JP4949706B2 - 音像定位装置及び音像定位方法 - Google Patents

Description

本発明は、６チャンネル以上の原音をソースとして、左フロントスピーカ、センタースピーカ、右フロントスピーカ、左サラウンドスピーカ及び右サラウンドスピーカから構成された５チャンネルのサラウンド信号を再生するデジタルオーディオ信号処理装置における音像定位装置及び音像定位方法に関するものである。

Ｎチャンネル（Ｎ＞５）の入力信号を５チャンネル（５．１チャンネルを含む）サラウンド信号によって再生するデジタルオーディオ装置において、出力チャンネルの角度と異なるチャンネルの入力信号が与えられた場合、５チャンネルの再生スピーカからの出力信号を調整することで、入力信号に対応する角度に音像を定位する必要がある

例えば、図５は、センタースピーカＣ、左右のフロントスピーカＬ，Ｒ、左右の水平スピーカＭＬ，ＭＲ、左右のサラウンドスピーカＳＬ，ＳＲ及びバックセンタースピーカＢＣからなる８チャンネルの原音をソースとして、センタースピーカＣ、左右のフロントスピーカＬ，Ｒ、及び左右のサラウンドスピーカＳＬ，ＳＲからなる５チャンネルのサラウンドシステムで再生する状況を示すものであって、５チャンネルには存在しない左右の水平スピーカＭＬ，ＭＲやバックセンタースピーカＢＣからの原音は、その両側に配置されているチャンネルのスピーカからの出力を制御することで、あたかもその部分から音声が出力されているかのような状況を作り出している。

このような音像定位の方法としては、各種のものが知られているが、その一つに特許文献１から特許文献３などに示されるように、複数のスピーカの音量調整によって音像の位置をコントロールするＡＰ（amplitude panning）法がある。このＡＰ法による音像の定位は、左右のステレオスピーカに限らず、４チャンネルまたは５．１チャンネルに代表されるサラウンドシステムにおける前後方向の音像の定位にも使用されている。
特開２００５−２２３７４７号公報 特開２００２−１３５８９９号公報 特開２００２−３４５０９７号公報

ところで、前記のような従来のＡＰ法においては、次の（１）〜（５）に述べるような問題点があった。

（１）音源方向のＨＲＴＦで特徴付けた音源ソースによるＡＰ法
ＨＲＴＦ（Head Related Transfer Function）は、頭部（頭、外耳などを含む）の影響で音の到来方向によって異なる音の伝達関数で、３−Ｄサウンド生成のための重要な要素である。ＨＲＴＦは音源方向に対して、左右２つの耳で異なる。従来の３−Ｄサウンドシステムは２チャンネルシステム（ヘッドホンか、クロストークを打ち消したトランスオーラルシステム）に音像の到来方向によって決まる左右のＨＲＴＦでそれぞれ特徴付けた２チャンネルのソースを提示する方法をとる。しかし、ＡＰ法のように音像付近のスピーカの音量によって音像の位置をコントロールするシステムでは、左右２つの耳に異なるＨＲＴＦで特徴付けた音を提示することは不可能であった。

（２）特徴ＨＲＴＦの強さのコントロール
ＨＲＴＦで特徴付けた音源ソースによるＡＰ法では、通常のＡＰ法と比べ、音の周波数特徴を変化させることによって、音像の方向感覚を与えるもので、場合によっては音源ソースに必要以上の音質の変化を与えることがある。

（３）スピーカ方向ＨＲＴＦのキャンセル
ＡＰ法では、音像の付近のスピーカによって音像のコントロールする方向であるため、音像の位置とスピーカの位置のずれが生じる。このスピーカの位置によって生じるＨＲＴＦは実際の音像方向の特徴ＨＲＴＦとは異なるので、キャンセルする必要がある。

（４）ＡＰ法でのスピーカの方向によって生じる時間差のコントロール
ステレオシステムにおいてセンター方向に音源定位させるためには、左右のスピーカの音量を等しくすれば、左右のスピーカの効果が等しくなり、音像をセンター方向に定位させることができる。先行音効果によれば、先に到達する音の方が音源定位により大きな効果がある。サイド方向では、前後のスピーカの位置によって到達時間に差が生じた場合では、たとえスピーカの音量を等しくしても、スピーカの中間に音像を定位させることができない場合がある。このことは外耳の非対称性も要因の１つであるが、特に、５．１チャンネルの標準配置ではサイドのスピーカは前後非対称であるため、音の到達時間差が生じる。

例えば、図８に示すように、聴取者の前方３０°に配置された左側のフロントスピーカＬと１２０°に配置された左側のサラウンドスピーカＳＬとから、等しいボリュームａＦ＝ａＢの音声出力があった場合に、聴取者の左右の耳の位置により右耳と左耳とでは音の到達時期が異なる。すなわち、各スピーカＬ，ＳＬと左耳との距離が等しいときに、各スピーカと反対側に位置する右耳までの距離は、サラウンドスピーカから右耳までの方が大きいために、左耳には各スピーカからの音が同時に到達するのに対して、右耳にはフロントスピーカＬからの音ａＦがサラウンドスピーカＳＬの音ａＢより早く到達する。ところで、一般に「先行音効果」と呼ばれる先に到達する音の方が音像の定位に当たっては大きなウェートを占めることが知られており、この先行音効果により、先に右耳に達したフロントスピーカＬの音ａＦにより、音像がフロントスピーカ側に定位されることになる。

（５）２つのスピーカとの位置関係から生じる音像定位の困難性
図６は、左右のスピーカＬ，Ｒ間のレベル差によって音源をファンタム定位させる場合の一例を示すものであって、左右のスピーカからの出力（例えば、電力和）が常に一定になるように、左右のスピーカの出力を増減することで、左右のスピーカ間の任意の位置に音像を定位させるものである。

しかしながら、前記図６に記載のように、聴取者の前方に配置された左右のスピーカＬ，Ｒの出力を調整して音像を定位する場合、従来では、音像の定位角度と左右のスピーカＬ，Ｒ間のレベル差とをほとんど直線的（もしくは図６に示すように一方向に湾曲した曲線となるように）に比例させていた。すなわち、定位する音像の角度が一方のスピーカに近いほどそのスピーカからの出力を大きくし、定位する音像の角度が他方のスピーカに近づくにつれて一方のスピーカからの出力の分配率を直線的あるいは一方向に湾曲した曲線に沿って大きくしていた。

ところが、このような方法を、図７に示すような５チャンネルの前後方向のスピーカ、例えば、左側あるいは右側のフロントスピーカとサラウンドスピーカに適用した場合には、聴取者の耳の位置がフロントスピーカとサラウンドスピーカとに正対していないため、意図した角度に音像を定位できないという問題が生じる。

例えば、フロントスピーカＬまたはＲを聴取者の３０°前方に配置し、サラウンドスピーカＳＬまたはＳＲを聴取者の１２０°後方に配置し、両スピーカから等しい音量レベルを出力した場合、本来であれば７５°付近に音像が定位されるはずが、聴取者は４５〜５０°付近に音像が定位された印象を持つことになる。

そのため、２つのスピーカの音量を回転式あるいはスライド式のボリュームなどを利用して調整した場合に、音量に比例して音像の位置が線形的に変化しないことになり、所望の位置に音像を定位させることが難しくなる。

前記（１）〜（５）のように、ＡＰ法においては、ＨＲＴＦの特徴付け時や、５．１チャンネルにおけるスピーカの非対称性に起因して生じる種々の問題点に解決が望まれていた。本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、近い方の耳のＨＲＴＦで特徴付けた音源ソースを使うことで音像定位の明瞭さを向上させると共に、スピーカの非対称性に起因する音の到達時間差を解消した音像定位装置及び音像定位方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、請求項１の発明は、５チャンネルのサラウンド信号再生装置の左フロントスピーカと左サラウンドスピーカの間、及び右フロントスピーカと右サラウンドスピーカの間に音像を定位させる場合に、左右それぞれのフロントスピーカとそれに対応するサラウンドスピーカから出力する音量を配分することにより音像の定位位置を決定する音像定位装置において、６チャンネル以上の原音に基づいて、右または左のフロントスピーカとサラウンドスピーカとの間に定位すべき音像の角度を検出する角度検出部と、この角度検出部によって検出された角度に基づいて、フロントスピーカとサラウンドスピーカとに振り分ける信号の音量レベルを決定する出力レベル演算部と、フロントスピーカとサラウンドスピーカ間に定位する音像に対して、前記角度検出部によって検出された角度に対応したＨＲＴＦを畳み込む処理を施すＨＲＴＦ畳み込み部と、前記出力レベル演算部からの出力と前記ＨＲＴＦ畳み込み部からの出力を加算してフロントスピーカおよびサラウンドスピーカから出力する出力部とを備えていることを特徴とする。

このような構成を有する請求項１の発明によれば、２つのスピーカの音量レベルを制御して音像の定位を行うＡＰ法に対して、音像の定位角度に対応したＨＲＴＦを畳み込むことが可能となるので、２つのスピーカの出力を加算して音像の定位を行った場合に、各スピーカから出力された信号の周波数特性の差に起因する音像の不明瞭さが解消され、本来の定位角度から再生される音像の周波数特性に近い音像を得ることができる。

請求項２の発明は、前記出力レベル演算部からの出力と前記ＨＲＴＦ畳み込み部からの出力を加算するにあたり、両出力信号の加算比率を調整するためのＨＲＴＦ比率設定部を設けたことを特徴とする。

このような構成を有する請求項２の発明においては、出力レベル演算部からの出力信号に加算するＨＲＴＦの畳み込み信号の加算比率を、前記ＨＲＴＦ比率設定部によって制御することができるため、前記（２）で述べた特徴ＨＲＴＦの強さのコントロール可能となる。その結果、ＨＲＴＦとオールパスのインパルスとの線形結合をとることによって、位相差ゼロのオールパスをフルのＨＲＴＦとの間で任意の割合でＨＲＴＦの働きをコントロールし、ＨＲＴＦの働きを和らげる処理が可能となる。

請求項３の発明は、前記ＨＲＴＦ畳み込み部が、スピーカ位置によるＨＲＴＦをキャンセルするものであることを特徴とする。このような構成によれば、実際の音像方向の特徴ＨＲＴＦとは異なるスピーカ位置によって生じるＨＲＴＦをキャンセルすることができる。

請求項４の発明は、前記ＨＲＴＦ畳み込み部が、聴取者の耳に近い側のスピーカから出力される信号に対してのみＨＲＴＦの畳み込み処理を行うことを特徴とする。すなわち、ＡＰ法のように音像付近のスピーカの音量によって音像の位置をコントロールするシステムでは、左右２つの耳に異なるＨＲＴＦで特徴付けた音を提示することは不可能といえる。これは、聴取者が位置を変えたり、頭の向きをずらすと定位感がなくなってしまう（スイートスポットが小さい）ため、実用的ではない。一方、心理音響学実験によって、サイド方向の音像の定位は音像に近い方の耳の方がより重要であるという実験データがある。このような理由から、ＡＰ法によるサイド方向の音像定位では、スピーカに近い方の耳のＨＲＴＦで特徴付けた音源ソースを使うことが音像定位の明瞭さを向上させることが期待できる。

請求項５の発明は、前記出力レベル演算部およびＨＲＴＦ畳み込み部から出力される信号に対して、前記（４）で述べたような複数のスピーカから耳への到達時間の違いをなくすために、スピーカの方向によって生じる時間差を予め、キャンセルするための遅延量設定部を設けたことを特徴とする。

すなわち、請求項５の発明では、図９に示すように、フロントスピーカの音ａＦを遅らせることにより、各スピーカに近い側の左耳においてはサラウンドスピーカの音ａＢが先に耳に届くようにし、スピーカから離れた右耳においてはフロントスピーカの音ａＦとサラウンドスピーカの音ａＢが同時に届くようにすることで、左耳において「先行音効果」が発揮され、音像がサラウンドスピーカ側に定位されるように構成する。

請求項６の発明は、フロントスピーカとサラウンドスピーカの間の角度と直線的に比例するフロントスピーカの分配率に比較して、聴取者の側方よりも前方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が小さくなり、聴取者の側方よりも後方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が大きくなり、フロントスピーカと聴取者の側方との中間の角度及び聴取者側方とサラウンドスピーカとの中間の角度において前記直線的な分配率とフロントスピーカの分配率とのかい離量が大きくなった連続した曲線（図４参照）で表される補正用パラメータを取得するパラメータ取得部を備え、前記出力レベル演算部が、前記角度検出部によって検出された音像の定位角度に基づいてフロントスピーカとサラウンドスピーカに配分する音量の割合を演算するにあたり、前記パラメータ取得部より取得した補正用パラメータを考慮した演算処理を行うものであることを特徴とする。

このような構成を有する請求項６の発明によれば、前記（５）で述べたような音像定位の困難性を解消するために、音像定位時に出力信号を２つのスピーカに振り分けるにあたり、聴取者の聴覚特性に応じてフロントスピーカとサラウンドスピーカから出力する音量レベルを補正することにより、２つのスピーカの音量に比例して音像の定位位置が線形的に変化し、定位操作を容易に実施できる。

さらに、請求項７から請求項１２の発明は、前記請求項１から請求項６の音像定位装置を音像定位方法の観点から把握したものである。このような音像定位方法においても、前記音像定位装置と同様な作用効果が期待できる。

本発明によれば、心理音響学実験によって、サイド方向の音像の定位は音像に近い方の耳の方がより重要であるという実験データがあることから、サイド方向のＡＰ法に音像定位では、近い方の耳のＨＲＴＦで特徴付けた音源ソースを使うことにより、音像定位の明瞭さを向上させることができる。

（Ａ）実施形態の基本的構成並びに作用
以下、本発明の実施形態の１つを図１の機能ブロック図及び図２のフローチャートに従って具体的に説明する。なお、図２のフローチャート及び以下の説明では、８チャンネル及び５チャンネルの左側のスピーカのみを示しているが、右側のスピーカも同様に動作する。

（１）音源の入力部
図１において、符号１は音源の入力部であって、本実施形態では、８チャンネルの音源を入力するように構成されている（図２のステップ０１）。

（２）相関判定部
相関判定部２は、前記音源入力部１から入力された隣接する３つのチャンネルからの音源の相関性を調べるものであって、一例として、フロントスピーカＬ、水平スピーカＭＬ及びサラウンドスピーカＳＬの各チャンネルからの入力信号について高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、変換後の値を比較することで、フロントスピーカからの入力信号Ｌと水平スピーカからの入力信号ＭＬの相関、及び水平スピーカからの入力信号ＭＬとサラウンドスピーカからの入力信号ＳＬの相関を判定するものである（図２のステップ０２）。

（３）角度検出部
角度検出部３は、前記相関判定部２による相関の有無に従い、次のようにして、音像の定位位置（角度）を決定するものである（図２のステップ０３〜０４）。

(1) 水平スピーカからの入力信号ＭＬ，ＭＲとフロントスピーカからの入力信号Ｌ，Ｒまたはサラウンドスピーカからの入力信号ＳＬ，ＳＲとの間に相関がない場合に、音像の定位位置（定位角度）を９０°（水平スピーカＭＬの位置）とする。

(2) 水平スピーカからの入力信号ＭＬとフロントスピーカからの入力信号Ｌまたはサラウンドスピーカからの入力信号ＳＬとの間に相関がある場合に、水平スピーカからの入力信号ＭＬとフロントスピーカからの入力信号Ｌまたはサラウンドスピーカからの入力信号ＳＬとの振幅の平均値の比から、音像の定位位置（角度）を決定する。

（４）遅延量設定部
遅延量設定部４は、前記音源入力部１から入力された８チャンネル音源の左スピーカ、水平スピーカおよびサラウンドスピーカからの入力信号に対して一定量の遅延処理を施すものである。すなわち、この遅延量設定部５は、５．１チャンネルの標準配置によって生じるフロントスピーカまたはサラウンドスピーカと聴取者との距離の差から生じる音の到達時間差を解消するためのものである。

本実施形態の５．１チャンネルでは、図７に示すように、フロントスピーカＬを３０°の位置に、サラウンドスピーカＳＬを１２０°の位置に配置しているため、フロントスピーカからの入力信号の方が聴取者に早く到達するので、図１０に示すように、フロントスピーカ側の入力信号Ｌに対して、到達時間差を考慮した遅延処理を施している（図２のステップ０５）。

（５）パラメータ取得部
パラメータ取得部５は、前記のようにして決定された角度と、予め用意された図４に示すようなパラメータ決定曲線Ｑに基づいて、定位する音像位置に対応したパラメータを取得する（図２のステップ０６）。

すなわち、パラメータ取得部５は、フロントスピーカとサラウンドスピーカの間の角度と直線的に比例するフロントスピーカの分配率に比較して、聴取者の側方よりも前方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が小さくなり、聴取者の側方よりも後方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が大きくなり、フロントスピーカと聴取者の側方との中間の角度及び聴取者側方とサラウンドスピーカとの中間の角度において前記直線的な分配率とフロントスピーカの分配率とのかい離量が大きくなった連続した曲線で表される補正用パラメータを取得するものである。

（６）出力レベル演算部
出力レベル演算部６は、前記のようにして得られたパラメータに従って、フロントスピーカＬ及びサラウンドスピーカＳＬの出力レベルを計算する。例えば、前記の角度が９０°の場合には、図３の横軸の９０°に対応する０．３３を、角度が４０°の場合には０．６２を、角度が１１０度の場合には０．１７を、フロントスピーカＬの分配率として取得する。

そして、８チャンネルのフロントスピーカからの入力信号Ｌに、前記のようにして得られた分配率と、図１２に示すような各分配率に対応するフロントスピーカとサラウンドスピーカのエネルギー比率に基づいて、５チャンネルのフロントスピーカからの出力信号Ｌのレベルを決定する（図２のステップ７）。

すなわち、本実施形態では、フロントスピーカとサラウンドスピーカとの出力の和が一定となるように、図１２に示すサイン２乗の曲線によるエネルギー配分を行うものであるから、前記のようにして得られた分配率に対応する各スピーカへのエネルギー配分を図１２の曲線から求めることにより、各スピーカから出力される音量レベルが決定される。

同様にして、５チャンネルのサラウンドスピーカからの出力信号ＳＬの分配率も、サラウンドスピーカの出力とフロントスピーカの出力の和が一定となるように、図４の曲線Ｑから得ることができるので、得られた分配率と図１２のエネルギー配分に基づいて、８チャンネルのサラウンドスピーカの入力信号ＳＬから５チャンネルのサラウンドスピーカの出力信号ＳＬを得ることができる（図２のステップ０８）。

（７）ＨＲＴＦ畳み込み部
ＨＲＴＦ畳み込み部７には、前記音源入力部１から水平スピーカからの入力信号ＭＬが入力されると共に、前記角度検出部３において検出された音像の定位角度が入力される。このＨＲＴＦ畳み込み部７においては、入力された音像の定位角度に対応するＨＲＴＦを水平スピーカの入力信号ＭＬに畳み込むものである（図２のステップ０９）。

このＨＲＴＦ畳み込み部７は、音源に近い方の耳に達する音声信号についてサイド方向の周波数特性を与えるものである。すなわち、図１１に示すように、前方のスピーカと後方のサラウンドスピーカから来る音の周波数特性は違うので、両者の和ではサイド方向の周波数特性を再現できない。そこで、このＨＲＴＦ畳み込み部７により、前方のスピーカとサラウンドスピーカに予めサイド方向の周波数特性を与える（サイド方向のＨＲＴＦを畳み込む）ことで、前後のスピーカの音を加算した場合に、サイド方向の周波数特性を原音に近いものとする。

この場合、畳み込むサイド方向のＨＲＴＦは、前後のスピーカの間に定位する音像の角度によって異なることから、前記角度検出部３によって音像の定位角度を検出し、ＨＲＴＦ畳み込み部７はこの定位角度に応じて所定のＨＲＴＦを音源入力部１からの音声信号に畳み込む。また、左右両耳を同時に操作することは演算量も多くなることから、本実施形態では、音源に近い方の耳に達する音に対してのみ、畳み込み処理を行う。

また、本実施形態では、反対サイドの耳で聞こえる音については、逆サイドのスピーカから音がくるので、そのまま再生しても目的とする音源方向との大きな差はないので、クロストークキャンセルは行わない。

さらに、本実施形態では、前記ＨＲＴＦ畳み込み部７が音像の位置とスピーカの位置のずれによって生じるＨＲＴＦをキャンセルする。

（８）遅延処理部
前記のようなＨＲＴＦ畳み込み部７の出力側には前記パラメータ取得部５による重み付けをした出力信号に与えたものと同様な遅延処理を行う遅延処理部８が設けられている。この遅延処理部８により、水平スピーカの出力信号ＬＨをフロントスピーカＬとサラウンドスピーカＳＬとに振り分ける場合に、フロントスピーカ側の信号を遅延させることで、前記パラメータ取得部５側の信号との同期をとることが可能となる（図２のステップ１０）。

（９）ＨＲＴＦ比率設定部
ＨＲＴＦ比率設定部９では、前記音源入力部１から出力された３種類の信号（具体的には、音源入力部から直接入力されたフロントスピーカおよびサラウンドスピーカからの信号、前記パラメータ取得部５を経由して重み付けされた信号、ＨＲＴＦ畳み込み部７を介して出力されたＨＲＴＦを畳み込んだ信号）を加算するにあたり、ＨＲＴＦを畳み込んだ信号の比率を設定するためのものである（図２のステップ１１）。

すなわち、前記のようにして図４のグラフの曲線Ｑに基づいて重み付けを行った信号と、周波数特性に対する補整を行うためにＨＲＴＦの畳み込みを行った音声信号とは、必ずしも同じ割合で加算する必要はなく、本実施形態では、定位する音像やそれを再生するスピーカの特性や、スピーカ配置などに応じてＨＲＴＦ比率設定部９により両信号の比率を適宜変更できるようになっている。

例えば、本発明によるＨＲＴＦで特徴付けた音源ソースによるＡＰ法は、通常のＡＰ法と比べ、音の周波数特徴を変化させることによって音像の方向感覚を与えるもので、場合によっては音源ソースに必要以上の音質の変化を与えることがある。この点を改善するために、ＨＲＴＦの働きを和らげる処理が必要となる。そこで、本実施形態では、前記ＨＲＴＦ比率設定部９により、ＨＲＴＦとオールパスのインパルスとの線形結合をとることによって、位相差ゼロのオールパスをフルのＨＲＴＦとの間で任意の割合でＨＲＴＦの働きをコントロールする。

また、ＡＰ法では、音像の付近のスピーカによって音像のコントロールする方向であるため、音像の位置とスピーカの位置のずれが生じる。このスピーカの位置によって生じるＨＲＴＦは実際の音像方向の特徴ＨＲＴＦとは異なるので、キャンセルする必要がある。このキャンセル処理は、前記ＨＲＴＦ畳み込み部７に対して、スピーカのソースにその位置によるＨＲＴＦの逆のＨＲＴＦを加えることによって達成できる。この場合、システムの安定性を保つためにキャンセルの度合いを、ＨＲＴＦ比率設定部９において、特徴ＨＲＴＦのコントロールに用いる方法と同じ方法でコントロールする。

（１０）出力部
前記のようにしてＨＲＴＦ比率設定部９においてＨＲＴＦの畳み込んだ信号の比率を設定した後は、その後段の出力部１０において、前記音源入力部１から出力された３種類の信号をその比率割合に応じて加算し（図２のステップ１２）、５チャンネルの対応する各スピーカに出力する。

以上のような本実施形態では、水平スピーカＭＬからの出力については、サイド方向のＨＲＴＦの畳み込みを行い、その畳み込みを行った信号を所定の割合で前記の重み付けを行った信号や音源から直接スピーカに出力する信号に対して加算するようにしたので、前方と後方のスピーカから来る音の周波数特性の差による影響を排除して、サイド方向の周波数特性に近い音を聴取者の耳に送出することができる。

また、本実施形態では、遅延量設定部４，８により聴取者の耳に近い側のスピーカ（フロントスピーカ）からの出力信号に遅延処理を施すことにより、前方または後方のスピーカから耳に達する距離の相違に起因する音の到達時間差を解消したので、先行音効果によって音像の定位置がずれる不都合も解消される。

さらに、本実施形態では、音像の定位角度に応じて図４の曲線Ｑ重み付けを変更したため、例えば、音像の定位角度が４０°の場合、従来技術では、分配率を０．８９として、この分配率０．８９に対応したフロントスピーカとサラウンドスピーカとの出力を図１２から求めていたが、本実施形態では、分配率を０．６２として、その分配率０．６２に対応したフロントスピーカとサラウンドスピーカとの出力を図１２から求める。その結果、フロントスピーカの音量が従来技術に比較して少ない方向に補正されることとなり、聴取者による聞き取り実験の結果に近い音像の定位が実現される。

前記のような構成を有する本実施形態によれば、音像の定位角度に合わせて異なった値の補正用パラメータを取得し、この補正用パラメータを考慮してフロントスピーカとサラウンドスピーカの音量の配分割合を決定するようにしたので、直線的に音量の配分割合を変化させた従来技術に比較して、音像の定位角度に対するボリュームなどの操作量を均等に割り当てることが可能になる。

（Ｂ）８チャンネルを５チャンネルに変換する実施形態
前記（Ａ）では左側のスピーカについて、８チャンネルのフロントスピーカ、水平スピーカおよびサラウンドスピーカの出力を、５チャンネルフロントスピーカおよびサラウンドスピーカから出力する手段について説明したが、次に、８チャンネルの各スピーカの出力を５チャンネルの各スピーカから出力する場合の構成を、図３に従って説明する。なお、図３は、８チャンネルの各スピーカと５チャンネルの各スピーカ間の出力信号の流れを概略的に説明するため、前記図２の主要なステップのみを示している。

（１）センタースピーカ
センタースピーカＣについては、８チャンネルのセンタースピーカの出力をそのまま５チャンネルのセンタースピーカから出力される。

（２）左側のスピーカ群
８チャンネルの左側を構成するフロントスピーカＬ、水平スピーカＭＬおよびサラウンドスピーカＳＬについては、前記図２と同様な処理がなされる。この場合、８チャンネルの各スピーカからの出力信号は、角度検出および遅延処理を行った後、音像の定位位置に合わせて音量レベルの振り分け処理がなされる。この振り分け処理により５チャンネルのフロントスピーカ側に振り分けられた信号に対して、水平スピーカＭＬからの出力にＨＲＴＦを畳み込んだ信号が加算された後、５チャンネルのフロントスピーカＬから出力される。

一方、音量レベルの振り分け処理により、５チャンネルのサラウンドスピーカ側に振り分けられた信号に、水平スピーカＭＬからの出力にＨＲＴＦを畳み込んだ信号が加算された信号ＳＬ１については、本実施形態ではそのままサラウンドスピーカから出力せず、次に述べる後方のスピーカ群から得られるサラウンドスピーカ用の信号ＳＬ２と加算されて、左側のサラウンドスピーカＳＬから出力される。

（３）後方のスピーカ群
８チャンネルの後方のスピーカ群は、左右のサラウンドスピーカＳＬ，ＳＲとその中間位置に配置された後方センタースピーカＢＣとからなる。これに対して、５チャンネルでは、後方センタースピーカＢＣが存在せず、これに対応する出力はＡＰ法により左右のサラウンドスピーカＳＬ，ＳＲの出力をコントロールすることで、音像の定位を行う。

この後方のスピーカ群からの信号に基づく音像の定位は、前記左側のスピーカの場合と同様に実施するものであるが、８チャンネルおよび５チャンネルのいずれにおいても、聴取者から見て左右のサラウンドスピーカＳＬ，ＳＲは対称形をなしており、その距離も角度も等しい。そのため、前記（Ａ）で述べたような、聴取者の耳の位置が２つのスピーカに対して同じ位置関係にない場合に必要であった図４のようなパラメータ決定曲線Ｑに基づく音量レベルの振り分け処理は不要である。そこで、この後方スピーカ群における音量レベルの振り分け処理は、図４において、スピーカの分配率と音像の定位角度が直線的に比例する直線Ｐに基づいた音量レベルの振り分け処理が行われる。

前記振り分け処理により、５チャンネルの左側のサラウンドスピーカ用に振り分けられた信号と、後方センタースピーカＢＣからの信号に対してＨＲＴＦを畳み込んだ信号とが加算された信号ＳＬ２は、前記左側のスピーカ群から出力された５チャンネルのサラウンドスピーカ用の信号ＳＬ１と加算され、５チャンネルのサラウンドスピーカＳＬから出力される。

同様にして、５チャンネルの右側のサラウンドスピーカ用に出力された信号ＳＲ２については、右側のスピーカ群から出力された右側のサラウンドスピーカ用の信号ＳＲ１と加算されて、右側のサラウンドスピーカＳＲから出力される。

（４）右側のスピーカ群
８チャンネルの右側のフロントスピーカＲ、水平スピーカＭＲおよびサラウンドスピーカＳＲからの出力については、前記（２）で述べた左側のスピーカ群と同様に音量レベルの振り分け処理とＨＲＴＦの畳み込み処理が行われ、これらの処理が施された各信号が加算された後、５チャンネルのフロントスピーカＲから出力される。また、５チャンネルのサラウンドスピーカ用の信号ＳＲ１については、前記後方のスピーカ群からの信号ＳＲ２と加算された後、サラウンドスピーカＳＲから出力される。

（Ｃ）他の実施形態
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、ソースとなる原音としては、８チャンネルに限らず、６チャンネル以上の複数チャンネルについても適用可能である。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図。 図１の実施形態の動作を示すフローチャート。 本発明を８チャンネルの原音を５チャンネルのスピーカシステムに出力する場合の各出力信号に対する処理を示すフローチャート。 本発明に使用する分配率のパラメータを決定する曲線を示すグラフ。 ８チャンネルの原音を５チャンネルサラウンドシステムで再生する状態を示す平面図。 左右のフロントスピーカ間の音像の定位を示す平面図。 ５チャンネルサラウンドシステムにおけるフロントスピーカとサラウンドスピーカ間の音像の定位を示す平面図。 フロントスピーカとサラウンドスピーカとで耳に到達する音に時間差が生ずることを説明する図。 フロントスピーカとサラウンドスピーカとで耳に到達する音に生じる時間差を解消するために遅延処理を施した状態を説明する図。 フロントスピーカとサラウンドスピーカとで耳に到達する音に生じる時間差を解消するために遅延処理を施した状態を説明する図。 サイド方向のＨＲＴＦの畳み込み処理の原理を示す図。 フロントスピーカとサラウンドスピーカとの音量の和を一定とする場合のエネルギー配分を示すグラフ。

符号の説明

１…音源入力部
２…相関判定部
３…角度検出部
４…遅延処理部
５…パラメータ取得部
６…出力レベル演算部
７…ＨＲＴＦ畳み込み部
８…遅延量設定部
９…ＨＲＴＦ比率設定部
１０…出力部
Ｌ，Ｒ…フロントスピーカ
ＭＬ，ＭＲ…水平スピーカ
ＳＬ，ＳＲ…サラウンドスピーカ
Ｃ…センタースピーカ
ＢＣ…後方センタースピーカ

Claims (12)

1. ５チャンネルのサラウンド信号再生装置の左フロントスピーカと左サラウンドスピーカの間、及び右フロントスピーカと右サラウンドスピーカの間に音像を定位させる場合に、左右それぞれのフロントスピーカとそれに対応するサラウンドスピーカから出力する音量を配分することにより音像の定位位置を決定する音像定位装置において、
   ６チャンネル以上の原音に基づいて、右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカとの間に定位すべき音像の角度を検出する角度検出部と、
   この角度検出部によって検出された角度に基づいて、前記原音を右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカとに振り分ける信号の音量レベルを決定する出力レベル演算部と、
   右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカと間に定位する音像に対して、前記角度検出部によって検出された角度に対応したＨＲＴＦを畳み込む処理を施すＨＲＴＦ畳み込み部と、
   前記出力レベル演算部からの出力と前記ＨＲＴＦ畳み込み部からの出力を加算して右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカから出力する出力部とを備えていることを特徴とする音像定位装置。
2. 前記出力レベル演算部からの出力信号と前記ＨＲＴＦ畳み込み部からの出力信号の加算比率を調整するためのＨＲＴＦ比率設定部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の音像定位装置。
3. 前記ＨＲＴＦ畳み込み部が、スピーカ位置によるＨＲＴＦをキャンセルするものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音像定位装置。
4. 前記ＨＲＴＦ畳み込み部が、左右のスピーカのうち聴取者の耳に近い側のスピーカから出力される信号に対してのみＨＲＴＦの畳み込み処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の音像定位装置。
5. 前記出力レベル演算部およびＨＲＴＦ畳み込み部から出力される信号に対して、複数のスピーカから耳への到達時間の違いをなくすための遅延量設定部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の音像定位装置。
6. フロントスピーカとサラウンドスピーカの間の角度と直線的に比例するフロントスピーカの分配率に比較して、聴取者の側方よりも前方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が小さくなり、聴取者の側方よりも後方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が大きくなり、フロントスピーカと聴取者の側方との中間の角度及び聴取者側方とサラウンドスピーカとの中間の角度において前記直線的な分配率とフロントスピーカの分配率とのかい離量が大きくなった連続した曲線で表される補正用パラメータを取得するパラメータ取得部を備え、
   前記出力レベル演算部が、前記角度検出部によって検出された音像の定位角度に基づいてフロントスピーカとサラウンドスピーカに配分する音量の割合を演算するにあたり、前記パラメータ取得部より取得した補正用パラメータを考慮した演算処理を行うものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の音像定位装置。
7. ５チャンネルのサラウンド信号再生装置の左フロントスピーカと左サラウンドスピーカの間、及び右フロントスピーカと右サラウンドスピーカの間に音像を定位させる場合に、左右それぞれのフロントスピーカとそれに対応するサラウンドスピーカから出力する音量を配分することにより音像の定位位置を決定する音像定位方法において、
   ６チャンネル以上の原音に基づいて、右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカとの間に定位すべき音像の角度を検出するステップと、
   この検出された角度に基づいて、右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカとに振り分ける信号の音量レベルを決定するステップと、
   右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカと間に定位する音像に対して、前記検出された角度に対応したＨＲＴＦを畳み込む処理を施すステップと、
   前記音量レベルが決定された出力信号と前記ＨＲＴＦを畳み込んだ出力信号を加算して右のフロントスピーカと右のサラウンドスピーカまたは左のフロントスピーカと左のサラウンドスピーカから出力するステップとを備えていることを特徴とする音像定位方法。
8. 前記音量レベルが決定された出力信号と前記ＨＲＴＦを畳み込んだ出力信号を加算するにあたり、両出力信号の加算比率を調整するステップを設けたことを特徴とする請求項７に記載の音像定位方法。
9. 前記ＨＲＴＦの畳み込みステップが、スピーカ位置によるＨＲＴＦをキャンセルするものであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の音像定位方法。
10. 前記ＨＲＴＦの畳み込みステップが、聴取者の耳に近い側のスピーカから出力される信号に対してのみＨＲＴＦの畳み込み処理を行うことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の音像定位方法。
11. 前記音量レベルが決定された出力信号と前記ＨＲＴＦを畳み込んだ出力信号に対して、複数のスピーカから耳への到達時間の違いをなくすための遅延量を設定するステップを設けたことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の音像定位方法。
12. フロントスピーカとサラウンドスピーカの間の角度と直線的に比例するフロントスピーカの分配率に比較して、聴取者の側方よりも前方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が小さくなり、聴取者の側方よりも後方の角度に音像を定位する場合にはフロントスピーカの分配率が大きくなり、フロントスピーカと聴取者の側方との中間の角度及び聴取者側方とサラウンドスピーカとの中間の角度において前記直線的な分配率とフロントスピーカの分配率とのかい離量が大きくなった連続した曲線で表される補正用パラメータを取得するステップを備え、
    前記出力レベルを演算するステップが、前記検出された音像の定位角度に基づいてフロントスピーカとサラウンドスピーカに配分する音量の割合を演算するにあたり、前記取得した補正用パラメータを考慮した演算処理を行うものであることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の音像定位方法。