JPH10257598A - 仮想音像定位用音響信号合成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意方位角への音像定位を実現するために必
要な音響伝達特性を推定する手段及び入力音響信号から
任意方位角への音像定位を受聴者に実現する音響信号を
合成する手段を備えた仮想音像定位用音響信号合成装置
を提供する。 【解決手段】 各系統の音響信号x₁(t)，x₂(t)を入力
し、時間特性係数合成部(52)によって該各系統及び左右
各チャネルにつき、音響信号x₁(t)，x₂(t)における音響
伝達関数の各次数の主成分重み係数を推定し、これに基
づいて音響伝達関数の振幅周波数特性を推定し、この振
幅周波数特性を時間特性係数に変換して、該時間特性係
数を畳込部(21-1R/21-1L/21-2R/21-2L)によって入力音
響信号に畳み込み演算を施し、該演算結果の音響信号を
左右各チャネルに出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受聴者に対して所
望の目標位置への音像定位を実現可能とする仮想音像定
位用音響信号合成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人間は音を聴取することによって、音源
の距離や方向を知覚している。これは音像定位と呼ばれ
る。へッドホン等の音響再生装置を用いて受聴者の両耳
において音を再生する場合においても、所望の位置に音
を定位させることが可能である。従来から、これを実現
するために音源と受聴者の左右各耳までの音響伝達特性
を音響信号に各々畳み込んだうえで音を再生することが
提案されてきた。

【０００３】図１は、仮想音像定位の原理（拡声系）を
説明する図であり、音源（スピーカ）１個を用いて音を
再生する状況を示す図である。音源に与えられる音響信
号x(t)、音源から受聴者の左右各耳の鼓膜直近までの間
の音響伝達特性（以下、頭部伝達関数［Head Related T
ransfer Function］、HRTFと称する）が各々h_L(t)，h
_R(t)と時刻tの関数で表わされたとする。このとき、鼓
膜直近における音響刺激は左右それぞれ

【数１】 となる。ここで、記号*は畳み込み演算を示す。

【０００４】一方、図２は、仮想音像定位の原理（両耳
受聴系）を説明する図であり、ヘッドホン等を用いて左
右各耳において音を提示する状況（以下、両耳受聴と称
す）を示す図である。このとき、左右各耳におけるヘッ
ドホン等から鼓膜直近までの音響伝達特性（以下、外耳
道伝達関数［Ear Canal Transfer Function］、ECTFと
称する）は各々e_L(t)，e_R(t)となる。ここで、ヘッドホ
ン等で音を再生する前段に音響信号x(t)に伝達特性が各
々s_L(t)，s_R(t)となる係数を左右それぞれ畳み込み演算
する。このとき、鼓膜直近における音響刺激は左右それ
ぞれ

【数２】 となる。ここで、係数s_L(t)，s_R(t)を

【数３】 と定める。但し、記号／は畳み込み逆演算を示す。

【０００５】ここに、式（１ａ）と式（２ａ）、式（１
ｂ）と式（２ｂ）は各々等しくなるため、図１における
音源による音響刺激が受聴者の鼓膜直近において再現さ
れる。このとき、受聴者は図１における音源の位置に音
像を知覚する。つまり、目標位置に設置された音源によ
る音刺激を受聴者の鼓膜直近において再現することによ
って、受聴者に当該目標位置へ音像定位させることが可
能になる。

【０００６】前述した畳み込み演算に用いられる係数s_L
(t)，s_R(t)は頭外音像定位伝達関数（Sound Localizati
on Transfer Function；SLTF）と称される。さらに、音
源の入力音響信号に対する出力特性（以下、音源特性と
称す）s_P(t)の影響を除去するために頭外音像定位伝達
関数s_L(t)，s_R(t)を次式のように定めることもできる。

【０００７】

【数４】 上記のように頭外音像定位伝達関数s_L(t)，s_R(t)を畳み
込み演算における係数として用いれば、頭部伝達関数を
係数とする場合よりも音響刺激の再現が忠実になる。

【０００８】別構成として、図３に示すように各系統の
入力音響信号x(t)を左右分岐した後で頭外音響信号x(t)
に頭部伝達関数h_L(t)，h_R(t)による畳み込み演算及び係
数e_L(t)，e_R(t)又はs_P(t)^*e_L(t)，s_P(t)^*e_R(t)による畳
み込み逆演算を左右各々直列に実行する。この場合で
も、目的音源による音響刺激が受聴者の鼓膜直近におい
て再現される。受聴者に当該目的音源の位置への音像定
位させることを可能にする。

【０００９】他方、図４に示すように左右計２個の音源
を用いて音を提示する系（トランスオーラル系と称され
る）を考える。この場合でも、目標音源による音刺激を
受聴者の鼓膜直近において再現することができる。つま
り、受聴者に当該目標音源の位置へ音像定位させること
が可能になる。方法を以下に示す。

【００１０】音の提示に用いられる左右の各音源から左
右各耳の鼓膜直近までの音響伝達特性を各々e_LL(f)，e
_LR(t)，e_RL(t)，e_RR(t)とする。但し、添え字のL，Rは
引き続き各々左、右を示す。例えば、e_LL(t)は左音源か
ら左耳の鼓膜直近までの音響伝達特性という意味であ
る。

【００１１】ここに、当該２個の音源による再生の前段
において伝達特性が各々係数g_L(t)，g_R(t)を畳み込み演
算する。このとき、鼓膜直近における音響刺激は左右各
々

【数５】 となる。

【００１２】目標音源による音響刺激を受聴者左右各耳
の鼓膜直近において再現するために、式（１ａ）と式
（５ａ）、式（１ｂ）と式（５ｂ）を各々等置して係数
g_L(t)，g_R(t)をを決定する。即ち、係数g_L(t)，g_R(t)
（以下、拡声伝達関数と称す）は、

【数６】 となる。

【００１３】また、音源特性s_P(t)の影響を除去するに
は、拡声伝達関数g_L(t)，g_R(t)は、

【数７】 となる。

【００１４】各音源位置毎に測定された頭部伝達関数、
頭外音像定位伝達関数、拡声伝達関数（以下、音響伝達
関数と総称する）を用いた上記の方法では、その音源位
置にしか音像定位を実現する手段が与えられない。しか
も、音響伝達関数の測定に際して目標位置となる音源配
置を離散的に設置せざるを得ず、設定可能な目標位置数
は有限となる。

【００１５】任意の目標位置への音像定位を実現するた
めには音響伝達関数を補間する方法が提案されている。
典型的な方法として、目標位置を挟む複数の音源位置に
対する音響伝達関数の線形結合が挙げられる。

【００１６】左右各チャネルにつき一個の畳み込み演算
手段を有する構成では、目的位置設定更新の都度畳み込
み演算手段に対して補間によって得られた音響伝達関数
を転送する必要がある。

【００１７】ここで、目標位置の移動に応じて補間の対
象とする音響伝達関数も更新する場合が生じる。加え
て、更新の前後において補間された音響伝達関数の変化
量が不連続になる。補間の対象とする音響伝達関数を予
め多数の音源方向について記憶及び読み出す手段も必要
となる。

【００１８】また、音響伝達関数又はその振幅周波数特
性の更新は常に必要になるとは限らないうえに、一般に
音響伝達関数又はその振幅周波数特性は多数の変数で構
成される（典型的に数百以上）。

【００１９】よって、目標位置設定と補間により音響伝
達関数を得るまでの所要時間は不規則になる。系内の各
処理手段間における動作の同期を取るために、所要時間
の不規則性を考慮して、構成及び処理手順を設計しなけ
ればならない。各処理手段間における動作の同期のうえ
で、前記各処理において更新せずに常に同一の係数群を
使用することが望まれる。

【００２０】また、時間領域における線形結合では音響
伝達関数の振幅周波数特性が補間されるとは限らないこ
とが指摘されている。

【００２１】そこで、補間された振幅周波数特性から音
響伝達関数を合成する方法が提案されている（参考文
献:D.R.Begault.3D SOUND,pp.166-168,{AP Professiona
l,Cambridge,1994}）。

【００２２】この方法は、振幅周波数特性から最小位相
化された時間領域における係数表現への変換と、その最
小位相化時間領域表現に対する伝搬時間に相当する遅延
からなる。遅延に際して左右いずれかの耳に対する最小
位相化時間領域表現に左右両耳間伝搬時間差を用いる方
法も考えられる。

【００２３】これは、合成された音響伝達関数h
^* _jk(φ_i,t)と元の音響伝達関数h_jk(φ_i,t)のうちいずれ
かを音響信号との畳み込み演算に利用しても受聴者が目
標方向φ_iに音を同等な精度で定位することに基づく
（参考文献:Kistler,D.J.and Wightman, F.L., (1992).
"A Model of Head-related Transfer Functions Based
on Principal Components Analysis and Minimum-Phas
e Reconstruction," Journalof the Acoustical Soci
ety of America 91,P.1637-1647)。以下、添え字*は合
成された変数を示す。

【００２４】しかし、多数の変数で構成される各音源方
向毎の音響伝達関数又はその振幅周波数特性を使用する
必要性が残される。

【００２５】上記の問題を解決する布石として、本願出
願人が本願と同日に出願した「仮想音像定位用係数算出
方法及びその係数を記録した係数表作成方法」記載の発
明は、音響伝達関数の振幅周波数特性の主成分と該主成
分に共役な重み係数と伝搬時間の正弦関数及び余弦関数
による展開係数を算出及び記録する方法を提示した。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の係数群
を用いて任意方位角への音像定位を実現する音響信号を
生成する装置は未だに実現されていない。

【００２７】本発明の目的は、任意方位角への音像定位
を実現するために必要な音響伝達特性を推定する手段及
び入力音響信号から任意方位角への音像定位を受聴者に
実現する音響信号を合成する手段を備えた仮想音像定位
用音響信号合成装置を提供することにある。さらに、音
響伝達関数の推定において常に同一の係数群を使用する
と共に、前記係数の総数を最小限に留めた仮想音像定位
用音響信号合成装置を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、以下の構成を備えた仮想音像定位用音響
信号合成装置を提案する。即ち、任意方位角に対する仮
想音像定位を実現するために必要な音響伝達特性を合成
する手段を音響信号入力各系統及び左右各チャネル毎に
有する必要がある。ここで、振幅周波数特性及び伝搬時
間もしくは両耳間伝搬時間差の推定が不可欠である。

【００２９】振幅周波数特性を示す変数として好都合な
ものを得るために振幅周波数特性を特性値とした主成分
分析が有効である（参考文献 例えば 得丸 他 「統
計工学ハンドブック」 培風館（１９８７））。

【００３０】この主成分分析によれば、振幅周波数特性
H_jk(φ_i,f_r)を要素とするベクトルh_jk(φ_i)は、各次数
lの主成分u_l(f_r)に共役な重み係数w_jkl(φ_i)を要素とす
るベクトルw_jk(φ_i)で表現される。

【００３１】

【数８】 但し、w_jk(φ_i)=[w_jkl(φ_i)，…，w_jkq(φ_i)]^T， U=[u₁
(f_r)，…，u_q(f_r)]^T，h_{j k}(φ_i)=[H_jk(φ_i,f₁)，…，H_jk
(φ_i,f_p)]^T、jは測定点となる耳（Ｌ：左／Ｒ：右），k
は被験者、φ_iは測定に用いた音源iの方位角、f_rはベク
トルh_jk(φ_i)中の第ｒ要素に対応する周波数である。要
素数qは振幅周波数特性H_jk(φ_i,f)を表現する際に或る
累積寄与率（例えば９０％）を満たす次数lとして定め
られる。

【００３２】［請求項１］記載の音響信号合成装置に
は、任意の目標方位角φに対する重み係数w^* _jkl(φ)を
推定する手段を備えている。推定にあたり、次式のよう
に目標方位角φの正弦関数と余弦関数の線形結合を行
う。

【００３３】

【数９】 但し、m_c，m_sは展開次数を示す。これはフーリエ展開と
呼ばれる展開方法である。

【００３４】ここに次式で得られた展開係数a_jklm，b
_jklmを用いる。

【００３５】

【数１０】 但し、nφは音源方向数である。

【００３６】展開係数a_jklm，b_jklmが予め準備されてい
れば新たに算出する必要性はない。該展開係数a_jklm，b
_jklmとして、前述した特許出願「仮想音像定位用係数算
出方法及び前記係数を記録した係数表作成方法」に記載
した方法で算出及び保存されたものを使用することがで
きる。

【００３７】ここに、式（９）における展開係数
a_jklm，b_jklmとして該被験者間平均値<a_{jk lm}>，<b_jklm>
を代入すれば、重み係数の被験者間平均値<w^* _jl(φ)>が
得られる。

【００３８】ところで、各主成分u_lと共役な重み係数ベ
クトルw_jk(φ_i)より振幅周波数特性ベクトルh_jk(φ_i)
は、

【数１１】 と近似される。

【００３９】［請求項１］記載の音響信号合成装置にお
いては、各音源方位角φ_i間の任意目標方位角φに対し
て推定された重み係数ベクトルw^* _jk(φ)(=[w^* _jkl(φ)，
…，w^* _jkq(φ)]^T)を式（１１）における重み係数ベクト
ルw_jk(φ_i)に代入して振幅周波数特性ベクトルh^* _jk(φ)
(=[H^* _jk(φ,f₁)，…，H^* _jk(φ,f_p)]^T)を推定する手段を
具備する。或いは、式（１１）において推定された重み
係数w^* _jk(φ)として該被験者間平均値<w^* _j(φ)>(=[<w^*
_jl(φ)>，…，<w^* _jq(φ)>]^T)を用いて、振幅周波数特性
ベクトルの被験者間平均値<h^* _j(φ)>を求める。但し<h^*
_j(φ)>=[<H^* _j(φ,f₁)>，…，<H^* _j(φ,f_p)>]^Tである。

【００４０】さらに、［請求項１］記載の音響信号合成
装置は時間特性算出手段として、式（１１）で算出され
た目標方位角φに対する振幅周波数特性H^* _jk(φ,f)をt
の関数で表される時間特性係数に変換する手段を備えて
いる。但し、変換の前後において振幅周波数依存性を保
持する。この一方法として、次式の演算により最小位相
を有する時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)を算出する。

【００４１】

【数１２】 ここに、v(t=1)，v(1≦t＜Q/2)=2，0(Q/2≦t＜Q-1)，Q
は離散フーリエ変換(DFT)のフレーム長である。或い
は、式（１２）における振幅周波数特性H^* _jk(φ,f)とし
て該被験者間平均値<H^* _j(φ,f)>を用いて時間特性係数
の被験者間平均値<h^* _{mi n j}(φ,t)>を算出する。

【００４２】さらにまた、入力音響信号に作用する手段
として［請求項１］記載の音響信号合成装置は、各系統
の入力音響信号に対して左右各々独立に前記時間特性係
数h^* _{min jk}(φ,t)または被験者間平均値<h^* _{min j}(φ,t)
>を畳み込み演算する手段を備える。

【００４３】また、［請求項２］記載の音響信号合成装
置は、前記伝搬時間を音響信号に作用する手段として、
式（１２）で求められた前記最小位相を有する時間特性
係数h^* _{min jk}(φ,t)または該被験者平均値<h^* _{min j}(φ,
t)>を遅延させる係数遅延手段を、例えば前記畳み込み
演算手段の前段に有する。

【００４４】前記畳み込み演算手段では最小位相を有す
る時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)又は該被験者平均値<h^*
_{min j}(φ,t)>を遅延させて合成した音響伝達関数h
^* _jk(φ,t)又は<h^* _j(φ,t)>を畳み込み演算において用い
られる係数として用いる。

【００４５】伝搬時間T^* _jk(φ)を任意の目標方位角φに
対して推定するために、同様に正弦関数と余弦関数を用
いて線形結合する。

【００４６】

【数１３】 但し、μ_c，μ_sは展開次数である。ここに次式で得られ
た展開係数τ_jkm，σ_jkmを用いる。

【００４７】

【数１４】 展開係数τ_jkm，σ_jkmが予め準備されていれば新たに算
出する必要性はない。該展開係数τ_jkm，σ_jkmとして、
前述の特許出願「仮想音像定位用係数算出方法及び前記
係数を記録した係数表作成方法」に記載した方法で算出
及び保存されたものを使用することができる。

【００４８】展開係数の被験者間平均値<τ_jm>，<σ_jm>
が準備されている場合には、伝搬時間の被験者間平均値
<T^* _j(φ)>を推定できる。そのためには、式（１３）に
おける展開係数τ_jkm，σ_jkmとして該被験者間平均値<
τ_jm>，<σ_jm>を代入する。

【００４９】［請求項２］記載の構成と異なる別の構成
としては、［請求項３］記載の音響信号合成装置のよう
に各系統左右各チャネルの音響信号に対して信号遅延手
段を前記畳み込み演算手段と直列に備える。

【００５０】該畳み込み演算手段は、音響信号に対して
式（１２）で求められた時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)又
は該被験者平均値<h^* _{min j}(φ,t)>を畳み込み演算す
る。該信号遅延手段は音響信号に対して前記伝搬時間T^*
_jk(φ)又は該被験者平均値<T^* _j(φ)>に相当する遅延を
施す。

【００５１】［請求項４］記載の音響信号合成装置は、
前記音響信号合成装置において両耳間伝搬時間差ΔT
^* _k(φ)又は該被験者間平均値<ΔT^*(φ)>から前記遅延処
理の直前に伝搬時間T^* _jk(φ)又は該被験者平均値<T
^* _j(φ)>を定める。但し、両耳間伝搬時間差ΔT^* _k(φ)
は、これに対応する展開係数Δτ_km，Δσ_kmを式（１
３）におけるτ_jkm，σ_jkmに代入して推定する。

【００５２】同様に、展開係数の被験者間平均値<Δτ
_km>，<Δσ_km>が準備されている場合には、両耳間伝搬
時間差の被験者間平均値<ΔT^* _k(φ)>を推定できる。そ
のためには、式（１３）におけるτ_jkm，σ_jkmに展開係
数<Δτ_km>，<Δσ_km>を代入する。

【００５３】前記伝搬時間T^* _jk(φ)又は該被験者平均値
<T^* _j(φ)>を前記遅延手段における遅延の手がかりとす
る。ここで、左右両チャネルにおける差が両耳間伝搬時
間差ΔT^* _k(φ)となる条件の下に伝搬時間T_LK(φ)，T
_RK(φ)を定める。例えば、

【数１５】 とする。ここで、T^*を最小両耳間伝搬時間差の全方位角
φにわたるΔT^* _k(φ)の絶対値における最大値の半値1/2
maxφ(ΔT^* _K(φ))以上となる定数に選ぶ。該被験者平
均値<T_L(φ)>，<T_K(φ)>についても、

【数１６】 とする。

【００５４】また、［請求項５］及び［請求項６］記載
の音響信号合成装置は、前記音響信号合成装置において
一方の耳jのみについて重み係数の展開係数a_jklm，b
_jklm及び伝搬時間の展開係数τ_jkm，σ_jkmを用いて、こ
れらから両耳について時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)及び
伝搬時間T^* _jk(φ)を推定する。

【００５５】一方の耳側jについては、上記のように式
（９）、（１１）、（１２）を用いて展開係数a_jklm，b
_jklmから時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)を推定する。さら
に、式（１３）を用いて展開係数τ_jkm，σ_jkmから伝搬
時間T^* _jk(φ)を推定する。

【００５６】また、他方の耳側j'については、時間特性
係数h^* _{min j'k}(φ,t)を、目標方位角φと左右対称な方
位角φ’に対する記録対象となった耳側jの重み係数h^*
_{min j k}(φ’,t)をもって定める。さらに、伝搬時間T^*
_j'k(φ)として、目標方位角φと左右対象な方位角φ’
に対する記録対象となった耳側jの伝搬時間T^* _jk(φ’)
をもって定める。

【００５７】一方の耳側jについての該被験者間平均値<
a_jlm>，<b_jlm>及び<τ_jm>，<σ_jm>からも同様な処理に
よって両耳について時間特性係数の該被験者平均値<h^*
_{min j}(φ,t)>及び又は該被験者平均値<T^* _j(φ)>が推定
される。

【００５８】また、［請求項７］記載の音響信号合成装
置では、前記目標方位角φを入力する手段を備える。こ
れにより、入力された目標方位角φを用いて主成分重み
係数w^* _jkl(φ)又は該被験者平均値<w^* _jl(φ)>又は該被
験者平均値<h^* _{min j}(φ,t)>及び伝搬時間T^* _jk(φ)又は
該被験者平均値<T^* _j(φ)>を推定する。

【００５９】前述したように、振幅周波数特性H_jk(φ,
f)又は該被験者間平均値<H_j(φ,f)>の推定は、展開係数
a_jklm，b_jklm又は該被験者間平均値<a_jlm>，<b_jlm>から
任意の目標方位角φに対する重み係数w^* _jkl(φ)又は該
被験者間平均値<w^* _jl(φ)>の算出を含む。

【００６０】例えば、全周囲にわたり等角度間隔2π/n
φ(nφは音源方向数)に設置された各音源方位角φ_iに対
するもとの重み係数w_jkl(φ_i)が、式（１０ａ），（１
０ｂ）において展開係数a_jklm，b_jklm又は該被験者間平
均値 <a_jlm>，<b_jlm>を求めるために用いられたとす
る。同時に、展開次数m_c，m_sを各々m_c=nφ/2(nφ：偶
数)，(nφ-1)/2(nφ：奇数)，m_s=nφ/2-1(nφ：偶数)，
(nφ-1)/2(nφ：奇数)とする。

【００６１】このとき、各音源方位角φ_iにおいて展開
で求められた重み係数w^* _jkl(φ_i)又は該被験者間平均値
<w^* _jl(φ_i)>は、もとの重み係数w_jkl(φ_i)又は該被験者
間平均値<w_jl(φ_i)>を再現する（文献｛例えば Oppen
heim, A. V. and Schafer, R. W.(1975)"Digital Signa
l Processing,"参照）。

【００６２】加えて、高次の展開係数a_jklm，b_jklm又は
該被験者間平均値<a_jlm>，<b_jlm>による重み係数w
_jkl(φ_i)又は該被験者間平均値<w_jl(φ_i)への寄与が少
ない場合には、高次の項を無視した展開で得られた重み
係数w^* _jkl(φ)又は該被験者間平均値<w^* _jl(φ_i)>は、原
重み係数w_jkl(φ_i)又は該被験者間平均値<w_jl(φ_i)>を
近似する。近似の妥当性に関しては、次項の発明の実施
の形態において考察する。

【００６３】展開による重み係数w^* _jkl(φ)又は該被験
者間平均値<w^* _jl(φ)>は方位角φの連続関数の線形結合
で表現されるため、結果として各音源方位角φ_i間の方
位角φにおいて補間或いは近似される。

【００６４】同様な議論は伝搬時間T^* _jk(φ)や両耳間伝
搬時間差ΔT^* _k(φ)についても成立する。例えば、各音
源方位角φ_iが全周囲にわたり等角度間隔で配置された
と仮定する。また、展開次数μ_c，μ_sを各々μ_c=nφ/2
(nφ：偶数)，(nφ-1)/2(nφ：奇数)，μ_s=nφ/2-1(n
φ：偶数)，(nφ-1)/2(nφ：奇数)とする。

【００６５】このとき、各音源方位角φ_iにおいて展開
による伝搬時間T^* _jk(φ_i)又はその被験者間平均値<T
^* _j(φ_i)又は該被験者間平均値<T_j(φ_i)>を各々再現す
る。

【００６６】加えて、高次の展開係数τ_jkm，σ_jkm又は
該被験者間平均値<τ_jm>，<σ_jm>による伝搬時間T_k(φ)
又はその被験者間平均値<T_j(φ)>への寄与が少ない場合
には、高次の項を無視した展開で得られた伝搬時間T^* _jk
(φ_i)又は該被験者間平均値<T^* _j(φ_i)>は、原伝搬時間T
_jk(φ_i)又は該被験者間平均値<T^* _j(φ_i)>を近似する。
近似の妥当性に関しては、次項の発明の実施の形態にお
いて考察する。

【００６７】展開による伝搬時間T^* _jk(φ_i)又は該被験
者間平均値<T^* _j(φ_i)>も、結果として各音源方位角φ_i
間の方位角φにおいて補間或いは近似される。同様に、
両耳間伝搬時間差ΔT^* _k(φ)又はその被験者間平均値<Δ
T^*(φ)>も各音源方位角φ_i間の方位角φにおいて補間或
いは近似される。

【００６８】式（１１）を用いて重み係数w^* _jkl(φ)又
は該被験者間平均値<w^* _ji(φ)>から振幅周波数特性H^* _jk
(φ,f)又は該被験者間平均値<H^* _j(φ,f)>を算出した。
各主成分u_lが互いに正規直交系を成すため、等号が成立
するのは重み係数ベクトルの要素数qと各主成分の要素
数pが等しい場合である。近似の妥当性は、高次の主成
分u_l(f_r)( l＞q )による振幅周波数特性H_jk(φ_i,f)への
寄与が小さいことに帰する。

【００６９】前記式（１２）によって振幅周波数特性H
_jk(φ,f)又は該被験者間平均値<H_j(φ,f)>から時間特性
係数h^* _{min jk}(φ,t)又は該被験者間平均値<h^* _{min j}(φ,
t)>なる時刻tの関数で表示される音響信号との畳み込み
演算が可能になる。加えて最小位相化のため強度の大き
い成分は時刻 t=0に近い早い時刻に集中する。

【００７０】ゆえに、［請求項１］記載の音響信号合成
装置では、上記の畳み込み演算によって方位角φに設置
された音源による音刺激の振幅周波数特性が受聴者左右
各耳において模擬される。また、原音響信号から畳み込
み演算で得られる音響信号の遅延におけるチャネル間差
を抑制できるため、遅延時間を任意に制御できる手がか
りが得られる。

【００７１】また、［請求項２］記載の音響信号合成装
置においては、伝搬時間T^* _jk(φ)又は該被験者間平均値
<T^* _j(φ)>相当遅延した時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)又
は該被験者間平均値<h^* _{min j}(φ,t)>が音響信号に畳み
込み演算される。

【００７２】また、［請求項３］記載の音響信号合成装
置においては、時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)又は該被験
者間平均値<h^* _{min j}(φ,t)>が畳み込み演算された音響
信号が伝搬時間T^* _jk(φ)又は該被験者間平均値<T^* _j(φ)
>相当遅延する。

【００７３】よって、時間特性係数h^* _{min jk}(φ,t)又は
該被験者間平均値<h^* _{min j}(φ,t)>の基礎となる振幅周
波数特性H^* _jk(φ,f)又は該被験者間平均値<H^* _j(φ,f)>
の推定のために予め準備すべき変数は主成分u_lと展開係
数a_jklm，b_jklm又は該被験者間平均値<a_jm>，<b_jm>に限
られる。伝搬時間T^* _jk(φ_i)又は該被験者間平均値<T
^* _j(φ_i)>の推定のために予め準備すべき変数は展開係数
τ_jkm，σ_jkm又は該被験者間平均値<τ_jm>，<σ_jm>であ
る。

【００７４】上記音響伝達特性の推定に予め準備すべき
係数の総数について検討する。振幅周波数特性及び伝搬
時間をともに各耳に対する展開係数から推定する場合、
pq+2(q+1)nφ個となる。内訳として、全主成分を構成す
る係数の数はpq個（但し、pは各主成分の要素数、qは主
成分重みベクトルの個数）、主成分重み係数における係
数の数は2qnφ個、伝搬時間における係数の数は2nφで
ある。但しnφは測定時の音源方向数、2は両耳に対する
前記係数群を用いることを示す。

【００７５】また、展開次数m_c，m_sを各々m_c=nφ/2 (n
φ：偶数)，(nφ-1)/2 (nφ：奇数)，m_s=nφ/2-1 (n
φ：偶数)，(nφ-1)/2 (nφ：奇数)、μ_c，μ_sを各々μ
_c=nφ/2(nφ：偶数)，(nφ-1)/2 (nφ：奇数)，μ_s=nφ
/2-1 (nφ：偶数)，(nφ-1)/2(nφ：奇数)とした。

【００７６】これに対して、任意の目標方位角φに対す
る音響伝達関数を各音源方位角φ_i間において線形補間
する場合、使用される係数の総数は2nφn_f個となる（但
し、n_fは各耳j及び音源方位角φ_iに対応する音響伝達関
数を表現するための要素数を示す。）。

【００７７】また、任意の目標方位角φに対する振幅周
波数特性及び伝搬時間を各音源方位角φ_i間において線
形補間する場合、振幅周波数特性と伝搬時間を使用され
る係数の総数は2nφ(p+1)個となる。比較すると、本発
明の方が顕著に減少する。通例、q＜＜p＜n_fとなるよう
に主成分の次数qが決定されるためである。

【００７８】該変数群は音響伝達特性の推定において目
標方位角φに関わらず常に使用される。変数の更新を伴
わないため、推定に係る演算時間が一定になる。そのた
め、系内における各演算処理部間における演算の同期が
容易になる。

【００７９】また、［請求項４］記載の音響信号合成装
置における音響信号に対する演算は［請求項２・３］記
載の音響信号合成装置と同様である。但し、伝搬時間T^*
_jk(φ)又は該被験者間平均値<T^* _j(φ)>の算出方法が異
なる。

【００８０】しかし、［請求項２−４］のうちいずれも
出力として得られる各系統の音響信号は各チャネルにお
いて方位角φに設置された音源による音刺激の振幅周波
数特性が受聴者左右各耳において模擬される。同時に左
右両耳間において音刺激の到達時間差が模擬される。そ
のため、［請求項２−４］記載の音響信号合成装置は受
聴者に目標方位角φに音像定位させる音刺激をもたらす
音響信号を合成することができる。

【００８１】また、［請求項５］及び［請求項６］記載
の音響信号合成装置は、他方の耳j'に対する時間特性係
数h^* _{min jk}(φ,t)又は該被験者間平均値<h^* _{min j}(φ,t)
>及び伝搬時間T^* _jk(φ)又は該被験者間平均値<T^* _j(φ)>
は、一方の耳jにおける目標方位角φと左右対象な方位
角φ’に対する時間特性係数h^* _{min jk}(φ’,t)又は該被
験者間平均値<h^* _{min j}(φ,t)>及び伝搬時間T^* _jk(φ’)
をもって決定される。

【００８２】この近似の妥当性は、一方の耳側jについ
て各音源方位角φ_iにおいて測定値から推定された重み
係数w_jkl(φ_i)又はその被験者間平均値<w_jl(φ_i)>が、
他方の耳側j'について左右対称な各音源方位角φ_i’に
ついて測定値から推定された重み係数w_jkl(φ_i’)又は
その被験者間平均値<w_jl(φ_i’)>を近似することによっ
て裏付けられる（関連出願 例えば 特願平７−２４８
１５９）。

【００８３】また、［請求項７］記載の音響信号合成装
置は、目標方位角φを入力する手段を有する。これによ
り入力された目標方位角φは上記の伝搬時間T^* _jk(φ)又
は該被験者間平均値<T^* _j(φ)>と時間特性係数h
^* _{min jk}(φ,t)又は該被験者間平均値<h^* _{min j}(φ,t)>の
推定の手がかりとして用いられる。従って、所望の目標
方位角φが入力されることによって、受聴者に該目標方
位角φへ定位させる音をもたらす音響信号が合成され
る。

【００８４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を説明
する。本実施形態は、本願発明［請求項７］記載の仮想
音像定位用音響信号合成装置の一例であり、［請求項
３］記載の音響信号合成装置の構成を基礎としている。
図５は、本実施形態における仮想音像定位用音響信号合
成装置全体の構成を示す図である。本装置は、２系統の
モノラル音響信号入力に対して１系統の左右２チャネル
ステレオ音響信号出力を合成する構成である。

【００８５】また、音響信号に対する処理に関わる部分
と音響伝達特性の推定に関わる部分に大別される。図中
の実線矢印は音響信号の流れ、破線矢印は音響伝達特性
又はその推定に関わる変数の流れをそれぞれ示してい
る。また、中央部の枠で囲った部分は、後述する他の実
施形態における変形箇所を示す。

【００８６】図５に示した構成において、音響信号に対
する処理に関わる部分は以下の各部から構成される。各
部が担う処理についても並記する。

【００８７】即ち、１１−１及び１１−２は音響信号入
力部で、各系統についてモノラル音響信号x₁(t)，x₂(t)
を入力する。１２−１及び１２−２は増幅部で、音響信
号x₁(t)，x₂(t)を各々増幅する。１３−１及び１３−２
は分岐部で、音響信号x₁(t)，x₂(t)を各々左右２チャネ
ルに分岐する。２１−１Ｌ、２１−１Ｒ、２１−２Ｌ、
２１−２Ｒは畳込部で、各系統及び左右各チャネル毎に
音響信号に対して畳み込み演算を行う。２２−１Ｌ、２
２−１Ｒ、２２−２Ｌ、２２−２Ｒは遅延部で、各系統
及び左右各チャネル毎に音響信号を遅延する。３１Ｌ及
び３１Ｒは加算部で、左右各チャネル毎に各系統の音響
信号を加算する。３２Ｌ及び３２Ｒは増幅部で、左右各
チャネル毎に音響信号を増幅する。３３Ｌ及び３３Ｒは
音響信号出力部で、左右各チャネルの音響信号y_L(t)，y
_R(t)を出力する。

【００８８】また、音響伝達特性の推定に関わる部分は
以下の各部から構成される。４１は入力操作部で、各系
統の音響信号に対する入出力の断絶や増幅率や音源方位
角の基礎となるデータを利用者の操作によって入力す
る。

【００８９】５１は目標方位角設定部で、入力操作部
（４１）より得られたデータより各系統の音響信号に対
する目標方位角φ₁，φ₂を設定する。この設定方法に関
しては図８を用いて後述する。

【００９０】５２は時間特性係数合成部で、目標方位角
設定部（５１）において設定された目標方位角φ₁，φ₂
を手がかりに畳込部（２１−１Ｌ／２１−１Ｒ／２１−
２Ｌ／２１−２Ｒ）において畳み込み演算を行うための
各系統及び左右各チャネルに対する時間特性係数を合成
する。この合成方法に関しては、図６を用いて後述す
る。

【００９１】５３は伝搬時間推定部で、目標方位角設定
部（５１）において設定された目標方位角φ₁，φ₂を手
がかりに遅延部（２２−１Ｌ／２２−１Ｒ／２２−２Ｌ
／２２−２Ｒ）において遅延させるための各系統及び左
右各チャネルに対する伝搬時間を推定する。この推定方
法に関しては、図７を用いて後述する。

【００９２】５４−１は係数記憶部で、時間特性係数合
成部（５２）における演算に必要な係数（主成分u_p，展
開係数a_jklm，b_jklm又は該被験者間平均値<a_jlm>，<b
_jlm>)を記憶する。

【００９３】５４−２は係数記憶部で、伝搬時間推定部
（５３）における演算に必要な係数（展開係数τ_jkm，
σ_jkm又は該被験者間平均値<τ_jm>，<σ_jm>)を記憶す
る。

【００９４】６１−１は増幅率設定部で、入力操作部
（４１）より得られたデータにより増幅部（１２−１／
１２−２）において各々用いられる増幅率A₁，A₂を設定
する。

【００９５】６１−２は増幅率設定部で、入力操作部
（４１）より得られたデータより増幅部（３２Ｌ／３２
Ｒ）において用いられる増幅率Ｂを設定する。ここで
は、増幅率Ｂを増幅部（３２Ｌ／３２Ｒ）において共通
に用いる。

【００９６】次に、時間特性係数合成部（５２）におけ
る演算過程例を図６を用いて説明する。この演算には目
標方位角φと係数記憶部（５４−１）に蓄えられた主成
分u_lと展開係数の被験者間平均値<a_jlm>，<b_jlm>を用い
る。目標方位角φとして各音響信号入力系統に対するも
のφ₁，φ₂について、また左右両チャネルについても該
演算を施す。

【００９７】ここで、前記式（９）に従って目標方位角
φより展開係数の被験者間平均値<a_jlm>，<b_jlm>より重
み係数の被験者間平均値<w^* _jl(φ)>を推定する。

【００９８】これにより求められた重み係数<w^* _jl(φ)>
より、式（１１）に従って振幅周波数特性の被験者間平
均値<h^* _j(φ)>を合成する。

【００９９】さらに、前記式（１２）に従って振幅周波
数特性<h^* _j(φ)>より時間特性係数<h^* _{min j}(φ,t)>を算
出する。

【０１００】次に、伝搬時間推定部（５３）における演
算過程例を図７を用いて説明する。この演算には目標方
位角φと係数記憶部（５４−２）に蓄えられた展開係数
の被験者間平均値<τ_jm>，<σ_jm>を用いる。時間特性係
数合成部（５２）と同様に、目標方位角φとして各音響
信号入力系統に対するものφ₁，φ₂について、また左右
両チャネルについても該演算を施す。ここで、前記式
（１３）に従って展開係数の被験者間平均値<τ_jm>，<
σ_jm>より伝搬時間の被験者間平均値<T^* _j(φ)>を算出す
る。

【０１０１】よって、図５に示した音響信号出力部（３
３Ｌ／３３Ｒ）から出力される左右各チャネルの音響信
号y_L(t)，y_R(t)は、

【数１７】 となる。各系統の音響信号x₁(t)，x₂(t)は各々増幅され
ている。しかし、各々目標方位角φ₁，φ₂において再生
した場合における音刺激の振幅周波数特性及び両耳間到
達時間差の被験者間平均値が受聴者の各耳において再現
される。

【０１０２】従って、不特定多数の受聴者にとって、各
系統の音響信号x₁(t)，x₂(t)に対応する音を各々目標方
位角φ₁，φ₂に定位させることが可能になる。

【０１０３】図８は、目標方位角設定部（５１）による
目標方位角φの設定例を(a)(b)に各々示す。これらのう
ちの(a)は利用者がマウスを用いて指示された座標をも
って目標方位角φを定める概念を示す。この方法は、利
用者が目標方位角φを自在に操作する場合に好都合であ
る。

【０１０４】図８の(b)には、受聴者の方位と目標音源
間をなす方位角φを定める概念を示す。受聴者の方位
は、例えばヘッドホンのように身体に装着する物体に備
えられた方位センサをもって検出する。この方法は、受
聴者に目標音源の方位を絶対的に知覚させるために好都
合である。上記に述べたように目標方位角φの設定方法
によって多様な応用が可能となる。

【０１０５】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図９は、他の実施形態の要部を示す構成図であり、図５
に示した実施形態の構成における中央部の枠内の構成に
代えて設けたものである。これ以外の構成は前述の実施
形態と同様である。また、本実施形態は、本発明の［請
求項２］記載の音響信号合成装置の構成を基礎として構
成したものである。

【０１０６】本実施形態において変形された部分に関し
て図９を用いて説明する。２１−１Ｌ／２１−１Ｒ／２
１−２Ｌ／２１−２Ｒは畳込部で、前述の実施形態と機
能は同一である。

【０１０７】２３−１Ｌ／２３−１Ｒ／２３−２Ｌ／２
３−２Ｒは遅延部で、各系統及び左右各チャネル毎に時
間特性係数を遅延させる。

【０１０８】本実施形態は、伝搬時間推定部（５３）に
おいて推定された伝搬時間に相当する遅延が、時間特性
係数合成部（５２）で合成された時間特性係数に対して
直接施している点が前述の実施形態と異なっている。

【０１０９】従って、遅延された時間特性係数が、畳込
部（２１−１Ｌ／２１−１Ｒ／２１−２Ｌ／２１−２
Ｒ）で行われる畳み込み演算係数として音響信号に作用
する。畳み込み演算の性質より、本実施形態によっても
図５に示す音響信号出力部（３３Ｌ／３３Ｒ）から出力
される左右各チャネルの音響信号y_L(t)，y_R(t)は式（１
６ａ）、（１６ｂ）と各々等しくなる。従って、本実施
形態の音響信号合成装置によっても前述の実施形態と同
一の効果が得られる。

【０１１０】次に、本発明の音響信号合成装置を用いて
音響伝達特性の推定に最低限必要な展開次数を検討す
る。任意の方位角φにおいて展開係数<a_jlm>，<b_jlm>か
ら式（９）を用いて推定された重み係数<W^* _jl(φ)>の実
測値から直接算出された値<W_j(φ)>からの乖離と展開係
数<τ_jm>，<σ_jm>から式（１１）を用いて推定された伝
搬時間<T^* _j(φ)>の実測値から直接算出された値<T_j(φ)
>からの乖離が少なくなることで妥当性が判断される。

【０１１１】推定された重み係数<W^* _jl(φ)>の乖離に対
する尺度としてマハラノビス汎距離D_j(φ)を用いる。マ
ハラノビス汎距離D_j(φ)は次式に従って算出される。

【０１１２】

【数１８】 尚、Σ^-1は被験者間分散・共分散行列Σの逆行列を示
す。

【０１１３】ここで、分散・共分散行列の要素Σ_rs(1≦
r，s≦q)は、

【数１９】 と求められる。

【０１１４】ここで、重み係数ベクトルW_jk(φ)の被験
者間分布はq次元正規分布と見なされることが知られて
いる(関連出願：特願平８−２５４９９８）。そのた
め、マハラノビス汎距離D_j(φ)は、q次のカイ二乗分布
χq²(D_j ²(φ))の原点からD_j(φ)までとした累積度P(D_j ²
(φ))と対応付けられる。累積度P(D_j ²(φ))は次式で表
される。

【０１１５】

【数２０】 従って、累積度P(D_j ²(φ))は平均値からの不特定受聴者
の累積に対する目安となる。

【０１１６】推定された伝搬時間<T^* _j(φ)>の乖離につ
いても同様な考察が可能である。乖離の尺度として推定
された伝搬時間<T^* _j(φ)>と直接算出された値<T_j(φ)>
の差を被験者間における伝搬時間T_jk(φ)の標準偏差σ_j
(φ)で規格化された値d_j(φ)を用いる。即ち、

【数２１】 である。ここで、

【数２２】 である。

【０１１７】以下、d_j(φ)を規格化偏差と呼称する。伝
搬時間T_jk(φ)の被験者間分布が一次元正規分布とみな
せば、規格化偏差d_j(φ)は原点からd_j(φ)までの一次元
正規分布1/√(2π)exp( -t²/2 )の累積度Q(d_j(φ))を示
す。ここで、

【数２３】 である。

【０１１８】従って、累積度Q(d_j(φ))も平均値からの
不特定受聴者の累積に対する目安となる。

【０１１９】各展開次数和m_c+m_s=3，4，6，12について
算出したマハラノビス汎距離D_j(φ)の一例を図１０に示
す。但し、音源方向数nφを24、測定点を右耳とした。
また、展開次数m_c，m_sを各々m_c=(m_c+m_s)/2 (m_c+m_s:偶
数)，(m_c+m_s-1)/2 (m_c+m_s:奇数)， m_s=(m_c+m_s)/2-1 (m_c
+m_s:偶数)，(m_c+m_s-1)/2 (m_c+m_s:奇数)に定めた。ま
た、展開係数<a_jlm>，<b_jlm>の算出には、方位角φ_i(=2
π( i - 1 )/nφ-π，1≦i≦nφ)に配置された各音源i
に対する重み係数w_jkl(φ_i)を用いた。

【０１２０】図１０は展開次数和m_c+m_sの減少に従って
マハラノビス汎距離D_j(φ)が増加する傾向を示してい
る。しかし、展開次数和m_c+m_s=8，12の場合マハラノビ
ス汎距離D_j(φ)は常に1.0未満となる。

【０１２１】展開次数和m_c+m_s=6の場合、マハラノビス
汎距離D_j(φ)は総じて1.0未満、最大1.19である。これ
らの値より累積度はP(1.0²)=0.0144，P(1.19²)=0.0351
となる。尚、測定点が左耳の場合も同様な結果が得られ
た。

【０１２２】次に、伝搬時間<T^* _jk(φ)>についても規格
化偏差d_j(φ)を用いて考察する。図１１に各展開次数和
μ_c+μ_s=3，4，6，12について算出した規格化偏差d
_j(φ)の一例を示す。但し、音源方向数nφを24、測定点
を右耳とした。

【０１２３】展開次数μ_c，μ_sを各々μ_c=(μ_c+μ_s)/2
(μ_c+μ_s:偶数)，(μ_c+μ_s-1)/2 (μ_c+μ_s:奇数)，μ_s=
(μ_c+μ_s)/2-1 (μ_c+μ_s:偶数)，(μ_c+μ_s-1)/2 (μ_c+
μ_s:奇数)に定めた。また、展開次数<τ_jm>，<σ_jm>の
算出には方位角φ_i(=2π( i -1 )/nφ-π，1≦i≦nφ)
に配置された各音源iに対する伝搬時間T_jk(φ_i)を用い
た。

【０１２４】図１１は展開次数和μ_c+μ_sの減少に従っ
て規格化偏差d_j(φ)が増加する傾向を示している。しか
し、展開次数和μ_c+μ_s≦6の場合ほぼ同様な方位角依存
性を示す。μ_c+μ_s=6の場合、規格化偏差d_j(φ)の絶対
値の最大は0.16である。この値より累積度はQ(0.16)=0.
0636となる。なお、測定点が左耳の場合も同様な結果が
得られた。

【０１２５】上記の考察により、展開係数算出の基礎と
なる音源方向数nφ、展開次数和n_mをともに6まで削減可
能なことが示唆される。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１乃
至７記載の仮想音像定位用音響信号合成装置によれば、
任意の目標方位角に応じた音響伝達特性を推定する手段
及び入力音響信号に対して該音響伝達特性を反映させる
手段を備えたので、本装置を使用して合成された音響信
号による音刺激は該目標方位角への音像定位を受聴者に
対して可能にする。

【０１２７】また、推定される音響伝達特性は目標方位
角に設置された音源から受聴者各耳までの音響伝達関数
の振幅周波数特性と伝搬時間若しくは両耳間における伝
搬時間差である。推定のために予め準備すべき変数とし
て、振幅周波数特性の主成分と主成分重み係数の正弦関
数及び余弦関数による展開係数及び伝搬時間の正弦関数
及び余弦関数による展開係数に限定される。

【０１２８】従って、これらの変数の利用によって予め
準備すべき変数の数は従来法と比較して減少する。ま
た、推定において前記変数を目標方位角の変化に応じて
更新する必要がなくなる。

【０１２９】特に、請求項７記載の仮想音像定位用音響
信号合成装置は、目標方位角を入力する手段を有し、該
目標方位角に前記音響伝達特性が合成される。従って、
該音響伝達特性が入力された音響信号に演算されるた
め、入力された目標方位角への音像定位を受聴者に可能
にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】仮想音像定位の原理（拡声系）を示す図

【図２】仮想音像定位の原理（両耳受聴系）における音
響信号処理方法を説明する図

【図３】仮想音像定位の原理（両耳受聴系）における音
響信号処理方法（別構成）を説明する図

【図４】仮想音像定位の原理（スピーカ再生系）におけ
る音響信号処理方法を説明する図

【図５】本発明の一実施形態における仮想音像定位用音
響信号合成装置を示す構成図

【図６】本発明の一実施形態における時間特性係数合成
方法を説明する図

【図７】本発明の一実施形態における伝搬時間推定方法
を説明する図

【図８】本発明の一実施形態における音源方位角設定例
を説明する図

【図９】本発明の他の実施形態における装置構成の要部
を示す図

【図１０】重み係数ベクトル推定値の乖離における展開
次数依存性を示す図

【図１１】伝搬時間推定値の乖離における展開次数依存
性を示す図

【符号の説明】

１１−１，１１−２…音響信号入力部、１２−１，１２
−２…増幅部、１３−１，１３−２…分岐部、２１−１
Ｌ，２１−１Ｒ，２１−２Ｌ，２１−２Ｒ…畳込部、２
２−１Ｌ，２２−１Ｒ，２２−２Ｌ，２２−２Ｒ…遅延
部、３１Ｌ，３１Ｒ…加算部、３２Ｌ，３２Ｒ…増幅
部、３３Ｌ，３３Ｒ…音響信号出力部、４１…入力操作
部、５１…目標方位角設定部、５２…時間特性係数合成
部、５３…伝搬時間推定部、５４−１…係数記憶部、５
４−２…係数記憶部、６１−１…増幅率設定部、６１−
２…増幅率設定部。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１系統の音響信号を入力する
   音響信号入力手段と、 該各系統及び左右各チャネルにつき、受聴者から各音源
   位置への所望の目標方位角の正弦関数及び余弦関数の組
   を用いた線形結合により、前記音響信号における音響伝
   達関数の各次数の主成分重み係数を推定する重み係数推
   定手段と、 前記主成分重み係数とそれに共役な次数の主成分による
   線形結合によって前記音響伝達関数の振幅周波数特性を
   推定する振幅周波数特性推定手段と、 前記振幅周波数特性を、時刻の関数で表現される該振幅
   周波数特性の周波数依存性を保持した時間特性係数に変
   換する時間特性係数変換手段と、 該時間特性係数を前記入力音響信号に畳み込み演算を施
   す畳込演算手段と、 該演算結果の音響信号を左右各チャネルに出力する音響
   信号出力手段とを有することを特徴とする仮想音像定位
   用音響信号合成装置。
2. 【請求項２】 前記目標方位角の正弦関数及び余弦関数
   の組を用いた線形結合により、前記音源位置から受聴者
   の左右各耳に至るまでの伝搬時間を推定する伝搬時間推
   定手段と、 前記時間特性係数を各耳とチャネルを対応させて前記推
   定された伝搬時間相当分遅延させる係数遅延手段とを備
   えたことを特徴とする請求項１記載の仮想音像定位用音
   響信号合成装置。
3. 【請求項３】 前記目標方位角の正弦関数及び余弦関数
   の組を用いた線形結合により、前記音源位置から受聴者
   の耳に至るまでの伝搬時間を推定する伝搬時間推定手段
   を備えると共に、 音響信号を各耳とチャネルを対応させて前記推定された
   伝搬時間相当分遅延させる信号遅延手段を前記畳込演算
   手段に対して直列に設けたことを特徴とする請求項１記
   載の仮想音像定位用音響信号合成装置。
4. 【請求項４】 前記伝搬時間推定手段は、前記目標方位
   角の正弦関数及び余弦関数の組を用いた線形結合により
   左右両耳間伝搬時間差を推定すると共に、左右両チャネ
   ル間において前記左右両耳間伝搬時間差に相当する差が
   得られるように伝搬時間を推定することを特徴とする請
   求項２又は３記載の仮想音像定位用音響信号合成装置。
5. 【請求項５】 前記振幅周波数特性推定手段は、一音源
   方位角に存在する音源位置から受聴者の一方の耳までの
   音響伝達関数の振幅周波数特性を、受聴者にとって前記
   一音源方位角に存在する音源位置と左右対称な音源方位
   角に存在する音源位置から他方の耳までの音響伝達関数
   の振幅周波数特性の値をもって決定することを特徴とす
   る請求項１乃至４の何れかに記載の仮想音像定位用音響
   信号合成装置。
6. 【請求項６】 前記伝搬時間推定手段は、一音源方位角
   に存在する音源位置から受聴者の一方の耳に至るまでの
   伝搬時間を、受聴者にとって前記一音源方位角に存在す
   る音源位置と左右対称な音源方位角に存在する音源位置
   から音響信号が他方の耳に至るまでの伝搬時間の値をも
   って決定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか
   に記載の仮想音像定位用音響信号合成装置。
7. 【請求項７】 前記目標方位角を入力する手段を有し、
   該目標方位角を用いて前記主成分重み係数及び前記伝搬
   時間を推定することを特徴とする請求項１乃至６の何れ
   かに記載の仮想音像定位用音響信号合成装置。