JPH09507009A - 音声信号のステレオ音響効果の調整のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 左及び右音声トランスデューサ（１８，２０）にそれぞれ接続するための左及び右信号チャンネル（４，６）と、前記各チャンネル内にあって前記トランスデューサによって生じせしめられるステレオ音響効果を変化させる信号パラメタを調整する調整手段（８−３０）であって、聴取者頭部（１６）と前記音声トランスデューサとを含む仮想平面（２２）に対する前記聴取者頭部の対向方向（Ｄ）のアジマス方向（θ）に応じてステレオ音響効果を調整するアジマス調整手段（２４−３０）を含み、前記アジマス調整手段が、前記アジマス方向の予め決められた角度を表すバイノーラル頭部関連伝達関数に関連する情報の記憶項目のセットに基づいて調整可能な伝達関数を有するフィルタ手段（２８、３０）を含むものと、前記フィルタ伝達関数の変更のための所望の項目を選択するためのユーザ操作可能手段（１４，１５）と、を含む音声信号調整装置。

Description

【発明の詳細な説明】 音声信号のステレオ音響効果の調整のための装置 本発明は、再生音声のステレオ音響効果を改善するために音声信号を調整する ための装置に係わる。 聴取環境におけるバランスコントロールを実現することがバイノーラル録音又 はステレオ録音を聴取するために望ましいということが知られている。例えば、 ステレオ音響ハイファイ再生システムの２個のラウドスピーカの間に位置しては いるが両ラウドスピーカの中央には位置していない聴取者は、これらの２つのラ ウドスピーカが両方とも同一のパワー出力レベルで動作している場合に、２つの ラウドスピーカから左右の耳にアンバランスな音の強さのレベルの音声を受け取 ることになる。従って、その聴取者に近い方のラウドスピーカのパワー出力を減 衰させることによって、聴取される音の強さのレベルをバランスさせることが可 能である。 しかし、音の強さのレベル自体を調整することでは、完全に適切にバランスし た音場を実現することは不可能である。両方のラウドスピーカの実際の位置には 係わらずに両ラウドスピーカが聴取者から見掛け上は等距離にあるようにスピー カの出力を遅延させることが知られている。これは、ラウドスピーカに供給され る信号の位相遅延又は時間遅延によって実現することが可能である。ＥＰ−Ａ− ０，３５７，０３４は、こうしたシステムを開示している。このシステムでは、 振幅減衰器と位相遅延素子とが、２つのステレオチャンネルの各々において音楽 ソースと左右ラウドスピーカとの間に直列に接続される。各チャンネル毎に減衰 と遅延を同時に変化させるように、バランスコントロールを手動で調整する。こ の変化は、メ モリ内に記憶された値を使用して各チャンネル内の信号を変更することによって 得られる。こうして、減衰と遅延の同時変化は、ラウドスピーカの見掛け上の相 対的移動と、ラウドスピーカ出力の音の強さのレベルの相対的制御とを可能にす る。 ＧＢ−Ａ−１５９８７４６は、音声再生装置内の回路によって、ラウドスピー カのＸ−Ｙ平面内の位置情報を与えるバイノーラル信号にモノラル音響信号を変 換するシステムに係わる。この回路は、所期の音声位置効果を生じさせるために ユーザによる制御を受ける可変減衰器とフィルタと遅延素子とを含む。 ＥＰ−Ａ−０，３５７，０３４とＧＢ−Ａ−１５９８７４６とに示されている システムは、２個のラウドスピーカの間の音場におけるバランスを適切に実現す る働きをするが、このバランス（従って、音場）は、２個のラウドスピーカが位 置する平面内でだけ調整可能である。 しかし、聴取者が対向している垂直アジマス平面内の方向と、ラウドスピーカ と聴取者の頭部とを含む仮想平面との相対的位置のために、ステレオ音響効果又 はバイノーラル音響効果が低下又は劣化する場合がある。例えば、聴取者が水平 方向に対して一定の角度に自分の頭部を傾斜させてアームチェアに体を横たえて いる場合には、聴取者の両耳は、その聴取者の頭部の下方方向から来る音声を検 出し、これはステレオ音響効果を劣化させるだろう。 本発明は、モノラル音響信号、ステレオ音響信号、又は、バイノーラル音響信 号のいずれかから音声が再生される場合（本明細書では、こうした再生音声をス テレオ音響音声と呼ぶ）にも３次元の品質を有する、あらゆるタイプの再生音声 に全般的に係わる。 本発明の目的は、垂直アジマス平面内における音声トランスデューサに対する 聴取者の頭部の方向を補償することが可能であるよう にステレオ音響音声を補正するための手段を提供することである。従って、本発 明は、左及び右音声トランスデューサにそれぞれ接続するための左及び右信号チ ャンネルと、前記各チャンネル内にあって前記トランスデューサによって生じせ しめられるステレオ音響効果を変化させる信号パラメタを調整する調整手段であ って、聴取者頭部と前記音声トランスデューサとを含む仮想平面に対して前記聴 取者頭部が対向している方向のアジマス方向に応じてステレオ音響効果を調整す るアジマス調整手段を含み、前記アジマス調整手段が、前記アジマス方向の予め 決められた角度を表すバイノーラル頭部関連伝達関数（ｂｉｎａｕｒａｌ ｈｅ ａｄ−ｒｅｌａｔｅｄ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＢＨＲＴＦ）） に関連する情報の記憶項目のセットに基づいて調整可能な伝達関数を有するフィ ルタ手段を含むものと、前記フィルタ伝達関数の変更のための所望の項目を選択 するためのユーザ操作可能手段と、を含む音声信号調整装置、を提供する。 従って、本発明によって、最適なステレオ音響効果を得るようにトランスデュ ーサに対するアジマス平面内の聴取者頭部の方向を調整するために、トランスデ ューサによって生じさせられる音声をユーザが調整することを可能にする、ユー ザ操作可能手段、例えば、リモートコントロールキーボード上の１組のキー、ジ ョイスティック、又は、回転式コントロールノブを、聴取者が使用することが可 能である。 フィルタ（好ましくはプログラム可能ディジタルフィルタ）が各チャンネルに 備えられることが好ましく、アジマス方向の予め決められた角度を表すバイノー ラル頭部関連伝達関数に対応する１組のフィルタ係数を各々が含む上記情報項目 を記憶するための記憶装置が備えられる。セレクタ手段（例えばプロセッサ）が 、選択された １組のフィルタ係数を有するディジタルフィルタをプログラムするために備えら れる。或いは、各々のフィルタ手段が、個々のバイノーラル頭部関連伝達関数を 各々に有する１組のフィルタを有し、上記１組のフィルタの各フィルタが、制御 可能セレクタ手段の制御下で対応チャンネルへ切り換えられる。 以下では、本発明を、次の添付図面を参照しながら単なる実施例の形で説明し 、 図１は、本発明による装置のブロック図を示し、 図２は、基準平面とアジマス平面とを示す、聴取者とラウドスピーカの略図で あり、 図３と図４は、中線平面内の聴取者の頭部の様々な方向に関するバイノーラル 頭部関連伝達関数セットをグラフの形で示し、 図５は、図１の装置で使用されるディジタルフィルタの略図である。 好ましい実施例の説明 図１と図２を参照すると、これらの図には、本発明による音声信号調整のため の装置が、各々の信号チャンネル内の右信号と左信号として例えば従来のステレ オ音声信号又はバイノーラル信号を供給する音声信号源２を含むことが示されて いる。 右信号と左信号は、チャンネル４、６内に左時間遅延ユニット８と右時間遅延 ユニット１０を有する個々のコントロール手段を通過する。時間遅延ユニット８ 、１０を相対的に変化させることが可能である。 時間遅延ユニット８、１０の間の相対的遅延は、２次元バランスコントールイ ンタフェース１４から受け取る入力に従って動作する左右バランスコントロール ユニット１２によって制御される。イン タフェース１４は、リモートコントロール装置のプッシュボタン又はキーとして 示してある手動操作式メカニズム１５によって制御される。プッシュボタン装置 の代わりに、手動操作可能なジョイスティック又は回転コントロールノブを使用 することも可能である。装置１５は、互いに垂直な２方向の移動を表示する４個 のキー又はプッシュボタン１５１−１５４を含み、ｘ方向の移動はＬＥＦＴ及び ＲＩＧＨＴキー１５２、１５４で表示され、ｚ方向（即ち、垂直アジマス方向） の移動はＵＰ及びＤＯＷＮキー１５１、１５３で表示される。従って、例えば、 ＬＥＦＴキーを押すことが、見掛け音声の予め決められた量の左方向の移動を表 す入力をユニット１２に供給することをインタフェース１４に命じることになる 。この場合に、ユニット１２は、「時間遅延ユニット１０による左信号６の遅延 」に比べて、ＬＥＦＴキーが押された回数に依存した量だけ、時間遅延ユニット ８による右信号４の遅延を増加させる。 信号チャンネル４、６は、後述する別のコントロールユニットを更に含み、聴 取者１６の前方両側に従来通りに配置したラウドスピーカユニット１８、２０に 接続される。 図２は、聴取者１６とラウドスピーカユニット１８、２０との間の幾何学的関 係を更に詳細に示す。従来通りに、ラウドスピーカ１８、２０は、スピーカと聴 取者頭部とを含む基準平面２２内において聴取者１６の頭部に対して約６０度の 角度をなして対向する。聴取者頭部を相称的に通過し、且つ平面２４の両側に等 距離に位置したラウドスピーカ１８、２０の間を相称的に通過する垂直（ｚ）方 向に延びる中線平面２４が図に示されている。図に示されているような理想的な 聴取条件では、ラウドスピーカは聴取者の真っ直ぐに前方にあり、聴取者は垂直 な姿勢をとっている。聴取者の対向方向Ｄは、基準平面２２内において両スピー カの間の中央を通過する。 しかし、例えば聴取者が例えばアームチェアー上にリクライニングした姿勢で座 っている場合には、又は、前方に身を乗り出して座っている場合には、聴取者の 対向方向Ｄ¹は、基準平面２２に対して大きな角度θをなす。例えば、聴取者が リクライニング姿勢をとっている時には、ラウドスピーカは、見掛け上は、聴取 者の対向方向に対して下方向に−θの角度に位置する。或いは、ラウドスピーカ が普通ではない位置にある場合、例えば、天井頂部付近にある場合には、いずれ にしてもラウドスピーカは聴取者頭部の上方に位置するだろう。 音声がそれから生じる中線平面内の方向に応じて、例えばこの方向が聴取者の 頭部の前方であるか真上であるか後方であるかに応じて、聴取者の耳に生じる音 声知覚が影響を受けることが公知である。中線平面内において生じる音声の周波 数に応じた聴取者の音声知覚の正確な特性が経験的に測定されており、こうした 特性は、例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．６，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９７ ４“Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｃｕｅｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｌｏｃａｌｉｚａ ｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｕｎｄ ｓｏｕｒｃｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｄｉａｎ ｐｌａｎｅ”、Ｊ．Ｈｅｂｒａｎｋ ａｎｄ Ｄ．Ｗｒｉｇｈｔ，ｐｐ１８２９ −１９３４，特に図４に示されている。こうした特性は、本出願の図３と図４に も示してあり、次にこれらの図を参照して説明する。 本発明では、リモートコントロール装置１５上にＵＰキー１５１とＤＯＷＮキ ー１５３とを備え、これらのキーによって、聴取者頭部の中線平面内のラウドス ピーカの位置を補償するために音声信号を調整することが可能である。従って、 聴取者が後方にリクライニングしている場合には、この聴取者は、ラウドスピー カの再生音声 が自分の頭部の真っ直ぐ前方に来るように聞こえるようになるまで数回に亙って ＵＰキーを押すことが可能である。 再び図１を参照すると、この図に示されるように、ＵＰ／ＤＯＷＮキー１５１ 、１５３をユーザが押すと、インタフェース１４は適切なコントロール信号をセ レクタ手段２４に送る。セレクタ手段２４は、複数のフィルタ係数セットを記憶 するＲＯＭメモリ記憶装置２６に接続されたプロセッサを含み、上記フィルタ係 数セットの各々は、ラウドスピーカと聴取者頭部とを含む基準平面２２に対する 聴取者対向方向Ｄの個々の方向θに関する個々のバイノーラル頭部関連伝達関数 に対応している。 図３と図４を参照すると、これらの図は、中線平面内の４つの互いに異なる方 向（即ち、±１２．５度、及び、±２５度）に関するバイノーラル頭部関連伝達 関数を示している。従って、この実施例では、これら４つの方向に対応する互い に異なる４つのフィルタ係数セットが、フィルタ係数全てが「１」であるデフォ ルト値の頭部前方位置と共に記憶される。しかし、必要に応じた数のセットが記 憶でき、例えば、６つの互いに異なるセットを代表する±１０度、±２０度、± ３０度に関するフィルタ係数セットを記憶することが必要とされる場合もある。 プロセッサユニット２４は適切なフィルタ係数セットを選択し、左右のチャンネ ル４、６内のディジタルフィルタ２８、３０に適切なフィルタ係数セットを送る 。ディジタルフィルタ２８、３０の出力は増幅器ユニット３２、４３に結合され 、更に音声信号がラウドスピーカ１８、２０に送られる。 図５を参照すると、この図はディジタルフィルタの概略図であり、入力５０と 、遅延Ｚ^-1を各ユニットが有する一連の遅延ユニット５２と、遅延信号にフィル タ係数Ｃ_nが乗じられるスケーリングユニット（ｓｃａｌｉｎｇ ｕｎｉｔ）５ ６を通して遅延信号を加算 ユニット５６に結合し更にその後で出力６０に結合するタッピングポイント（ｔ ａｐｐｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）５４とを示している。従って、プロセッサ２４は、 メモリ２６からの個々のフィルタ係数Ｃ_nをスケーリングユニット５６に選択的 に供給することが理解されるだろう。 上記のフィルタ手段、即ち、ＲＯＭ２６と個々のフィルタ２８、３０は、容易 に別の形態をとることが可能であることが理解されるだろう。例えば、各フィル タ２８、３０が、プログラム可能なディジタルフィルタであることは必ずしも必 要ではなく、個々のＢＨＲＴＦを各々が有するフィルタのセットを含むことが可 能であり、こうしたフィルタセットの各フィルタが、対応する信号チャンネル内 へスイッチングされ、それによって対応する信号４、６を変化させることが可能 である。このスイッチングは、上記のように、ＵＰ／ＤＯＷＮバランスコントロ ールユニット２４の制御下で行われる。 上記の説明では、コントロール手段を時間遅延ユニット８、１０を有するもの として説明したが、このコントロール手段は信号４、６の利得及び／又は遅延を 制御することが可能であり、従って時間遅延ユニット８、１０を可変利得手段で 置き換えること、又は、これらの時間遅延ユニットに追加する形で可変利得手段 を備えることが可能であるということが理解されるだろう。 上記の実施例では音声信号源２を従来のステレオ音声信号源として説明したが 、任意の適切な音声信号源を使用することが可能であるということが理解される だろう。こうした音声信号源２の例はモノラル音声信号源であり、即ち、左信号 ４と右信号６とが同一である音声信号源である。或いは、バイノーラル音声信号 源又は信号処理バイノーラル音声信号源を使用することも可能である（この場合 には、平面２２内でのバランスコントロールを、ラウドスピーカ１ ８、２０の空間境界を越えて実現することが可能である）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シバルド，アラステア イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード （番地なし），セントラル リサー チ ラボラトリーズ (72)発明者 クリモウ，リチャード デビッド イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード （番地なし），セントラル リサー チ ラボラトリーズ (72)発明者 ナックビー，ファワド イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード （番地なし），セントラル リサー チ ラボラトリーズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．左及び右音声トランスデューサ（１８，２０）にそれぞれ接続するための 左及び右信号チャンネル（４，６）と、 前記各チャンネル内にあって前記トランスデューサによって生じせしめられる ステレオ音響効果を変化させる信号パラメタを調整する調整手段（８−３０）で あって、聴取者頭部（１６）と前記音声トランスデューサとを含む仮想平面（２ ２）に対する前記聴取者頭部の対向方向（Ｄ）のアジマス方向（θ）に応じてス テレオ音響効果を調整するアジマス調整手段（２４−３０）を含み、前記アジマ ス調整手段が、前記アジマス方向の予め決められた角度を表すバイノーラル頭部 関連伝達関数に関連する情報の記憶項目のセットに基づいて調整可能な伝達関数 を有するフィルタ手段（２８、３０）を含むものと、 前記フィルタ伝達関数の変更のための所望の項目を選択するためのユーザ操作 可能手段（１４，１５）と、 を含む音声信号調整装置。 ２．前記フィルタ手段が各信号チャンネル内にフィルタ（２８，３０）を有す る、請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．各々のフィルタが、前記ユーザ操作可能手段の制御の下で記憶装置（２６ ）から前記情報の項目を選択するセレクタ手段（２４）を含み、前記情報項目の 各々が、個々のバイノーラル頭部関連伝達関数を表すディジタルフィルタのため のフィルタ係数のセットを含み、前記セレクタ手段の制御下で前記ディジタルフ ィルタが前記フィルタ係数を用いてプログラム可能である、請求の範囲第２項に 記載の装置。 ４．前記ユーザ操作可能手段が、前記所望の項目を選択するため のキー（１５１−１５４）のセットを含み、且つ、予め決められたキーを予め決 められた数だけ押すことによって、前記予め決められた数の項目である情報項目 を現在使用中の項目から選択するように、前記キーが配置されている、請求の範 囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の装置。 ５．前記記憶項目が、前記基準平面から±１２．５度及び±２５度の関数を表 す、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の装置。 ６．前記記憶項目が、前記基準平面から±１０度、±２０度、及び、±３０度 の関数を表す、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の装置。 ７．各チャンネル内の可変時間遅延ユニット（８，１０）と、前記ユーザ操作 可能手段に応答して音声源の見掛け上の方向を調整するための時間遅延を選択的 に変化させるように動作することが可能なコントロール手段と、を含む、請求の 範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載の装置。