JP7440174B2

JP7440174B2 - 音響装置、音響処理方法及びプログラム

Info

Publication number: JP7440174B2
Application number: JP2021566902A
Authority: JP
Inventors: 良次宮原; 僚太山口; 孝司大杉
Original assignee: NEC Platforms Ltd; NEC Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd; NEC Corp
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2024-02-28
Anticipated expiration: 2040-11-13
Also published as: JPWO2021131385A1; WO2021131385A1

Description

本発明は、音響装置、音響処理方法及びプログラムに関する。

コンサートホールや映画館など、様々な場所で立体感のある音の再現が求められている。
特許文献１には、関連する技術として、仮想サラウンドサウンドに関する技術が開示されている。

日本国特許第５９６０８５１号公報

ところで、特許文献２に記載の技術は、限定された方位のスピーカで録音した頭部インパルス応答（Ｈｅａｄ－ＲｅｌａｔｅｄＩｍｐｕｌｓｅＲｅｓｐｏｎｓｅ、ＨＲＩＲ）を用いてフーリエ展開で算出した頭部伝達関数（Ｈｅａｄ－ＲｅｌａｔｅｄＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ、ＨＲＴＦ）から網羅的な方位の頭部伝達関数を生成し、生成した頭部伝達関数から逆フーリエ展開で算出したＨＲＩＲを適用する手法であるが、本来の頭部インパルス応答と比較して生成された頭部インパルス応答の再現度は元になった方位数に依存するため、高い立体感を得るためには取得する頭部インパルス応答の方位数を増やす、すなわち、スピーカの数を増やす必要がある。
しかしながら、スピーカ数を増やして録音した場合、再現度の高い頭部インパルス応答を実現するための演算が一般的に複雑になる。そのため、３つ以上のスピーカであればスピーカ数によらず録音した頭部インパルス応答の情報から網羅的な方位について立体感のある音を容易に再現するインパルス応答を生成することのできる技術が求められている。

本発明の各態様の目的の一例は、上記の課題を解決することのできる音響装置、音響処理方法及びプログラムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、音響装置は、観測者を中心とした同心球状に配置された複数のスピーカからインパルス信号を出力させる信号出力制御手段と、前記観測者の頭部インパルス応答を取得する頭部インパルス応答取得手段と、前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記複数のスピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算する乗算手段と、乗算手段が乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶手段に記録する記録手段と、前記記憶手段が記憶するインパルス応答のうち、音を再現したい１つの位置に最も近い位置に対応するインパルス応答を選択する選択手段と、前記選択手段が選択した前記インパルス応答である乗算結果に前記音の信号を畳み込む演算を行う演算手段と、を備える。

上記目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、音響処理方法は、観測者を中心とした同心球状に配置された複数のスピーカからインパルス信号を出力させることと、前記観測者の頭部インパルス応答を取得することと、前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記複数のスピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算することと、乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶手段に記録することと、前記記憶手段が記憶するインパルス応答のうち、音を再現したい１つの位置に最も近い位置に対応するインパルス応答を選択することと、選択した前記インパルス応答である乗算結果に前記音の信号を畳み込む演算を行うことと、を含む。

上記目的を達成するために、本発明の別の態様によれば、プログラムは、音響装置のコンピュータに、観測者を中心とした同心球状に配置された複数のスピーカからインパルス信号を出力させることと、前記観測者の頭部インパルス応答を取得することと、前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記複数のスピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算することと、乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶手段に記録することと、前記記憶手段が記憶するインパルス応答のうち、音を再現したい１つの位置に最も近い位置に対応するインパルス応答を選択することと、選択した前記インパルス応答である乗算結果に前記音の信号を畳み込む演算を行うことと、を実行させる。

本発明の各態様によれば、３つ以上のスピーカであればスピーカ数によらず録音した頭部インパルス応答の情報から網羅的な方位について立体感のある音を容易に再現するインパルス応答を生成することができる。

本発明の各実施形態において共通の技術を説明するための第１の図である。本発明の各実施形態において共通の技術を説明するための第２の図である。本発明の第１実施形態による音響装置の構成の一例を示す図である。本発明の第１実施形態におけるスピーカの配置の一例を示す図である。本発明の第１実施形態による音響装置の第１の処理フローの一例を示す図である。本発明の第１実施形態による音響装置の第２の処理フローの一例を示す図である。本発明の第１実施形態による音響装置が行う処理を説明するための図である。本発明の第２実施形態におけるスピーカの配置の一例を示す図である。本発明の第３実施形態による音響装置が行う処理を説明するための図である。本発明の第４実施形態におけるスピーカを説明するための図である。本発明の第１実施形態による音響装置の構成の一例を示す図である。本発明の実施形態による最小構成の音響装置を示す図である。本発明の実施形態による最小構成の音響装置の処理フローの一例を示す図である。少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
＜各実施形態に共通の考え方＞
本発明の各実施形態による音響装置１は、マルチチャンネルサウンド技術を活用し、頭部インパルス応答で立体感のある音を作り出す装置でありながらも、スピーカ数に依存することなくスピーカごとに畳み込み演算が１回で済む装置である。なお、マルチチャンネルサウンド技術とは、３つ以上のスピーカを用いたオーディオシステムの技術総称である。本発明の各実施形態による音響装置１は、マルチチャンネルサウンド技術のうち、パンニングと呼ばれる音像定位技術を活用する。

本発明の各実施形態による音響装置１では、まず、観測者を中心とした同心球状に実際に配置されたスピーカ（二次元であれば最低３つ、三次元であれば最低４つが想定される）を用いて、例えば、特開２０１８－１９１２０８号公報に記載されている技術を用いて、観測者個人の頭部インパルス応答を取得する。頭部インパルス応答は、観測者の左右の耳でも異なる。そのため、観測者ごとに、各スピーカにおいて左右二つの頭部インパルス応答を取得する。

次に、マルチチャンネルオーディオシステムにおいて、中心から任意の角度に仮想音源を配置し、その音源からインパルス音を発生させる場合の各スピーカの音圧係数を予め求める。なお、仮想音源の配置及び各スピーカの音圧係数は、頭部インパルス応答との相関関係がないため、別途独立して求めることができる。
例えば、図１に示すように、２つのスピーカを用いて仮想音源を配置した場合には、オーディオシステムの中心にいる観測者の耳に届く音を摸式化する。図２に示すように、再生する音の信号をＳ（ｔ）とし、角度θに仮想音源を配置する場合に左右それぞれのスピーカで再生する音の音圧係数をＧ_Ｌ（θ）、Ｇ_Ｒ（θ）とする。なお、図１～図２に示す例では、角度θは１５度である。

左のスピーカから再生された音Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｌ（θ）は、観測者の左右の耳までの伝達経路に依存する頭部インパルス応答ＨＲＩＲ_ＬＬ及び頭部インパルス応答ＨＲＩＲ_ＬＲを畳み込んだ音として、観測者の耳元に到着する。よって、左のスピーカから観測者の左耳には、音Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｌ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＬＬが届き、左のスピーカから観測者の右耳には、音Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｌ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＬＲが届く。なお、“＊”は、畳み込み演算子である。
また、同様に、右のスピーカから再生された音Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｒ（θ）は、観測者の左右の耳までの伝達経路に依存する頭部インパルス応答ＨＲＩＲ_ＲＬ及び頭部インパルス応答ＨＲＩＲ_ＲＲを畳み込んだ音として、観測者の耳元に到着する。よって、右のスピーカから観測者の左耳には、音Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｒ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＲＬが届き、右のスピーカから観測者の右耳には、音Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｒ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＲＲが届く。
したがって、観測者が実際に観測する波形は、これらの音の合成として表現される。つまり、観測者の左耳に届く音は、Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｌ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＬＬ＋Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｌ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＬＲとなり、観測者の右耳に届く音は、Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｒ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＲＬ＋Ｓ（ｔ）・Ｇ_Ｒ（θ）＊ＨＲＩＲ_ＲＲとなる。
よって、観測者が実際に観測する音の波形は、次の式（１）となる。

ここで、簡略化するために観測者の左耳に届く音の波形のみを考えると、観測者の左耳に届く音の波形は、次の式（２）のように変形することができる。

また、同様に観測者の右耳に届く音の波形のみを考えると、観測者の右耳に届く音の波形は、次の式（３）のように変形することができる。

本発明の各実施形態による音響装置１では、予め求められた任意の角度θごとの音圧係数と、頭部インパルス応答とを乗算することによって、式（２）における（Ｇ_Ｌ（θ）・ＨＲＩＲ_ＬＬ＋Ｇ_Ｒ（θ）・ＨＲＩＲ_ＲＬ）及び式（３）における（Ｇ_Ｌ（θ）・ＨＲＩＲ_ＬＲ＋Ｇ_Ｒ（θ）・ＨＲＩＲ_ＲＲ）を算出し、そこにＳ（ｔ）を畳み込む単純な演算を行うだけで立体的な音源を作ることができる。なお、畳み込み回数は、左右それぞれ１回ずつであり、スピーカの数が増えてもこの回数は変わらない。

以下、本発明の各実施形態による音響装置１について説明するが、各実施形態におけるスピーカ数は一例である。本発明の音響装置１は、３つ以上のスピーカであればスピーカ数に依存せずに任意の場所の音源を容易に再現することのできる装置である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態による音響装置１は、図３に示すように、スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、信号出力制御部２０、頭部インパルス応答取得部３０、インパルス応答生成部４０（乗算手段の一例、記録手段の一例）、インパルス応答記憶部５０（記憶手段の一例）、インパルス応答選択部６０（選択手段の一例）、畳み込み処理部７０（演算手段の一例）、音再生部８０を備える。

スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、図４に示すように、観測者を中心とした同心円状に固定されて配置される。例えば、スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、観測者の正面方向を０度として、それぞれ、４５度、１３５度、２２５度、３１５度の方位に配置される。スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを総称して、スピーカ１０と呼ぶ。
スピーカ１０は、スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの順番にインパルス信号そのもの、または、演算によってインパルス応答を求められる信号を出力する。演算によってインパルス応答を求められる信号とは、例えば、Ｍ系列信号、ＴＳＰ（ＴｉｍｅＳｔｒｅｔｃｈｅｄＰｕｌｓｅ）信号などである。スピーカ１０それぞれが出力する信号に対応する音によって、観測者の左右の外耳道入り口の頭部インパルス応答が測定される。

信号出力制御部２０は、インパルス信号そのもの、または、演算によって頭部インパルス応答を求められる信号をスピーカ１０から出力させる。

頭部インパルス応答取得部３０は、観測者の頭部インパルス応答を取得する。頭部インパルス応答取得部３０は、観測者の頭部インパルス応答を取得するための外向きマイクを備える。例えば、頭部インパルス応答取得部３０は、マイクを有するイヤホンである。

インパルス応答生成部４０は、スピーカ１０から出力されるインパルス信号についての頭部伝達関数に基づいて（例えば、その頭部伝達関数にＶＢＡＰ（ＶｅｃｔｏｒＢａｓｅｄＡｍｐｌｉｔｕｄｅＰａｎｎｉｎｇ）法を適用して）、任意の方向のインパルス応答を生成する。

インパルス応答記憶部５０は、インパルス応答生成部４０が生成した任意の方向のインパルス応答を記憶する。

インパルス応答選択部６０は、インパルス応答記憶部５０が記憶するインパルス応答のうち、音を再現したい位置に最も近い位置に該当するインパルス応答を選択する。

畳み込み処理部７０は、インパルス応答選択部６０が選択したインパルス応答について畳み込み処理（演算の一例）を行う。
具体的には、再生する音源であるスピーカから再生された音Ｓ（ｔ）に対して選択したインパルス応答ＨＲＩＲを畳み込む演算を行う。

音再生部８０は、畳み込み処理が行われたインパルス応答の信号を用いて音を再生する。

次に、第１実施形態による音響装置１が行う処理について説明する。
ここでは、図５～図６に示す音響装置１の処理フローについて説明する。

まず、図５に示す音響装置１がインパルス応答を生成する処理について説明する。
スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、観測者を中心とした同心円状に固定されて配置される。観測者は、頭部インパルス応答取得部３０を装着して、スピーカ１０のそれぞれから等距離なる中心位置に着席する。

スピーカ１０は、信号出力制御部２０による制御に基づいて、インパルス信号そのもの、または、演算によってインパルス応答を求められる信号（例えば、Ｍ系列信号、ＴＳＰ信号など）を出力する（ステップＳ１）。

頭部インパルス応答取得部３０は、スピーカ１０が出力する信号を取得する。これをスピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの順番に実施する。
頭部インパルス応答取得部３０は、取得した信号に基づいて頭部インパルス応答を特定する（ステップＳ２）。
例えば、頭部インパルス応答取得部３０は、取得した信号がインパルス信号以外である場合、取得した信号からスピーカ１０それぞれについて頭部インパルス応答を生成する。また、頭部インパルス応答取得部３０は、取得した信号がインパルス信号の場合は、取得した信号そのものが頭部インパルス応答となる。

インパルス応答生成部４０は、マルチチャンネルオーディオシステムにおいて、マルチチャンネルサウンド技術を活用し、中心から任意の角度に仮想音源を配置して、その仮想音源からインパルス音を発生させる場合のスピーカ１０それぞれの音圧係数を求める（ステップＳ３）。

インパルス応答生成部４０は、スピーカ１０それぞれの音圧係数に頭部インパルス応答を乗算することによって、任意の方位のインパルス応答を生成する（ステップＳ４）。
なお、方位の分解能は、どこまでも細かくすることが可能であるが、データ量と音の立体感との関係から、５度程度の分解能が妥当である。マルチチャンネルオーディオシステムにおいて得られる音圧係数は、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）やＢｌｕｅ－Ｒａｙディスクに保存されている５．１ｃｈで利用しているＶＢＡＰ方式を用いた場合、例えば、２つのスピーカについての次に示す式（４）を５つのスピーカに対応する式に拡張し、５つのスピーカに対応する音圧係数をＧ１＝Ｄ_１／Ｄ＿ｔ、Ｇ２＝Ｄ_２／Ｄ＿ｔ、Ｇ３＝Ｄ_３／Ｄ＿ｔ、Ｇ４＝Ｄ_４／Ｄ＿ｔ、及び、Ｇ５＝Ｄ_５／Ｄ＿ｔのそれぞれをその拡張した式に代入することによって計算される。また、７．１ｃｈで利用しているＶＢＡＰ方式を用いた場合についても同様に、式（４）を６つのスピーカに対応する式にさらに拡張し、７つのスピーカに対応する音圧係数をＧ１＝Ｄ_１／Ｄ＿ｔ、Ｇ２＝Ｄ_２／Ｄ＿ｔ、Ｇ３＝Ｄ_３／Ｄ＿ｔ、Ｇ４＝Ｄ_４／Ｄ＿ｔ、Ｇ５＝Ｄ_５／Ｄ＿ｔ、Ｇ６＝Ｄ_６／Ｄ＿ｔ、及び、Ｇ７＝Ｄ_７／Ｄ＿ｔのそれぞれをその拡張した式に代入することによって計算される。

ここで、図７に示すように、変数θはマルチチャンネルスピーカの中心からの角度である。また、変数φは仮想音源の中心からの角度である。

インパルス応答生成部４０は、生成した任意の方位のインパルス応答をインパルス応答記憶部５０に記録する（ステップＳ５）。

次に、図６に示す音響装置１がインパルス応答に基づいて音を再生する処理について説明する。

インパルス応答選択部６０は、インパルス応答記憶部５０から任意の方位のインパルス応答を読み出す(ステップＳ１１)。
インパルス応答選択部６０は、読み出したインパルス応答のうち、音を再現したい位置に最も近い位置に該当するインパルス応答を選択する（ステップＳ１２）。

畳み込み処理部７０は、インパルス応答選択部６０が選択したインパルス応答について畳み込み処理（演算の一例）を行う（ステップＳ１３）。
具体的には、任意の角度θごとの音圧係数と、頭部インパルス応答とを乗算したインパルス応答に、再生する音の信号Ｓ（ｔ）を畳み込む演算を行う。

音再生部８０は、畳み込み処理部７０によって折り畳み処理が行われたインパルス応答の信号を用いて音を再生する（ステップＳ１４）。

以上、本発明の第１実施形態による音響装置１について説明した。
音響装置１において、信号出力制御部２０は、観測者を中心とした同心円状に配置されたスピーカ１０からインパルス信号を出力させる。頭部インパルス応答取得部３０は、観測者の頭部インパルス応答を取得する。インパルス応答生成部４０は、その中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合のスピーカ１０の音圧係数と、頭部インパルス応答とを乗算する。インパルス応答生成部４０は、乗算結果を、任意の位置のインパルス応答としてインパルス応答記憶部５０に記録する。
こうすることにより、音響装置１は、３つ以上のスピーカであればスピーカ数によらず録音した頭部インパルス応答の情報から網羅的な方位について立体感のある音を容易に再現するインパルス応答を生成することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態による音響装置１は、本発明の第１実施形態による音響装置１と同様に、スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、信号出力制御部２０、頭部インパルス応答取得部３０、インパルス応答生成部４０、インパルス応答記憶部５０、インパルス応答選択部６０、畳み込み処理部７０、音再生部８０を備える。また、本発明の第２実施形態による音響装置１は、さらに、スピーカ１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈを備える。

スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈは、観測者を中心とした同心球状に固定されて配置される。例えば、図８に示すように、スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈは、を中心とした極座標系において（θ，φ）が（４５，４５）、（４５，１３５）、（４５，２２５）、（４５，３１５）、（３１５，４５）、（３１５，１３５）、（３１５，２２５）、（３１５，３１５）の位置に配置される。なお、球の半径ｒは１である。スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈを総称して、スピーカ１０と呼ぶ。

インパルス応答を生成する場合、スピーカ１０は、スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈの順番にインパルス信号そのもの、または、演算によってインパルス応答を求められる信号を出力する。

頭部インパルス応答取得部３０は、スピーカ１０が出力する信号を取得する。これをスピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈの順番に実施する。
頭部インパルス応答取得部３０は、取得した信号に基づいて頭部インパルス応答を特定する。

インパルス応答生成部４０は、マルチチャンネルオーディオシステムにおいて、マルチチャンネルサウンド技術を活用し、中心から任意の角度に仮想音源を配置して、その仮想音源からインパルス音を発生させる場合のスピーカ１０それぞれの音圧係数を求める。

インパルス応答生成部４０は、スピーカ１０それぞれの音圧係数に頭部インパルス応答を乗算することによって、任意の方位のインパルス応答を生成する。
インパルス応答生成部４０は、生成した任意の方位のインパルス応答をインパルス応答記憶部５０に記録する。

なお、本発明の第１実施形態では、スピーカ１０の配置が二次元であり、マルチチャンネルオーディオシステムにおいて２つのスピーカについて得られる音圧係数は、式（４）によって表された。それに対して、本発明の第２実施形態では、スピーカ１０の配置が三次元である。マルチチャンネルオーディオシステムにおいて３つのスピーカについて得られるスピーカ１０の音圧係数は、次の式（５）のように表される。

式（５）におけるＤ＿ｔ、Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３は、それぞれ、次の式（６）、（７）、（８）、（９）のように表される。

ただし、式（６）～（９）において、次の式（１０）が成り立つ。

そして、半径ｒが１の極座標系の場合、マルチスピーカの座標は、（θ_{n_t}，φ_{n_t}）となる。なお、スピーカが３つの場合、ｎは３である。また、仮想音源の座標は、（θ，φ）となる。
そのため、スピーカが８つの場合、マルチチャンネルオーディオシステムにおいて８つのスピーカについて得られるスピーカ１０の音圧係数を、Ｇ１＝Ｄ_１／Ｄ＿ｔ、Ｇ２＝Ｄ_２／Ｄ＿ｔ、Ｇ３＝Ｄ_３／Ｄ＿ｔ、Ｇ４＝Ｄ_４／Ｄ＿ｔ、Ｇ５＝Ｄ_５／Ｄ＿ｔ、Ｇ６＝Ｄ_６／Ｄ＿ｔ、Ｇ７＝Ｄ_７／Ｄ＿ｔ、Ｇ８＝Ｄ_８／Ｄ＿ｔとし、式（６）～（１０）を８つのスピーカに対応する式に拡張して、３つのスピーカの場合と同様に考えればよい。なお、ｎは８である。
例えば、スピーカが８つの場合、θが４５度、３１５度の２つ、φが４５度、１３５度、２２５度、３１５度の４つであり、マルチスピーカの座標は、θとφの組み合わせによって、８つの座標となる。

また、音を再生する場合、インパルス応答選択部６０は、インパルス応答記憶部５０から任意の方位のインパルス応答を読み出す。
インパルス応答選択部６０は、読み出したインパルス応答のうち、音を再現したい位置に最も近い位置に該当するインパルス応答を選択する。

畳み込み処理部７０は、インパルス応答選択部６０が選択したインパルス応答について畳み込み処理を行う。

音再生部８０は、畳み込み処理部７０によって折り畳み処理が行われたインパルス応答の信号を用いて音を再生する。

以上、本発明の第２実施形態による音響装置１について説明した。
こうすることにより、音響装置１は、スピーカ１０を三次元に配置した場合であっても、少数のスピーカを用いて録音した頭部インパルス応答の情報から網羅的な方位について立体感のある音を再現するインパルス応答を生成することができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態による音響装置１は、スピーカ１０ａ、信号出力制御部２０、頭部インパルス応答取得部３０、インパルス応答生成部４０、インパルス応答記憶部５０、インパルス応答選択部６０、畳み込み処理部７０、音再生部８０を備える。また、本発明の第３実施形態による音響装置１は、観測者を９０度ずつ回転させる椅子を備える。本発明の第３実施形態による音響装置１は、本発明の第１実施形態による音響装置１におけるスピーカ１０をスピーカ１０ａの１つにした装置であり、観測者を９０度ずつ回転させる椅子を追加した装置である。
本発明の第３実施形態による音響装置１と本発明の第１実施形態による音響装置１との違いは、頭部インパルス応答取得部３０がスピーカ１０から出力される信号を取得する方法である。

スピーカ１０ａは、信号出力制御部２０による制御に基づいて、インパルス信号そのもの、または、演算によってインパルス応答を求められる信号（例えば、Ｍ系列信号、ＴＳＰ信号など）を出力する。
図９に示すように、観測者を椅子に座らせて、椅子を９０度ずつ回転させる。

椅子が９０度回転する度に、頭部インパルス応答取得部３０は、観測者が装着した左右それぞれのマイクで、スピーカ１０が出力する信号を取得する。これを４回（すなわち、椅子が１周するまで）実施する。
頭部インパルス応答取得部３０は、取得した信号に基づいて頭部インパルス応答を特定する。

インパルス応答生成部４０は、スピーカ１０それぞれの音圧係数に頭部インパルス応答を乗算することによって、任意の方位のインパルス応答を生成する。

以上、本発明の第３実施形態による音響装置１について説明した。
こうすることで、音響装置１は、１つのスピーカ１０ａのみを備えればよく、任意の方位のインパルス応答を生成することができる。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態による音響装置１は、スピーカ１０ａ、スピーカ１０ｂ、信号出力制御部２０、頭部インパルス応答取得部３０、インパルス応答生成部４０、インパルス応答記憶部５０、インパルス応答選択部６０、畳み込み処理部７０、音再生部８０を備える。また、本発明の第４実施形態による音響装置１は、観測者を９０度ずつ回転させる椅子を備える。スピーカ１０ａとスピーカ１０ｂは、図１０に示すように、例えば棒状の部材Ｂによって互いに接続された形状となっている。
本発明の第４実施形態による音響装置１は、本発明の第３実施形態による音響装置１におけるスピーカ１０ａを、互いに接続されたスピーカ１０ａとスピーカ１０ｂとした装置である。
本発明の第４実施形態による音響装置１と本発明の第３実施形態による音響装置１との違いは、頭部インパルス応答取得部３０がスピーカ１０から出力される信号を取得する方法である。

以上、本発明の第４実施形態による音響装置１について説明した。
接続されていない単体のスピーカを平面の４か所に配置した場合、４つのスピーカからのインパル応答を取得するのみであるため、音響装置は、二次元平面方向の音のみしか再現できない。それに対して、本発明の第４実施形態による音響装置１は、２つが接続されたスピーカを平面の４か所に配置した場合に８つのスピーカからの情報を取得することができ、三次元（同心球状）の信号を取得できる。その結果、本発明の第４実施形態による音響装置１は、三次元の音を再生することができる。

＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態による音響装置１は、図１１に示すように、スピーカ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、信号出力制御部２０、頭部インパルス応答取得部３０、インパルス応答生成部４０、インパルス応答記憶部５０、音再生部８０、サラウンド用インパルス応答選択部９０、サラウンド用畳み込み処理部１００を備える。

サラウンド用インパルス応答選択部９０は、サラウンドのチャンネル（例えば、５．１ｃｈ、７．１ｃｈなど）の各チャンネルを実現するスピーカ１０の位置に近いインパルス応答を選択する。サラウンドのチャンネルの各チャンネルを実現するスピーカ１０の位置は、多くの場合固定である。そのため、サラウンド用インパルス応答選択部９０は、サラウンドのチャンネルの各チャンネルに対応するインパルス応答を予め選択することができる。

サラウンド用畳み込み処理部１００は、インパルス応答をマルチチャンネル分の音源に畳み込み処理を行う。

以上、本発明の第５実施形態による音響装置１について説明した。
こうすることで、サラウンド用畳み込み処理部１００は、サラウンド用インパルス応答選択部９０が選択したインパルス応答をマルチチャンネル分の音源に畳み込み処理を行うことにより、サラウンドで音を再現することができる。

本発明の実施形態による最小構成の音響装置１について説明する。
本発明の実施形態による最小構成の音響装置１は、図１２に示すように、信号出力制御部２０、頭部インパルス応答取得部３０、乗算部４０ａ、記録部４０ｂを備える。

信号出力制御部２０は、観測者を中心とした同心円状に配置されたスピーカからインパルス信号を出力させる。
頭部インパルス応答取得部３０は、観測者の頭部インパルス応答を取得する。
乗算部４０ａは、前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記スピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算する。
記録部４０ｂは、乗算部４０ａが乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶部に記録する。
こうすることにより、音響装置１は、スピーカを三次元に配置した場合であっても、少数のスピーカを用いて録音した頭部インパルス応答の情報から網羅的な方位について立体感のある音を再現するインパルス応答を生成することができる。

次に、本発明の実施形態による最小構成の音響装置１による処理について説明する。
ここでは、図１３に示す処理フローについて説明する。

信号出力制御部２０は、観測者を中心とした同心円状に配置されたスピーカからインパルス信号を出力させる（ステップＳ２１）。
頭部インパルス応答取得部３０は、前記観測者の頭部インパルス応答を取得する（ステップＳ２２）。
乗算部４０ａは、前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記スピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算する（ステップＳ２３）。
記録部４０ｂは、乗算部４０ａが乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶部に記録する（ステップＳ２４）。

以上、本発明の実施形態による最小構成の音響装置１について説明した。
この音響装置１により、３つ以上のスピーカであればスピーカ数によらず録音した頭部インパルス応答の情報から網羅的な方位について立体感のある音を容易に再現するインパルス応答を生成することができる。

なお、本発明の実施形態による音響装置１は、マルチオーディオシステムに備えられる装置である。音響装置１は、１つの筐体から成るものに限定されるものではなく、複数の筐体にわかれて構成されるものであってもよい。例えば、音響装置１が備えるスピーカは、複数の筐体にわかれて存在するものであってもよい。

なお、本発明の実施形態における処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

本発明の実施形態について説明したが、上述の音響装置１、その他の制御装置は内部に、コンピュータ装置を有していてもよい。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータの具体例を以下に示す。
図１４は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ５は、図１４に示すように、ＣＰＵ６（ベクトルプロセッサを含む）、メインメモリ７、ストレージ８、インターフェース９を備える。
例えば、上述の音響装置１、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ５に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ８に記憶されている。ＣＰＵ６は、プログラムをストレージ８から読み出してメインメモリ７に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ６は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ７に確保する。

ストレージ８の例としては、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ８は、コンピュータ５のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース９または通信回線を介してコンピュータ５に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ５に配信される場合、配信を受けたコンピュータ５が当該プログラムをメインメモリ７に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ８は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータ装置にすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例であり、発明の範囲を限定しない。これらの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、省略、置き換え、変更を行ってよい。

この出願は、２０１９年１２月２７日に出願された日本国特願特願２０１９－２３７７４１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明の各態様は、音響装置、音響処理方法及び記録媒体に適用してもよい。

１・・・音響装置
５・・・コンピュータ
６・・・ＣＰＵ
７・・・メインメモリ
８・・・ストレージ
９・・・インターフェース
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ・・・スピーカ
２０・・・信号出力制御部（信号出力制御手段）
３０・・・頭部インパルス応答取得部（頭部インパルス応答取得手段）
４０・・・インパルス応答生成部（インパルス応答生成手段）
４０ａ・・・乗算部（乗算手段）
４０ｂ・・・記録部（記録手段）
５０・・・インパルス応答記憶部（インパルス応答記憶手段）
６０・・・インパルス応答選択部（インパルス応答選択手段）
７０・・・畳み込み処理部（畳み込み処理手段）
８０・・・音再生部（音再生手段）
９０・・・サラウンド用インパルス応答選択部（サラウンド用インパルス応答選択手段）
１００・・・サラウンド用畳み込み処理部（サラウンド用畳み込み処理手段）

Claims

観測者を中心とした同心球状に配置された複数のスピーカからインパルス信号を出力させる信号出力制御手段と、
前記観測者の頭部インパルス応答を取得する頭部インパルス応答取得手段と、
前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記複数のスピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算する乗算手段と、
乗算手段が乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶手段に記録する記録手段と、
前記記憶手段が記憶するインパルス応答のうち、音を再現したい１つの位置に最も近い位置に対応するインパルス応答を選択する選択手段と、
前記選択手段が選択した前記インパルス応答である乗算結果に前記音の信号を畳み込む演算を行う演算手段と、
を備える音響装置。
前記複数のスピーカは、
前記同心球において等間隔に配置される、
請求項１に記載の音響装置。
前記複数のスピーカは、
観測者を中心とした同心球に含まれる同心円状に配置される、
請求項１または請求項２に記載の音響装置。
前記同心球状に配置された複数のスピーカは、
前記複数のスピーカが固定され、前記観測者が１つの位置で回転することによって実現される、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の音響装置。
前記複数のスピーカを備える、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の音響装置。
観測者を中心とした同心球状に配置された複数のスピーカからインパルス信号を出力させることと、
前記観測者の頭部インパルス応答を取得することと、
前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記複数のスピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算することと、
乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶手段に記録することと、
前記記憶手段が記憶するインパルス応答のうち、音を再現したい１つの位置に最も近い位置に対応するインパルス応答を選択することと、
選択した前記インパルス応答である乗算結果に前記音の信号を畳み込む演算を行うことと、
を含む音響処理方法。
音響装置のコンピュータに、
観測者を中心とした同心球状に配置された複数のスピーカからインパルス信号を出力させることと、
前記観測者の頭部インパルス応答を取得することと、
前記中心から任意の角度に配置した仮想音源からインパルス音を発生させた場合の前記複数のスピーカの音圧係数と、前記頭部インパルス応答とを乗算することと、
乗算した乗算結果を、任意の位置のインパルス応答として記憶手段に記録することと、
前記記憶手段が記憶するインパルス応答のうち、音を再現したい１つの位置に最も近い位置に対応するインパルス応答を選択することと、
選択した前記インパルス応答である乗算結果に前記音の信号を畳み込む演算を行うことと、
を実行させるプログラム。