JP5920922B2 - 音響効果装置 - Google Patents

Description

本発明は、サラウンド信号を利用して、音像の定位方向を連続的に変化させることを可能にした、空間における音響効果付加を行う装置に関する。

ゲーム機等では何らかのイベントが発生した時に、ステレオ音の再生を停止させ、この停止に応答して、珍しい音響効果を付加することが期待されていた。このため、ステレオ信号の供給が停止することを示す信号である「イベント指令信号」が与えられると、奇抜な効果音を発生させる音響装置が提案されていた（例えば、特許文献１参照。）。この音響装置にあっては、その制御部は、イベント指令信号が与えられていない場合である「通常時」には、第１の２つのスイッチをオン状態として、ステレオ音源部からの左信号（Ｌ信号）および右信号（Ｒ信号）のみを、各々、第１の加算部、第２の加算部に与えるため、「通常時」には単なるステレオ信号のみが前記第１の２つのスイッチの各々を介して放音される。なお、上記イベントとしては、例えばゲームの世界において、ゲーム進行がされて異なるシーンが出現する事、或るゲームから他の種類のゲームに移行する事、ゲーム内容のメニューを変更する事等が挙げられる。

そして、制御部は、イベント指令信号が与えられると、ステレオ信号の供給は停止されるものの、第２の２つのスイッチをオン状態として、ループ遅延部でループ状に音信号が循環されている信号を効果音生成部へ２種類交互に入力させる。すると、この交互に入力された２種類の信号に応答して、効果音生成部は各々効果音を出力する。この２種類の効果音は各々、第１の加算部、第２の加算部にも入力されるので、たとえステレオ音源部からのステレオ音信号が停止しても、効果音が発生し奇抜な音響効果を得ることができた。

特開２０１１−６９９３０号公報（第４−６頁、第４図）

確かに、上述した先行技術によれば、ステレオ信号の供給が停止することを示すイベント指令信号が与えられると、奇抜な効果音を発音させることはできる。しかしながら、効果音生成部には２種類のループ遅延信号が交互に入力されるため、音像は、高々２ポイントで定位されるに過ぎないものであった。つまり、上述した音響装置にあっては、高々２ポイントで音像の定位位置を交互変化させるに過ぎないものであった。

本発明は、かかる従来の課題を解決するためになされたもので、音像の定位方向を連続的に変化させることを可能にし、空間における音響効果付加を行う装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、左信号、右信号、左サラウンド信号および右サラウンド信号の４チャンネル信号で成るマルチチャンネル信号を出力するマルチチャンネル音源部（１０）と、
前記４チャンネル信号の内の任意の２乃至３チャンネルの信号を加算するか、又は、前記４チャンネルの夫々の信号を加算する加算部（３０）と、この加算部（３０）による加算結果を書き込んで行くバッファ（４６）と、このバッファ（４６）から読み出した信号に係数Ａを乗じる係数部（４５）と、
通常時には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」に設定して、前記加算部（３０）によって加算された結果を前記バッファ（４６）に書き込んでいく一方、何らかのイベントが発生したことを示すイベント信号が与えられた場合には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」でない値に設定して、前記バッファ（４６）に書き込まれていた信号を読み出していき、前記係数部（４５）の係数Ａを乗じた信号を、音像の定位方向を変更制御する方向制御部（６０）に入力する制御部（１００）と、
前記方向制御部（６０）から出力される４チャンネルの信号を入力して、左チャンネル出力信号および右チャンネル出力信号の２チャンネルの信号を出力する音源仮想化処理部（７０）と、を備え、
前記方向制御部（６０）は、
前記バッファ（４６）から読み出していき前記係数部（４５）によって係数Ａが乗じられた信号に対して、基準方向からの角度によって変化する係数であって前記４チャンネル信号の夫々の生成用の４種類の係数（Ｌ信号生成用係数、Ｒ信号生成用係数、Ｌｓ信号生成用係数、Ｒｓ信号生成用係数：パンニング係数）を乗じることを、前記角度を変更しながら行っていって、前記４チャンネル信号を生成出力していくことを特徴とするようにした。

制御部（１００）は、通常時には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」に設定して、前記加算部（３０）によって加算された結果を前記バッファ（４６）に書き込んでいく一方、何らかのイベントが発生したことを示すイベント信号が与えられた場合には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」でない値に設定して、前記バッファ（４６）に書き込まれていた信号を読み出していき、前記係数部（４５）の係数Ａを乗じた信号を、音像の定位位置の方向を変更制御する方向制御部（６０）に入力する。そして、方向制御部（６０）は、バッファ（４６）から読み出していき係数部（４５）によって係数Ａが乗じられた信号に対して、基準方向からの角度によって変化する係数であって４チャンネル信号の夫々の生成用の４種類の係数を乗じることを、前記角度を変更しながら行っていって、前記４チャンネル信号を生成出力していくことによって、音像の定位方向の変更制御を行う。更に、音源仮想化処理部（７０）は、方向制御部（６０）が生成出力されていく４チャンネル信号を入力して、左チャンネル出力信号および右チャンネル出力信号の２チャンネルの信号を出力する。これらの動作によって、通常時からイベント発生までに音信号が途切れることはなくなり、方向制御部（６０）は、音像の定位方向を変更制御することができるようになる。

この装置において、前記加算部（３０）の後段に、この加算部（３０）による加算結果に係数Ｂを乗じる係数部を設ければ加算態様に応じた音量調整ができるので好ましい。また、上記装置において、前記制御部（１００）は、ゲーム機の全体動作を制御するゲーム機用ＣＰＵから前記イベント信号が与えられるようにすれば、ゲーム実行中においてイベントが発生することにより奇抜な効果音をプレイヤーに聞かせることができる。

さらに、本発明の他の態様は、左信号、右信号、左サラウンド信号および右サラウンド信号の４チャンネル信号で成るマルチチャンネル信号を出力するマルチチャンネル音源部（１０）と、
前記４チャンネル信号の内のいずれかの一つのチャンネル信号を選択出力するチャンネル選択部（３１）と、このチャンネル選択部（３１）によって選択された信号を書き込んで行くバッファ（４６）と、このバッファ（４６）からの読み出した信号に係数Ａを乗じる係数部（４５）と、
通常時には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」に設定して、前記加算部（３０）によって加算された結果を前記バッファ（４６）に順次書き込んでいく一方、何らかのイベントが発生したことを示すイベント信号が与えられた場合には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」でない値に設定して、前記バッファ（４６）に書き込まれていた信号を読み出していき、前記係数部（４５）の係数Ａを乗じた信号を、音像の定位方向を変更制御する方向制御部（６０）に入力する制御部（１００）と、
前記方向制御部（６０）から出力される４チャンネルの信号を入力して、左チャンネル出力信号および右チャンネル出力信号の２チャンネルの信号を出力する音源仮想化処理部（７０）と、を備え、
前記方向制御部（６０）は、
前記バッファ（４６）から読み出していき前記係数部（４５）によって係数Ａが乗じられた信号に対して、基準方向からの角度によって変化する係数であって前記４チャンネル信号の夫々の生成用の４種類の係数（Ｌ信号生成用係数、Ｒ信号生成用係数、Ｌｓ信号生成用係数、Ｒｓ信号生成用係数：ンニング係数）を乗じることを、前記角度を変更しながら行っていって、前記４チャンネル信号を生成出力していくことを特徴とする音響効果装置である。

この発明によれば、通常時には、チャンネル選択部（３１）が選択した一つのチャンネル信号をバッファ（４５）に書き込み、イベント発生時には、バッファ（４５）に書き込まれていた信号を読み出し係数Ａを乗じた信号に対して、４種類のパンニング係数を乗じて方向制御部（６０）による音像の定位方向の制御を行う。

なお、この「課題を解決するための手段」や「特許請求の範囲」において、発明特定事項に対して符号を付したのは実施形態との整合性を明確にするためであり、権利範囲の広さを限定的にしたもので無く、本発明の要旨を逸脱しないものである限り、本発明の権利範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明によれば、音像の定位方向を連続的に変化させることを可能にした、空間における音響効果付加を行う装置を実現できるという効果が得られる。この結果、受聴者に対して、従来なかったような空間の広がり感を与えることが可能になるという効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態の音響効果装置１の構成図である。 バッファ４６の構成や動作の説明図である。 音源仮想化処理部７０の構成図である。 ４ｃｈサラウンドスピーカの配置例の模式的な説明図である。 方向制御部６０の構成図である。 パンニング係数用テーブルの説明図である。 音像定位方向の連続的な変更の模式的説明図である。 他の実施形態の音響効果装置２の構成図である。 サウンド切り換え時の時間軸でのイメージの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。以下、マルチチャンネル信号として、一般的な４ｃｈサラウンド信号、つまり「左信号（Ｌｃｈ信号）、右信号（Ｒｃｈ信号）、左サラウンド信号（Ｌｓｃｈ信号）、右サラウンド信号（Ｒｓｃｈ信号）」を例に取って本発明の実施の形態を説明する。

（構成）
図１は、本発明の実施形態である音響効果装置１の構成図である。この音響効果装置１は、左信号（Ｌｃｈ）、右信号（Ｒｃｈ）、左サラウンド信号（Ｌｓｃｈ）および右サラウンド信号（Ｒｓｃｈ）の４チャンネル信号（４ｃｈ）で成るマルチチャンネル信号を出力するマルチチャンネル音源部１０と、このマルチチャンネル音源部１０からの４チャンネル信号を入力し、この４チャンネル信号を出力するか阻止するかの切り換えを行うスイッチ２０とを備えている。このスイッチ２０は、４個のスイッチを連動して接続・非接続を行うように構成されていて、４個のスイッチの連動したスイッチング制御は、制御部１００が行う。

また、このスイッチ２０から出力される４チャンネル信号の夫々を、Ｌチャンネル信号線２２、Ｒチャンネル信号線２４、Ｌｓチャンネル信号線２６、Ｒｓチャンネル信号線２８を介して、各々、加算部５０、加算部５２、加算部５４、加算部５６の一方の入力端子に与えるようになっている。また、加算部５０、加算部５２、加算部５４、加算部５６の他方の入力端子には、後に説明する方向制御部６０から出力される４チャンネルの信号が与えられる。かくして、加算部５０は、マルチチャンネル音源部１０からの左信号（Ｌｃｈ信号）と方向制御部６０からの左信号（Ｌｃｈ信号）を加算した結果を音源仮想化処理部７０に供給する。

同様に、加算部５２は、マルチチャンネル音源部１０からの右信号（Ｒｃｈ信号）と方向制御部６０からの右信号（Ｒｃｈ信号）を加算した結果を音源仮想化処理部７０に供給し、また、加算部５４は、マルチチャンネル音源部１０から左サラウンド信号（Ｒｓｃｈ信号）と方向制御部６０からの左サラウンド信号（Ｒｓｃｈ信号）を加算した結果を音源仮想化処理部７０に供給し、そして、加算部５６は、マルチチャンネル音源部１０から左サラウンド信号（Ｒｓｃｈ信号）と方向制御部６０からの左サラウンド信号（Ｒｓｃｈ信号）を加算した結果を音源仮想化処理部７０に供給する。４チャンネル信号が供給された音源仮想化処理部７０は、所定の処理を施し左耳用信号（左信号）と右耳用信号（右信号）とを出力する。音源仮想化処理部７０から出力された左信号（Ｌｃｈ信号）は、Ｄ／Ａ変換器８０でデジタルアナログ変換されてスピーカ９０から放音されると共に、音源仮想化処理部７０から出力された信号（Ｌｃｈ）は、Ｄ／Ａ変換器８５でデジタルアナログ変換されてスピーカ９２から放音される。

なお、図１においては音源仮想化処理部７０からのステレオ信号をスピーカ９０、９２から放音するように構成しているが、後述するように、音源仮想化処理部７０からのステレオ信号を切り換えスイッチの切り換え操作によって、ヘッドホンから出力させることも可能である。

次に、加算部３０は、４チャンネル信号の内の任意の２チャンネルの信号を加算する（例えばＬ+Ｒ）か、任意の３チャンネルの信号を加算する（例えばＬ＋Ｒ＋Ｌｓ）か、又は、４チャンネル信号の夫々を加算する（Ｌ＋Ｒ＋Ｌｓ＋Ｒｓ）。また、図示はしないが加算部３０の後段に、この加算部３０による加算結果に係数Ｂを乗じる係数部を設ければ、加算結果に応じた音量調整を行うことができるので好ましい。

また、加算部３０の加算結果出力側にはスイッチ２１が設けられていて、このスイッチ２１には、加算部２３が接続されている。また、方向制御部６０の前側にはスイッチ４０が接続されている。スイッチ４０には、加算部３０の加算結果の書き込みや読み出しを行うためのバッファ４６が接続されており、このバッファ４６の出力側には係数Ａを有する係数部４５が設けられている。なお、後に説明するが係数Ａは、制御部１００によってその値が変更制御される。また、スイッチ２１がオン状態の時には、係数部４５の出力と加算部３０とが加算部２３に入力され、加算部２３の加算結果は、スイッチ４０がオフ状態（阻止状態）の時にバッファ４６に入力される一方、スイッチ４０がオン状態（通過状態）の時に方向制御部６０に入力される。なお、制御部１００は、スイッチ２１をオフ状態（阻止状態）にすると共にスイッチ４０をオン状態（通過状態）に制御する一方、スイッチ２１をオン状態（通過状態）にすると共にスイッチ４０をオフ状態（阻止状態）に制御するように構成されている。

そして、この装置の全体的な制御を行う制御部１００は、ゲーム機の動作を全体的に制御するゲーム機側のＣＰＵであるゲーム機ＣＰＵ１０１から、何らかのイベントの発生を示すイベント信号が供給される構成になっている。従来技術の欄で既に述べたように、ゲーム機ＣＰＵ１０１は、イベントとして、例えばゲームの世界においてゲーム進行がされて異なるシーンが出現する場合、或るゲームから他の種類のゲームに移行する場合、ゲーム内容のメニューを変更する場合等が生じた時に、イベントが発生したと判断して「イベント信号」を制御部１００に供給する。

（バッファ４６）
バッファ４６は、いわゆるリングバッファであり、各記憶領域には１サンプル分の信号を格納可能になっている（１サンプル分信号格納部）。遅延サンプルがｎサンプル（例えば６サンプル）の場合を想定して説明する。先ず、入力した１サンプル分信号（例えば１６ビット信号）を、書き込むポインタが指示する格納部に格納する（Ａ）。次に、書き込みポインタよりもｎサンプル（例えば６サンプル）少ないアドレスに対応する格納部を読み出しポインタが指示しているので、この読み出しポインタが指示する格納部から１サンプル分信号の読み出しを行う（Ｂ）。

次に、書き込みポインタおよび読み出しポインタが指示するアドレスを１だけインクリメントする（Ｃ）。仮に、ポインタが指示する格納部が末尾アドレスを超えた場合には、ポインタを先頭アドレスに戻す処理を行う（Ｄ）。このような処理を１サンプル分の信号が入力する毎に行う。このように、書き込みポインタと読み出しポインタとは常にｎサンプル分、離れた状態で移動する。したがって、書き込み時には書き込みポインタが指示する格納部に順次、信号を書き込んで行くことができると共に、読み出し時には読み出しポインタが指示する格納部から信号を読み出せば、書き込み信号に対して所定量の遅延を有する信号を読み出すことができる。

（音源仮想化処理部７０）
音源仮想化処理部７０は、頭部伝達関数畳込み部２００と、クロストークキャンセル処理部３００とを有して構成される。頭部伝達関数畳込み部２００は、４入力の加算部１５０と、同じく４入力の加算部１６０とを備えている。加算部１５０は、Ｌｃｈ信号と伝達関数Ｇ１１（１１０）とを畳み込んだ結果と、Ｒｃｈ信号と伝達関数Ｇ２１（１２０）とを畳み込んだ結果と、Ｌｓｃｈ信号と伝達関数Ｇ３１（１３０）とを畳み込んだ結果と、Ｒｓｃｈ信号と伝達関数Ｇ４１（１４０）とを畳み込んだ結果とを入力し、これら４入力を加算した加算結果を出力する。同様に、加算部１６０は、Ｌｃｈ信号と伝達関数Ｇ１２（１１５）とを畳み込んだ結果と、Ｒｃｈ信号と伝達関数Ｇ２２（１２５）とを畳み込んだ結果と、Ｌｓｃｈ信号と伝達関数Ｇ３２（１３５）とを畳み込んだ結果と、Ｒｓｃｈ信号と伝達関数Ｇ４２（１４５）とを畳み込んだ結果とを入力して、これら４入力を加算した加算結果を出力する。

ここで、Ｇ１１（１１０）は、仮想音源位置Ｌと聴取者左耳間の伝達関数、Ｇ１２（１１５）は、仮想音源位置Ｌと受聴者右耳間の伝達関数、Ｇ２１（１２０）は、仮想音源位置Ｒと受聴者左耳間の伝達関数、Ｇ２２（１２５）は、仮想音源位置Ｒと受聴取右耳間の伝達関数、Ｇ３１（１３０）は、仮想音源位置Ｌｓと受聴者左耳間の伝達関数、Ｇ３２（１３５）は、仮想音源位置Ｌｓと受聴者右耳間の伝達関数、Ｇ４１（１４０）は、仮想音源位置Ｒｓと受聴者左耳間の伝達関数、Ｇ４２（１４５）は、仮想音源位置Ｒｓと受聴者右耳間の伝達関数である。

また、伝達関数Ｇ１１（１１０）と伝達関数Ｇ１２（１１５）とのペアで、仮想音源位置Ｌと受聴者間の頭部伝達関数となり、伝達関数Ｇ２１（１２０）と伝達関数Ｇ２２（１２５）とのペアで、仮想音源位置Ｒと受聴者間の頭部伝達関数となる。同様に、伝達関数Ｇ３１（１３０）と伝達関数Ｇ３２（１３５）とのペアで、仮想音源位置Ｌｓと受聴者間の頭部伝達関数となり、伝達関数Ｇ４１（１４０）と伝達関数Ｇ４２（１４５）とのペアで、仮想音源位置Ｒと受聴者間の頭部伝達関数となる。このように、頭部伝達関数畳込み部２００は、入力された４ｃｈ信号（Ｌ、Ｒ、Ｌｓ、Ｒｓ）に応じた音像の定位を再現する頭部伝達関数の畳み込み演算を行い、右耳用信号（右信号）、左耳用信号（左信号）を生成する。スイッチ３５０でヘッドホン用処理の選択操作が行われている場合には、図面に記載されている２つのスイッチ３５０が「Ｈ側」に接続されて、頭部伝達関数畳込み部２００によって生成された右耳用信号（Ｒｏｕｔ）、左耳用信号（Ｌｏｕｔ）がそのままヘッドホンに出力される。

次に、クロストークキャンセル部３００は、加算部１５０、加算部１６０からの加算結果を入力して所定の演算処理を施して、スピーカを使用しても右チャンネルの音は右耳だけに、左チャンネルの音は左耳だけに到達させる処理を行う。なお、この処理はトランスオーラル処理とも称される公知の処理であり、例えば「電子情報通信学会刊：音響システムとディジタル処理２３４頁」等に記載されている。図３に示すように、加算部１５０の加算結果は、フィルタ３１０（フィルタ係数Ｈ１１）およびフィルタ３１５（フィルタ係数Ｈ１２）に入力され、フィルタ３１０によるフィルタリング結果は加算部３３０に入力されると共に、フィルタ３１５によるフィルタリング結果は加算部３３５に入力される。一方、加算部１６０の加算結果は、フィルタ３２０（フィルタ係数Ｈ２２）およびフィルタ３２５（フィルタ係数Ｈ２１）に入力され、フィルタ３２０によるフィルタリング結果は加算部３３０に入力されると共に、フィルタ３２５によるフィルタリング結果は加算部３３５に入力される。

このような演算処理の結果、空間のクロストーク成分を除去することが可能になる。そして、スイッチ３５０でスピーカ用処理の選択操作が行われている場合には、図面に記載されている２つのスイッチ３５０が「Ｓ側」に接続されて、右音用スピーカ（図１の符号９０）および左音用スピーカ（図１の符号９２）の夫々からは、右チャンネル音と左チャンネル音とがクロストークキャンセル処理を施された状態で出力されることになる。

（方向制御部６０）
図４は、受聴者の右前方（Ｒ）、左前方（Ｌ）、右後方（Ｒｓ）、左後方（Ｌｓ）に音源としてのスピーカを配置した一般的な４チャンネルサラウンドシステムの模式的説明図である。例えば、Ｌのみが配置されている場合には、音像は左前方に定位する。また、ＬとＲから同振幅の信号が出力されれば音像は正面に定位する。同様に、サラウンドの場合にも隣り合うスピーカ間の音量のバランスで、スピーカ間に音像を定位させることができる。受聴者の正面を０度として、時計回りに４５度の位置にＲのスピーカ、１３５度の位置にＲｓのスピーカ、２２５度の位置にＬｓのスピーカ、３１５度の位置にＬのスピーカが配置されている。

したがって、４５度から１３５度までの間はＲ音とＲｓ音のパンニングで表現でき、また、１３５度から２２５度までの間はＲｓ音とＬｓ音のパンニングで表現でき、そして、３１５度から４５度までの間はＬ音とＲ音のパンニングで表現できることになる。

図５は、方向制御部６０の構成図である。バッファ４６からの読み出し信号は係数部４５の係数Ａが乗じられて方向制御部６０に入力される。この入力信号は、Ｌ信号を生成するＬ信号生成用係数乗算部５１０と、Ｒ信号を生成するＲ信号生成用係数乗算部５２０と、Ｌｓ信号を生成するＬｓ信号生成用係数乗算部５３０と、Ｒｓ信号を生成するＲｓ信号生成用係数乗算部５４０とに入力される。Ｌ信号生成用係数乗算部５１０は、入力された信号からＬｃｈ信号を生成するために、入力信号にＬ信号生成用係数（パンニング係数）を乗じる。同様に、Ｒ信号生成用係数乗算部５２０は、入力された信号からＲｃｈ信号を生成するために、入力信号にＲ信号生成用係数（パンニング係数）を乗じ、また、Ｌｓ信号生成用係数乗算部５３０は、入力された信号からＬｓｃｈ信号を生成するために、入力信号にＲ信号生成用係数（パンニング係数）を乗じ、そして、Ｒｓ信号生成用係数乗算部５４０は、入力された信号からＬｓｃｈ信号を生成するために、入力信号にＲｓ信号生成用係数（パンニング係数）を乗じる。

パンニング係数をテーブル化しているパンニング係数用テーブル５５０には、図６に示すような「４ｃｈのパンニング係数」が登録されている。このテーブルは、「横軸」が角度で「縦軸」が、「左信号（Ｌｃｈ信号）、右信号（Ｒｃｈ信号）、左サラウンド信号（Ｌｓｃｈ信号）、右サラウンド信号（Ｒｓｃｈ信号）」に対するパンニング係数である。したがって、制御部５００は、角度が与えられれば、パンニング係数用テーブル５５０を参照して、その角度に対する４チャンネル信号の各々のパンニング係数を把握して、Ｌ信号生成用係数乗算部５１０、Ｒ信号生成用係数乗算部５２０、Ｌｓ信号生成用係数乗算部５３０およびＲｓ信号生成用係数乗算部５４０に供給する。パンニング係数が供給された各信号生成用係数乗算部５１０、５２０、５３０、５４０においては、入力信号に供給されたパンニング係数を乗じて各信号を生成する。

例えば、音像を受聴者の右９０度から時計方向に回転させることを想定した場合には、制御部５００は以下のように動作を行う。初期方向である右９０度に音像を定位させるために、パンニング係数用テーブル５５０を参照して、角度９０度に対するパンニング係数を把握する。角度９０度の場合にはＬ信号生成用係数とＬｓ信号生成用係数とは「０」となり、Ｒ信号生成用係数はｋ１（約０．７０７）、Ｒｓ信号生成用係数はｋ２（約０．７０７）となるので、Ｒ信号生成用係数乗算部５２０は「ｋ１×入力信号」なる演算を行ってＬｃｈ信号を出力すると共に、Ｒｓ信号生成用係数乗算部５４０は「ｋ２×入力信号」なる演算を行ってＲｓ信号を出力する。

次に、制御部５００は、９０度にθ（例えば１度）を加算した値の角度に対する４種類のパンニング係数を、パンニング係数用テーブル５５０に登録してある係数テーブルの内容を参照して把握し、対応する信号生成用係数乗算部（５１０〜５４０）に与える。この係数が与えられた各信号生成用係数乗算部（５１０〜５４０）は、方向制御部６０に、次に与えられる入力信号（即ち次サンプル信号）に対して夫々のパンニング係数を乗じる。このような処理をサンプル毎に処理を継続していくことになる。この際、例えば、角度が１３５度から２２５度までの間においては、Ｌ信号およびＲｓ信号に対するパンニング係数が「０」となるため、Ｒｓ信号およびＬｓ信号に対するパンニング係数を用いて、Ｒｓ信号生成用係数乗算部５４０、Ｌｓ信号生成用係数乗算部５３０での演算を行う。

このような処理をサンプル毎（又は複数の所定サンプル毎）に角度をθ（例えば１度）ずつ変化させながら継続していくと、音像の定位方向を受聴者の右９０度から右回りに連続的に変化させることが可能となる。図７はこの音像の方向移動の様子を模式的に示した図面であり、受聴者の前方に２台のスピーカ（左スピーカおよび右スピーカ）が配置されているシーンを想定している、この場合、音像は、図面下側の太線で描かれているように、その移動方向が連続的に変化することになる。これによって、イベント発生時に受聴者にとって、予期しない方向から音が聞こえ、かつ、連続的にその方向が変化するので従来にないインパクトを与えることができ、仮想音源処理の効果をより有効に感じることができるようになる。

（動作）
次に、図１に示した音響効果装置１の動作について説明する。最初に「通常時」の動作を説明する。この通常時には、未だゲーム機ＣＰＵ１０１から制御部１００に対してイベント信号が与えられていない場合である。先ず、制御部１００はスイッチ２０を接続状態とし、係数部４５の係数Ａを「０」に設定する。更に、制御部１００は、スイッチ２１をオン状態（通過状態）にすると共に、スイッチ４０をオフ状態（阻止状態）にする。すると、マルチチャンネル音源部１０からの４チャンネル信号が加算部３０に入力されて加算部３０は加算を行う。加算部３０は、例えば、４チャンネル総ての信号の各々を加算する。そして、この加算結果は、スイッチ２１、加算部２３を介してバッファ４６へ入力される。

先に、図２を参照して説明したように、バッファ４６では、書き込みポイントで指示された格納部に１サンプル信号を格納しては、この書き込みポインタを１アドレス分進める処理を継続する。また、係数部４５の係数Ａは「０」に設定したので、バッファ４６からの出力は無効にされ、バッファ４６の記憶内容は、常時、最新のサンプル信号で更新されることになる。なお、スイッチ２０が接続状態にされているので、マルチチャンネル音源部１０から出力される４チャンネル信号の夫々は、Ｌチャンネル信号線２２、Ｒチャンネル信号線２４、Ｌｓチャンネル信号線２６、Ｒｓチャンネル信号線２８を介して、各々、加算部５０、加算部５２、加算部５４、加算部５６の一方の入力端子に供給される。この結果、４チャンネル信号は音源仮想化処理部７０に入力されるので、スピーカ９０、９２からは左チャンネル信号と右チャンネル信号とが放音されている。

次に、ゲーム機ＣＰＵ１０１が、イベント信号を制御部１００に与える「イベント発生時」の動作について説明する。先ず、制御部１００はスイッチ２０を非接続状態とし、係数部４５の係数Ａを「０」ではない値、例えば「０．６」に設定する。なお、この時のＡの値は「−１．０＜Ａ＜＋１．０（但しＡは≠０で±１．０未満）」とすれば良い。更に、制御部１００は、スイッチ２１をオフ状態（阻止状態）にすると共に、スイッチ４０をオン状態（通過状態）にする。これにより、バッファ４６からの出力には、係数部４５の係数Ａが乗じられて、再度、バッファ４６に入力されて書き込みポインタで指示される格納部に順次書き込まれていくと共に、方向制御部６０に入力される。なお、イベント発生時の係数Ａを「−１．０＜Ａ＜＋１．０（但しＡは≠０）」とすると、音は徐々に減衰する。制御部１００は、十分に音量が減衰した時点、又は、任意の時点で通常状態に戻す。なお、イベント発生時に係数Ａを「±１．０」とすれば、減衰せずにバッファ４６への書き込みおよび読み出しを繰り返して、音信号を出力することができる。この場合、通常状態に戻すまで音響効果の発生が継続する。

方向制御部６０に信号が入力されると、前述したようにして、音像の方向を制御する動作が行われることになる。前述したようにして、この方向制御部６０においては、入力された信号に基づいて４チャンネル信号を生成する。そして、この生成された４チャンネル信号の各々は対応する加算部５０、加算部５２、加算部５４、加算部５６に入力されるので、スイッチ２０が非接続状態であっても、音源仮想化処理部７０には４チャンネル信号が入力されることになる。その結果、音源仮想化処理部７０は、左チャンネル出力信号と右チャンネル出力信号を生成して、これらを各々、Ｄ／Ａ変換器８０、Ｄ／Ａ変換器８５でデジタルアナログ変換して、スピーカ９０、９２から放音される。なお、図１においてはスピーカ９０、９２から放音するように記載しているが、図３で説明したように、スイッチ３５０をヘッドホン側に切り換えてヘッドホンからステレオ音を聞くこともできる。

以上のように、本発明の実施形態によれば、音像の定位方向を連続的に変化させることが可能になる。この結果、受聴者に対して、従来なかったような空間の広がり感を与えることが可能になるという顕著な効果を得ることができる。つまり、図７に示すように「通常時」には、実際に存在するスピーカは、受聴者前方の左右にある２つであるが、音源仮想化処理部７０によって頭部の周囲に音像は定位し、「イベント発生時」には通常音の放音は停止され、バッファ４６に書き込まれていた信号を利用して特定チャンネルの音が任意の位置から連続的に移動させることが可能になる。また、本実施形態の構成によれば、「通常時」から「イベント発生時」への動作切り換え時にも発音が停止することも無くなる。

（他の実施形態）
図８は他の実施形態の音響効果装置２の構成図である。図１の音響効果装置１の構成と比較すれば分かるように、この音響効果装置２は、音響効果装置１の加算部３０の代わりに、チャンネル選択部３１が設けられている点が異なる点であり、その他の構成は変わる所は無い。このチャンネル選択部３１は、４チャンネル信号（Ｌｃｈ信号、Ｒｃｈ信号、Ｌｓｃｈ信号、Ｒｓｃｈ信号）の内のいずれか一つのチャンネル信号を選択するものである。例えば、このチャンネル選択部３１がＲｃｈ信号を選択した場合、通常時には、係数Ａが０に設定されて、Ｒｃｈ信号のサンプリング信号がバッファ４６に書き込まれていくことになる。一方、「イベント発生時」には係数が０でない値に設定されバッファ４６に書き込まれていた多数のサンプリング信号が方向制御部６０に供給されることになる。なお、バッファ４６への再書き込みも行われる。

なお、この他の実施形態においても、チャンネル選択部３１の出力側に係数Ｂを有する係数部を設けて音量を調整するようにすることができる。その他の動作は変わるところが無く詳細な動作説明は省略するが、加算部３０によってチャンネル信号の加算を行わずに、任意の１つのチャンネル信号を選択することによっても、音像の定位方向を連続的に変化させて、受聴者に対して、従来なかったような空間の広がり感を与えることが可能になる。

図９は、サウンド切替時の時間軸でのイメージの説明図である。例えば、ゲームにおいて場面が転換する場合、サウンドがサウンド１からサウンド２に切り替わる場合の動作を説明する。図９中、長方形は通常再生音、三角形がイベント発生の音響効果音が発生していることを示している。先ず、（１）これまでの場面でサウンド１が通常再生されている。そして、場面転換してイベントが発生してこれまでのゲーム場面は終了して、本発明の音響効果が顕れる（２）。そして、新たな場面が始まって、新たなサウンド２が再生開始されるが、本発明の音響効果は継続中である（３）。そして、この音響効果が消滅したら（又は十分に減衰したら）、処理を通常状態に戻すことになる（４）。

ここで、図９に示す状態Ａにおいては「（１）サウンド１通常再生、スイッチ２０接続状態（通過状態）、スイッチ２１オン状態（通過状態）、スイッチ４０オフ状態（阻止状態）、係数Ａ＝０」、状態Ｂにおいては、「（２）サウンド１イベント発生、スイッチ２０非接続状態（阻止状態）、スイッチ２１オフ状態（阻止状態）、スイッチ４０オン状態（通過状態）、係数Ａは「−１．０＜Ａ＜＋１．０（但しＡは≠０）」」、であり、そして、状態Ｃにおいては、「（３）サウンド２再生開始、かつ、サウンド１イベント継続中、スイッチ２０接続状態（通過状態）、スイッチ２１オフ状態（阻止状態）、スイッチ４０オン状態（通過状態）、係数Ａは「−１．０＜Ａ＜＋１．０（但しＡは≠０）」」となり、次のＡ状態において、「（４）、（５）サウンド２通常再生、スイッチ２０接続状態（通過状態）、スイッチ２１オン状態（通過状態）、スイッチ４０オフ状態（阻止状態）、係数Ａ＝０」である。状態Ｃが本発明の新たな音響効果の状態となる。

なお、以上の実施形態の説明によれば４ｃｈマルチシステムを想定したものであるが、例えば、５ｃｈマルチシステム等でも音像の方向制御を同様に行うことが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、構成において種々の変更や変更を行うことは可能である。

以上説明してきたように、本発明によれば、例えばゲーム機におけるゲームＢＧＭ音等に利用することができる。

１ 音響効果装置
２ 音響効果装置
１０ マルチチャンネル音源部
２０ スイッチ
３０ 加算部
３１ チャンネル選択部
４０ スイッチ
４５ 係数部（係数Ａ）
４６ バッファ
５０ 加算部
５２ 加算部
５４ 加算部
５６ 加算部
６０ 方向制御部
７０ 音源仮想化処理部
８０ Ｄ／Ａ変換器
８５ Ｄ／Ａ変換器
９０ スピーカ
９２ スピーカ
１００ 制御部
５００ 制御部（方向制御部６０用）
５１０ Ｌ信号生成用係数乗算部
５２０ Ｒ信号生成用係数乗算部
５３０ Ｌｓ信号生成用係数乗算部
５４０ Ｒｓ信号生成用係数乗算部
５５０ パンニング係数用テーブル

Claims (4)

1. 左信号、右信号、左サラウンド信号および右サラウンド信号の４チャンネル信号で成るマルチチャンネル信号を出力するマルチチャンネル音源部（１０）と、
   前記４チャンネル信号の内の任意の２乃至３チャンネルの信号を加算するか、又は、前記４チャンネルの夫々の信号を加算する加算部（３０）と、この加算部（３０）による加算結果を書き込んで行くバッファ（４６）と、このバッファ（４６）から読み出した信号に係数Ａを乗じる係数部（４５）と、
   通常時には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」に設定して、前記加算部（３０）によって加算された結果を前記バッファ（４６）に書き込んでいく一方、何らかのイベントが発生したことを示すイベント信号が与えられた場合には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」でない値に設定して、前記バッファ（４６）に書き込まれていた信号を読み出していき、前記係数部（４５）の係数Ａを乗じた信号を、音像の定位方向を変更制御する方向制御部（６０）に入力する制御部（１００）と、
   前記方向制御部（６０）から出力される４チャンネルの信号を入力して、左チャンネル出力信号および右チャンネル出力信号の２チャンネルの信号を出力する音源仮想化処理部（７０）と、を備え、
   前記方向制御部（６０）は、
   前記バッファ（４６）から読み出していき前記係数部（４５）によって係数Ａが乗じられた信号に対して、基準方向からの角度によって変化する係数であって前記４チャンネル信号の夫々の生成用の４種類の係数を乗じることを、前記角度を変更しながら行っていって、前記４チャンネル信号を生成出力していくことを特徴とする音響効果装置。
2. 請求項１に記載の音響効果装置において、
   前記加算部（３０）の後段に、この加算部（３０）による加算結果に係数Ｂを乗じる係数部を設けたことを特徴とする音響効果装置。
3. 請求項１および２の内のいずれか一項に記載の音響効果装置において、
   前記制御部（１００）は、
   ゲーム機の全体動作を制御するゲーム機用ＣＰＵから前記イベント信号が与えられることを特徴とする音響効果装置。
4. 左信号、右信号、左サラウンド信号および右サラウンド信号の４チャンネル信号で成るマルチチャンネル信号を出力するマルチチャンネル音源部（１０）と、
   前記４チャンネル信号の内のいずれかの一つのチャンネル信号を選択出力するチャンネル選択部（３１）と、このチャンネル選択部（３１）によって選択された信号を書き込んで行くバッファ（４６）と、このバッファ（４６）から読み出した信号に係数Ａを乗じる係数部（４５）と、
   通常時には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」に設定して、前記加算部（３０）によって加算された結果を前記バッファ（４６）に書き込んでいく一方、何らかのイベントが発生したことを示すイベント信号が与えられた場合には、前記係数部（４５）の係数Ａを「０」でない値に設定して、前記バッファ（４６）に書き込まれていた信号を読み出していき、前記係数部（４５）の係数Ａを乗じた信号を、音像の定位方向を変更制御する方向制御部（６０）に入力する制御部（１００）と、
   前記方向制御部（６０）から出力される４チャンネルの信号を入力して、左チャンネル出力信号および右チャンネル出力信号の２チャンネルの信号を出力する音源仮想化処理部（７０）と、を備え、
   前記方向制御部（６０）は、
   前記バッファ（４６）から読み出していき前記係数部（４５）によって係数Ａが乗じられた信号に対して、基準方向からの角度によって変化する係数であって前記４チャンネル信号の夫々の生成用の４種類の係数を乗じることを、前記角度を変更しながら行っていって、前記４チャンネル信号を生成出力していくことを特徴とする音響効果装置。

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