JPH1132397A - Spatial sound reproducing device - Google Patents
Spatial sound reproducing deviceInfo
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- JPH1132397A JPH1132397A JP9184045A JP18404597A JPH1132397A JP H1132397 A JPH1132397 A JP H1132397A JP 9184045 A JP9184045 A JP 9184045A JP 18404597 A JP18404597 A JP 18404597A JP H1132397 A JPH1132397 A JP H1132397A
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- listener
- signal
- speaker
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S1/00—Two-channel systems
- H04S1/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
- H04S1/005—For headphones
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、空間音響再生装
置に関し、特に、設定された空間音響環境を忠実に再生
する空間音響再生装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spatial sound reproducing apparatus, and more particularly, to a spatial sound reproducing apparatus that faithfully reproduces a set spatial acoustic environment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２を参照して仮想音像定位の原理を説
明する。図２（ａ）は目標位置設置音源による再生を説
明する図であり、図２（ｂ）は実音源による再生を説明
する図である。或る目標位置に設置された音源が発生す
る音刺激を受聴者の各耳において模擬することを考え
る。この場合、受聴者に対して目標位置に音を定位させ
ることができる。実際に音響を発生する実音源の位置と
定位される位置とを異ならせることも可能である（“３
Ｄ−ＳＯＵＮＤ”Ｄ．Ｒ．Ｂｅｇａｕｌｔ，ＡＰ Ｐｒ
ｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ、参照）。例えば、図２（ｂ）に
示される如く２個の実音源の位置が各々受聴者左右前方
に配置される場合を想定する。図２（ａ）に示される如
く目標位置に設置された音源による音響ｘ（ｔ）* ｈL
（ｔ）、ｘ（ｔ）*ｈR （ｔ）を模擬するには、係数ｇ
L （ｔ）、ｇR （ｔ）を音源信号ｘ（ｔ）に畳み込み演
算する。但し、 ｇL（ｔ）＝（hRR(t)*hL(t)-hRL(t)*hR(t)）／（hLL(t)
*hRR(t)-hLR(t)*hRL(t)） ｇR（ｔ）＝（hLL(t)*hR(t)-hLR(t)*hL(t)）／（hLL(t)
*hRR(t)-hLR(t)*hRL(t)） ここで、記号＊は畳み込み演算、／は逆畳み込み演算を
示す。また、係数ｇL（ｔ）、ｇR （ｔ）は、それぞ
れ、目標位置に設置された音源から受聴者の各耳までの
音響伝達関数ｈL （ｔ）、ｈR （ｔ）を、実音源から受
聴者各耳までの音響伝達関数ｈLL（ｔ）、ｈRL（ｔ）、
ｈLR（ｔ）、ｈRR（ｔ）を示す。その内には、各実音源
から空間を伝搬して異なる側の耳に到達する成分である
クロストークｈRL（ｔ）、ｈLR（ｔ）も含まれている。
音を忠実に模擬するには、クロストークキャンセラと称
される回路を採用することが提案されている（Ｓｃｈｒ
ｏｅｄｅｒ，Ｍ．Ｒ．ａｎｄ Ａｔａｌ，Ｂ．Ｓ．（１
９６３）．“Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｏｆ ｓｏｕｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｉｎ
ｒｏｏｍｓ，”ｉｎ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ
（７）．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：ＩＥＥＥ Ｐｒｅｓｓ参
照）。2. Description of the Related Art The principle of virtual sound image localization will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a diagram illustrating reproduction by a sound source set at a target position, and FIG. 2B is a diagram illustrating reproduction by an actual sound source. It is assumed that a sound stimulus generated by a sound source installed at a certain target position is simulated in each ear of a listener. In this case, the sound can be localized at the target position for the listener. It is also possible to make the position of an actual sound source that actually generates sound and the position to be localized different (see “3.
D-SOUND "DR Begin, AP Pr
official). For example, it is assumed that the positions of two real sound sources are respectively arranged on the left and right front of the listener as shown in FIG. Sound x (t) * h L from a sound source installed at a target position as shown in FIG.
To simulate (t), x (t) * h R (t), the coefficient g
L (t), g R (t) is computed convolution to the sound source signal x (t). Where g L (t) = (h RR (t) * h L (t) -h RL (t) * h R (t)) / (h LL (t)
* h RR (t)-h LR (t) * h RL (t)) g R (t) = (h LL (t) * h R (t)-h LR (t) * h L (t)) / (H LL (t)
* h RR (t)-h LR (t) * h RL (t)) Here, the symbol * indicates a convolution operation, and / indicates a deconvolution operation. The coefficients g L (t) and g R (t) are the actual sound transfer functions h L (t) and h R (t) from the sound source installed at the target position to each ear of the listener, respectively. Acoustic transfer functions h LL (t), h RL (t) from the sound source to each listener's ear,
h LR (t) and h RR (t). Among them, crosstalks h RL (t) and h LR (t), which are components that propagate through space from each real sound source and reach ears on different sides, are also included.
To faithfully simulate the sound, it has been proposed to employ a circuit called a crosstalk canceller (Schr).
Oeder, M .; R. and Atal, B .; S. (1
963). “Computer simulation
of sound transmission in
rooms, "in IEEE International
onal Convention Record
(7). New York: see IEEE Press).
【０００３】しかし、一般に音響伝達関数は受聴者およ
び音源の位置に依存する。従って、従来技術においては
受聴者と実音源の位置関係が限定されていることが使用
の前提条件とされている。即ち、所望の音像定位を実現
するには、受聴者の姿勢および挙動をも制約する。この
問題に対処するために、所望の音像定位を実現する聴取
位置を拡大する試みもなされている。しかし、拡大範囲
は音波の波長以下の狭い領域、数千Ｈｚ以上の高周波数
成分では数ｃｍ以内に限られる。波長が短い高周波数成
分も音像定位に寄与するところから、拡大範囲はこの様
な狭い領域に限られる。However, in general, the sound transfer function depends on the listener and the position of the sound source. Therefore, in the related art, it is a precondition for use that the positional relationship between the listener and the actual sound source is limited. That is, in order to achieve a desired sound image localization, the attitude and behavior of the listener are also restricted. In order to address this problem, attempts have been made to increase the listening position for achieving a desired sound image localization. However, the expansion range is limited to within a few centimeters for a narrow region equal to or less than the wavelength of the sound wave, and for high-frequency components of several thousand Hz or higher. Since a high frequency component having a short wavelength also contributes to sound image localization, the expansion range is limited to such a narrow region.
【０００４】一方、ヘッドホンの如く受聴者の各耳に近
接した発音源を実音源として使用する両耳受聴装置にお
いて、受聴者の位置および向きを検出する装置を具備す
ることが提案されている。ここで、検出された位置およ
び向きを手がかりとして逐次に合成された音響伝達関数
を使用して入力された音に処理を施す。ところがこの装
置によっても目標位置からの音を再現しない。これは音
響伝達関数が受聴者個人によっても異なることによる。On the other hand, it has been proposed that a binaural hearing device, such as headphones, which uses a sound source close to each ear of a listener as an actual sound source, includes a device for detecting the position and orientation of the listener. Here, using the detected position and orientation as clues, processing is performed on the input sound using the sequentially synthesized acoustic transfer function. However, even this device does not reproduce the sound from the target position. This is due to the fact that the acoustic transfer function differs depending on the individual listener.
【０００５】以上のことから、所望の音像定位を実現す
ることは困難であった。左右方向への定位制御は受聴者
に関わらず頑健である一方で、頭内位置、目標位置と定
位される位置との間の前後誤判断が多数の受聴者にしば
しば認められる。以上の問題を解決するために、実音源
としてスピーカとヘッドホンとを併用することが提案さ
れている（特開平２−１２６７９５号公報参照）。例え
ば、スピーカを受聴者前方に配置させれば前方への音像
定位が確実になる。ここで、複数のスピーカを実音源と
した場合に各スピーカから発する音響の強度比を変化さ
せれば各スピーカ間において音像定位位置を変化するこ
とができる。しかし、受聴者の位置、向きの変化および
受聴者の個人差に対応して音響を変化させる構成を欠い
ている。この場合、目標位置から各耳に到達する音響を
模擬しないので、目標位置への音像定位は保証されな
い。[0005] From the above, it has been difficult to achieve a desired sound image localization. While localization control in the left-right direction is robust irrespective of the listener, misjudgment between the head position, the target position, and the localized position is often recognized by many listeners. In order to solve the above problem, it has been proposed to use a speaker and a headphone together as an actual sound source (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-126952). For example, if the speaker is arranged in front of the listener, sound image localization in the forward direction is ensured. Here, when a plurality of speakers are used as real sound sources, the sound image localization position can be changed between the speakers by changing the intensity ratio of the sound emitted from each speaker. However, there is no configuration for changing the sound in response to changes in the position and orientation of the listener and individual differences among the listeners. In this case, since the sound reaching each ear from the target position is not simulated, sound image localization at the target position is not guaranteed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、予め設定
された音響環境を受聴者の各耳に忠実に再生する上述の
問題を解消した空間音響再生装置を提供するものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spatial sound reproducing apparatus which solves the above-mentioned problem and reproduces a predetermined acoustic environment faithfully to each ear of a listener.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】図１に示される如く左右
２チャネルＬ、Ｒより成る音響信号が供給されるスピー
カ１２および受聴者の各耳に近接配置した発音源１１
Ｌ、１１Ｒを有する空間音響再生装置において、受聴者
の各耳における音響の内のスピーカ１２による寄与分の
逆位相信号を逐次に推定する逆位相信号逐次推定部を具
備する空間音響再生装置を構成した。As shown in FIG. 1, a speaker 12 to which an acoustic signal composed of left and right two channels L and R is supplied and a sound source 11 arranged close to each ear of a listener.
In the spatial sound reproducing device having L and 11R, a spatial sound reproducing device including an anti-phase signal successive estimating unit for sequentially estimating an anti-phase signal corresponding to the contribution of the speaker 12 out of the sound in each ear of the listener is configured. did.
【０００８】上述の空間音響再生装置において、逆位相
信号逐次推定部は、入力信号に作用して受聴者の各耳に
近接配置した発音源１１Ｌ、１１Ｒに対して信号を出力
する適応フィルタ２４Ｌ、２４Ｒおよび発音源近傍に各
々配置したマイクロホン１３Ｌ、１３Ｒを有し、マイク
ロホンで収録された信号から発音源が提示した音響に相
当する信号を減算１５Ｌ、１５Ｒして得られた信号から
適応フィルタ２４Ｌ、２４Ｒの出力信号を減算２６Ｌ、
２６Ｒして得られた信号を適応フィルタ２４Ｌ、２４Ｒ
を動作する誤差信号として使用する空間音響再生装置を
構成した。In the above-mentioned spatial sound reproducing apparatus, the inverse phase signal successive estimating section acts on the input signal and outputs the signal to the sound sources 11L and 11R arranged close to the respective ears of the listener. 24R and microphones 13L and 13R arranged near the sound source, respectively, and an adaptive filter 24L and a signal obtained by subtracting a signal corresponding to the sound presented by the sound source from the signal recorded by the microphone 15L and 15R. The output signal of 24R is subtracted by 26L,
26R, the signals obtained are converted into adaptive filters 24L and 24R.
A spatial sound reproducing apparatus using as an error signal for operating is constructed.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】実音源としてスピーカ、およびヘ
ッドホンその他の受聴者の各耳に近接配置した発音源を
併用した空間音響再生装置を利用する。この場合、受聴
者前方或は後方にスピーカを設置する。ここで、受聴者
の各耳における音の内のスピーカによる寄与分の逆位相
信号を逐次に推定する構成を具備する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A spatial sound reproducing apparatus using a speaker, headphones and other sound sources arranged close to each ear of a listener is used as an actual sound source. In this case, a speaker is installed in front of or behind the listener. Here, there is provided a configuration for sequentially estimating an anti-phase signal corresponding to the contribution of the loudspeaker in the sound at each ear of the listener.
【００１０】更に、スピーカによる寄与分の逆位相信号
を推定する構成として、入力信号に作用して受聴者の各
耳に近接配置した発音源に対して信号を出力する適応フ
ィルタを有する。そして、受聴者の各耳近傍にマイクロ
ホンを配置する。従って、このマイクロホンは受聴者の
各耳に近接配置した発音源近傍に配置される。上述の適
応フィルタを動作する誤差信号として、マイクロホンで
収録された信号から発音源が提示した音響に相当する信
号を減算して得られた信号から更に上述の適応フィルタ
の出力信号を減算して得られた信号を使用する。Further, as a configuration for estimating an anti-phase signal corresponding to the contribution of the speaker, there is provided an adaptive filter which acts on an input signal and outputs a signal to a sound source located close to each ear of a listener. Then, microphones are arranged near each ear of the listener. Therefore, this microphone is arranged near the sound source located close to each ear of the listener. The error signal for operating the adaptive filter is obtained by further subtracting the output signal of the adaptive filter from the signal obtained by subtracting the signal corresponding to the sound presented by the sound source from the signal recorded by the microphone as the error signal for operating the adaptive filter. Use the signal provided.
【００１１】ここで、受聴者前方に設置された１個のス
ピーカと受聴者近傍に配置された音源である１組のヘッ
ドホンを使用して音響を再生する空間音響再生装置につ
いて考える。左右２チャネルより成る１系統の入力信号
が１個のスピーカと１組のヘッドホンに供給されるまで
の過程を説明する。簡単のために、この発明が左耳にお
けるスピーカ音響による寄与の逆位相信号を推定する場
合について説明する。Here, a spatial sound reproducing apparatus that reproduces sound using one speaker placed in front of the listener and a pair of headphones as a sound source arranged near the listener will be considered. A process until an input signal of one system including left and right two channels is supplied to one speaker and one set of headphones will be described. For the sake of simplicity, a case will be described in which the present invention estimates an antiphase signal of the contribution of the loudspeaker sound in the left ear.
【００１２】１系統の入力信号が左右２チャネルの入力
信号に分岐されて、それぞれ、左強度調節部或いは右強
度調節部に入力される。左強度調節部に入力された左チ
ャネルの入力信号はスピーカ用信号およびヘッドホン用
信号に分岐され、スピーカ用或いはヘッドホン用として
供給される。そして、この発明は左耳に提示された音響
の内のスピーカによる寄与分の逆位相信号を逐次に推定
する逐次推定回路が備えられている。この逐次推定回路
から出力されたスピーカによる音響の寄与分がヘッドホ
ンへの出力に先だって減算される。減算によりヘッドホ
ンに供給される信号は相殺される。従って、左耳には音
響がヘッドホンのみから提示された場合と同等な音響が
提示される。右側については入力信号を遮断する。従っ
て、右耳にはヘッドホンから音響は提示されず、スピー
カのみから音響が提示される。The input signal of one system is split into input signals of two channels on the left and right sides, and input to the left intensity adjustment unit or the right intensity adjustment unit, respectively. The input signal of the left channel input to the left intensity adjustment unit is split into a signal for a speaker and a signal for a headphone, and is supplied for a speaker or a headphone. The present invention includes a sequential estimation circuit for sequentially estimating an anti-phase signal corresponding to the contribution of the speaker to the sound presented to the left ear. The contribution of the sound from the speaker output from the successive estimation circuit is subtracted prior to the output to the headphones. The signal supplied to the headphones is canceled by the subtraction. Accordingly, sound equivalent to the case where sound is presented only from the headphones is presented to the left ear. The input signal is cut off for the right side. Therefore, no sound is presented to the right ear from the headphones, but only to the speaker.
【００１３】ここで、受聴者に提示された音響の内のス
ピーカによる寄与分の逆位相信号を逐次に推定する動作
を説明する。但し、左耳に提示された音響の内のスピー
カによる寄与分の逆位相信号を推定する場合について触
れる。分岐入力されたスピーカ用信号は上述の適応フィ
ルタに供給される。一方、ヘッドホン用信号からスピー
カ用信号が減算されて別個のフィルタに入力される。こ
のフィルタを通過した信号はヘッドホンに供給される。
また、この信号は受聴者の左耳に近接したマイクロホン
で収録された信号であるマイクロホン信号を減算する。
この過程において、近接するヘッドホン発音源から提示
された音響の寄与分が除去される。従って、スピーカに
よる寄与分が残る。このスピーカによる寄与分から上述
の適応フィルタの出力を減算して適応フィルタを動作す
る誤差信号とする。従って、上述の適応フィルタの係数
としてスピーカからマイクロホンまでの伝達特性の逆位
相となる値が推定される。従って、入力信号に対する適
応フィルタの出力としてマイクロホン位置におけるスピ
ーカによる寄与分の逆位相信号が予測される。Here, an operation of sequentially estimating an anti-phase signal corresponding to the contribution of the speaker to the sound presented to the listener will be described. However, a case will be described in which an anti-phase signal corresponding to the contribution of the speaker in the sound presented to the left ear is estimated. The speaker signal branched and input is supplied to the above-described adaptive filter. On the other hand, the speaker signal is subtracted from the headphone signal and input to a separate filter. The signal that has passed through this filter is supplied to headphones.
Also, this signal subtracts a microphone signal which is a signal recorded by a microphone close to the left ear of the listener.
In this process, the contribution of the sound presented from the nearby headphone sound source is removed. Therefore, the contribution by the speaker remains. The output of the above-described adaptive filter is subtracted from the contribution by the speaker to obtain an error signal for operating the adaptive filter. Therefore, a value that is the opposite phase of the transfer characteristic from the speaker to the microphone is estimated as the coefficient of the above-described adaptive filter. Therefore, an antiphase signal corresponding to the contribution of the speaker at the microphone position is predicted as the output of the adaptive filter for the input signal.
【００１４】ところで、人間の知覚において先行音効果
という現象が知られている。即ち、同時に複数の音源か
ら互いに相関のある音が放射されているとき、受聴者は
音波が先に到達する耳の方向に音を定位する。先の例に
おいて、左耳へのヘッドホンを通じた音の提示を遅らせ
れば、右耳への音を先に提示することができる。その上
に、スピーカからの音の提示であれば受聴者の違いに関
わらず前方に置かれたスピーカの方向への定位の手がか
りが得られる。これにより受聴者は右前方への定位が可
能になる（先行音効果：第一波面の法則・ハース効果と
も呼称される。「空間音響」ブラウエルト著、森本、後
藤編著、鹿島出版会 参照）。By the way, a phenomenon called a preceding sound effect is known in human perception. That is, when simultaneously correlated sounds are emitted from a plurality of sound sources, the listener localizes the sound in the direction of the ear where the sound wave arrives first. In the above example, if the presentation of the sound through the headphones to the left ear is delayed, the sound to the right ear can be presented first. In addition, if the sound is presented from the speaker, a clue for localization in the direction of the speaker placed in front can be obtained regardless of the difference of the listener. This allows the listener to localize to the front right (preceding sound effect: also called the first wavefront law, Haas effect. See "Spatial Acoustic Sound" by Brawelt, edited by Morimoto and Goto, Kashima Press).
【００１５】[0015]
【実施例】この発明の実施例を図を参照して具体的に説
明する。図３は受聴者と知覚位置の位置関係を説明する
図である。図３（ａ）は両耳間差による制御を説明する
図であり、図３（ｂ）は受聴者回転と知覚位置の関係を
説明する図である。図３（ａ）に示される如く、知覚さ
れる音像位置は左右両耳間における音刺激の強度差が生
ずる場合に偏ることが知られている（「空間音響」ブラ
ウエルト著、森本、後藤編著；鹿島出版会 参照）。知
覚される位置の変位の程度は左右両耳間における強度差
或は左右両耳間における音波の到達時間差を手がかりに
制御される。従って、スピーカおよびヘッドホンから放
射される音響の強度比或いは時間差を使用して定位位置
を制御することができる。ここで、ヘッドホンの左側か
ら左耳に提示される音響の強度を減少させるか、或いは
左耳への遅延時間を大きくする程知覚される音像位置を
右側へ移動することができる。音像位置とヘッドホン用
信号とスピーカ用信号の強度比と時間差の対応関係が予
め既知であれば、目標位置への音像位置制御を定量的に
実施することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating the positional relationship between the listener and the perceived position. FIG. 3A is a diagram illustrating control based on a binaural difference, and FIG. 3B is a diagram illustrating a relationship between listener rotation and a perceived position. As shown in FIG. 3 (a), it is known that the perceived sound image position is biased when there is a difference in the intensity of the sound stimulus between the left and right ears ("Space Acoustic", edited by Brawelt, edited by Morimoto, Goto; See Kashima Press). The degree of displacement of the perceived position is controlled based on the intensity difference between the left and right ears or the arrival time difference of the sound wave between the left and right ears. Therefore, the localization position can be controlled using the intensity ratio or time difference of the sound radiated from the speaker and the headphones. Here, the perceived sound image position can be shifted to the right side as the intensity of the sound presented to the left ear from the left side of the headphones is reduced or the delay time to the left ear is increased. If the correspondence between the sound image position, the intensity ratio of the headphone signal and the speaker signal, and the time difference is known in advance, the sound image position control to the target position can be quantitatively performed.
【００１６】この発明において、位置が固定されたスピ
ーカから音響を提示すれば、音像位置を、受聴者を基準
として相対的に受聴者自身の移動或いは回転の反対方向
に移動する補償をすることができる。これを図３（ｂ）
を参照して説明するに、知覚される音像位置がスピーカ
位置よりも右側の場合を考える。受聴者が左回りに回転
すれば、位置が固定されたスピーカは受聴者を基準とし
て相対的に右回りに回転したことになる。ここで、ヘッ
ドホンから左耳に提示される音響の強度或いは到達時間
はスピーカから右耳に提示される音よりも減少或は遅れ
る。よく知られる通り、スピーカのみから受聴者の両耳
に音響を提示すれば受聴者に常にスピーカ位置に音響を
定位させることができることを考え併せれば、スピーカ
位置よりも音像位置を右側へ移動することができる。即
ち、受聴者自身の移動或いは回転に伴う知覚される音像
位置の補償は目標位置がスピーカ位置である場合に限定
されない。In the present invention, if sound is presented from a speaker whose position is fixed, it is possible to compensate for moving the sound image position relatively in the direction opposite to the movement or rotation of the listener with respect to the listener. it can. This is shown in FIG.
, A case where the perceived sound image position is on the right side of the speaker position will be considered. If the listener rotates counterclockwise, it means that the speaker whose position is fixed has rotated clockwise relative to the listener. Here, the intensity or the arrival time of the sound presented to the left ear from the headphones decreases or lags behind the sound presented to the right ear from the speaker. As is well known, if sound is presented to the listener's both ears only from the speaker, the listener can always localize the sound at the speaker position, so the sound image position is moved to the right side of the speaker position. be able to. That is, the compensation of the perceived sound image position accompanying the movement or rotation of the listener himself is not limited to the case where the target position is the speaker position.
【００１７】図３（ｂ）において、上述した作用におけ
る左右を交換すれば左右対称な方向に音を定位させるこ
とができる。また、スピーカ位置の受聴者位置を基準と
した前後を交換すれば前後対称な方向に音像を定位させ
ることができる。即ち、この発明は水平面全方向に亘っ
て受聴者に目標位置への音像定位を実現することができ
る。In FIG. 3B, if the left and right sides in the above-described operation are exchanged, the sound can be localized in symmetric directions. In addition, by exchanging the speaker position before and after the listener position with reference to the listener position, the sound image can be localized in the symmetrical direction. That is, the present invention can realize the sound image localization to the target position for the listener in all directions on the horizontal plane.
【００１８】この発明の実施例を図１を参照して更に具
体的に説明する。この実施例においては実音源スピーカ
１２を１個使用し、左右２チャネルの１系統の信号が入
力されることを前提としている。図１に示される空間音
響再生装置の実施例は、左ヘッドホン発音源１１Ｌ、右
ヘッドホン発音源１１Ｒ、スピーカ１２、左マイクロホ
ン１３Ｌ、右マイクロホン１３Ｒ、左逆特性模擬フィル
タ１４Ｌ、右逆特性模擬フィルタ１４Ｒ、左減算部１５
Ｌ、右減算部１５Ｒ、左遅延部１６Ｌ、右遅延部１６
Ｒ、左強度調節部２１Ｌ、右強度調節部２１Ｒ、加算部
２２、左可変フィルタ２３Ｌ、右可変フィルタ２３Ｒ、
左適応フィルタ２４Ｌ、右適応フィルタ２４Ｒ、左減算
部２５Ｌ、右減算部２５Ｒ、左減算部２６Ｌ、右減算部
２６Ｒ、左遅延部２７Ｌ、右遅延部２７Ｒ、左ヘッドホ
ン用信号３１Ｌ、右ヘッドホン用信号３１Ｒ、左スピー
カ用信号３２Ｌ、右スピーカ用信号３２Ｒ、目標位置制
御信号３３を構成として具備している。An embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to FIG. In this embodiment, it is assumed that one real sound source speaker 12 is used and one system signal of two channels on the left and right is input. The embodiment of the spatial sound reproducing device shown in FIG. 1 includes a left headphone sound source 11L, a right headphone sound source 11R, a speaker 12, a left microphone 13L, a right microphone 13R, a left inverse characteristic simulation filter 14L, and a right inverse characteristic simulation filter 14R. , Left subtraction unit 15
L, right subtraction unit 15R, left delay unit 16L, right delay unit 16
R, left intensity adjustment unit 21L, right intensity adjustment unit 21R, addition unit 22, left variable filter 23L, right variable filter 23R,
Left adaptive filter 24L, right adaptive filter 24R, left subtraction unit 25L, right subtraction unit 25R, left subtraction unit 26L, right subtraction unit 26R, left delay unit 27L, right delay unit 27R, left headphone signal 31L, right headphone signal 31R, a left speaker signal 32L, a right speaker signal 32R, and a target position control signal 33 are provided as components.
【００１９】以上の構成の内の受聴者各耳における音刺
激の内のスピーカによる寄与分の逆位相信号を逐次に推
定する逆位相信号逐次推定部は、図１において斜線を付
与して示した左マイクロホン１３Ｌ、右マイクロホン１
３Ｒ、左逆特性模擬フィルタ１４Ｌ、右逆特性模擬フィ
ルタ１４Ｒ、左減算部１５Ｌ、右減算部１５Ｒ、左遅延
部１６Ｌ、右遅延部１６Ｒ、左可変フィルタ２３Ｌ、右
可変フィルタ２３Ｒ、左適応フィルタ２４Ｌ、右適応フ
ィルタ２４Ｒ、左減算部２５Ｌ、右減算部２５Ｒ、左減
算部２６Ｌ、右減算部２６Ｒにより構成される。In the above configuration, the anti-phase signal successive estimating section for sequentially estimating the anti-phase signal corresponding to the sound stimulus in each ear of the listener by the speaker is shown by hatching in FIG. Left microphone 13L, right microphone 1
3R, left inverse characteristic simulation filter 14L, right inverse characteristic simulation filter 14R, left subtraction unit 15L, right subtraction unit 15R, left delay unit 16L, right delay unit 16R, left variable filter 23L, right variable filter 23R, left adaptive filter 24L , A right adaptive filter 24R, a left subtraction unit 25L, a right subtraction unit 25R, a left subtraction unit 26L, and a right subtraction unit 26R.
【００２０】以上の実施例について、実線矢印により示
される信号の流れを説明する。説明の都合上、構成の内
の左側Ｌに着目して説明する。左ヘッドホン用信号３１
Ｌと左スピーカ用信号３２Ｌは左強度遅延調節部２１Ｌ
に各々入力される。左ヘッドホン用信号３１Ｌは左減算
部２５Ｌに入力される一方、左スピーカ用信号３２Ｌは
左減算部２５Ｌおよび加算部２２に供給される。左減算
部２５Ｌは左ヘッドホン用信号３１Ｌから左スピーカ用
信号３２Ｌを減算して、その出力を左可変フィルタ２３
Ｌに通過させる。左可変フィルタ２３Ｌを通過した信号
は左逆特性模擬フィルタ１４Ｌを通過して左ヘッドホン
発音源１１Ｌに供給されると共に、左遅延部１６Ｌを通
過せしめられる。左減算部１５Ｌは左マイクロホン１３
Ｌで収録された信号から左遅延部１６Ｌから出力した信
号を減算する。ところで、加算部２２においてＬＲ間で
スピーカ用信号が加算されて左遅延部２７Ｌとスピーカ
１２へ供給される。左遅延部２７Ｌの出力は左適応フィ
ルタ２４Ｌに入力される。左適応フィルタ２４Ｌの出力
信号は左減算部２６Ｌに入力される。左減算部２６Ｌは
左減算部１５Ｌの信号から左適応フィルタ２４Ｌの信号
を減算する。左減算部２６Ｌからの信号を左適応フィル
タ２４Ｌを動作させる誤差信号とする。但し、左逆特性
模擬フィルタ１４Ｌにおけるフィルタ係数を左ヘッドホ
ン発音源１１Ｌと左マイクロホン１３Ｌとの間の音響伝
達関数の逆特性に設定する。左遅延部１６Ｌの遅延時間
は、左マイクロホン１３Ｌに到達する音響と左遅延部１
６Ｌの出力が同期する遅延時間に設定される。また、左
遅延部１６Ｌの遅延時間は左遅延部２７Ｌの遅延時間と
同一に設定する。このとき、左減算部１５Ｌの出力信号
として左マイクロホン１３Ｌによる収録信号から左ヘッ
ドホン１１Ｌ発音源に由来する成分が除去される。即
ち、スピーカ１２からの寄与が残る。依って、左減算部
２６Ｌの出力信号として、スピーカ１２からの寄与から
左適応フィルタ２４Ｌからの出力信号を減算した差が得
られる。これが誤差信号として左適応フィルタ２４Ｌの
適応動作に使用されて、スピーカ１２から左マイクロホ
ン１３Ｌまでの音響伝達関数ｈL の逆位相となる値−ｈ
L が逐次に推定される。この値−ｈLは左適応フィルタ
２４Ｌにおいてフィルタ係数として入力信号に作用する
ので、結果として出力信号としてスピーカ１２からの寄
与の逆位相信号が推定される。左可変フィルタ２３Ｌに
おけるフィルタ係数として左適応フィルタ２４Ｌで推定
されたものが使用されるので、左可変フィルタ２３Ｌと
左適応フィルタ２４Ｌへの入力信号に対してフィルタ係
数を通じて常に同一のフィルタ係数−ｈL が作用され
る。フィルタ係数−ｈL は左適応フィルタ２４Ｌにおい
て逐次的に推定されるので、受聴者の位置、向きの変化
および受聴者間の個人差に関わらず受聴者の左耳にはス
ピーカ１２からの寄与分が除去された音が提示される。
右側Ｒについては、右強度調節部２１Ｒにおいて、右ヘ
ッドホン用信号３１Ｒおよび右スピーカ用信号３２Ｒの
双方を目標位置制御信号３３により遮断状態にしてい
る。右側の各部には信号が流れないので、ヘッドホン１
１Ｒから音響は提示されない。従って、受聴者の右耳に
おいては、左スピーカ用信号３２Ｌが供給されたスピー
カ１２から放射された音響が提示される。In the above embodiment, the flow of signals indicated by solid arrows will be described. For convenience of explanation, the description will focus on the left side L of the configuration. Left headphone signal 31
L and the left speaker signal 32L are output from the left intensity delay adjuster 21L.
Respectively. The left headphone signal 31L is input to the left subtraction unit 25L, while the left speaker signal 32L is supplied to the left subtraction unit 25L and the addition unit 22. The left subtraction unit 25L subtracts the left speaker signal 32L from the left headphone signal 31L and outputs the result to the left variable filter 23.
L. The signal passing through the left variable filter 23L passes through the left inverse characteristic simulation filter 14L, is supplied to the left headphone sound source 11L, and passes through the left delay unit 16L. The left subtraction unit 15L is the left microphone 13
The signal output from the left delay unit 16L is subtracted from the signal recorded at L. By the way, the speaker signal is added between the LRs in the adder 22 and supplied to the left delay unit 27L and the speaker 12. The output of the left delay unit 27L is input to the left adaptive filter 24L. The output signal of the left adaptive filter 24L is input to the left subtraction unit 26L. The left subtraction unit 26L subtracts the signal of the left adaptive filter 24L from the signal of the left subtraction unit 15L. The signal from the left subtraction unit 26L is used as an error signal for operating the left adaptive filter 24L. However, the filter coefficient of the left inverse characteristic simulation filter 14L is set to the inverse characteristic of the sound transfer function between the left headphone sound source 11L and the left microphone 13L. The delay time of the left delay unit 16L depends on the sound arriving at the left microphone 13L and the left delay unit 1
The delay time at which the 6L output is synchronized is set. The delay time of the left delay unit 16L is set to be the same as the delay time of the left delay unit 27L. At this time, a component derived from the sound source of the left headphone 11L is removed from the signal recorded by the left microphone 13L as the output signal of the left subtraction unit 15L. That is, the contribution from the speaker 12 remains. Accordingly, a difference obtained by subtracting the output signal from the left adaptive filter 24L from the contribution from the speaker 12 is obtained as the output signal of the left subtraction unit 26L. This is used to adapt the operation of the left adaptive filter 24L as an error signal, the value -h the opposite phases of the acoustic transfer function h L from the speaker 12 to the left microphone 13L
L is estimated sequentially. Since this value -h L acts on the input signal as a filter coefficient in the left adaptive filter 24L, an anti-phase signal of the contribution from the speaker 12 is estimated as an output signal as a result. Since the filter coefficient estimated by the left adaptive filter 24L is used as the filter coefficient in the left variable filter 23L, the same filter coefficient -h L is always applied to the input signals to the left variable filter 23L and the left adaptive filter 24L through the filter coefficients. Is acted upon. Since the filter coefficient −h L is sequentially estimated by the left adaptive filter 24L, the contribution from the speaker 12 to the listener's left ear is independent of the listener's position, orientation change, and individual differences between the listeners. Is presented.
With respect to the right side R, both the right headphone signal 31R and the right speaker signal 32R are cut off by the target position control signal 33 in the right intensity adjustment unit 21R. Since no signal flows to each part on the right side, headphones 1
No sound is presented from 1R. Therefore, the sound radiated from the speaker 12 to which the left speaker signal 32L is supplied is presented to the right ear of the listener.
【００２１】この場合、知覚される音響の位置をスピー
カ１２の位置より右側に制御する手がかりが得られる。
右耳へ提示されるスピーカの音響は左耳に提示されるヘ
ッドホンの音響よりも早く到達するからである。ここ
で、左ヘッドホン用信号３１Ｌを左スピーカ用信号３２
Ｌよりも遅延させるか或いは強度を弱くして、右ヘッド
ホン用音響信号の強度を増加させれば、知覚される音像
位置を前方から右側方まで移動することができる。ここ
で、目標位置制御信号３３に従って目標位置と対応づけ
られた強度比が与えられる様に左強度調節部２１Ｌで左
ヘッドホン用信号３１Ｌの強度を制御することにより、
知覚される音像位置を設定することができる。In this case, a clue can be obtained for controlling the position of the perceived sound to the right of the position of the speaker 12.
This is because the sound of the speaker presented to the right ear arrives earlier than the sound of the headphones presented to the left ear. Here, the left headphone signal 31L is replaced with the left speaker signal 32L.
If the intensity of the right headphone sound signal is increased by delaying or lowering the intensity than L, the perceived sound image position can be moved from the front to the right. Here, the intensity of the left headphone signal 31L is controlled by the left intensity adjustment unit 21L so that an intensity ratio associated with the target position is given according to the target position control signal 33.
A perceived sound image position can be set.
【００２２】以上の実施例において、左右の作用を交換
すれば左右対称な方位への音像定位を実現することがで
きる。また、左右両者について、左右ヘッドホン用信号
３１Ｌと３１Ｒの供給を遮断すれば、スピーカ１２から
の音響のみが放射されることになる。この場合、定位さ
れる音の方向はスピーカ位置となる。また、左右音響を
提示するスピーカ位置の前後を交換すれば、前後対称な
方位への音像定位が実現される。結局、全周囲に亘る音
像定位制御をすることができる。In the above embodiment, if the left and right operations are exchanged, it is possible to realize sound image localization in symmetric directions. If the supply of the left and right headphone signals 31L and 31R is interrupted for both the left and right, only the sound from the speaker 12 is emitted. In this case, the direction of the localized sound is the speaker position. In addition, if the positions of the speakers presenting the left and right sounds are interchanged, sound image localization in a symmetrical direction is realized. As a result, sound image localization control over the entire periphery can be performed.
【００２３】一般に、ヘッドホンのみから音響を提示し
たとき、受聴者の位置、向きが変化しても知覚される音
像位置は受聴者を中心として相対的に変化しない。しか
し、この実施例において、スピーカの位置が固定されて
いれば受聴者の位置、向きが変化しても知覚される音像
の絶対的位置の移動は抑制される。例えば、図３（ｂ）
に示される如く、知覚される絶対位置の移動量は受聴者
の向きひいてはヘッドホンによる絶対的目標位置の変化
量より減少する。即ち、知覚される音像位置は受聴者の
位置、向きの変化と逆方向に受聴者を中心として相対的
に移動し、受聴者の位置、向きの変化に対する受聴者各
耳における音響環境が自動的に補償される。In general, when sound is presented only from headphones, the perceived sound image position does not change relatively around the listener even if the position and orientation of the listener change. However, in this embodiment, if the position of the speaker is fixed, the movement of the absolute position of the perceived sound image is suppressed even if the position and orientation of the listener change. For example, FIG.
As shown in (1), the perceived amount of movement of the absolute position is smaller than the direction of the listener and, consequently, the amount of change of the absolute target position by the headphones. In other words, the perceived sound image position relatively moves around the listener in the opposite direction to the change in the position and direction of the listener, and the acoustic environment in each ear of the listener with respect to the change in the position and direction of the listener is automatically set. Is compensated.
【００２４】以上の構成の内の受聴者の各耳における音
刺激の内のスピーカによる寄与の逆位相信号を逐次に推
定する構成とヘッドホンおよびマイクロホンを各受聴者
毎に並列に機能させれば、同時に複数の受聴者に対して
独立に上述の音像定位の効果を実現することができる。In the above configuration, if the configuration in which the anti-phase signal of the contribution of the speaker to the sound stimulus in each ear of the listener is sequentially estimated and the headphone and the microphone function in parallel for each listener, At the same time, the above-described sound image localization effect can be realized independently for a plurality of listeners.
【００２５】[0025]
【発明の効果】上述したこの発明の空間音響再生装置
は、受聴者の位置、向きの変動および受聴者の個人差に
関わらず提示された音響内のスピーカによる寄与分の逆
位相信号を推定する。これにより、スピーカに近い側の
耳にスピーカのみの音響を提示し、反対側の耳にはスピ
ーカの音響の寄与分を逐次に除去することができる。従
って、スピーカを受聴者の前方或いは後方に設置するこ
とにより所望の目標位置への定位を受聴者の個人差に関
わらずに実現することができる。そして、音像位置を受
聴者の位置、向きの変動に対して受聴者位置を基準とし
て相対的に反対側へ補償変動することができる。即ち、
所望の目的位置へ音像定位をするに際して、実現可能な
受聴位置の制限が緩和される。また、受聴者の各耳にお
ける音刺激の内のスピーカによる寄与の逆位相信号を逐
次に推定し、受聴者近接用発音源を各受聴者毎に備える
ことにより、同様な効果を複数の受聴者に対して実現す
ることができる。The spatial sound reproducing apparatus according to the present invention described above estimates an anti-phase signal corresponding to the contribution of the speaker in the presented sound irrespective of the position and orientation of the listener and the individual difference of the listener. . As a result, it is possible to present only the sound of the speaker to the ear closer to the speaker, and to sequentially remove the contribution of the sound of the speaker to the opposite ear. Therefore, by locating the speaker in front of or behind the listener, localization to a desired target position can be realized regardless of the individual difference of the listener. Then, the sound image position can be compensated and changed to the opposite side relative to the change in the position and orientation of the listener with respect to the listener position. That is,
In localizing the sound image to a desired target position, the limit on the achievable listening position is relaxed. Further, by sequentially estimating the anti-phase signal of the contribution of the loudspeaker in the sound stimulus in each ear of the listener and providing a sound source for listener proximity to each listener, a similar effect can be obtained for a plurality of listeners. Can be realized.
【００２６】要約するに、この発明によれば、受聴者の
位置、向きの変化および受聴者の個人差に関わらず所望
の目標位置への音像定位を容易に実現することができ
る。特に、両耳受聴をする場合に起こりがちな前後誤判
断、頭内定位を回避することができる。In summary, according to the present invention, sound image localization to a desired target position can be easily realized irrespective of changes in the position and orientation of the listener and individual differences between the listeners. In particular, it is possible to avoid erroneous front-rear determination and in-head localization that are likely to occur when listening to both ears.
【図１】実施例を説明する図。FIG. 1 illustrates an embodiment.
【図２】仮想音像定位の原理を説明する図。FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of virtual sound image localization.
【図３】受聴者と知覚位置の位置関係を説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating a positional relationship between a listener and a perceived position.
１１Ｌ 左ヘッドホン発音源 １１Ｒ 右ヘッドホン発音源 １２ スピーカ １３Ｌ 左マイクロホン １３Ｒ 右マイクロホン １４Ｌ 左逆特性模擬フィルタ １４Ｒ 右逆特性模擬フィルタ １５Ｌ 左減算部 １５Ｒ 右減算部 １６Ｌ 左遅延部 １６Ｒ 右遅延部 ２１Ｌ 左強度調節部 ２１Ｒ 右強度調節部 ２２ 加算部 ２３Ｌ 左可変フィルタ ２３Ｒ 右可変フィルタ ２４Ｌ 左適応フィルタ ２４Ｒ 右適応フィルタ ２５Ｌ 左減算部 ２５Ｒ 右減算部 ２６Ｌ 左減算部 ２６Ｒ 右減算部 ２７Ｌ 左遅延部 ２７Ｒ 右遅延部 ３１Ｌ 左ヘッドホン用信号 ３１Ｒ 右ヘッドホン用信号 ３２Ｌ 左スピーカ用信号 ３２Ｒ 右スピーカ用信号 ３３ 目標位置制御信号 11L Left headphone sound source 11R Right headphone sound source 12 Speaker 13L Left microphone 13R Right microphone 14L Left inverse characteristic simulation filter 14R Right inverse characteristic simulation filter 15L Left subtraction unit 15R Right subtraction unit 16L Left delay unit 16R Right delay unit 21L Left intensity adjustment Unit 21R Right intensity adjustment unit 22 Addition unit 23L Left variable filter 23R Right variable filter 24L Left adaptive filter 24R Right adaptive filter 25L Left subtraction unit 25R Right subtraction unit 26L Left subtraction unit 26R Right subtraction unit 27L Left delay unit 27R Right delay unit 31L Left headphone signal 31R Right headphone signal 32L Left speaker signal 32R Right speaker signal 33 Target position control signal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｒ 5/027 Ｇ１０Ｋ 15/00 Ｍ ──────────────────────────────────────────────────の Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H04R 5/027 G10K 15/00 M
Claims (2)
した発音源を有する空間音響再生装置において、 受聴者の各耳における音響の内のスピーカによる寄与分
の逆位相信号を逐次に推定する逆位相信号逐次推定部を
具備することを特徴とする空間音響再生装置。1. A spatial sound reproducing apparatus having a speaker and a sound source arranged in close proximity to each ear of a listener, wherein an inverse phase signal for sequentially estimating an opposite phase signal of a contribution of the speaker in the sound of each ear of the listener. A spatial sound reproducing device comprising a phase signal successive estimation unit.
において、 逆位相信号逐次推定部は、入力信号に作用する適応フィ
ルタおよび発音源近傍に各々配置したマイクロホンを有
し、マイクロホンで収録された信号から発音源が提示し
た音響に相当する信号を減算して得られた信号と適応フ
ィルタの出力信号を減算して得られた信号を適応フィル
タを動作するための誤差信号として使用することを特徴
とする空間音響再生装置。2. The spatial sound reproducing apparatus according to claim 1, wherein the inverse-phase signal successive estimating unit has an adaptive filter acting on the input signal and a microphone arranged near the sound source, and is recorded by the microphone. Using the signal obtained by subtracting the signal corresponding to the sound presented by the sound source from the output signal and the output signal of the adaptive filter as an error signal for operating the adaptive filter. Characteristic spatial sound reproduction device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18404597A JP3703606B2 (en) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Sound playback device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18404597A JP3703606B2 (en) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | Sound playback device |
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|---|---|
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ID=16146408
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3703606B2 (en) |
Cited By (3)
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1997
- 1997-07-09 JP JP18404597A patent/JP3703606B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3703606B2 (en) | 2005-10-05 |
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