JP6955186B2 - 音響信号処理装置、音響信号処理方法および音響信号処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、入力音響信号を、仮想音源を実現するための複数のスピーカを並べて構成したスピーカアレイの各スピーカへの出力音響信号に変換する音響信号処理装置、音響信号処理方法および音響信号処理プログラムに関する。

パブリックビューイングやコンサートでは、上映会場に設置した複数のスピーカから音声や音楽などを再生する。近年、仮想的な音源を上映空間に作り出すことにより、これまで以上に臨場感のある音響再生を実現する取り組みが行われている。特に直線状に多数のスピーカを並べてできるスピーカアレイを用いて、スピーカより前面、客席近くまで飛び出る仮想音源を生成することで高い臨場感を実現するといったことが行なわれている。

また、一般に、楽器や人間の声は方向によって放射されるパワーが異なるため、上映空間に仮想的な音源を生成する際に方向による音響信号のパワーの違い（指向性）を再現することで、さらに臨場感の高い音響コンテンツを実現することが期待されている。

上映空間に仮想的な音源を作り出す音響再生技術に対し、波面合成と呼ばれる方法がある（特許文献１）。特許文献１に基づく方法は、音響信号を収録する地点の音響信号を複数地点に設置したマイクロフォンで収音した上で、上下左右方向の音響信号の到来方向を分析し、上映空間中に設置した複数のスピーカを用いて収録会場の音響信号を物理的に再現する。

想定する仮想音源に吸込み型音源（acoustic sink）を仮定し、第１種レイリー積分から導出される駆動信号をスピーカアレイに与えることにより、スピーカより前面に仮想音像を作り出すことができる技術がある（非特許文献１）。また、直線状スピーカアレイを用いて上映空間に生成する仮想的な音源にダイポールなどの原始的な指向性を実現できる技術がある（非特許文献２）。

スピーカから放射される音の指向性を制御する方法として、多重極音源がある（非特許文献３）。多重極音源は、音の指向性をダイポール、クアドラポールといった原始的な指向性の組み合わせで表現する手法であり、原始的な指向性それぞれは互いに近接した極性の異なる無指向性の点音源（モノポール音源）の組み合わせで実現される。非特許文献３は、指向性の向きを回転させるには、強度の異なる原始的な指向性を重ねあわせることを開示する。

特開２０１１−２４４３０６号公報

Sascha Spors, Hagen Wierstorf, Matthias Gainer, and Jens Ahrens, "Physical and Perceptual Properties of Focused Sources in Wave Field Synthesis," in 127th Audio Engineering Society Convention paper 7914, 2009, October. J. Ahrens, and S. Spors, "Implementation of Directional Sources in Wave Field Synthesis," Proceeding of IEEE Workshop on Applications of Signal Processing to Audio and Acoustics, pp. 66-69, 2007. 羽田陽一，古家賢一，島内末廣，"球調和関数展開に基づく多重極音源を用いた指向性合成"，日本音響学会誌 69巻 11号 pp577-588 2013.

しかしながらいずれの文献も、多重極子を重ね合わせて任意の指向特性を実現する技術については触れられていないので、いずれの文献からも、多重極子を用いて、楽器などの音源が持つ指向性をモデル化することは難しい。

従って本発明の目的は、多重極子を重ね合わせて任意の指向特性を実現する音響信号処理装置、音響信号処理方法および音響信号処理プログラムを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の特徴は、入力音響信号を、仮想音源を実現するための複数のスピーカを並べて構成したスピーカアレイの各スピーカへの出力音響信号に変換する音響信号処理装置に関する。本発明の第１の特徴に係る音響信号処理装置は、複数の初期焦点座標と、仮想音源の座標および指向性の方向を取得して、複数の初期焦点座標のうち極性の異なる一対の初期焦点座標について、仮想音源の座標に基づいて、初期焦点座標に指向性の方向から特定される回転行列をかけて、焦点座標を決定する焦点位置決定部と、円調和係数から、焦点座標を含む多重極子に与える重みを算出する円調和係数変換部と、スピーカアレイの各スピーカについて、焦点座標と、焦点座標の極性と、多重極子に与える重みから、スピーカに与える重み付き駆動関数を演算するフィルタ係数演算部と、スピーカアレイの各スピーカについて、入力音響信号に、スピーカに対応する重み付き駆動関数を畳み込んで、スピーカへの出力音響信号を出力する畳み込み演算部を備える。

ここで円調和係数変換部は、式（１）により、多重極子に与える重みを算出しても良い。

フィルタ係数演算部は、焦点座標のそれぞれを用いて駆動関数を算出し、多重極子のそれぞれについて、多重極子を構成する各焦点座標の極性と駆動関数から算出した合成駆動関数と、多重極子に与える重みから、スピーカに与える重み付き駆動関数を演算しても良い。

フィルタ係数演算部は、多重極子に含まれる各焦点座標について、焦点座標の極性と駆動関数をかけた関数を加算して、多重極子の合成駆動関数を算出しても良い。

フィルタ係数演算部は、多重極子のそれぞれについて算出した合成駆動関数に、多重極子に与える重みをかけて加算して、重み付き駆動関数を算出しても良い。

本発明の第２の特徴は、入力音響信号を、仮想音源を実現するための複数のスピーカを並べて構成したスピーカアレイの各スピーカへの出力音響信号に変換する音響信号処理方法に関する。本発明の第２の特徴に係る音響信号処理方法は、複数の初期焦点座標と、仮想音源の座標および指向性の方向を取得するステップと、複数の初期焦点座標のうち極性の異なる一対の初期焦点座標について、仮想音源の座標に基づいて、初期焦点座標に指向性の方向から特定される回転行列をかけて、焦点座標を決定するステップと、円調和係数から、焦点座標を含む多重極子に与える重みを算出するステップと、スピーカアレイの各スピーカについて、焦点座標と、焦点座標の極性と、多重極子に与える重みから、スピーカに与える重み付き駆動関数を演算するステップと、スピーカアレイの各スピーカについて、入力音響信号に、スピーカに対応する重み付き駆動関数を畳み込んで、スピーカへの出力音響信号を出力するステップを備える。

本発明の第３の特徴は、コンピュータに、第１の特徴に記載の音響信号処理装置として機能させるための音響信号処理プログラムに関する。

本発明によれば、多重極子を重ね合わせて任意の指向特性を実現する音響信号処理装置、音響信号処理方法および音響信号処理プログラムを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置のブロック図である。 本発明の実施の形態において多重極子を重ね合わせて実現される指向特性を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置の焦点位置決定処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置の焦点位置決定処理において、初期焦点座標を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置の焦点位置決定処理においてもちいられる回転行列の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置の焦点位置決定処理において、指向性が考慮された焦点座標を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置の円調和係数変換処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置のフィルタ係数演算処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置のフィルタ係数演算処理で算出される各関数の一例を説明する図である。 本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置の畳み込み演算処理を説明するフローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。

（音響信号処理装置）
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置１を説明する。音響信号処理装置１は、処理装置（図示せず）、メモリ１０などを備える一般的なコンピュータである。一般的なコンピュータが音響信号処理プログラムを実行することにより図１に示す機能を実現する。

本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置１は、図２に示すような、複数のスピーカを直線状に並べた直線状スピーカアレイを用いて、多重極子に重みをかけることにより、スピーカよりも前面に飛び出し、かつ、指向性を有する仮想音源を実現する。本発明の実施の形態において、スピーカアレイを構成する各スピーカは、直線状に並ぶ場合を説明するが、これに限られない。スピーカアレイは、複数のスピーカで構成されればよく、複数のスピーカが直線状に並ばなくても良い。

本発明の実施の形態においては、仮想音源を実現するために、互いに近接する位置に極性の異なる２以上の焦点音源を生成することで、多重極音源を実現する。焦点音源は、極性の異なる無指向性の点音源（モノポール音源）の組み合わせである。本発明の実施の形態において焦点音源は、２つの多重極子を備え、一つの多重極子は、１つのモノポール音源で構成され、もう一方の多重極子は、極性の異なる２つのモノポール音源で構成される場合を説明するが、これに限られない。

本発明の実施の形態では、図２（ａ）に示す多重極子Ｍ１と多重極子Ｍ２を重ねて、図２（ｂ）に示す指向特性を実現する。多重極子Ｍ１は、プラス極性を持つ焦点Ｐ１を有し、多重極子Ｍ２は、マイナス極性を持つ焦点Ｐ２と、プラス極性を持つ焦点Ｐ３を有する。本発明の実施の形態は、多重極子Ｍ１および多重極子Ｍ２にそれぞれ重みをかけて重ね合わせることにより、図２（ｂ）に示す多重極音源の指向特性を実現する。図２（ｂ）に示すように、様々な指向特性を持つ多重極子を重ね合わせることで、所望の範囲で所望の指向特性を実現することが可能になる。

音響信号処理装置１は、このような仮想音源を実現するために、入力音響信号Ｉを、直線状スピーカアレイの各スピーカへの出力音響信号Ｏに変換する。

図１に示すように音響信号処理装置１は、メモリ１０、焦点位置決定部１２、円調和係数変換部１３、フィルタ係数演算部１４、畳み込み演算部１５、入出力インタフェース（図示せず）等を備える。入出力インタフェースは、入力音響信号を音響信号処理装置１に入力し、各スピーカへの出力音響信号を出力するためのインタフェースである。入出力インタフェースは、音響信号処理装置１が実現する仮想音源の座標および指向性の方向の各情報、さらに円調和係数を、音響信号処理装置１に入力する。

メモリ１０は、焦点データ１１を記憶する。焦点データ１１は、仮想音源を実現するための複数の焦点の座標と、各焦点の極性を対応づける。本発明の実施の形態において、焦点データ１１に記憶される焦点を、初期焦点と称し、初期焦点の座標を初期焦点座標と称する。

焦点位置決定部１２は、仮想音源の位置、指向性の方向の情報、および対象周波数の各情報を受け取り、指向性を考慮した、必要な数の焦点に関する座標を出力する。焦点位置決定部１２は、複数の初期焦点座標と、仮想音源の座標および指向性の方向を取得して、複数の初期焦点座標のうち極性の異なる一対の初期焦点座標について、仮想音源の座標に基づいて、初期焦点座標に指向性の方向から特定される回転行列をかけて、焦点座標を決定する。焦点位置決定部１２は、仮想音源の座標に対する初期焦点座標の相対座標に回転行列をかけ、回転行列をかけて得られた座標に、仮想音源の座標を加算して、指向性を考慮した焦点座標を決定する。なお、仮想音源は、焦点座標の中心となる。

焦点位置決定部１２は、複数の初期焦点座標のうち、対をなさない初期焦点座標について、何ら変換することなく、初期焦点座標を焦点座標として決定する。図２に示す例において、プラス極性の焦点を有する多重極子Ｍ１について、焦点位置決定部１２は、プラス極性の初期焦点座標を焦点座標として出力する。プラス極性の焦点とマイナス極性の焦点を有する多重極子Ｍ２について、焦点位置決定部１２は、これらの初期焦点座標に回転をかけた座標を、焦点座標として出力する。

焦点位置決定部１２は、メモリ１０から、極性の異なる一対以上の初期焦点座標を取得するとともに、音響信号処理装置１が実現する特性として、外部入力等により、仮想音源の座標および指向性の方向を取得する。焦点位置決定部１２は、取得した指向性の方向から、初期焦点座標に対してかける回転方向θを特定する。

焦点位置決定部１２は、一対の初期焦点座標を、

とした場合、Ｘ軸方向に対してθ方向を指定すると、この方向から特定できる回転行列Ｇは、式（１）で求まるため、回転後のモノポールの座標は、式（２）で決定できる。

焦点位置決定部１２は、メモリから読み出した所望の特性に対応する１対以上の初期焦点座標に対し、指向性の方向から特定できる回転行列を座標毎にかけた上で、仮想音源の座標を座標毎に加算することで、全ての焦点座標を計算する。

焦点位置決定部１２は、多重極子の識別子と、この多重極子を構成する焦点座標と、各焦点座標の極性とを対応づけて出力する。

なお、クアドラポールなど、２より多数のモノポール音源からなる多重極音源についても、回転行列で回転させて新たな座標を算出することで指向性の回転に対応したモノポール音源の座標を計算する。

図３を参照して、本発明の実施の形態に係る焦点位置決定部１２による焦点位置決定処理を説明する。焦点位置決定部１２は、極性の異なる一対以上の初期焦点座標について図３の処理を行い、それ以外の初期焦点座標については、初期焦点座標を焦点座標として出力する。

まずステップＳ１１において焦点位置決定部１２は、仮想音源の座標と指向性の方向の情報を取得し、ステップＳ１２において、メモリから所望の特定に対応する１以上の初期焦点の情報を読み出す。

次に、ステップＳ１２で読み出した各初期焦点について、焦点位置決定部１２は、ステップＳ１３およびステップＳ１４の処理を繰り返す。ステップＳ１３において焦点位置決定部１２は、処理対象の対象焦点座標に、ステップＳ１１で取得した指向性の方向から特定される回転行列をかける。ここで用いられる対象焦点座標は、仮想音源に対する相対座標である。ステップＳ１４において焦点位置決定部１２は、仮想音源の座標に、ステップＳ１３により回転行列をかけた後の座標を加算して、指向性を考慮した焦点座標を決定する。

ステップＳ１２で読み出した各初期焦点について、ステップＳ１３およびステップＳ１４の処理が終了すると、焦点位置決定部１２は処理を終了する。

なお、ステップＳ１３ないしステップＳ１４の処理は、各焦点に対して行われればよく、どのような順序で行われても良い。

図４ないし図６を参照して、焦点位置決定部１２の処理のシミュレーション結果を説明する。図４は、直線状スピーカアレイと、初期焦点を示す。直線状スピーカアレイは、（−２，０）から、（２，０）に配設され、一対の初期焦点座標は、（０，１−０．０３４５）および（０，１＋０．０３４５）である。このとき、仮想音源の座標は、（０，１）である。この際の音場は、図４に示すように、左右対称に形成され、指向性がない。

焦点位置決定部１２は、このような初期焦点座標に対して、式（１）で特定される回転行列かける。図５に示すように、初期焦点座標（１，１．０３４５）の仮想音源座標（０．０，１．０）に対する相対座標は、（０．０，０．０３４５）となる。焦点位置決定部１２は、初期焦点座標の仮想音源座標に対する相対座標に対して、回転行列をかけ、仮想音源座標を加算することにより、回転後の座標（０．０１７２，１．０２９９）を得る。もう一方の初期焦点座標（０，１−０．０３４５）に対しても同様に処理することにより、焦点位置決定部１２は、回転後の座標（−０．０１７２，０．９７０１）を得る。

図６は、図５の計算によって得られた回転後の座標における音場を示す。各モノポール座標は、図４と比べて時計回りに回転され、指向性が実現されている。

焦点位置決定部１２によって、各初期焦点について、指向性を考慮した焦点座標が算出されると、フィルタ係数演算部１４により、処理される。

円調和係数変換部１３は、円調和係数から、焦点座標を含む多重極子に与える重みを算出する。

円調和係数変換部１３は、円調和級数を解析的に変換することで各焦点音源に与える重みを決定し、現実に存在する音源が持つ指向特性を有する仮想音像の生成を実現する。円調和係数変換部１３は、焦点位置決定部１２が出力した各焦点座標を含む各多重極子に与える重みを、算出する。

円調和係数変換部１３は、式（３）により、多重極子に与える重みを算出する。

式（３）におけるｍ，ｎは、それぞれ、x軸方向およびy軸方向に関する音場の偏微分の次数であるが、ｍとｎの組み合わせは重複しないので、単なるインデックスとして扱っても良い。

円調和係数変換部１３は、円調和係数を、適宜取得する。例えば、円調和係数を、外部プログラムから受け取るものでも良いし、指向性を測定する対象となる音源を中心とする円上に配置された複数のマイクロフォンで観測して得られたものでも良い。また円調和係数は、別途設けられたメモリに事前に格納され、必要に応じて円調和係数変換部１３によって読み出されても良い。

ここで、円調和係数から多重極子の重みを出力するための式（３）の導出を説明する。まず、ｘｙ平面上の原点に、任意の指向性を持つ音源を仮定し、この音源が生成する音場をＳ（ｘ）とする。この音場を原点でテイラー展開した時、単位円上の点x=(cosα,sinα)における音場は次式で与えられる。

一方、任意の音場は円調和展開により式（５）で表現できる。

複素正弦波についてオイラーの公式を適用した後、νに関する二項展開を行うことで次式のように変形する。

さらに、式（４）と式（６）の係数を比較することにより、重み係数を、式（３）の通りに算出することができる。

図７を参照して、円調和係数変換部１３による円調和係数変換処理を説明する。

円調和係数変換部１３は、焦点位置決定部１２が出力した各多重極子について、ステップＳ２１の処理を行う。ステップＳ２１において円調和係数変換部１３は、式（３）に従って、円調和係数から多重極子の重みを算出する。

フィルタ係数演算部１４は、スピーカアレイの各スピーカについて、焦点座標と、焦点座標の極性と、多重極子に与える重みから、スピーカに与える重み付き駆動関数を演算する。フィルタ係数演算部１４は、直線状スピーカアレイの各スピーカについて、焦点位置決定部１２により決定された焦点座標のそれぞれから、入力音響信号Ｉに畳み込む重み付き駆動関数を算出する。フィルタ係数演算部１４は、焦点座標のそれぞれを用いて駆動関数を算出し、多重極子のそれぞれについて、多重極子を構成する各焦点座標の極性と駆動関数から算出した合成駆動関数と、多重極子に与える重みから、スピーカに与える重み付き駆動関数を演算する。ここでフィルタ係数演算部１４は、多重極子に含まれる各焦点座標について、焦点座標の極性と駆動関数をかけた関数を加算して、多重極子の合成駆動関数を算出する。またフィルタ係数演算部１４は、多重極子のそれぞれについて算出した合成駆動関数に、多重極子に与える重みをかけて加算して、重み付き駆動関数を算出する。

フィルタ係数演算部１４は、まず、所定のスピーカについて重み付き駆動関数を算出する際、各焦点について、式（７）により駆動関数を算出する。

次に、フィルタ係数演算部１４は、所定の多重極子について、この多重極子に属する焦点音源の極性と、式（７）で算出された各焦点の駆動関数から、式（８）による合成駆動関数を算出する。

フィルタ係数演算部１４は、多重極子のそれぞれについて、式（８）で算出した合成駆動関数に、円調和係数変換部１３で算出した重みをかけて、式（９）により、重み付き駆動関数を算出する。

次に図８を参照して、フィルタ係数演算部１４によるフィルタ係数演算処理を説明する。ここで、図２に示す多重極子および焦点が与えられた場合の計算式について、図９を参照して説明する。

まずステップＳ３１において、フィルタ係数演算部１４は、焦点位置決定処理で決定された各焦点座標を取得する。このときフィルタ係数演算部１４は、各焦点の極性と、多重極子を構成する焦点座標の関係を、併せて取得する。

フィルタ係数演算部１４は、ステップＳ３２からステップＳ３７の処理を繰り返して、各スピーカに対する重み付き駆動関数を算出する。ステップＳ３２においてフィルタ係数演算部１４は、対象スピーカの重み付き駆動関数をゼロで初期化する。

フィルタ係数演算部１４は、各焦点について、ステップＳ３３の処理を繰り返す。ステップＳ３３においてフィルタ係数演算部１４は、対象焦点の座標を用いて駆動関数を算出する。図９に示す例において、フィルタ係数演算部１４は、式Ｅ１１ないしＥ１３を、各焦点の駆動関数を算出する。

フィルタ係数演算部１４は、各多重極子について、ステップＳ３４ないしステップＳ３６の処理を繰り返して、各多重極子の合成駆動関数を算出する。ステップＳ３４においてフィルタ係数演算部１４は、処理対象の多重極子の合成駆動関数を初期化する。

フィルタ係数演算部１４は、処理対象の多重極子に含まれる各焦点について、ステップＳ３５の処理を行う。ステップＳ３５においてフィルタ係数演算部１４は、対象焦点の極性を用いて、ステップＳ３３で算出した対象焦点の駆動関数を、合成駆動関数に加算する。図９に示す例において、フィルタ係数演算部１４は、多重極子Ｍ１について、式Ｅ２１を算出し、多重極子Ｍ２について、式Ｅ２２を算出する。

ステップＳ３６においてフィルタ係数演算部１４は、ステップＳ３５で算出された合成駆動関数に、円調和係数変換部１３で算出された重みをかけて、重み付き駆動関数を算出する。図９に示す例において、フィルタ係数演算部１４は、多重極子Ｍ１について算出した式Ｅ２１に、多重極子Ｍ１の重みをかけた関数と、多重極子Ｍ２について算出した式Ｅ２２に、多重極子Ｍ２の重みをかけた関数と加算して、式Ｅ３１の重み付き駆動関数を算出する。

ステップＳ３７においてフィルタ係数演算部１４は、各多重極子について計算した後に得られた重み付き駆動関数を、対象スピーカに与える重み付き駆動関数として出力する。

フィルタ係数演算部１４により、直線状スピーカアレイの各スピーカに対する重み付き駆動関数が算出されると、畳み込み演算部１５が、入力音響信号Ｉに、重み付き駆動関数を畳み込むことにより、各スピーカに与える出力音響信号Ｏを算出する。

畳み込み演算部１５は、直線状スピーカアレイの各スピーカについて、入力音響信号Ｉに、スピーカに対応する重み付き駆動関数を畳み込んで、スピーカへの出力音響信号Ｏを出力する。畳み込み演算部１５は、所定のスピーカについて、このスピーカに対応する重み付き駆動関数を、入力音響信号Ｉに畳み込むことにより、このスピーカに対する出力音響信号Ｏを得る。畳み込み演算部１５は、各スピーカについて同様の処理を繰り返し、各スピーカに対する出力音響信号Ｏを得る。

図１０を参照して、畳み込み演算部１５による畳み込み演算処理を説明する。

畳み込み演算部１５は、ステップＳ４１およびステップＳ４２の処理を、直線状スピーカアレイの各スピーカに対して繰り返す。ステップＳ４１において畳み込み演算部１５は、フィルタ係数演算部１４から、処理対象の対象スピーカの重み付き駆動関数を取得する。ステップＳ４２において入力音響信号Ｉに、ステップＳ４１で取得した重み付き駆動関数を畳み込み、出力音響信号Ｏを取得する。

各スピーカについてステップＳ４１ないしステップＳ４２の処理が終了すると、畳み込み演算部１５は、処理を終了する。なお、ステップＳ４１ないしステップＳ４２の処理は、各スピーカに対して行われればよく、どのような順序で行われても良い。

本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置１は、予め、初期焦点座標に回転をかけて、所望の指向性を実現する焦点座標を算出して、各焦点座標に対して、各スピーカに対応する重み付き駆動関数を算出する。音響信号処理装置１は、入力音響信号Ｉに対して、各スピーカに対応する重み付き駆動関数を畳み込むことにより、各スピーカへの出力音響信号Ｏを得る。この重み付き駆動関数は、各多重極子毎に、円調和係数から変換された重みが与えられているので、円調和係数を適宜設定することにより、各スピーカへの出力音響信号Ｏを、任意に調節することが可能になる。このように本発明の実施の形態に係る音響信号処理装置１は、楽器などの音源が持つ指向性をモデル化し、多重極子を重ね合わせて任意の指向特性を実現することができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなる。

本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１ 音響信号処理装置
１０ メモリ
１１ 焦点データ
１２ 焦点位置決定部
１３ 円調和係数変換部
１４ フィルタ係数演算部
１５ 畳み込み演算部
Ｉ 入力音響信号
Ｏ 出力音響信号

Claims (7)

1. 入力音響信号を、仮想音源を実現するための複数のスピーカを並べて構成したスピーカアレイの各スピーカへの出力音響信号に変換する音響信号処理装置であって、
   複数の初期焦点座標と、仮想音源の座標および指向性の方向を取得して、
   前記複数の初期焦点座標のうち極性の異なる一対の初期焦点座標について、前記仮想音源の座標に基づいて、前記初期焦点座標に前記指向性の方向から特定される回転行列をかけて、焦点座標を決定する焦点位置決定部と、
   円調和係数から、前記焦点座標を含む多重極子に与える重みを算出する円調和係数変換部と、
   前記スピーカアレイの各スピーカについて、前記焦点座標と、前記焦点座標の極性と、前記多重極子に与える重みから、前記スピーカに与える重み付き駆動関数を演算するフィルタ係数演算部と、
   前記スピーカアレイの各スピーカについて、前記入力音響信号に、前記スピーカに対応する重み付き駆動関数を畳み込んで、前記スピーカへの出力音響信号を出力する畳み込み演算部
   を備えることを特徴とする音響信号処理装置。
2. 前記円調和係数変換部は、式（１）により、多重極子に与える重みを算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響信号処理装置。
   

   
3. 前記フィルタ係数演算部は、前記焦点座標のそれぞれを用いて駆動関数を算出し、前記多重極子のそれぞれについて、前記多重極子を構成する各焦点座標の極性と駆動関数から算出した合成駆動関数と、前記多重極子に与える重みから、前記スピーカに与える重み付き駆動関数を演算する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響信号処理装置。
4. 前記フィルタ係数演算部は、前記多重極子に含まれる各焦点座標について、前記焦点座標の極性と駆動関数をかけた関数を加算して、前記多重極子の前記合成駆動関数を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の音響信号処理装置。
5. 前記フィルタ係数演算部は、前記多重極子のそれぞれについて算出した合成駆動関数に、前記多重極子に与える重みをかけて加算して、前記重み付き駆動関数を算出する
   ことを特徴とする請求項３に記載の音響信号処理装置。
6. 入力音響信号を、仮想音源を実現するための複数のスピーカを並べて構成したスピーカアレイの各スピーカへの出力音響信号に変換する音響信号処理方法であって、
   複数の初期焦点座標と、仮想音源の座標および指向性の方向を取得するステップと、
   前記複数の初期焦点座標のうち極性の異なる一対の初期焦点座標について、前記仮想音源の座標に基づいて、前記初期焦点座標に前記指向性の方向から特定される回転行列をかけて、焦点座標を決定するステップと、
   円調和係数から、前記焦点座標を含む多重極子に与える重みを算出するステップと、
   前記スピーカアレイの各スピーカについて、前記焦点座標と、前記焦点座標の極性と、前記多重極子に与える重みから、前記スピーカに与える重み付き駆動関数を演算するステップと、
   前記スピーカアレイの各スピーカについて、前記入力音響信号に、前記スピーカに対応する重み付き駆動関数を畳み込んで、前記スピーカへの出力音響信号を出力するステップ
   を備えることを特徴とする音響信号処理方法。
7. コンピュータに、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の音響信号処理装置として機能させるための音響信号処理プログラム。

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