JPH11252698A - 音場処理装置 - Google Patents
音場処理装置Info
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- JPH11252698A JPH11252698A JP10060371A JP6037198A JPH11252698A JP H11252698 A JPH11252698 A JP H11252698A JP 10060371 A JP10060371 A JP 10060371A JP 6037198 A JP6037198 A JP 6037198A JP H11252698 A JPH11252698 A JP H11252698A
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- sound field
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 近接スピーカのクロストークキャンセルおよ
び仮想音場合成の両機能を実現することができる音場処
理装置を提供する。 【解決手段】 ステレオオーディオ装置１の出力Ｌ0 ，
Ｒ0 は、音場処理装置２で信号処理され、イコライザ
３，４を通って左スピーカ５，右スピーカ６に出力され
ることにより、音が再生され聴取者７の両耳に到達す
る。音場処理装置２における音場処理の伝達関数を
ＨT 、実音源（左スピーカ５，右スピーカ６）から聴取
者７の両耳までの音の伝達関数をＨR 、仮想音源（左仮
想スピーカ８，右仮想スピーカ９）から聴取者の両耳ま
での音の伝達関数をＨV とする。ここで、ＨT ・ＨR ＝
ＨV が成り立つようにすれば、仮想音場合成およびクロ
ストークキャンセルを同時に行うことができる。
び仮想音場合成の両機能を実現することができる音場処
理装置を提供する。 【解決手段】 ステレオオーディオ装置１の出力Ｌ0 ，
Ｒ0 は、音場処理装置２で信号処理され、イコライザ
３，４を通って左スピーカ５，右スピーカ６に出力され
ることにより、音が再生され聴取者７の両耳に到達す
る。音場処理装置２における音場処理の伝達関数を
ＨT 、実音源（左スピーカ５，右スピーカ６）から聴取
者７の両耳までの音の伝達関数をＨR 、仮想音源（左仮
想スピーカ８，右仮想スピーカ９）から聴取者の両耳ま
での音の伝達関数をＨV とする。ここで、ＨT ・ＨR ＝
ＨV が成り立つようにすれば、仮想音場合成およびクロ
ストークキャンセルを同時に行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２つのスピーカを
用いて音場再生を行う音場処理装置に関するものであ
る。
用いて音場再生を行う音場処理装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】２つのスピーカが近接配置された音響再
生装置において、音場を拡大する音場処理装置を用いた
ものが知られている。従来、この音場拡大を実現するた
めには、インパルス応答を実測し、このインパルス応答
からＨＲＴＦ（Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓ
ｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を導き出し、このＨＲＴＦ
の補特性を用いて音信号に音場処理を行なった信号をス
ピーカから再生出力していた。通常、これらはＦＩＲ
（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｎｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）
フィルタにより実現されているが、計算量が大きく、か
つ、補特性が収束しにくい等の問題があった。
生装置において、音場を拡大する音場処理装置を用いた
ものが知られている。従来、この音場拡大を実現するた
めには、インパルス応答を実測し、このインパルス応答
からＨＲＴＦ（Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓ
ｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を導き出し、このＨＲＴＦ
の補特性を用いて音信号に音場処理を行なった信号をス
ピーカから再生出力していた。通常、これらはＦＩＲ
（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｎｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）
フィルタにより実現されているが、計算量が大きく、か
つ、補特性が収束しにくい等の問題があった。
【０００３】また、他の従来例として、１つのスピーカ
から聴取者の左右の耳までの音の音量差であるＩＡＤ
（両耳間振幅差）、および、到達時間差であるＩＴＤ
（両耳間到達時間差）を用いて音場を拡大する音場処理
装置が、例えば、特開平６−５１７５９号公報等で知ら
れている。なお、ＩＴＤに代えて、ＩＰＤ（両耳間到達
位相差）を用いる場合もあるが、実質的には同じであ
る。
から聴取者の左右の耳までの音の音量差であるＩＡＤ
（両耳間振幅差）、および、到達時間差であるＩＴＤ
（両耳間到達時間差）を用いて音場を拡大する音場処理
装置が、例えば、特開平６−５１７５９号公報等で知ら
れている。なお、ＩＴＤに代えて、ＩＰＤ（両耳間到達
位相差）を用いる場合もあるが、実質的には同じであ
る。
【０００４】図５は、従来の音場処理装置を用いた音場
再生システムの概要説明図である。図中、５は左スピー
カ、６は右スピーカ、７は聴取者、８は仮想左スピー
カ、９は仮想右スピーカ、５１は信号源、５２は仮想音
場合成処理部、５３はクロストークキャンセラである。
仮想音場合成処理部５２およびクロストークキャンセラ
５３が音場処理装置の機能を実現する部分である。左ス
ピーカ５，右スピーカ６から出力される音が聴取者７に
よって聴取されて認識される音場を再生するために、信
号源５１の２チャネルの出力Ｌ0 ，Ｒ0 を信号処理し、
２チャネルの出力Ｌ4 ，Ｒ4 を出す。この２チャネルの
出力Ｌ4 ，Ｒ4 は、左スピーカ５，右スピーカ６から再
生出力され、聴取者７の左右の耳に到達して、出力
Ｌ5 ，Ｒ5 となる。このとき、左スピーカ５および右ス
ピーカ６と聴取者７の左耳および右耳との間には、４本
の経路が形成される。すなわち、左スピーカ５から聴取
者７の左の耳に、また、右スピーカから聴取者７の右の
耳に、交差しないで到達する主経路と、左スピーカ５か
ら聴取者７の右の耳に、また、右スピーカ６から聴取者
７左の耳に交差して到達するクロストーク経路である。
再生システムの概要説明図である。図中、５は左スピー
カ、６は右スピーカ、７は聴取者、８は仮想左スピー
カ、９は仮想右スピーカ、５１は信号源、５２は仮想音
場合成処理部、５３はクロストークキャンセラである。
仮想音場合成処理部５２およびクロストークキャンセラ
５３が音場処理装置の機能を実現する部分である。左ス
ピーカ５，右スピーカ６から出力される音が聴取者７に
よって聴取されて認識される音場を再生するために、信
号源５１の２チャネルの出力Ｌ0 ，Ｒ0 を信号処理し、
２チャネルの出力Ｌ4 ，Ｒ4 を出す。この２チャネルの
出力Ｌ4 ，Ｒ4 は、左スピーカ５，右スピーカ６から再
生出力され、聴取者７の左右の耳に到達して、出力
Ｌ5 ，Ｒ5 となる。このとき、左スピーカ５および右ス
ピーカ６と聴取者７の左耳および右耳との間には、４本
の経路が形成される。すなわち、左スピーカ５から聴取
者７の左の耳に、また、右スピーカから聴取者７の右の
耳に、交差しないで到達する主経路と、左スピーカ５か
ら聴取者７の右の耳に、また、右スピーカ６から聴取者
７左の耳に交差して到達するクロストーク経路である。
【０００５】信号源５１は、例えばモノラルの楽音を、
この楽音の音域に応じて音量を配分して２チャネルの出
力Ｌ0 ，Ｒ0 を出すものである。信号源５１の２チャネ
ルの出力Ｌ0 ，Ｒ0 は、仮想音場合成処理部５２におい
て、実音源である左スピーカ５，右スピーカ６の音源位
置を、仮想音源である仮想左スピーカ８，仮想右スピー
カ９の位置に移動するように、上述したＩＡＤ（両耳間
振幅差）、ＩＴＤ（両耳間到達時間差）を用いて信号処
理される。クロストークキャンセラ５３は、この仮想音
場合成処理部５１の２チャネルの出力Ｌ3 ，Ｒ3 を入力
し、上述したクロストーク経路で伝達される音をキャン
セルするために、上述したＩＡＤ（両耳間振幅差）、Ｉ
ＴＤ（両耳間到達時間差）を用いた信号処理を行う。ク
ロストークキャンセラ５３自体の構成および設計法は、
例えば、特公平７−１０５９９９号公報で知られてい
る。
この楽音の音域に応じて音量を配分して２チャネルの出
力Ｌ0 ，Ｒ0 を出すものである。信号源５１の２チャネ
ルの出力Ｌ0 ，Ｒ0 は、仮想音場合成処理部５２におい
て、実音源である左スピーカ５，右スピーカ６の音源位
置を、仮想音源である仮想左スピーカ８，仮想右スピー
カ９の位置に移動するように、上述したＩＡＤ（両耳間
振幅差）、ＩＴＤ（両耳間到達時間差）を用いて信号処
理される。クロストークキャンセラ５３は、この仮想音
場合成処理部５１の２チャネルの出力Ｌ3 ，Ｒ3 を入力
し、上述したクロストーク経路で伝達される音をキャン
セルするために、上述したＩＡＤ（両耳間振幅差）、Ｉ
ＴＤ（両耳間到達時間差）を用いた信号処理を行う。ク
ロストークキャンセラ５３自体の構成および設計法は、
例えば、特公平７−１０５９９９号公報で知られてい
る。
【０００６】しかし、上述した従来の音場処理装置で
は、仮想音場を合成するための信号処理と、クロストー
ク経路の音をキャンセルするための信号処理とを個別に
行っていた。したがって、両信号処理を単に縦続的に合
わせた信号処理においては、仮想音場の合成とクロスト
ークキャンセルとを同時に満足するとは必ずしもいえな
かった。また、信号処理部の構成を別々にしているた
め、演算量が多くなり信号処理部の負担が大きかった。
信号処理の過程が長くなるため、演算部の精度が高くな
いと音に歪み発生するおそれなどがあった。
は、仮想音場を合成するための信号処理と、クロストー
ク経路の音をキャンセルするための信号処理とを個別に
行っていた。したがって、両信号処理を単に縦続的に合
わせた信号処理においては、仮想音場の合成とクロスト
ークキャンセルとを同時に満足するとは必ずしもいえな
かった。また、信号処理部の構成を別々にしているた
め、演算量が多くなり信号処理部の負担が大きかった。
信号処理の過程が長くなるため、演算部の精度が高くな
いと音に歪み発生するおそれなどがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、近接スピーカの
クロストークキャンセルおよび仮想音場合成の両機能を
実現することができるとともに、この機能を少ない演算
量で実現することができる音場処理装置を提供すること
を目的とするものである。
題点を解決するためになされたもので、近接スピーカの
クロストークキャンセルおよび仮想音場合成の両機能を
実現することができるとともに、この機能を少ない演算
量で実現することができる音場処理装置を提供すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、左右のスピー
カから出力される音が聴取者によって聴取されて認識さ
れる音場を再生するために、左右両チャネルの信号を処
理して前記左右のスピーカに供給する音場処理装置であ
って、前記左右のスピーカと前記聴取者の左右の耳の位
置との間に形成される、２つの主経路および２つのクロ
ストーク経路の各経路を音が伝搬し、かつ、前記左右の
スピーカとは異なる位置に設定された左右の仮想音源と
前記聴取者の左右の耳の位置との間に形成される、２つ
の主経路および２つのクロストーク経路の各経路を音が
伝搬するものとし、前記主経路を通る音の伝搬に対し前
記クロストーク経路を通る音に、前記主経路および前記
クロストーク経路との間の距離差に応じた減衰および伝
搬遅延があるものとして、前記左右のスピーカから前記
聴取者の左右の耳の位置までの第１の伝達関数および、
前記左右の仮想音源から前記聴取者の左右の耳の位置ま
での第２の伝達関数が決定され、前記第１，第２の伝達
関数に基づいて第３の伝達関数が設定されており、前記
左右両チャネルの信号に前記第３の伝達関数を掛け合わ
せことにより、前記左右両チャネルの信号が前記左右の
仮想音源から出力された場合と等価な音場が再生される
ようにするものである。
カから出力される音が聴取者によって聴取されて認識さ
れる音場を再生するために、左右両チャネルの信号を処
理して前記左右のスピーカに供給する音場処理装置であ
って、前記左右のスピーカと前記聴取者の左右の耳の位
置との間に形成される、２つの主経路および２つのクロ
ストーク経路の各経路を音が伝搬し、かつ、前記左右の
スピーカとは異なる位置に設定された左右の仮想音源と
前記聴取者の左右の耳の位置との間に形成される、２つ
の主経路および２つのクロストーク経路の各経路を音が
伝搬するものとし、前記主経路を通る音の伝搬に対し前
記クロストーク経路を通る音に、前記主経路および前記
クロストーク経路との間の距離差に応じた減衰および伝
搬遅延があるものとして、前記左右のスピーカから前記
聴取者の左右の耳の位置までの第１の伝達関数および、
前記左右の仮想音源から前記聴取者の左右の耳の位置ま
での第２の伝達関数が決定され、前記第１，第２の伝達
関数に基づいて第３の伝達関数が設定されており、前記
左右両チャネルの信号に前記第３の伝達関数を掛け合わ
せことにより、前記左右両チャネルの信号が前記左右の
仮想音源から出力された場合と等価な音場が再生される
ようにするものである。
【０００９】一具体例としては、係数ｋR ，遅延時間Ｄ
R を前記左右のスピーカから前記主経路を音が伝搬する
ときの減衰量および伝搬遅延時間に対する、前記左右の
スピーカから前記クロストーク経路を音が伝搬するとき
の減衰量の比および伝搬遅延時間の差とし、係数ｋV ，
遅延時間ＤV を前記左右の仮想音源から主経路を音が伝
搬するときの減衰量および伝搬遅延時間に対する、前記
左右の仮想音源から前記クロストーク経路を音が伝搬す
るときの減衰量の比および伝搬遅延時間の差としたと
き、前記第３の伝達関数が、次式のＨT で与えられるも
のである。
R を前記左右のスピーカから前記主経路を音が伝搬する
ときの減衰量および伝搬遅延時間に対する、前記左右の
スピーカから前記クロストーク経路を音が伝搬するとき
の減衰量の比および伝搬遅延時間の差とし、係数ｋV ，
遅延時間ＤV を前記左右の仮想音源から主経路を音が伝
搬するときの減衰量および伝搬遅延時間に対する、前記
左右の仮想音源から前記クロストーク経路を音が伝搬す
るときの減衰量の比および伝搬遅延時間の差としたと
き、前記第３の伝達関数が、次式のＨT で与えられるも
のである。
【数２】 したがって、近接スピーカのクロストークキャンセルお
よび仮想音場合成の両機能を同時に実現することができ
るとともに、少ない演算量でこの機能を実現することが
でき、信号処理部の負担が軽減されるとともに、高精度
の信号処理を必要としない。
よび仮想音場合成の両機能を同時に実現することができ
るとともに、少ない演算量でこの機能を実現することが
でき、信号処理部の負担が軽減されるとともに、高精度
の信号処理を必要としない。
【００１０】さらに、前記左右両チャネルの信号が入力
され前記左右のスピーカに供給されるまでの間におい
て、前記聴取者の位置で周波数特性が平坦になるように
周波数特性の補償を行うイコライザ部を設けたものであ
る。したがって、音場処理によって音の高域成分が強調
される現象を補償することができる。
され前記左右のスピーカに供給されるまでの間におい
て、前記聴取者の位置で周波数特性が平坦になるように
周波数特性の補償を行うイコライザ部を設けたものであ
る。したがって、音場処理によって音の高域成分が強調
される現象を補償することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の音場処理装置の
実施の一形態を用いた音場再生システムの概要説明図で
ある。図中、図５と同様な部分には同じ符号を付して説
明を省略する。１はステレオオーディオ装置、２は音場
処理装置、３，４はイコライザである。ステレオオーデ
ィオ装置１の出力Ｌ0 ，Ｒ0 は、図２を参照して後述す
る音場処理装置２に入力され、仮想音場合成およびクロ
ストークキャンセルの信号処理を同時にされて、イコラ
イザ３，４に入力される。イコライザ３，４は必ずしも
必要なものではないが、後述するように再生出力される
音の周波数特性を補償する。その出力Ｌ1 ，Ｒ1 は、実
音源である左スピーカ５，右スピーカ６に出力されて音
が再生され、聴取者７の両耳に到達して出力Ｌ2 ，Ｒ2
となる。
実施の一形態を用いた音場再生システムの概要説明図で
ある。図中、図５と同様な部分には同じ符号を付して説
明を省略する。１はステレオオーディオ装置、２は音場
処理装置、３，４はイコライザである。ステレオオーデ
ィオ装置１の出力Ｌ0 ，Ｒ0 は、図２を参照して後述す
る音場処理装置２に入力され、仮想音場合成およびクロ
ストークキャンセルの信号処理を同時にされて、イコラ
イザ３，４に入力される。イコライザ３，４は必ずしも
必要なものではないが、後述するように再生出力される
音の周波数特性を補償する。その出力Ｌ1 ，Ｒ1 は、実
音源である左スピーカ５，右スピーカ６に出力されて音
が再生され、聴取者７の両耳に到達して出力Ｌ2 ，Ｒ2
となる。
【００１２】音場処理装置２における音場処理の伝達関
数（行列表現）をＨT 、実音源（左スピーカ５，右スピ
ーカ６）から聴取者７の両耳までの音の伝達関数（行列
表現）をＨR 、仮想音源（左仮想スピーカ８，右仮想ス
ピーカ９）から聴取者の両耳までの音の伝達関数（行列
表現）をＨV とする。ここで、次式が成り立つようにす
れば、２チャネルの出力Ｌ1 ，Ｒ1 が、仮想左スピーカ
８，仮想右スピーカ９に入力されて音が再生出力された
場合と等価な音場が再生される。このとき、仮想音場合
成処理およびクロストークキャンセルが同時に行われる
ことになる。 ＨT ・ＨR ＝ＨV ・・・（１） すなわち、 ＨT ＝ＨV ・ＨR -1 ・・・（２） となるように、音場処理の伝達関数（行列表現）ＨT を
設定する。
数（行列表現）をＨT 、実音源（左スピーカ５，右スピ
ーカ６）から聴取者７の両耳までの音の伝達関数（行列
表現）をＨR 、仮想音源（左仮想スピーカ８，右仮想ス
ピーカ９）から聴取者の両耳までの音の伝達関数（行列
表現）をＨV とする。ここで、次式が成り立つようにす
れば、２チャネルの出力Ｌ1 ，Ｒ1 が、仮想左スピーカ
８，仮想右スピーカ９に入力されて音が再生出力された
場合と等価な音場が再生される。このとき、仮想音場合
成処理およびクロストークキャンセルが同時に行われる
ことになる。 ＨT ・ＨR ＝ＨV ・・・（１） すなわち、 ＨT ＝ＨV ・ＨR -1 ・・・（２） となるように、音場処理の伝達関数（行列表現）ＨT を
設定する。
【００１３】左スピーカ５，右スピーカ６は聴取者７に
対して左右対称位置に配置されているものとし、左仮想
スピーカ８，右仮想スピーカ９も聴取者７に対して左右
対称位置になるように設定する。実音源において、主経
路に沿った音の伝達関数をＨRS、クロストーク経路に沿
った音の伝達関数をＨRAとする。さらに、仮想音源にお
いても主経路に沿った音の伝達関数をＨVS、クロストー
ク経路に沿った音の伝達関数をＨVAとする。このように
して、伝搬経路をモデル化して伝達関数を検討すると、
上述した実音源から聴取者７の両耳までの音の伝達関数
ＨR ，仮想音源から聴取者の両耳までの音の伝達関数Ｈ
V は、それぞれ次の（３），（４）式で表される。式
（２）に式（３），（４）を代入すると、次の（５）式
が得られる。
対して左右対称位置に配置されているものとし、左仮想
スピーカ８，右仮想スピーカ９も聴取者７に対して左右
対称位置になるように設定する。実音源において、主経
路に沿った音の伝達関数をＨRS、クロストーク経路に沿
った音の伝達関数をＨRAとする。さらに、仮想音源にお
いても主経路に沿った音の伝達関数をＨVS、クロストー
ク経路に沿った音の伝達関数をＨVAとする。このように
して、伝搬経路をモデル化して伝達関数を検討すると、
上述した実音源から聴取者７の両耳までの音の伝達関数
ＨR ，仮想音源から聴取者の両耳までの音の伝達関数Ｈ
V は、それぞれ次の（３），（４）式で表される。式
（２）に式（３），（４）を代入すると、次の（５）式
が得られる。
【００１４】
【数３】
【数４】
【数５】
【００１５】上述した式（５）は、クロストークキャン
セルを含めて仮想音場合成処理を行っている。したがっ
て、この式（５）において、さらに、聴取者の左右の耳
までの音の振幅差であるＩＡＤ（両耳間振幅差）、およ
び、到達時間差であるＩＴＤ（両耳間到達時間差）に基
づいた伝達関数のモデル化を行えば演算量を削減するこ
とができることとなる。ＩＡＤ（両耳間振幅差）を考慮
して係数ｋR ，ｋV を設定する。係数ｋR は、実音源に
おいて主経路を音が伝搬するときの減衰量に対する、ク
ロストーク経路を音が伝搬するときの減衰量の比であ
る。係数ｋV は、仮想音源において主経路を音が伝搬す
るときの減衰量に対する、クロストーク経路を音が伝搬
するときの減衰量の比である。
セルを含めて仮想音場合成処理を行っている。したがっ
て、この式（５）において、さらに、聴取者の左右の耳
までの音の振幅差であるＩＡＤ（両耳間振幅差）、およ
び、到達時間差であるＩＴＤ（両耳間到達時間差）に基
づいた伝達関数のモデル化を行えば演算量を削減するこ
とができることとなる。ＩＡＤ（両耳間振幅差）を考慮
して係数ｋR ，ｋV を設定する。係数ｋR は、実音源に
おいて主経路を音が伝搬するときの減衰量に対する、ク
ロストーク経路を音が伝搬するときの減衰量の比であ
る。係数ｋV は、仮想音源において主経路を音が伝搬す
るときの減衰量に対する、クロストーク経路を音が伝搬
するときの減衰量の比である。
【００１６】また、ＩＴＤ（両耳間到達時間差）を考慮
して遅延時間ＤR ，ＤV を設定する。遅延時間ＤR は、
実音源において主経路を音が伝搬するときの音の伝搬遅
延時間に対するクロストーク経路を音が伝搬するときの
伝搬遅延時間の差である。遅延時間ＤV は、仮想音源に
おいて主経路を音が伝搬するときの音の伝搬遅延時間に
対するクロストーク経路を音が伝搬するときの伝搬遅延
時間の差である。
して遅延時間ＤR ，ＤV を設定する。遅延時間ＤR は、
実音源において主経路を音が伝搬するときの音の伝搬遅
延時間に対するクロストーク経路を音が伝搬するときの
伝搬遅延時間の差である。遅延時間ＤV は、仮想音源に
おいて主経路を音が伝搬するときの音の伝搬遅延時間に
対するクロストーク経路を音が伝搬するときの伝搬遅延
時間の差である。
【００１７】したがって、実音源において、主経路に沿
った音の伝達関数をＨRS、クロストーク経路に沿った音
の伝達関数をＨRA、仮想音源において主経路に沿った音
の伝達関数をＨVS、クロストーク経路に沿った音の伝達
関数をＨVAは、次式の通りになる。その結果、式
（６），（７）を式（５）に代入すると次の（８）式が
得られる。したがって、伝達関数ＨT が、式（８）とな
るように、音像処理部２のフィルタ特性を決めればよ
い。
った音の伝達関数をＨRS、クロストーク経路に沿った音
の伝達関数をＨRA、仮想音源において主経路に沿った音
の伝達関数をＨVS、クロストーク経路に沿った音の伝達
関数をＨVAは、次式の通りになる。その結果、式
（６），（７）を式（５）に代入すると次の（８）式が
得られる。したがって、伝達関数ＨT が、式（８）とな
るように、音像処理部２のフィルタ特性を決めればよ
い。
【００１８】
【数６】
【数７】
【数８】
【００１９】図２は、図１に示した本発明の音場処理装
置の実施の一形態のブロック構成図である。図中、１
１，１４，１８，２１は遅延器、１２，１５，１６，１
７，１９，２２，２３，２４は乗算器、１３，２０は加
算器である。ステレオオーディオ装置１からの２チャネ
ルの出力信号Ｒ0 ，Ｌ0 は、それぞれ、２チャネルの遅
延器１１，１８に入力されるとともに、加算器１３，２
０にも出力される。遅延器１１，１８は、それぞれ入力
信号に対して遅延時間ＤR ，遅延時間ＤV ，遅延時間
（ＤR ＋ＤV ）の３つの遅延信号を出力する。遅延器１
１，１８からの遅延時間ＤR の遅延信号は、それぞれ乗
算器１６，２３により係数（−ｋR ）を乗算されて、加
算器２０，１３に出力される。遅延器１１，１８からの
遅延時間ＤV の遅延信号は、それぞれ乗算器１７，２４
により係数（ｋV）を乗算されて、加算器１３，２０に
出力される。遅延器１１，１８からの遅延時間（ＤR ＋
ＤV ）の遅延信号は、それぞれ乗算器１２，１９により
係数（−ｋR ｋV ）を乗算されて、加算器１３，２０に
出力される。上述した、遅延器１１、加算器１３、乗算
器１６，１７，１２、遅延器１８、加算器２０、乗算器
２３，２４，１９により格子型ブロックが構成され、式
（８）における行列部分の特性を実現している。
置の実施の一形態のブロック構成図である。図中、１
１，１４，１８，２１は遅延器、１２，１５，１６，１
７，１９，２２，２３，２４は乗算器、１３，２０は加
算器である。ステレオオーディオ装置１からの２チャネ
ルの出力信号Ｒ0 ，Ｌ0 は、それぞれ、２チャネルの遅
延器１１，１８に入力されるとともに、加算器１３，２
０にも出力される。遅延器１１，１８は、それぞれ入力
信号に対して遅延時間ＤR ，遅延時間ＤV ，遅延時間
（ＤR ＋ＤV ）の３つの遅延信号を出力する。遅延器１
１，１８からの遅延時間ＤR の遅延信号は、それぞれ乗
算器１６，２３により係数（−ｋR ）を乗算されて、加
算器２０，１３に出力される。遅延器１１，１８からの
遅延時間ＤV の遅延信号は、それぞれ乗算器１７，２４
により係数（ｋV）を乗算されて、加算器１３，２０に
出力される。遅延器１１，１８からの遅延時間（ＤR ＋
ＤV ）の遅延信号は、それぞれ乗算器１２，１９により
係数（−ｋR ｋV ）を乗算されて、加算器１３，２０に
出力される。上述した、遅延器１１、加算器１３、乗算
器１６，１７，１２、遅延器１８、加算器２０、乗算器
２３，２４，１９により格子型ブロックが構成され、式
（８）における行列部分の特性を実現している。
【００２０】加算器１３，２０には、それぞれ遅延時間
が２ＤR の遅延器１４，２１と係数が（−ｋR 2）の乗算
器１５，２２からなるループブロックが接続され、かつ
このループブロックの入力端がこの音場処理装置の２チ
ャネル出力Ｒ1 ，Ｌ1 となる。この各ループブロック
は、式（８）における行列の係数部を実現している。な
お、式（８）の特性を実現する構成は図示したものに限
らない。格子型ブロックとループブロック部の構成を一
部共用化するなど、種々の変形を行って異なる構成でも
実現することができる。
が２ＤR の遅延器１４，２１と係数が（−ｋR 2）の乗算
器１５，２２からなるループブロックが接続され、かつ
このループブロックの入力端がこの音場処理装置の２チ
ャネル出力Ｒ1 ，Ｌ1 となる。この各ループブロック
は、式（８）における行列の係数部を実現している。な
お、式（８）の特性を実現する構成は図示したものに限
らない。格子型ブロックとループブロック部の構成を一
部共用化するなど、種々の変形を行って異なる構成でも
実現することができる。
【００２１】上述した実音源に関する係数ｋR 、遅延時
間ＤR は、実測により決定することができる。また、仮
想音源に関する係数ｋV 、ＤV は、仮想音源の位置を決
定することにより設定することができる。一具体例を示
すと次の通りである。図１において、実音源である左ス
ピーカ５，右スピーカ６は、聴取者７の中心線に対して
左右に各１０度となるよう配置した。仮想音源である左
仮想スピーカ８，右仮想スピーカ９は、聴取者７の中心
線に対して左右に各３０度となるよう配置した。実音源
に関し、係数ｋR ＝０．８，遅延時間ＤR ＝約２μｓｅ
ｃ、仮想音源に関し、係数ｋV ＝０．５，遅延時間ＤV
＝約２０μｓｅｃとした。ここで、ディジタル処理の１
サンプル時間は約２μｓｅｃ（サンプリング周波数は４
８ｋＨｚ）であった。遅延時間ＤR は、これより短くし
た方が理論にかなっているが、１サンプル時間未満にで
きないために１サンプル時間である約２μｓｅｃとした
ものである。なお、遅延時間ＤV は１０サンプル分であ
る。
間ＤR は、実測により決定することができる。また、仮
想音源に関する係数ｋV 、ＤV は、仮想音源の位置を決
定することにより設定することができる。一具体例を示
すと次の通りである。図１において、実音源である左ス
ピーカ５，右スピーカ６は、聴取者７の中心線に対して
左右に各１０度となるよう配置した。仮想音源である左
仮想スピーカ８，右仮想スピーカ９は、聴取者７の中心
線に対して左右に各３０度となるよう配置した。実音源
に関し、係数ｋR ＝０．８，遅延時間ＤR ＝約２μｓｅ
ｃ、仮想音源に関し、係数ｋV ＝０．５，遅延時間ＤV
＝約２０μｓｅｃとした。ここで、ディジタル処理の１
サンプル時間は約２μｓｅｃ（サンプリング周波数は４
８ｋＨｚ）であった。遅延時間ＤR は、これより短くし
た方が理論にかなっているが、１サンプル時間未満にで
きないために１サンプル時間である約２μｓｅｃとした
ものである。なお、遅延時間ＤV は１０サンプル分であ
る。
【００２２】図１に戻って、イコライザ３，４について
説明する。上述したように本発明では、主経路およびク
ロストーク経路ともに、演算が容易になるようにモデル
化した伝達関数を適用している。しかし、実際には、音
の伝達には周波数特性があり、低音域は音の減衰が少な
い。そのため、上述した音場処理を行った音を聴取する
と、音の高域成分が強調され、「キンキンした音」にな
って聞こえる。したがって、イコライザ回路３，４を通
して左スピーカ５，右スピーカ６に供給するようにし、
イコライザ３，４において、低音域を高めるか高音域を
低めることによって、聴取者７の位置で周波数特性が平
坦になるように周波数特性の補償を行う。なお、上述し
た伝達関数ＨR ，ＨV が周波数に依存して特性が変化す
るように設計しその結果、ＨT も周波数に依存して特性
が変化するようにして、実際の音の伝搬特性に近づける
ようにしてもよい。
説明する。上述したように本発明では、主経路およびク
ロストーク経路ともに、演算が容易になるようにモデル
化した伝達関数を適用している。しかし、実際には、音
の伝達には周波数特性があり、低音域は音の減衰が少な
い。そのため、上述した音場処理を行った音を聴取する
と、音の高域成分が強調され、「キンキンした音」にな
って聞こえる。したがって、イコライザ回路３，４を通
して左スピーカ５，右スピーカ６に供給するようにし、
イコライザ３，４において、低音域を高めるか高音域を
低めることによって、聴取者７の位置で周波数特性が平
坦になるように周波数特性の補償を行う。なお、上述し
た伝達関数ＨR ，ＨV が周波数に依存して特性が変化す
るように設計しその結果、ＨT も周波数に依存して特性
が変化するようにして、実際の音の伝搬特性に近づける
ようにしてもよい。
【００２３】図３は、本発明の音場処理装置を用いた音
場再生システムの一例の機能ブロック図である。図中、
３１はオーディオ装置、３２はＡＤＣ（ＡＤ変換器）、
３３は音場処理部、３４はパネルスイッチ、３５は音場
処理係数設定部、３６はＤＡＣ（ＤＡ変換器）、３７は
アンプである。右スピーカ６，左スピーカ５は、図５，
図１における実音源の右スピーカ６，左スピーカ５であ
る。
場再生システムの一例の機能ブロック図である。図中、
３１はオーディオ装置、３２はＡＤＣ（ＡＤ変換器）、
３３は音場処理部、３４はパネルスイッチ、３５は音場
処理係数設定部、３６はＤＡＣ（ＤＡ変換器）、３７は
アンプである。右スピーカ６，左スピーカ５は、図５，
図１における実音源の右スピーカ６，左スピーカ５であ
る。
【００２４】オーディオ装置３１は、図１のステレオオ
ーディオ装置１から、左右２チャネルのステレオ音源の
信号を出力するものでも、図５に示したようにモノラル
の音源が２チャネルに分配されたものであってもよい。
ＡＤＣ（ＡＤ変換器）３２は、２チャネルの信号をディ
ジタル化する。音場処理部３３は、本発明の音場処理装
置の中心機能であり、ディジタル信号処理により図２に
示した信号処理を行う。必要に応じて図１に示したイコ
ライザ３，４もディジタル信号処理で行う。図２では、
音場処理をハードウエア的に図示していたが、実施に際
しては、演算回路を用いて実現するほか、ＤＳＰ（ディ
ィジタルシグナルプロセッサ）あるいはＣＰＵと処理プ
ログラムとを用いてソフトウエア的に実現することもで
きる。
ーディオ装置１から、左右２チャネルのステレオ音源の
信号を出力するものでも、図５に示したようにモノラル
の音源が２チャネルに分配されたものであってもよい。
ＡＤＣ（ＡＤ変換器）３２は、２チャネルの信号をディ
ジタル化する。音場処理部３３は、本発明の音場処理装
置の中心機能であり、ディジタル信号処理により図２に
示した信号処理を行う。必要に応じて図１に示したイコ
ライザ３，４もディジタル信号処理で行う。図２では、
音場処理をハードウエア的に図示していたが、実施に際
しては、演算回路を用いて実現するほか、ＤＳＰ（ディ
ィジタルシグナルプロセッサ）あるいはＣＰＵと処理プ
ログラムとを用いてソフトウエア的に実現することもで
きる。
【００２５】パネルスイッチ３４は、音場処理係数設定
部３５におけるＩＡＤ（両耳間振幅差）に関する係数ｋ
R ，ｋV 、ＩＴＤ（両耳間到達時間差）に関する遅延時
間ＤR ，ＤV の設定を行うことにより音場処理部３３を
制御する。ＤＡＣ（ＤＡ変換器）３６は、アナログ信号
に変換し音場処理された２チャネルの信号をアンプ３７
に供給する。アンプ３７は、この２チャネルの信号を右
スピーカ６，左スピーカ５に供給する。図１に示したイ
コライザ３，４は、アンプ３７内に設けることもでき
る。
部３５におけるＩＡＤ（両耳間振幅差）に関する係数ｋ
R ，ｋV 、ＩＴＤ（両耳間到達時間差）に関する遅延時
間ＤR ，ＤV の設定を行うことにより音場処理部３３を
制御する。ＤＡＣ（ＤＡ変換器）３６は、アナログ信号
に変換し音場処理された２チャネルの信号をアンプ３７
に供給する。アンプ３７は、この２チャネルの信号を右
スピーカ６，左スピーカ５に供給する。図１に示したイ
コライザ３，４は、アンプ３７内に設けることもでき
る。
【００２６】図４は、本発明の音場処理装置を用いた音
場再生システムの一例のシステム構成ブロック図であ
る。図中、図３と同様な部分には同じ符号を付してい
る。４１はバス、４２は表示器、４３はＲＯＭ、４４は
ＲＡＭ、４５はＣＰＵ、４６はインターフェース、４７
はＤＳＰである。バス４１には各ブロックが接続されて
いる。ＲＯＭ４３に記憶されＲＡＭ４４にロードされた
音場処理プログラムを用い、ＣＰＵ４５は、パネルスイ
ッチ３４の検出処理、表示器４２への画像表示処理等を
行う。オーディオ装置３１からの２チャネルの信号は、
ＤＡＣを含むインターフェース４６を介して取り込ま
れ、バス４１を経由してＤＳＰ４７に供給される。ＤＳ
Ｐ４７は、図３に示した音場処理部３３の機能を実行す
る。ＤＳＰ４７の出力は、ＤＡＣ（ＤＡ変換器）３６を
介してアンプ３７に供給される。ＣＰＵ４５は、インタ
ーフェース４６，ＤＳＰ４７，ＤＡＣ３６を制御して、
ＤＳＰ４７による音場処理の実行動作を制御する。な
お、インターフェース４６の出力を直接にＤＳＰ４７に
供給する構成としてもよい。
場再生システムの一例のシステム構成ブロック図であ
る。図中、図３と同様な部分には同じ符号を付してい
る。４１はバス、４２は表示器、４３はＲＯＭ、４４は
ＲＡＭ、４５はＣＰＵ、４６はインターフェース、４７
はＤＳＰである。バス４１には各ブロックが接続されて
いる。ＲＯＭ４３に記憶されＲＡＭ４４にロードされた
音場処理プログラムを用い、ＣＰＵ４５は、パネルスイ
ッチ３４の検出処理、表示器４２への画像表示処理等を
行う。オーディオ装置３１からの２チャネルの信号は、
ＤＡＣを含むインターフェース４６を介して取り込ま
れ、バス４１を経由してＤＳＰ４７に供給される。ＤＳ
Ｐ４７は、図３に示した音場処理部３３の機能を実行す
る。ＤＳＰ４７の出力は、ＤＡＣ（ＤＡ変換器）３６を
介してアンプ３７に供給される。ＣＰＵ４５は、インタ
ーフェース４６，ＤＳＰ４７，ＤＡＣ３６を制御して、
ＤＳＰ４７による音場処理の実行動作を制御する。な
お、インターフェース４６の出力を直接にＤＳＰ４７に
供給する構成としてもよい。
【００２７】図４に示したシステム構成ブロックは、専
用の音場処理システムとして実施することができるが、
オーディオ装置の中に一体的に組み込むことも可能であ
る。また、電子楽器に組み込んでパンニング効果が施さ
れた電子楽器音を出力する電子楽器を実現することがで
きる。あるいは、汎用のパーソナルコンピュータに、イ
ンターフェース４６，ＤＳＰ４７，ＤＡＣ３６等を音源
ボードとして組み込み、ＣＰＵ４５としてはパーソナル
コンピュータのＣＰＵを用い、オペレーティングシステ
ムのプログラムのもとで動作するようにしてもよい。こ
の場合、音場処理プログラムは、図示しない外部記憶装
置であるＨＤＤ（ハード磁気ディスク駆動装置）に記憶
しておき、ＲＡＭ４４のワークエリアにロードされて実
行される。また、特にＤＳＰ４７を用いずに、パーソナ
ルコンピュータのＣＰＵの処理能力を用いて音場処理に
関するディジタル信号処理を実行するようにすることも
できる。本発明の音場処理装置は、音場再生装置として
単独で使用するだけではなく、ゲームやカラオケ演奏、
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓ
ｋ）からの映画の再生に使用することができる。
用の音場処理システムとして実施することができるが、
オーディオ装置の中に一体的に組み込むことも可能であ
る。また、電子楽器に組み込んでパンニング効果が施さ
れた電子楽器音を出力する電子楽器を実現することがで
きる。あるいは、汎用のパーソナルコンピュータに、イ
ンターフェース４６，ＤＳＰ４７，ＤＡＣ３６等を音源
ボードとして組み込み、ＣＰＵ４５としてはパーソナル
コンピュータのＣＰＵを用い、オペレーティングシステ
ムのプログラムのもとで動作するようにしてもよい。こ
の場合、音場処理プログラムは、図示しない外部記憶装
置であるＨＤＤ（ハード磁気ディスク駆動装置）に記憶
しておき、ＲＡＭ４４のワークエリアにロードされて実
行される。また、特にＤＳＰ４７を用いずに、パーソナ
ルコンピュータのＣＰＵの処理能力を用いて音場処理に
関するディジタル信号処理を実行するようにすることも
できる。本発明の音場処理装置は、音場再生装置として
単独で使用するだけではなく、ゲームやカラオケ演奏、
ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓ
ｋ）からの映画の再生に使用することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、上述した説明から明らかなよ
うに、近接スピーカのクロストークキャンセルおよび仮
想音場合成の両機能を同時に実現することができるとと
もに、従来と比べ信号処理部の演算量が大幅に軽減され
るとともに、信号処理部に高精度のものを必要としない
という効果がある。また、音場処理によって音の高域成
分が強調される現象をイコライザを使用して補償するこ
とができる。
うに、近接スピーカのクロストークキャンセルおよび仮
想音場合成の両機能を同時に実現することができるとと
もに、従来と比べ信号処理部の演算量が大幅に軽減され
るとともに、信号処理部に高精度のものを必要としない
という効果がある。また、音場処理によって音の高域成
分が強調される現象をイコライザを使用して補償するこ
とができる。
【図１】 本発明の音場処理装置の実施の一形態を用い
た音場再生システムの概要説明図である。
た音場再生システムの概要説明図である。
【図２】 図１に示した本発明の音場処理装置の実施の
一形態のブロック構成図である。
一形態のブロック構成図である。
【図３】 本発明の音場処理装置を用いた音場再生シス
テムの一例の機能ブロック図である。
テムの一例の機能ブロック図である。
【図４】 本発明の音場処理装置を用いた音場再生シス
テムの一例のシステム構成ブロック図である。
テムの一例のシステム構成ブロック図である。
【図５】 従来の音場処理装置を用いた音場再生システ
ムの概要説明図である。
ムの概要説明図である。
１ ステレオオーディオ装置、２ 音場処理装置、３，
４ イコライザ、５ 左スピーカ、６ 右スピーカ、７
聴取者、８ 仮想左スピーカ、９ 仮想右スピーカ、
５１ 信号源、５２ 仮想音場合成処理部、５３ クロ
ストークキャンセラ、１１，１４，１８，２１ 遅延
器、１２，１５，１６，１７，１９，２２，２３，２４
乗算器、１３，２０ 加算器
４ イコライザ、５ 左スピーカ、６ 右スピーカ、７
聴取者、８ 仮想左スピーカ、９ 仮想右スピーカ、
５１ 信号源、５２ 仮想音場合成処理部、５３ クロ
ストークキャンセラ、１１，１４，１８，２１ 遅延
器、１２，１５，１６，１７，１９，２２，２３，２４
乗算器、１３，２０ 加算器
Claims (3)
- 【請求項１】 左右のスピーカから出力される音が聴取
者によって聴取されて認識される音場を再生するため
に、左右両チャネルの信号を処理して前記左右のスピー
カに供給する音場処理装置であって、 前記左右のスピーカと前記聴取者の左右の耳の位置との
間に形成される、２つの主経路および２つのクロストー
ク経路の各経路を音が伝搬し、かつ、前記左右のスピー
カとは異なる位置に設定された左右の仮想音源と前記聴
取者の左右の耳の位置との間に形成される、２つの主経
路および２つのクロストーク経路の各経路を音が伝搬す
るものとし、前記主経路を通る音の伝搬に対し前記クロ
ストーク経路を通る音に、前記主経路および前記クロス
トーク経路との間の距離差に応じた減衰および伝搬遅延
があるものとして、 前記左右のスピーカから前記聴取者の左右の耳の位置ま
での第１の伝達関数および、前記左右の仮想音源から前
記聴取者の左右の耳の位置までの第２の伝達関数が決定
され、 前記第１，第２の伝達関数に基づいて第３の伝達関数が
設定されており、 前記左右両チャネルの信号に前記第３の伝達関数を掛け
合わせことにより、前記左右両チャネルの信号が前記左
右の仮想音源から出力された場合と等価な音場が再生さ
れるようにすることを特徴とする音場処理装置。 - 【請求項２】 係数ｋR ，遅延時間ＤR を前記左右のス
ピーカから前記主経路を音が伝搬するときの減衰量およ
び伝搬遅延時間に対する、前記左右のスピーカから前記
クロストーク経路を音が伝搬するときの減衰量の比およ
び伝搬遅延時間の差とし、 係数ｋV ，遅延時間ＤV を前記左右の仮想音源から主経
路を音が伝搬するときの減衰量および伝搬遅延時間に対
する、前記左右の仮想音源から前記クロストーク経路を
音が伝搬するときの減衰量の比および伝搬遅延時間の差
としたとき、 前記第３の伝達関数が、次式のＨT で与えられることを
特徴とする請求項１に記載の音場処理装置。 【数１】 - 【請求項３】前記左右両チャネルの信号が入力され前記
左右のスピーカに供給されるまでの間において、前記聴
取者の位置で周波数特性が平坦になるように周波数特性
の補償を行うイコライザ部を設けたことを特徴とする請
求項１または２に記載の音場処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10060371A JPH11252698A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 音場処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10060371A JPH11252698A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 音場処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11252698A true JPH11252698A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=13140220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10060371A Pending JPH11252698A (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | 音場処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11252698A (ja) |
Cited By (13)
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-
1998
- 1998-02-26 JP JP10060371A patent/JPH11252698A/ja active Pending
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