JPH06198074A - テレビゲーム機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現実音にそくした音場効果が得られるテレビ
ゲ−ム機を得る。 【構成】 ゲ−ム用カセット５０等からサブ中央処理装
置６１に音源情報、音程変化情報等が夫々供給されて、
これらの情報に基づき音像定位情報及び音量変化情報が
検出され、これにより第三中央処理ユニット６７からは
所定の係数が読み出されて、音量変化情報と共にコンボ
ルバ７１ａ，７１ｂの一方の入力側に供給される。ま
た、他方の入力側には、ＭＩＤＩ音源６６から前記音源
情報及び音程変化情報に基づいて音程変更された音声信
号が供給され、この信号が前記係数によって演算処理さ
れると共に、各コンボルバのゲインが前記音量変化情報
に基づいて変更される。その結果、一対のスピ−カから
は、１８０度以上に亘って移動する音像が、ドップラ−
効果を伴って、より現実感にそくした音として再生され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビゲ−ム機に関
し、特に、再生画像と共に、再生のための一対のトラン
スジューサ（スピーカ）を用いて聴取者が前記トランス
ジューサの位置とは異なる１８０度以上の所望の位置に
音像が定位しているように感じさせるテレビゲ−ム機に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、両耳における信号のレベル差
と位相差（時間差）によって特定な位置（方向）に音源
を感じさせる、バイノーラル技術を利用した音像定位方
法がある。アナログ回路を用いた音像定位方法として
は、例えば本出願人に係る特開昭53-140001 号（特公昭
58-3638号）公報記載の音像定位方式などがある。これ
は、アナログフィルタにより特定の周波数帯域のレベル
を強調・減衰させて（振幅制御して）音源の前後感を出
し、アナログディレイにより左右の音に時間差を生じさ
せて（位相制御して）音源の左右感を出すようにしたも
のであった。

【０００３】さらに、最近のデジタル処理技術の進展に
伴って、デジタル回路により実現した音像定位方法があ
り、例えば、特開平2-298200号公報記載の「音像形成方
法及びその装置」がある。このデジタル回路を用いた音
像定位方法は、音源からの信号をＦＦＴ（Fast Fourier
Transform）変換して、周波数軸上で処理し、左右の両
チャンネル信号に周波数に依存したレベル差と位相差と
を与えて音像の定位をデジタル的に制御するものであ
る。この方法の各音像定位位置における、周波数に依存
したレベル差と位相差とは、実際の聴取者を利用した実
験的なデータとして収集されたものである。しかし、こ
のような回路を用いた音像定位方法では、正確・精密に
音像を定位させようとすると、回路規模が極めて大きく
なるという難点があり、特殊な業務用のレコーディング
システムとして利用されるにすぎなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
バーチャルリアリティ（仮想現実感）を利用したアミュ
ーズメントゲーム機やコンピュータ端末機が出現してい
る。これらゲーム機や端末機においても、画像と共によ
り現実感のある音像定位が要求され始めている。しか
も、例えば、ゲーム機（や端末機）においては、操作者
の操作に応じて、飛行機の飛ぶコース（位置）が異なる
ことになり、操作に応じてリアルタイムで操作者の操作
に合わせて音像の移動処理をして、それを再生する必要
が生じる。この点が、前述したレコード用の音像定位処
理と大幅に異なる。

【０００５】そこで、本発明はかかる従来の上記問題点
に鑑みてなされたもので、回路規模が小さく、低価格で
あると共に、画像と共に180 度の範囲を越える広範囲な
空間に音像を定位させることが可能なテレビゲ−ム機を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、以下の１）〜１０）より成る構成のテレビ
ゲ−ム機を提供しようというものである。即ち、 １）入来するビデオ・ディスプレイ・デ−タに基づいて
所定の画像が再生されると共に、離間した一対のトラン
スジュ−サから、モノラル音源が供給された音像定位処
理手段で音像処理をした信号を再生し、聴取者に前記一
対のトランスジューサとは異なる任意の移動位置に音像
を定位させるように感じさせるテレビゲ−ム機におい
て、前記モノラル音源は、音像の移動されるべき速度に
応じて発生されると共に、想定された移動速度とは異な
る移動速度に対応すべく音程変更されて、前記音像定位
処理手段に供給される構成にしたことを特徴とするテレ
ビゲ−ム機。

【０００７】２）請求項１記載のテレビゲ−ム機におい
て、モノラル音源の発生と、音程変更とは、ゲ−ムソフ
ト供給手段から供給される音源情報と、この音源情報の
音程変化情報と、音像位置情報とに少なくとも基づいて
行なわれることを特徴とするテレビゲ−ム機。

【０００８】３）請求項２記載のテレビゲ−ム機におい
て、音像の移動距離に応じて音量変更を行わせるための
音量変化情報をゲ−ムソフト供給手段から供給するよう
にしたことを特徴とするテレビゲ−ム機。

【０００９】４）請求項１記載のテレビゲ−ム機におい
て、ゲ−ムソフト供給手段から音源情報と音像位置情報
とが供給されて、モノラル音源が前記音源情報に基づい
て供給されると共に、音程変更は前記音像位置情報に基
づいて検出された音像の移動速度に応じて行なわれるこ
とを特徴とするテレビゲ−ム機。

【００１０】５）請求項４記載のテレビゲ−ム機におい
て、音像位置情報に基づいて音像の移動距離を検出し、
これにより音量変更を行わせることを特徴としたテレビ
ゲ−ム機。

【００１１】６）請求項１乃至５記載のいずれかのテレ
ビゲ−ム機において、音像定位処理手段をコンボルバで
構成したことを特徴とするテレビゲ−ム機。

【００１２】７）請求項１記載のテレビゲ−ム機におい
て、音像定位処理手段は音像の移動に応じて所定係数が
供給されて、これに基づき所定の演算処理が施されるコ
ンボルバであり、前記音像の移動距離に応じて前記コン
ボルバのゲインが変更されて音量変更が行われることを
特徴とするテレビゲ−ム機。

【００１３】８）請求項２記載のテレビゲ−ム機におい
て、音源はＭＩＤＩ音源であることを特徴とするテレビ
ゲ−ム機。

【００１４】９）請求項３記載のテレビゲ−ム機におい
て、音源は記憶手段に格納されるＰＣＭ信号であり、こ
のＰＣＭ信号の読み出し速度を変更するか、又は、予め
読み出し速度の変更による音程変更が行なわれたＰＣＭ
信号を選択して音程変更が行われることを特徴とするテ
レビゲ−ム機。

【００１５】１０）請求項１乃至９記載のいずれかのテ
レビゲ−ム機において、音源を複数設け、これら音源が
ゲ−ムソフト供給手段に応じて切り換えられる構成にし
たことを特徴とするテレビゲ−ム機。

【００１６】

【実施例】本発明になるテレビゲ−ム機の一実施例につ
いて、以下図面と共に説明する。まず最初に、本ゲ−ム
機が採用する音像定位制御方法の基本原理について説明
する。これは、離間して配設された一対のトランスジュ
ーサ（以下、スピーカを例として説明する）を使用し、
空間の任意の位置に音像を定位させる技術である。

【００１７】図６は音像定位の原理図である。ｓｐ１，
ｓｐ２は受聴者（実施例の中では、聴取者と称すること
もある）の前方左右に配置されるスピーカであり、ｓｐ
１から聴取者左耳までの頭部伝達特性（インパルス応
答）をｈ１Ｌ、右耳までの頭部伝達特性をｈ１Ｒ、ｓｐ
２から左右耳までの頭部伝達特性をｈ２Ｌ，ｈ２Ｒとす
る。また、目的とする定位位置ｘに実際のスピーカを配
置したときの受聴者左右耳までの頭部伝達特性をｐＬ
ｘ，ｐＲｘとする。ここで各伝達特性は音響空間にスピ
ーカと、ダミーヘッド（または人頭）の両耳位置にマイ
クを配置して実際に測定したものに、適切な波形処理な
どを施したものである。

【００１７】次に、定位させたい音源ソースＸを信号変
換装置ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘ（コンボルバなどによる伝達
特性）に通して得られる信号を、それぞれｓｐ１，ｓｐ
２で再生することを考える。このとき受聴者左右耳に得
られる信号をｅＬ，ｅＲとすると、 ｅＬ＝ｈ１Ｌ・ｃｆＬｘ・Ｘ＋ｈ２Ｌ・ｃｆＲｘ・Ｘ (式1) ｅＲ＝ｈ１Ｒ・ｃｆＬｘ・Ｘ＋ｈ２Ｒ・ｃｆＲｘ・Ｘ (〃 )

【００１８】一方、ソースＸを目的の定位位置から再生
したときに受聴者左右耳に得られる信号をｄＬ，ｄＲと
すると、 ｄＬ＝ｐＬｘ・Ｘ (式2) ｄＲ＝ｐＲｘ・Ｘ (〃 )

【００１９】ここで、ｓｐ１，ｓｐ２の再生により受聴
者左右耳に得られる信号が、目的位置からソースを再生
したときの信号に一致すれば、受聴者はあたかも目的位
置にスピーカが存在するように音像を認識することとな
る。この条件ｅＬ＝ｄＬ，ｅＲ＝ｄＲと（式１），（式
２）より、Ｘを消去して ｈ１Ｌ・ｃｆＬｘ＋ｈ２Ｌ・ｃｆＲｘ＝ｐＬｘ (式3) ｈ１Ｒ・ｃｆＬｘ＋ｈ２Ｒ・ｃｆＲｘ＝ｐＲｘ (〃 ) （式３）からｃｆＬｘ，ｃｆＲｘを求めると ｃｆＬｘ＝（ｈ２Ｒ・ｐＬｘ−ｈ２Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ (式4a) ｃｆＲｘ＝（−ｈ１Ｒ・ｐＬｘ＋ｈ１Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ (〃 ) ただし、 Ｈ＝ｈ１Ｌ・ｈ２Ｒ−ｈ２Ｌ・ｈ１Ｒ (式4b)

【００２０】したがって、（式４ａ），（式４ｂ）によ
り算出した伝達特性ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘを用いてコンボ
ルバ（畳み込み演算処理回路）等により定位させたい信
号を処理すれば、目的の位置ｘに音像を定位させること
ができる。具体的な信号変換装置の実現方法は様々考え
られるが、非対称なＦＩＲデジタルフィルタ（コンボル
バ）を用いて実現すれば良い。なお、ＦＩＲデジタルフ
ィルタで用いる場合の最終の伝達特性は、時間応答関数
である。

【００２１】つまり、必要な定位位置ｘにおける伝達特
性ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘとして、（式４ａ），（式４ｂ）
で求めたものを、１回のＦＩＲフィルタ処理により実現
するための係数として、ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘの係数をあ
らかじめ作成し、ＲＯＭのデータとして準備しておく。
ＲＯＭから必要な音像定位置の係数をＦＩＲデジタルフ
ィルタに転送し、音源からの信号を畳み込み演算処理し
て一対のスピーカから再生すれば、所望の任意の位置に
音像が定位されることになる。

【００２２】次に、このような原理に基づく本音像定位
制御の方法について図７を参照して詳述する。図７は音
像定位制御の方法のステップを示すものである。 頭部伝達関数（Head Related Transfer Function；以
下、ＨＲＴＦと称する）の測定（ステップ１０１）

【００２３】これを図８及び図１０をもって説明する。
図８は、ＨＲＴＦの測定システムを示すものである。ダ
ミーヘッド（または人頭）ＤＭの両耳に一対マイクロホ
ンＭＬ，ＭＲを設置し、スピーカＳＰからの測定音を受
け、録音器ＤＡＴにソース音（リファレンスデータ）ｒ
ｅｆＬ，ｒｅｆＲと被測定音（測定データ）Ｌ，Ｒを同
期して記録する。

【００２４】ソース音ＸＨとしては、インパルス音，ホ
ワイトノイズ，その他のノイズ等を用いることができ
る。特に、統計処理の観点からは、ホワイトノイズは、
連続音でかつオーディオ帯域にわたってエネルギー分布
が一定なので、ホワイトノイズを用いることによりＳＮ
比が向上する。上記スピーカＳＰの位置を、正面を０度
（°）として取決めた空間内の複数の角度θ（例えば、
図１０に示すように、３０度ごとに１２ポイント）に設
置し、それぞれ所定の時間だけ、連続的に記録する。

【００２５】ＨＲＴＦのインパルス応答（Impulse Re
sponse；以下、ＩＲと称する）の算出（ステップ１０
２） ステップ１０１で、同期して記録されたソース音（リフ
ァレンスデータ）ｒｅｆＬ，ｒｅｆＲと被測定音（測定
データ）Ｌ，Ｒとを、ワークステーション（図示せず）
上で処理する。

【００２６】ソース音（リファレンスデータ）の周波数
応答をＸ（Ｓ）、被測定音（測定データ）の周波数応答
をＹ（Ｓ）、測定位置におけるＨＲＴＦの周波数応答を
ＩＲ（Ｓ）とすると、（式５）に示す、入出力の関係が
ある。 Ｙ（Ｓ）＝ＩＲ（Ｓ）・Ｘ（Ｓ） (式5) したがって、ＨＲＴＦの周波数応答をＩＲ（Ｓ）は、 ＩＲ（Ｓ）＝Ｙ（Ｓ）／Ｘ（Ｓ） (式6) である。よって、リファレンスの周波数応答Ｘ（Ｓ）、
測定データの周波数応答Ｙ（Ｓ）は、前記ステップ１０
１で求めたデータを時間同期した窓で切り出し、それぞ
れＦＦＴ変換により有限のフーリエ級数展開して離散周
波数として計算し、（式６）より、ＨＲＴＦの周波数応
答ＩＲ（Ｓ）が、周知の計算方法で求められる。

【００２７】この場合、ＩＲ（Ｓ）の精度をあげる（Ｓ
Ｎ比の向上）ために時間的に異なる数百個の窓に対して
それぞれＩＲ（Ｓ）を計算し、それらを平均化すると良
い。そして、計算したＨＲＴＦの周波数応答ＩＲ（Ｓ）
を逆ＦＦＴ変換して、ＨＲＴＦの時間軸応答（インパル
ス応答）ＩＲ（第１のＩＲ）とする。

【００２８】ＩＲ（インパルス応答）の整形処理（ス
テップ１０３） ここで、ステップ１０２で求めたＩＲを整形する。まず
例えばＦＦＴ変換により、ステップ１０２で求めた第１
のＩＲをオーディオスペクトラムにわたる離散周波数で
展開し、不要な帯域（高域には大きなディップが生じる
が、これは音像定位にあまり影響しない不要なものであ
る）を、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）で除去する。こ
のように帯域制限すると、周波数軸上での不要なピーク
やディップが除去されて、キャンセルフィルタに不要な
係数が生じなくなるので、収束性がよくなり、係数を短
くすることができる。

【００２９】そして、帯域制限されたＩＲ（Ｓ）を逆Ｆ
ＦＴ変換して、ＩＲ（インパルス応答）を時間軸上で切
り出し窓（例えば、コサイン関数の窓）を掛けて、ウィ
ンド処理する（第２のＩＲとなる）。ウィンド処理する
ことにより、ＩＲの有効長が長くなくなり、キャンセル
フィルタの収束性が向上して、音質の劣化が生じないよ
うになる。

【００３０】キャンセルフィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘ
の算出（ステップ１０４） コンボルバ（たたみ込み積分回路）であるキャンセルフ
ィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘは、前述した（式４ａ）及び
（式４ｂ）に示したように、 ｃｆＬｘ＝（ｈ２Ｒ・ｐＬｘ−ｈ２Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ (式4a) ｃｆＲｘ＝（−ｈ１Ｒ・ｐＬｘ＋ｈ１Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ (〃 ) ただし、Ｈ＝ｈ１Ｌ・ｈ２Ｒ−ｈ２Ｌ・ｈ１Ｒ (式4b) である。

【００３１】ここで、配置されるスピーカｓｐ１，ｓｐ
２による頭部伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒ，ｈ２Ｌ，ｈ２Ｒ
及び、目的とする定位位置ｘに実際のスピーカを配置し
たときの頭部伝達特性ｐＬｘ，ｐＲｘとして、上記ステ
ップ１０１〜１０３によって求められた、各角度θごと
の整形処理された第２のＩＲ（インパルス応答）を代入
する。

【００３２】頭部伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒは、図１１の
Ｌチャンネルスピーカの位置に対応するもので、正面か
ら左に例えば３０度（θ＝３３０度）に設置されるとす
れば、θ＝３３０度のＩＲを用いる。頭部伝達特性ｈ２
Ｒ，ｈ２Ｌは、同図のＲチャンネルスピーカの位置に対
応するもので、正面から右に例えば３０度（θ＝３０
度）に設置されるとすれば、θ＝３０度のＩＲを用いる
（すなわち、実際の音像再生時のシステム（例えば図９
に示す）に近いものを選ぶ）。

【００３３】そして、頭部伝達特性ｐＬｘ、ｐＲｘとし
ては、目的とする音源定位位置である正面から左右９０
度の１８０度の範囲はもちろんのこと、それを越える広
範囲な空間（全空間）における、３０度ごとのＩＲを代
入することにより、それに対応した全空間のｃｆＬｘ、
ｃｆＲｘ、すなわち３０度ごとに１２組のキャンセルフ
ィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘ群が求められる（図１１で
は、２４０度の位置を例としている）。キャンセルフィ
ルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘ群は、最終的には、時間軸上の
応答であるＩＲ（インパルス応答）として求められる。
なお、（式４ａ）によるキャンセルフィルタｃｆＬｘ、
ｃｆＲｘの計算は、次のようである。まず（式４ｂ）の
Ｈに対する一種の逆フィルタであるＨ^-1を最小２乗法に
より求め、これを逆ＦＦＴ変換して時間関数ｈ(t) とす
る。また（式４ａ）の各項ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒ，ｈ２Ｌ，ｐ
Ｒｘ，ｐＬｘ，ｈ２Ｒをそれぞれ時間関数で表すことに
より、次式が成り立つ。

【００３４】 ｃｆＬｘ(t) ＝（ｈ２Ｒ・ｐＬｘ−ｈ２Ｌ・ｐＲｘ）・ｈ(t) (式7) ｃｆＲｘ(t) ＝（−ｈ１Ｒ・ｐＬｘ＋ｈ１Ｌ・ｐＲｘ）・ｈ(t) (〃 )

【００３５】したがって、これらの（式７）からキャン
セルフィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘの係数が求められるこ
とになる。（式７）から明らかなように、キャンセルフ
ィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘの係数を短くするには、各頭
部伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒ，ｈ２Ｌ，ｐＲｘ，ｐＬｘ，
ｈ２Ｒをそれぞれ短くすることが極めて大切である。こ
のため、前述したように、ステップ１０１〜１０３でウ
ィンド処理，整形処理などの各種の処理をして、各頭部
伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒ，ｈ２Ｌ，ｐＲｘ，ｐＬｘ，ｈ
２Ｒを短くしている。

【００３６】各定位ポイントｘのキャンセルフィルタ
のスケーリング（ステップ１０５） また、実際にコンボルバ（キャンセルフィルタ）で音像
処理される音源（ソース音）のスペクトラム分布は、統
計的にみるとピンクノイズのように分布するもの、ある
いは高域でなだらかに下がるものなどがあり、いずれに
しても音源は単一音とは異なるために、畳み込み演算
（積分）を行ったときオーバーフローして、歪が発生す
る危険がある。 そこで、オーバーフローを防止するた
め、キャンセルフィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘの係数の中
で最大のゲイン（例えば、キャンセルフィルタｃｆＬ
ｘ、ｃｆＲｘの各サンプル値の２乗和）のものを見つ
け、その係数と０ｄｂのホワイトノイズを畳込んだとき
に、オーバーフローが生じないように、全係数をスケー
リングする。

【００３７】このようにしてスケーリング処理されて、
最終的にコンボルバに係数として供給されるデータ群
（この例では、３０度ごとに音像定位が可能な１２組の
コンボルバの係数群）ｃｆＬｘ、ｃｆＲｘが求まる。

【００３８】音源からの信号を畳み込み演算して再生
（ステップ１０６） 例えば、ゲーム機の音響再生装置として、図９に示すよ
うに、ゲーム操作者（聴取者）Ｍを中心として左右３０
度づづ離間して一対のスピーカｓｐ１，ｓｐ２を配設
し、これら一対のスピーカｓｐ１，ｓｐ２には、一対の
コンボルバ（畳み込み演算処理回路）で処理された音響
信号が再生されるように構成する。

【００３９】一対のコンボルバには、同一の音源Ｘ（例
えば、ゲーム用シンセサイザからの飛行音などのモノラ
ル音）からの信号が供給されると共に、前記ステップ１
０５で作成されたＩＲの係数ｃｆＬｘ、ｃｆＲｘ（例え
ば、飛行音を左後方１２０度（θ＝２４０度）の位置に
音像定位させたい時は、θ＝２４０度の係数）が、選択
されてコンボルバに設定される。例えば、ゲーム機など
のメインＣＰＵ（中央演算装置）からの音像定位命令に
もとづいてコントロール用サブＣＰＵが係数ＲＯＭか
ら、所望の定位位置の係数を一対のコンボルバに転送す
る。

【００４０】このようにして、一対のコンボルバにより
音源Ｘからの信号は時間軸上で畳み込み演算処理がなさ
れて、離間して配設された一対のスピーカｓｐ１，ｓｐ
２から再生される。一対のスピーカｓｐ１，ｓｐ２から
再生された音は、両耳へのクロストークがキャンセルさ
れて、所望の位置に音源があるように音像定位して、ゲ
ーム操作者（聴取者）Ｍに聞かれ、極めて現実感に満ち
た音として再生される。 コンボルバの係数は、操作者
の操作に応じた飛行機の動きの推移と共に、最適な音像
位置が順次選択され、切換えられる。また、飛行音か
ら、例えばミサイル音に変更する時は、音源Ｘからのソ
ース音が飛行音からミサイル音に変更される。このよう
にして、任意の位置を音像を自由に定位させることがで
きる制御方法である。

【００４１】更に、本発明では、上述の音像定位に加え
て、音像の移動に伴うドップラ−効果による音程（ピッ
チ）の変化及び音量の変化を考慮して、より一層の現実
音に近づけるようにしたものである。次に、より一層の
現実音に近づけるために、何ゆえに音程（ピッチ）の変
化及び音量の変化を考慮する必要性があるかにつき、図
２を参照して説明する。ここで、聴取者Ｍの側方（距離
ｄ）を等速（速度ｖ）で音源が通過していく場合を考え
てみる。まず、方向定位の変化に対しては聴取者Ｍの真
横に近づくほど変化が早くなる。真横の通過時刻をｔ＝
０とし、方向定位θを聴取者Ｍの真横を基準とする反時
計回りで表せば、方向定位θと時刻ｔとには、 θ＝−ａｒｃｔａｎ（ｖｔ／ｄ） （式８） の関係が成り立つ。

【００４２】また、音程（ピッチ）の変化に対しては、
ドップラ−効果の影響を受け、実際にでている音の周波
数をｆ、耳に聞こえる周波数をＦとすれば、 Ｆ＝ｆｃ／（ｃ−ｖ・ｓｉｎθ） （式９） となる（但し、ｃは音速）。即ち、音程（ピッチ）比Ｎ
は、 Ｎ＝ｃ／（ｃ−ｖ・ｓｉｎθ） （式１０） となる。さらに、音量に関しては、真横通過時の音量を
ｇとすれば、耳に聞こえる音量Ｇは、Ｇ＝ｇ・ｃｏｓθ
となる。

【００４３】そこで、図２に示すように音源が移動する
に従い方向定位θを、例えば、２２．５度ごとのとびと
びの値で代表し、線分Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ等に
対し、それぞれの中で同じピッチの変換を施すようにす
る。このピッチ変換の比は（式１０）で与えられる。各
線分の長さはピッチ変換が施される時間長さに対応す
る。このように移動する音像を、より一層現実音に近づ
けるためには上述した点を考慮する必要がある。

【００４４】次に、前記基本原理構成を基に前述の点を
考慮したテレビゲーム機の具体例につき順次説明する。
図１はそのテレビゲ−ム機の第１の実施例を示す概略ブ
ロック図である。５１は中央処理ユニット（ＣＰＵ）
で、この中央処理ユニット５１には、これをコントロ−
ルするコントロ−ラ５５と、ゲ−ム用カセット５０がデ
−タバスを通じて接続される。また、この中央処理ユニ
ット５１には、デ−タバスを通じてインタ−フェ−ス
（ＩＦ）５２、所望のグラフィック映像を表現するため
のグラフィック・システム・プロセッサ（ＧＳＰ）５４
及びシンセサイザ５７が夫々接続される。また、更に、
グラフィック・システム・プロセッサ５４には出力端子
５６を介してテレビモニタ６０が接続され、シンセサイ
ザ５７には、加算器８０，８２が夫々接続される。

【００４５】また一方、中央処理ユニット５１は、イン
タ−フェ−ス（ＩＦ）５２を介して、サブ中央処理ユニ
ット（ＳＵＢ ＣＰＵ）６１に接続される。このサブ中
央処理ユニット６１は、移動する音像の定位の決定や音
像からの距離を検出するための音像定位決定手段６１ａ
と、音源、音程（ピッチ）の高さ及び音源の発生時間を
決定するための音源情報決定手段６１ｂとから構成され
る。そして、この中央処理ユニット５１の出力は、ＭＩ
ＤＩ音源６６に接続され、その一方の出力が第３中央処
理ユニット（第３ＣＰＵ）６７に接続されて、この第３
中央処理ユニットの出力が音像変換手段７１に接続され
ると共に、この音像変換手段７１の他方の入力には前記
ＭＩＤＩ音源６６の他方の出力が接続される。 この音
像変換手段７１には、左右の音声信号を夫々畳み込み演
算処理を行わせるためのコンボルバ７１ａ，７１ｂが設
けられている。そして、この音像変換手段７１からの出
力が、前記加算器８０，８２に接続される構成となって
いる。８１，８３はそれらの出力端子である。

【００４６】このテレビゲ−ム機は以上の構成より成
り、次に、この動作につき説明する。今、ここで、コン
トロ−ラ５５が操作されると、中央処理ユニット５１に
コントロ−ラ５５の操作情報と、ゲ−ム用カセット５０
からビデオ・ディスプレイ・デ−タ、オ−ディオ・デ−
タ、オ−ディオ・デ−タ変換情報及び音像位置情報とが
夫々供給される。この結果、グラフィック・システム・
プロセッサ５４には画像生成のための指示信号が供給さ
れ、ここで、例えば、複数の部分画像より成るモザイク
状の画像を形成するような画像信号が生成されて、出力
端子５６よりテレビモニタ６０に出力される。

【００４７】一方、サブ中央処理ユニット６１には、前
記中央処理ユニット５１を介して、コントロ−ラ５５か
らの操作信号とオ−ディオ・デ−タ、オ−ディオ・デ−
タ変換情報及び音像位置情報がインタ−フェ−ス５２を
通じて供給される。このサブ中央処理ユニット６１の音
像定位決定手段６１ａにおいては、前記操作情報及び音
像位置情報を検出し、これらの情報により音像の定位θ
と音像の移動速度とを算出して、各コンボルバ７１ａ，
７１ｂへの係数の切替え時間を決定すると共に、音量Ｇ
に対応したコンボルバ７１ａ，７１ｂのゲインを決定す
る。

【００４８】また、音源情報決定手段６１ｂでは、前記
オ−ディオ・デ−タにより音源を検出し、前記操作情
報、音像位置情報、及びオ−ディオ・デ−タ変換情報か
ら音程（ピッチ）Ｆと音源発生時間を決定する。即ち、
距離ｄが変わると、それに対応し、（式８）から方向定
位θが計算され、それにより音程（ピッチ）比Ｎが（式
１０）により計算される。しかし、もともと変化前の距
離ｄに対し音程（ピッチ）比Ｎ0 が求められ、オ−ディ
オ・デ−タ変換情報として供給されている。そこで、実
際に変換される音程（ピッチ）比は、Ｎ／Ｎ0 として計
算される。そして、これが音程（ピッチ）比変換情報と
してＭＩＤＩ音源６６に供給される。

【００４９】また、そのうち、前記音像の定位情報及び
音量設定のためのゲイン設定情報がＭＩＤＩ音源６６を
介して第３中央処理ユニット６７に供給される。この第
３中央処理ユニット６７では、例えば、前記したステッ
プ〜により算出される２２．５度ごとの１６組のコ
ンボルバの係数群ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘが記憶されおり、
この係数が前記定位情報に基き読み出され、この係数が
音像の移動速度に応じた速度で切り換えられて、前記ゲ
イン情報と共にコンボルバ７１ａ，７１ｂに供給され
る。

【００５０】したがって、これと共に、音源情報、音程
（ピッチ）Ｆ及び音源発生時間とオーデオデータ変換情
報とがＭＩＤＩ音源６６にシリアルに供給されて、これ
により所定の音源が所定タイミングで発生され、指示さ
れる音程の音声信号とされて音像変換器７１の一方の入
力側に供給される。この音像変換器７１のコンボルバ７
１ａ，７１ｂでは、入来する音声信号を前記タイミング
で供給される係数により畳み込み演算が行われる。そし
て、この音像変換器７１で音像変換された信号は、加算
器８０，８２に夫々供給されて、シンセサイザ５７から
入来するシンセサイザ音を表現するような音声信号と加
算されて、出力端子８１，８３から一対のスピ−カへ出
力されることになる。

【００５１】従って、これにより一対のスピ−カから
は、一対のコンボルバ７１ａ，７１ｂにおいて、ドップ
ラ−効果による音程が考慮された音声信号に対して所定
タイミングで畳み込み演算処理が施され、しかも、コン
ボルバ７１ａ，７１ｂのゲインにより音量が変更される
ために、音の遠近間が表現されつつ、あたかも、一対の
スピ−カの位置とは異なる１８０度以上の亘って音像が
定位しているように再生される。

【００５２】図３は、第２実施例に係るゲ−ム機の概略
ブロック図で、これにつき説明する。尚、これ以降の説
明において前記第１実施例と同一構成要素には同一符号
を付して説明を省略し、相違点のみ説明する。この実施
例の場合には、ゲ−ム用カセット５０の代わりＣＤ−Ｒ
ＯＭ５３をインターフェース５２接続し、ＭＩＤＩ音源
６６の代わりにＰＣＭ音源及び音源ＲＡＭ６３を直列に
設け、しかも、音像定位情報をサブ中央処理ユニット６
１から直接第３中央処理ユニット６７に供給するように
構成したものである。この場合には、コントロ−ラ５５
が操作されると、ＣＤ−ＲＯＭ５３からビデオ・ディス
プレイ・デ−タ、オ−ディオ・デ−タ及び音像位置情報
が、そして、コントロ−ラ５５から操作信号が中央処理
ユニット５１に夫々供給される。この結果、グラフィッ
ク・システム・プロセッサ５４には前記と同様に画像作
成のための指示信号が供給されて、ここで、所定の画像
信号が生成されて、出力端子５６よりテレビモニタ６０
に出力される。

【００５３】また、一方、サブ中央処理ユニット６１に
はオ−ディオ・データと音像位置情報とが供給されてお
り、このサブ中央処理ユニット６１内の音像定位決定手
段６１ａにおいては、前記操作情報及び音像位置情報を
検出し、これらの情報により音像の定位θと音像の移動
速度を算出して、各コンボルバ７１ａ，７１ｂへの係数
の切替え時間を決定すると共に、音量Ｇに対応した各コ
ンボルバ７１ａ，７１ｂのゲインを決定する。また、音
源情報決定手段６１ｂでは、前記オ−ディオ・デ−タに
より音源を検出し、前記操作情報び音像位置情報から音
像移動速度を検出し、これに対応した音源ＲＡＭ６３の
音程（ピッチ）と音源の長さが決定される。そのうち、
前記音像の定位情報及び音量設定のためのゲイン設定情
報が第３中央処理ユニット６７に供給される。この第３
中央処理ユニット６７では、前述の場合と同様に、入来
する定位情報に基づき所定の係数が記憶部から読み出さ
れ、この係数が音像の移動速度に応じた速度で、ゲイン
設定情報と共にコンボルバ７１ａ，７１ｂに供給され
る。

【００５４】また一方、ＰＣＭ音源６２には音程（ピッ
チ）及び音源の長さを変更するための変換情報が供給さ
れており、これに基づき、ＣＤ−ＲＯＭ５３から供給さ
れて、一旦、音源ＲＡＭ６３に記憶された音源が音像の
移動速度に応じた速度で読み出される。例えば、図５
（Ａ）に示すような音源情報を、音像の移動速度に応じ
て図５（Ｂ）に示すように速く読み出したり、図５
（Ｃ）に示すように遅い速度で読み出したりする。ま
た、この場合、補間して速度を変更するようにしても良
い。また、ＣＤ−ＲＯＭ５３から予め考えられる音程変
更を盛り込んだ複数の音源を音源ＲＡＭ６３に記憶させ
ておき、その中から適切なものを選択するようにするこ
ともできる。

【００５５】このようにして読み出される音源は、ＰＣ
Ｍ音源６２において音源情報決定手段６１ｂにより決定
された所定の音程（ピッチ）に変更されて、新たな音声
信号として音像変換器７１に供給される。そして、この
音像変換器７１内のコンボルバ７１ａ，７１ｂにおい
て、前記と同様にして、ここに入来する音声信号が音像
の移動タイミングに合わせて供給される係数により畳み
込み演算が行われ、出力端子８４，８５から左右の音声
信号が出力されることになる。従って、この第２実施例
によれば、ＣＤ−ＲＯＭ５３に記録されたＰＣＭ音声信
号に対し、シンセサイザ（ＭＩＤＩ音源）が無い場合で
もドップラ−効果を与えることができる。

【００５６】次に、図４は第３実施例に係るゲ−ム機の
概略ブロック図で、これにつき説明する。この場合に
は、ゲーム用カセット５０とデイスク再生器９１からの
データを中央処理ユニット５１に供給できるようにし、
サブ中央処理ユニット６１の一方の出力にＭＩＤＩ変換
手段６４とＭＩＤＩ音源６６とを直列に設けると共に、
他方の出力にＰＣＭ音源６２と音源ＲＡＭ６３とを直列
に設ける。更に、前記三つの音源６２，６６，９０の出
力をスイッチ９３の端子ａ，ｂ，Cにそれぞれ接続した
構成としたものである。

【００５７】この構成によれば、音源情報決定手段６１
ｂにおいて、ゲームソフトに応じた音源を決定して、切
り換え信号をスイッチ９３に供給する。これにより端子
ａ側に切り換えられた場合には、音像の定位情報及び音
量設定のためのゲイン設定情報がＭＩＤＩ音源６６を介
して第３中央処理ユニット６７に供給される。前述と同
様にして、第３中央処理ユニット６７において、音源定
位情報に基き所定の係数が読み出され、この係数が音像
の移動速度に応じた速度で切り換えられて、ゲイン情報
と共にコンボルバ７１ａ，７１ｂに供給される。

【００５８】また一方、これと共に、ＭＩＤＩ変換手段
６４を介して、音源情報、音程（ピッチ）ＦがＭＩＤＩ
音源６６にシリアルに供給され、これにより所定の音源
が音像移動に合わせて発生されて、その音源が指示され
る音程の音声信号とされた後、音像変換器７１の一方の
入力側に供給され、この音声信号が音像変換器７１にお
いて前記係数により畳み込み演算が行われる。また、端
子ｂに切り換えられる場合には、ＦＭ音源９０が選ば
れ、端子ｃに切り換えられる場合には、ＰＣＭ音源６２
が選ばれ、これらから供給される音声信号が前記の演算
処理を施されることになる。従って、第３実施例の実施
例によれば、ディスクに記録された音声デ−タがＭＩＤ
Ｉ信号である場合、ＰＣＭ信号である場合、あるいは両
者の複合であった場合のいずれでもドップラ−効果を与
えることができる。

【００５９】尚、上述のいずれの実施例も、左右音声用
のコンボルバを一つづつ用意しているが、これに限ら
ず、遅延回路との組み合わせにより一つのコンボルバを
共用しても良い。この場合にも、コンボルバは実質的に
一対用意されていることになる。 また、コンボルバ
は、複数の音源を想定する場合や、補助用に使用する場
合には二つ以上のコンボルバを設けても良い。更に、上
述のいずれの実施例も、音量変更をコンボルバのゲイン
を変更することにより行っているが、これに限らず、音
量変更を施した音声信号そのものをコンボルバに入力し
ても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明になるテレ
ビゲーム機によれば、特に、音像の移動に応じて音源の
音程（ピッチ）、或いは、これに加えて音量が変更され
るので、いわゆるドップラー効果に相当する音響効果が
得られ、より現実に近いバ−チャルリアリテイが楽しめ
る。また、単一チャンネル（モノラル）のオ−ディオ・
データを用いて音像定位をきめ細かく行い得るため２チ
ャンネルのオ−ディオ・データは不用であるのはもちろ
ん音の移動の場合、音像定位毎のオ−ディオ・データは
不用となり、少ないデータでそれが可能となる。更に、
音像定位処理手段をコンボルバにより構成した場合に
は、音源からの信号を時間軸上で処理して音像を定位さ
せるので、実際に音像処理をする回路としては、時間軸
上での畳み込み演算処理回路が必要となるだけであり、
回路規模が非常に小さく安価なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るテレビゲ−ム用の音像定位制御装
置の第１の実施例を示す概略ブロック図である。

【図２】ドップラー効果を説明するための図である。

【図３】第２の実施例を示す概略ブロック図である。

【図４】第３の実施例を示す概略ブロック図である。

【図５】音源情報の読み出し速度を説明するための図で
ある。

【図６】音像定位制御の原理を説明するための構成図で
ある。

【図７】本発明のテレビゲーム用の音像定位制御装置の
音像定位制御の方法のステップを示すチャートである。

【図８】ＨＲＴＦ（頭部伝達関数）の測定システムを示
す構成図である。

【図９】音像定位制御装置の基本構成図である。

【図１０】ＨＲＴＦ測定のポイントを説明するための図
である。

【図１１】キャンセルフィルタの算出例を説明するため
の図である。

【符号の説明】

５０ ゲ−ム用カセット ５１ 中央処理ユニット（ＣＰＵ） ５２ インタ−フェ−ス（ＩＦ） ５３ ＣＤ−ＲＯＭ ５４ グラフィック・システム・プロセッサ（ＧＳ
Ｐ） ５５ コントロ−ラ ６０ テレビモニタ ６１ サブ中央処理ユニット（ＳＵＢ ＣＰＵ） ６２ ＰＣＭ音源 ６３ 音源ＲＡＭ ６６ ＭＩＤＩ音源 ６７ 第三中央処理ユニット ７１ 音像変換器 ７１ａ，７２ｂ コンボルバ（第３ＣＰＵ） ９１ デイスク再生器 ９３ スイッチ １０１ 頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）を測定するステッ
プ １０２ ＨＲＴＦのインパルス応答を算出するステッ
プ １０３ ＩＲ（インパルス応答）を整形処理するステ
ップ １０４ キャンセルフィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘを算
出するステップ １０５ キャンセルフィルタのスケーリングをするス
テップ １０６ 音源からの信号を畳み込み演算して再生する
ステップ ｓｐ１，ｓｐ２ スピーカ ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒ スピーカｓｐ１から受聴者左右耳ま
での頭部伝達特性 ｈ２Ｌ，ｈ２Ｒ スピーカｓｐ２から受聴者左右耳ま
での頭部伝達特性 ｐＬｘ，ｐＲｘ 目的とする定位位置ｘに実際のスピ
ーカを配置したときの受聴者左右耳までの頭部伝達特性 ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘ キャンセルフィルタ（コンボル
バ）及びその係数 ＤＭ ダミーヘッド（または人頭） Ｍ 聴取者（ゲーム操作者、受聴者） Ｘ 音源 ｘ 目的とする音像定位位置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入来するビデオ・ディスプレイ・デ−タに
   基づいて所定の画像が再生されると共に、離間した一対
   のトランスジュ−サから、モノラル音源が供給された音
   像定位処理手段で音像処理をした信号を再生し、聴取者
   に前記一対のトランスジューサとは異なる任意の移動位
   置に音像を定位させるように感じさせるテレビゲ−ム機
   において、 前記モノラル音源は、音像の移動されるべき速度に応じ
   て発生されると共に、想定された移動速度とは異なる移
   動速度に対応すべく音程変更されて、前記音像定位処理
   手段に供給される構成にしたことを特徴とするテレビゲ
   −ム機。
2. 【請求項２】請求項１記載のテレビゲ−ム機において、
   モノラル音源の発生と、音程変更とは、ゲ−ムソフト供
   給手段から供給される音源情報と、この音源情報の音程
   変化情報と、音像位置情報とに少なくとも基づいて行な
   われることを特徴とするテレビゲ−ム機。
3. 【請求項３】請求項２記載のテレビゲ−ム機において、
   音像の移動距離に応じて音量変更を行わせるための音量
   変化情報をゲ−ムソフト供給手段から供給するようにし
   たことを特徴とするテレビゲ−ム機。
4. 【請求項４】請求項１記載のテレビゲ−ム機において、
   ゲ−ムソフト供給手段から音源情報と音像位置情報とが
   供給されて、モノラル音源が前記音源情報に基づいて供
   給されると共に、音程変更は前記音像位置情報に基づい
   て検出された音像の移動速度に応じて行なわれることを
   特徴とするテレビゲ−ム機。
5. 【請求項５】請求項４記載のテレビゲ−ム機において、
   音像位置情報に基づいて音像の移動距離を検出し、これ
   により音量変更を行わせることを特徴とするテレビゲ−
   ム機。
6. 【請求項６】請求項１乃至５記載のいずれかのテレビゲ
   −ム機において、音像定位処理手段をコンボルバで構成
   したことを特徴とするテレビゲ−ム機。
7. 【請求項７】請求項１記載のテレビゲ−ム機において、
   音像定位処理手段は音像の移動に応じて所定係数が供給
   されて、これに基づき所定の演算処理が施されるコンボ
   ルバであり、前記音像の移動距離に応じて前記コンボル
   バのゲインが変更されて音量変更が行われることを特徴
   とするテレビゲ−ム機。
8. 【請求項８】請求項２記載のテレビゲ−ム機において、
   音源はＭＩＤＩ音源であることを特徴とするテレビゲ−
   ム機。
9. 【請求項９】請求項３記載のテレビゲ−ム機において、
   音源は記憶手段に格納されるＰＣＭ信号であり、このＰ
   ＣＭ信号の読み出し速度を変更するか、又は、予め読み
   出し速度の変更による音程変更が行なわれたＰＣＭ信号
   を選択して音程変更が行われることを特徴とするテレビ
   ゲ−ム機。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９記載のいずれかのテレビ
    ゲ−ム機において、音源を複数設け、これら音源がゲ−
    ムソフト供給手段に応じて切り換えられる構成にしたこ
    とを特徴とするテレビゲ−ム機。