JP5983313B2 - 情報処理装置、音像定位強調方法、及び音像定位強調プログラム - Google Patents
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Description
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的の一つとして位置付けることができる。
〔1〕仮想スピーカ(仮想音源)方式
図3および図4を参照しながら、本実施形態において、本願の技術を適用される仮想スピーカ(仮想音源)方式について説明する。なお、図3は仮想スピーカ方式を採用しない場合の音源再生処理を説明する図、図4は仮想スピーカ方式を採用した場合の音源再生処理を説明する図である。
まず、図1,図2および図5〜図13を参照しながら、本実施形態の情報処理装置1および耳装着型音響再生装置2の構成や機能について説明する。なお、図1は、本実施形態の情報処理装置1および耳装着型音響再生装置2のハードウェア構成および機能構成を示すブロック図、図2は、図1に示す情報処理装置1の機能構成を示すブロック図である。
耳装着型音響再生装置2は、聴取者の耳に装着されるイヤホン,ヘッドホン等であり、聴取者の左右の耳に対して音を発する左側音発生部(Lch)21Lおよび右側音発生部(Rch)21Rを有している。また、耳装着型音響再生装置2は、聴取者の位置を取得する聴取者位置取得手段22と、聴取者の頭部の方向を取得する聴取者頭部姿勢角度取得手段23とを有している。
聴取者頭部姿勢角度取得手段23は、基準方向(例えば図5,図7,図8のy軸方向)に対する聴取者の注視方向/正面方向の角度を頭部姿勢角θを検出する頭部姿勢センサであり、例えば加速度センサ23a,地磁気センサ23b,ジャイロセンサ23cを含む。
聴取者位置取得手段22および聴取者頭部姿勢角度取得手段23によって取得された情報(位置,頭部姿勢角)は、有線または無線によって耳装着型音響再生装置2から情報処理装置1に送信される。無線によって情報を送信する場合、Bluetooth(登録商標),Wi−Fiなどの通信方式が用いられる。
記憶部1Aは、RAM(Random Access Memory),HDD(Hard Disk Drive),SSD(Solid State Drive)等である。記憶部1Aには、複数の音源S1,S2,…や、各音源S1,S2,…の位置情報(展示位置情報)や、各種情報が記憶される。各音源S1,S2,…としては、例えば、展示物に関する展示説明を事前に録音した音源ファイルが記憶される。
(11)仮想スピーカ(仮想音源)VS0〜VS7に関する情報。例えば、各仮想スピーカVS0〜VS7の聴取者に対する基準配置(図5参照;位置,方向)や、図16〜図19を参照しながら後述する仮想スピーカ状態に関する情報(つまり、各仮想スピーカVS0〜VS7の位置/座標やゲイン)。
(12)所定角度(例えば5度)毎に事前に取得されたHRTF。
(13)図16〜図19を参照しながら後述する聴取者状態に関する情報。つまり、聴取者位置取得手段23によって得られた位置情報や、聴取者頭部姿勢角度取得手段23によって得られた頭部姿勢角。
(14)処理部1Bに、後述する音像定位強調処理を実行させるべく、処理部1Bによって実行される音像定位強調プログラム。
音源と聴取者とを結ぶ直線上または略直線上に仮想スピーカが存在する場合、仮想スピーカ配分処理部11bは、当該仮想スピーカに、当該音源の音響信号を配分する。図5に示す例では、音源S2と聴取者とを結ぶ直線上に仮想スピーカVS6(ch6)が存在するので、仮想スピーカ配分処理部11bは、音源S2の音響信号を仮想スピーカVS6に配分する。
Wch1=1−{(45−α)/45} …(1)
Wch2=1−(α/45) …(2)
Rch用ミキサ13Rは、信号処理手段12−0〜12−7のそれぞれで生成されゲイン調整された右側の音をミキシングして、耳装着型音響再生装置2の右側音発生部21Rに出力する。
まず、図9(A)に示す第1変形例は、図8(A)や図8(B)で仮想スピーカの数が8個であったのに対し、12個である点で異なっている。第1変形例においても、仮想スピーカ配置処理部12aは、聴取者正面における仮想スピーカVS0に対し、それ以外の仮想スピーカVS1〜VS11が聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、12個の仮想スピーカVS0〜VS11の配置位置を補正している。これにより、聴取者の正面と背面の仮想スピーカVS0,VS6が固定され、他の仮想スピーカは聴取者の後方側にシフトされる。また、定位音量補正処理部12cは、聴取者の前方側仮想スピーカよりも聴取者の後方側に配置される仮想スピーカほど音量が小さくなるように、各仮想スピーカVS0〜VS11のゲインを調整している。つまり、聴取者正面の仮想スピーカVS0のゲインが最大になり、聴取者背面の仮想スピーカVS6のゲインが最小になる。
βm=f1(αm)=2*(180/π*sin-1(αm/180-1))+180 …(3)
βm=0 (0≦αm≦AまたはB≦αm≦359の場合) …(4)
βm=f1(αm)=2*(180/π*sin-1(αm/180-1))+180 (A<αm<Bの場合)…(5)
βm=αm (0≦αm≦AまたはB≦αm≦359の場合) …(6)
βm=f1(αm)=2*(180/π*sin-1(αm/180-1))+180 (A<αm<Bの場合)…(7)
αmは、前述した通り、頭部姿勢連動のための回転移動後の仮想スピーカVSmの定位角[度]、つまり頭部姿勢角度と仮想スピーカVSm角度との相対角度である。また、βmは、図13(B)に示す定位角補正関数f1によって定位角αmを補正して得られる補正後の定位角[度]である。つまり、上式(3)の通り、βm=f1(αm)である。
同様に、3D_R(m,l)は、定位音生成部12bにおいて、右用FIRフィルタRを用い、仮想スピーカVSmのサンプルsp(m,l)に対し、補正定位角βmに応じたHRTFを畳み込むことによって生成される右側定位音(Rch定位音)である。
同様に、d3D_R(m,l)は、定位音量補正処理部12cにおいて、右側定位音3D_R(m,l)のゲインを図13(C)に示すゲイン関数f2に基づき調整して得られ、Rch用ミキサ13Rに出力されるRch定位強調音であり、d3D_R(m,l)=gm*3D_R(m,l)=f2(f1(αm))*3D_R(m,l)である。
〔3−1〕本実施形態の情報処理装置の動作
次に、図14に示すフローチャート(ステップS11〜S28)に従って、図1および図2に示す情報処理装置1の動作について説明する。
情報処理装置1(処理部1B)が処理を開始すると、まず、仮想スピーカの位置設定が行なわれる(ステップS11)。このとき、本実施形態において、処理部1Bは、予め設定されている数の仮想スピーカを、例えば図5に示すような基準配置の状態に配置設定する。
次に、図15に示すフローチャート(ステップS31〜S44)に従って、図1および図2に示す情報処理装置1の動作の変形例について説明する。図14では、聴取者位置取得手段22によって取得した聴取者の位置と、聴取者頭部姿勢角度検出手段23によって取得した聴取者の頭部姿勢角θとが取得され処理に反映される場合の動作について説明したが、本件の技術は、聴取者の位置や頭部姿勢角θを取得しない場合にも適用される。このような場合の動作を、変形例として、図15を参照しながら説明する。この場合、聴取者が、展示会場等の所定箇所(定点)において、所定方向に向いていることを前提として、情報処理装置1(処理部1B)は以下のような動作を行なう。
次に、図16〜図19を参照しながら、本実施形態の情報処理装置1の動作に伴う、記憶部1Aにおける、聴取者および仮想スピーカの状態データの変化について具体的に説明する。
本実施形態の情報処理装置1の音像定位強調処理によって聴取者が音源の方向を正しく認識できているか否かの評価実験を行なった。以下に、図20〜図25を参照しながら、評価実験結果について説明する。
評価項目として、被験者(聴取者)は、2つの音源〔“日本語音声(男性)”,“英語音声(男性)+音楽”〕がどの方向から聞こえてきたかを回答する。なお、被験者に対する音源の位置は、図20(A)に示す、45度間隔の8個の位置No.1〜No.8の中からランダムに選択される。
ここで、図21〜図24は、それぞれ、評価条件I〜IVでの評価実験結果を示す図である。図25は、評価条件I〜IVでの実験により得られた回答の正解率を示す図である。
上述した本実施形態の情報処理装置1によれば、図8〜図12に示すように、仮想スピーカ配置処理部12aが、聴取者の前方側仮想スピーカに対し、それ以外の仮想スピーカを聴取者の後方側に偏った位置に配置する配置位置補正処理を行なっている。これにより、正面0度の仮想スピーカからの音は、両側の仮想スピーカからの音に邪魔され難くなり、音像を明確に定位することが可能になる。
また、本実施形態では、ゲイン調整部11aにより、聴取者に近い音源ほど音量が大きくなるように、各音源S1〜S4のゲインが調整される。これにより、聴取者に対し、聴取者と音源との距離に応じた音量で音源が再生されるため、聴取者は、聴取者と音源との距離感を正しく感じることができ、音像をより確実に定位することが可能になる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、変更して実施することができる。
音源の数や仮想スピーカ(仮想音源)の数は、上述した実施形態で説明した数に限定されるものではない。
そのプログラムは、例えばフレキシブルディスク,CD(CD−ROM,CD−R,CD−RWなど),DVD(DVD−ROM,DVD−RAM,DVD−R,DVD−RW,DVD+R,DVD+RWなど),ブルーレイディスク等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。この場合、コンピュータはその記録媒体からプログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送し格納して用いる。
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成する生成部と、
前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源を配置する配置部とを有する、情報処理装置。
前記聴取者の周囲において前記聴取者の頭部を中心に配置された前記複数の仮想音源のそれぞれに、複数の音源からの前記音響信号を配分する配分部をさらに有し、
前記配置部は、前記配分部によって前記音響信号を配分された前記複数の仮想音源の配置位置を、前記前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、補正し、
前記生成部は、前記配分部によって前記複数の仮想音源のそれぞれに配分された前記音響信号に、前記配置部によって配置位置を補正された前記複数の仮想音源のそれぞれの前記聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する前記左右の音を生成する、付記1に記載の情報処理装置。
前記配分部は、前記聴取者の位置と前記複数の音源のそれぞれの位置と前記複数の仮想音源のそれぞれの前記聴取者に対する方向とに基づき、前記複数の音源のそれぞれからの前記音響信号を、前記複数の仮想音源のうちの一つに配分する、もしくは、前記複数の仮想音源のうちの二つに比例配分する、付記2に記載の情報処理装置。
前記聴取者の頭部の回転を検知した場合、前記配置部は、前記複数の仮想音源を、前記頭部を中心に、前記頭部の回転方向と反対の方向へ前記頭部の回転角度だけ回転移動させてから、前記複数の仮想音源の配置位置を補正する、付記2または付記3に記載の情報処理装置。
前記聴取者に近い音源ほど音量が大きくなるように、前記聴取者の位置と前記複数の音源のそれぞれの位置との距離に応じ、前記複数の音源のそれぞれのゲインを調整する第1調整部をさらに有する、付記2〜付記4のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記聴取者の前方側仮想音源よりも前記聴取者の後方側に配置される仮想音源ほど音量が小さくなるように、前記複数の仮想音源のそれぞれのゲインを調整する第2調整部をさらに有する、付記1〜付記5のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記配置部は、前記聴取者の前方側仮想音源として前記聴取者正面における一の仮想音源を固定し、前記一の仮想音源に対し、前記一の仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源の配置位置を補正する、付記1〜付記6のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記配置部は、前記聴取者の前方側仮想音源として前記聴取者正面における一の仮想音源を含む二以上の仮想音源を前記一の仮想音源に統合し、前記一の仮想音源に対し、前記二以上の仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源の配置位置を補正する、付記1〜付記6のいずれか一項に記載の情報処理装置。
前記配置部は、前記聴取者の前方側仮想音源として前記聴取者正面における一の仮想音源を含む二以上の仮想音源を固定し、前記二以上の仮想音源に対し、前記二以上の仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源の配置位置を補正する、付記1〜付記6のいずれか一項に記載の情報処理装置。
コンピュータが、複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成する音像定位強調方法であって、
前記コンピュータが、前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源を配置する、音像定位強調方法。
複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成するコンピュータに、
前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源を配置する、
処理を実行させる、音像定位強調プログラム。
複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成するコンピュータに、
前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源を配置する、
処理を実行させる、音像定位強調プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成するプロセッサを有し、
前記プロセッサが、前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源を配置する、情報処理装置。
11,11−1,11−2,… 振幅調節手段
11a ゲイン調整部(第1調整部)
11b 仮想スピーカ配分処理部(配分部)
12,12−1,12−2,… 信号処理手段
12a 仮想スピーカ配置処理部(配置部)
12b 定位音生成部(生成部)
12c 定位音量補正処理部(第2調整部)
13L Lch用ミキサ
13R Rch用ミキサ
2 耳装着型音響再生装置
21L 左側音発生部(Lch)
21R 右側音発生部(Rch)
22 聴取者位置取得手段
22a 位置センサ
23 聴取者頭部姿勢角度取得手段(頭部姿勢センサ)
23a 加速度センサ
23b 地磁気センサ
23c ジャイロセンサ
S1,S2,… 音源
VS0,VS1,… 仮想スピーカ(仮想音源)
Claims (9)
- 複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成する生成部と、
前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源を配置する配置部と、
前記聴取者の周囲において前記聴取者の頭部を中心に配置された前記複数の仮想音源のそれぞれに、複数の音源からの前記音響信号を配分する配分部とを有し、
前記配置部は、前記配分部によって前記音響信号を配分された前記複数の仮想音源の配置位置を、前記前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、補正し、
前記生成部は、前記配分部によって前記複数の仮想音源のそれぞれに配分された前記音響信号に、前記配置部によって配置位置を補正された前記複数の仮想音源のそれぞれの前記聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する前記左右の音を生成する、情報処理装置。 - 前記配分部は、前記聴取者の位置と前記複数の音源のそれぞれの位置と前記複数の仮想音源のそれぞれの前記聴取者に対する方向とに基づき、前記複数の音源のそれぞれからの前記音響信号を、前記複数の仮想音源のうちの一つに配分する、もしくは、前記複数の仮想音源のうちの二つに比例配分する、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記聴取者の頭部の回転を検知した場合、前記配置部は、前記複数の仮想音源を、前記頭部を中心に、前記頭部の回転方向と反対の方向へ前記頭部の回転角度だけ回転移動させてから、前記複数の仮想音源の配置位置を補正する、請求項1または請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記聴取者に近い音源ほど音量が大きくなるように、前記聴取者の位置と前記複数の音源のそれぞれの位置との距離に応じ、前記複数の音源のそれぞれのゲインを調整する第1調整部をさらに有する、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- 前記聴取者の前方側仮想音源よりも前記聴取者の後方側に配置される仮想音源ほど音量が小さくなるように、前記複数の仮想音源のそれぞれのゲインを調整する第2調整部をさらに有する、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- 前記配置部は、前記聴取者の前方側仮想音源として前記聴取者正面における一の仮想音源を含む二以上の仮想音源を前記一の仮想音源に統合し、前記一の仮想音源に対し、前記二以上の仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源の配置位置を補正する、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- 前記配置部は、前記聴取者の前方側仮想音源として前記聴取者正面における一の仮想音源を含む二以上の仮想音源を固定し、前記二以上の仮想音源に対し、前記二以上の仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、前記複数の仮想音源の配置位置を補正する、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の情報処理装置。
- コンピュータが、複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成する音像定位強調方法であって、
前記コンピュータが、
前記聴取者の周囲において前記聴取者の頭部を中心に配置された前記複数の仮想音源のそれぞれに、複数の音源からの前記音響信号を配分し、
前記音響信号を配分された前記複数の仮想音源の配置位置を、前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、補正し、
前記複数の仮想音源のそれぞれに配分された前記音響信号に、前記配置部によって配置位置を補正された前記複数の仮想音源のそれぞれの前記聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する前記左右の音を生成する、音像定位強調方法。 - 複数の仮想音源のそれぞれに配分された音響信号に、前記複数の仮想音源のそれぞれの聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する左右の音を生成するコンピュータに、
前記聴取者の周囲において前記聴取者の頭部を中心に配置された前記複数の仮想音源のそれぞれに、複数の音源からの前記音響信号を配分し、
前記音響信号を配分された前記複数の仮想音源の配置位置を、前記複数の仮想音源のうち前記聴取者の前方側仮想音源に対し、前記前方側仮想音源以外の仮想音源が前記聴取者の後方側に偏った位置に配置されるように、補正し、
前記複数の仮想音源のそれぞれに配分された前記音響信号に、前記配置部によって配置位置を補正された前記複数の仮想音源のそれぞれの前記聴取者に対する方向に応じた伝達関数を畳み込むことにより、前記聴取者に対する前記左右の音を生成
する、
処理を実行させる、音像定位強調プログラム。
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