JP4918098B2

JP4918098B2 - 音像定位処理装置等

Info

Publication number: JP4918098B2
Application number: JP2008540839A
Authority: JP
Inventors: 健作小幡; 佳樹太田
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: WO2008050412A1; US20110033070A1; EP2079252A1; JPWO2008050412A1

Description

本願は、音像の位置を変化させて再生する音像の定位処理に関し、特に、複数の聴取者に対する音像の定位処理の技術分野に関する。

一般的に、５．１ｃｈサラウンド方式と称されるサラウンドシステムが実用に供されている。当該サラウンドシステムは、聴取者の前方に配置されるセンタースピーカと、その左右に配置されるフロントスピーカと、当該聴取者の左右側方、または後方に配置されるサラウンドスピーカとして機能するリアスピーカと、低域を専用に拡声するサブウーファーと、を含んで構成されている。そして当該サラウンドシステムは、各スピーカに入力される音声信号を遅延制御するなどして聴取者に対して音像の位置を変化させて、当該聴取者は音像が側方に定位する側方定位効果を得られるようになっている。

一方、最近では、上記サラウンドスピーカ（リアスピーカ）を用いずに聴取者の前方左右に配置されたフロントスピーカのみで聴取者に対して音像の位置を変化させることが可能なものが存在する（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されているサラウンドシステムは、５．１ｃｈサラウンドシステムにおいて聴取者の左右側方、または後方に配置されるサラウンドスピーカに供給すべき左右サラウンド信号（音声信号）を混合した後、信号処理によってモノラル信号として２つの信号に分割し、一方のモノラル信号をセンタースピーカ、他方のモノラル信号を左右フロントスピーカにそれぞれ入力するように構成されている。
特開２０００−５７７８５９号公報

しかしながら、上述のサラウンドシステムにあっては、伝達関数を利用したフィルタ処理を用いることによってサラウンドシステムを実現している。両耳までの伝達関数を用いる処理は演算量が多く、また複数席の聴取者に対しての再生処理に応用する場合には、席ごとにそれらフィルタ処理を逐次用意する必要性が生じ、ターゲットの席を変更する際のチューニングに不向きであるなど、実用的に対応させるための問題が多い。

また、上述のサラウンドシステムにあっては、両サラウンド信号を一度モノラル信号に変換してしまうので、サラウンド信号の定位を元信号のように再現することができない。

さらに、一般的なフロントスピーカのみで側方定位効果を得ることが可能なサラウンドシステムは、複数の聴取者が存在する場合、中央席の聴取者は音像が側方に定位する側方定位効果を得られるものの、その効果を体感できるエリアは狭く、他の聴取者はその効果を有効に体感することができないという問題がある。

本願は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例としては、簡易な信号処理にてサラウンドシステムをフロントスピーカにて実現するとともに、複数の聴取者が同様な側方定位効果を得られる音像定位処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の音像定位処理装置（１００）は、入力された複数の音響信号に基づいて聴取者の前方左右に配置された２つのスピーカ（ＦＬ、ＦＲ）を拡声させ、複数の前記聴取者に対して音像を側方に定位させる音像定位処理装置であって、１の前記聴取者の聴取位置に対して右方向から聴取させる音響信号を示す右信号および左方向から聴取させる音響信号を示す左信号の位相をコントロールして当該１の聴取者の側方に音像を定位させる信号処理手段（２００）と、前記信号処理された音響信号を所定の周波数帯域毎に分割する帯域分割手段（２００）と、前記分割された周波数帯域毎に前記各聴取者を割当て、他の前記聴取者の聴取位置に対して前記信号処理された前記右信号又は左信号の位相をコントロールして当該他の聴取者の側方に音像を定位させる信号補正手段（２００）と、を具備し、複数の前記聴取者は、前記２つのスピーカと対向して並んで配置され、前記２つのスピーカまでの距離が等しく設定される中央席の聴取者と、その右側または左側に配置される右席又は左席の聴取者と、を含んで構成され、前記帯域分割手段により分割される周波数帯域は、前記２つのスピーカの設置位置と聴取者の聴取位置に基づいて算出され、前記中央席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされた際、右席又は左席において効果が得られない周波数を中心周波数として設定し、前記周波数帯域において、前記右席又は左席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされることを特徴とする。

また、請求項４に記載の音像定位処理方法は、入力された複数の音響信号に基づいて聴取者の前方左右に配置された２つのスピーカを拡声させ、複数の前記聴取者に対して音像を側方に定位させる音像定位処理方法であって、１の前記聴取者の聴取位置に対して右方向から聴取させる音響信号を示す右信号および左方向から聴取させる音響信号を示す左信号の位相をコントロールして当該１の聴取者の側方に音像を定位させる信号処理工程と、前記信号処理された音響信号を所定の周波数帯域毎に分割する帯域分割工程と、前記分割された周波数帯域毎に前記各聴取者を割当て、他の前記聴取者の聴取位置に対して前記信号処理された前記右信号又は左信号の位相をコントロールして当該他の聴取者の側方に音像を定位させる信号補正工程と、を具備し、複数の前記聴取者は、前記２つのスピーカと対向して並んで配置され、前記２つのスピーカまでの距離が等しく設定される中央席の聴取者と、その右側または左側に配置される右席又は左席の聴取者と、を含んで構成され、前記帯域分割手段により分割される周波数帯域は、前記２つのスピーカの設置位置と聴取者の聴取位置に基づいて算出され、前記中央席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされた際、右席又は左席において効果が得られない周波数を中心周波数として設定し、前記周波数帯域において、前記右席又は左席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされることを特徴とする。

また、請求項５に記載の音像定位処理プログラムは、請求項１乃至３の何れか一項に記載の音像定位処理装置に含まれるコンピュータを、１の前記聴取者の聴取位置に対して右方向から聴取させる音響信号を示す右信号および左方向から聴取させる音響信号を示す左信号の位相をコントロールして当該１の聴取者の側方に音像を定位させる信号処理手段、前記信号処理された音響信号を所定の周波数帯域毎に分割する帯域分割手段、及び、前記分割された周波数帯域毎に前記各聴取者を割当て、他の前記聴取者の聴取位置に対して前記信号処理された前記右信号又は左信号の位相をコントロールして当該他の聴取者の側方に音像を定位させる信号補正手段として機能させ、複数の前記聴取者は、前記２つのスピーカと対向して並んで配置され、前記２つのスピーカまでの距離が等しく設定される中央席の聴取者と、その右側または左側に配置される右席又は左席の聴取者と、を含んで構成され、前記帯域分割手段により分割される周波数帯域は、前記２つのスピーカの設置位置と聴取者の聴取位置に基づいて算出され、前記中央席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされた際、右席又は左席において効果が得られない周波数を中心周波数として設定し、前記周波数帯域において、前記右席又は左席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされることを特徴とする。

本実施形態のサラウンドシステムの構成を示すブロック図である。各スピーカの配置と聴取者の座席位置の関係を説明するための一例を示す図である。信号処理部における側方定位処理の説明図である。スピーカの設置位置と聴取者の座席位置の関係を示す一例である。本実施例１における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。本実施例１における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。本実施例２における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。本実施例２における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。本実施例３における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。本実施例３における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。本実施例４における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。本実施例４における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。

符号の説明

１０リスニングルーム
１５座席
１００音像定位処理装置
１３２フロントスピーカ
ＦＬ左側のフロントスピーカ
ＦＲ右側のフロントスピーカ
２００信号処理部

以下、添付図面に基づいて、本願の実施形態について説明する。本実施形態の音像定位処理装置１００は、聴取者の前方左右に配置された２つのフロントスピーカ１３２を用いて、複数の聴取者の側方に音像を定位させる装置である。

図１は本実施形態の音像定位処理装置の構成を示すブロック図であり、図２は本実施形態の音像定位処理装置における各スピーカの配置と聴取者の座席位置の関係を説明するための一例を示す図、図３は信号処理部における側方定位処理の説明図である。

本実施形態の音像定位処理装置１００は、図１及び図２に示すように、リスニングルーム１０、すなわち、聴取者に対して再生される音を提供するための音場空間に設置される。この音像定位処理装置１００は、図１に示すように、記録メディアなどの音源を再生することにより、または、テレビジョン信号など外部から音源を取得することにより、各スピーカに対応するチャンネル毎に当該各チャンネルに対応する音声信号を出力する音源出力装置１１０と、当該音源出力装置１１０から出力された複数チャンネルのそれぞれに対応する音声信号毎に信号処理を行う信号処理装置１２０と、チャンネル毎に信号処理された音声信号が入力されるスピーカシステム１３０と、を含んで構成される。

図２に示すように、リスニングルーム１０には、スピーカシステム１３０として、フロントスピーカ１３２が配置されている。当該フロントスピーカ１３２は、聴取者側から見て、前方右側のフロントスピーカＦＲ（以下、ＦＲスピーカと称する。）と、前方左側のフロントスピーカＦＬ（以下、ＦＬスピーカと称する。）と、を備えて構成されている。当該フロントスピーカ１３２は、所定の間隔を有して並べて配置されており、その出力方向の前方には、聴取者が座るための座席１５が設けられている。当該座席１５は、例えば、ＦＬスピーカとＦＲスピーカまでの距離が等しく設定されて配置されている中央席１５ａと、その両脇に配置される右席１５ｂ及び左席１５ｃと、を備えている。

そして、この音像定位処理装置１００は、当該フロントスピーカ１３２によって、聴取者の側方又は後方にサラウンドスピーカ１３５と称されるスピーカから発せられる音によって聴取者の両耳に生じる音圧レベルの差を再現することによって、聴取者があたかも側方から音が聞こえてくるような現象を作りだしている。

例えば、中央席１５ａの聴取者に対して、当該聴取者の側方に音像を定位させる側方定位効果を与える場合、音像定位処理装置１００は、信号処理装置１２０の信号処理部２００によって、サラウンドスピーカ１３５から発せられる音によって聴取者の両耳に生じる音圧レベルの差を再現すべく、サラウンドスピーカ１３５に入力されるべきサラウンド信号の位相をコントロールするための制御信号を生成し、当該サラウンド信号に制御信号を加えてフロントスピーカ１３２に入力するようになっている。

また、中央席１５ａから右席１５ｂに聴取者が移動した場合には、聴取者はＦＲスピーカに近づきＦＬスピーカから遠ざかり、聴覚上は、左耳より右耳にて聴取される音のレベルが大きくなる。よって、音像定位処理装置１００は、信号処理装置１２０の信号処理部２００によって、ＦＲスピーカから出力されるべき音声信号を一定時間遅らせ、音圧レベルを減衰させる制御信号を生成し、音声信号に制御信号を加えてフロントスピーカに入力するようになっている。これにより、右席１５ｂで音を聞いている状態と中央席１５ａで音を聞いている状態とは等価となる。

一方、中央席１５ａから左席１５ｃに聴取者が移動した場合には、中央席１５ａから右席１５ｂに移動した場合と対照的な処理を行えばよい。すなわち、音像定位処理装置１００は、信号処理装置１２０の信号処理部２００によって、ＦＬスピーカから出力されるべき音声信号を一定時間遅らせ、音圧レベルを減衰させる制御信号を生成し、音声信号に制御信号を加えてフロントスピーカに入力するようになっている。これにより、左席１５ｃで音を聞いている状態と中央席１５ａで音を聞いている状態とは等価となる。

しかしながら、側方定位効果を体感することが出来るエリアは狭く、複数人（例えば、中央席、右席、左席に座る各聴取者）に対して同時にその効果を体感させることは難しい。

ここで、中央席、右席、左席のそれぞれに聴取者が存在し、それぞれの聴取者に対して側方定位効果を与える場合について検討する。

上記に示すように、各席の聴取者の側方に音像を定位させるために生成される制御信号をそれぞれ加算することで複数の聴取者に対して同時に側方定位効果を生じさせようとすると、当該制御信号同士が干渉するとともに、フロントスピーカ１３２から出力される音声信号の位相が変化するため、通常は、どの席の聴取者に対しても音圧レベルの差を生じさせることができず、各聴取者に対して十分な側方定位効果を与えることができない。

そこで、本実施形態の音像定位処理装置１００は、図３に示すように、左右のサラウンドスピーカ１３５に入力されるべき音声信号（サラウンド信号）が、各聴取者の側方に音像が定位するように側方定位処理されて出力される。具体的には、音像定位処理装置１００は、信号処理装置１２０の信号処理部２００によって、左右のサラウンドスピーカ１３５に入力されるべきサラウンド信号を所定の帯域毎に分割して、当該帯域毎に複数の聴取者のそれぞれを割当て、当該帯域毎に各聴取者が側方定位効果を得られるようにサラウンド信号の位相をコントロールする制御信号を生成し、サラウンド信号に制御信号を加えて出力するようになっている。なお、当該制御信号が加えられたサラウンド信号は、フロントスピーカ１３２に入力される。

この音像定位処理装置１００によれば、サラウンド信号の帯域毎に制御信号が加えられているため、制御信号同士は干渉し合わない。よって、帯域毎に割当てられた聴取者に対して、その聴取者は、割当てられた帯域で側方定位効果を得ることが可能となっている。

また、一般に音楽信号のような広帯域の信号の場合、音を帯域ごとに分離して聞き分けることは困難であり、割当てられた帯域での側方定位効果によって、全ての周波数帯で音像が側方に定位しているように感じられる。

このように本実施形態の音像定位処理装置１００によれば、サラウンド信号の帯域毎に各聴取者を割当てて、各聴取者がその帯域において側方定位効果が得られるように制御信号を生成し、サラウンド信号に当該制御信号を合成して、サラウンド信号の位相をコントロールすることにより、複数の聴取者は側方定位効果を十分体感できるようになっている。

ここで、複数の聴取者に対して側方定位効果をバランスよく与えるために、サラウンド信号を帯域分割した後の各席（中央席、左席、右席）の割当て手法について検討する。

まず、音声信号に対して、所定の周波数帯域ごとに時間変動が多く生じると定位感が弱くなり、聴取者は、音像の定位効果をあまり感じなくなってしまう傾向があるので、各席に割当てる周波数帯域の幅は広いほうが良い。

また、聴取者の左側方に音像を定位させる左サラウンド信号と、聴取者の右側方に音像を定位させる右サラウンド信号にそれぞれ右席と左席を割当てた場合、両者は対照的な処理であるため、特に左サラウンド信号と右サラウンド信号の相関が高い場合、両処理が打ち消しあってしまうと考えられるので、同じ周波数帯域には、同じ席を割当てるほうが良い。

また、右席、左席を低域に割当てた場合、聴取者は、頭部の回り込みの影響を受け易く、また、一方の制御信号の経路が長くなり、部屋の反射の影響を受け易くなり、制御信号が所望の波形とは異なって耳に到達するため側方定位効果が弱くなってしまうことが考えられるので、左席又は右席を低域（例えば、４００Ｈｚ以下）に割当てるべきではなく、中央席を割当てるほうが良い。

さらに、右席、左席を高域に割当てた場合、高域はレベル差が定位に大きな影響を与えることが一般的に知られているため、異なる席において側方定位効果を著しく下げる要因となりうると考えられるので、各席のバランスを考慮すると高域（例えば、２５００Ｈｚ以上）は中央席を割当てるほうが良い。

次に、サラウンド信号を所定の帯域毎に分割して当該帯域毎に各席を割当てる際の具体的なカットオフ周波数の設定について図４を用いて検討する。図４はスピーカの設置位置と聴取者の座席位置の関係を示す一例である。

まず、フロントスピーカと聴取者の聴く位置との関係について検討する。

フロントスピーカ１３２から出力される周波数帯域の音は波長の波として聴取者の聴く位置に到達する。この時、中央席１５ａの聴取者に対して側方定位効果を与える場合、サラウンド信号と制御信号との干渉を利用して音圧のディップを両耳の側方に生じさせるようになっている。そのため、周波数毎に考えれば、この音圧のディップがサラウンド信号と制御信号との時間差が信号の周期の整数倍となるような位置に周期的に現れる（式１参照）。よって、周期が座席のずれによる到達時間のずれと一致すれば、座席の位置が異なっていても聴取者は同様な側方定位効果が得られる。

一方、サラウンド信号と制御信号との時間差が信号の周期の整数倍＋半周期となる位置は、音声信号同士が打ち消し合い、音圧のディップは生じないため、聴取者は側方定位効果が得られない（式２参照）。

例えば、図４に示すように、聴取者が中央席、右席、左席に並んで座っている状況で効果を体感する状況を想定し、中央席での処理が、それ以外の席に与える影響について検討する。なお、Ｄ_ｌ、Ｄ_ｒは、それぞれ右席からフロントスピーカＦＲ、ＦＬまでの距離である。

右席におけるそれぞれのフロントスピーカから発せられるサラウンド信号と制御信号との時間差は、音速をｃとおくと、

｜Ｄ_ｌ−Ｄ_ｒ｜／ｃ

で表わせる。この値が周期の整数倍となる周波数は、右席でも側方定位効果を得ることができると考えられることから、

｜Ｄ_ｌ−Ｄ_ｒ｜／ｃ＝１／ｆ×ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）（式１）

を満たす周波数は右席でも側方定位効果を得られ、且つ、対称性より左席でも効果を得られる。

さらに、右席あるいは左席の側方定位処理を行った場合でも、同様の計算によって他の席全てで側方定位効果が得られる。

一方、

｜Ｄ_ｌ−Ｄ_ｒ｜／ｃ＝１／ｆ×（ｎ＋１／２）（ｎ＝０，１，２，３，・・・）（式２）

を満たす周波数は、互いに音を打ち消し合うように作用し、右席や左席では効果を得られない。これらの周波数はその周期から、座席の位置で考えた場合、一つおきの席で効果を得られることとなるため、中央席での処理を行わずに、右席（あるいは左席）での処理を行うと、中央席での効果が得られない代わりに左席（あるいは右席）での効果を得られる。よって、これらの周波数帯は右席（あるいは左席）の処理を行ったほうがより多くの席で効果を与えることができると考えられる。

次に、上記に示したフロントスピーカと聴取者の聴く位置との関係の考え方を基に、具体的なカットオフ周波数の設定例について図４を用いて説明する。図４は、中央席、右席、左席にそれぞれ聴取者が存在している。ここで、例えば、帯域をＬＰＦ（ローパスフィルタ）、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）によって４つの帯域に分割する際のカットオフ周波数の設定例を検討する。

式１により、周波数はｎ＝１の場合、１０００Ｈｚと算出される。ここで、ｎ＝１，２，３，・・・であるため、例えば、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ周辺ではどの席の処理を行っても良いことがわかる。

一方、式２により、周波数はｎ＝０の場合、５００Ｈｚと算出される。ここで、ｎ＝０，１，２，３，・・・であるため、例えば、５００Ｈｚ、１５００Ｈｚ周辺では右席または左席の処理を行った方が良いことがわかる。

また、低域及び高域は中央席、中域は右席又は左席を割当てることがよいと考えられるため、２つのＢＰＦの中心周波数は、５００Ｈｚ、１５００Ｈｚに設定するのが良く、この条件で２つのＢＰＦが等しいオクターブバンド幅となるようにそれぞれのフィルタのカットオフ周波数を設定すればより効果的であると考えられる。

次に、本実施形態における音像定位処理装置の各装置の具体的な構成及び処理について図１を用いて説明する。

音源出力装置１１０は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）またはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのメディア再生装置またはデジタルテレビジョン放送を受信する受信装置から構成され、ＣＤなどの音源を再生することにより、または、放送された音源を取得することにより、５．１ｃｈに対応するチャンネル毎のオーディオ信号をデジタル信号によって信号処理装置１２０に出力するようになっている。

信号処理装置１２０には、音源出力装置１１０から出力されたチャンネル毎のオーディオ信号が入力されるようになっている。この信号処理装置１２０は、音源出力装置１１０から入力されるオーディオ信号を受信する入力処理部１２１と、当該オーディオ信号をチャンネル毎に信号処理する信号処理部２００と、チャンネル毎に信号処理されたデジタル信号からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１２２ＦＬ、１２２ＦＲと、チャンネル毎にアナログ信号に変換されたオーディオ信号を増幅する電力増幅器１２３ＦＬ、１２３ＦＲと、を含んで構成されている。

信号処理部２００は、システム制御部１２５の制御の下、サラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号の位相をコントロールし、聴取者の側方に音像を定位させるための制御信号を生成し、サラウンド信号に制御信号を加えて出力するようになっている。なお、当該制御信号が加えられたサラウンド信号は、ＦＲスピーカ、ＦＬスピーカに入力すべく、Ｄ／Ａ変換器１２２ＦＬ、１２２ＦＲにそれぞれ入力される。

また、電力増幅器１２３は、システム制御部１２５の制御の下、操作部１２４によって指定された音量の指示に基づいてチャンネル毎のオーディオ信号の信号レベルを増幅し、当該増幅された各オーディオ信号を各チャンネルに対応するＦＲスピーカ及びＦＬスピーカに出力するようになっている。

操作部１２４は、各種確認ボタン、選択ボタン及び数字キーなどの多数のキーを含むリモートコントロール装置または各種キーボタンにより構成されている。

システム制御部１２５は、ＦＲスピーカ及びＦＬスピーカよりオーディオ信号を拡声して複数の視聴者に対して音象定位処理を行うための全般的な機能を総括的に制御するようになっている。

なお、チャンネルとは、音源出力装置１１０から出力されるオーディオ信号の信号伝送路をいい、各チャンネルは、他のチャンネルと基本的には異なるオーディオ信号を伝送するようになっている。

以下に、具体的な信号処理部における側方定位処理について説明する。
―実施例１―
次に、聴取者が中央席と右席に存在する場合の信号処理部の実施例について、図５及び図６を用いて説明する。図５は本実施例１における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図、図６は本実施例１における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。

本実施例は、サラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号を低域と高域の帯域に分割して、当該分割されたそれぞれの帯域に中央席と右席とを割当て、各帯域において割当てられた各席の聴取者に対して側方定位処理を行うようになっている。なお、本実施例では、低域を中央席に割当て、高域を右席に割当てている。

本実施例の信号処理部２００では、まず、図５に示すように、本願の左信号として機能する左側のサラウンドスピーカ１３５に出力されるべき左サラウンド信号ＳＬが、ＦＬスピーカに入力されるサラウンド信号（以下、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬと称する。）と、ＦＲスピーカに入力されるサラウンド信号（以下、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲ）とに分岐される。

左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬは、ＬＰＦ及びＨＰＦにより、低域と高域とに周波数帯域が分割された後、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、高域に対応するサラウンド信号はレベル補正（調整）される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

一方、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲは、各周波数帯で適切な時間差を生じさせ、各周波数の振幅値を変えずに位相のみを変化させることが可能なオールパスフィルタにより中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理された後、ＬＰＦ及びＨＰＦにより、低域と高域とに周波数帯域が分割され、高域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、高域に対応するサラウンド信号は、帯域をフラットにするために音圧レベルが均等となるようにレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。なお、位相制御処理は、帯域分割フィルタバンクと遅延素子との組み合わせなどによって行っても構わない。

また、信号処理部２００では、図６に示すように、本願の右信号として機能する右側のサラウンドスピーカ１３５に出力されるべき右サラウンド信号ＳＲが、ＦＲスピーカに入力されるべきサラウンド信号（以下、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲと称する。）と、ＦＬスピーカに入力されるべきサラウンド信号（以下、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬと称する）とに分岐される。

右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲは、ＬＰＦ及びＨＰＦにより、低域と高域とに周波数帯域が分割された後、高域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、高域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、周波数帯域の異なるサラウンド信号を合成して出力されるようになっている。

一方、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬは、中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理された後、ＬＰＦ及びＨＰＦにより、低域と高域に周波数帯域が分割され、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、高域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、周波数帯域の異なるサラウンド信号を合成して出力されるようになっている。

なお、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲ及びＳＲＲは、合成されて右サラウンド信号としてＦＲスピーカに入力され、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬ及びＳＲＬは、合成されて左サラウンド信号としてＦＬスピーカに入力されるようになっている。

本実施例は、中央席の聴取者が低域において側方定位効果が得られ、右席の聴取者が高域において側方定位効果が得られるようにサラウンド信号の位相がコントロールされている。これにより各聴取者は、それぞれの座席位置で側方定位効果を体感できるようになっている。

なお、本実施例では、左サラウンド信号と右サラウンド信号とにおいて帯域分割される周波数帯域は同じであるが、当該周波数帯域を異ならせるようにしても構わない。例えば、左サラウンド信号側で帯域分割される周波数を４００Ｈｚに設定し、右サラウンド信号側で帯域分割される周波数を１ｋＨｚに設定すればよい。
―実施例２―
次に、聴取者が中央席、右席、左席のそれぞれに存在する場合の信号処理部の実施例について図７及び図８を用いて説明する。図７は本実施例２における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図、図８は本実施例２における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。

本実施例は、サラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号を低域、中域、高域の帯域に分割して、当該分割されたそれぞれの帯域に中央席と右席と左席とを割当て、各帯域において割当てられた各席の聴取者に対して側方定位処理を行うようになっている。なお、本実施例では、低域を中央席１５ａに割当て、中域を右席１５ｂに割当て、高域を左席１５ｃに割当てている。

本実施例の信号処理部２００では、まず、図６に示すように、左側のサラウンドスピーカに出力されるべき左サラウンド信号ＳＬが、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬと、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲと、に分岐される。

左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬは、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割された後、高域に対応するサラウンド信号に対して左席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域と高域に対応するサラウンド信号はレベル補正（調整）される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

一方、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲは、オールパスフィルタにより中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理した後、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割され、中域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域と高域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

また、信号処理部２００では、図７に示すように、右側のサラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号ＳＲが、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲと、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬと、に分岐される。

右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲは、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割された後、中域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域と高域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

一方、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬは、オールパスフィルタにより中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理した後、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割され、高域に対応するサラウンド信号に対して左席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域と高域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

本実施例は、中央席の聴取者が低域において側方定位効果が得られ、右席の聴取者が中域において側方定位効果が得られ、左席の聴取者が高域において側方定位効果が得られるようにサラウンド信号の位相がコントロールされている。これにより各聴取者は、それぞれの座席位置で側方定位効果を体感できるようになっている。
―実施例３―
次に、聴取者が中央席と右席に存在する場合の信号処理部の実施例について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は本実施例３における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図、図１０は本実施例３における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。

本実施例は、サラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号を低域、中域、高域の帯域に分割して、低域と高域に中央席を割当て、中域に右席を割当て、各帯域において割当てられた各席の聴取者に対して側方定位処理を行うようになっている。

本実施例の信号処理部２００では、まず、図９に示すように、左側のサラウンドスピーカに出力されるべき左サラウンド信号ＳＬが、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬと、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲと、に分岐される。

左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬは、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割された後、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

一方、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲは、オールパスフィルタにより中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理された後、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割され、中域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

また、信号処理部２００では、図１０に示すように、右側のサラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号ＳＲが、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲと、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬと、に分岐される。

右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲは、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割された後、中域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

一方、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬは、オールパスフィルタにより中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理された後、ＬＰＦ、ＢＰＦ、及びＨＰＦにより、低域、中域、高域に周波数帯域が分割され、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

本実施例は、低域及び高域は中央席、中域は右席又は左席を割当てることが効果的であることを考慮して、中央席の聴取者が低域及び高域において側方定位効果が得られ、右席の聴取者が中域において側方定位効果が得られるようにサラウンド信号の位相がコントロールされている。これにより各聴取者は、それぞれの座席位置で側方定位効果を十分に体感できるようになっている。
―実施例４―
次に、聴取者が中央席、右席、左席のそれぞれに存在する場合の信号処理部の実施形態について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は本実施例４における信号処理部の左スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図、図１２は本実施例４における信号処理部の右スピーカ入力用サラウンド信号の流れを示す構成図である。

本実施例は、サラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号を低域、２つの中域、高域の帯域に分割して、低域と高域に中央席を割当て、２つの中域に右席と左席とをそれぞれ割当て、各帯域において割当てられた各席の聴取者に対して側方定位処理を行うようになっている。なお、本実施例では、周波数帯域が低い側の中域を右席に割当て、周波数帯域が高い側の中域を左席に割当てている。

本実施例の信号処理部２００では、まず、図１１に示すように、左側のサラウンドスピーカに出力されるべき左サラウンド信号ＳＬが、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬと、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲと、に分岐される。

左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＬは、ＬＰＦ、ＢＰＦ１、ＢＰＦ２、及びＨＰＦにより、低域、２つの周波数帯域からなる中域、高域に周波数帯域が分割された後、周波数帯域が高い側の中域に対応するサラウンド信号に対して左席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、周波数帯域が異なる２つの中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

一方、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＬＲは、オールパスフィルタにより中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理された後、ＬＰＦ、ＢＰＦ１、ＢＰＦ２、及びＨＰＦにより、低域、２つの周波数帯域からなる中域、高域に周波数帯域が分割され、周波数帯域が低い側の中域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、周波数帯域が異なる２つの中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

また、信号処理部２００では、図１２に示すように、右側のサラウンドスピーカに入力されるべきサラウンド信号ＳＲが、右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲと、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬと、に分岐される。

右スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＲは、ＬＰＦ、ＢＰＦ１、ＢＰＦ２、及びＨＰＦにより、低域、２つの周波数帯域からなる中域、高域に周波数帯域が分割された後、周波数帯域が低い側の中域に対応するサラウンド信号に対して右席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び減衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、周波数帯域が異なる２つの中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

一方、左スピーカ入力用サラウンド信号ＳＲＬは、オールパスフィルタにより中央席の聴取者の側方に音像が定位するように位相制御処理された後、ＬＰＦ、ＢＰＦ１、ＢＰＦ２、及びＨＰＦにより、低域、２つの周波数帯域からなる中域、高域に周波数帯域が分割され、周波数帯域が高い側の中域に対応するサラウンド信号に対して左席の聴取者の側方に音像が定位するように遅延及び衰処理される。なお、帯域をフラットにするとともに音圧レベルが均等となるように、周波数帯域が異なる２つの中域に対応するサラウンド信号はレベル調整される。そして、帯域分割されたサラウンド信号がそれぞれ合成されて出力されるようになっている。

本実施例は、低域及び高域は中央席、中域は右席又は左席を割当てることが効果的であることを考慮して、中央席の聴取者が低域及び高域において側方定位効果が得られ、右席の聴取者が周波数が高い側の中域において側方定位効果が得られ、左席の聴取者が周波数が低い側の中域において側方定位効果が得られるようにサラウンド信号の位相がコントロールされている。これにより各聴取者は、それぞれの座席位置で側方定位効果を十分に体感できるようになっている。

なお、本願は上述した実施形態に限られず、種々の形態にて実施できる。例えば、周波数帯域を分割する際の中域の幅は、左右のエネルギーバランスを整えている限りにおいて自由に設定でき、この帯域を実施例よりも更に細かくオクターブバンドフィルタで分割し、右席と左席とを交互に割当てるようにしてもよい。また、右席、左席の聴取者に対する音像の定位は、当該聴取者の座る位置でかなり異なるため、遅延及び減衰処理を聴取者側で自由に設定できるようにしても構わない。また、本実施の形態で説明した音像定位処理装置は、ホームシアターシステム、ＰＤＰ等の薄型テレビ、ＰＣ、ポータブルＤＶＤ等のパーソナルサラウンドシステムに適用することが可能である。

Claims

入力された複数の音響信号に基づいて聴取者の前方左右に配置された２つのスピーカを拡声させ、複数の前記聴取者に対して音像を側方に定位させる音像定位処理装置であって、
１の前記聴取者の聴取位置に対して右方向から聴取させる音響信号を示す右信号および左方向から聴取させる音響信号を示す左信号の位相をコントロールして当該１の聴取者の側方に音像を定位させる信号処理手段と、
前記信号処理された音響信号を所定の周波数帯域毎に分割する帯域分割手段と、
前記分割された周波数帯域毎に前記各聴取者を割当て、他の前記聴取者の聴取位置に対して前記信号処理された前記右信号又は左信号の位相をコントロールして当該他の聴取者の側方に音像を定位させる信号補正手段と、を具備し、
複数の前記聴取者は、前記２つのスピーカと対向して並んで配置され、前記２つのスピーカまでの距離が等しく設定される中央席の聴取者と、その右側または左側に配置される右席又は左席の聴取者と、を含んで構成され、
前記帯域分割手段により分割される周波数帯域は、前記２つのスピーカの設置位置と聴取者の聴取位置に基づいて算出され、前記中央席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされた際、右席又は左席において効果が得られない周波数を中心周波数として設定し、
前記周波数帯域において、前記右席又は左席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされることを特徴とする音像定位処理装置。
前記右席又は左席におけるそれぞれのスピーカから発せられるサラウンド信号と制御信号との時間差は、右席又は左席からそれぞれのフロントスピーカまでの距離をＤ _ｌ及びＤ _ｒ、音速をｃ、周波数をｆとすると、
｜Ｄ _ｌ −Ｄ _ｒ｜／ｃ＝１／ｆ×（ｎ＋１／２）（ｎ＝０，１，２，３，・・・）
であることを特徴とする請求項１に記載の音像定位処理装置。
前記帯域分割手段により分割される周波数帯域は、低域、中域、高域に分割され、
前記低域及び高域において、前記中央席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされ、前記中域において、前記右席又は左席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされることを特徴とする請求項１に記載の音像定位処理装置。
入力された複数の音響信号に基づいて聴取者の前方左右に配置された２つのスピーカを拡声させ、複数の前記聴取者に対して音像を側方に定位させる音像定位処理方法であって、
１の前記聴取者の聴取位置に対して右方向から聴取させる音響信号を示す右信号および左方向から聴取させる音響信号を示す左信号の位相をコントロールして当該１の聴取者の側方に音像を定位させる信号処理工程と、
前記信号処理された音響信号を所定の周波数帯域毎に分割する帯域分割工程と、
前記分割された周波数帯域毎に前記各聴取者を割当て、他の前記聴取者の聴取位置に対して前記信号処理された前記右信号又は左信号の位相をコントロールして当該他の聴取者の側方に音像を定位させる信号補正工程と、
を具備し、
複数の前記聴取者は、前記２つのスピーカと対向して並んで配置され、前記２つのスピーカまでの距離が等しく設定される中央席の聴取者と、その右側または左側に配置される右席又は左席の聴取者と、を含んで構成され、
前記帯域分割手段により分割される周波数帯域は、前記２つのスピーカの設置位置と聴取者の聴取位置に基づいて算出され、前記中央席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされた際、右席又は左席において効果が得られない周波数を中心周波数として設定し、
前記周波数帯域において、前記右席又は左席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされることを特徴とする音像定位処理方法。
入力された複数の音響信号に基づいて聴取者の前方左右に配置された２つのスピーカを拡声させ、複数の前記聴取者に対して音像を側方に定位させる音像定位処理装置に含まれるコンピュータを、
１の前記聴取者の聴取位置に対して右方向から聴取させる音響信号を示す右信号および左方向から聴取させる音響信号を示す左信号の位相をコントロールして当該１の聴取者の側方に音像を定位させる信号処理手段、
前記信号処理された音響信号を所定の周波数帯域毎に分割する帯域分割手段、及び、
前記分割された周波数帯域毎に前記各聴取者を割当て、他の前記聴取者の聴取位置に対して前記信号処理された前記右信号又は左信号の位相をコントロールして当該他の聴取者の側方に音像を定位させる信号補正手段、として機能させ、
複数の前記聴取者は、前記２つのスピーカと対向して並んで配置され、前記２つのスピーカまでの距離が等しく設定される中央席の聴取者と、その右側または左側に配置される右席又は左席の聴取者と、を含んで構成され、
前記帯域分割手段により分割される周波数帯域は、前記２つのスピーカの設置位置と聴取者の聴取位置に基づいて算出され、前記中央席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされた際、右席又は左席において効果が得られない周波数を中心周波数として設定し、
前記周波数帯域において、前記右席又は左席の聴取者に対して側方定位効果が与えられるように前記右信号又は左信号の位相がコントロールされることを特徴とする音像定位処理プログラム。