JP6510757B2 - ラウドネス測定装置およびラウドネス測定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ラウドネス測定装置およびラウドネス測定方法に関するものである。より詳細には、本発明は、マルチチャンネルの音声信号に基づく音声のラウドネスを測定するラウドネス測定装置、および、このようなラウドネス測定装置によるラウドネス測定方法に関するものである。

従来、各種映像コンテンツ等に含まれる音声のレベルを測定するメータとして、物理的な音量感(volume unit)を指示するＶＵメータ、およびピークメータのような機器が使用されてきた。最近では、より人間の感覚に近い音の大きさとしてラウドネス値を測定するメータが提案され（例えば特許文献１参照）、すでに運用されている。複数のコンテンツのラウドネスをそれぞれ測定することにより、コンテンツ同士の間で音量感を統一することができるため、リスナーにとって違和感のないようにコンテンツを放送等して提供することができる。なお、ラウドネスについては、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radiocommunication Sector：国際電気通信連合 無線通信部門）において、その測定方法および目標値などが標準化されている。

ラウドネスを測定するラウドネスメータの中には、５．１チャンネル（以下、チャンネルは適宜「ｃｈ」と記す）サラウンドの音声信号に対応したものもある。現在、テレビ番組の制作において音量感を統一するために、５．１ｃｈサラウンドに対応するラウドネスメータが規格化されており、国内での運用が部分的に開始している（非特許文献１参照）。５．１ｃｈサラウンドの音響制作において、ラウドネスメータを用いてコンテンツに含まれる音声信号のラウドネスを測定して音量感を把握することにより、コンテンツ同士の間で音量感を均一にすることができる。

特開２００６−２７９２４２号公報

社団法人電波産業会「デジタルテレビ放送番組におけるラウドネス運用規定」（ＡＲＩＢ技術資料ＴＲ−Ｂ３２）

ところで、２０２０年に本放送の開始を目標としているスーパーハイビジョン（ＳＨＶ）放送においては、２２．２ｃｈというマルチチャンネルの音響が採用される。このようなマルチチャンネル音響について、音量を示す値をどのように測定・規定するかは、まだ策定されていない状況にある。

また、上述したＴＲ−Ｂ３２においては、５．１ｃｈサラウンドのラウドネスを測定する際に、低域効果音（ＬＦＥ）用のチャンネルは考慮されていない。しかしながら、２２．２ｃｈにおいては、２ｃｈのＬＦＥを採用しており、特に低域（例えば１２０Ｈｚ以下）における音量感への影響は比較的大きくなる。このため、２２．２ｃｈにおいては、ＬＦＥのチャンネルも含めてラウドネスを測定するのが望ましい。

このように、２２．２ｃｈのような、５．１ｃｈサラウンドを超えるマルチチャンネルの音響制作においては、ラウドネスを測定して音量感を把握し、コンテンツ間で音量感を統一することは、種々の課題を伴っている。

したがって、本発明の目的は、５．１チャンネルを超えるようなマルチチャンネルの音声信号のラウドネスを測定できるラウドネス測定装置、およびラウドネス測定方法を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、
三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネル（例えば２２．２ｃｈ）の音声信号について、当該複数チャンネルの音声信号それぞれに対してＫ特性フィルタによって重み付けしたものを二乗平均し、当該複数チャンネルのそれぞれに応じて第１の重み付けをしたものを合算し、当該合算した結果にゲーティング関数を適用することによりラウドネス値を算出するラウドネス測定装置であって、
低域効果音用（例えば２つのＬＦＥ）のチャンネルを除く複数チャンネル（例えば２２ｃｈ）の音声信号については、前記Ｋ特性フィルタによって重み付けした後であって、前記二乗平均を行う前に、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく第２の重み付けを加味してラウドネス値を算出し、
前記第２の重み付けを、頭部伝達関数を用いることによって行い、
前記頭部伝達関数は、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じたフィルタとすることを特徴とするものである。

上記目的を達成する第２の観点に係る発明は、
三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネルの音声信号について、当該複数チャンネルの音声信号それぞれに対してＫ特性フィルタによって重み付けしたものを二乗平均し、当該複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをしたものを合算し、当該合算した結果にゲーティング関数を適用することによりラウドネス値を算出するラウドネス測定装置であって、
前記所定の重み付けにおいて、
低域効果音用のチャンネルを除く複数チャンネルの音声信号については、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを加味してラウドネス値を算出し、
前記伝搬特性に基づく重み付けを、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた音量感を頭部伝達関数に基づいて算出することによって行うことを特徴とするものである。

上記目的を達成する第３の観点に係る発明は、
三次元空間において複数の異なる位置から再生される２２．２チャンネルの音声信号からラウドネス値を算出するラウドネス測定装置であって、
前記２２．２チャンネルは、ＦＣ、ＦＬｃ、ＦＲｃ、ＦＬ、ＦＲ、ＳｉＬ、ＳｉＲ、ＢＬ、ＢＲ、ＢＣ、ＬＦＥ１、ＬＦＥ２、ＴｐＦＣ、ＴｐＦＬ、ＴｐＦＲ、ＴｐＳｉＬ、ＴｐＳｉＲ、ＴｐＣ、ＴｐＢＬ、ＴｐＢＲ、ＴｐＢＣ、ＢｔＦＣ、ＢｔＦＬ、およびＢｔＦＲのチャンネルを含み、
前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外のチャンネルについて、Ｋ特性フィルタによって重み付けしたものを二乗平均 し、該複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをしたものを合算 し、当該合算した結果にゲーティング関数を適用 することによりラウドネス値を算出し、
前記所定の重み付けは、前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外のチャンネルについて、三次元空間における複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けであって頭部伝達関数を加味した重み付けに基づいて行うことを特徴とするものである。

上記目的を達成する第４の観点に係る発明は、
コンピュータに、
三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネルの音声信号について、
当該複数チャンネルの音声信号それぞれに対してＫ特性フィルタによって重み付けするステップと、
前記Ｋ特性フィルタによって重み付けした結果を二乗平均するステップと、
前記二乗平均した結果に、当該複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをするステップと、
前記所定の重み付けをした結果を合算するステップと、
当該合算した結果にゲーティング関数を適用することによりラウドネス値を算出するステップと、
を実行させるラウドネス測定プログラムであって、
前記所定の重み付けをするステップにおいて、
低域効果音用のチャンネルを除く複数チャンネルの音声信号については、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを加味してラウドネス値を算出し、
前記伝搬特性に基づく重み付けを、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた音量感を頭部伝達関数に基づいて算出することによって行うものである。
また、上記目的を達成する第５の観点に係る発明は、
コンピュータに、
三次元空間において複数の異なる位置から再生される２２．２チャンネルの音声信号からラウドネス値を算出させるラウドネス測定プログラムであって、
前記２２．２チャンネルは、ＦＣ、ＦＬｃ、ＦＲｃ、ＦＬ、ＦＲ、ＳｉＬ、ＳｉＲ、ＢＬ、ＢＲ、ＢＣ、ＬＦＥ１、ＬＦＥ２、ＴｐＦＣ、ＴｐＦＬ、ＴｐＦＲ、ＴｐＳｉＬ、ＴｐＳｉＲ、ＴｐＣ、ＴｐＢＬ、ＴｐＢＲ、ＴｐＢＣ、ＢｔＦＣ、ＢｔＦＬ、およびＢｔＦＲのチャンネルを含み、
前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外の複数チャンネルについて、
Ｋ特性フィルタによって重み付けするステップと、
前記Ｋ特性フィルタによって重み付けした結果を二乗平均するステップと、
前記二乗平均した結果に、前記複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをするステップと、
前記所定の重み付けをした結果を合算するステップと、
当該合算した結果にゲーティング関数を適用するステップと、
を実行させることによりラウドネス値を算出し、
前記所定の重み付けをするステップは、前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外のチャンネルについて、三次元空間における複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けであって頭部伝達関数を加味した重み付けに基づいて行うものである。

また、前記低域効果音用のチャンネルも含めた複数チャンネルの音声信号について合算することによりラウドネス値を算出してもよい。

本発明によれば、５．１チャンネルを超えるようなマルチチャンネルの音声信号のラウドネスを測定できるラウドネス測定装置、およびラウドネス測定方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るラウドネス測定装置の概略構成を説明する機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態におけるラウドネス測定アルゴリズムを説明する図である。 第１実施形態における頭部伝達関数の例を示す図である。 第１実施形態におけるＬＦＥのラウドネス測定アルゴリズムを説明する図である。 本発明の第２実施形態におけるラウドネス測定アルゴリズムを説明する図である。 第２実施形態における重み係数の例を示す図である。 本発明の第３実施形態におけるラウドネス測定アルゴリズムを説明する図である。 第３実施形態におけるフィルタの例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るラウドネス測定装置の概略構成を説明する機能ブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、制御部１０、および記憶部２０を備えている。制御部１０は、複数のチャンネルの音声信号が入力されると、当該音信号に対応するラウドネス値を出力する。また、制御部１０から出力されたラウドネス値は、表示部３０に表示することができる。

以下、制御部１０および記憶部２０を含んで本発明に係るラウドネス測定装置１を構成し、さらに表示部３０を含んで本発明に係るラウドネス測定システムを構成するものとして説明する。しかしながら、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、例えばラウドネス測定装置１が自ら表示部を備えるような構成としてもよい。

制御部１０は、例えばプロセッサまたはマイコンなどの任意の処理装置を含んで構成することができる。本実施形態において、制御部１０は、音声信号を含む各種のデータの入力に基づいて、当該データを解析したり、各種の演算処理を施したりする。制御部１０は、このような演算処理の結果を、例えばラウドネス値を表すデータとして出力することができる。また、制御部１０は、必要に応じて各種の解析結果を記憶部２０に記憶させたり、必要に応じて記憶部２０に記憶された各種情報を読み出したりすることができる。

記憶部２０は、任意のメモリ装置を含んで構成することができる。記憶部２０は、制御部１０が上述したようなデータ解析および各種の演算処理などを行う際のアルゴリズム、およびルックアップテーブル（ＬＵＴ）のような各種の参照テーブルなども記憶する。

表示部３０は、例えばＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイ、または７セグメント表示モジュールなど、任意の表示装置により構成することができる。表示部３０は、ラウドネス値を表すデータが入力されると、その表示画面にラウドネス値を表示する。このラウドネス値を表すデータは、表示部３０の仕様に応じて、任意の規格のアナログまたはデジタルの出力とすることができる。

本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、複数のチャンネルの音声信号の入力に基づいて、当該音声信号に対応するラウドネス値を出力する。ここで、ラウドネス測定装置１が扱う音声信号の複数のチャンネル数は特に限定されるものではなく、任意の複数のチャンネルとすることができる。しかしながら、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、５．１ｃｈを超えるようなマルチチャンネルの音声信号を扱うのに特に好適である。以下の説明においては、例として、ＳＨＶにおいて採用される２２．２ｃｈサラウンドの場合について述べる。

すなわち、本実施形態で２２．２ｃｈの音声信号に基づく音声の再生を行う音響システムにおいてスピーカが配置される位置は、規格ＳＭＰＴＥ ＳＴ２０３６−２−２００８に準拠したものとする。参考までに、図６おいては、上記規格のチャンネル番号とスピーカが配置される位置（およびラベル）との対応を記してある。ＳＨＶの音響システムでは、聴取位置を中心とする三次元空間において、ｃｈ１〜１２の中層には１０個のスピーカを配置し、ｃｈ１３〜２１の上層（Ｔｏｐ）に９個のスピーカを配置し、ｃｈ２２〜２４の下層（Ｂｏｔｔｏｍ）に３個のスピーカを配置する。図６において、ｆｒｏｎｔは前方を、ｌｅｆｔは左を、ｒｉｇｈｔは右を、ｃｅｎｔｅｒは中央を、ｂａｃｋは後方を、ｓｉｄｅは側方を表す。なお、ｃｈ４および１０は、ＬＦＥである。このように、２２．２ｃｈの音響システムにおいては、合計２４ｃｈのチャンネルの音声信号に基づく音声を再生する。

次に、本実施形態に係るラウドネス測定装置１において、音声信号の入力に基づいて、ラウドネス値を出力する際の処理について説明する。

本実施形態では、従来の５．１ｃｈの音声信号からラウドネスを算出する方法を、音の到来方向をも考慮した上で、２２．２ｃｈのようなマルチチャンネル音響用に拡張する。

従来の５．１ｃｈの音声信号からラウドネス値を算出する方法については、前述のＡＲＩＢ技術資料ＴＲ−Ｂ３２に規定されている。ＡＲＩＢにおいては、各チャンネルのラウドネス値の算出に際し、人間の聴覚特性をモデル化して、音の到来方向を考慮しないＫ特性フィルタによって重み付けし、信号を二乗平均したのち、レベルを計算し、時間経過による影響を考慮したゲートの計算を行っている。５．１ｃｈサラウンドにおいては、各チャンネル二乗平均算出後、リアチャンネルに１．５ｄＢの重みをつけ、総和をとることにより、ひとつのラウドネス値を求めている。

一方、２２．２ｃｈ音響は、聴取位置を取り囲むあらゆる方向からの音を再生することが可能であるが、人間の聴感は耳介の影響または頭部の形状などの影響により、音の到来方向による聴こえ方に差異が生じる。このため、２２．２ｃｈ音響においては、２ｃｈステレオの場合のように、前方からの再生に基づくシンプルなモデルで音量感を議論することはできない。

図２は、第１実施形態におけるラウドネス測定のアルゴリズムを説明する図である。

本実施形態によるラウドネス測定は、上述したように、従来の５．１ｃｈの音声信号のラウドネス測定を、２２．２ｃｈのようなマルチチャンネル音響用に拡張するものである。したがって、従来の５．１ｃｈの音声信号のラウドネス測定としてＡＲＩＢ技術資料ＴＲ−Ｂ３２に規定された内容については、概略を述べるにとどめ、詳細な説明は省略する。

図２に示すように、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、２２．２ｃｈの各チャンネルを構成するＣｈ１〜Ｃｈ２４の音声信号の入力に基づいてラウドネス値を測定し、想定されたラウドネス値を出力する。Ｃｈ１〜Ｃｈ２４の各チャンネルの音声信号は、Ｃｈ４およびＣｈ１０のＬＦＥ以外は同様に処理することができるため、図２においては、２４のチャンネルのうち一部のみを記してある。なお、Ｃｈ４およびＣｈ１０のＬＦＥについては後述する。

ＡＲＩＢに記載された５．１ｃｈにおいては、ＬＦＥを除く５つのチャンネルの音声信号の入力に基づいてラウドネス値を算出する。一方、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、２つのＬＦＥを含む合計２４チャンネルの音声信号の入力に基づいてラウドネス値を算出する。

図２に示すラウドネス測定のアルゴリズムにおいて、ステップＳ１,Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６は、ＡＲＩＢに記載された従来の５．１ｃｈにおけるラウドネス測定と同様に行うことができる。したがって、これらの説明についても、概略のみについて述べ、詳細な説明は省略する。

ステップＳ１においては、入力される２４チャンネルの音声信号のそれぞれに、Ｋ特性フィルタを適用する。ここでは、周波数による重み付けとして、２段階のプリフィルタを適用する。１段目のプリフィルタにより、聴覚の周波数特性、音響効果をシミュレートしている。２段目のプリフィルタは、修正Ｂ特性（ＲＬＢ特性）を持つハイパスフィルタである。

ステップＳ２においては、ステップＳ１の処理を施した後の、各チャンネルの音声信号の二乗平均を算出する。

ステップＳ３においては、ステップＳ２の処理を施した後の、各チャンネルのレベル重み付けを行う。すなわち、このステップでは、各チャンネルについて、チャンネルごとの重み係数を乗じる。従来の５．１ｃｈのサラウンド聴取においては、後方チャンネルのラウドネスが若干大きく感じられることから、重み係数により補正をかけている。

ステップＳ４においては、各チャンネルの重み付け後の二乗平均値を合算する。

ステップＳ５においては、ステップＳ４で合算した値をデシベルスケールに変換する。

ステップＳ６においては、人が感じる音の大きさに近いラウドネス値を測定するために、ゲーティング処理を行う。ＡＲＩＢにおいては、（１）ゲーティングブロック、（２）オーバラップ法、（３）絶対ゲーティング、（４）相対ゲーティング、の４つの要素からなるゲーティング関数を用いてラウドネス値を算出している。

第１実施形態によるラウドネス測定では、二乗平均の前段階、すなわち図２におけるステップＳ１とステップＳ２との間に、一個のフルレンジチャンネルにおいて、頭部伝達関数による伝搬特性を、フィルタとして適用する（ステップＳ１０）。

人間は、様々な方向から到来する音を、左右の耳で聴きとることにより臨場感を得ている。すなわち、人間は両耳を使って音の方向を知覚しており、音の到来方向を知る手がかりとして、左右の耳に届く音の強さの違いや時間差、人の頭および耳の形による音色の変化などを利用している。頭部伝達関数（Head-Related Transfer Function:ＨＲＴＦ）とは、これらの手がかりを数学的に表現した関数である。この頭部伝達関数を用いることで、２２．２ｃｈのマルチチャンネル音響による三次元の音の広がりを、正確に再現することができる。なお、聴覚の音量に関する指向特性については、例えばVille Pekka Sivonen, Wolfgang Ellermeierによる“Directional loudness in an anechoic sound field, head-related transfer functions, and binaural summation”などにおいて、研究がなされている（参考URL http://www-cgi.psychologie.tu-darmstadt.de/ak/we_homepage/JASA_sivonen_ellerm2006.pdf）。

本実施形態においては、頭部伝達関数として、音源から耳に到達するまでの音の伝わり方を事前に測定した結果を、制御部１０による各種演算処理に用いることができるよう、記憶部２０に記憶しておく。そして、本実施形態においては、ステップＳ１０において、２２．２ｃｈを構成する２４ｃｈの音声信号のうち、２つのＬＦＥを除く２２ｃｈについて、頭部伝達関数による伝搬特性をフィルタとして適用する。

図３は、頭部伝達関数の一例を示す図である。図３は、三次元空間において、ある音源の聴取者から見た方位角と、当該音源から再生される音声の周波数と、頭部伝達関数の振幅応答との対応をグラフに示すものである。

頭部伝達関数は、個人差があるものとして知られており、個々人の伝達関数を用いた方が精度向上を期待できる。しかしながら、本実施形態においては、頭部伝達関数を定位のために使用するのではなく、２２．２ｃｈの各チャンネル方向の伝搬周波数特性をシミュレートするために使用するので、ダミーヘッドなどのモデル化されたものに基づく測定結果でも利用可能である。なお、ステップＳ１０に示す頭部伝達関数によるフィルタは、時間方向での畳込演算として実現することができる。また、頭部伝達関数は、本来、左右両耳の応答であり各チャンネルに対して２ｃｈの結果が得られるため、例えば二乗平均後にこれらの平均をとることにより、１ｃｈにまとめるのが好適である。

このように、本実施形態では、図２に示したステップＳ１〜ステップＳ６における演算処理にステップＳ１０の処理を追加することにより、音の到来方向をも考慮した上で、２２．２ｃｈのようなマルチチャンネルのラウドネスを測定することができる。本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、ステップＳ６の処理を経た後、測定したラウドネス値を表示部３０に表示することができる。

次に、本実施形態における、ＬＦＥ用のチャンネルを含めたラウドネス測定について説明する。

図４は、本実施形態におけるＬＦＥのラウドネス測定アルゴリズムを説明する図である。図４においては、２２．２ｃｈを構成する２４ｃｈのチャンネルのうち、ＬＦＥが割り当てられたＣｈ４（ＬＦＥ１）およびＣｈ１０（ＬＦＥ２）のみを記し、その他のチャンネルは省略してある。

上述したように、ＡＲＩＢに規定された従来のラウドネス測定は、最大５チャンネルの入力信号に対応しているが、ＬＦＥチャンネルは測定に含まれていない。本実施形態によるラウドネス測定装置１は、２２．２ｃｈのようなマルチチャンネルに対応するため、ＬＦＥのチャンネルも含めてラウドネス値を算出する。

図４に示すように、本実施形態におけるＬＦＥ用のチャンネルについてのラウドネス測定は、図２で説明したステップＳ１〜Ｓ６における処理を行う前に、ＬＦＥの入力チャンネル（Ｃｈ４およびＣｈ１０）について、低域通過フィルタを適用する（ステップＳ１１）。

一般に、１２０Ｈｚ以下の音声に対しては、人間が明確な方向を知覚することは稀なため、ＬＦＥチャンネルの再生に関しては、音の到来方向を考慮する必要性は高くない。このため、ステップＳ１１においては、Ｋ特性フィルタ（ステップＳ１）の前段に、カットオフ周波数が例えば１５０Ｈｚの低域通過フィルタ（ＬＰＦ）に通すことにより、ＬＦＥチャンネルも含めてラウドネスを測定する。その後は、各ＬＦＥの入力チャンネルについて、図２で説明した他のチャンネルと同様に処理した後に、ステップＳ４においてこれらも合算することにより、ＬＦＥも含めた２２．２ｃｈのラウドネス値を算出することができる。

なお、図４に示すように、ＬＦＥについては音の到来方向を考慮する必要性は高くないことから、図２にて説明したステップＳ１０のような音の到来方向を考慮して行う処理は省略している。また、本実施形態において、例えばステップＳ３のようなチャンネルの重み付けを行う際に、音の到来する方向を考慮して処理を行う場合などは、ＬＦＥのチャンネルについては、このようなステップの処理を省略してもよい。また、本実施形態においてはＬＦＥも含めて測定するのが好適であるが、ラウドネス測定装置１に求められる仕様などに応じて、従来の５．１ｃｈのラウドネス測定のように、ＬＦＥのチャンネルは含めずに、その他の２２ｃｈについてラウドネス値を算出してもよい。

このように、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネル（例えば２２．２ｃｈ）の音声信号について、当該複数チャンネルごとに音声の周波数に応じて重み付けしたものを二乗平均し、当該複数チャンネルのそれぞれに応じて重み付けしたものを合算することによりラウドネス値を算出する。ここで、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、低域効果音用（例えば２つのＬＦＥ）のチャンネルを除く複数チャンネル（例えば２２ｃｈ）の音声信号については、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを加味してラウドネス値を算出する。

また、上述したように、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを、頭部伝達関数を用いることによって行うのが好適である。さらに、本実施形態に係るラウドネス測定装置１において、頭部伝達関数は、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じたフィルタとするのが好適である。さらに、本実施形態に係るラウドネス測定装置１において、低域効果音用のチャンネルも含めた複数チャンネルの音声信号について合算することにより、ラウドネス値を算出するのが好適である。

本実施形態に係るラウドネス測定装置１によれば、従来の５．１ｃｈのラウドネス算出法を２２．２ｃｈのようなマルチチャンネル音響用に拡張する際に、少しの処理ステップを追加するだけで、音の到来方向をも考慮したラウドネス測定を行うことができる。したがって、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、従来のラウドネス測定装置に対して、特にハードウェアの追加または変更等を必要とせずに、例えばファームウェアのようなソフトウェアの変更を行うのみで実現し得る。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態におけるラウドネス測定のアルゴリズムを説明する図である。

本発明の第２実施形態は、図５に示すように、第１実施形態で説明したステップＳ１０（図２）の頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）のフィルタを適用する代わりに、ステップＳ３の処理を変更することにより実施する。それ以外の処理は、第１実施形態と同様に実施することができるため、第１実施形態と同じ内容になる説明は省略する。

ＡＲＩＢに規定された従来のラウドネス測定においては、５つのチャンネルのそれぞれについて、二乗平均した値に、チャンネルごとの重み係数を乗じている。しかしながら、５．１ｃｈサラウンドの聴取においては、後方チャンネル（サラウンドの２ｃｈ）のラウドネスが若干大きく感じられる傾向があることから、重み係数によって、これらのサラウンドのチャンネルを補正しているに過ぎない。

第２実施形態では、図５に示すように、ステップＳ２において信号を二乗平均した後、頭部伝達関数による伝搬特性を、音量感を表す係数として近似して適用する（ステップＳ２０）。すなわち、ステップＳ２０では、音の到来方向に応じた頭部伝達関数による音量感との関係を係数化した結果を、制御部１０による各種演算処理に用いることができるよう、記憶部２０に記憶しておく。そして、本実施形態においては、ステップＳ２０において、２２．２ｃｈを構成する２４ｃｈの音声信号のうち、２つのＬＦＥを除く２２ｃｈ（Ｃｈ１〜Ｃｈ２４）について、上述した伝搬特性を重み付け係数Ｇ’として適用する。

図６は、重み付け係数Ｇ’の各チャンネルごとの数値の例を示す図である。図６において、各値Ｇ’（＃）は、それぞれのチャンネル番号に対応する重み付け係数Ｇ’を表している。ここでは、例として、２４ｃｈのうちＬＦＥを除く２２ｃｈのそれぞれにおける頭部伝達関数の全周波数帯域における振幅の総和をとり、左右の平均をとった値を採用している。図６に示す値は、Ｃｈ１およびＣｈ２を基準として、各チャンネルの差をＧ（＃＿ｄＢ）としてある。一般に、低周波は回折する特性があるので、どのチャンネルに対してもあまり変化しない周波数特性を有する。しかしながら、音量感に影響がある部分である高周波においては、耳の影になる方向から音を出力するチャンネルは、レベルが下がる。このような特性により、耳の影になるチャンネル（リアチャンネルなど）は音量的には低く感じると想定される。なお、図６に示す重み付け係数Ｇ’の数値は一例を示すものであり、他の仮定に基づく他の数値を用いることもできる。

このように、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた音量感を頭部伝達関数に基づいて算出することにより行うのが好適である。本実施形態では、従来の重み付け係数Ｇに対して、さらに音の到来方向をも考慮した要素を加えることにより、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを行うことができる。

本実施形態に係るラウドネス測定装置１によれば、従来の５．１ｃｈのラウドネス算出法を２２．２ｃｈのようなマルチチャンネル音響用に拡張する際に、チャンネルごとの重み係数を変更するだけで、音の到来方向をも考慮したラウドネス測定を行うことができる。したがって、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、従来の方式から重みづけ係数を変更するだけでよく、ラウドネス測定に用いるアルゴリズムの互換性を維持することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態におけるラウドネス測定のアルゴリズムを説明する図である。

本発明の第３実施形態は、図７に示すように、第１実施形態で説明したステップＳ１０（図２）の頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）のフィルタを適用する代わりに、ステップＳ１の処理を変更することにより実施する。それ以外の処理は、第１実施形態と同様に実施することができるため、第１実施形態と同じ内容になる説明は省略する。

上述したように、ＡＲＩＢに規定された従来のラウドネス測定においては、５つのチャンネルのそれぞれについて、最初に入力される音声信号に対して、周波数による重み付けとして、２段階のプリフィルタを適用している。しかしながら、このプリフィルタにおいては、各チャンネルによる音の到来方向は考慮されていない。

第３実施形態では、図７に示すように、ＡＲＩＢに規定された従来のラウドネス測定におけるＫ特性フィルタの適用に代えて、入力された各チャンネルの音声信号について、本実施形態によるＫ’特性フィルタを適用する（ステップＳ３０）。本実施形態によるＫ’特性フィルタとは、従来のＫ特性フィルタに指向特性も合わせて置き換えたものである。ステップＳ３０では、Ｋ’特性フィルタとして適用する値を、制御部１０による各種演算処理に用いることができるよう、記憶部２０に記憶しておく。そして、本実施形態においては、ステップＳ３０において、２２．２ｃｈを構成する２４ｃｈの音声信号のうち、２つのＬＦＥを除く２２ｃｈ（Ｃｈ１〜Ｃｈ２４）について、上述したＫ’特性フィルタを適用する。

図８は、Ｋ’特性フィルタとして、従来のＫ特性フィルタに代えて適用すべき数値の例を示す図である。図８において、Total levelおよびHigh-bandの各値は、それぞれのチャンネル番号に対応するＫ’特性フィルタとして適用すべき値を表している。なお、図７に示すＫ’特性フィルタとして適用すべき数値は一例を示すものであり、他の数値を用いることもできる。

このように、第３実施形態では、ＡＲＩＢに規定されたＫ特性フィルタの代わりに、本実施形態による図８に示すＫ’特性フィルタの各値を適用する。図８は、実測によって得られた方向別ラウドネス値から導出したＫ’フィルタの数値例を示したものである。第３実施形態では、ステップＳ３０において、図８に示すように、２つのＬＦＥを除く２２ｃｈ（Ｃｈ１〜Ｃｈ２４）について、それぞれHigh-bandの列が示す高周波数帯について、重み付けの調整を行う。さらに、ステップＳ３０において、図８に示すように、２つのＬＦＥを除く２２ｃｈ（Ｃｈ１〜Ｃｈ２４）について、それぞれTotal levelの列が示すような重み付けの調整を行う。さらに、２つのＬＦＥを除く２２ｃｈ（Ｃｈ１〜Ｃｈ２４）について、ＡＲＩＢに規定された従来のＫ特性フィルタで行うように、ハイパスフィルタを適用することにより、各チャンネルについて例えば６０Ｈｚを下回る低周波数帯をカットするのが好適である。

なお、本実施形態において、ＬＦＥ用チャンネルについてもＫ’特性フィルタを適用する場合には、例えば６０Ｈｚ〜１２０Ｈｚまでの低周波数帯のみをバンドパスフィルタによって通過させて、Total levelが−２０ｄＢとなるようにしてもよい。等ラウドネス曲線においては、約１２０Ｈｚ以下の低周波の音は体感する音圧値が大きく下がり、平均として約−２０ｄＢとするのが望ましい。

このように、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた音量感を頭部伝達関数に基づいて算出することにより行うのが好適である。本実施形態では、従来のＫ特性フィルタに代えて、音の到来方向をも考慮したフィルタを適用することにより、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを行うことができる。

本実施形態に係るラウドネス測定装置１によれば、従来の５．１ｃｈのラウドネス算出法を２２．２ｃｈのようなマルチチャンネル音響用に拡張する際に、Ｋ特性フィルタとして適用する値を変更するだけで、音の到来方向をも考慮したラウドネス測定を行うことができる。したがって、本実施形態に係るラウドネス測定装置１は、従来の方式からＫ特性フィルタを変更するだけでよく、ラウドネス測定に用いるアルゴリズムの互換性を維持することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態においては、三次元空間における方向別ラウドネスを考慮して、Ｋ特性フィルタに合わせて２２方向のＨＲＴＦ特性を用いたフィルタ処理をしたり、または重み付けをそれぞれ規定したり、またはＫ特性フィルタに代えてＫ’特性フィルタを適用したりすることで、マルチチャンネル再生される音声信号のラウドネスを測定する。また、本発明の実施形態においては、ＬＦＥ用のチャンネルにおけるラウドネス量の影響も考慮に入れる。

本発明によれば、電波産業会（ＡＲＩＢ）等で規格化されているラウドネス算出法を、２２．２ｃｈのようなマルチチャンネル音響用に拡張することができる。すなわち、本発明によれば、音の到来方向を考慮した、マルチチャンネル制作用のラウドネス値の算出が可能になる。これにより、２２．２マルチチャンネル音響の制作においても、コンテンツ間の音量感の統一化が可能になる。

本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部やステップなどを１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の実施形態は、それぞれ説明した実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

また、上述した各実施形態においては、ＳＨＶに採用される２２．２ｃｈのマルチチャンネルについてのラウドネス測定を説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されない。本発明は、ＳＨＶに採用される２２．２ｃｈのマルチチャンネルのみならず、その他のチャンネルベースの立体音響フォーマットにおいても実施することができる。

また、本発明は、ラウドネス測定装置１のような測定装置を用いたラウドネス測定方法として実施することもできる。この場合、本発明によるラウドネス測定方法は、三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネルの音声信号についてラウドネス値を算出するに際し、複数チャンネルごとに音声の周波数に応じて重み付けしたものを二乗平均するステップと、複数チャンネルのそれぞれに応じて重み付けしたものを合算するステップと、低域効果音用のチャンネルを除く複数チャンネルの音声信号については、複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを加味してラウドネス値を算出するステップと、を含むことを特徴とする。

１ ラウドネス測定装置
１０ 制御部
２０ 記憶部
３０ 表示部

Claims (6)

1. 三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネルの音声信号について、当該複数チャンネルの音声信号それぞれに対してＫ特性フィルタによって重み付けしたものを二乗平均し、当該複数チャンネルのそれぞれに応じて第１の重み付けをしたものを合算し、当該合算した結果にゲーティング関数を適用することによりラウドネス値を算出するラウドネス測定装置であって、
   低域効果音用のチャンネルを除く複数チャンネルの音声信号については、前記Ｋ特性フィルタによって重み付けした後であって、前記二乗平均を行う前に、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく第２の重み付けを加味してラウドネス値を算出し、
   前記第２の重み付けを、頭部伝達関数を用いることによって行い、
   前記頭部伝達関数は、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じたフィルタとする、ラウドネス測定装置。
2. 三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネルの音声信号について、当該複数チャンネルの音声信号それぞれに対してＫ特性フィルタによって重み付けしたものを二乗平均し、当該複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをしたものを合算し、当該合算した結果にゲーティング関数を適用することによりラウドネス値を算出するラウドネス測定装置であって、
   前記所定の重み付けにおいて、
   低域効果音用のチャンネルを除く複数チャンネルの音声信号については、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを加味してラウドネス値を算出し、
   前記伝搬特性に基づく重み付けを、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた音量感を頭部伝達関数に基づいて算出することによって行う、ラウドネス測定装置。
3. 前記低域効果音用のチャンネルも含めた複数チャンネルの音声信号について合算することによりラウドネス値を算出する、請求項１または２に記載のラウドネス測定装置。
4. 三次元空間において複数の異なる位置から再生される２２．２チャンネルの音声信号からラウドネス値を算出するラウドネス測定装置であって、
   前記２２．２チャンネルは、ＦＣ、ＦＬｃ、ＦＲｃ、ＦＬ、ＦＲ、ＳｉＬ、ＳｉＲ、ＢＬ、ＢＲ、ＢＣ、ＬＦＥ１、ＬＦＥ２、ＴｐＦＣ、ＴｐＦＬ、ＴｐＦＲ、ＴｐＳｉＬ、ＴｐＳｉＲ、ＴｐＣ、ＴｐＢＬ、ＴｐＢＲ、ＴｐＢＣ、ＢｔＦＣ、ＢｔＦＬ、およびＢｔＦＲのチャンネルを含み、
   前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外の複数チャンネルについて、Ｋ特性フィルタによって重み付けしたものを二乗平均し、該複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをしたものを合算し、当該合算した結果にゲーティング関数を適用することによりラウドネス値を算出し、
   前記所定の重み付けは、前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外のチャンネルについて、三次元空間における複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けであって頭部伝達関数を加味した重み付けに基づいて行う、ラウドネス測定装置。
5. コンピュータに、
   三次元空間において複数の異なる位置から再生される音声の複数チャンネルの音声信号について、
   当該複数チャンネルの音声信号それぞれに対してＫ特性フィルタによって重み付けするステップと、
   前記Ｋ特性フィルタによって重み付けした結果を二乗平均するステップと、
   前記二乗平均した結果に、当該複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをするステップと、
   前記所定の重み付けをした結果を合算するステップと、
   当該合算した結果にゲーティング関数を適用することによりラウドネス値を算出するステップと、
   を実行させるラウドネス測定プログラムであって、
   前記所定の重み付けをするステップにおいて、
   低域効果音用のチャンネルを除く複数チャンネルの音声信号については、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けを加味してラウドネス値を算出し、
   前記伝搬特性に基づく重み付けを、前記複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた音量感を頭部伝達関数に基づいて算出することによって行う、ラウドネス測定プログラム。
6. コンピュータに、
   三次元空間において複数の異なる位置から再生される２２．２チャンネルの音声信号からラウドネス値を算出させるラウドネス測定プログラムであって、
   前記２２．２チャンネルは、ＦＣ、ＦＬｃ、ＦＲｃ、ＦＬ、ＦＲ、ＳｉＬ、ＳｉＲ、ＢＬ、ＢＲ、ＢＣ、ＬＦＥ１、ＬＦＥ２、ＴｐＦＣ、ＴｐＦＬ、ＴｐＦＲ、ＴｐＳｉＬ、ＴｐＳｉＲ、ＴｐＣ、ＴｐＢＬ、ＴｐＢＲ、ＴｐＢＣ、ＢｔＦＣ、ＢｔＦＬ、およびＢｔＦＲのチャンネルを含み、
   前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外の複数チャンネルについて、
   Ｋ特性フィルタによって重み付けするステップと、
   前記Ｋ特性フィルタによって重み付けした結果を二乗平均するステップと、
   前記二乗平均した結果に、前記複数チャンネルのそれぞれに応じて所定の重み付けをするステップと、
   前記所定の重み付けをした結果を合算するステップと、
   当該合算した結果にゲーティング関数を適用するステップと、
   を実行させることによりラウドネス値を算出し、
   前記所定の重み付けをするステップは、前記２２．２チャンネルのうちＬＦＥ１およびＬＦＥ２以外のチャンネルについて、三次元空間における複数の異なる位置からの音声の到来方向に応じた伝搬特性に基づく重み付けであって頭部伝達関数を加味した重み付けに基づいて行う、ラウドネス測定プロクラム。