を読み出す。距離ゲインテーブル２１０の動作については図６で述べた通りである。距離ゲイン制御部１０１により、モノラル入力オーディオ信号１７０の音圧を距離ゲイン値に制御でき、距離方向の音像制御が可能になる。

同様に、反射音ゲイン制御部１０２では、１チャンネルのモノラル入力オーディオ信号１７０が入力されると、音像制御部１１０に内蔵された反射音ゲインテーブル２２０（図５）を参照して、現時点での距離情報に対応した反射音ゲイン値を読み出す。反射音ゲイン制御部１０２により、ヘッドホン試聴時に距離に応じた仮想反射音の音圧に制御することで頭外定位の制御が可能になる。

仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０では、距離ゲイン制御部１０１により距離ゲイン値に制御されたモノラル入力オーディオ信号に対して、伝達特性フィルタを用いて音像定位演算を行って受聴者の周囲の任意の位置に音像を定位させる。

パニングゲイン制御部１４０では、音像制御部１１０に内蔵されたパニングゲインテーブル２００（図２）を参照して、現時点でのパニング情報に対応したパニングゲイン値を、仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４１及び仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４２と、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４３及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４４とに設定する。仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４１、仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４２、仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部１４３、及び仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部１４４は、設定されたパニングゲイン値を基に、仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０から出力されるオーディオ信号のクロスフェード処理を行う。

一方、反射音ゲイン制御部１０２からは、ヘッドホン試聴時に距離に応じた仮想反射音の音圧に制御された反射音ゲイン制御部出力オーディオ信号１９４が、仮想反射音発生部１５０に出力される。仮想反射音発生部１５０では、反射音ゲイン制御部出力オーディオ信号１９４を基に、ある空間の音響特性フィルタによって仮想の反射音を発生し、ヘッドホン試聴時の頭外定位を制御する。

定位音・仮想反射音加算部１６０のＲｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６１及びＬｃｈ定位音・仮想反射音加算器１６２では、パニングゲイン制御部１４０から出力された定位情報を含んだオーディオ信号と仮想反射音発生部１５０から出力された仮想反射音のオーディオ信号とをＲｃｈ，Ｌｃｈそれぞれで加算することで、Ｒｃｈ出力オーディオ信号１７１とＬｃｈ出力オーディオ信号１７２とを出力する。

以上の動作を制御工程から見ると、以下のようになる。
（１）頭部から音像までの距離方向に対して、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン工程と、
（２）距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応する第１のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第１の音像定位工程と、
（３）距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応する第２のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第２の音像定位工程と、
（４）１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧の反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン工程と、
（５）反射音ゲイン制御された音信号に対して、ヘッドホンによる試聴時に、仮想的な反射音を発生して頭外に音像を定位させる仮想反射音発生工程と、
（６）第１及び第２の音像定位工程から出力された２チャンネルのステレオの音信号のクロスフェード処理を行って音圧を制御するパニングゲイン制御工程と、
（７）パニングゲイン制御工程から出力された定位情報を含んだ音信号と仮想反射音発生工程から出力された仮想反射音の音信号とを、２チャンネルのステレオの音信号それぞれで加算して、２チャンネルのステレオの音出力信号を出力する出力工程と、を実行して２チャンネルからなるステレオの音声信号によって受聴者の周囲の任意の位置に音像を定位させる。

上記第１の音像定位工程、第２の音像定位工程、距離ゲイン制御工程、前記反射音ゲイン制御工程、及びパニングゲイン制御工程に対して、第１のパラメータデータ、第２のパラメータデータ、及びゲイン制御のためのゲイン値を設定する音像制御工程が適宜実行される。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、音像制御装置１００は、仮想音場１用音像定位部１２０及び仮想音場２用音像定位部１３０の入力の前段に、頭部から音像までの距離方向に対して、入力される１チャンネルからなるモノラルの音声信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン制御部１０１を設け、ヘッドホン試聴時に音像を頭外定位に制御するための仮想反射音発生部１５０の入力の前段に、入力される１チャンネルからなるモノラルの音声信号の音圧の反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン制御部１０２を設けているので、距離に関するゲイン制御を伝達特性フィルタ処理とは独立して行うことが可能になる。これにより、距離ゲイン制御部１０１によって、まず距離方向の制御が独立したゲイン制御で行われ、その後距離ゲイン制御された音信号に対して、音像定位部１２０，１３０が音像を定位させる音像定位演算を行う。仮想反射音発生部１５０についても同様に、反射音ゲイン制御部１０２によって、まず反射音の距離によるゲイン制御が行われ、その後反射音ゲイン制御された音信号に対して、仮想反射音発生部１５０が音像を頭外定位に制御する。したがって、距離方向を区別することになく単に、伝達特性をデジタルフィルタにて再現していた従来例に比べ、本実施の形態では距離方向に対する伝達特性フィルタを用いた音像定位演算などをゲイン制御に置き換えることで、音像の定位の精度を確保した上で演算量あるいは伝達特性フィルタの個数を大幅に減少させることができる。具体的な効果として、距離方向の制御を独立したゲイン制御で行えるようにすることで、ある一つの距離に対しての一定間隔の仰角、方位に対応した伝達特性フィルタを保持するだけで、距離方向に対しても精度の高い音像の定位を実現することが可能となる。また、特許文献１記載の装置のように、伝達特性フィルタを減少させることを目的として、用意する伝達特性フィルタの間隔を不均一にしてまで伝達特性フィルタを減らす必要性がなくなる。このため、本実施の形態によれば、伝達特性フィルタを選択する時などの制御方法が簡略化でき、音像制御のための音像制御部１１０の回路規模や演算量を減らすことができる。

このように、距離に関するゲイン制御を伝達特性フィルタ処理とは独立して行うことが可能とすることで、伝達特性フィルタの間隔を一定としたまま、伝達特性フィルタを増やすことなく、特に距離方向の精度を高めることができる。

以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。例えば、反射音ゲイン制御部１０２及び仮想反射音発生部１５０を省略した装置とすることもできる。

また、本実施の形態では、オーディオ信号の音像制御装置に適用した例について説明しているが、同様の他の音像制御装置に適用するものでもよい。

また、図２乃至図７のテーブルなどは一例でありどのようなデータ構造であっても構わない。

また、本実施の形態では音像制御装置及び音像制御方法という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、音響装置、音響再生システム、音像定位方法等であってもよいことは勿論である。

さらに、上記音像制御装置を構成する各回路部、例えば信号処理部等の種類、チャンネル数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。

本発明に係る音像制御装置及び音像制御方法は、距離方向の音像定位におけるゲイン制御を伝達特性フィルタ処理とは独立して行えるようにすることで、伝達特性フィルタの間隔を一定としたまま、伝達特性フィルタを増やすことなく、特に距離方向の精度を高めることが可能であり、携帯機器等の音像制御装置等として有用である。またゲーム機器等の用途にも応用できる。

本発明の一実施の形態に係る音像制御装置の構成を示すブロック図上記実施の形態に係る音像制御装置のパニングゲインテーブルの一例を示す図上記実施の形態に係る音像制御装置のパニングゲインテーブルの実際のメモリの値を示す図上記実施の形態に係る音像制御装置の距離ゲインテーブルの一例を示す図上記実施の形態に係る音像制御装置の反射音ゲインテーブルの一例を示す図上記実施の形態に係る音像制御装置の距離ゲインテーブルの実際のメモリの値を示す図上記実施の形態に係る音像制御装置の音像の移動を説明する図従来の音像制御装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１００音像制御装置
１０１距離ゲイン制御部
１０２反射音ゲイン制御部
１１０音像制御部
１２０仮想音場１用音像定位部
１３０仮想音場２用音像定位部
１４０パニングゲイン制御部
１４１仮想音場１Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部
１４２仮想音場１Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部
１４３仮想音場２Ｒｃｈ用パニングゲイン制御部
１４４仮想音場２Ｌｃｈ用パニングゲイン制御部
１５０仮想反射音発生部
１６０定位音・仮想反射音加算部
１６１Ｒｃｈ定位音・仮想反射音加算器
１６２Ｌｃｈ定位音、仮想反射音加算器
２００パニングゲインテーブル
２１０距離ゲインテーブル
２２０反射音ゲインテーブル

Claims

頭部から音像までの距離方向に対して、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン制御手段と、
前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応するパラメータデータを基に仰角及び方位の音像定位演算を行う音像定位手段と、
前記音像定位手段から出力される２チャンネルのステレオの音信号のクロスフェード処理を行って音圧を制御するパニングゲイン制御手段と、
前記パニングゲイン制御手段から出力された定位情報を含んだ音信号を、２チャンネルのステレオの音信号それぞれで加算することで、２チャンネルのステレオの音出力信号を出力する定位音・仮想反射音加算手段と、
前記音像定位手段、前記距離ゲイン制御手段、及び前記パニングゲイン制御手段に対して、前記パラメータデータ、及びゲイン制御のためのゲイン値を設定する音像制御手段とを備え、１チャンネルモノラルの音入力信号から２チャンネルステレオの音出力信号に変換し、２点間の音像定位を連続的に移動させることを特徴とする音像制御装置。
頭部から音像までの距離方向に対して、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン制御手段と、
前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応するパラメータデータを基に仰角及び方位の音像定位演算を行う音像定位手段と、
１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧の反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン制御手段と、
前記反射音ゲイン制御された音信号に対して、ヘッドホンによる試聴時に、仮想的な反射音を発生して頭外に音像を定位させる仮想反射音発生手段と、
前記音像定位手段から出力される２チャンネルのステレオの音信号のクロスフェード処理を行って音圧を制御するパニングゲイン制御手段と、
前記パニングゲイン制御手段から出力された定位情報を含んだ音信号と前記仮想反射音発生手段から出力された仮想反射音の音信号とを、２チャンネルのステレオの音信号それぞれで加算することで、２チャンネルのステレオの音出力信号を出力する定位音・仮想反射音加算手段と、
前記音像定位手段、前記距離ゲイン制御手段、前記反射音ゲイン制御手段、及び前記パニングゲイン制御手段に対して、前記パラメータデータ、及びゲイン制御のためのゲイン値を設定する音像制御手段と
を備え、１チャンネルモノラルの音入力信号から２チャンネルステレオの音出力信号に変換し、２点間の音像定位を連続的に移動させることを特徴とする音像制御装置。
前記音像定位手段は、第１の仮想音場に音像を定位させる第１のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第１の仮想音場用音像定位手段と、
第２の仮想音場に音像を定位させる第２のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第２の仮想音場用音像定位手段とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音像制御装置。
前記音像制御手段は、ある位置に音像を定位させる前記第１のパラメータデータを前記第１の仮想音場用音像定位手段に設定し、前記ある位置と同じ、もしくは異なる位置に音像を定位させる前記第２のパラメータデータを前記第２の仮想音場用音像定位手段に設定することを特徴とする請求項３記載の音像制御装置。
前記音像制御手段は、距離に合わせて音圧を変更していく際に、ある距離において設定するゲイン値を参照する距離ゲインテーブルを有し、参照したゲイン値を前記距離ゲイン制御手段に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音像制御装置。
前記音像制御手段は、距離に合わせて音圧を変更していく際に、ある距離において設定
するゲイン値を参照する反射音ゲインテーブルを有し、参照したゲイン値を前記反射音ゲイン制御手段に設定することを特徴とする請求項２に記載の音像制御装置。
前記音像制御手段は、移動時間に合わせて音圧を変更していく際に、ある移動時間において設定するゲイン値を参照するパニングゲインテーブルを有し、参照したゲイン値を前記パニングゲイン制御手段に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音像制御装置。
前記音像制御手段は、距離に合わせて音圧を変更していく際に、ある距離において設定するゲイン値を参照する距離ゲインテーブルと、
距離に合わせて音圧を変更していく際に、ある距離において設定するゲイン値を参照する反射音ゲインテーブルと、
移動時間に合わせて音圧を変更していく際に、ある移動時間において設定するゲイン値を参照するパニングゲインテーブルとを有し、
始点から終点へ移動するときの移動時間と始点と終点のそれぞれの距離を設定することで、前記距離ゲインテーブル、前記反射音ゲインテーブル、及び前記パニングゲインテーブルを参照して、ある単位時間毎に、前記距離ゲイン制御手段、前記反射音ゲイン制御手段及び前記パニングゲイン制御手段に、そのときの移動経過時間と移動距離に対応したゲイン値を設定することを特徴とする請求項２記載の音像制御装置。
頭部から音像までの距離方向に対して、１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧のゲイン制御を行う距離ゲイン工程と、
前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応する第１のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第１の音像定位工程と、
前記距離ゲイン制御された音信号に対して、音像を定位させる位置に対応する第２のパラメータデータを基に音像定位演算を行う第２の音像定位工程と、
１チャンネルモノラルの音入力信号の音圧の反射音の距離によるゲイン制御を行う反射音ゲイン工程と、
前記反射音ゲイン制御された音信号に対して、ヘッドホンによる試聴時に、仮想的な反射音を発生して頭外に音像を定位させる仮想反射音発生工程と、
前記第１及び第２の音像定位工程から出力された２チャンネルのステレオの音信号のクロスフェード処理を行って音圧を制御するパニングゲイン制御工程と、
前記パニングゲイン制御工程から出力された定位情報を含んだ音信号と前記仮想反射音発生工程から出力された仮想反射音の音信号とを、２チャンネルのステレオの音信号それぞれで加算して、２チャンネルのステレオの音出力信号を出力する出力工程と
を有し、１チャンネルモノラルの音入力信号から２チャンネルステレオの音出力信号に変換し、２点間の音像定位を連続的に移動させることを特徴とする音像制御方法。
さらに、前記第１の音像定位工程、前記第２の音像定位工程、前記距離ゲイン制御工程、前記反射音ゲイン制御工程、及び前記パニングゲイン制御工程に対して、前記第１のパラメータデータ、前記第２のパラメータデータ、及びゲイン制御のためのゲイン値を設定する音像制御工程とを有することを特徴とする請求項９記載の音像制御方法。