JPH10304498A - ステレオ拡大装置及び音場拡大装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成でスピーカ再生及びヘッドホン再生
を切り換え可能であり、且つ何れの場合もステレオ音場
を拡大できるステレオ拡大装置を提供する。 【解決手段】スピーカ再生又はヘッドホン再生の何れを
行うかを選択する選択手段１と、該選択手段の選択に応
じてスピーカ再生用の係数又はヘッドホン再生用の係数
の何れかを出力する係数出力手段２と、該係数出力手段
からの係数がスピーカ再生用である場合にクロストーク
キャンセルを行うための処理部が形成され、ヘッドホン
再生用である場合に頭部音響伝達関数を付与するための
処理部が形成される信号処理手段３と、スピーカ再生の
場合にのみステレオ逆相信号を生成する逆相信号生成手
段４と、該信号処理手段からの信号と該逆相信号生成手
段からの信号とを各チャンネル毎にミキシングするミキ
シング手段５と、該ミキシング手段からのステレオ出力
信号を補正する音質補正手段６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２チャンネルのス
テレオ入力信号に基づいて形成される音場を拡大するス
テレオ拡大装置及び音場拡大装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、左右２チャンネルのステレオ再生
（以下、単に「ステレオ」というときは左右２チャンネ
ルのステレオをいう）をスピーカで行う場合において、
一方のチャンネルの音に他方のチャンネルの音の逆相の
音を混合することにより、音像を左右のスピーカの外側
に定位させる技術が知られている。この種の技術は、例
えば、ＷＯ９４／１６５３８（ＰＣＴ／ＵＳ９３／１２
６８８）号に、「音像操作装置及び音像拡大方法(SOUND
IMAGE MANIPULATION APPARATUS AND METHOD FORSOUND
IMAGE ENHANCEMENT)」として開示されている。この技術
によれば、音像を左右両スピーカの外側に定位させるこ
とができるので、音場を拡大させることができる。しか
し、この技術では、スピーカに近接した位置で受聴する
と音像が定位する位置が不明確になるという問題があ
る。

【０００３】また、ダミーヘッドを用いて録音されたソ
ースをヘッドホンで受聴すると、恰も現実の演奏を聞い
ているような臨場感が得られることが知られている（例
えば、株式会社リットーミュージック発行、キーボード
マガジン９３年３月号特集「立体音響の世界」）。一般
に、音が音源から人の両耳（鼓膜）に到達する経路は、
壁の反射、回折、散乱等の室の伝達系と、頭部や耳介に
よる反射、回折、共振等の伝達系に分けることができ
る。上記ダミーヘッドを用いて録音するということは、
前者の伝達系のみならず後者の伝達系をも考慮して録音
するということに等しい。本明細書では、後者のみなら
ず前者をも含めた伝達系を表す関数を「頭部音響伝達関
数」と呼ぶ。

【０００４】そこで、頭部音響伝達関数を予め測定して
おき、入力された音信号をこの頭部音響伝達関数を用い
て処理することにより臨場感に優れた楽音が得られる装
置が開発されている。例えばステレオ再生を行う場合に
おいて、右チャンネル入力信号に右方向の頭部音響伝達
関数を乗じ、左チャンネル入力信号に左方向の頭部音響
伝達関数を乗じ、これらをミキシングしてヘッドホンで
受聴すれば、音場が拡大されると共に臨場感に優れた楽
音が得られる。しかし、この技術では、スピーカ受聴で
臨場感が得られないという問題がある。

【０００５】更に、シュレーダー方式と呼ばれる音像定
位技術が広く知られている。このシュレーダー方式で
は、左スピーカから右耳に到達する音及び右スピーカか
ら左耳に到達する音（これらを「クロストーク音」とい
う）がキャンセルされることにより、恰もヘッドホン受
聴のような状況が作り出される。これを以下「クロスト
ークキャンセル」と呼ぶ。これにより、左右両スピーカ
の間のみならず、例えば受聴者の真横、その他の任意の
位置に音像を定位させることができる。しかし、この音
像定位装置は、これをハードウェアで実現しようとする
と膨大なハードウェア量を必要とし、ソフトウェアで実
現しようとすると膨大な処理量が必要となるという問題
がある。

【０００６】更に、頭部音響伝達関数の付与とクロスト
ークキャンセル処理を畳み込み演算によって行うことに
より音像を任意の位置に定位させる技術が知られている
（例えば、「ＲＳＳについて」、ローランド（株）、日
本音響学会誌４８巻９号）。この技術によれば、ヘッド
ホン受聴のみならずスピーカ受聴においても、ダミーヘ
ッドを用いて録音されたソースをヘッドホンで受聴する
場合と同様の臨場感に優れた楽音が得られる。しかし、
この技術では、非常に長い畳み込み段数が必要となり、
ハードウエアの規模が大きくなるという問題がある。こ
の問題を解消するために畳み込み段数を少なくすると頭
部音響伝達関数の低域の精度が低下すると共に、クロス
トークキャンセルの精度が著しく低下するという問題が
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来技術
の諸問題点を解消するために、本出願人は、シュレーダ
ー方式のクロストークキャンセル理論を簡略化し、この
簡略化されたクロストークキャンセル理論に基づいて処
理された音信号と、上記一方のチャンネルの音信号に他
方のチャンネルの音信号の逆相の信号を混合することに
より得られた逆相信号とをミキシングし、以て音像を左
右両スピーカの外側に定位させることによりステレオ音
場を拡大するステレオ音像拡大装置及び音像制御装置を
考えている（例えば特願平８−２３８５９１号参照）。

【０００８】これらの装置によれば、スピーカ受聴にお
いては、クロストークキャンセル効果によって音像を任
意の位置に定位させることができるのでステレオ音場が
拡大される。しかし、ヘッドホン受聴においては、この
ような効果は得られない。これは、クロストークキャン
セルでは、空間でクロストーク音が打ち消されることに
よってステレオ音場が拡大されるが、ヘッドホン受聴で
はクロストーク音を打ち消すための空間が存在しないこ
とに起因する。このヘッドホン受聴の場合、ステレオ音
場が拡大されないばかりか、却って音質の変化のみが目
立つという問題がある。

【０００９】一方、上述した頭部音響伝達関数を用いる
装置では、ヘッドホン受聴の場合はステレオ音場が拡大
された臨場感に優れた楽音が得られるが、スピーカ受聴
の場合は、クロストーク音が受聴者の耳に入るためにス
テレオ音場は拡大されない。この問題を解消するために
は、更にクロストークキャンセルを行えばよい。しか
し、頭部音響伝達関数の付与とクロストークキャンセル
とを同時に行うには、該装置をハードウェアで実現する
場合は膨大なハードウェア量を必要とし、ソフトウェア
で実現する場合は膨大な処理量が必要となるという新た
な問題が発生する。上記簡略化されたクロストークキャ
ンセル理論を採用したとしても、ヘッドホン受聴に対応
するためには頭部音響伝達関数付与処理を行う必要があ
るので、この問題は完全には解決されない。

【００１０】ところで、このようなステレオ音場を拡大
するための装置は、例えばデジタルシグナルプロセッサ
（以下、「ＤＳＰ」という）で構成することができる。
この場合、スピーカ再生時は、クロストークキャンセル
処理を主体としたプログラム及び係数のみをＤＳＰへ転
送し、ヘッドホン再生時は頭部音響伝達関数付与処理を
主体としたプログラム及び係数のみをＤＳＰへ転送する
ように構成することができる。この構成によれば、頭部
音響伝達関数付与処理及びクロストークキャンセル処理
を同時に行う必要がなくなるので、膨大な処理量を必要
とせず、それぞれスピーカ再生及びヘッドホン再生に適
した方法で処理を行うことができる。

【００１１】一般に、ＤＳＰはソフトウェアで動作する
ので、ステレオ音場を拡大する処理をＤＳＰに行わせる
場合、他のエフェクト（例えばコーラス、リバーブ等）
処理と同時に行うことが考えられる。例えば、このエフ
ェクト処理の後にステレオ音場拡大処理を行うといった
具合である。ところが、この場合、エフェクト処理は、
スピーカ再生の場合とヘッドホン再生の場合とで同じ処
理でよいのにも拘わらず、ステレオ音場拡大処理がヘッ
ドホン再生の場合とスピーカ再生の場合とで異なる処理
を必要とするたため、入れ替える必要のないエフェクト
処理用のプログラムまで同時に入れ替えざるを得ない。
この入れ替えの間は音がミュートされるので、プログラ
ムの入れ替えはなるべくなら行わない方が望ましい。ま
た、プログラムは係数に比べて膨大な量であるため、係
数を転送する場合に比べて多くの転送時間を必要とす
る。

【００１２】このようにステレオ音場拡大処理のための
プログラムをヘッドホン再生の場合とスピーカ再生の場
合とで入れ替えることは問題が多い。従って、ＤＳＰに
よってステレオ音場拡大処理を行うために、簡潔な構成
で、プログラムを入れ替えることなく、スピーカ再生及
びヘッドホン再生の切り換えができる方法が望まれてい
る。

【００１３】また、従来、モノラル音をステレオ化する
手法として、パンニングを利用する方法が知られてい
る。この方法によれば、２チャンネルのスピーカ再生の
場合、左右両スピーカの間の任意の位置に音像を定位さ
せることができる。しかしながら、この場合、音場が形
成される範囲は左右両スピーカの間に限られる。

【００１４】一方、上述した特願平８−２３８５９１号
に記載のステレオ音像拡大装置及び音像制御装置では、
左右端にパンしてある音を横方向へ定位させることで、
ステレオ拡大を行っている。これらの装置では、多種の
楽音が適当なパンをつけてミキシングされたような入力
ソースに対して、非常に大きなステレオ拡大効果が発揮
される。

【００１５】また、上記とは別に、直接音に残響音を付
加する装置として、リバーブ装置が一般に知られてい
る。このリバーブ装置によれば、直接音に残響音が付加
されるので、実音場で発生する反射、残響を模擬するこ
とが可能である。

【００１６】例えば、単一の楽器音を出力するソースと
して、電子ピアノが知られている。この電子ピアノで発
生される音には、一般に音程に応じたパンが付されてい
る。即ち、低い音程の音は左側から、高い音程の音は右
側から聴こえるようにパンニングされている。これは、
アコースティックピアノを弾いたときの直接音の定位
が、横方向では、大まかには鍵盤の押鍵された位置に対
応していることを模擬したものである。

【００１７】このようにパンニングされた電子ピアノの
音に対し、ステレオ拡大処理を行うと横方向に拡がった
音場が形成され、低い音程の音と高い音程の音が横方向
から聴こえるようになる。ところが、アコースティック
ピアノの直接音によれば、横方向にはあまり拡がらず、
縦（奥行き）方向に拡がる音場が形成される傾向があ
る。従って、ステレオ拡大処理によって形成される音場
は、アコースティックピアノの直接音によって形成され
る音場とは異質のものとなる。これに対し、パンニング
のみの定位ではアコースティックピアノの持つ音場に遠
く及ばない貧弱な音場となってしまう。このように、パ
ンニングのみで形成される音場も、ステレオ拡大により
形成される音場も、どちらもアコースティックピアノの
音場とは、かけ離れているという欠点がある。

【００１８】一方、アコースティックピアノによって形
成される音場を模擬するためにリバーブが利用される。
これは、部屋の反射音、残響音等を直接音に混ぜること
によって実現されている。残響レベル、残響時間を変え
ることによって、ルーム、ステージ、ホール等の音場を
模擬することが可能である。この方法によれば、直接音
だけでは貧弱だった音場感を向上させることができる。
しかし、リバーブ音は、ステレオリバーブであっても、
２チャンネルのスピーカ間に限られた音場であり、実際
のホール等の音場で感じられる横方向からの反射を模擬
するまでには至っていない。

【００１９】また、上記特願平８−２３８５９１号に記
載のステレオ音像拡大装置及び音像制御装置によって音
場を拡大することができるが、これらの装置は２チャン
ネルスピーカ再生のみに対応しており、ヘッドホン再生
には対応していない。

【００２０】そこで、本発明の第１の目的は、簡単な構
成であるにも拘わらずスピーカ再生及びヘッドホン再生
を切り換えることが可能であり、且つ何れの場合もステ
レオ音場を拡大することのできるステレオ拡大装置を提
供することにある。

【００２１】また、本発明の第２の目的は、２チャンネ
ルのスピーカ再生であるとヘッドホン再生であるとに拘
わらず、残響音は横方向から聴こえ、直接音は横方向に
広がり過ぎないように調整できる音場拡大装置を提供す
ることにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に係
るステレオ拡大装置は、上記第１の目的を達成するため
に、図１に示すように、スピーカ再生又はヘッドホン再
生の何れを行うかを選択する選択手段と、該選択手段に
よる選択に応じてスピーカ再生用の係数又はヘッドホン
再生用の係数の何れかを出力する係数出力手段と、該係
数出力手段から送られてきた係数がスピーカ再生用であ
る場合にクロストークキャンセルを行うための処理部が
形成され、ヘッドホン再生用である場合に頭部音響伝達
関数付与を行うための処理部が形成される信号処理手段
であって、外部からの２チャンネルのステレオ入力信号
を該処理部で処理することにより２チャンネルのステレ
オ中間信号を生成する信号処理手段と、該係数出力手段
から送られてきた係数がスピーカ再生用である場合に、
一方のチャンネルのステレオ入力信号に他方のチャンネ
ルのステレオ入力信号の位相を反転した信号を加算する
ことにより２チャンネルのステレオ逆相信号を生成し、
ヘッドホン再生用である場合に該２チャンネルのステレ
オ逆相信号の生成を抑止する逆相信号生成手段と、該信
号処理手段からの２チャンネルのステレオ中間信号と該
逆相信号生成手段からの２チャンネルのステレオ逆相信
号とを各チャンネル毎にミキシングし、以て２チャンネ
ルのステレオ出力信号を生成するミキシング手段、とを
備えている。

【００２３】ここで、スピーカとは、電気信号を耳に聞
こえる音に変換する装置のうち、外部に広く音を放出す
るものをいう。一方、ヘッドホンとは、上記装置のう
ち、耳の近くで鳴り、すぐそばにある鼓膜に向けて音を
出す機能を有するものをいう。ヘッドホンには、密閉型
及びオープンエア型の他に、インナーイア型（イアホン
タイプ）が含まれる。

【００２４】前記選択手段はヘッドホンに接続されたプ
ラグで構成し、前記係数出力手段は、このプラグが挿入
されているかどうかに応じて、スピーカ再生用の係数又
はヘッドホン再生用の係数の何れかを出力するように構
成できる。例えば、上記プラグが本ステレオ拡大装置に
設けられたヘッドホン端子（ジャック）に挿入されてい
ない場合は、係数出力手段は、スピーカ再生用の係数を
出力し、そうでない場合はヘッドホン再生用の係数を出
力するように構成できる。この場合、プラグの挿入の有
無は、例えばプラグの挿入によりオンにされるマイクロ
スイッチ、プラグの挿入により遮光される光検出器等を
用いることができる。この構成によれば、ヘッドホン再
生又はスピーカ再生の何れかを選択するための操作子、
例えば切換スイッチが不要となる。なお、切換スイッチ
によってヘッドホン再生又はスピーカ再生の何れかを選
択するように構成できることは勿論である。

【００２５】上記係数出力手段は、選択手段による選択
に応じて、例えばメモリに予め記憶されているスピーカ
再生用の係数又はヘッドホン再生用の係数の何れかを選
択し、信号処理手段及び逆相信号生成手段に供給する。
スピーカ再生用の係数及びヘッドホン再生用の係数に
は、それぞれ、増幅器の増幅率を規定する増幅係数、遅
延器の遅延量を規定する遅延係数及びフィルタの特性を
規定するフィルタ係数が含まれる。

【００２６】上記増幅係数、遅延係数及びフィルタ係数
にはゼロが含まれる。ここで、係数がゼロであるという
ことは、次のような意味を有する。例えば、増幅係数が
ゼロであるということは、該増幅係数に係る増幅器の出
力信号がゼロにされ、該増幅器の後段の回路は、場合に
よっては存在しないことと等価であることを意味する。
また、遅延係数がゼロであることは、該遅延器の遅延時
間はゼロ、つまり該遅延器は存在しないのと等価である
ことを意味する。更に、フィルタ係数を形成する増幅係
数及び遅延係数も上記と同様の意味を有する。従って、
信号処理手段を構成する増幅器、遅延器等のうち所定の
ものにゼロの係数を供給することにより、この信号処理
手段の構成、換言すれば信号処理手段の機能を変更する
ことができる。

【００２７】上記信号処理手段は、係数出力手段からス
ピーカ再生用の係数を受け取ることにより、クロストー
クキャンセル処理を行う構成に変更される。この変更さ
れた構成でクロストークキャンセル処理が行われること
により、スピーカ再生において、音像が耳元に存在する
ような音場が得られる。一方、該信号処理手段は、係数
出力手段からヘッドホン再生用の係数を受け取ることに
より、頭部音響伝達関数付与処理を行う構成に変更され
る。この変更された構成で頭部音響伝達関数付与処理が
行われることにより、ヘッドホン再生において、音像が
ヘッドホンの外まで拡大された音場が得られる。

【００２８】また、上記逆相信号生成手段は、係数出力
手段からスピーカ再生用の係数を受け取ることにより、
２チャンネルの逆相信号を生成する構成に変更される。
この変更された構成により、スピーカ再生時に、スピー
カの外側まで広楽音ルート音像が得られる。一方、係数
出力手段からヘッドホン再生用の係数を受け取ることに
より、２チャンネルの逆相信号の生成を抑止する構成、
例えば該逆相信号生成手段からゼロの信号を出力する構
成に変更される。この変更により、ヘッドホン再生時
は、該逆相信号生成手段が存在しないのと等価な構成と
なる。

【００２９】上記ミキシング手段は、上記信号処理手段
の出力と逆相信号生成手段の出力とをミキシングする。
これにより、スピーカ再生時に、音像を受聴者の真横方
向から正面方向までの広い方向であって、且つ受聴者か
ら離れた位置に定位させることができる。なお、ヘッド
ホン再生時は、このミキシング手段には、逆相信号生成
手段から逆相信号が供給されない（例えばゼロが供給さ
れる）。従って、ミキシング手段は、信号処理手段から
の頭部音響伝達関数が付与された信号をそのまま出力す
る。

【００３０】また、本ステレオ拡大装置は、前記ミキシ
ング手段からのステレオ出力信号を補正する音質補正手
段を更に備えて構成できる。この音質補正手段は、例え
ばローパスフィルタで構成できる。この音質補正手段が
ない場合は、逆相信号を混入することによるモノラル成
分の周波数特性の乱れが生じる。より具体的には、モノ
ラル成分が櫛形フィルタを形成し、これによって低域の
減少が目立つ。このため、ステレオ拡大効果を大きくす
るに連れて（逆相信号の増幅係数が大きくなるに連れ
て）音質が軽くなるように聞こえる。この音質補正手段
は、ステレオ拡大効果を大きくするに連れてローパスフ
ィルタのかかり具合を大きくすることにより上記現象を
抑えるように作用する。なお、この音質補正手段の詳細
は、上掲した特願平８−２３８５９１号に記載されてい
るので参照されたい。

【００３１】上記信号処理手段、逆相信号生成手段、ミ
キシング手段及び音質補正手段は、ＤＳＰによるソフト
ウェア処理で構成することができる。なお、これら各手
段は、中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）による
ソフトウェア処理で実現してもよいし、ハードウェア回
路で実現してもよい。

【００３２】以上のように、このステレオ拡大装置によ
れば、選択手段によってスピーカ再生が選択された時
は、スピーカ再生用の係数が信号処理手段と逆相信号生
成手段へ転送される。これにより、信号処理手段ではク
ロストークキャンセル処理が実行される。このクロスト
ークキャンセル処理された右チャンネルの信号に基づく
音は受聴者の右耳のみに入射し、左チャンネルの信号に
基づく音は左耳のみに入射する。即ち、恰もヘッドホン
受聴のような状態が作り出される。このクロストークキ
ャンセル処理された信号に、逆相信号生成手段によって
生成された信号をミキシング手段によってミキシングし
た信号が最終的なステレオ出力信号となる。このステレ
オ出力信号に基づきスピーカ再生すれば、ステレオ音場
が拡大される。

【００３３】一方、選択手段によってヘッドホン再生が
選択された時は、ヘッドホン再生用の係数が信号処理手
段と逆相信号生成手段へ転送される。これにより、信号
処理手段によって頭部音響伝達関数付与処理が実行さ
れ、右チャンネルに入力された信号に右方向の頭部音響
伝達関数が付与され、左チャンネルに入力された信号に
左方向の頭部音響伝達関数が付与される。この際、逆相
信号生成手段の出力は抑止されるので信号処理手段から
の信号はミキシング手段を通過し、ステレオ出力信号と
して外部に出力される。これにより、ヘッドホン再生
で、ステレオ音場がヘッドホンの外へ拡大される。

【００３４】本発明の第２の態様に係る音場拡大装置
は、上記第２の目的を達成するために、図１７に示すよ
うに、外部からの２チャンネルのステレオ入力信号に基
づき残響音信号を生成する残響音生成手段と、該残響音
生成手段からの残響音信号と該２チャンネルのステレオ
入力信号とをミキシングする第１のミキシング手段と、
該第１のミキシング手段からの出力信号に対してステレ
オ拡大処理を施すステレオ拡大手段と、該ステレオ拡大
手段からの出力信号と該２チャンネルのステレオ入力信
号とをミキシングする第２のミキシング手段、とを備え
ている。

【００３５】前記残響音生成手段は、前記２チャンネル
のステレオ入力信号に基づきステレオの残響音信号を生
成するように構成できる。これにより、残響音もステレ
オで発生されるので、実際の音場に近い音場を形成する
ことができる。

【００３６】また、前記第１のミキシング手段における
前記２チャンネルのステレオ入力信号と前記残響音信号
とのミキシング比率が、前記第２のミキシング手段にお
ける前記２チャンネルのステレオ入力信号と前記ステレ
オ拡大手段からの出力信号とのミキシング比率に連動し
て変化するように構成できる。この構成によれば、直接
音に対するステレオ拡大効果の深さを調整することがで
きる。

【００３７】また、前記ステレオ拡大手段は、スピーカ
再生又はヘッドホン再生の何れを行うかを選択する選択
手段と、該選択手段による選択に応じてスピーカ再生用
の係数又はヘッドホン再生用の係数の何れかを出力する
係数出力手段と、該係数出力手段から送られてきた係数
がスピーカ再生用である場合にクロストークキャンセル
を行うための処理部が形成され、ヘッドホン再生用であ
る場合に頭部音響伝達関数付与を行うための処理部が形
成される信号処理手段であって、外部からの２チャンネ
ルのステレオ入力信号を該処理部で処理することにより
２チャンネルのステレオ中間信号を生成する信号処理手
段と、該係数出力手段から送られてきた係数がスピーカ
再生用である場合に、一方のチャンネルのステレオ入力
信号に他方のチャンネルのステレオ入力信号の位相を反
転した信号を加算することにより２チャンネルのステレ
オ逆相信号を生成し、ヘッドホン再生用である場合に該
２チャンネルのステレオ逆相信号の生成を抑止する逆相
信号生成手段と、該信号処理手段からの２チャンネルの
ステレオ中間信号と該逆相信号生成手段からの２チャン
ネルのステレオ逆相信号とを各チャンネル毎にミキシン
グし、以て２チャンネルのステレオ出力信号を生成する
ミキシング手段、とを備えて構成できる。

【００３８】即ち、上記ステレオ拡大手段として、上述
した本発明の第１の態様に係るステレオ拡大装置を用い
ることができる。この構成により、上述した本発明の第
１の態様に係るステレオ拡大装置が有する種々の効果を
奏する。

【００３９】また、前記残響音生成手段、第１のミキシ
ング手段、ステレオ拡大手段及び第２のミキシング手段
はデジタルシグナルプロセッサの処理により構成するこ
とができる。なお、これら各手段は、ＣＰＵによるソフ
トウェア処理で実現してもよいし、ハードウェア回路で
実現してもよい。

【００４０】本発明の第３の態様に係る音場拡大装置
は、上記第２の目的を達成するために、図２２に示すよ
うに、外部からの２チャンネルのステレオ入力信号に基
づき残響音信号を生成する残響音生成手段と、該残響音
生成手段からの残響音信号と該２チャンネルのステレオ
入力信号とをミキシングする第１のミキシング手段と、
該第１のミキシング手段からの出力信号に対して、頭部
音響伝達関数を付与する頭部音響伝達関数付与手段と、
該第１のミキシング手段からの出力信号と、該頭部音響
伝達関数付与手段からの出力信号をミキシングする第２
のミキシング手段と、該第２のミキシング手段からの出
力信号に対してスピーカ再生用のステレオ拡大処理を施
すスピーカ再生用ステレオ拡大手段と、該第２のミキシ
ング手段からの出力信号と、該スピーカ再生用ステレオ
拡大手段からの出力信号とをミキシングする第３のミキ
シング手段と、該第３のミキシング手段からの出力信号
と該２チャンネルのステレオ入力信号とをミキシングす
る第４のミキシング手段と、ヘッドホン再生かスピーカ
再生かに応じて、該残響音生成手段、該第２のミキシン
グ手段及び該第３のミキシング手段に、それぞれ係数を
転送する係数出力手段、とを備えている。

【００４１】この音場拡大装置によれば、スピーカ再生
時は、クロストークキャンセル処理によって拡大された
音場と、頭部音響伝達関数が付与された信号にクロスト
ークキャンセル処理を行ったことによって拡大された音
場が、適度な割合でミキシングされることにより、横方
向で音が鳴っている感じを強調させることができる。ま
た、ヘッドホン再生時は、クロストークキャンセル処理
を行わないようにミキシングすることにより、頭部音響
伝達関数のみが付与された信号が生成されるので、耳元
にこびりつかない、自然な音場感が得られる。

【００４２】前記第１のミキシング手段における前記ス
テレオ入力信号と前記残響音信号とのミキシング比率
が、前記第４のミキシング手段における前記ステレオ入
力信号と前記第３のミキシング手段からの出力信号との
ミキシング比率に連動して変化するように構成できる。
この構成によれば、直接音に対するステレオ拡大効果の
深さを制御できるので、直接音が横にいき過ぎるのを抑
えることができる。

【００４３】また、前記頭部音響伝達関数付与手段は、
前記第１のミキシング手段からの出力信号に対し、少な
くとも２方向に対応する頭部音響伝達関数を付与する処
理を行い、各処理結果をミキシングして出力するように
構成できる。

【００４４】また、ヘッドホンを接続するヘッドホン接
続機構を更に有し、前記係数出力手段は、該ヘッドホン
接続機構にヘッドホンが接続されているかどうかに応じ
て、ヘッドホン再生用又はスピーカ再生用の係数を前記
残響音生成手段、前記第２のミキシング手段及び前記第
３のミキシング手段に転送するように構成できる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のステレオ拡大装置
及び音場拡大装置の実施の形態を、図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００４６】（実施の形態１）この実施の形態１はステ
レオ拡大装置に関する。このステレオ拡大装置の主な機
能は、ＤＳＰによるソフトウェア処理により実現されて
いる。より具体的には、図１に示されている信号処理手
段３、逆相信号生成手段４、ミキシング手段５及び音質
補正手段６はＤＳＰによるソフトウェア処理で実現され
ている。

【００４７】先ず、信号処理手段３の一例について、図
２を参照しながら説明する。この信号処理手段３では、
ステレオ入力信号（右チャンネル入力信号Ｒinと左チャ
ンネル入力信号Ｌinとで構成されている。以下において
も同じ）に対するクロストークキャンセル処理又は頭部
音響伝達関数付与処理の何れかが行われる。いずれの処
理が行われるかは、この信号処理手段３に送られてくる
増幅係数Ａ、遅延係数ｎ及びフィルタ係数Ｂ〜Ｌによっ
て決定される。

【００４８】この信号処理手段３は、増幅器１０及び２
０、遅延器１１及び２１、フィルタ１２及び２２、加算
器１３及び２３並びにフィルタ１４及び２４により構成
されている。増幅器１０及び２０は、入力信号に係数Ａ
を乗算する乗算器で構成されている。遅延器１１及び２
１は、入力信号を遅延係数ｎに応じて遅延させる遅延器
で構成されている。フィルタ１２及び２２は、入力信号
をフィルタ係数Ｂ、Ｃ及びＤによって決定されるフィル
タ特性でフィルタリングする一次フィルタで構成されて
いる。加算器１３及び２３は、入力信号とフィルタ１２
及び２２からの信号とを演算する演算器で構成されてい
る。更に、フィルタ１４及び２４は、入力信号をフィル
タ係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬによって決定
されるフィルタ特性でフィルタリングする高次フィルタ
で構成されている。

【００４９】これら各構成要素により実現される機能
は、スピーカ再生が行われるかヘッドホン再生が行われ
るか、即ち、この信号処理手段３でクロストークキャン
セル処理が行われるか頭部音響伝達関数付与処理が行わ
れるかによって異なる。以下、場合を分けて説明する。

【００５０】先ず、スピーカ再生が行われる場合、つま
り信号処理手段３がクロストークキャンセラーとして機
能する場合について説明する。この場合に行われるクロ
ストークキャンセル処理については、上述した特願平８
−２３８５９１号に詳細に説明してあるので、ここで
は、簡単な説明にとどまる。

【００５１】図２において、増幅器１０、遅延器１１及
びフィルタ１２で成るブロックは、右スピーカから受聴
者の左耳に到達するクロストーク音を模擬する。増幅器
１０は、右チャンネル入力信号Ｒinに係数Ａを乗算する
ことにより、クロストーク音の音量を決定する。この係
数Ａは、クロストークキャンセルを行うために、負の値
となる。遅延器１１は、増幅器１０からの信号を遅延係
数ｎに対応する時間だけ遅延させることにより、直接音
に対するクロストーク音の時間遅れを模擬する。フィル
タ１２は、遅延器１２からの信号をフィルタ係数Ｂ、Ｃ
及びＤにより決定されるフィルタ特性でフィルタリング
することにより、右スピーカからのクロストーク音の受
聴者の頭による回折を模擬する。

【００５２】更に、フィルタ１４は、加算器１３からの
信号をフィルタ係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬ
により決定されるフィルタ特性でフィルタリングする。
フィルタ係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬは、シ
ュレーダーのクロストークキャンセル理論に基づき、係
数Ａ並びにフィルタ係数Ｂ、Ｃ及びＤにより導かれる値
である。今、Ａ＝ａ、Ｂ＝ｂ、Ｃ＝ｃ、Ｄ＝ｄとする
と、フィルタ係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬは
それぞれ、Ｅ＝１、Ｆ＝−２ｄ、Ｇ＝ｄ²、Ｈ＝２ｄ、
Ｉ＝−ｄ²、Ｊ＝ａ²ｂ²、Ｋ＝２ａ²ｂｃ及びＬ＝ａ²ｃ²
で表すことができる。

【００５３】同様に、増幅器２０、遅延器２１及びフィ
ルタ２２で成るブロックは、左スピーカから受聴者の右
耳に到達するクロストーク音を模擬する。増幅器２０
は、左チャンネル入力信号Ｌinに係数Ａを乗算すること
により、クロストーク音の音量を決定する。遅延器２１
は、増幅器２０からの信号を遅延係数ｎに対応する時間
だけ遅延させることにより、直接音に対するクロストー
ク音の時間遅れを模擬する。フィルタ２２は、遅延器２
２からの信号をフィルタ係数Ｂ、Ｃ及びＤにより決定さ
れるフィルタ特性でフィルタリングすることにより、左
スピーカからのクロストーク音の受聴者の頭による回折
を模擬する。更に、フィルタ２４は、加算器２３からの
信号をフィルタ係数Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ及びＬ
により決定されるフィルタ特性でフィルタリングする。
これら係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、
Ｋ及びＬは、上述したものと同じである。

【００５４】次に、ヘッドホン再生が行われる場合、つ
まり信号処理手段３で頭部音響伝達関数付与処理が行わ
れる場合について説明する。図３は、頭部音響伝達関数
を説明するための図である。音源で発生された音は、受
聴者（ダミーヘッド）の頭部を含む空間の影響を受けて
受聴者の両耳（厳密には鼓膜）に入射される。このこと
は、音源で発生された音は頭部音響伝達関数によって処
理されて受聴者の両耳に入射されると考えることができ
る。

【００５５】以下においては、図３に示すように、音源
から受聴者の左耳に至る伝達系を頭部音響伝達関数Ｈ
ｍ、音源から受聴者の右耳に至る伝達系を頭部音響伝達
関数Ｈｓで表す。また、この実施の形態１では、図４に
示すような、真横方向の頭部音響伝達関数Ｈｍ及びＨｓ
を用いて説明する。

【００５６】先ず、頭部音響伝達関数を付与するための
構成の最も簡単な例として、モノラル入力信号に頭部音
響伝達関数を付与する場合について図５を参照しながら
説明する。右チャンネル中間信号Ｒout1は、モノラル入
力信号Ｍinを頭部音響伝達関数Ｈｍを用いて処理する、
例えばモノラル入力信号Ｍinに頭部音響伝達関数Ｈｍを
乗算することにより生成される。同様に、左チャンネル
出力信号Ｌout1は、モノラル入力信号Ｍinを頭部音響伝
達関数Ｈｓを用いて処理する、例えばモノラル入力信号
Ｍinに頭部音響伝達関数Ｈｓを乗算することにより生成
される。従って、頭部音響伝達関数Ｈｍ及びＨｓが、図
４に示すような真横方向の頭部音響伝達関数であれば、
上記右チャンネル中間信号Ｒout1及び左チャンネル中間
信号Ｌout1をヘッドホンで受聴することにより、モノラ
ル入力信号Ｍinに基づく音が受聴者の右側真横方向に頭
外定位して聞こえる。

【００５７】次に、ステレオ入力信号に頭部音響伝達関
数を付与する場合について、図６を参照しながら説明す
る。右チャンネル中間信号Ｒout1は、右チャンネル入力
信号Ｒinを頭部音響伝達関数Ｈｍを用いて処理した結果
と、左チャンネル入力信号Ｌinを頭部音響伝達関数Ｈｓ
を用いて処理した結果とを加算することにより生成され
る。同様に、左チャンネル中間信号Ｌout1は、右チャン
ネル入力信号Ｒinを頭部音響伝達関数Ｈｓを用いて処理
した結果と、左チャンネル入力信号Ｌinを頭部音響伝達
関数Ｈｍを用いて処理した結果とを加算することにより
生成される。

【００５８】ここで、頭部音響伝達関数Ｈｍ及びＨｓ
は、図４に示すような真横方向の頭部音響伝達関数とす
る。今、仮に右チャンネル入力信号Ｒinのみが入力さ
れ、左チャンネル入力信号Ｌinは入力されない（左チャ
ンネル入力信号Ｌinがゼロである）とすると、図６に示
した構成は図５に示した構成と等価になる。従って、上
記右チャンネル中間信号Ｒout1及び左チャンネル中間信
号Ｌout1をヘッドホンで受聴すれば、右チャンネル入力
信号Ｒinに基づく音が受聴者の右側真横方向に頭外定位
して聞こえる。

【００５９】上記とは逆に、仮に左チャンネル入力信号
Ｌinのみが入力され、右チャンネル入力信号Ｒinは入力
されない（右チャンネル入力信号Ｒinがゼロである）と
すると、図６に示した構成は、図５において頭部音響伝
達関数Ｈｍと頭部音響伝達関数Ｈｓとを入れ替えた構成
と等価になる。従って、上記右チャンネル中間信号Ｒou
t1及び左チャンネル中間信号Ｌout1をヘッドホンで受聴
すれば、左チャンネル入力信号Ｌinに基づく音が受聴者
の左側真横方向に頭外定位して聞こえる。このように、
ステレオ入力信号にパン情報（上述した例では真横方
向）が含まれていると、ヘッドホン受聴において、この
ステレオ入力信号に基づく音が左右方向へ頭外定位する
ので、ステレオ拡大効果が得られる。なお、ステレオ入
力信号にパン情報が含まれていない場合は、右チャンネ
ル入力信号Ｒin及び左チャンネル入力信号Ｌinに基づく
音は双方とも受聴者の正面に定位するので、ステレオ拡
大効果は得られない。

【００６０】上記図６に示した構成は、図７に示すよう
に変形できる。この図７に示した構成における入出力の
関係は、図６に示した構成のそれと全く等価である。こ
こで、Ｈｍは真横方向の頭部音響伝達関数の音源側の特
性で、Ｈｓ/Ｈｍは、真横方向の頭部音響伝達関数の音
源側の特性を「１」としたときの、音源とは逆側の真横
方向の頭部音響伝達関数の特性である。ＨｍとＨｓとで
は、周波数特性、遅延量及びゲインがそれぞれ異なって
いる。従って、ＨｓとＨｍの差がわかっていれば、Ｈｓ
/Ｈｍは、フィルタ、増幅器及び遅延器によって構成で
きる。また、Ｈｍはフィルタによって構成できる。従っ
て、頭部音響伝達関数を付与するための構成は、図８の
ように表すことができる。

【００６１】即ち、右チャンネル入力信号Ｒinは、加算
器１３に供給されると共に、増幅器１０、遅延器１１及
びフィルタ１２で順次処理されて加算器２３に供給され
る。同様に、左チャンネル入力信号Ｌinは、加算器２３
に供給されると共に、増幅器２０、遅延器２１及びフィ
ルタ２２で順次処理されて加算器１３に供給される。加
算器１３の出力は、フィルタ１４でフィルタ処理が行わ
れた後に、右ステレオ中間信号Ｒout1として外部に出力
される。同様に、加算器２３の出力は、フィルタ２４で
フィルタ処理が行われた後に、左ステレオ中間信号Ｌou
t1として外部に出力される。

【００６２】この図８の構成を更に詳細に示すと図９の
ようになる。図９において、増幅器１０及び２０は、Ｈ
ｍとＨｓとの音量レベル差を模擬する。遅延器１１及び
２１は、ＨｍとＨｓとの時間差を模擬する。また、フィ
ルタ１２及び２２は、ＨｍとＨｓとの周波数特性の差を
模擬する。更に、フィルタ１４及び２４は、Ｈｍの特性
を模擬する。

【００６３】ところで、この図９に示した構成を、図２
に示した構成と比較すると、両者はフィルタ１４及び２
４の構成を除けば同じである。従って、図２に示したフ
ィルタ１４及び２４のフィルタ係数Ｊ、Ｋ及びＬをゼロ
とすれば、両者は全く同じ構成になる。このことは、図
２に示した信号処理手段３は、その構成を変更すること
なく係数だけを入れ替えることにより、クロストークキ
ャンセル処理又は頭部音響伝達関数付与処理の何れかを
行わせることができることを意味する。

【００６４】そこで、本発明の実施の形態１のステレオ
拡大装置では、信号処理手段３に供給する係数を変更す
ることにより、該信号処理手段３にスピーカ再生のため
のクロストークキャンセル処理又はヘッドホン再生のた
めの頭部音響伝達関数付与処理の何れかを行わせるよう
になっている。

【００６５】次に、逆相信号生成手段４の例について、
図１０を参照しながら説明する。逆相信号生成手段４
は、増幅器３０及び４０、遅延器３１及び４１並びに加
算器３２及び４２で構成されている。この逆相信号生成
手段４は、スピーカ再生の場合にのみアクティブにされ
る。この場合の増幅器３０及び４０のゲインをｅ、遅延
器３１及び４１の遅延量をｍとする。ｍはアナログ信号
を４８ＫＨｚでサンプリングしてデジタル信号を生成す
る場合におけるサンプリングポイントの数であり、例え
ばｍ＝６程度とすることができる。一方、ヘッドホン再
生の場合は、上記ゲインｅがゼロにされる。従って、こ
の場合は逆相信号生成手段４から出力される右チャンネ
ル逆相信号Ｒout2及び左チャンネル出力信号Ｌout2は、
何れもゼロになる。なお、この逆相信号生成手段４につ
いては、上述した特願平８−２３８５９１号に詳細に説
明してあるので参照されたい。

【００６６】次に、ミキシング手段５の例について図１
１を参照しながら説明する。ミキシング手段５は、右チ
ャンネル用の加算器５０及び左チャンネル用の加算器５
１で構成されている。加算器５０は、信号処理手段３か
らの右チャンネル中間信号Ｒout1と逆相信号生成手段４
からの右チャンネル逆相信号Ｒout2とを加算し、結果を
右チャンネル出力信号Ｒoutとして出力する。同様に、
加算器５１は、信号処理手段３からの左チャンネル中間
信号Ｌout1と逆相信号生成手段４からの左チャンネル逆
相信号Ｌout2とを加算し、結果を左チャンネル出力信号
Ｌoutとして出力する。

【００６７】このミキシング手段５におけるミキシング
比率は、信号処理手段３の増幅器１０及び２０のゲイン
ａ及び逆相信号生成手段４の増幅器３０及び４０のゲイ
ンｅの各大きさによって調整される。即ち、ゲインａの
大きさによってクロストークキャンセル量が決定され、
ゲインｅによって逆相信号の混合量が決定される。この
ミキシング比率によって種々の音場の形成が可能とな
る。かかる音場の幾つかの例が、上述した特願平８−２
３８５９１号に詳細に説明してあるので参照されたい。
このミキシング手段５から出力されるステレオ出力信号
（右チャンネル出力信号Ｒoutと左チャンネル出力信号
Ｌoutとで構成される。以下においても同じ）をスピー
カ又はヘッドホンに供給すれば、ステレオ音場が拡大さ
れた楽音が得られる。

【００６８】次に、音質補正手段６の例について図１２
を参照しながら説明する。この音質補正手段６は、増幅
器６０及び７０、ローパスフィルタ６１及び７１、増幅
器６２及び７２並びに加算器６３及び７３で構成されて
いる。ミキシング手段５を構成する加算器５０からの出
力信号は、増幅器６０においてゲイン（１−ｅ）で増幅
され、加算器６３に供給される。また、上記加算器５０
からの出力信号は、ローパスフィルタ６１でフィルタリ
ングされ、増幅器６２に供給される。そして、この増幅
器６２においてゲインｅで増幅され、加算器６３に供給
される。加算器６３においては、増幅器６０からの出力
信号と増幅器６２からの出力信号とが加算され、この加
算結果が右チャンネル出力信号Ｒoutとして外部に出力
される。

【００６９】同様に、ミキシング手段５を構成する加算
器５１からの出力信号は、増幅器７０においてゲイン
（１−ｅ）で増幅され、加算器７３に供給される。ま
た、上記加算器５１からの出力信号は、ローパスフィル
タ７１でフィルタリングされ、増幅器７２に供給され
る。そして、この増幅器７２においてゲインｅで増幅さ
れ、加算器７３に供給される。加算器７３においては、
増幅器７０からの出力信号と増幅器７２からの出力信号
とが加算され、この加算結果が左チャンネル出力信号Ｌ
outとして外部に出力される。

【００７０】この音質補正手段６におけるゲインｅは、
上述した逆相信号生成手段４におけるゲインｅと同じも
のであり、ステレオ拡大効果の大きさを調整するために
使用される。また、ｈ〜ｊはローパスフィルタ６１及び
７１のフィルタ係数である。このローパスフィルタ６１
及び７１は、逆相信号混入によるモノラル成分の周波数
特性の乱れ、より具体的にはモノラル成分が櫛形フィル
タを形成し、特に低域の減少が目立つのを補正するため
に使用される。

【００７１】即ち、ステレオ拡大効果を大きくするに連
れて（ｅの値が大きくなるに連れて）音質が軽くなるよ
うに聞こえるので、ステレオ拡大効果を大きくするに連
れてローパスフィルタのかかり具合を大きくして音質補
正をすることにより上記現象を抑えるようにしている。
この音質補正手段６についても、上述した特願平８−２
３８５９１号に詳細に説明してあるので参照されたい。

【００７２】次に、上述したステレオ拡大装置を利用し
たステレオ拡大システムの例について、図１３〜図１６
を参照しながら説明する。

【００７３】図１４は、ステレオ拡大システムの外観斜
視図である。このステレオ拡大システムの操作パネル８
１には、ライン入力端子８２、ライン出力端子８３、ヘ
ッドホン端子８４並びにボリューム８５ａ及び８５ｂが
設けられている。このステレオ拡大システムは、右チャ
ンネル入力信号Ｒin及び左チャンネル入力信号Ｌinをラ
イン入力端子８２から入力し、これにステレオ拡大処理
を加えた後に、右チャンネル出力信号Ｒout及び左チャ
ンネル出力信号Ｌoutとしてライン出力端子８３から出
力する。

【００７４】操作パネル８１に設けられたボリューム８
５ａは、クロストークキャンセル量を指定するために使
用される。このボリューム８５ａからの信号によりゲイ
ンａが決定される。また、ボリューム８５ｂは、逆相信
号の混合量を指定するために使用される。このボリュー
ム８５ｂからの信号によりゲインｅが決定される。

【００７５】図１３は、ステレオ拡大システムの電気回
路の構成を示すブロック図である。このステレオ拡大シ
ステムは、操作パネル８１（図示しないボリューム８５
ａ及び８５ｂを含む）、ライン入力端子８２、ライン出
力端子８３、ヘッドホン端子８４、ＣＰＵ８６、メモリ
８７、Ａ／Ｄ変換器８８ａ、Ｄ／Ａ変換器８８ｂ及びＤ
ＳＰ８９により構成されている。

【００７６】ＣＰＵ８６は、メモリ８７に記憶されてい
るプログラムに従って、このステレオ拡大システムの全
体を制御する。このＣＰＵ８６が行う具体的な処理につ
いては、以下において必要な都度説明する。このＣＰＵ
８６に接続されているメモリ８７は、上記プログラムの
他に、ヘッドホン再生用の係数、スピーカ再生用の係数
及びその他の各種データを記憶している。ＣＰＵ８６
は、このメモリ８７から係数を読み出して、制御データ
としてＤＳＰ８９に送る。これにより、上述したよう
に、ＤＳＰ８９は、頭部音響伝達関数付与処理又はクロ
ストークキャンセル処理及び逆相信号生成処理の何れか
を行うことになる。

【００７７】また、ＣＰＵ８６は、ボリューム８５ａ及
びボリューム８５ｂの設定状態を示す信号を受け取り、
これらをゲインａ及びゲインｅを示す値に変換し、制御
データとしてＤＳＰ８９に供給する。ＤＳＰ８９は、上
記フィルタ係数及びゲインａ及びゲインｅを示す値に基
づいて、上述したクロストークキャンセル処理及び逆相
信号混合処理を行う。

【００７８】また、このＣＰＵ８６に接続されているヘ
ッドホン端子８４には、プラグ挿入の有無を検出する検
出機構（図示しない）が備えられている。この検出機構
としては、例えばプラグの挿入によりオンにされるマイ
クロスイッチ、プラグの挿入により遮光される光検出器
等を用いることができる。この検出機構で検出されたプ
ラグ挿入の有無を示す検出信号はＣＰＵ８６に送られ
る。ＣＰＵ８６は、この検出信号を調べることによりプ
ラグが挿入されていることを判断した場合はヘッドホン
再生用の係数をＤＳＰ８９に送り、プラグが挿入されて
いないことを判断した場合はスピーカ再生用の係数をＤ
ＳＰ８９に送る。

【００７９】なお、この実施の形態１では、プラグの挿
入の有無により再生モード、つまりヘッドホン再生とス
ピーカ再生とを切り換えるように構成しているが、再生
モードスイッチを設け、この再生モードスイッチにより
再生モードを切り換えるように構成してもよい。更に、
自動と手動とを切り換える切換スイッチを設け、この切
換スイッチにより自動が選択された場合はプラグの挿入
の有無により再生モードを切り換え、手動が選択された
場合は再生モードスイッチにより再生モードを切り換え
るように構成できる。この場合、切換スイッチとして、
自動→スピーカ→ヘッドホン→自動→・・・と巡回する
スイッチを用いることができる。この構成によれば、本
ステレオ拡大システムのヘッドホン端子８４を用いるこ
となく、後段に接続される増幅器のヘッドホン端子が使
用される場合も本発明によるステレオ拡大効果が得られ
る。

【００８０】Ａ／Ｄ変換器８８ａは、アナログ信号であ
る右チャンネル入力信号Ｒin及び左チャンネル入力信号
Ｌinをデジタルデータに変換する。このデジタルデータ
は、ＤＳＰ８９に供給される。ＤＳＰ８９は、ＣＰＵ８
６からの制御データに従って、上述したようなクロスト
ークキャンセル処理及び逆相信号混合処理、又は頭部音
響伝達関数付与処理を行う。そして、処理済みのデジタ
ルデータをＤ／Ａ変換器８８ｂに送る。Ｄ／Ａ変換器８
８ｂは受け取ったデジタルデータをアナログデータに変
換し、右チャンネル出力信号Ｒout及び左チャンネル出
力信号Ｌoutとして出力する。なお、図中には示されて
いないが、Ｄ／Ａ変換器８８ｂからの右チャンネル出力
信号Ｒout及び左チャンネル出力信号Ｌoutは、ヘッドホ
ン端子８４にプラグが接続されている場合は、このヘッ
ドホン端子８４からヘッドホンに供給され、そうでない
場合は、ライン出力端子８３からスピーカに供給され
る。

【００８１】なお、本ステレオ拡大システムに入力され
る右チャンネル入力信号Ｒin及び左チャンネル入力信号
Ｌinはデジタル信号であってもよい。この場合は、Ａ／
Ｄ変換器８８ａは不要である。また、本ステレオ拡大シ
ステムから出力される右チャンネル出力信号Ｒout及び
左チャンネル出力信号Ｌoutはデジタル信号であっても
よい。この場合は、Ｄ／Ａ変換器８８ｂは不要である。

【００８２】図１５は、本発明のステレオ拡大装置が適
用されたスピーカ内蔵型のシングルキーボードの例を示
す。同様に、図１６は、本発明のステレオ拡大装置が適
用された電子ピアノの例を示す。これらの装置の場合
は、例えばリバーブやコーラスといったエフェクトを実
現するためにＤＳＰを搭載している場合が多い。従っ
て、このＤＳＰでエフェクトの処理とステレオ拡大処理
とを行うように構成すれば、コストを増加させることな
くステレオ拡大された楽音を得ることができる。なお、
上記シングルキーボード及び電子ピアノにおけるスピー
カは外付けすることもできる。

【００８３】本発明のステレオ拡大装置は、上記以外
に、音源モジュール、デジタルマルチエフェクタ、電子
ピアノ、シンセサイザ、ゲーム機、テレビジョン、コン
ピュータ用のサウンドボード、ＤＳＰ内蔵スピーカ、ミ
キサー等といったＤＳＰを搭載したオーディオ関連機器
に、簡単且つ低コストで適用することができる。

【００８４】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２について説明する。この実施の形態２は音場拡大装
置に関する。この音場拡大装置の主な機能は、ＤＳＰに
よるソフトウェア処理により実現されている。より具体
的には、図１８に示されている残響音生成手段１００、
第１のミキシング手段１０１、ステレオ拡大手段１０２
及び第２のミキシング手段１０３はＤＳＰによるソフト
ウェア処理で実現されている。

【００８５】先ず、本実施の形態２の音場拡大装置の全
体的な構成を、図１８に示したブロック図を参照しなが
ら説明する。この音場拡大装置には、ステレオ入力信号
が入力される。そして、これらの信号に対して所定の処
理が行われた後に、ステレオ出力信号として出力され
る。

【００８６】図１８において、第１のミキシング手段１
０１は、増幅器１１０及び１１１並びに加算器１１２及
び１１３により構成されている。増幅器１１０は右ステ
レオ入力信号Ｒinをゲインαで増幅する。この増幅器１
１０からの出力信号は加算器１１２に供給される。加算
器１１２は、増幅器１１０からの出力信号と残響音生成
手段１００からの残響音が付与された信号とを加算す
る。この加算器１１２からの出力信号は、右チャンネル
用の信号として、ステレオ拡大手段１０２に供給され
る。

【００８７】同様に、増幅器１１１は左ステレオ入力信
号Ｌinをゲインαで増幅する。この増幅器１１１からの
出力信号は加算器１１３に供給される。加算器１１３
は、増幅器１１１からの出力信号と残響音生成手段１０
０からの残響音が付与された信号とを加算する。この加
算器１１３からの出力信号は、左チャンネル用の信号と
して、ステレオ拡大手段１０２に供給される。

【００８８】第２のミキシング手段１０３は、増幅器１
１４及び１１５並びに加算器１１６及び１１７により構
成されている。増幅器１１４は右ステレオ入力信号Ｒin
をゲイン（１−α）で増幅する。この増幅器１１４から
の出力信号は加算器１１６に供給される。加算器１１６
は、増幅器１１４からの出力信号とステレオ拡大手段１
０２からのステレオ拡大された信号とを加算する。この
加算器１１６からの出力信号は、右チャンネル出力信号
Ｒoutとして、外部に出力される。

【００８９】同様に、増幅器１１５は左ステレオ入力信
号Ｌinをゲイン（１−α）で増幅する。この増幅器１１
５からの出力信号は加算器１１７に供給される。加算器
１１７は、増幅器１１５からの出力信号とステレオ拡大
手段１０２からのステレオ拡大された信号とを加算す
る。この加算器１１７からの出力信号は、左チャンネル
出力信号Ｌoutとして、外部に出力される。

【００９０】上記の構成において、外部からのステレオ
入力信号と残響音生成手段１００からの残響音が付与さ
れた信号との各増幅率とが、αの値により連動して変化
する。ここで、αは直接音に対するステレオ拡大の深さ
を制御するために使用される係数である。このαは、
「０〜１」の範囲の値をとることができる。αがゼロの
ときは、ステレオ拡大処理とは無関係に、ステレオ入力
信号がそのままステレオ出力信号として外部に出力され
る。一方、αが「１」のときは、ステレオ入力信号にス
テレオ拡大処理が行われ信号のみがステレオ出力信号と
して外部に出力される。更に、αを適当な値にすること
で、パンニングのみの貧弱な音場と、ステレオ拡大によ
って横方向まで拡がった音場の中間的な音場が形成さ
れ、アコースティックピアノによって形成される音場に
近い音場を形成することができる。また、ステレオ入力
信号に対してのみならず残響音生成手段１００の出力に
対してもステレオ拡大処理が行われるので、横方向まで
拡がった残響音が得られる。

【００９１】次に、残響音生成手段１００の構成の一例
について、図１９のブロック図を参照しながら説明す
る。この残響音生成手段１００は、ステレオリバーブ音
を生成するように構成されている。但し、この残響音生
成手段１００からの出力信号Ｒoutrev及びＬoutrevに
は、直接音に対応する信号（右ステレオ入力信号Ｒin及
び左ステレオ入力信号Ｌinに対応する信号）は含まれな
い。

【００９２】残響音生成手段１００は、初期遅延手段１
２０及び１３０、初期反射生成手段１２１及び１３１、
後部残響生成手段１２２及び１３２並びに増幅器１２３
及び１３３により構成されている。

【００９３】初期遅延手段１２０は、右ステレオ入力信
号Ｒinを遅延させて出力する。この初期遅延手段１２０
で遅延された信号の１つ（これを「第１右遅延信号」と
いう）は初期反射生成手段１２１に供給され、他の１つ
（これを「第２右遅延信号」という）は増幅器１２３に
供給される。第１右遅延信号の遅延量は、右初期反射音
の遅延時間に相当する。ここで「右初期反射音」とは、
音源（例えばピアノ）から発生された音が例えば壁、天
井、家具等で最初に反射されて受聴者の右耳に到達する
音をいう。第２右遅延信号は、上記第１右遅延信号遅延
量と異なる遅延量を有する。増幅器１２３は、第２右遅
延信号をゲインβで増幅して後述する初期反射生成手段
１３１に供給する。

【００９４】初期反射生成手段１２１は、上記初期遅延
手段１２０からの第１右遅延信号及び後述する増幅器１
３３からの出力信号に基づき右初期反射音に対応する信
号を生成する。この初期反射生成手段１２１からの出力
信号は後部残響生成手段１２２に供給される。後部残響
生成手段１２２は、右後部残響音に対応する信号を生成
する。ここで右後部残響音とは、上述した右初期反射音
と、この右初期反射音が更に例えば壁、天井、家具等で
反射されて受聴者の右耳に到達する右後部反射音とが混
合された音をいう。この後部残響成手段１２２からの右
後部残響音に対応する信号が、右チャンネルの残響音信
号Ｒoutrevとして、外部に出力される。

【００９５】同様に、初期遅延手段１３０は、左ステレ
オ入力信号Ｌinを遅延させて出力する。この初期遅延手
段１３０で遅延された信号の１つ（これを「第１左遅延
信号」という）は初期反射生成手段１３１に供給され、
他の１つ（これを「第２左遅延信号」という）は増幅器
１３３に供給される。第１左遅延信号の遅延量は、左初
期反射音の遅延時間に相当する。ここで「左初期反射
音」とは、音源（例えばピアノ）から発生された音が例
えば壁、天井、家具等で最初に反射されて受聴者の左耳
に到達する音をいう。第２左遅延信号は、上記第１左遅
延信号遅延量と異なる遅延量を有する。増幅器１２３
は、第２左遅延信号をゲインβで増幅して上述した初期
反射生成手段１２１に供給する。

【００９６】初期反射生成手段１３１は、上記初期遅延
手段１３０からの第１左遅延信号及び上述した増幅器１
２３からの出力信号に基づき左初期反射音に対応する信
号を生成する。この初期反射生成手段１３１からの出力
信号は後部残響生成手段１３２に供給される。後部残響
生成手段１３２は、左後部残響音に対応する信号を生成
する。ここで左後部残響音とは、上述した左初期反射音
と、この左初期反射音が更に例えば壁、天井、家具等で
反射されて受聴者の左耳に到達する左後部反射音とが混
合された音をいう。この後部残響生成手段１３２からの
左後部残響音に対応する信号が、左チャンネルの残響音
信号Ｌoutrevとして、外部に出力される。

【００９７】この残響音生成手段１００によれば、右チ
ャンネルの残響音信号Ｒoutrevには右ステレオ入力信号
Ｒinのみならず左ステレオ入力信号Ｌinが含まれてお
り、また、左チャンネルの残響音信号Ｌoutrevには左ス
テレオ入力信号Ｌinのみならず右ステレオ入力信号Ｒin
が含まれているので、より広がり感を有する残響音を生
成できる。また、広がり感の程度は、ゲインβによって
調整できる。

【００９８】また、この残響音生成手段１００において
は、例えばルーム、ステージ、ホール等といったリバー
ブの種類を切り換えることができるようになっている。
リバーブの種類は、残響レベル、残響時間等によって決
定される。これら残響レベル、残響時間等の変更は、残
響音生成手段１００の係数を入れ替えることにより実現
されている。

【００９９】次に、ステレオ拡大手段１０２としては、
上述した実施の形態１のステレオ拡大装置をそのまま用
いることができる。このステレオ拡大手段１０２の構成
を図２０に再掲する。このステレオ拡大手段１０２を簡
単に説明する。このステレオ拡大手段１０２は、信号処
理手段３、逆相信号生成手段４、ミキシング手段５及び
音質補正手段６で構成されている。なお、図２０では、
実施の形態１で使用した符号と同一の符号が付してあ
る。

【０１００】このステレオ拡大手段１０２には、第１の
ミキシング手段１０１からの出力信号が入力される。信
号処理手段３は、スピーカ再生の場合とヘッドホン再生
の場合とで、係数が入れ替えられて用いられる。ゲイン
ｅは「０〜１」の範囲の値であり、スピーカ再生の場合
にステレオ拡大効果の深さを調整する役割をする。ヘッ
ドホン再生の場合はゲインｅは「０」にする。スピーカ
再生の場合、ゲインｅの値を大きくするとステレオ拡大
効果は増すが、同時に低域音の減衰が目立つようにな
る。これを防ぐために、ゲインｅの値と連動して音質補
正がかかるように、フィルタ６１及び７１が含まれた音
質補正手段６が設けられている。信号処理手段３の詳細
は、実施の形態１で図２を参照して説明したとおりであ
り、ヘッドホン再生とスピーカ再生との切り換えは係数
Ａ〜Ｌ及びｎの入れ替えによって行われる。

【０１０１】なお、ステレオ拡大手段１０２で、ヘッド
ホン再生とスピーカ再生とを係数変更によって切り換え
るとき、残響音生成手段１００の係数も、ヘッドホン用
とスピーカ用とで切り換えれば、聴きやすい音質の楽音
を得ることができる。

【０１０２】次に、この音場拡大装置を利用した音場拡
大システムの例について説明する。この音場拡大システ
ムは、実施の形態１の図１４に示したと同様に構成でき
る。但し、操作パネル８１には、ライン入力端子８２、
ライン出力端子８３、ヘッドホン端子８４並びにボリュ
ーム８５ａ及び８５ｂの他に、直接音に残響音を混合す
る割合を制御する、つまりゲインαを決定するための図
示しないボリューム、及び残響音の広がり感を制御す
る、つまりゲインβを決定するための図示しないボリュ
ームが設けられている。音場拡大システムは、右チャン
ネル入力信号Ｒin及び左チャンネル入力信号Ｌinをライ
ン入力端子８２から入力し、これに所定の処理を加えた
後に、右チャンネル出力信号Ｒout及び左チャンネル出
力信号Ｌoutをライン出力端子８３から出力する。

【０１０３】この音場拡大システムの電気回路は、実施
の形態１の図１３に示したと同様に構成できる。ＣＰＵ
８６は、実施の形態１における処理に加え、直接音に残
響音を混合する割合を制御するためのボリューム、及び
残響音の広がり感を制御するためのボリュームの設定状
態に応じて、ゲインα及びβを決定するための係数をＤ
ＳＰ８９に供給する処理を行う。これにより、ＤＳＰ８
９は、音場拡大装置としての機能を発揮するように動作
する。

【０１０４】なお、この実施の形態２においても、右チ
ャンネル入力信号Ｒin及び左チャンネル入力信号Ｌinは
デジタル信号であってもよい。この場合は、Ａ／Ｄ変換
器８８ａは不要である。同様に、右チャンネル出力信号
Ｒout及び左チャンネル出力信号Ｌoutはデジタル信号で
あってもよい。この場合は、Ｄ／Ａ変換器８８ｂは不要
である。

【０１０５】図２１は、本発明の音場拡大装置が適用さ
れたスピーカ内蔵型のシングルキーボードの例を示す。
この例では、音場拡大スイッチ、バーブ選択スイッチ、
スライドボリューム、ヘッドホン端子を備えている。

【０１０６】音場拡大スイッチは、音場拡大効果を発揮
させるかどうかを指定する。常に音場拡大効果を発揮さ
せるようにすればこの音場拡大スイッチは省略できる。
リバーブ選択スイッチはバーブの種類を指定するために
使用される。このリバーブ選択スイッチは、押す度に例
えばオフ→ルーム→ステージ→ホール→オフ・・・と変
化し、複数種類のリバーブの中から所望のリバーブを選
択できるようになっている。常に１種類のリバーブがか
かるように構成すればこのリバーブ選択スイッチは省略
できる。

【０１０７】スライドボリュームは、直接音に対するス
テレオ拡大量を与えるために使用される。このスライド
ボリュームの設定位置に応じて、係数ａ、ｅ、α及びβ
が決定される。なお、直接音に対するステレオ拡大量を
固定にすればこのスライドボリュームは省略できる。ま
た、上記各係数を各別に設定できるように複数のスライ
ドボリュームを設けてもよい。スライドボリュームの代
わりに回転式のボリュームを用いてもよい。

【０１０８】また、ヘッドホン端子は、上述した実施の
形態１の場合と同様に、ヘッドホンのプラグの挿入の有
無を識別可能になっている。なお、ヘッドホン端子とし
ては、通常のヘッドホン端子を用いることもできる。こ
の場合、再生モードスイッチを設け、この再生モードス
イッチにより再生モードを切り換えるように構成でき
る。更に、自動と手動とを切り換えるスイッチを設け、
この切換スイッチにより自動が選択された場合はプラグ
の挿入の有無により再生モードを切り換え、手動が選択
された場合は再生モードスイッチにより再生モードを切
り換えるように構成してもよい。この場合、切換スイッ
チとして、自動→スピーカ→ヘッドホン→自動→・・・
と巡回するスイッチを用いることができる。

【０１０９】本発明の音場拡大装置は、上述した単体、
シングルキーボード以外に、音源モジュール、デジタル
マルチエフェクタ、電子ピアノ、シンセサイザ、ゲーム
機、テレビジョン、コンピュータ用のサウンドボード、
ＤＳＰ内蔵スピーカ、ミキサー等といったＤＳＰを搭載
したオーディオ関連機器に、簡単且つ低コストで適用す
ることができる。

【０１１０】以上説明したように、この実施の形態２に
係る音場拡大装置によれば、ステレオリバーブと、ステ
レオ拡大処理を、適当に組み合わせることにより、実際
の音場に近い、音に包み込まれるような音場感を出すこ
とができる。また、スピーカ再生の場合でも、ヘッドホ
ン再生の場合でも、音場拡大ができるので、再生系によ
って効果がなくなるといった不都合が解消される。

【０１１１】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３について説明する。この実施の形態３は音場拡大装置
に関する。この音場拡大装置は、図２２に示すように、
残響音生成手段２００、第１のミキシング手段２０１、
頭部音響伝達関数付与手段２０２、第２のミキシング手
段２０３、スピーカ再生用ステレオ拡大手段２０４，第
３のミキシング手段２０５、第４のミキシング手段２０
６及び係数出力手段２０７で構成されている。

【０１１２】この音場拡大装置は、実施の形態１のステ
レオ拡大装置で使用した図１３に示す構成と同様のハー
ドウェア構成により実現されている。具体的には、係数
出力手段２０７は、ヘッドホン端子８４、ＣＰＵ８６及
びメモリ８７で構成されている。また、残響音生成手段
２００、第１のミキシング手段２０１、頭部音響伝達関
数付与手段２０２、第２のミキシング手段２０３、スピ
ーカ再生用ステレオ拡大手段２０４，第３のミキシング
手段２０５及び第４のミキシング手段２０６はＤＳＰ８
９によるソフトウェア処理で実現されている。なお、こ
れら各手段はハードウェアで構成してもよい。

【０１１３】先ず、本実施の形態３の音場拡大装置の全
体的な構成を、図２３に示したブロック図を参照しなが
ら説明する。この音場拡大装置には、ステレオ入力信号
が入力される。そして、これらの信号に対して所定の処
理が行われた後に、ステレオ出力信号として出力され
る。なお、図２３では、図面の煩雑さを回避するため
に、信号線は１本の線で示されているが、実際は、例え
ば図１８に示すように、右チャンネル用と左チャンネル
用との２本の信号線で構成されている。

【０１１４】図２３において、残響音生成手段２００と
しては、実施の形態２で説明した残響音生成手段１００
と同じものが用いられる。この残響音生成手段２００か
らの出力信号は第１のミキシング手段２０１に供給され
る。

【０１１５】第１のミキシング手段２０１は、増幅器２
１０及び加算器２１１により構成されている。増幅器２
１０はステレオ入力信号Ｒin及びＬinをゲインγで増幅
する。この増幅器２１０からの出力信号は加算器２１１
に供給される。加算器２１１は、増幅器２１０からの出
力信号と残響音生成手段２００からの残響音が付与され
た信号とを加算する。この加算器２１１の出力信号は、
頭部音響伝達関数付与手段及び第２のミキシング手段２
０３に供給される。

【０１１６】頭部音響伝達関数付与手段２０２の概略的
な構成を図２４に示す。頭部音響伝達関数付与手段２０
２は、複数の頭部音響伝達関数付与部セット２２０、２
３０及び２４０で構成されている。なお、本実施の形態
３では、３個の頭部音響伝達関数付与部セットを有する
構成であるが、少なくとも１個の頭部音響伝達関数付与
部セットを有すれば十分である。

【０１１７】頭部音響伝達関数付与部セット２２０は、
３００度方向頭部音響伝達関数付与部２２１、６０度方
向頭部音響伝達関数付与部２２２、加算器２２３及び加
算器２２４で構成されている。ここで、方向は頭部音響
伝達関数を測定したときの音源の方向である。方向は、
正面を０度、左を９０度、後ろを１８０度、右を２７０
度としている。従って、３００度方向頭部音響伝達関数
付与部２２１は、正面に音源がある場合の頭部音響伝達
関数を入力信号に付与する。同様に、６０度方向頭部音
響伝達関数付与部２２２は、正面から左方向６０度に音
源がある場合の頭部音響伝達関数を入力信号に付与す
る。

【０１１８】従って、各頭部音響伝達関数付与部では、
ヘッドホン受聴時に、入力信号に基づく音像が該頭部音
響伝達関数に応じた方向に定位するように処理されるこ
とになる。例えば、６０度方向頭部音響伝達関数付与部
２２２に入力される入力信号Ｌin０は、ヘッドホン受聴
時に、６０度方向に音像を定位させるステレオ信号に変
換される。この実施の形態３では、入力信号Ｒin０は３
００度、２７０度、２４０度に音像を定位させる信号に
変換され、入力信号Ｌin０は６０度、９０度、１２０度
に音像を定位させる信号に変換される。

【０１１９】次に、頭部音響伝達関数付与部セット２２
０の詳細な構成を図２５に示す。これは、６０度方向と
３００度方向の頭部音響伝達関数を用いた部分で、入力
信号Ｒin０に基づく音像を３００度方向に定位させ、入
力信号Ｌin０に基づく音像を６０度方向へ定位させるよ
うに機能する。なお、他の頭部音響伝達関数付与部セッ
ト２３０及び２４０は、音像を定位させる方向が異なる
ことを除けば、構成は上記頭部音響伝達関数付与部セッ
ト２２０と同じである。

【０１２０】このような構成によって、ヘッドホン受聴
時に、所望の方向に音像が定位する理由は、実施の形態
１において図３〜図６を参照しながら既に説明した。こ
の場合、上記図６の構成は、図７に示した構成のみなら
ず、図２６に示すように変形することもできる。この図
２６に示した構成における入出力の関係は、図６に示し
た構成のそれと全く等価である。ここで、ここで、Ｈｓ
はフィルタで構成することができる。また、Ｈｍ/Ｈｓ
はフィルタで構成できる。但し、図６に示した構成では
遅延量がマイナスになり、現実には実現不可能である。
そこで、逆チャンネルへ供給される信号を遅延させ、相
対的に進んだように構成する。従って、頭部音響伝達関
数を付与するための構成は、図２７のように表すことが
できる。

【０１２１】この図２７に示した構成により、２方向の
頭部音響伝達関数を付与することができ、頭部音響伝達
関数の方向が左右方向のペアを用いることで、ヘッドホ
ン受聴で、ステレオ拡大された音場が得られる。この図
２７のフィルタを１次のフィルタで構成したものが、図
２５に示した頭部音響伝達関数付与部の構成の詳細であ
る。なお、図２５ではフィルタとして１次のフィルタを
用いているが、フィルタの次数は２次以上であってもよ
い。この頭部音響伝達関数付与手段２０２からの出力信
号Ｒout１０、Ｌout１０、Ｒout２０、Ｌout２０、Ｒou
t３０及びＬout３０は第２のミキシング手段２０３に供
給される。なお、信号名Ｒout＊（＊は任意の値）は信
号名Ｒin＊に対応しており、信号名ｌout＊は信号名ｌi
n＊に対応している。以下においても同じである。

【０１２２】次に、第２のミキシング手段２０３につい
て図２８を参照しながら説明する。この第２のミキシン
グ手段２０３は、増幅器２５０〜２５７並びに加算器２
５８及び２５９により構成されている。増幅器２５０
は、第１のミキシング手段２０１からの信号Ｒin０をゲ
インi1で増幅して加算器２５８に供給する。増幅器２５
１は、第１のミキシング手段２０１からの信号Ｌin０を
ゲインi1で増幅して加算器２５９に供給する。

【０１２３】増幅器２５２は、頭部音響伝達関数付与手
段２０２からの信号Ｒin１０をゲインj1で増幅して加算
器２５８に供給する。増幅器２５３は、頭部音響伝達関
数付与手段２０２からの信号Ｌin１０をゲインj1で増幅
して加算器２５９に供給する。増幅器２５４は、頭部音
響伝達関数付与手段２０２からの信号Ｒin２０をゲイン
k1で増幅して加算器２５８に供給する。増幅器２５５
は、頭部音響伝達関数付与手段２０２からの信号Ｌin２
０をゲインk1で増幅して加算器２５９に供給する。増幅
器２５６は、頭部音響伝達関数付与手段２０２からの信
号Ｒin２０をゲインl1で増幅して加算器２５８に供給す
る。増幅器２５７は、頭部音響伝達関数付与手段２０２
からの信号Ｌin３０をゲインl1で増幅して加算器２５９
に供給する。

【０１２４】加算器２５８は、増幅器２５０、２５２、
２５４及び２５６からの各信号を加算し、出力信号Ｒou
t４として出力する。加算器２５９は、増幅器２５１、
２５３、２５５及び２５７からの各信号を加算し、出力
信号Ｒout４として出力する。上記ゲインi1〜l1は、ヘ
ッドホン再生時と、スピーカ再生時で異なる値となる。
このゲインi1〜l1の詳細は後述する。

【０１２５】次に、スピーカ再生用ステレオ拡大手段２
０４について説明する。このスピーカ再生用ステレオ拡
大手段２０４は、実施の形態２で使用したステレオ拡大
手段（図２０参照）をそのまま用いることができる。但
し、このスピーカ再生用ステレオ拡大手段２０４は、ス
ピーカ再生時にのみ使用され、ヘッドホン再生時は使用
されない。従って、図２０に示した信号処理手段３はク
ロストークキャンセル処理を行うように係数がセットさ
れ、逆相信号生成手段は常にアクティブになるように係
数がセットされる。なお、ヘッドホン再生時は、このス
ピーカ再生用ステレオ拡大手段２０４はゼロを出力する
ように係数がセットされる。

【０１２６】第２のミキシング手段２０３からの信号Ｒ
in４０及びＬin４０は、このスピーカ再生用ステレオ拡
大手段２０４で、スピーカ再生用のステレオ拡大処理さ
れて、信号Ｒoout５０及びＬout５０として出力され
る。

【０１２７】次に、第３のミキシング手段２０５につい
て図２９を参照しながら説明する。この第３のミキシン
グ手段２０５は、増幅器２６０〜２６３並びに加算器２
６４及び２６５により構成されている。増幅器２６０
は、第２のミキシング手段２０３からの信号Ｒin４０を
ゲインm1で増幅して加算器２６４に供給する。増幅器２
６１は、第２のミキシング手段２０３からの信号Ｌin４
０をゲインm1で増幅して加算器２６５に供給する。増幅
器２６２は、スピーカ再生用ステレオ拡大手段２０４か
らの信号Ｒin５０をゲインn1で増幅して加算器２６４に
供給する。増幅器２６３は、スピーカ再生用ステレオ拡
大手段２０４からの信号Ｌin５０をゲインn1で増幅して
加算器２６５に供給する。

【０１２８】加算器２６４は、増幅器２６０及び２６２
からの各信号を加算し、出力信号Ｒout６０として出力
する。加算器２６５は、増幅器２６１及び２６３からの
各信号を加算し、出力信号Ｒout６０として出力する。
上記ゲインm1及びn1は、ヘッドホン再生時と、スピーカ
再生時で異なる値となる。このゲインm1及びn1の詳細は
後述する。

【０１２９】次に、係数出力手段２０７について説明す
る。係数出力手段２０７は、上述したように、ヘッドホ
ン端子８４、ＣＰＵ８６及びメモリ８７で構成されてい
る。そして、スピーカ再生を行うかヘッドホン再生を行
うかは、ＤＳＰ８９への係数転送によって決定される。
即ち、ヘッドホン端子８４に、ヘッドホンのプラグが挿
入されているかどうかに応じてヘッドホン用係数又はス
ピーカ用係数がＤＳＰ８９へ転送される。なお、スピー
カ再生を行うかヘッドホン再生を行うかは、ヘッドホン
端子ではなく、スイッチにより決定するように構成でき
ることは上述したとおりである。

【０１３０】図３０は、係数出力手段２０７の具体的動
作を説明するための図である。係数出力手段２０７は、
係数βを残響音生成手段２００へ、係数i1、j1、k1及び
l1を第２のミキシング手段２０３へ、係数m1及びn1を第
３のミキシング手段２０５へそれぞれ転送する。

【０１３１】係数βは、一方のチャンネルのリバーブ音
に混合される他方のチャンネルのリバーブ音の割合を決
定するために使用される。スピーカ再生時に用いられる
係数βをそのままヘッドホン再生時に用いると、一方の
チャンネルのリバーブ音に対する他方のチャンネルのリ
バーブ音の割合が大きくなりすぎるので、音質の劣化が
生じ、音が汚くなる。逆に、ヘッドホン再生時に用いら
れる係数βをそのままスピーカ再生時に用いると、拡が
り感が弱くなる。従って、係数出力手段２０７は、ヘッ
ドホン再生時とスピーカ再生時で異なる値の係数βを残
響音生成手段２００に転送するように構成されている。

【０１３２】係数i1、j1、k1及びl1は、第１のミキシン
グ手段２０１からの出力信号、この出力信号に対して６
０−３００度方向の頭部音響伝達関数を付与した信号、
９０〜２７０度方向の頭部音響伝達関数を付与した信号
及び１２０〜２４０度方向の頭部音響伝達関数を付与し
た信号の各ミキシング量を制御するために使用される。

【０１３３】ヘッドホン再生時は、頭部音響伝達関数が
付与されていない信号は、頭外感を薄れさせるように作
用する。従って、この場合は、頭部音響伝達関数が付与
された信号のみをステレオ出力信号としたほうが好まし
い。一方、スピーカ再生時は、頭部音響伝達関数を付与
しなくても、次段のスピーカ再生用ステレオ拡大手段２
０４によって、ある程度、音に包み込まれるような音場
感が得られる。しかしながら、ステレオ出力信号に頭部
音響伝達関数が付与された信号を若干混ぜると、横方向
の反射が明瞭になる。

【０１３４】そこで、係数出力手段２０７は、ヘッドホ
ン再生時は、頭部音響伝達関数が付与された信号のみを
出力するように設定された係数i1、j1、k1及びl1を第２
のミキシング手段２０３に転送する。一方、スピーカ再
生時は、頭部音響伝達関数が付与されていない信号に頭
部音響伝達関数が付与された信号が少し混ざるように設
定された係数i1、j1、k1及びl1を第２のミキシング手段
２０３に転送する。

【０１３５】係数m1、n1は、スピーカ再生用ステレオ拡
大処理を行うかどうかを選択するためのスイッチとして
使用される。即ち、係数出力手段２０７は、スピーカ再
生時は、スピーカ再生用ステレオ拡大手段２０４からの
信号を選択し、ヘッドホン再生時は、スピーカ再生用ス
テレオ拡大処理されてない第２のミキシング手段２０３
からの信号を選択するように、係数m1及びn1を第３のミ
キシング手段２０５に転送する。

【０１３６】ヘッドホン再生時と、スピーカ再生時の各
係数β、i1、j1、k1及びl1の一例を図３１に示す。この
例は、一方向の頭部音響伝達関数に対する例であるが、
方向別に各係数β、i1、j1、k1及びl1を設けてもよい。

【０１３７】次に、第４のミキシング手段２０６につい
て図２３を参照しながら説明する。第４のミキシング手
段２０６は、増幅器２１２及び加算器２１３により構成
されている。増幅器２１２はステレオ入力信号Ｒin及び
Ｌinをゲイン（１−γ）で増幅する。この増幅器２１２
からの出力信号は加算器２１３に供給される。加算器２
１３は、増幅器２１２からの出力信号と第３のミキシン
グ手段２０５からの出力信号とを加算する。この加算器
２１１の出力信号は、ステレオ出力信号Ｒout及びＬout
として外部に出力される。

【０１３８】図２３からも明らかなように、第１のミキ
シング手段２０１と第４のミキシング手段２０６とは連
動して動作する。即ち、外部からのステレオ入力信号と
残響音生成手段２００からの残響音が付与された信号と
の各増幅率とが、γの値により連動して変化する。ここ
で、γは直接音に対するステレオ拡大の深さを制御する
ために使用される係数である。このγは、「０〜１」の
範囲の値をとることができる。γがゼロのときは、ステ
レオ拡大処理とは無関係に、ステレオ入力信号がそのま
まステレオ出力信号として外部に出力される。一方、γ
が「１」のときは、ステレオ入力信号にステレオ拡大処
理が行われた信号のみがステレオ出力信号として外部に
出力される。更に、γを適当な値にすることで、パンニ
ングのみの貧弱な音場と、ステレオ拡大によって横方向
まで拡がった音場の中間的な音場が形成され、アコース
ティックピアノによって形成される音場に近い音場を形
成することができる。また、ステレオ入力信号に対して
のみならず残響音生成手段２００の出力に対してもステ
レオ拡大処理が行われるので、横方向まで拡がった残響
音が得られる。

【０１３９】次に、第２のミキシング手段２０３の他の
構成例について図３２を参照しながら説明する。この第
２のミキシング手段２０３は、音像移動感のある残響を
得るための構成である。この第２のミキシング手段２０
３は、図２８に示した構成において、各増幅器２５０〜
２５７の前段に遅延器２７０〜２７７が追加されて構成
されている。遅延器２７０及び２７１の遅延量Ｐ、遅延
器２７２及び２７３の遅延量Ｑ、遅延器２７４及び２７
５の遅延量Ｒ、遅延器２７６及び２７７の遅延量Ｓは、
それぞれ異なるように設定する。

【０１４０】この構成において、例えば、遅延量Ｐをゼ
ロ、遅延量Ｑを１０ｍｓ、遅延量Ｒを２５ｍｓ、遅延量
Ｓを３３ｍｓというように設定すれば、残響音が、斜め
前、真横、斜め後ろの順に移動するように聴こえ、特殊
な残響音が得られる。この場合、第１のミキシング手段
２０１で、直接音が混入されていれば、その直接音も移
動する。このように、かかる構成の第２のミキシング手
段２０３を用いれば、残響音を移動させることができ
る。

【０１４１】次に、この音場拡大装置を利用した音場拡
大システムの例について説明する。この音場拡大システ
ムは、実施の形態１の図１４に示したと同様に構成でき
る。但し、操作パネル８１には、ライン入力端子８２、
ライン出力端子８３、ヘッドホン端子８４並びにボリュ
ーム８５ａ及び８５ｂの他に、直接音に残響音を混合す
る割合を制御する、つまりゲインγを決定するための図
示しないボリューム、及び残響音の広がり感を制御す
る、つまりゲインβを決定するための図示しないボリュ
ームが設けられている。音場拡大システムは、右チャン
ネル入力信号Ｒin及び左チャンネル入力信号Ｌinをライ
ン入力端子８２から入力し、これに所定の処理を加えた
後に、ライン出力端子８３から右チャンネル出力信号Ｒ
out及び左チャンネル出力信号Ｌoutとして出力する。

【０１４２】この音場拡大システムの電気回路は、実施
の形態１の図１３に示したと同様に構成できる。ＣＰＵ
８６は、実施の形態１における処理に加え、直接音に残
響音を混合する割合を制御するためのボリューム、及び
残響音の広がり感を制御するためのボリュームの設定状
態に応じて、ゲインγ及びβを決定ための係数をＤＳＰ
８９に供給する処理を行う。これにより、ＤＳＰ８９
は、音場拡大装置としての機能を発揮するように動作す
る。

【０１４３】この実施の形態３の音場拡大装置は、上述
した実施の形態２の場合と同様の種々の変形が可能であ
る。また、上述した実施の形態２で示したと同様の種々
の装置に適用できる。

【０１４４】以上説明したように、この実施の形態３に
係る音場拡大装置によれば、２チャンネルのスピーカ再
生で、クロストークキャンセルによって拡大した音場
と、頭部音響伝達関数とクロストークキャンセルとの連
結によって拡大した音場が、適度な割合でミキシングさ
れることによって、横方向にはっきりと残響を感じさせ
るように音場を拡大できる。また、ヘッドホン再生でも
同様の効果を得ることができる。更に、また、直接音に
対して、横方向に行き過ぎないようにミキシングするこ
とで、より現実に近い音場感が得られる。

【０１４５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のステレオ
拡大装置によれば、簡単な構成であるにも拘わらずスピ
ーカ再生及びヘッドホン再生を切り換えることが可能で
あり、且つ何れの場合もステレオ音場を拡大することの
できるステレオ拡大装置を提供できる。

【０１４６】また、本発明の音場拡大装置によれば、２
チャンネルのスピーカ再生であるとヘッドホン再生であ
るとに拘わらず、残響音は横方向から聴こえ、直接音は
横方向に広がり過ぎないように調整できる音場拡大装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の態様に係るステレオ拡大装置を
原理的に示す図である。

【図２】図１における信号処理手段の構成を示す図であ
る。

【図３】本発明で使用される頭部音響伝達関数を説明す
るための図である。

【図４】本発明で使用される真横方向の頭部音響伝達関
数を説明するための図である。

【図５】本発明で使用される頭部音響伝達関数をモノラ
ル入力信号に付与する構成を説明するための図である。

【図６】本発明で使用される頭部音響伝達関数をステレ
オ入力信号に付与する構成を説明するための図である。

【図７】図６の構成を変形して示した図である。

【図８】本発明の実施の形態１で使用される頭部音響伝
達関数付与のための概略的な構成を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態１で使用される頭部音響伝
達関数付与のための詳細な構成を示す図である。

【図１０】図１における逆相信号生成手段の構成を示す
図である。

【図１１】図１におけるミキシング手段の構成を示す図
である。

【図１２】図１における音質補正手段の構成を示す図で
ある。

【図１３】本発明の実施の形態１のステレオ拡大装置を
用いたステレオ拡大システムの構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】本発明の実施の形態１のステレオ拡大装置を
用いたステレオ拡大システムの外観斜視図である。

【図１５】本発明の実施の形態１のステレオ拡大装置が
適用されたシングルキーボードの斜視図である。

【図１６】本発明の実施の形態１のステレオ拡大装置が
適用された電子ピアノの斜視図である。

【図１７】本発明の第２の態様に係る音場拡大装置を原
理的に示す図である。

【図１８】本発明の実施の形態２の音場拡大装置の構成
を示すブロック図である。

【図１９】図１７における残響音生成手段の構成を示す
ブロック図である。

【図２０】図１７におけるステレオ拡大手段の構成を示
すブロック図である。

【図２１】本発明の実施の形態２の音場拡大装置が適用
されたシングルキーボードの斜視図である。

【図２２】本発明の第３の態様に係る音場拡大装置を原
理的に示す図である。

【図２３】本発明の実施の形態３の音場拡大装置の構成
を示すブロック図である。

【図２４】図２２における頭部音響伝達関数付与手段の
構成を示す図である。

【図２５】図２２における頭部音響伝達関数付与手段の
一部を詳細に示す図である。

【図２６】本発明で使用される頭部音響伝達関数をステ
レオ入力信号に付与する構成を説明するための図であ
る。

【図２７】本発明の実施の形態３で使用される頭部音響
伝達関数付与のための概略的な構成を示す図である。

【図２８】図２２における第２のミキシング手段の構成
を示す図である。

【図２９】図２２における第３のミキシング手段の構成
を示す図である。

【図３０】図２２における係数手段手段を説明するため
の図である。

【図３１】図２２における係数手段手段で使用される係
数の具体例を示す図である。

【図３２】図２２における第２のミキシング手段の他の
構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 選択手段 ２ 係数出力手段 ３ 信号処理手段 ４ 逆相信号生成手段 ５ ミキシング手段 ６ 音質補正手段 １００ 残響音生成手段 １０１ 第１のミキシング手段 １０２ スピーカ拡大手段 １０３ 第２のミキシング手段 ２００ 残響音生成手段 ２０１ 第１のミキシング手段 ２０２ 頭部音響伝達関数付与手段 ２０３ 第２のミキシング手段 ２０４ スピーカ再生王ステレオ拡大手段 ２０５ 第３のミキシング手段 ２０６ 第４のミキシング手段 ２０７ 係数出力手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｓ 1/00 Ｈ０４Ｓ 1/00 Ｆ Ｄ (72)発明者 北村 実音夫 静岡県浜松市寺島町200番地 株式会社河 合楽器製作所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スピーカ再生又はヘッドホン再生の何れを
   行うかを選択する選択手段と、 該選択手段による選択に応じてスピーカ再生用の係数又
   はヘッドホン再生用の係数の何れかを出力する係数出力
   手段と、 該係数出力手段から送られてきた係数がスピーカ再生用
   である場合にクロストークキャンセルを行うための処理
   部が形成され、ヘッドホン再生用である場合に頭部音響
   伝達関数付与を行うための処理部が形成される信号処理
   手段であって、外部からの２チャンネルのステレオ入力
   信号を該処理部で処理することにより２チャンネルのス
   テレオ中間信号を生成する信号処理手段と、 該係数出力手段から送られてきた係数がスピーカ再生用
   である場合に、一方のチャンネルのステレオ入力信号に
   他方のチャンネルのステレオ入力信号の位相を反転した
   信号を加算することにより２チャンネルのステレオ逆相
   信号を生成し、ヘッドホン再生用である場合に該２チャ
   ンネルのステレオ逆相信号の生成を抑止する逆相信号生
   成手段と、 該信号処理手段からの２チャンネルのステレオ中間信号
   と該逆相信号生成手段からの２チャンネルのステレオ逆
   相信号とを各チャンネル毎にミキシングし、以て２チャ
   ンネルのステレオ出力信号を生成するミキシング手段、
   とを備えたステレオ拡大装置。
2. 【請求項２】前記選択手段はヘッドホンに接続されたプ
   ラグを有し、前記係数出力手段は、該プラグの挿入の有
   無に応じて、スピーカ再生用の係数又はヘッドホン再生
   用の係数の何れかを出力する請求項１に記載のステレオ
   拡大装置。
3. 【請求項３】前記ミキシング手段からの２チャンネルの
   ステレオ出力信号を補正する音質補正手段を更に備えた
   請求項１又は請求項２に記載のステレオ拡大装置。
4. 【請求項４】前記信号処理手段、逆相信号生成手段、ミ
   キシング手段及び音質補正手段はデジタルシグナルプロ
   セッサの処理により構成される請求項１乃至請求項３の
   何れか１項に記載のステレオ拡大装置。
5. 【請求項５】外部からの２チャンネルのステレオ入力信
   号に基づき残響音信号を生成する残響音生成手段と、 該残響音生成手段からの残響音信号と該２チャンネルの
   ステレオ入力信号とをミキシングする第１のミキシング
   手段と、 該第１のミキシング手段からの出力信号に対してステレ
   オ拡大処理を施すステレオ拡大手段と、 該ステレオ拡大手段からの出力信号と該２チャンネルの
   ステレオ入力信号とをミキシングする第２のミキシング
   手段、とを備えた音場拡大装置。
6. 【請求項６】前記残響音生成手段は、前記２チャンネル
   のステレオ入力信号に基づきステレオの残響音信号を生
   成する請求項５に記載の音場拡大装置。
7. 【請求項７】前記第１のミキシング手段における前記２
   チャンネルのステレオ入力信号と前記残響音信号とのミ
   キシング比率が、前記第２のミキシング手段における前
   記２チャンネルのステレオ入力信号と前記ステレオ拡大
   手段からの出力信号とのミキシング比率に連動して変化
   する請求項５又は請求項６に記載の音場拡大装置。
8. 【請求項８】前記ステレオ拡大手段は、 スピーカ再生又はヘッドホン再生の何れを行うかを選択
   する選択手段と、 該選択手段による選択に応じてスピーカ再生用の係数又
   はヘッドホン再生用の係数の何れかを出力する係数出力
   手段と、 該係数出力手段から送られてきた係数がスピーカ再生用
   である場合にクロストークキャンセルを行うための処理
   部が形成され、ヘッドホン再生用である場合に頭部音響
   伝達関数付与を行うための処理部が形成される信号処理
   手段であって、外部からの２チャンネルのステレオ入力
   信号を該処理部で処理することにより２チャンネルのス
   テレオ中間信号を生成する信号処理手段と、 該係数出力手段から送られてきた係数がスピーカ再生用
   である場合に、一方のチャンネルのステレオ入力信号に
   他方のチャンネルのステレオ入力信号の位相を反転した
   信号を加算することにより２チャンネルのステレオ逆相
   信号を生成し、ヘッドホン再生用である場合に該２チャ
   ンネルのステレオ逆相信号の生成を抑止する逆相信号生
   成手段と、 該信号処理手段からの２チャンネルのステレオ中間信号
   と該逆相信号生成手段からの２チャンネルのステレオ逆
   相信号とを各チャンネル毎にミキシングし、以て２チャ
   ンネルのステレオ出力信号を生成するミキシング手段、
   とを備えた請求項５乃至請求項７の何れか１項に記載の
   音場拡大装置。
9. 【請求項９】前記残響音生成手段、第１のミキシング手
   段、ステレオ拡大手段及び第２のミキシング手段はデジ
   タルシグナルプロセッサの処理により構成される請求項
   ５乃至請求項８の何れか１項に記載の音場拡大装置。
10. 【請求項１０】外部からの２チャンネルのステレオ入力
    信号に基づき残響音信号を生成する残響音生成手段と、 該残響音生成手段からの残響音信号と該２チャンネルの
    ステレオ入力信号とをミキシングする第１のミキシング
    手段と、 該第１のミキシング手段からの出力信号に対して、頭部
    音響伝達関数を付与する頭部音響伝達関数付与手段と、 該第１のミキシング手段からの出力信号と、該頭部音響
    伝達関数付与手段からの出力信号をミキシングする第２
    のミキシング手段と、 該第２のミキシング手段からの出力信号に対してスピー
    カ再生用のステレオ拡大処理を施すスピーカ再生用ステ
    レオ拡大手段と、 該第２のミキシング手段からの出力信号と、該スピーカ
    再生用ステレオ拡大手段からの出力信号とをミキシング
    する第３のミキシング手段と、 該第３のミキシング手段からの出力信号と該２チャンネ
    ルのステレオ入力信号とをミキシングする第４のミキシ
    ング手段と、 ヘッドホン再生かスピーカ再生かに応じて、該残響音生
    成手段、該第２のミキシング手段及び該第３のミキシン
    グ手段に、それぞれ係数を転送する係数出力手段、とを
    備えた音場拡大装置。
11. 【請求項１１】前記第１のミキシング手段における前記
    ステレオ入力信号と前記残響音信号とのミキシング比率
    が、前記第４のミキシング手段における前記ステレオ入
    力信号と前記第３のミキシング手段からの出力信号との
    ミキシング比率に連動して変化する請求項１０に記載の
    音場拡大装置。
12. 【請求項１２】前記頭部音響伝達関数付与手段は、前記
    第１のミキシング手段からの出力信号に対し、少なくと
    も２方向に対応する頭部音響伝達関数を付与する処理を
    行い、各処理結果をミキシングして出力する請求項１０
    又は請求項１１に記載の音場拡大装置。
13. 【請求項１３】ヘッドホンを接続するヘッドホン接続機
    構を更に有し、前記係数出力手段は、該ヘッドホン接続
    機構にヘッドホンが接続されているかどうかに応じて、
    ヘッドホン再生用又はスピーカ再生用の係数を前記残響
    音生成手段、前記第２のミキシング手段及び前記第３の
    ミキシング手段に転送する請求項１０乃至請求項１２の
    何れか１項に記載の音場拡大装置。