JP5366827B2 - 映像音響出力システム - Google Patents

Description

本発明は、音響出力装置とこの音響出力装置の上方に設置される映像音響出力装置とで構成され、音響信号の音像を所定の位置に定位させて出力する映像音響出力システムに関する。

近年、プラズマテレビや液晶テレビ等の薄型テレビの大画面化によって、家庭において迫力ある映像を楽しむことが出来るようになった。今後、例えば壁に掛けて視聴できるテレビを実現するために、大画面化と共により一層の薄型軽量化が求められている。また、薄型テレビに搭載されるスピーカも、小型化及び薄型化される。このため、スピーカから出力される音の振幅周波数特性の帯域は狭くなり、かつ平坦性が損なわれる結果を招いている。このように、映像性能が向上している反面、音響性能が犠牲となっている。

そこで、テレビ台に高音質スピーカを搭載したＡＶラックスピーカ装置が提案されている。このＡＶラックスピーカ装置では、高音質スピーカを外付けで別途設置することなく、高音質の音響を手軽に楽しむことができる。また、このようなＡＶラックスピーカ装置には、フロントチャンネルの音をスピーカ設置位置より広がった方向に定位させ、視聴者がより迫力ある音響効果を楽しめるような音像定位制御機能も搭載されている。

しかし、ＡＶラックスピーカ装置は、通常は床に設置して、その上にテレビを載せて使用する。このため、センターチャンネル又は音像定位制御されたフロントチャンネルの音像が床付近に定位し、映像の高さと音像の高さとがずれて違和感が生じるという新たな課題が生じている。

音像を所望の位置に定位させる技術としては、従来より頭部音響伝達関数（以下、ＨＲ伝達関数と記す）を補正する音像定位制御技術が幅広く実用化されている。図２３は、Ｒチャンネル信号を処理して映像ディスプレイ１０５の右側に同じ高さで定位させる従来の音像定位制御技術を説明する図である。図２３の（ａ）に信号処理の構成を示し、図２３の（ｂ）に音像の定位位置を示す。

ＦＩＲフィルタ１０１ａ及び１０１ｂは、Ｒチャンネル信号を処理して振幅位相特性を所望の特性に補正する。スピーカ１０２ａ及び１０２ｂは、ＦＩＲフィルタ１０１ａ及び１０１ｂが出力する電気信号をそれぞれ音響信号に変換して出力する。ここで、図２３の視聴者１０４に対して目標音像１０３ａの位置に音像を定位させたい場合、下記の式［数１］を満足する伝達関数Ｇ１及びＧ２を算出し、この伝達関数Ｇ１及びＧ２を処理特性とする係数をＦＩＲフィルタ１０１ａ及び１０１ｂに与えればよい。なお、スピーカ１０２ａから視聴者１０４の左耳及び右耳へのＨＲ伝達関数をＣ１及びＣ２と、スピーカ１０２ｂから視聴者１０４の左耳及び右耳へのＨＲ伝達関数をＣ３及びＣ４と、目標音像１０３ａの位置にスピーカを設置した場合にスピーカから視聴者１０４の左耳及び右耳へのＨＲ伝達関数をＨ１及びＨ２としている。

しかし、ＦＩＲフィルタ１０１ａ及び１０１ｂの伝達関数Ｇ１及びＧ２が固定である場合、視聴者１０４が視聴位置を変えてＨＲ伝達関数Ｃ１〜Ｃ４が変化してしまうと、音像が定位する位置が目標音像１０３ａの位置から移動してしまう。特に、ＨＲ伝達関数Ｃ１〜Ｃ４の位相周波数特性の変化によって、両耳において両スピーカからの音響出力の合成音の振幅周波数特性が極端に変化してしまう。このような振幅周波数特性の変化は、波長が短い高域成分で顕著に現れる。

一方、音像知覚とＨＲ伝達関数との因果関係に関する研究が、従来より幅広く行われている。この研究によれば、人は両耳でのＨＲ伝達関数のレベル差及び位相差を手がかりとして音像の横方向の角度を判断し、ＨＲ伝達関数の振幅周波数特性の形状を手がかりとして音像の高さ方向の角度を判断する、という知見が得られている。

図２４に、高さが異なる音源のＨＲ伝達関数の例を示す。音源Ａは、視聴者１０４の正面方向に対して水平方向右６０度の位置にあり、音源Ｂは、音源Ａからさらに垂直方向下３０度の位置にある（図２４の（ａ））。音源Ａ及びＢの振幅周波数特性を比較すると、１ｋＨｚより高い周波数帯域において形状が大きく異なることがわかる（図２４の（ｂ））。特に、４ｋＨｚ以上の高周波帯域に現れる特徴的なピーク特性及びノッチ特性が、音像の高さ知覚の重要な手がかりとなることが広く知られている。また、非特許文献１において、４ｋＨｚ〜１６ｋＨｚの周波数帯域に現れる２つのノッチ特性が、正面方向の音の高さ又は前後の定位にとって重要な手がかりになっていると報告している。

このように、ＨＲ伝達関数の高域成分は音像の高さを判断する手がかりとなっているが、式［数１］において誤差を生じやすく、所望の高さに音像が定位しないという課題がある。図２３の（ｂ）に示すように、視聴者１０４にとっては、横方向については所望の位置に音像が定位する。しかし、視聴者１０４は、音像の高さの知覚の手がかりとなる高域成分について所望のＨＲ伝達関数Ｈ１及びＨ２の特徴的な特性を聴くことができず、実際に音響出力しているスピーカ１０２ａ及び１０２ｂのＨＲ伝達関数の特性を聴いてしまう。このため、高さ方向については、スピーカ１０２ａ及び１０２ｂの高さに音像定位してしまう（音像１０３ｂ）。

以上のように、従来の音像定位制御技術では、横方向への音像定位は実現できるものの、音響出力するスピーカとは異なる高さに音像定位させることは実際上は不可能であった。

また、高さが異なるスピーカを用いて映像モニタの位置に音像を定位させる処理回路が、特許文献１に公開されている。図２５は、この特許文献１に記載されている従来の処理回路１０６を示す図である。図２５では、Ｃチャンネル信号を映像モニタの位置に定位させる例を示している。

図２５において、イコライザ１０７は、Ｃチャンネル信号Ｃ_inの振幅周波数特性を補正する。帯域通過フィルタ１０８は、イコライザ１０７の出力のうち所定の周波数帯域成分のみを抽出する。帯域除去フィルタ１０９は、イコライザ１０７の出力のうち所定の周波数帯域以外の成分を抽出する。増幅器１１０ａ〜１１０ｄは、Ｌチャンネル信号Ｌ_in、帯域通過フィルタ１０８の出力、帯域除去フィルタ１０９の出力、及びＲチャンネル信号Ｒ_inを、それぞれ所定のゲインで増幅する。加算器１１１ａは、増幅器１１０ａの出力と増幅器１１０ｂの出力とを加算する。加算器１１１ｂは、増幅器１１０ｂの出力と増幅器１１０ｄの出力とを加算する。

加算器１１１ａの出力は、映像モニタ１０５の左側に設置されたスピーカ１０２ｃから、Ｌチャンネル音響として出力される。加算器１１１ｂの出力は、映像モニタ１０５の右側に設置されたスピーカ１０２ｅから、Ｒチャンネル音響として出力される。増幅器１１０ｃの出力は、映像モニタ１０５の上側に設置されたスピーカ１０２ｄ（又は下側に設置されたスピーカ１０２ｆ）から、Ｃチャンネル音響として出力される。イコライザ１０７には、視聴者がおよそ±３０度方向にあるＬＲチャンネル用のスピーカ１０２ｃ及び１０２ｅから出力される音を正面方向のＣチャンネル用のスピーカ１０２ｄ（又は１０２ｆ）から出力されたと感じるように、所定の処理係数が与えられている。この処理係数は、Ｃチャンネル用スピーカ１０２ｄ（又は１０２ｆ）から視聴者までのＨＲ伝達関数をＬＲチャンネル用スピーカ１０２ｃ及び１０２ｅから視聴者までのＨＲ伝達関数で割った伝達関数と、同じ振幅特性で処理するための係数である。

特開２００４−２６６６０４号公報

飯田ら著、「ア・ノベル・ヘッド−リレイテッド・トランスファー・ファンクション・モデル・ベースド・スペクトラル・アンド・インタオーラル・ディファレンス・キューズ(A novel head-related transfer function model based spectral and interaural difference cues)」、ＷＥＳＰＡＣ９、２００６年９月

しかしながら、図２５に示した従来の処理回路１０６を用いる場合、映像モニタ１０５と同じ高さとなる位置にスピーカ１０２ｃ及び１０２ｅを設置する必要があり、テレビの下にあるＡＶラックスピーカ装置に適用することはできない。スピーカの設置が可能であったとしても、新たな設置スペースの確保や配線の複雑化という課題が生じる。

また、スピーカ１０２ｃ及び１０２ｅの設置角度によって、スピーカから視聴者１０４までのＨＲ伝達関数が変わってしまう。このため、イコライザ１０７の処理によって正面に音像定位させる効果を得るためには、設置位置に応じてＨＲ伝達関数を測定し、測定データに基づいてイコライザ１０７の処理特性を補正する必要がある。

また、スピーカ１０２ｃ〜１０２ｆの少なくとも２個以上のスピーカを用いて、図２３で示した信号処理構成によってＬチャンネル信号及びＲチャンネル信号等を音像定位制御する場合、設置位置に応じたＨＲ伝達関数データに基づいてＦＩＲフィルタを補正する必要があり、視聴者に測定作業を強いるという課題も生じる。

それ故に、本発明の目的は、テレビのディスプレイの高さに音像を定位させることで、映像と音像定位の高さが一致した臨場感が高い音響を容易に楽しむことができる映像音響出力システムを提供することである。

本発明は、音響出力装置と音響出力装置の上方に設置される映像音響出力装置とで構成され、音響信号の音像を所定の位置に定位させて出力する映像音響出力システムに向けられている。そして、上記目的を達成するための映像音響出力システムの一態様は、音響出力装置が、音響信号から低域成分の音響信号及び高域成分の音響信号を抽出する音響信号出力制御部と、低域成分の音響信号を音像定位処理する第１の音像定位処理フィルタ部と、第１の音像定位処理フィルタ部が出力する複数の低域成分の音響信号を音響出力する複数の第１のスピーカと、高域成分の音響信号を音像定位処理する第２の音像定位処理フィルタ部と、第２の音像定位処理フィルタ部が出力する複数の高域成分の音響信号を、映像音響出力装置へ伝送する第１の通信部とを備え、映像音響出力装置が、音響出力装置から伝送される複数の高域成分の音響信号を受信する第２の通信部と、複数の高域成分の音響信号を音響出力する複数の第２のスピーカと、映像信号を表示する映像表示部とを備える。このとき、低域成分の音響信号は、少なくとも１ｋＨｚ以下の周波数成分を含み、高域成分の音響信号は、少なくとも４ｋＨｚ以上の周波数成分を含むことが望ましい。

また、上記目的を達成するための映像音響出力システムの他の一態様として、音響出力装置が、音響信号を音像定位処理する第１の音像定位処理フィルタ部と、第１の音像定位処理フィルタ部が出力する複数の音響信号に対応して設けられ、各音響信号から低域成分の音響信号及び高域成分の音響信号をそれぞれ抽出する複数の音響信号出力制御部と、複数の音響信号出力制御部でそれぞれ抽出された複数の低域成分の音響信号を音響出力する複数の第１のスピーカと、複数の音響信号出力制御部でそれぞれ抽出された複数の高域成分の音響信号を、映像音響出力装置へ送出する第１の通信部とを備えてもよい。

典型的には、音響信号出力制御部は、音響信号のうち低域成分の音響信号だけを通過させる低域通過フィルタと、音響信号のうち高域成分の音響信号だけを通過させる高域通過フィルタとを含む。

また、音響出力装置が、映像音響出力装置から得られる情報に基づいて、映像音響出力装置の種類を判定する判定部をさらに備え、音響信号出力制御部が、判定部の判定結果に基づいて、低域通過フィルタの通過後の音響信号レベル及び高域通過フィルタの通過後の音響信号レベルを制御してもよい。この場合、第１の音像定位処理フィルタ部が、判定部の判定結果に基づいて、音像定位処理を制御してもよい。

また、音響出力装置が、視聴者の嗜好を反映させた視聴モードを入力する視聴モード入力部をさらに備え、音響信号出力制御部が、視聴モード入力部に入力された視聴モードに基づいて、低域通過フィルタのカットオフ周波数及び通過後の音響信号レベル、及び高域通過フィルタのカットオフ周波数及び通過後の音響信号レベルを制御してもよい。

また、音響出力装置が、視聴者が設定した音量値を入力する音量設定入力部をさらに備え、音量設定入力部に入力された音量値に基づいて、第１のスピーカに入力される低域成分の音響信号レベルを制御してもよい。この場合、映像音響出力装置が、音量設定入力部に入力された音量値を音響出力装置から取得し、音量設定入力部に入力された音量値に基づいて、第２のスピーカに入力される高域成分の音響信号レベルを制御してもよい。

さらに、音響出力装置が、映像音響出力装置から得られる音像定位のための信号処理に割り当てられる信号処理量に基づいて、音響出力装置が行う音像定位処理量と映像音響出力装置が行う音像定位処理量との配分を決定する処理配分決定部と、処理配分決定部で決定された配分に従って、第１の音像定位処理フィルタ部が行う音像定位処理を制御する第１の処理量制御部とをさらに備え、映像音響出力装置が、第２の通信部で受信された高域成分の音響信号を音像定位処理して複数の第２のスピーカに出力する第３の音像定位処理フィルタ部と、音響出力装置から与えられる処理配分決定部で決定された配分に従って、第３の音像定位処理フィルタ部が行う音像定位処理を制御する第２の処理量制御部とをさらに備える構成も考えられる。

本発明の映像音響出力システムによれば、映像と音像定位の高さが一致した臨場感が高い音響を容易に楽しむことができる。

本発明の映像音響出力システムの基本的な構成例を示す図 本発明の第１の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図 音響信号出力制御部１２ａの詳細な構成を示す図 音像定位処理フィルタ部１３ａの構成及びＨＲ伝達関数を示す図 適応アルゴリズムを用いてＦＩＲフィルタの係数を求めるための信号処理回路の構成例を示す図 テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａの構成及びＨＲ伝達関数を示す図 処理係数設定部１７ａの詳細な構成を示す図 ＡＶラックスピーカ装置１０及びテレビ２０の音響出力レベルを示す図 第１の実施形態に係る映像音響出力システムの周波数帯域別の音像を示す図 視聴者二人が音像定位効果を得る構成におけるＨＲ伝達関数を示す図 本発明の第１の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成の変形例を示す図 本発明の第２の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図 処理係数設定部１７ｂ及び音像定位処理フィルタ部７５ａの詳細な構成を示す図 音像定位処理後に周波数分割する場合の処理係数の例を示す図 本発明の第３の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図 音響信号出力制御部１２ｄの詳細な構成を示す図 視聴モードに応じた音響出力の振幅周波数特性の例を示す図 本発明の第４の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図 全チャンネルの低域成分用の音像定位処理フィルタ部の構成を示す図 ＦＩＲフィルタのフィルタ長と振幅周波数特性との関係を示す図 音像定位のための信号処理の配分の例を示す図 本発明のその他の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図 従来の音像定位処理の構成及びＨＲ伝達関数を示す図 高さの異なる音源のＨＲ伝達関数を示す図 従来の音像定位処理回路の構成例を示す図

図１は、本発明の映像音響出力システムの基本的な構成例を示す図である。この映像音響出力システムは、外部から映像信号及び音響信号が入力される音響出力装置であるＡＶラックスピーカ装置１０と、ＡＶラックスピーカ装置１０の上に設置され、ＨＤＭＩ（High-Definition Multimedia Interface ）ケーブルでＡＶラックスピーカ装置１０と接続される映像音響出力装置であるテレビ２０とで構成される。

このＨＤＭＩは、映像信号、マルチチャンネル音響信号、機器の動作を制御するためのＣＥＣ（Consumer Electronics Control）信号、及び機器を認証するためのＥＤＩＤ（Extended Display Identification Data）信号等の複数の信号を、多重化して１本のケーブルで伝送するための規格である。ＨＤＭＩを使用すれば、１本のケーブルで複数の機器間を簡略に接続できる。

ＡＶラックスピーカ装置１０は、少なくとも２個以上のスピーカを搭載している。図１のＡＶラックスピーカ装置１０は、中心より左側にスピーカ１１ａを、中心より右側にスピーカ１１ｂを搭載している。ＡＶラックスピーカ装置１０は、スピーカを取り付けるスペースが十分あり、比較的大きなサイズのスピーカが搭載されているため、高音質つまり低い周波数も含め広い周波数帯域で一定の振幅周波数特性で音響出力できるという特徴を有している。

一方、テレビ２０も、少なくとも２個以上のスピーカを搭載している。図１のテレビ２０は、映像表示部であるディスプレイ２３の左側にスピーカ２１ａを、右側にスピーカ２１ｂを搭載している。このテレビ２０は、ディスプレイ２３の周囲にスピーカを取り付けるスペースが十分になく、小さいサイズのスピーカしか搭載されていないため、低い周波数帯域の音響出力が不足する。なお、図１に示す構造に限らず、ディスプレイ２３の上側又は下側にスピーカが配置されている構造のテレビであっても、本発明を同様に適用可能である。

本発明の映像音響出力システムは、マルチチャンネル音響信号を高音質で音響出力し、所定の位置に音像を定位させるものであり、簡略な配線で実現できる。図１には、本発明の映像音響出力システムで実現できる、Ｌチャンネルの音響信号から定位される音像３０ａ及びＲチャンネルの音響信号から定位される音像３０ｂを示しており、ＡＶラックスピーカ装置１０やテレビ２０よりも外側で、かつテレビ２０のディスプレイ２３の高さ位置に音像が設定できていることを示している。

以下、本発明の映像音響出力システムの具体的な実施形態を順に説明する。なお、各実施形態では、入力される音響信号がＲチャンネル信号である場合について説明するが、入力される音響信号は、複数のチャンネル信号（Ｌ、Ｒ、Ｃ等）に分かれており、各チャンネル信号について以下に説明する処理がそれぞれ行われることは、言うまでもない。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図である。第１の実施形態に係るＡＶラックスピーカ装置１０は、スピーカ１１ａ及び１１ｂと、音響信号出力制御部１２ａと、音像定位処理フィルタ部１３ａと、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａと、ＨＤＭＩ通信部１５と、テレビ判定部１６と、処理係数設定部１７ａとを備える。テレビ２０は、スピーカ２１ａ及び２１ｂと、ＨＤＭＩ通信部２２と、ディスプレイ２３とを備える。

まず、ＡＶラックスピーカ装置１０の各構成について説明する。
音響信号出力制御部１２ａは、外部からＲチャンネルの音響信号Ｒ_inを入力し、後述するテレビ判定部１６が出力する判定結果に基づいて、ＡＶラックスピーカ装置１０から音響出力される音響信号Ｘ_AV(R)と、テレビ２０から音響出力される音響信号Ｘ_TV(R)とに分離する。

図３は、音響信号出力制御部１２ａの詳細な構成を示す図である。音響信号Ｒ_inは、低域通過部８１及び高域通過部８２とに入力される。低域通過部８１は、例えば所定のカットオフ周波数を持つローパスフィルタであり、音響信号Ｒ_inの低域成分を抽出する。高域通過部８２は、例えば所定のカットオフ周波数を持つハイパスフィルタであり、音響信号Ｒ_inの高域成分を抽出する。可変乗算器８３ａは、低域通過部８１の出力信号にゲイン設定部８４ａから与えられるゲインを乗算し、音響信号Ｘ_AV(R)として出力する。可変乗算器８３ｂは、高域通過部８２の出力信号にゲイン設定部８４ａから与えられるゲインを乗算し、音響信号Ｘ_TV(R)として出力する。ゲイン設定部８４ａは、テレビ判定部１６から与えられる信号に従って所定のゲインを可変乗算器８３ａ及び８３ｂに与える。ゲイン設定部８４ａの詳細な処理は後述する。

再び図２を参照する。音像定位処理フィルタ部１３ａは、音響信号Ｘ_AV(R)が音響出力されたときに所定の位置に音像が定位するように音像定位処理を行う。この音像定位処理フィルタ部１３ａが行う音像定位処理は、上記従来技術で説明したとおりであり、目標音像３０ｂから視聴者４の両耳へのＨＲ伝達関数をＨ_1,1及びＨ_1,2とすると、音像定位処理フィルタ部１３ａが備えるＦＩＲフィルタ３３ａ及び３３ｂの係数は、図４及び式［数２］を満足するＨＲ伝達関数Ｇ_1.1及びＧ_1.2に基づいて求められる。この音像定位処理によって得られた音響信号は、スピーカ１１ａ及び１１ｂにそれぞれ出力される。

ここで、ＦＩＲフィルタの係数を、上述したＨＲ伝達関数Ｇ_1.1及びＧ_1.2を算出した後で求めるのではなく、公知の適応アルゴリズムを用いて近似的に求める手法を、説明する。

図５は、適応アルゴリズムを用いてＦＩＲフィルタの係数を求めるための信号処理回路の構成例である。この信号処理回路には、設計参照信号Ｓが入力される。この設計参照信号Ｓは、ホワイトノイズ等の広帯域信号が望ましい。適応フィルタ４１ａ及び４１ｂは、設計参照信号Ｓを処理する。ＦＩＲフィルタ４２ａ、４２ｂ、及び４３ａ〜４３ｄは、それぞれＨＲ伝達関数Ｈ_1,1、Ｈ_1,2、及びＣ_1,1〜Ｃ_1,4による処理特性を有し、設計参照信号Ｓを処理する。ＦＩＲフィルタ４３ｅ及び４３ｆは、それぞれＨＲ伝達関数Ｃ_1,1及びＣ_1,2による処理特性を有し、適応フィルタ４１ａの出力信号を処理する。ＦＩＲフィルタ４３ｇ及び４３ｈは、それぞれＨＲ伝達関数Ｃ_1,3及びＣ_1,4による処理特性を有し、適応フィルタ４１ｂの出力信号を処理する。

加算器４４ａは、ＦＩＲフィルタ４３ｅの出力とＦＩＲフィルタ４３ｇの出力とを加算する。加算器４４ｂは、ＦＩＲフィルタ４３ｆの出力とＦＩＲフィルタ４３ｈの出力とを加算する。加算器４４ｃは、ＦＩＲフィルタ４２ａの出力から加算器４４ａの出力を減算する。加算器４４ｄは、ＦＩＲフィルタ４２ｂの出力から加算器４４ｂの出力を減算する。フィルタ係数更新部４５ａは、ＦＩＲフィルタ４３ａ及び４３ｂ、加算器４４ｃ、及び加算器４４ｄの出力に基づいて、適応フィルタ４１ａの係数を更新する。フィルタ係数更新部４５ｂは、ＦＩＲフィルタ４３ｃ及び４３ｄ、加算器４４ｃ、及び加算器４４ｄの出力に基づいて、適応フィルタ４１ｂの係数を更新する。このフィルタ係数更新部４５ａ及び４５ｂは、公知のＬＭＳアルゴリズムに基づいてフィルタ係数更新を行うため、動作の詳細な説明は省略する。

図５の構成によれば、適応誤差である加算器４４ｃ及び４４ｄの出力レベルが十分に小さくなれば、適応フィルタ４１ａ及び４１ｂの係数を、式［数２］を近似的に満足するＦＩＲフィルタ３３ａ及び３３ｂの係数として得ることができる。

再び図２を参照する。テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａは、音響信号Ｘ_TV(R)が音響出力されたときに所定の位置に音像が定位するように音像定位処理を行う。このテレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａが行う音像定位処理は、音像定位処理フィルタ部１３ａで説明した処理が、スピーカ２１ａ及び２１ｂの位置等のテレビ２０固有の情報を考慮した上で行われる（後述する）。目標音像３０ｂから視聴者４の両耳への頭部音響伝達関数をＨ_1,1及びＨ_1,2とすると、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａが備えるＦＩＲフィルタ５１ａ及び５１ｂの係数は、図６及び式［数３］を満足するＨＲ伝達関数Ｇ_2.1及びＧ_2.2に基づいて求められる。この音像定位処理によって得られた音響信号は、ＨＤＭＩ通信部１５からテレビ２０へ出力される。

ＨＤＭＩ通信部１５は、入力される映像信号とテレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａが出力する音響信号とをＨＤＭＩ規格に基づいて多重化し、多重信号をテレビ２０へ出力する。また、ＨＤＭＩ通信部１５は、テレビ２０から入力されるＥＤＩＤ信号をテレビ判定部１６へ出力する。テレビ判定部１６は、ＥＤＩＤ信号に基づいてテレビ２０の型番を判定する。判定した結果は、音響信号出力制御部１２ａ及び処理係数設定部１７ａへ出力される。処理係数設定部１７ａは、テレビ判定部１６の判定結果に基づいて、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａの処理係数を変更する。

次に、テレビ２０の各構成について説明する。
ＨＤＭＩ通信部２２は、ＡＶラックスピーカ装置１０のＨＤＭＩ通信部１５から多重信号を入力し、ＨＤＭＩ規格に基づいて多重信号を映像信号と音響信号とに分離する。また、ＨＤＭＩ通信部２２は、テレビ２０の型番情報を含むＥＤＩＤ信号をＡＶラックスピーカ装置１０へ出力する。ＨＤＭＩ通信部２２で分離された映像信号は、ディスプレイ２３に出力される。ＨＤＭＩ通信部２２で分離された音響信号は、スピーカ２１ａ及び２１ｂにそれぞれ出力される。

次に、ＦＩＲフィルタ５１ａ及び５１ｂの係数の設定方法について説明する。
式［数３］から明らかなように、ＦＩＲフィルタ５１ａ及び５１ｂの最適な係数は、スピーカ２１ａ及び２１ｂのＨＲ伝達関数Ｃ_1.1〜Ｃ_1.4によって異なる。これは、ＨＲ伝達関数Ｃ_1.1〜Ｃ_1.4が、スピーカ２１ａ及び２１ｂの音響伝達関数、テレビ筐体への取り付け状態、及び視聴者４から見た開き角度等が異なること、すなわちテレビ２０の種類の違いに起因する。また、スピーカ２１ａ及び２１ｂの音響出力能率も、テレビ２０の種類によって異なる。このため、ＡＶラックスピーカ装置１０の音響出力レベルとテレビ２０の音響出力レベルとのバランスも、テレビ２０の種類によって異なる。

テレビ判定部１６及び処理係数設定部１７ａは、上記問題を解決するための構成であり、テレビ２０の種類に応じてＦＩＲフィルタ５１ａ及び５１ｂの係数と可変乗算器８３ａ及び８３ｂのゲインを最適に設定する処理を行う。

図７に、処理係数設定部１７ａの詳細な構成を示す。テレビ判定部１６は、ＨＤＭＩ通信部１５を経てテレビ２０からＥＤＩＤ信号を受信する。通常、ＥＤＩＤ信号は、ディスプレイ仕様に関する情報を送受信するための規格として規定されているが、ＨＤＭＩ通信部２２は、テレビ２０の種類（型番）をＥＤＩＤ信号に含めて送信する。テレビ判定部１６は、受信したＥＤＩＤ信号からテレビ２０の型番を識別し、処理係数設定部１７ａ及び音響信号出力制御部１２ａに識別信号を出力する。

処理係数設定部１７ａは、識別信号が入力される処理係数照合部６１ａと、処理係数データベース６２とで構成される。処理係数データベース６２には、テレビ２０の型番やメーカ等に応じて予め設計されたＦＩＲフィルタ５１ａ及び５１ｂの係数が保持されている。処理係数照合部６１ａは、テレビ２０の識別信号に基づいて処理係数データベース６２から最適係数を読み出し、ＦＩＲフィルタ５１ａ及び５１ｂに設定する。なお、テレビ２０に応じた最適係数が処理係数データベース６２に保持されていない場合には、処理係数照合部６１ａは、例えば保持する全係数の平均値を設定したり、一方のスピーカの位置に音像が定位するように一方のＦＩＲフィルタに係数「１」を他方のＦＩＲフィルタに係数「０」を設定したり、スピーカ２１ａ及び２１ｂから音響出力させないために両方のＦＩＲフィルタに係数「０」を設定したりしてもよい。

次に、図３の可変乗算器８３ａ及び８３ｂのゲイン設定について説明する。
図８は、ＡＶラックスピーカ装置１０のスピーカ１１ａ及び１１ｂとテレビ２０のスピーカ２１ａ及び２１ｂとに、同レベルの音響信号を入力したときに出力される音響出力のレベル比較を、イメージで示した図である。ゲイン設定部８４ａは、図８に示すようなＡＶラックスピーカ装置１０とテレビ２０との音響出力レベルの差を補正し、かつ所望の音響出力レベルが得られるように可変乗算器８３ａ及び８３ｂのゲインを調整する。

例えば、ＡＶラックスピーカ装置１０の音響出力レベルとテレビ２０の音響出力レベルとが等しく、かつ視聴者４による音量設定に対する音響出力レベルがＰ０の状態を考える。テレビ２０がテレビＡの場合、図３のゲイン設定部８４ａは、可変乗算器８３ａに対して音響出力レベルが「ΔＰ２＋ΔＰ３」分上昇するゲインを与え、可変乗算器８３ｂに対して音響出力レベルが「ΔＰ１＋ΔＰ２＋ΔＰ３」分上昇するゲインを与えればよい。また、テレビ２０がテレビＢの場合、ゲイン設定部８４ａは、可変乗算器８３ａに対して音響出力レベルが「ΔＰ２＋ΔＰ３」分上昇するゲインを与え、可変乗算器８３ｂに対して音響出力レベルが「ΔＰ３］分上昇するゲインを与えればよい。

図９に、第１の実施形態に係る映像音響出力システムによって、視聴者４が知覚する周波数帯域別の音像の位置を示す。
ＡＶラックスピーカ装置１０のスピーカ１１ａ及び１１ｂから出力される音響信号は、低域通過部８１の処理によって高域成分が十分に減衰されている。よって、スピーカ１１ａ及び１１ｂからは音像の高さ知覚の手がかりとなる高域成分が音響出力されず、低域成分のみが音響出力される。このため、スピーカ１１ａ及び１１ｂからの音響出力によって定位される音像は、高さ方向の定位位置が不明瞭である音像３２ｂとなる。しかしながら、スピーカ１１ａ及び１１ｂは、低い周波数も含め広い周波数帯域で一定の振幅周波数特性で音響出力できるため、視聴者４は高音質の音を聴くことができる。

一方、テレビ２０のスピーカ２１ａ及び２１ｂから出力される音響信号は、高域通過部８２の処理によって低域成分が十分に減衰されている。よって、スピーカ２１ａ及び２１ｂからは低域成分が音響出力されず、音像の高さ知覚の手がかりとなる高域成分のみが音響出力される。このため、ディスプレイ２３とほぼ同じ高さに位置するスピーカ２１ａ及び２１ｂの音響出力によって定位される音像は、音像定位処理の制御誤差に関わらずディスプレイ２３の高さにある音像３１ｂの位置に定位する。また、スピーカ２１ａ及び２１ｂからは高域成分のみが音響出力されるので、低域成分の音響出力が難しい廉価なスピーカであっても、十分高音質で高域成分を音響出力することができる。

視聴者４は、これら２つの音を同時に聴くことになり、全体的には音像３０ｂを知覚することができる。なお、低域通過部８１及び高域通過部８２のカットオフ周波数は、ＨＲ伝達関数の振幅周波数特性の形状が平坦でなくなる境となる周波数、具体的には１〜４ｋＨｚの範囲にあることが望ましい。すなわち、低域成分の音響信号が少なくとも１ｋＨｚ以下の周波数成分を含み、高域成分の音響信号が少なくとも４ｋＨｚ以上の周波数成分を含むことを意味する。このカットオフ周波数は、低域通過部８１と高域通過部８２とで同じであってもよいし、オーバーラップしていてもよい。後者の場合、音像は大きくなりぼやけるが、音の迫力が増大する。

以上のように、本発明の第１の実施形態に係る映像音響出力システムによれば、高音質スピーカを搭載するＡＶラックスピーカ装置１０からは低域成分を音響出力し、廉価スピーカを搭載するテレビ２０からは高域成分を音響出力することで、所定の位置、すなわちテレビ２０のディスプレイ２３の高さに音像を定位することができる。これにより、視聴者は、高音質であると同時に、映像と音像定位の高さが一致した臨場感が高い音響を、新たに接続ケーブルを用いることなく容易に楽しむことができる。

なお、上記第１の実施形態では、Ｌ、Ｒ、Ｃ等の各チャンネル信号についてテレビ２０のスピーカ２１ａ及び２１ｂにおける音像定位処理を行うように説明した。しかし、ＨＤＭＩ規格（バージョン１．３）では、音声信号データ（ＰＣＭ）は最大８チャンネルしか多重化することができない。このため、例えば一部のチャンネル信号の高域成分だけをテレビ２０から音響出力し、残りのチャンネル信号については全帯域成分をＡＶラックスピーカ装置１０から音響出力すればよい。

また、上記第１の実施形態では、ＡＶラックスピーカ装置１０及びテレビ２０がそれぞれ２個のスピーカを搭載する場合を説明したが、３個以上のスピーカを搭載していてもよい。例えば、ＡＶラックスピーカ装置１０がＮ（Ｎ≧３）個のスピーカを搭載する場合、音像定位処理フィルタ部１３ａにＮ個のＦＩＲフィルタを用意し、式［数４］を満足する伝達関数Ｇ_1,1〜Ｇ_1,Nを各ＦＩＲフィルタの係数として与えればよい。

また、上記第１の実施形態では、音像定位処理フィルタ部１３ａ及びテレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａで処理するＦＩＲフィルタの処理係数は、式［数２］及び［数３］を満足するように各々設計される。つまり、ＡＶラックスピーカ装置１０の２個のスピーカで１箇所の音響伝達関数を、テレビ２０の２個のスピーカで１箇所の音響伝達関数を、それぞれ制御するような構成であった。しかし、これらの合計４個のスピーカを用いて２箇所以上の音響伝達関数を制御する構成にしてもよい。

例えば、４個のスピーカで二人の視聴者の両耳位置の音響伝達関数を制御することが考えられる。図１０は、映像音響出力システムと音像定位制御を行う隣り合う二人の視聴者４ａ及び４ｂとの位置関係を示す上面図である。図１０の（ａ）は、スピーカ１１ａ及び１１ｂから視聴者４ａ及び４ｂの両耳への経路のＨＲ伝達関数Ｃ_1,1〜Ｃ_1.8を、図１０の（ｂ）は、スピーカ２１ａ及び２１ｂから視聴者４ａ及び４ｂの両耳への経路のＨＲ伝達関数Ｃ_2,1〜Ｃ_2,8を示している。式［数５］を満足する伝達関数Ｇ_1,1〜Ｇ _2,2 をＦＩＲフィルタの係数として音像定位処理フィルタ部１３ａ及びテレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａに設定すれば、視聴者４ａ及び４ｂは、同じ音像定位効果を得ることができる。

さらに、上記第１の実施形態では、音響信号がＡＶラックスピーカ装置１０へ入力される構成を説明したが、図１１に示すように、テレビ２０へ入力される放送波から得られる音響信号をＡＶラックスピーカ装置１０へ送出してもよい。図１１では、放送波受信部２４が、受信された放送波を映像信号と音響信号とに分離する。音響信号通信部２７は、分離された音響信号をＡＶラックスピーカ装置１０の音響信号通信部７３へ送信する。音響信号通信部７３は、テレビ２０から音響信号を受信し、音響信号出力制御部１２ａへ出力する。

（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図である。第２の実施形態に係るＡＶラックスピーカ装置１０は、スピーカ１１ａ及び１１ｂと、音響信号出力制御部１２ｂ及び１２ｃと、音像定位処理フィルタ部７５ａと、ＨＤＭＩ通信部１５と、テレビ判定部１６と、処理係数設定部１７ｂとを備える。テレビ２０は、スピーカ２１ａ及び２１ｂと、ＨＤＭＩ通信部２２と、ディスプレイ２３とを備える。

この第２の実施形態のＡＶラックスピーカ装置１０は、上記第１の実施形態のＡＶラックスピーカ装置１０と、音響信号出力制御部１２ｂ及び１２ｃ、音像定位処理フィルタ部７５ａ、及び処理係数設定部１７ｂが異なる。以下、この異なる構成を中心に第２の実施形態を説明する。図１３は、処理係数設定部１７ｂ及び音像定位処理フィルタ部７５ａの詳細な構成を示す図である。

音像定位処理フィルタ部７５ａは、左スピーカ用のＦＩＲフィルタ７６ａ及び右スピーカ用のＦＩＲフィルタ７６ｂを備え、入力される音響信号の音像定位処理を行う。処理係数設定部１７ｂは、識別信号が入力される処理係数照合部６１ｂと、処理係数データベース６２と、処理係数合成部７７ｂとで構成される。処理係数照合部６１ｂは、テレビ判定部１６から入力される識別信号に基づいて、テレビ２０から音響出力される高域成分を生成するための最適係数を処理係数データベース６２から読み出す。処理係数合成部７７ｂは、ＡＶラックスピーカ装置１０から音響出力される低域成分を生成するための処理係数を予め保持しており、処理係数照合部６１ｂで読み出された処理係数と合成する。そして、処理係数合成部７７ｂは、合成した処理係数をＦＩＲフィルタ７６ａ及び７６ｂに設定する。

図１４に、ＡＶラックスピーカ装置１０及びテレビ２０から音響出力される成分の境界となる周波数が１ｋＨｚの場合に、ＦＩＲフィルタ７６ａに設定される処理係数の一例を示す。図中の上段が係数値であり、下段が振幅周波数特性である。図１４の（ａ）は、処理係数合成部７７ｂに予め保持されている低域成分生成用のフィルタ処理係数Ｇ_1,1を示す。図１４の（ｂ）は、処理係数照合部６１ｂで読み出された高域成分生成用のフィルタ処理係数Ｇ_2,1を示す。図１４の（ｃ）は、式［数６］に基づいてフィルタ処理係数Ｇ_1,1とフィルタ処理係数Ｇ_2,1を合成した処理係数Ｇ₁を示す。

処理係数合成部７７ｂは、左スピーカ用の処理係数Ｇ₁をＦＩＲフィルタ７６ａに右スピーカ用の処理係数Ｇ₁をＦＩＲフィルタ７６ｂにそれぞれ設定する。ＦＩＲフィルタ７６ａ及び７６ｂの出力は、音響信号出力制御部１２ｂ及び１２ｃを介して、ＡＶラックスピーカ装置１０から音響出力される低域成分の音響信号Ｘ_AV(R)と、テレビ２０から音響出力される高域成分の音響信号Ｘ_TV(R)とに分離される。この音響信号出力制御部１２ｂ及び１２ｃは、図３の音響信号出力制御部１２ａと同様の構成である。

以上のように、本発明の第２の実施形態に係る映像音響出力システムによれば、高音質スピーカを搭載するＡＶラックスピーカ装置１０からは低域成分を音響出力し、廉価スピーカを搭載するテレビ２０からは高域成分を音響出力することで、所定の位置、すなわちテレビ２０のディスプレイ２３の高さに音像を定位することができる。これにより、視聴者は、高音質であると同時に、映像と音像定位の高さが一致した臨場感が高い音響を、新たに接続ケーブルを用いることなく容易に楽しむことができる。

（第３の実施形態）
上記第１及び第２の実施形態では、様々な音響信号について画一的な音像定位処理を行った。しかし、視聴者によって好みの音質や好みの音像の高さ位置が異なる場合が考えられる。また、視聴するコンテンツに応じてそれらを調整したいという要望もある。そこで、第３の実施形態では、視聴者４が入力する視聴モードに応じて、ＡＶラックスピーカ装置１０及びテレビ２０から出力する音響信号の振幅周波数特性を制御する構成を説明する。

図１５は、本発明の第３の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図である。第３の実施形態に係るＡＶラックスピーカ装置１０は、スピーカ１１ａ及び１１ｂと、音響信号出力制御部１２ｄと、音像定位処理フィルタ部１３ａと、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａと、ＨＤＭＩ通信部１５と、テレビ判定部１６と、処理係数設定部１７ａと、視聴モード設定入力部７２とを備える。テレビ２０は、スピーカ２１ａ及び２１ｂと、ＨＤＭＩ通信部２２と、ディスプレイ２３とを備える。

この第３の実施形態のＡＶラックスピーカ装置１０は、上記第１の実施形態のＡＶラックスピーカ装置１０と、音響信号出力制御部１２ｄ及び視聴モード設定入力部７２が異なる。以下、この異なる構成を中心に第３の実施形態を説明する。図１６は、音響信号出力制御部１２ｄの詳細な構成を示す図である。

視聴モード設定入力部７２は、例えばリモコンの操作ボタンであって、視聴者４が聴きたい音の音質や音像の高さ位置に関する指示を視聴者４から入力する。なお、視聴者４からの指示形態は特に限定しないが、例えば予め音質と音像の高さ位置との組み合わせをパターン化した「映画モード」、「音楽モード」、「高音質モード」、及び「臨場感モード」等の複数の視聴モードを視聴モード設定入力部７２に用意しておくと、視聴者４が音質や音像の高さ位置を簡単に指示できる。

視聴モード設定入力部７２は、視聴者４からの指示を、音響信号出力制御部１２ｄの処理係数設定部１７ｂ及びゲイン設定部８４ａに与える。処理係数設定部１７ｂは、視聴者４からの指示に従って、ＡＶラックスピーカ装置１０からの音響出力周波数とテレビ２０からの音響出力周波数の境となる周波数、すなわち低域通過部８１及び高域通過部８２のカットオフ周波数を設定する。ゲイン設定部８４ａは、視聴者４からの指示に従って、所定のゲインを可変乗算器８３ａ及び８３ｂに与える。

今、映像との一体感を優先する「映画モード」と音質を優先する「音楽モード」とが予め設定されている場合を、図１７を用いて説明する。図１７の（ａ）は、「映画モード」の特性であり、映像との一体感をより高めるため、音響出力の境となるカットオフ周波数ｆｃ１が低く設定されている。これにより、より広い周波数帯域の成分がテレビディスプレイ２３の高さに音像定位する。また、ＡＶラックスピーカ装置１０の音響出力である低域成分のレベルが、通常モードのレベルに対してΔＰ４だけ高く設定されており、より迫力のある音を視聴者４に聴かせることができる。一方、図１７の（ｂ）は、「音楽モード」の特性であり、音響出力の境となるカットオフ周波数ｆｃ２が高く設定されている。これにより、高音質スピーカを搭載するＡＶラックスピーカ装置１０の音響出力の周波数帯域がより広くなるため、視聴者４により高音質の音を聴かせることができる。

以上のように、本発明の第３の実施形態に係る映像音響出力システムによれば、好みに応じた音響効果を得ることができる。
なお、本第３の実施形態の構成は、図１５に示した第１の実施形態の構成への適用だけでなく、第２の実施形態の構成（図１２）への適用も勿論可能である。

（第４の実施形態）
上記第１〜第３の実施形態では、テレビ２０側の音像定位処理を全てＡＶラックスピーカ装置１０側で行う構成を説明した。しかしながら、この構成の場合、ＡＶラックスピーカ装置１０に全ての処理負荷がかかることになる。そこで、この第４の実施形態では、テレビ２０で許容される信号処理量に応じて、テレビ２０にも音像定位処理の一部を負担させる構成を説明する。

図１８は、本発明の第４の実施形態に係る映像音響出力システムの詳細な構成を示す図である。第４の実施形態に係るＡＶラックスピーカ装置１０は、スピーカ１１ａ及び１１ｂと、音響信号出力制御部１２ａと、音像定位処理フィルタ部１３ａと、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａと、ＨＤＭＩ通信部１５と、テレビ判定部１６と、処理係数設定部１７ａと、処理配分決定部７４と、処理量制御部７５とを備える。テレビ２０は、スピーカ２１ａ及び２１ｂと、ＨＤＭＩ通信部２２と、ディスプレイ２３と、許容処理量検出部２５と、処理量制御部２６と、テレビ用音像定位処理フィルタ部２７ａとを備える。

この第４の実施形態のＡＶラックスピーカ装置１０は、上記第１の実施形態のＡＶラックスピーカ装置１０と、処理配分決定部７４及び処理量制御部７５が異なる。また、第４の実施形態のテレビ２０は、上記第１の実施形態のテレビ２０と、許容処理量検出部２５、処理量制御部２６、及びテレビ用音像定位処理フィルタ部２７ａが異なる。以下、この異なる構成を中心に第４の実施形態を説明する。

許容処理量検出部２５は、音像定位のための信号処理に割り当てられるテレビ２０の信号処理量を検出し、検出した許容処理量の情報をＣＥＣ信号の一部としてＨＤＭＩ通信部２２に出力する。処理配分決定部７４は、テレビ判定部１６が出力するテレビ２０の種類を示す識別信号と、ＨＤＭＩ通信部１５を通じて入力されるテレビ２０の許容処理量情報とに基づいて、ＡＶラックスピーカ装置１０が行う信号処理の処理量とテレビ２０が行う信号処理の処理量とを決定する。この決定された処理配分情報は、処理量制御部７５へ出力されると共に、ＣＥＣ信号の一部としてＨＤＭＩ通信部１５に出力される。

ＡＶラックスピーカ装置１０の処理量制御部７５は、処理配分情報に基づいて音像定位処理フィルタ部１３ａのフィルタ数とフィルタ長、及びテレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａのフィルタ数とフィルタ長を設定する。一方、テレビ２０の処理量制御部２６は、ＨＤＭＩ通信部２２を通してＡＶラックスピーカ装置１０から受信した処理配分情報に基づいて、テレビ用音像定位処理フィルタ部２７ａのフィルタ数及びフィルタ長を設定する。テレビ用音像定位処理フィルタ部２７ａは、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａと同じ構成であり、１つのチャンネル当たり２つのＦＩＲフィルタで入力信号を処理して、スピーカ２１ａ及び２１ｂに出力する。

図１９は、ＡＶラックスピーカ装置１０で処理する低域成分用の音像定位処理フィルタを全てのチャンネル分について示した図である。図１９において、音像定位処理フィルタ部１３ｂ〜１３ｆは、Ｌ、Ｃ、ＳＲ、ＳＬ、及びＬＦＥの各チャンネル信号の低域成分用の音像定位処理フィルタ部であり、音像定位処理フィルタ部１３ａと同様にそれぞれ２個のＦＩＲフィルタで構成される。ただし、通常ＬＦＥチャンネルに含まれる１２０Ｈｚ以下の低域信号については、音像知覚が困難であり音像定位処理は必要では無い。よって、音像定位処理フィルタ部１３ｆは、ＦＩＲフィルタを含まずにスルー処理することが望ましい。加算器４４ｃは、音像定位処理フィルタ部１３ａ〜１３ｆの出力のうちスピーカ１１ａから音響出力する信号を加算する。加算器４４ｄは、音像定位処理フィルタ部１３ａ〜１３ｆの出力のうちスピーカ１１ｂから音響出力する信号を加算する。加算器４４ｃ及び４４ｄの出力は、それぞれスピーカ１１ａ及び１１ｂから音響出力される。なお、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａについても同様である。

次に、処理配分決定部７４の処理量決定方法について説明する。
処理配分決定部７４には、ＡＶラックスピーカ装置１０で許容される信号処理量Ｓ１の情報が保持されている。また、処理配分決定部７４には、許容処理量検出部２５からＨＤＭＩ通信部２２及び１５経由でテレビ２０で許容される信号処理量Ｓ２の情報が入力される。処理配分決定部７４は、音像定位処理フィルタ部１３ａとテレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａ及び２７ａとで必要とする信号処理量がＳ１＋Ｓ２を越えない範囲で、かつできるだけ高い音像定位効果が得られるように、音像定位処理フィルタ部１３ａ、テレビ用音像定位処理フィルタ部１４ａ及び２７ａを構成するＦＩＲフィルタのフィルタ長を決定する。

ここで、ＦＩＲフィルタのフィルタ長と振幅周波数特性との関係の一例を、図２０に示す。図２０の（ａ）は、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数値を示している。図２０の（ｂ）は、（ａ）に示したフィルタ係数値のうち、１０２４タップ分を係数として持つフィルタＡと、係数値が大きな値を持つ２００タップ付近を中心とする１２８タップ分を係数として持つフィルタＢと、２００タップ付近を中心とする６４タップ分を係数として持つフィルタＣについて、振幅周波数特性を示したものである。ＦＩＲフィルタは、フィルタ係数の長さ、すなわちフィルタ長が短いほど信号処理量が少ないが、図２０の（ｂ）からもわかるように特に低い周波数の特性の分解能が大きくなり、特性精度が低くなってしまう。よって、音像定位処理を行うＦＩＲフィルタは、フィルタ長が短くなった場合、信号処理量が少ないという利点がある一方で、特に低い周波数帯域において特性精度が低くなり、式［数２］及び式［数３］を満足しなくなるため、結果として音像定位効果が悪くなる欠点がある。

図９に示した音像の場合、低域知覚音像３２ｂ又は高域知覚音像３１ｂが図示された位置に定位せず、音響出力しているスピーカの近くに定位したり、極端な場合には頭の中で音が鳴っているような感覚（頭内定位）を与えてしまうという問題が発生する。特に、本来視聴者４の斜め後方に定位すべきサラウンドチャンネルの音像が、音像定位処理フィルタ部のフィルタ長が短いがために、音響出力しているスピーカの近くに定位してしまった場合、視聴者４は大きな違和感を感じ、音響的な臨場感は大幅に損なわれてしまう。

処理配分決定部７４は、フロントチャンネルを処理するＦＩＲフィルタよりもサラウンドチャンネルを処理するＦＩＲフィルタのフィルタ長を優先し、高域成分を処理するＦＩＲフィルタよりも低域成分を処理するＦＩＲフィルタのフィルタ長を優先するように処理配分を決定する。図２１に、各音像定位処理フィルタ部が処理するフィルタ長の例を示す。図２１では、例えばＡＶラックスピーカ装置１０にある音像定位処理フィルタ部１３ａ〜１３ｅは、Ｃチャンネル信号、Ｌチャンネル信号、及びＲチャンネル信号の低域成分を、２個の５１２タップ−ＦＩＲフィルタで処理し、サラウンドＬチャンネル信号及びサラウンドＲチャンネル信号の低域成分を、２個の１０２４タップ−ＦＩＲフィルタで処理する。なお、処理配分決定部７４は、ＨＤＭＩ規格で定められる多重化可能な音声データチャンネル数も併せて考慮した上で最適な処理配分を決定する。

一方、テレビ２０は、例えば受信している放送波の種類又は付加機能使用の有無等により、ＬＳＩ等の信号処理回路への信号処理負荷が変動する。それら信号処理負荷の変動に応じて、音像定位のための信号処理に割り当てられる信号処理量Ｓ２も変動する。よって、処理配分決定部７４は、変動するＳ１＋Ｓ２に応じて、極力音像定位効果を損なわないようなフィルタ長の設定、又は音像定位処理チャンネルを選択するように動作する。

以上のように、本発明の第４の実施形態に係る映像音響出力システムによれば、テレビ２０で許容される信号処理量に応じて、音像定位処理をＡＶラックスピーカ装置１０とテレビ２０とに適切に配分する。これにより、テレビ２０の種類や動作状況に関わらず、視聴者は高い音像定位効果を得ることができる。

なお、本第４の実施形態の構成は、図１８に示した第１の実施形態の構成への適用だけでなく、第２の実施形態の構成（図１２）及び第３の実施形態の構成（図１５）への適用も勿論可能である。

また、図２０の（ｂ）に示したように、振幅周波数特性は、フィルタ長が短くなるにつれて特に低域において振幅レベルが減衰する傾向がある。そこで、フィルタ長に応じて、音響信号出力制御部１２ａを構成する可変乗算器８３ａのゲインが増加するようにして、不足する低域の振幅レベルを補う構成にしてもよい。又は、可変乗算器８３ａの代わりに振幅周波数特性が可変のイコライザフィルタを挿入し、フィルタ長に応じて、イコライザフィルタの振幅特性を変更して不足する低域の振幅レベルを補う構成にしてもよい。

さらに、通常、５．１チャンネル音響のコンテンツにおいて、サラウンドチャンネルには効果音等の成分が割り当てられており、フロントチャンネルに比べて音像定位による音響と映像との一体感に与える寄与度は低い。よって、サラウンドチャンネルは周波数分割を行わずにＡＶラックスピーカ装置１０のみから音像定位処理された全周波数成分を音響出力するか、テレビ２０のみから音像定位処理された全周波数成分を音響出力してもよい。

（その他の実施形態）
上記第１〜第４の実施形態では、ＡＶラックスピーカ装置１０の音量とテレビ２０の音量とのバランスが保たれていることを前提に説明した。しかし、ＡＶラックスピーカ装置１０やテレビ２０には、好みの音量で視聴できるようにそれぞれ音量設定機能が備えられている。

本発明では、各スピーカから出力される音の周波数帯域が異なるため、ＡＶラックスピーカ装置１０又はテレビ２０で独立に音量変更した場合には、音響出力レベルのバランスが崩れて音質が悪くなる問題が発生する。よって、視聴者４が入力する音量設定に関わらずＡＶラックスピーカ装置１０とテレビ２０の音響出力レベルのバランスを一定に保つような工夫が必要である。

図２２に、その構成の一例を示す。この例では、ＡＶラックスピーカ装置１０側にある音量設定入力部７１で音量を制御する場合を示している。音量設定入力部７１に視聴者４から音量変更の指示が入力されると、ゲイン設定２４ｂは、その音量変更の指示に応じて可変乗算器８３ｃ及び８３ｄのゲインを制御する。一方、この音量変更の指示は、ＨＤＭＩ通信部１５及び２２を介して、ゲイン設定２４ｃにも出力される。ゲイン設定２４ｃは、音量変更の指示に応じて可変乗算器８３ｅ及び８３ｆのゲインを制御する。

なお、音量変更の指示に応じた制御対象は、スピーカへ入力されるアナログ信号のゲイン以外であっても構わない。また、音量設定入力部７１がテレビ２０側にあってもよい。

本発明の映像音響出力システムは、映像と音像定位の高さを一致させたい場合等に適用可能である。

４、４ａ、４ｂ、１０４ 視聴者
１０ ＡＶラックスピーカ装置
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、１０２ａ〜１０２ｆ スピーカ
１２ａ〜１２ｄ 音響信号出力制御部
１３ａ〜１３ｆ、７５ａ 音像定位処理フィルタ部
１４ａ、２７ａ テレビ用音像定位処理フィルタ部
１５、２２ ＨＤＭＩ通信部
１６ テレビ判定部
１７ａ、１７ｂ 処理係数設定部
２０ テレビ
２３、１０５ ディスプレイ
２４ 放送波受信部
２４ｃ、８４ａ ゲイン設定部
２５ 許容処理量検出部
２６、７５ 処理量制御部
２７、７３ 音響信号通信部
３０ａ、３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、１０３ａ、１０３ｂ 音像
３３ａ、３３ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ〜４３ｈ、５１ａ、５１ｂ、７６ａ、７６ｂ、１０１ａ、１０１ｂ ＦＩＲフィルタ
４１ａ、４１ｂ 適応フィルタ
４４ａ〜４４ｄ、１１１ａ、１１１ｂ 加算器
４５ａ、４５ｂ フィルタ係数更新部
６１ａ、６１ｂ 処理係数照合部
６２ 処理係数データベース
７１ 音量設定入力部
７２ 視聴モード設定入力部
７４ 処理配分決定部
７７ｂ 処理係数合成部
８１ 低域通過部
８２ 高域通過部
８３ａ〜８３ｆ 可変乗算器
１０６ 処理回路
１０７ イコライザ
１０８ 帯域通過フィルタ
１１０ａ〜１１０ｄ 増幅器

Claims (17)

1. 音響出力装置と当該音響出力装置の上方に設置される映像音響出力装置とで構成され、音響信号の音像を所定の位置に定位させて出力する映像音響出力システムであって、
   前記音響出力装置は、
   前記音響信号から、低域成分の音響信号及び高域成分の音響信号を抽出する音響信号出力制御部と、
   前記低域成分の音響信号を音像定位処理する第１の音像定位処理フィルタ部と、
   前記第１の音像定位処理フィルタ部が出力する複数の低域成分の音響信号を音響出力する複数の第１のスピーカと、
   前記高域成分の音響信号を音像定位処理する第２の音像定位処理フィルタ部と、
   前記第２の音像定位処理フィルタ部が出力する複数の高域成分の音響信号を、前記映像音響出力装置へ伝送する第１の通信部とを備え、
   前記映像音響出力装置は、
   前記音響出力装置から伝送される前記複数の高域成分の音響信号を受信する第２の通信部と、
   前記複数の高域成分の音響信号を音響出力する複数の第２のスピーカと、
   映像信号を表示する映像表示部とを備え、
   前記低域成分の音響信号は、少なくとも１ｋＨｚ以下の周波数成分を含み、
   前記高域成分の音響信号は、少なくとも４ｋＨｚ以上の周波数成分を含み、
   前記第２の音像定位処理フィルタ部は、前記映像音響出力装置に関する情報を基に、前記映像音響出力装置の設置される高さに音像が定位するように、前記高域成分の音響信号を音像定位処理することを特徴とする、映像音響出力システム。
2. 前記音響信号出力制御部は、
   前記音響信号のうち低域成分の音響信号だけを通過させる低域通過フィルタと、
   前記音響信号のうち高域成分の音響信号だけを通過させる高域通過フィルタとを含む、請求項１に記載の映像音響出力システム。
3. 前記音響出力装置は、前記映像音響出力装置から得られる情報に基づいて、前記映像音響出力装置の種類を判定する判定部をさらに備え、
   前記音響信号出力制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記低域通過フィルタの通過後の音響信号レベル及び前記高域通過フィルタの通過後の音響信号レベルを制御する、請求項２に記載の映像音響出力システム。
4. 前記第２の音像定位処理フィルタ部は、前記判定部の判定結果に基づいて算出された係数を基に、前記高域通過フィルタの通過後の音響信号に対して音像定位処理を施す、請求項３に記載の映像音響出力システム。
5. 前記第１の音像定位処理フィルタ部は、前記判定部の判定結果に基づいて、音像定位処理を制御する、請求項３に記載の映像音響出力システム。
6. 前記音響出力装置は、視聴者の嗜好を反映させた視聴モードを入力する視聴モード入力部をさらに備え、
   前記音響信号出力制御部は、前記視聴モード入力部に入力された視聴モードに基づいて、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数及び通過後の音響信号レベル、及び前記高域通過フィルタのカットオフ周波数及び通過後の音響信号レベルを制御する、請求項２に記載の映像音響出力システム。
7. 前記音響出力装置は、視聴者が設定した音量値を入力する音量設定入力部をさらに備え、前記音量設定入力部に入力された音量値に基づいて、前記第１のスピーカに入力される低域成分の音響信号レベルを制御する、請求項１に記載の映像音響出力システム。
8. 前記映像音響出力装置は、前記音量設定入力部に入力された音量値を前記音響出力装置から取得し、前記音量設定入力部に入力された音量値に基づいて、前記第２のスピーカに入力される高域成分の音響信号レベルを制御する、請求項７に記載の映像音響出力システム。
9. 前記音響出力装置は、
   前記映像音響出力装置から得られる音像定位のための信号処理に割り当てられる信号処理量に基づいて、前記音響出力装置が行う音像定位処理量と前記映像音響出力装置が行う音像定位処理量との配分を決定する処理配分決定部と、
   前記処理配分決定部で決定された配分に従って、前記第１の音像定位処理フィルタ部が行う音像定位処理を制御する第１の処理量制御部とをさらに備え、
   前記映像音響出力装置は、
   前記第２の通信部で受信された前記高域成分の音響信号を音像定位処理して前記複数の第２のスピーカに出力する第３の音像定位処理フィルタ部と、
   前記音響出力装置から与えられる前記処理配分決定部で決定された配分に従って、前記第３の音像定位処理フィルタ部が行う音像定位処理を制御する第２の処理量制御部とをさらに備える、請求項１に記載の映像音響出力システム。
10. 音響出力装置と当該音響出力装置の上方に設置される映像音響出力装置とで構成され、音響信号の音像を所定の位置に定位させて出力する映像音響出力システムであって、
    前記音響出力装置は、
    前記音響信号を音像定位処理する第１の音像定位処理フィルタ部と、
    前記第１の音像定位処理フィルタ部が出力する複数の音響信号に対応して設けられ、各音響信号から低域成分の音響信号及び高域成分の音響信号をそれぞれ抽出する複数の音響信号出力制御部と、
    前記複数の音響信号出力制御部でそれぞれ抽出された複数の低域成分の音響信号を音響出力する複数の第１のスピーカと、
    前記複数の音響信号出力制御部でそれぞれ抽出された複数の高域成分の音響信号を、前記映像音響出力装置へ送出する第１の通信部とを備え、
    前記映像音響出力装置は、
    前記音響出力装置から伝送される前記複数の高域成分の音響信号を受信する第２の通信部と、
    前記複数の高域成分の音響信号を音響出力する複数の第２のスピーカと、
    映像信号を表示する映像表示部とを備え、
    前記低域成分の音響信号は、少なくとも１ｋＨｚ以下の周波数成分を含み、
    前記高域成分の音響信号は、少なくとも４ｋＨｚ以上の周波数成分を含み、
    前記第１の音像定位処理フィルタ部は、前記映像音響出力装置に関する情報を基に、前記映像音響出力装置の設置される高さに音像が定位するように音像定位処理することを特徴とする、映像音響出力システム。
11. 前記複数の音響信号出力制御部は、それぞれ
    前記音響信号のうち低域成分の音響信号だけを通過させる低域通過フィルタと、
    前記音響信号のうち高域成分の音響信号だけを通過させる高域通過フィルタとを含む、請求項１０に記載の映像音響出力システム。
12. 前記音響出力装置は、前記映像音響出力装置から得られる情報に基づいて、前記映像音響出力装置の種類を判定する判定部をさらに備え、
    前記複数の音響信号出力制御部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記低域通過フィルタの通過後の音響信号レベル及び前記高域通過フィルタの通過後の音響信号レベルをそれぞれ制御する、請求項１１に記載の映像音響出力システム。
13. 前記第１の音像定位処理フィルタ部は、前記判定部の判定結果に基づいて、音像定位処理を制御する、請求項１２に記載の映像音響出力システム。
14. 前記音響出力装置は、視聴者の嗜好を反映させた視聴モードを入力する視聴モード入力部をさらに備え、
    前記複数の音響信号出力制御部は、前記視聴モード入力部に入力された視聴モードに基づいて、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数及び通過後の音響信号レベル、及び前記高域通過フィルタのカットオフ周波数及び通過後の音響信号レベルをそれぞれ制御する、請求項１１に記載の映像音響出力システム。
15. 前記音響出力装置は、視聴者が設定した音量値を入力する音量設定入力部をさらに備え、前記音量設定入力部に入力された音量値に基づいて、前記第１のスピーカに入力される低域成分の音響信号レベルを制御する、請求項１０に記載の映像音響出力システム。
16. 前記映像音響出力装置は、前記音量設定入力部に入力された音量値を前記音響出力装置から取得し、前記音量設定入力部に入力された音量値に基づいて、前記第２のスピーカに入力される高域成分の音響信号レベルを制御する、請求項１５に記載の映像音響出力システム。
17. 前記音響出力装置は、
    前記映像音響出力装置から得られる音像定位のための信号処理に割り当てられる信号処理量に基づいて、前記音響出力装置が行う音像定位処理量と前記映像音響出力装置が行う音像定位処理量との配分を決定する処理配分決定部と、
    前記処理配分決定部で決定された配分に従って、前記第１の音像定位処理フィルタ部が行う音像定位処理を制御する第１の処理量制御部とをさらに備え、
    前記映像音響出力装置は、
    前記第２の通信部で受信された前記高域成分の音響信号を音像定位処理して前記複数の第２のスピーカに出力する第２の音像定位処理フィルタ部と、
    前記音響出力装置から与えられる前記処理配分決定部で決定された配分に従って、前記第２の音像定位処理フィルタ部が行う音像定位処理を制御する第２の処理量制御部とをさらに備える、請求項１０に記載の映像音響出力システム。

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