JPH06165299A

JPH06165299A - 音像定位制御装置

Info

Publication number: JPH06165299A
Application number: JP4317524A
Authority: JP
Inventors: Junichi Fujimori; 潤一藤森; Yasutaka Suzuki; 康剛鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-06-10
Anticipated expiration: 2014-03-17
Also published as: JP2870333B2

Abstract

(57)【要約】【目的】無駄のない安価な回路構成で、高品位の音像
定位を行う。【構成】ｎチャネルの音響データ１〜ｎが、各々、ノ
ッチフィルタ１１Ｓ₁〜１１Ｓ_nに供給され、鉛直方向の
定位が行われる。次に、遅延部１２Ｓ₁〜１２Ｓ_nにおい
て、各音響データのＬ／Ｒチャネル成分に、目的音像位
置に応じた遅延時間ＤＴＬおよびＤＴＲが加味され、乗
算器１３ＬＳ₁〜１３ＬＳ_nおよび１３ＲＳ₁〜１３ＲＳ_n
において、目的音像位置に応じた大きさ（振幅差）が加
味される。次に、分配器１４Ｓ₁〜１４Ｓ_nにおいて、各
音響データのＬ／Ｒチャネル成分は、各々、１２に分配
され、目的音像位置に応じた乗算係数を乗ぜられる。乗
算されたｎ×２×１２系列のデータは、各音響データの
対応するものが加算され、方向付器１６Ｌ₁〜１６Ｌ₁₂
および１６Ｒ₁〜１６Ｒ₁₂において、各々の頭部伝達関
数に基づいた畳み込み演算が施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は聴取される音の音像位置
を制御する音像定位制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、定位させたい位置（以後、目的音
像位置という）に音像を定位させる技術において、空間
の複数の位置の音源から発生した音の波形を、聴取者の
左右の耳において聴取される音の波形に変換する頭部伝
達関数に従った畳み込み演算を行う方向付器を用いて、
音像位置を制御する方法が知られている。まず、図５を
参照して、頭部伝達関数に対応した方向付器の作製過程
を説明する。

【０００３】図５において、原点Ｏからの水平角φ、鉛
直角θおよび距離Ｄとにより特定される音源Ｐからイン
パルス音が発生されると、人間の頭部を模した形状のダ
ミーヘッドＤＨにそのインパルス音が伝達され、図６に
示すように、音源Ｐから距離ＤＬおよびＤＲだけ離間し
た人間の左耳および右耳に対応したマイクＭＬおよびＭ
Ｒにより、聴取者の耳介内におけるインパルス応答が採
取される。

【０００４】上述したインパルス応答は、そのインパル
ス音を発した位置から両耳までの頭部伝達関数を表して
いる。したがって、インパルス応答の振幅曲線をデジタ
ルサンプリングして得られた多数の振幅値データを１組
の係数とするＦＩＲフィルタを作製すれば、そのＦＩＲ
フィルタを特定の頭部伝達関数に対応した方向付器とし
て、特定の位置に音像を定位させる信号処理装置が作製
できる。このような測定を空間上の多数の位置に対して
行い、その多数の位置に対応するＦＩＲフィルタの係数
組を求めておけば、いつでも、所望の目的音像位置に音
像を定位させるべく信号処理を行う方向付器を作製でき
る。

【０００５】上述した方向付器を用いて音像位置を任意
に移動制御する従来の技術が２通りあるので、図面を参
照して説明する。第１は係数時変動法であり、図７にこ
の係数時変動法による音像定位制御装置を示す。まず、
時変動方向付部１Ｓ₁に供給された音響データＳ₁（例え
ば、自動車の走行音のデジタルデータ等）は、経路が分
岐してＬ／Ｒチャネル各々に導入される。その後、Ｌ／
Ｒチャネルの各音響データは、方向付器２Ｌおよび２Ｒ
に入力される。

【０００６】方向付器２Ｌおよび２Ｒの各々には、制御
器３から目的音像位置に対応した係数組が供給されてお
り、音響データＳ₁は、その係数組に応じた畳み込み演
算による信号処理がなされた後、ＬおよびＲ端子から出
力される。なお、制御器３から方向付器２Ｌおよび２Ｒ
に供給される係数組は、係数メモリ４から目的音像位置
に応じて読み出されたものである。もし、定位させたい
音響データが他にもあれば（例えば、トランペット等の
楽器音等）、同じ構成を複数系列分用意しておく。複数
系列の音響データは、図７に示す音響データＳ₂のよう
に、各々の時変動方向付部に入力され、各々の時変動方
向付部において、時変動方向付部１Ｓ₁と同様な処理が
施され、加算器５Ｌおよび５Ｒにおいて音響データＳ₁
と加算された後、ＬおよびＲ端子から出力される。

【０００７】さて、このような構成において、音響デー
タＳ₁の目的音像位置を滑らかに移動し、あたかも自動
車が走り去るような音像移動を演出しようとすると、目
的音像位置が変わる度に、制御器３はその位置に対応し
た係数組を係数メモリ４から読出し、方向付器２Ｌおよ
び２Ｒに供給する必要がある。方向付器２Ｌおよび２Ｒ
において、係数の変更によってノイズが発生しないよう
にするには、空間の極めて密に設定された位置に対応し
て、係数メモリ４に係数組を多数記憶させておくか、あ
るいは、測定によって得られた係数組を補間して、測定
していない位置に対応する係数組を算出するようにする
必要がある。なお、制御器３は、サンプリング周波数毎
に係数組を入れ換えるように作製されている。

【０００８】この係数時変動法は、音像定位の原理に忠
実であって、得られる音像は正確に且つ明瞭に目的音像
位置に定位する。しかしながら、充分な音像定位を実現
するためには、方向付器２Ｌおよび２Ｒの係数組は、数
百〜数千個の係数から構成される必要がある。したがっ
て、この数百〜数千個もの係数をサンプリング周期毎
（例えば、サンプリング周波数が５０ｋＨｚなら２０μ
秒の間）に補間を行いながら入れ換えることができるよ
うな超高速のプロセッサが必要となり、高コストとなる
という問題があった。しかも、上述した超高速プロセッ
サを、定位させたい音の系列数分用意する必要があり、
極めて高コストになるために、未だ実施されていない。

【０００９】一方、方向付器を用いて音像位置を任意に
移動制御する方法の第２は、仮想スピーカ法である。仮
想スピーカ法は係数組を時変動させずに固定とする代わ
りに、空間上に密に選ばれた多数の位置に対応して多数
の方向付器を用意しておき、音響データをどの方向付器
に供給するかを切り換えるものである。以下、図８を参
照して仮想スピーカ法を説明する。

【００１０】図８では、方向付器９Ｌおよび９Ｒに固定
的な所定の１２の位置に対応して係数組が選択設定され
ている。なお、これらの方向付器９Ｌおよび９Ｒによっ
て畳み込み演算を施された音響データは、あたかも方向
付器９Ｌおよび９Ｒに選択設定された係数組に対応する
位置にスピーカが配置され、それらのスピーカから音が
放射されているが如く感じることから、方向付器９Ｌお
よび９Ｒまたはそれらの方向付器９Ｌおよび９Ｒが対応
する位置を仮想スピーカと呼んでいる。

【００１１】上述した仮想スピーカ法において、音響デ
ータを２個の仮想スピーカに半分ずつ分配すれば、その
２個の仮想スピーカの中点に音像を定位させることが可
能である。このような原理から、方向付器９Ｌおよび９
Ｒに供給する音響データの分配の重み付けを変動させる
ことによって音像の滑らかな移動を行おうというのが仮
想スピーカ法である。

【００１２】図８の音像定位制御装置において、６Ｓ₁
は第１系列として入力される音響データＳ₁を分配し
て、その内部の乗算器７Ｌ₁〜７Ｌ₁₂，７Ｒ₁〜７Ｒ₁₂に
おける乗算により、分配された音響データに重み付けを
施す分配器、６Ｓ₂は分配器６Ｓ₁と同一構成の分配器で
あり、第２系列として入力される音響データＳ₂に対し
て分配器６Ｓ₁と同様な処理を施す。上述した分配器６
Ｓ₁および６Ｓ₂において、分配された音響データＳ₁お
よびＳ₂は、各々の対応するものが加算器８Ｌ₁〜８
Ｌ₁₂，８Ｒ₁〜８Ｒ₁₂で加算されてまとめられる。そし
て、方向付器９Ｌ₁〜９Ｌ₁₂，９Ｒ₁〜９Ｒ₁₂において仮
想スピーカの位置毎に畳み込み演算を施された音響デー
タは、Ｌチャネル，Ｒチャネル各々が加算器１０Ｌ，１
０Ｒで加算されてまとめられる。

【００１３】ところが、この仮想スピーカ法の場合、仮
想スピーカの間の定位感はあまり明瞭ではない。なぜな
ら、仮想スピーカ間を音量バランスでのみ調整して音像
定位位置を決定していることになり、本来、目的音像位
置に対応して調整される必要のある左右の遅延時間差に
は、隣接する仮想スピーカに対してしか調整がなされて
いないからである。したがって、仮想スピーカの間の位
置でも明瞭な定位感を得るためには、仮想スピーカをか
なり密に配置して隣合う２個の仮想スピーカ間の遅延時
間差自体が無視できる程度に小さくなるようにしなけれ
ばならない。

【００１４】しかしながら、そのように構成するには、
方向付器９Ｌおよび９Ｒをきわめて多数必要とするの
で、やはり、高コストになってしまう。一方、仮想スピ
ーカ法の利点としては、定位させたい音の系列数が増加
しても、分配器６を系列数分用意するだけでよく、方向
付器９Ｌおよび９Ｒを増設する必要はないので、系列数
の増加に対してかかるコストが少ない点が挙げられる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の係数時変動法の場合、超高速のプロッセッサが必要と
なり、極めて高コストとなってしまい、現実的な方法で
はない。また、従来の仮想スピーカ法の場合にも、明瞭
な定位感を得るためには、極めて多数の方向付器９Ｌお
よび９Ｒ（数百段〜数千段）が必要となり、現実的では
ない。また、逆に、仮想スピーカを疎に配置すると、仮
想スピーカ間の定位感が不明瞭になってしまう。このよ
うに、従来の技術では、コストか、定位の明瞭度のいず
れかを犠牲にしなければならなかった。本発明は、上述
の点に鑑み、明瞭な定位感を得ることができ、かつ低コ
ストの音像定位制御装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の入力系
列を有する音像定位制御装置において、各入力系列それ
ぞれに設けられ、入力された音響データに対して左右の
耳の位置と音像を定位させる位置との位置関係に対応す
る音波伝達時間または音波伝達時間差に対応する遅延時
間または遅延時間差に関するデータ処理を行う第１のデ
ータ処理手段と、前記各入力系列共通に設けられ、入力
された音響データに対して左右の耳の位置と音像を定位
させる位置との位置関係に応じた頭部伝達関数に関する
信号処理を行う第２のデータ処理手段とを備えることを
特徴としている。

【００１７】

【作用】複数の各入力系列は、各々、第１のデータ処理
手段において、左右の耳の位置と音像を定位させる位置
との位置関係に対応する音波伝達時間または音波伝達時
間差に対応する遅延時間または遅延時間差に関するデー
タ処理を施される。次に、第２のデータ処理手段におい
て、複数の各入力系列は、左右の耳の位置と音像を定位
させる位置との位置関係に応じた頭部伝達関数に関する
データ処理を施される。このような処理を施された各音
響データが出力されると、聴取者は各音像が定位すべき
位置に定位した感覚を得る。

【００１８】

【実施例】（１）概要本発明の一実施例による音像定位制御装置の第１の特徴
は、従来の方向付器を途中で分割したことにある。ま
ず、図２を参照してこのことを説明する。図２は図５に
おいて、所定の位置から、ダミーヘッドＤＨに対して時
刻ｔ＝０（ｓ）にインパルス音を与え、そのインパルス
音をダミーヘッドＤＨの耳介内に設置されたマイクロホ
ンＭＬおよびＭＲで収録したインパルス応答のデジタル
データを示すものである。

【００１９】このインパルス応答の特徴として、時刻ｔ
＝０（ｓ）からしばらくはデータが無く（あってもノイ
ズである）、小さな初期応答があった後、大きな主応答
がきて、その後小さくなっていくというものである。も
ちろん、このインパルス応答の形は、インパルスを発生
させた位置によって異なるが、およそ、このような応答
となる。

【００２０】本実施例では、上述した小さな初期応答は
無視して、主応答までは単なる遅延時間とし、方向付器
においては処理しないようにした。もちろん、方向付器
において、初期応答を無視せずに処理することもできる
が、遅延時間として切り離した部分を別途遅延部で制御
する際に複雑になる。また、この初期応答は、さほど定
位感に影響しないので、切り離した方が良い。本実施例
では、この主応答以降の応答をＦＩＲフィルタで作製
し、方向付器としている。すなわち、従来の方向付器で
は、係数値ゼロが連続していた部分を、本実施例では遅
延部として別回路にしている点で異なるが、この主応答
以降の応答に対応したＦＩＲフィルタを、従来と同様に
方向付器と呼ぶことにする。次に、本発明の一実施例に
よる音像定位制御装置の第２の特徴は、前記切り離した
遅延部は、入力音響データの系列数分用意しておき、方
向付器は全系列に共通に１組用意しておくようにするこ
とである。以下、このような特徴により、明瞭な定位感
と低コストとが両立する理由を述べる。

【００２１】音像定位制御装置において、人間が音像定
位感を得るための最も重要な要素は、両耳に感知される
音波の時間差および振幅差である。これは、人間が２つ
の耳で音像方向を知覚していることからも明かである。
しかし、これだけでは、音像位置の上下感や前後感の区
別ができない。そこで、既に説明したように、頭部形状
や耳介形状による音波の散乱や反射をも含めて表現され
る所定位置に対応した頭部伝達関数を導入し、上下や前
後も含めた定位感が得られるようにするのである。な
お、上下感については、ノッチフィルタによって比較的
簡単に制御できることが知られている。

【００２２】さて、上述した頭部伝達関数を表わすイン
パルス応答の左耳と右耳とにおけるデジタルデータを比
較すると、どちらも時刻ｔ＝０（ｓ）からほとんど応答
の無い無反応時間が存在しており、この時間差が、最も
重要な要素の一つを表現していることが解る。そして、
左右それぞれの主応答の振幅が、重要な要素のもう一つ
である振幅（差）を表現していることが解る。本実施例
は、これらの最も重要な要素を遅延部と振幅調整の乗算
器として別回路とする。

【００２３】遅延部は、遅延時間分のデータを記憶でき
る程度のメモリ容量を有したＲＡＭと、その書き込みア
ドレスおよび読み出しアドレスを制御するアドレス制御
部とによって構成するだけでよいので、非常に低コスト
で作製できる。また、振幅調整の乗算器も、インパルス
応答の振幅に合わせるだけの係数を乗算するだけでよい
ので非常に低コストで作製できる。この遅延部と振幅調
整の乗算器とは、最も重要であり、入力系列毎に独立に
制御する必要があるが、これらの製作コストはさほどか
からない。

【００２４】一方、主応答以降のインパルス応答に対応
する畳み込み演算を行う方向付器を、空間上に密に配置
された多数の位置に対応して、多数設けたのでは、低コ
ストにならない。したがって、本実施例では、この方向
付器を所定距離の水平１２方向に限定して用いる。この
ようにして、仮想スピーカ法と同様に、方向付器に対し
て入力音響データの重み付け分配を行って、音像を目的
音像位置に定位させる。この場合、遅延時間は、方向付
器の前段の遅延部で調整済みであり、仮想スピーカ法と
違って、方向付器が対応している位置の間の位置に音像
を定位させても、音像は不明瞭にならない。

【００２５】なお、上下感をノッチフィルタで制御する
場合、方向付器は、理論的には最低でも前後２方向必要
であり、これでもある程度の定位感が得られるが、４方
向以上で用いると効果が大きいことが実験によって判っ
ている。また、主応答の振幅に対応した振幅調整の乗算
を行う乗算器をも、方向付器とは別回路にしてあるの
で、方向付器の係数組は正規化してある。

【００２６】このように、リアルタイムに変動させる必
要のある部分は、制御が簡単な遅延処理、振幅乗算処理
および分配乗算処理であるから、さほど高速なプロセッ
サは必要なく、汎用のもので十分である。そして、構成
が大規模となる方向付器は、係数時変動法のように係数
を入れ換える必要がないので、超高速のプロセッサを必
要としない。さらに、この方向付器は数個から十数個で
よく、しかも、入力系列に共通でよいから、さほど高コ
ストにはならない。そして、遅延時間差、振幅差、頭部
伝達関数のいずれも、それぞれほぼ理想的な状態で適用
しているから、仮想スピーカを疎に配置した仮想スピー
カ法に比べて、非常に明瞭な定位感が得られる。

【００２７】（２）構成図１は本発明の一実施例による音像定位制御装置の概略
構成を示すブロック図であり、図１に示す音像定位制御
装置は、ｎ系列の入力音響データＳ₁〜Ｓ_nを処理できる
ようにしたものである。図１において、１１Ｓ₁〜１１
Ｓ_nは供給された複数系列の音響データＳ₁〜Ｓ_nに対し
て、目的音像位置の鉛直方向成分に対応した帯域を排除
する処理を施すノッチフィルタであり、後述するコント
ローラＭ１から供給されるパラメータＮＣによって制御
される。したがって、ノッチフィルタ１１Ｓ₁〜１１Ｓ_n
から出力される音響データは、目的音像位置の鉛直方向
の定位が終了したものとなっている。

【００２８】次に、１２Ｓ₁〜１２Ｓ_nは、ノッチフィル
タ１１Ｓ₁〜１１Ｓ_nから供給された音響データを、Ｌチ
ャネル成分およびＲチャネル成分に分離し、各々の音響
データを、目的音像位置の距離ＤＬおよびＤＲに応じて
遅延させる遅延部である。音響データのＬチャネル成分
およびＲチャネル成分は、後述するコントローラＭ１か
ら供給される遅延時間パラメータＤＴＬおよびＤＴＲだ
け遅延される。また、１３ＬＳ₁〜１３ＬＳ_nおよび１３
ＲＳ₁〜１３ＲＳ_nは、遅延部１２Ｓ₁〜１２Ｓ_nから出力
されたＬチャネル成分およびＲチャネル成分の音響デー
タに、後述するコントローラＭ１から供給される減衰乗
算係数ｇＬ，ｇＲを乗ずる乗算器であり、両者が目的音
像位置に応じた音量（振幅）となるように制御される。

【００２９】次に、１４Ｓ₁〜１４Ｓ_nは、乗算器１３Ｌ
Ｓ₁〜１３ＬＳ_nおよび１３ＲＳ₁〜１３ＲＳ_nから供給さ
れるｎ系列のＬチャネル成分の音響データと、ｎ系列の
Ｒチャネル成分の音響データとに、所定の重み付け分配
処理を施し、それぞれ１２方向のＬチャネル成分の音響
データと、１２方向のＲチャネル成分の音響データとを
出力する分配器であり、後述する係数制御部ＣＣと、後
述する乗算器Ｌ₁〜Ｌ₁₂およびＲ₁〜Ｒ₁₂とから構成され
ている。

【００３０】係数制御部ＣＣは、目的音像位置の水平方
向成分φに対して、図３に示す関係にある乗算係数ＧＬ
₁〜ＧＬ₁₂およびＧＲ₁〜ＧＲ₁₂を生成する。なお、乗算
係数ＧＬ_j（ｊは１２以下の自然数）は乗算係数ＧＲ_jと
等しい値となっている。図３において、乗算係数ＧＬ_j
（ｊは自然数であり、２≦ｊ≦１２）は乗算係数ＧＬ_j
_-1を図中右方向に３０゜平行移動したものとなってお
り、このことは、図示せぬ乗算係数ＧＬ₅〜ＧＬ₁₁およ
びＧＲ₅〜ＧＲ₁₁にも適用される。

【００３１】ところで、図３に示すように、水平方向成
分φが後述する方向付器の何れか一つが対応した方向で
ある場合は、一つの乗算係数のみが１となり、他の乗算
係数は０となる。また、水平方向成分φが後述する方向
付器の何れにも対応しない方向である場合は、水平方向
成分φに最も近い方向に対応した後述する２個の方向付
器に応じた乗算係数のみが正、他の乗算係数は０とな
る。

【００３２】また、図１において、乗算器Ｌ₁〜Ｌ₁₂お
よびＲ₁〜Ｒ₁₂は、乗算器１３ＬＳ₁および１３ＲＳ₁か
ら供給されるＬチャネル成分およびＲチャネル成分の音
響データに、乗算係数ＧＬ₁〜ＧＬ₁₂およびＧＲ₁〜ＧＲ
₁₂を乗じ、各々、対応する後段の回路に出力する。な
お、分配器１４Ｓ₂〜１４Ｓ_nは、分配器１４Ｓ₁と同一
構成同一機能であり、その説明を省略する。

【００３３】次に、１５Ｌ₁〜１５Ｌ₁₂および１５Ｒ₁〜
１５Ｒ₁₂は、分配器１４Ｓ₁〜１４Ｓ_nから出力された１
２方向のＬチャネル成分の音響データおよび１２方向の
Ｒチャネル成分の音響データを１〜ｎの系列毎に加算し
て、後段の回路に出力する加算器である。次に、１６Ｌ
₁〜１６Ｌ₁₂は、加算器１５Ｌ₁〜１５Ｌ₁₂から出力され
るＬチャネル成分の音響データに対して、設定された頭
部伝達関数の係数組（主応答以降のインパルス応答に対
応している）に基づいて、畳み込み演算を施す方向付器
であり、方向付器１６Ｌ₁は水平角０゜方向、方向付器
１６Ｌ₂は水平角３０゜方向、加算器１６Ｌ₁₂は水平角
３３０゜方向というように、３０゜刻みの方向に音響デ
ータを定位させる。また、１６Ｒ₁〜１６Ｒ₁₂は、加算
器１５Ｒ₁〜１５Ｒ₁₂から出力されるＲチャネル成分の
音響データに対して、方向付器１６Ｌ₁〜１６Ｌ₁ ₂と同
様な処理を行う方向付器である。

【００３４】次に、加算器１７Ｌおよび１７Ｒは、方向
付器１６Ｌ₁〜１６Ｌ₁₂および１６Ｒ₁〜１６Ｒ₁₂から出
力されたＬチャネル成分およびＲチャネル成分の音響デ
ータを、それぞれ加算し、後段の回路に出力する加算
器、１８は再生空間のスピーカと聴取者との位置関係に
対応して生じるクロストークの逆特性回路となるクロス
トークキャンセラであり、加算器１７Ｌおよび１７Ｒか
ら出力されたＬチャネル成分およびＲチャネル成分の音
響データに対して、予め、クロストークを打ち消す処理
を施す。

【００３５】次に、１９はクロストークキャンセラ１８
から出力されたＬ／Ｒチャネル成分の音響データ（デジ
タルデータ）を音響信号（アナログ信号）に変換し、所
定の増幅を施して、図示せぬ左右のスピーカに供給する
アンプである。次に、図４に目的音像位置をリアルタイ
ムに指定するコントローラＭ１を示す。Ｍ１は、図中手
前にいる操作者（図示略）により操作されるコントロー
ラであり、コントローラＭ１には、半球面タッチセンサ
Ｍ２、距離スライダＭ３、系列指定スイッチＭ４が取り
付けられている。Ｍ５はパラメータ作成部であり、本
来、本体Ｍ１の内部にあるものを説明の便宜上、コント
ローラＭ１の外に描いて示している。

【００３６】半球面タッチセンサＭ２には、経度線およ
び緯度線として、図示せぬ電圧センサ線が人間の指先程
度の間隔幅で敷設されており、経度線および緯度線の交
差部の接点のみ絶縁されており、他の球表面は絶縁され
ていない。この半球面タッチセンサＭ２に触れると、触
れた位置（以後、触れ位置という）の緯度線および経度
線の電位が下がるので、どの位置に触れたかが検出で
き、ある位置を基準として経度φ、緯度θのデータが得
られる。距離スライダＭ３は操作者に対して手前側が例
えば最短距離０．２ｍ、操作者に対して向こう側が最長
距離２０ｍを示しており、距離に応じた値Ｄが得られ
る。また、系列指定スイッチは、制御したい音響データ
の系列を選ぶスイッチであり、系列に対応したｋ（ｋは
自然数、ｋ≦ｎ）が得られる。

【００３７】パラメータ作成部Ｍ５は、このようにして
得られた、φ、θ、Ｄ、ｋを基に、前述の音像定位制御
装置に与える各種のパラメータ、遅延時間ＤＴＬ
（ｋ）、ＤＴＲ（ｋ）、水平方向成分φ（ｋ）、ノッチ
フィルタ係数ＮＣ（ｋ）、減衰乗算係数ｇＬ（ｋ），ｇ
Ｒ（ｋ）を作成するものである。なお、（ｋ）は系列Ｓ
_kに対応したパラメータであることを示している。

【００３８】（３）動作このような構成において、所望の音を所望の目的音像位
置に定位させる動作を説明する。例えば、シンセサイザ
によって自動車の走行音を発生させ、これを、聴取者の
左右斜め前方に配設された２つのスピーカ（図示略）か
ら放射させて、聴取者に聴取させる場合を考える。ま
ず、発生させた自動車走行音の音響信号をＡ／Ｄ変換し
たものを音響データＳ₁としてＳ₁系列から入力する。入
力された自動車走行音の音響データＳ₁は、前述の構成
にしたがって信号処理され、図示せぬ２つのスピーカか
ら放射される。

【００３９】次に、自動車が右から左へ走り去るように
演出するには、コントローラＭ１の操作者（聴取者でも
よい）は、コントローラＭ１の半球面タッチセンサＭ２
の図中右側に触れ、徐々に操作者に向かって向こう側に
移動し、図中左側に向かうようにする。これに合わせ
て、距離スライダＭ３を向こう側から操作者に向かって
手前側に徐々に近づけ、半球面タッチセンサＭ２の触れ
位置が操作者に向かって正面向こう側になるのに合わせ
て、再び遠ざけるようにする。この操作にしたがって、
コントローラＭ１から各種のパラメータが送出される。

【００４０】これにより、遅延部１２Ｓ₁は、コントロ
ーラＭ１から供給された遅延時間パラメータＤＴＬ
（１）、ＤＴＲ（１）に応じて右遅延時間ＤＴＲが左遅
延時間ＤＴＬよりやや短い状態になり、その後、半球面
タッチセンサＭ２上の触れ位置と距離スライダＭ３の調
整にともなって、両方の遅延時間ＤＴＬ，ＤＴＲとも短
くなって行くが、その差は、半球面タッチセンサＭ２上
の触れ位置が操作者に向かって正面向こう側にきたとき
に０となる。その後、遅延時間の長短は逆転して左遅延
時間ＤＴＬの方が右遅延時間ＤＴＲよりも短くなり、全
体としては、距離スライダＭ３の操作者に向かって向こ
う側への移動に応じて、遅延時間が長くなる。

【００４１】また、半球面タッチセンサＭ２上の触れ位
置が操作者に向かって右側であれば、左減衰乗算係数ｇ
Ｌ（１）の方が右減衰乗算係数ｇＲ（１）より小さくな
るような値として出力されるが、半球面タッチセンサＭ
２上の触れ位置の移動に伴い、やがて、この大小関係が
逆転する。また、距離スライダＭ３の位置が操作者に向
かって手前側になるにつれ、左減衰乗算係数ｇＬ
（１）、右減衰乗算係数ｇＲ（１）の合計は大きくな
り、その後、距離スライダＭ３の位置が操作者に向かっ
て向こう側になるにつれ、再び小さくなっていく。

【００４２】また、半球面タッチセンサＭ２上の触れ位
置の水平方向成分φ（１）が出力されると、出力された
水平方向成分φ（１）に対応して、図３に示したように
分配係数ＧＬ₁〜ＧＬ₁₂，ＧＲ₁〜ＧＲ₁₂が決定される。
操作者は、はじめ半球面タッチセンサＭ２の右側に触れ
ていたので、φ＝９０゜に対応する分配係数ＧＬ₄およ
びＧＲ₄が「１」となるように決定され、その後、半球
面タッチセンサＭ２上の触れ位置の移動に伴って、図３
のφ＝６０゜とφ＝９０゜との間に示すようにＧＬ₃，
ＧＲ₃およびＧＬ₄，ＧＲ₄の値がクロスフェードしてい
き、以後触れ位置が操作者に向かって正面向こう側の時
にＧＬ₁，ＧＲ₁が「１」となり、クロスフェードを繰返
しながらＧＬ₁₀，ＧＲ₁₀が「１」の状態まで乗算係数が
変化していく。このように、頭部伝達関数も加味して、
より明瞭な定位感を有するデータに加工される。このよ
うにして、自動車が右から、左へ走り去る音像移動が可
能になる。

【００４３】さらに、自動車が高架道路を走ったり、競
技でジャンプする様子を演出する場合には、その垂直角
方向を加味して半球面タッチセンサＭ２に触れると、そ
の垂直角方向に合わせたノッチフィルタの係数ＮＣ
（１）がコントローラＭ１から出力される。ノッチフィ
ルタ１１Ｓ₁は係数ＮＣ（１）に基づいて、係数ＮＣ
（１）に示される方向に定位させるべく、第１系列の入
力音響信号から所定の帯域を除去することにより垂直方
向の音像定位を行う。なお、ノッチフィルタ１１Ｓ₁に
おいて除去される帯域は半球面タッチセンサＭ２の触れ
位置に従って変化する。

【００４４】以上説明したように、遅延部１２Ｓ₁〜１
２Ｓ_nを方向付器１６Ｌ₁〜１６Ｌ₁₂および１６Ｒ₁〜１
６Ｒ₁₂から分離させることにより、従来の音像定位制御
装置の各々の方向付器に含まれていた無駄な乗算器を省
くことができる。また、遅延部１２Ｓ₁〜１２Ｓ_nにおい
て、各々の音響データのＬ／Ｒチャネル成分に付与され
る遅延時間ＤＴＬおよびＤＴＲが、目的音像位置への距
離ＤＬおよびＤＲから算出されるために、正確な遅延処
理が可能になり、音像を正確に定位させることができ
る。さらに、方向付器１６Ｌ₁〜１６Ｌ₁₂および１６Ｒ₁
〜１６Ｒ₁₂の係数組を固定して変更しないために、超高
性能プロセッサを必要とせず、安価な回路で構成でき
る。

【００４５】なお、上述した一実施例においては、方向
付器を水平１２方向に対応させたが、空間の異なる３方
向以上の方向であればよい。また、音響データを音に変
換する装置として、スピーカを用いる例を示したために
クロストークキャンセラ１８を必要としているが、聴取
者がヘッドホンを用いて音を聴取するのであれば、クロ
ストークキャンセラ１８は必要ない。また、遅延部１２
Ｓ₁〜１２Ｓ_nや方向付器１６Ｌ₁〜１６Ｌ₁₂および１６
Ｒ₁〜１６Ｒ₁₂等は、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセ
ッサ）でマイクロプログラミングによって作製するよう
にしてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、入力された音響デ
ータに対して左右の耳の位置と音像を定位させる位置と
の位置関係に基づく音波伝達時間または音波伝達時間差
に対応する遅延時間または遅延時間差に関するデータ処
理を行う第１のデータ処理手段を入力系列数分備えたこ
とにより、音像定位制御において重要な要素である遅延
時間または遅延時間差に応じた処理を、各入力系列に対
して個々に施すことができ、高い明瞭度で音像を定位さ
せることができる。また、上述したことにより、精密な
表現を行う頭部伝達関数に関する高価な回路から冗長な
部分（遅延部）を省くことができるため、高価な回路を
効率よく使用することができ、低コストで音像定位制御
装置を構成できる。さらに、入力された音響データに対
して左右の耳の位置と音像を定位させる位置との位置関
係に応じた頭部伝達関数に関する信号処理を行う第２の
データ処理手段を複数の入力系列に共通に備えるように
したので、低コストで音像定位制御装置を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による音像定位制御装置の
概略構成を示すブロック図である。

【図２】従来の仮想スピーカ法に基づいた音像定位制
御装置の方向付器のインパルス応答を示す図である。

【図３】水平角φと乗算係数ＧＬ₁〜ＧＬ₁₂およびＧ
Ｒ₁〜ＧＲ₁₂との関係を示す図である。

【図４】音像位置を指定するためのコントローラＭ１
を説明する図である。

【図５】頭部伝達関数を算出する方法を説明する図で
ある。

【図６】音源からマイクＭＬおよびＭＲへの距離ＤＬ
およびＤＲを示す図である。

【図７】従来の係数時変動法による音像定位制御装置
の一例の概略構成を示すブロック図である。

【図８】従来の仮想スピーカ法による音像定位制御装
置の一例の概略構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１２Ｓ₁〜１２Ｓ_n……遅延部、１４Ｓ₁〜１４Ｓ_n……分
配器（第２のデータ処理手段）、１６Ｌ₁〜１６Ｌ₁₂，
１６Ｒ₁〜１６Ｒ₁₂……方向付器（第２のデータ処理手
段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の入力系列を有する音像定位制御装
置において、各入力系列それぞれに設けられ、入力された音響データ
に対して左右の耳の位置と音像を定位させる位置との位
置関係に対応する音波伝達時間または音波伝達時間差に
対応する遅延時間または遅延時間差に関するデータ処理
を行う第１のデータ処理手段と、前記各入力系列共通に設けられ、入力された音響データ
に対して左右の耳の位置と音像を定位させる位置との位
置関係に応じた頭部伝達関数に関する信号処理を行う第
２のデータ処理手段とを備えることを特徴とする音像定
位制御装置。