JP4928177B2

JP4928177B2 - 音像形成装置

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Publication number: JP4928177B2
Application number: JP2006185585A
Authority: JP
Inventors: 健太郎松井
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: JP2008017117A

Description

本発明は、音像形成装置に係り、特に、奥行き方向の音像定位を改善することのできる音像形成装置に関する。

音像定位技術は、複数のスピーカにより構成される再生音場において、各スピーカの出力レベルを変更することにより音像の位置を制御する技術であり、既に種々の技術が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

図１０は、非特許文献１に開示されているベクトル振幅パンニング法を説明する上面図であって、５つのスピーカＳＰ₁〜ＳＰ₅が聴取位置Ｇを中心とする半径ｒの円の周上に配置されている場合を示す。

音像をスピーカＳＰ₁とスピーカＳＰ₂の間の位置Ｓに定位させる場合は、聴取位置Ｇを始点とし位置Ｓを指向するベクトルＡを、聴取位置Ｇを始点としスピーカＳＰ₁を指向するベクトルＰ₁と聴取位置Ｇを始点としスピーカＳＰ₂を指向するベクトルＰ₂とに分解する。即ち、［数１］を満足するようにベクトルＡを分解する。

そして、ベクトルＰ₁およびベクトルＰ₂の大きさとベクトルＡの大きさの比をｇ₁およびｇ₂とする。即ち、［数２］によりｇ₁およびｇ₂を算出する。

音響信号が位置Ｓから放射されると仮定したときの音響信号の聴取位置Ｇにおける音響エネルギと、スピーカＳＰ₁およびスピーカＳＰ₂が放射し、位置Ｓに音像を形成する音像形成音響信号の聴取位置Ｇにおける音響エネルギを同一とするために、［数３］により補正係数ｋを求める。

そして、［数４］によりスピーカＳＰ₁およびスピーカＳＰ₂の利得係数Ｇ₁およびＧ₂を決定する。

即ち、スピーカＳＰ₁から音響信号の入力音量レベルに利得係数Ｇ₁をかけた音量レベルで、スピーカＳＰ₂から音響信号の入力音量レベルに利得係数Ｇ₂をかけた音量レベルで音像形成音響信号を出力することにより、音像を位置Ｓに定位させることが可能となる。

なお、非特許文献１には、ベクトル振幅パンニング法をスピーカが３次元空間に配置されている場合にも拡張できることが開示されている。
VILLE PULKKI "Virtual Sound Source Positioning Using Vector Base Amplitude Panning" Audio Engineering Society, Inc. 1977, pp456‐466

しかしながら、従来のベクトル振幅パンニング法は、円周上（３次元空間においては球面上）に配置されたスピーカを使用するものであり、音響信号の定位位置をスピーカの形成する円周上（もしくは球面上）で移動させることは可能であるものの、定位位置を奥行き方向に移動することは困難であるという課題があった。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、奥行き方向の音像定位を改善することのできる音像形成装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の音像形成装置は、聴取位置を中心とする球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成されるスピーカ層を少なくとも２層含む音響信号出力手段と、音響信号の定位位置を指定する定位位置指定手段と、前記音響信号出力手段に含まれるスピーカの配置情報であるスピーカ配置情報を記憶するスピーカ配置情報記憶手段と、前記定位位置および前記スピーカ配置情報に基づいて前記定位位置に音像を形成する音像形成音響信号を生成して前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号生成手段とを含み、前記音像形成音響信号生成手段が、前記音像形成音響信号を放射するスピーカを前記スピーカ層ごとに選択するスピーカ選択手段と、前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の出力レベルを決定する出力レベル決定手段と、前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の遅延時間を決定する遅延時間決定手段と、前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカに、前記遅延時間遅延した前記出力レベルの前記音像形成音響信号を前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号出力手段とを含む構成を有している。

この構成により、音響信号の音像を奥行き方向に定位させることができることとなる。

本発明の音像形成装置は、前記スピーカ選択手段が、前記定位位置の直前方のスピーカ層である前方スピーカ層および前記定位位置の直後方のスピーカ層である後方スピーカ層を選択するスピーカ層選択手段と、前記前方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記聴取位置と前記定位位置とを結ぶ直線と前記前方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである前方スピーカを特定する前方スピーカ特定手段と、前記後方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記直線と前記後方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである後方スピーカを特定する後方スピーカ特定手段とを含む構成を有している。

この構成により、最外殻のスピーカ層が囲んだ空間内の任意の点に音像を定位することができることとなる。

本発明の音像形成装置は、前記出力レベル決定手段が、前記聴取位置を始点とし前記直線と前記前方スピーカ層との交点を終点とする前方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記前方スピーカを指向する少なくとも３つの前方スピーカベクトルに分解する前方スピーカ層ベクトル分解手段と、前記聴取位置を始点とし前記直線と前記後方スピーカ層との交点を終点とする後方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記後方スピーカを指向する少なくとも３つの後方スピーカベクトルに分解する後方スピーカ層ベクトル分解手段と、前記前方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記前方スピーカベクトルの長さの比である前方スピーカベクトル長比を算出する前方スピーカベクトル長比算出手段と、前記後方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記後方スピーカベクトルの長さの比である後方スピーカベクトル長比を算出する後方スピーカベクトル長比算出手段と、前記前方スピーカ層と前記後方スピーカ層の間隔を前記定位位置で内分した内分比を算出する内分比算出手段と、前記前方スピーカおよび前記後方スピーカが放射する前記音像形成音響信号の前記聴取位置におけるエネルギの和と、前記音響信号が前記定位位置から放射されると仮定したときの前記音響信号の前記聴取位置におけるエネルギとを等しくする補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数、前記内分比および前記前方スピーカベクトル長比に基づいて前方スピーカ出力レベルを決定する前方スピーカ出力レベル決定手段と、前記補正係数、前記内分比および前記後方スピーカベクトル長比に基づいて後方スピーカ出力レベルを決定する後方スピーカ出力レベル決定手段とを含む構成を有している。

この構成により、スピーカ選択手段により選択されたスピーカごとに音像形成音響信号の出力レベルを決定することができることとなる。

本発明の音像形成装置は、前記遅延時間決定手段が、前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記前方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を前方スピーカ遅延時間として決定する前方スピーカ遅延時間決定手段と、前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記後方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を後方スピーカ遅延時間として決定する後方スピーカ遅延時間決定手段とを含む構成を有している。

この構成により、スピーカ選択手段により選択されたスピーカごとに音像形成音響信号の遅延時間を決定することができることとなる。

本発明の音像形成装置は、前記音像形成音響信号出力手段が、前記前方スピーカに、前記前方スピーカ遅延時間遅延した前記前方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を前方スピーカ音像形成信号として出力する前方スピーカ音像形成音響信号出力手段と、前記後方スピーカに、前記後方スピーカ遅延時間遅延した前記後方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を後方スピーカ音像形成信号として出力する後方スピーカ音像形成音響信号出力手段とを含む構成を有している。

この構成により、前方スピーカおよび後方スピーカに音像形成音響信号を出力することができることとなる。
本発明の音像形成装置は、前記音像形成音響信号出力手段が、前記前方スピーカ遅延時間および前記後方スピーカ遅延時間に一律に所定時間を加算補正して、前記後方スピーカ遅延時間を正の値とする手段と、前記前方スピーカに、前記加算補正された前方スピーカ遅延時間遅延した前記前方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を前方スピーカ音像形成信号として出力する前方スピーカ音像形成音響信号出力手段と、前記後方スピーカに、前記加算補正された後方スピーカ遅延時間遅延した前記後方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を後方スピーカ音像形成信号として出力する後方スピーカ音像形成音響信号出力手段とを含む構成を有している。

本発明は、聴取位置を中心とする半径ｒ_iの球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成される少なくとも２層のスピーカ層を設けることにより、奥行き方向の音像定位を改善することができるという効果を有する音像形成装置を提供することができるものである。

以下、本発明に係る音像形成装置の実施形態について、図面を用いて説明する。

本発明に係る音像形成装置１は、図１のブロック図に示すように、聴取位置Ｇを中心とする半径ｒ_iの球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成されるスピーカ層１１１、１１２・・・を少なくとも２層含む音響信号出力手段１１と、音響信号の定位位置Ｓを指定する定位位置指定手段１２と、音響信号出力手段１１に含まれるスピーカの配置情報であるスピーカ配置情報を記憶するスピーカ配置情報記憶手段１３と、定位位置Ｓおよびスピーカ配置情報に基づいて定位位置Ｓに音像を形成する音像形成音響信号を生成して音響信号出力手段１１に出力する音像形成音響信号生成手段１４とを含む。

音像形成音響信号生成手段１４は、音像形成音響信号を放射するスピーカをスピーカ層ごとに選択するスピーカ選択手段１４１と、スピーカ選択手段１４１により選択されたスピーカが出力する音像形成音響信号の出力レベルを決定する出力レベル決定手段１４２と、スピーカ選択手段１４１により選択されたスピーカが出力する音像形成音響信号の遅延時間を決定する遅延時間決定手段１４３と、スピーカ選択手段１４１により選択されたスピーカに遅延時間遅延した出力レベルの音像形成音響信号を音響信号出力手段１１に出力する音像形成音響信号出力手段１４４とを含む。

本発明に係る音像形成装置１は、図２のハードウエア構成を表すブロック図に示すように、音響信号出力手段１１のスピーカ層１１１、１１２として機能する前方スピーカ層Ｓ_nおよび後方スピーカ層Ｓ_fと、定位位置指定手段１２として機能するパンポッド１２１およびトラックボール１２２などのインターフェースと、音像形成音響信号生成手段１４として機能するパーソナルコンピュータ２などの演算装置とを含む。

前方スピーカ層Ｓ_nおよび後方スピーカ層Ｓ_fは、それぞれ、聴取位置Ｇを中心とする半径ｒ₁および半径ｒ₂の半球面上に配置された３つ以上のスピーカを含む。

前方スピーカ層Ｓ_nおよび後方スピーカ層Ｓ_fのスピーカの配置は特に規定されないが、図３に示すように、隣接する３つのスピーカを頂点とする三角形により半球面が覆われるように配置することが望ましい。

図３（ａ）は前方スピーカ層Ｓ_nおよび後方スピーカ層Ｓ_fの斜視図であって、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すレベルｈ₀、ｈ₁、ｈ₂、ｈ₃、ｈ₄の水平断面図であって、□はスピーカの配置位置を示す。

定位位置指定手段１２のうち、パンポッド１２１は定位位置Ｓの奥行き方向を指定するために使用し、トラックボール１２２は定位位置Ｓの上下左右方向を指定するために使用する。

パーソナルコンピュータ２は、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２１、ＣＰＵ２２、メモリ２３、ハードディスク（ＨＤＤ）２４、出力Ｉ／Ｆ２５および周辺機器Ｉ／Ｆ２６がバス２７を介して相互に結合された構成を有する。

入力Ｉ／Ｆ２１には、定位位置指定手段１２を構成するパンポッド１２１およびトラックボール１２２が接続される。

出力Ｉ／Ｆ２５には、前方スピーカ層Ｓ_nおよび後方スピーカ層Ｓ_fを構成するスピーカが増幅器２５１を介して接続される。

また、周辺機器Ｉ／Ｆ２６には、表示パネル２６１、キーボード２６２およびマウス２６３が接続される。なお、表示パネル２６１、キーボード２６２およびマウス２６３に代えて専用の操作パネルを使用してもよい。

そして、スピーカ配置情報記憶手段１３、ならびに音像形成音響信号生成手段１４に含まれるスピーカ選択手段１４１、出力レベル決定手段１４２、遅延時間決定手段１４３および音像形成音響信号出力手段１４４は、パーソナルコンピュータ２に音像形成音響信号生成プログラムをインストールすることにより、パーソナルコンピュータ２内にソフトウエア的に構成される。

図４はパーソナルコンピュータ２にインストールされる音像形成音響信号生成プログラムのフローチャートであって、予め定められた所定時間間隔ごとに割り込みにより実行される。

ＣＰＵ２２は、まず、パンポッド１２１およびトラックボール１２２により設定された定位位置Ｓを読み込む（ステップＳ４１）。

ＣＰＵ２２は、次に、ハードディスク２４に予め記録されている音響信号を読み込む（ステップＳ４２）。

続いて、ＣＰＵ２２は、スピーカ選択処理（ステップＳ４３）、出力レベル決定処理（ステップＳ４４）、遅延時間決定処理（ステップＳ４５）および音像形成音響信号出力処理（ステップＳ４６）を実行するが、各処理の詳細は後述する。

図５は、ＣＰＵ２２がステップＳ４３で実行するスピーカ選択処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、まず、定位位置Ｓの直前方のスピーカ層である前方スピーカ層Ｓ_nおよび定位位置Ｓの直後方のスピーカ層である後方スピーカ層Ｓ_fを選択する（ステップＳ４３１）。

次に、ＣＰＵ２２は、前方スピーカ層Ｓ_nを構成するスピーカの中から、聴取位置Ｇと定位位置Ｓとを結ぶ直線と前方スピーカ層Ｓ_nとの交点Ｘ_nを囲む少なくとも３つのスピーカである前方スピーカＳＰ_n1、ＳＰ_n2、…ＳＰ_nM（Ｍはスピーカ数）を特定する（ステップＳ４３２）。

その後、ＣＰＵ２２は、後方スピーカ層Ｓ_fを構成するスピーカの中から、聴取位置Ｇと定位位置Ｓとを結ぶ直線と後方スピーカ層Ｓ_fとの交点Ｘ_fを囲む少なくとも３つのスピーカである後方スピーカＳＰ_f1、ＳＰ_f2、…ＳＰ_fL（Ｌはスピーカ数）を特定する（ステップＳ４３３）。

なお、以降の説明では、前方スピーカおよび後方スピーカはそれぞれ３つのスピーカからなるものとする。

図６は、ＣＰＵ２２がステップＳ４４で実行する出力レベル決定処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、図７に示すように、聴取位置Ｇを始点とし交点Ｘ_nを終点とする前方スピーカ層ベクトルＶ_nを、聴取位置Ｇを始点とし、前方スピーカＳＰ_n1、ＳＰ_n2およびＳＰ_n3を指向する３つの前方スピーカベクトルＶ_SPn1、Ｖ_SPn2およびＶ_SPn3に［数５］を満たすように分解する（ステップＳ４４１）。

ＣＰＵ２２は、聴取位置Ｇを始点とし交点Ｘ_fを終点とする後方スピーカ層ベクトルＶ_fを、聴取位置Ｇを始点とし、後方スピーカＳＰ_f1、ＳＰ_f2およびＳＰ_f3を指向する３つの後方スピーカベクトルＶ_SPf1、Ｖ_SPf2およびＶ_SPf3に［数６］を満たすように分解する（ステップＳ４４２）。

ＣＰＵ２２は、前方スピーカ層ベクトルＶ_nの大きさを示す前方スピーカ層ベクトル長｜Ｖ_n｜に対する前方スピーカベクトルＶ_SPn1、Ｖ_SPn2およびＶ_SPn3の大きさを示す前方スピーカベクトル長｜Ｖ_SPn1｜、｜Ｖ_SPn2｜および｜Ｖ_SPn3｜の比である前方スピーカベクトル長比ｇ_SPn1、ｇ_SPn2およびｇ_SPn3を算出する（ステップＳ４４３）。

ＣＰＵ２２は、後方スピーカ層ベクトルＶ_fの大きさを示す後方スピーカ層ベクトル長｜Ｖ_f｜に対する後方スピーカベクトルＶ_SPf1、Ｖ_SPf2およびＶ_SPf3の大きさを示す後方スピーカベクトル長｜Ｖ_SPf1｜、｜Ｖ_SPf2｜および｜Ｖ_SPf3｜の比である後方スピーカベクトル長比ｇ_SPf1、ｇ_SPf2およびｇ_SPf3を算出する（ステップＳ４４４）。

ＣＰＵ２２は、前方スピーカ層Ｓ_nと後方スピーカ層Ｓ_fの間隔を定位位置Ｓで内分した内分比ｗを算出する（ステップＳ４４５）。

即ち、聴取位置Ｇと定位位置Ｓとを結ぶベクトルをＶ_sとすると、Ｖ_sは［数１０］のように表されることとなる。

ＣＰＵ２２は、前方スピーカＳＰ_n1、ＳＰ_n2およびＳＰ_n3および後方スピーカＳＰ_f1、ＳＰ_f2およびＳＰ_f3が放射する音像形成音響信号の聴取位置Ｇにおけるエネルギの和と、音響信号が定位位置Ｓから放射されると仮定したときの音響信号の聴取位置Ｇにおけるエネルギとを等しくする補正係数ｋを算出する（ステップＳ４４６）。

即ち、音響信号の音像を正確に再生するためには、音源が放射する聴取位置Ｇにおける音響エネルギと、前方スピーカＳＰ_n1、ＳＰ_n2およびＳＰ_n3および後方スピーカＳＰ_f1、ＳＰ_f2およびＳＰ_f3の合計６個のスピーカが放射する聴取位置Ｇにおける音響エネルギとが等しいことが必要である。

本発明では、音響エネルギは音量レベルの２乗に比例することに基づいて、［数１１］に基づいて補正係数ｋを算出する。

そして、ＣＰＵ２２は、補正係数ｋ、内分比ｗ、前方スピーカベクトル長比ｇ_SPn1、ｇ_SPn2およびｇ_SPn3を使用して［数１２］に基づいて前方スピーカ出力利得係数Ｇ_SPn1、Ｇ_SPn2およびＧ_SPn3を算出し、音響信号の入力音量レベルに前方スピーカ出力利得係数Ｇ_SPn1、Ｇ_SPn2およびＧ_SPn3を乗算することにより前方スピーカ出力レベルを決定する（ステップＳ４４７）。

最後に、ＣＰＵ２２は、補正係数ｋ、内分比ｗ、後方スピーカベクトル長比ｇ_SPf1、ｇ_SPf2およびｇ_SPf3を使用して［数１３］に基づいて後方スピーカ出力利得係数Ｇ_SPf1、Ｇ_SPf2およびＧ_SPf3を算出し、音響信号の入力音量レベルに後方スピーカ出力利得係数Ｇ_SPf1、Ｇ_SPf2およびＧ_SPf3を乗算することにより後方スピーカ出力レベルを決定する（ステップＳ４４８）。

図８は、ＣＰＵ２２がステップＳ４５で実行する遅延時間決定処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、聴取位置Ｇから定位位置Ｓまでの距離ｒ_sと聴取位置Ｇから前方スピーカ層Ｓ_nまでの距離ｒ_nの差を音速ｖ_sで除した値を前方スピーカ遅延時間ｄ_nとして［数１４］により決定する（ステップＳ４５１）。

次に、ＣＰＵ２２は聴取位置Ｇから定位位置Ｓまでの距離ｒ_sと聴取位置Ｇから後方スピーカ層Ｓ_fまでの距離ｒ_fの差を音速ｖ_sで除した値を後方スピーカ遅延時間ｄ_fとして［数１５］により決定する（ステップＳ４５２）。

聴取位置Ｇから定位位置Ｓまでの距離ｒ_sは聴取位置Ｇから後方スピーカ層Ｓ_fまでの距離ｒ_fより小であるので、後方スピーカ遅延時間ｄ_fは負の値となる。

なお、音響信号が逐次入力される実時間処理においては、実際に負の遅延時間を実現することは不可能であるので、後方スピーカ遅延時間ｄ_fが正の値となるように、例えば［数１６］で定義される時間ｄを前方スピーカ遅延時間ｄ_nおよび後方スピーカ遅延時間ｄ_fに一律に加算補正することが必要である。

図９は、ＣＰＵ２２がステップＳ４６で実行する音像形成音響信号出力処理の詳細フローチャートであって、ＣＰＵ２２は、［数１７］で表されるように、前方スピーカＳＰ_n1、ＳＰ_n2、ＳＰ_n3に、前方スピーカ遅延時間ｄ_n遅延し前方スピーカ出力利得係数Ｇ_SPn1、Ｇ_SPn2およびＧ_SPn3が乗算された音響信号ｓ（ｔ）を前方スピーカ音像形成信号として出力する（ステップＳ４６１）。

次に、ＣＰＵ２２は、［数１８］で表されるように、後方スピーカＳＰ_f1、ＳＰ_f2、ＳＰ_f3に、後方スピーカ遅延時間ｄ_f遅延し後方スピーカ出力利得係数Ｇ_SPf1、Ｇ_SPf2およびＧ_SPf3が乗算された音響信号ｓ（ｔ）を後方スピーカ音像形成信号として出力する（ステップＳ４６２）。

以上説明したように、本発明に係る音像形成装置によれば、奥行き方向の音像定位を改善することが可能となる。

なお、本実施の形態では、前方スピーカおよび後方スピーカをそれぞれ３つ特定する例を示したが、それぞれ４つ以上のスピーカを特定した場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上のように、本発明に係る音像形成装置は、奥行き方向の音像定位を改善することができるという効果を有し、バーチャルリアリティシステム、音響データ製作支援システム等として有効である。

本発明に係る音像形成装置の機能構成を示すブロック図本発明に係る音像形成装置のハードウエア構成を表すブロック図前方スピーカ層Ｓ_nおよび後方スピーカ層Ｓ_fの斜視図および水平断面図本発明に係る音像形成装置で実行される音像形成音響信号生成プログラムのフローチャート本発明に係る音像形成装置で実行されるスピーカ選択処理の詳細フローチャート本発明に係る音像形成装置で実行される出力レベル決定処理の詳細フローチャート前方スピーカ層ベクトルＶ_nと前方スピーカベクトルＶ_SPn1、Ｖ_SPn2およびＶ_SPn3の位置関係を示す図本発明に係る音像形成装置で実行される遅延時間決定処理の詳細フローチャート本発明に係る音像形成装置で実行される音像形成音響信号出力処理の詳細フローチャート従来のベクトル振幅パンニング法を説明する上面図

符号の説明

１音像形成装置
１１音響信号出力手段
１２定位位置指定手段
１３スピーカ配置情報記憶手段
１４音像形成音響信号生成手段
１４１スピーカ選択手段
１４２出力レベル決定手段
１４３遅延時間決定手段
１４４音像形成音響信号出力手段
１１１、１１２スピーカ層

Claims

聴取位置を中心とする球面に沿って配置された３個以上のスピーカにより構成されるスピーカ層を少なくとも２層含む音響信号出力手段と、
音響信号の定位位置を指定する定位位置指定手段と、
前記音響信号出力手段に含まれるスピーカの配置情報であるスピーカ配置情報を記憶するスピーカ配置情報記憶手段と、
前記定位位置および前記スピーカ配置情報に基づいて前記定位位置に音像を形成する音像形成音響信号を生成して前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号生成手段とを含み、
前記音像形成音響信号生成手段が、
前記音像形成音響信号を放射するスピーカを前記スピーカ層ごとに選択するスピーカ選択手段と、
前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の出力レベルを決定する出力レベル決定手段と、
前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカが出力する前記音像形成音響信号の遅延時間を決定する遅延時間決定手段と、
前記スピーカ選択手段により選択されたスピーカに、前記遅延時間遅延した前記出力レベルの前記音像形成音響信号を前記音響信号出力手段に出力する音像形成音響信号出力手段とを含む音像形成装置。
前記スピーカ選択手段が、
前記定位位置の直前方のスピーカ層である前方スピーカ層および前記定位位置の直後方のスピーカ層である後方スピーカ層を選択するスピーカ層選択手段と、
前記前方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記聴取位置と前記定位位置とを結ぶ直線と前記前方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである前方スピーカを特定する前方スピーカ特定手段と、
前記後方スピーカ層を構成するスピーカの中から、前記直線と前記後方スピーカ層との交点を囲む少なくとも３つのスピーカである後方スピーカを特定する後方スピーカ特定手段とを含む請求項１に記載の音像形成装置。
前記出力レベル決定手段が、
前記聴取位置を始点とし前記直線と前記前方スピーカ層との交点を終点とする前方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記前方スピーカを指向する少なくとも３つの前方スピーカベクトルに分解する前方スピーカ層ベクトル分解手段と、
前記聴取位置を始点とし前記直線と前記後方スピーカ層との交点を終点とする後方スピーカ層ベクトルを、前記聴取位置を始点とし、前記後方スピーカを指向する少なくとも３つの後方スピーカベクトルに分解する後方スピーカ層ベクトル分解手段と、
前記前方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記前方スピーカベクトルの長さの比である前方スピーカベクトル長比を算出する前方スピーカベクトル長比算出手段と、
前記後方スピーカ層ベクトルの長さに対する前記後方スピーカベクトルの長さの比である後方スピーカベクトル長比を算出する後方スピーカベクトル長比算出手段と、
前記前方スピーカ層と前記後方スピーカ層の間隔を前記定位位置で内分した内分比を算出する内分比算出手段と、
前記前方スピーカおよび前記後方スピーカが放射する前記音像形成音響信号の前記聴取位置におけるエネルギの和と、前記音響信号が前記定位位置から放射されると仮定したときの前記音響信号の前記聴取位置におけるエネルギとを等しくする補正係数を算出する補正係数算出手段と、
前記補正係数、前記内分比および前記前方スピーカベクトル長比に基づいて前方スピーカ出力レベルを決定する前方スピーカ出力レベル決定手段と、
前記補正係数、前記内分比および前記後方スピーカベクトル長比に基づいて後方スピーカ出力レベルを決定する後方スピーカ出力レベル決定手段とを含む請求項２に記載の音像形成装置。
前記遅延時間決定手段が、
前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記前方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を前方スピーカ遅延時間として決定する前方スピーカ遅延時間決定手段と、
前記聴取位置から前記定位位置までの距離と前記聴取位置から前記後方スピーカ層までの距離の差を音速で除した値を後方スピーカ遅延時間として決定する後方スピーカ遅延時間決定手段とを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音像形成装置。
前記音像形成音響信号出力手段が、
前記前方スピーカに、前記前方スピーカ遅延時間遅延した前記前方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を前方スピーカ音像形成信号として出力する前方スピーカ音像形成音響信号出力手段と、
前記後方スピーカに、前記後方スピーカ遅延時間遅延した前記後方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を後方スピーカ音像形成信号として出力する後方スピーカ音像形成音響信号出力手段とを含む請求項４に記載の音像形成装置。
前記音像形成音響信号出力手段が、
前記前方スピーカ遅延時間および前記後方スピーカ遅延時間に一律に所定時間を加算補正して、前記後方スピーカ遅延時間を正の値とする手段と、
前記前方スピーカに、前記加算補正された前方スピーカ遅延時間遅延した前記前方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を前方スピーカ音像形成信号として出力する前方スピーカ音像形成音響信号出力手段と、
前記後方スピーカに、前記加算補正された後方スピーカ遅延時間遅延した前記後方スピーカ出力レベルの前記音像形成音響信号を後方スピーカ音像形成信号として出力する後方スピーカ音像形成音響信号出力手段とを含む請求項４に記載の音像形成装置。