WO2007066570A1 - 収音・再生方法および装置 - Google Patents

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WO2007066570A1
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sound
sound collection
control
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Hareo Hamada
Yoshitaka Murayama
Akira Goto
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Dimagic Co., Ltd.
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Definitions

  • the signal processing unit approximates the sound wave arriving from the source to the above-mentioned Eq. 2 as being a plane, and approximates the stationary signal at the position on the cob ab to the equation, and arrives at each of the above-mentioned Eq. Assuming that the sound waves are equal, we estimate bcos 6 that depends on the direction of the wave in the above equation, and based on the signals from the above-mentioned two equals, we estimate the signal at any position on the same axis.
  • the above signal can be approximated by assuming that the signal arriving at the source 2 is equal to a plane, but in reality it is Since the wave is not always on such a plane, the fixed position of the signal cannot be obtained accurately.
  • the purpose of this is to provide a system that makes it possible to emphasize the sound from any direction (giving the direction of the EQ any direction).
  • Another purpose of the invention is to input the force obtained as a result of processing the signal input from Eq. Into the virtual processing unit to obtain a force of 2 and use this with a phone or 2 spins. It is to provide a stem that makes it possible.
  • Another purpose of the present invention is to use the above-mentioned stem for By connecting to the desired stem, for example, 5 ⁇ Surround Stem Stem Stem, Virtual Science Department, etc. There is something to do.
  • the value of the above is determined based on the transfer function of the control corresponding to the specified directivity.
  • the tongue is picked up from the No. No. No. No. and No. 9 only by specifying the No. No. No. 9 and the picked-out No. 2 is used as two speakers or dophones.
  • the above-mentioned processing unit controls the right-hand side of each of the above-mentioned signals to the right-hand side of the playback chair through the control suitable for the characteristics of the right-hand side of the playback chair. It is characterized by being a chair.
  • the section is provided with one or a plurality of chairs, and the digital section has a number of controls connected to the number of chairs connected to each of the number of chairs.
  • the number of additions corresponding to the number of additions for each is provided, and the forces of these are connected to the chair in the processing section.
  • the above-mentioned item sets a plurality of chairs in the number of chairs that are placed close to each other, and
  • the value of the y is determined based on the control corresponding to the specified directivity and the transfer function between the chairs. It is characterized in that a directivity for providing directivity data is provided in order to determine the directivity by controlling this.
  • the tongue and tongue is connected to the tongue and tongue, and the tongue tongue is provided with a tongue that converts the signals from the instruments provided in the digitizer to the two tongue swiss. It is a feature.
  • the above-mentioned processing unit combines the forces of the devices provided in the above-mentioned digital processing unit 2 with the 2 of the Tanguisu 2, and the right side of these two.
  • the control which sets the number of data for each It is characterized in that it has an output unit that turns the signal from the right-hand device into the Tanguisu.
  • the 002 () chairs show the examples of the 4th to 4th parts that compose the chair in this embodiment. ⁇ 4 are housed in the hod with the same direction.
  • the distance between 002 and 4 is shorter than 4 minutes of the sound wave from the point of spatial sampling, and if the sound wave to be used is in the audio range, it should be arranged at intervals. However, this is not limited to this embodiment, and depending on the application field, it may range from 5 degrees to 5 degrees. Also, it is good if the number of cells to be played (the number of phones) is at least 2.
  • CM () shows the transfer between the eye and each eye, and shows the control number. Also, C (o) C (o),
  • the stem is combined with the tang stem stem to the control connected to the side of the above-mentioned equates, as shown in 4. It is composed of In the above, four chairs are shown as chairs, but in the case of four chairs, the number of chairs and the number of reclaimed chairs are used.
  • a chair is provided, 2 is a digital processing section, 3 is a tongue processing section, 4 is a reproduction processing section, and the chair is provided with the steps 1 to 1.
  • the digital control unit 2 is equipped with the control units, which are connected to the side of the Ike 1-1. That is, Iku 1-1
  • the controller corresponding to the number is connected.
  • the control for the channel connected to the Iku is connected to the control for Z to the channel.
  • a tropism 2 for data for determining the tropism of 1 to 1 is connected. That is, this tropism 2 is Of the sound recorded internally from the desired direction and position.
  • the direction and position of the jitter is used as control data.
  • control data is directly connected by the Z-axis and the control data is changed by the program over time.
  • the directivity data to be input the above-mentioned control for measuring the desired answer, and the control for obtaining the desired answer by complementing the control or a plurality of locations are specified.
  • the key when the key is, only the control of the place is specified.
  • the number and the direction corresponding to the number and the direction of the control are used as the control data.
  • 5 has a direction of Iku to the 5 directions of Iku to 4 shown in, and emphasizes the sound in that direction.
  • This directivity 2 is based on the desired reaching function (o) and transfer function C () related to the control value input by the operator. According to
  • the virtual processing unit 3 divides the Z to Z et al. Signals for the left and right speakers or dophones, and passes each of these left and right signals through SC to SC respectively.
  • the above SC to SC are tongues. Since it has a different number of speakers depending on the chair, such as the speakerphone to be used, a signal suitable for listening is generated for each chair.
  • the tongue processing unit 3 is provided with a net 32 for designating tongue of the displaced sound when the predetermined condition is specified by the digital processing unit 2. .
  • This signal 32 is input to the virtual processing unit 3 by specifying only the tongue out of the signals output from the digital processing unit 2.
  • the reference numeral 4 has an input for a signal in the digital processing section 2 to output a signal from Z and the like.
  • N ⁇ are connected to the power of any other system such as a stereo system, a 5-Surround system, and a virtual system.
  • the system of this embodiment having the above configuration of (4) state is used as follows. First, prior to, place a plurality of chairs close to each other in the interval, and set a plurality of in that area. In that state, the sound emitted from the point was recorded in each chair, and the transfer function C measured values between the chairs were stored in the directivity 2.
  • the reproduction process is performed, the reproduction process is decided, the reproduction process section 4 is provided with a sufficient number of chairs, and these are connected to the channels provided in the digital control section 2. Please.
  • the control unit also controls the playback of each nearby chair 1 to 1.
  • the sound recorded by the chair is stored in the storage device, and after the number of playback channels is determined, the required number of playback channels is controlled. It is also possible to provide a digital unit 2 having an adder and a reproduction chair.
  • the desired and reaching functions are determined based on the input direction and position (from Is et al.). Select the actually measured value (if it was calculated from the measured value), call its and the reaching function sequence, and substitute these into Eq. Temu.
  • each of the respective signals is added by and is calculated by Z, and it is output to the other devices.
  • the reproduction tongue is specified by performing a tongue from the tongue management unit 3 to the tongue 32. Then, only the desired signal is selected from the signals from ⁇ Z and the like provided in the digital section, and the selected signal is the one for the tongue via the control SC to SC. It is output to the speakerphone. In this case, the output can be obtained regardless of the type of playback chair by setting the number of S S to S C according to the playback chair to be output.
  • the answer and the transfer function are calculated based on the actual control or the actual measurement under the determined control, and the control control is determined based on the data based on this.
  • the matrix () " ⁇ C (o) C (o)" of the transfer function C that composes the control b should be calculated by the method of least squares. You can get an output similar to the desired answer.

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Abstract

【課題】近接配置された複数のマイクロホンを使用し、音場空間内の任意の位置に対する指向性に優れた収音システムとこれを使用した再生システムを提供する。【解決手段】複数の収音マイクロホンの周囲に複数の制御点を設定する。この制御点と各マイクロホン間の所望応答関数行列Ａ（ω）及び伝達関数行列Ｃ（ω）を実測によって求める。収音デバイス１を構成する各マイクロホンに、デジタル信号処理部２に設けられた制御フィルタＨを接続する。制御フィルタＨは再生処理部４の出力チャネル数分設けられている。各制御フィルタＨからの出力を各チャネルごとに加算して、再生処理部４の各チャネルに出力する。制御フィルタＨは、収音時のマイクロホンの指向性を制御点で指定することにより、指定された制御点の予め実測された所望応答関数行列Ａ（ω）及び伝達関数行列Ｃ（ω）に基づいて決定される。

Description

明 細 書
収音 ·再生方法および装置
技術分野
[0001] 本発明は、近接配置されたマイクロフォン 'アレイを用いて、任意の方向に指向性を つけて収音すると共に、収音した音をチャネル数や再生機器の異なる任意の再生シ ステムにおいて再生可能とした収音 ·再生方法および装置に関する。
背景技術
[0002] 音場内における収音装置として、複数のマイクロホンを使用したマイクロホンアレイ装 置が知られている。このマイクロホンアレイ装置の中で、マイクロホン数の削減を目的 として、マイクロホンを実際に設置して収音する代わりに、実際に配置するマイクロホ ンから収音される音信号をもとにして、想定位置で収音されるであろう音信号を想定 する技術が提案されている。特許文献 1の発明は、そのような技術の代表的なもので あって、次元当たり 2本のマイクロホン数で次元方向の任意の位置の収音信号を推 定するものである。
[0003] この特許文献 1の発明では、図 6に示すように、マイクロホン 10a, bを軸方向に 2つ配 置し、これで収音した音信号を受音信号推定処理部 11に入力する。受音信号推定 処理部 11は、音源力 前記 2つのマイクロホンに到来する音波を平面波であるものと 近似して、マイクロホン 10a, bと同軸上にある位置での推定受音信号を波動方程式 により近似表現し、前記 2つのマイクロホンそれぞれに到来する音波の平均パワーが 等しいと仮定して前記波動方程式の音波の到来方向に依存する係数 bcos Θを推定 し、前記 2つのマイクロホンからの受音信号を基にそれらマイクロホンと同軸上の任意 の位置の受音信号を推定する。
[0004] 特許文献 1 :特開 2001— 45590号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] ところで、上記特許文献 1の発明は、音源から 2つのマイクロホンに到達する信号を 平面波であるものとして近似した信号処理を行うものであるが、実際の音場内では音 波がこのような平面波となるとは限らないため、受音信号の推定位置を正確に得られ ない。
[0006] また、複数のマイクロホンで収音した音の位相差、時間差、周波数の差を検出して、 それに基づいて任意の位置における受音信号を推定することも考えられるが、その 場合、複数のマイクロホンを近接配置すると、前記の位相差などの検出値が小さくな り誤差の影響が入り込みやすくなり、正確な推定が困難となる。
[0007] また、一般的に、収音現場あるいは編集の現場において、音量の設定が適切な状態 であるか、また、収音 ·編集の設定条件を改善できないか、常に確認する必要がある 。例えば、 5. 1チャネルサラウンドシステム向けの収音を行う場合、実際に 5. 1チヤネ ル再生システムを用意してモニタリングする必要がある力 収音の現場にこのような大 掛カりな再生システムを用意するのは困難であり、ヘッドフォンや 2チャネルのモニタ スピーカでモニタリングするのが一般的であった。しかしながら、従来の 2チャネルの ヘッドホン 'スピーカでは、マルチチャネル収音について、各チャネル（各方向の音） 力 Sどのような状況になっている力 (音の大きさ、音像定位の良否）を確認することはで きなかった。
[0008] 本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、 その目的は、複数のマイクロホン近接配置した状態で、任意の方向から到来する音（ 到来波面の曲率は平行平面波に限らず、任意の曲率を持った球面波に対応可能で ある。 )を強調してサンプリングすることが可能な収音システムを提供することにある。
[0009] より具体的には、近接配置した複数のマイクロフォンに入力された信号について信号 処理を行うことで、任意の方向からの音を強調して収音する (任意の方向にマイクロ ホンの指向性をつける）ことが可能となる収音システムを提供するものである。
[0010] また、本発明の他の目的は、各マイクロホン力 入力された信号を前記信号処理した 結果得られる Nチャネルの出力を、仮想音源再生処理部に入力することにより 2チヤ ネルの出力が得て、これをヘッドホンまたは 2チャネルスピーカでモニタリングすること を可能とした収音システムを提供することにある。
[0011] さら〖こ、本発明の他の目的は、前記の収音システムをチャネル数や再生機器の異な る任意の再生システムに接続することにより、例えば、 5. 1チャネルサラウンドシステ ムゃステレオシステム、仮想音源再生処理部など、一般に普及している、あるいは将 来開発される再生システムとの互換が取れる、収音 ·再生システムを提供することに ある。
課題を解決するための手段
[0012] 請求項 1の発明は、複数のマイクロホンを近接配置し、各マイクロホンには、再生チヤ ネル数に応じた数の制御フィルタを接続し、各チャネルの制御フィルタ力ゝらの出力信 号を各チャネルごとに加算して、それぞれの再生チャネルから出力する収音 ·再生シ ステムにおいて、前記制御フィルタとして、近接配置された複数のマイクロホンの周囲 音場内に複数の制御点を設定し、これらの制御点と各マイクロホンとの間の所望応答 関数行列と伝達関数行列を実測値に基づ 、て求め、前記マイクロホンの指向性を指 定した場合に、指定された指向性に対応する制御点の所望応答関数行列と伝達関 数行列とに基づいて前記制御フィルタの値を決定することを特徴とする。
[0013] 請求項 2の発明は、前記請求項 1の発明において、前記制御フィルタが、制御フィル タ行列を H ( ω )、所望応答関数行列を A ( ω )、伝達関数を C ( ω )とした場合に、 Η ( co ) : ^ )1^ ^ ^) ) ]—1^ ^) ^ ^ )で表現され、伝達関数行列 C ( co )との逆行 列 [C ( ω ) T · C ( ω ) ]— ^ ( ω ) Tを解くことで得られることを特徴とする。
[0014] 請求項 3の発明は、前記請求項 1または請求項 2の発明において、前記各チャネル の加算器からの各チャネルの信号の中から、モニタリングを行うチャネルの信号のみ を指定して取出し、この取り出したチャネルの信号を 2チャネルスピーカまたはヘッド ホンに出力することを特徴とする。
[0015] 請求項 4の発明は、前記請求項 3の発明において、前記仮想音源再生処理部が、各 チャネルの信号を再生用デバイスの左右出力信号用にそれぞれ分割し、この分割さ れた各チャネルの左右の信号を再生用デバイスの特性に適合した制御フィルタを通 して左右の再生用デバイスに出力することを特徴とする。
[0016] 請求項 5の発明は、近接配置された複数の収音用デバイスと、各収音用デバイスに よって収音された音を処理するデジタル信号処理部と、このデジタル信号処理部から 出力された音声信号を出力する再生出力部とを備えた収音 '再生装置において、前 記再生出力部には、 1あるいは複数チャネルの再生デバイスが設けられ、前記デジタ ル信号処理部には、前記複数の収音用デバイスのそれぞれに接続された前記再生 チャネル数に対応した数の制御フィルタと、各収音用デバイスに接続された各再生 チャネルの制御フィルタの出力を各チャネルごとに加算するチャネル数に対応した数 の加算器が設けられ、これら各チャネルの加算器の出力が前記再生処理部における 各チャネルの再生用デバイスに接続されていることを特徴とする。
[0017] また、前記制御フィルタは、近接配置された複数の収音用デバイスの周囲音場内に 複数の制御点を設定し、これらの制御点と各収音用デバイス
との間の所望応答関数行列と伝達関数行列を実測値に基づ 、て求め、前記収音用 デバイスの指向性を指定した場合に、指定された指向性に対応する制御点と各収音 用デバイス間の所望応答関数行列と伝達関数行列とに基づいて前記制御フィルタの 値を決定するものであって、前記デジタル信号処理部には、この制御フィルタを制御 して収音時の指向性を決定するために、指向性制御データを入力する指向性制御 部が設けられて ヽることを特徴とする。
[0018] 請求項 6の発明は、前記請求項 5の発明において、前記制御フィルタが、制御フィル タ行列を H ( ω )、所望応答関数行列を A ( ω )、伝達関数を C ( ω )とした場合に、 Η ( ω ) : ^ )7· ^ ^) ) ]—1^ ^) ) 7^ ^ )で表現され、伝達関数行列 C ( co )との逆行 列 [C ( ω ) T · C ( ω ) ]— ^ ( ω ) Tを解くことで得られることを特徴とする。
[0019] 請求項 7の発明は、前記請求項 5または請求項 6の発明にお 、て、前記デジタル信 号処理部にモニタリング処理部が接続され、このモニタリング処理部には、前記デジ タル信号処理部に設けられた各チャネルの加算器からの信号を、 2チャネルのモニタ リング用デバイスの出力信号に変換する仮想音源再生処理部を備えていることを特 徴とする。
[0020] 請求項 8の発明は、前記請求項 7の発明において、前記仮想音源再生処理部が、前 記デジタル信号処理部に設けられた各チャネルの加算器からの出力をモニタリング 用デバイスの左右 2つのチャネルに合わせて 2分割し、この 2分割された各チャネル の左右の信号ごとにモニタリング用デバイスに対応したフィルタ係数を設定した制御 フィルタと、各チャネルの制御フィルタからの出力を加算する左右の加算器と、この左 右の加算器力もの信号をモニタリング用デバイスの各チャネルに出力する出力部を 備えて 、ることを特徴とする。
発明の効果
[0021] 以上のような構成を有する本発明においては、次のような効果が発揮される。 (1)既 存のシステムよりもマイクロホンを近接配置できるので、システム全体の物理的規模を 縮小化できる。 (2)データストレージの面でも小規模ィ匕できる。 (3)空間音場全体の情 報を保存できるため、既存の音場再生システムや将来新しく現れる音場再生システ ムに対応することができる。 (4)バーチヤライズ (仮想音源再生)システムとの連携が容 易で、効果的である。 (5)複数の方向の音を強調して収音するマルチチャネル収音シ ステムにおいて、 2チャネルあるいはヘッドホンにより、各チャネルの収音状況をモ- タリングすることができる。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 次に、本発明の収音 ·再生システムの一実施形態を図面に従って具体的に説明する
[0023] (1)収音用デバイスの一例 図 1は、本実施形態における収音用デバイス 1を構成す る 4つのマイクロホン M1〜M4の一例を示すもので、これらのマイクロホン M1〜M4 はホルダ 11内にその収音面を同一方向に向けて収容されて 、る。
[0024] 各マイクロホン M1〜M4の間隔は、空間サンプリングの観点から収音したい音波の 4 分の 1波長よりも短い間隔が望ましぐ収音する音波をオーディオ帯域とした場合に は 10mm程度の間隔で配置する。ただし、この寸法は、本実施形態に限定されるも のではなぐ応用分野によって、 100mm程度から、 50〜： Lmm程度でも構わない。ま た、収音するチャネル数 (マイクロホン数）は 2以上であれば良い。
[0025] (2)再生等化回路 本発明の収音 '再生システムに使用するアルゴリズムの一例を、 図 2に示す再生等化回路によって説明する。前記各マイクロホン M 1〜M4の出力側 は、それぞれ図 2に示すような再生等化回路に接続されている。この再生等化回路 は、目標信号を出力する所望応答 Aと、この所望応答 Aと並列に接続された伝達系 C及び制御フィルタ Hと、前記所望応答 Aと制御フィルタ H力 の出力を加算して誤 差 eを出力する加算器∑とから構成されて!、る。 [0026] 前記所望応答 Aは、下記の数 1式で表現される伝達関数行列 Α ( ω )によって求めら れる。
[数 1]
Figure imgf000008_0001
[0027] ここで、所望応答の行列 Α( ω )は、図 3に示す通り、マイクロホン Ml〜Μ4を音場空 間の収音位置に配置した状態で、その周隨こ q個の制御点を設定し、各制御点から のインパルス応答を実測することによって取得する。この場合、図 3では、マイクロホン M1〜M4の周囲 360° を 15° 置きに実測している力 制御点数は必ずしもこれに 限定されるものではない。また、マイクロホン M1〜M4と各制御点との距離も lmとし ているが、この距離についても特に限定はない。さらに、これら実測した各制御点以 外の個所における所望応答については、補間法などによって計算することにより取得 する。
[0028] 前記伝達系 Cは、下記の数 2式で表現される伝達関数行列 C ( ω )によって求められ る。
[数 2]
Figure imgf000008_0002
[0029] ここで、 C ( ω ) C ( ω )は、 1番目の制御点と各マイク間の伝達係数を示し、
11 1
Μが制御点数を示して 、る。また、 C ( ω ) C ( ω )は、 Ν番目の制御点と各
N1 漏
マイク間の伝達係数を示して 、る。この伝達関数 C ( ω ) C ( ω )は、各マイ
11 1
クロホン Μ1〜Μ4と各制御点間の伝達特性 (減衰や遅れなど）を実測することによつ て求める。 前記制御フィルタ Hは、前記所望応答伝達関数行列 A ( ω )と伝達関数行列 C ( ω ) に基づいて、下記の数 3式により求められる。
[数 3]
「― 1
Η(ω) = \ 0{ω)τ · C ( 」 C{ Y · Α(ω)
[0031] すなわち、前記の各式力も明らかなように、図 2の再生等化回路においては、加算器 ∑によって所望応答伝達関数行列 A ( ω )力も制御フィルタ Ηに含まれて 、る A ( ω ) を減算しているため、再生等化回路力 出力される誤差 eを最小とするような制御フィ ルタ Hを得るためには、制御フィルタ Hを構成する伝達関数行列 Cの逆行列 [C ( ω ) T •0 ( ω ) ]_10 ( ω )τ^最小二乗法などの近似計算法により解けばよいことになる。こ の場合、最小二乗法に基づく解法は、最急降下など各種数値計算法を適用すること ができる。
[0032] (3)収音 ·再生システムの全体構成 本実施形態の収音 ·再生システムは、図 4に示 すように、前記のような複数のマイクロホンと各マイクロホンの出力側に接続された制 御フィルタ Ηに対して、モニタリングシステム及び再生システムを組み合わせることに より構成される。なお、図 1では、収音デバイスとして、 4個のマイクロホンを示した力 図 4の実施形態では、収音用のマイク数を Μ、再生チャネル数を Νとしている。
[0033] 図 4において、 1は収音用デバイス、 2はデジタル信号処理部、 3はモニタリング処理 部、 4は再生処理部であって、収音用デバイス 1は、収音用のマイクロホン I〜1を備
1 えている。
[0034] デジタル信号処理部 2は、各収音用マイクロホン I〜1 の出力側に接続された制御フ
1
ィルタ Η 〜Η を備えている。すなわち、各収音用マイクロホン I〜1 には、それぞ
11 Ν 1
れ再生チャネル数 Νに対応した制御フィルタ Ηが接続されている。また、各マイクロホ ンに接続されて 、る各チャネル用の制御フィルタ Ηは、各再生チャネル用の加算器 ∑ 1〜∑ Νに接続されている。
[0035] このデジタル信号処理部 2における各制御フィルタ Η 〜Η には、収音用マイクロホ
11 Ν
ン I〜1 の指向性を決定するための制御データを入力するための指向性制御部 21
1
が接続されている。すなわち、この指向性制御部 21は、各収音用マイクロホン Η 〜 H によって音場内から収録した音の中で、所望の方向と位置から発せられた音を N
強調して収音するために、デジタル信号処理部 2に対してその方向と位置を制御デ ータとして入力する。
[0036] この指向性制御部 21には、ユーザがエンコーダやキーボートにより制御データを直 接手入力するか、コンピュータプログラムによって経時的に変化する制御データを入 力する。この場合、入力する指向性の制御データとしては、所望応答を測定した前記 q個の制御点や、それを補完演算して所望応答を得た制御点の 1力所あるいは複数 箇所を指定する。
[0037] 例えば、出力チャネルが 1チャネルの場合には、 1力所の制御点のみを指定すれば よいし、マルチチャネルの場合には、出力チャネル数と方向に対応した数と方向の制 御点を制御データとして入力する。図 5は、 5チャネル再生システム用として、図 1に 示すマイクロホン M1〜M4周囲の 5方向に対してマイクの指向性を持たせ、その方 向の音を強調して収音する状態を示すものである。
[0038] この指向性制御部 21は、操作者力 収音すべき制御点が入力されると、実測値から 得られたその制御点に関する所望応答伝達関数行列 A ( ω )と伝達関数行列 C ( ω ) とに基づいて、前記（2)に示したアルゴリズムに従って、各制御フィルタ Η 〜Η の
11 Ν 値を決定する演算を行い、その演算結果をデジタル信号処理部 2に出力する。
[0039] モニタリング処理部 3は、ヘッドホンや 2チャネルスピーカのような 2チャネルのモニタ リング用出力部 Ο , Οを備えている。このモニタリング用出力部 Ο , Οには、前記各
1 2 1 2
再生チャネルの加算器∑〜∑ 力もの信号が、仮想音源再生処理部 31を介して出
1 Ν
力される。
[0040] すなわち、仮想音源再生処理部 31は、各再生チャネルの加算器∑〜∑ 力もの信
1 Ν 号を左右のスピーカある!、はヘッドホン用に分割し、この分割された左右の信号をそ れぞれ制御フィルタ S , C〜S , Cを通過させた後、各再生チャネルの右側の制御 l i n n
フィルタ s〜sの出力を加算器∑ によって加算してモニタリング用出力部 、
1 n Ol oに ま
1 た、各再生チャネルの左側の制御フィルタ c〜
1 cの出力を力卩算器∑ によって加算 n 02
してモニタリング用出力部 Oに出力する。
2
[0041] この場合、前記制御フィルタ S , C〜S , Cは、モニタリング用出力部 O , Oとして使 l i n n 1 2 用するスピーカやヘッドホンなどののデバイスによって異なるフィルタ係数を有するも ので、各デバイスごとに聴取者の両耳での受聴に適応した信号を生成する。
[0042] また、モニタリング処理部 3には、前記デジタル信号処理部 2によって収音すべき所 定の制御点を指定した場合に、 V、ずれのチャネルの音をモニタリングするかを指定 するためのチャネル指定部 32が設けられている。このチャネル指定部 32は、デジタ ル信号処理部 2から出力される各チャネルの信号の中から、モニタリングを行うチヤネ ルの信号のみを指定して仮想音源再生処理部 31に入力させるものである。
[0043] 再生処理部
4は、前記デジタル信号処理部 2における各チャネル用の加算器∑〜∑ 力もの信
1 N 号を出力する各チャネルの再生出力部 o〜
1 oを有している。この再生出力部
N o〜
1
Oは、さらにステレオシステム、 5· 1チャネルサラウンドシステム、仮想音源再生処理
N
部などの任意の再生システムの入力に接続されて!、る。
[0044] (4)実施形態の作用 以上のような構成を有する本実施形態の収音'再生システム の作用は次の通りである。まず、収音に先立って、複数の各収音用デバイスを近接し た状態で音場空間内に配置し、その周囲に複数の制御点を設定する。その状態で、 各制御点から発した音を各収音デバイスで収録することにより、各制御点と各収音用 デバイス間の所望応答関数行列 A ( ω )と伝達関数行列 C ( ω )を測定値から求め、こ れらを指向性制御部 21内に格納しておく。
[0045] 一方、再生処理を行うに当たって、何チャネル分の再生を行うかを決定し、再生処理 部 4にチャネル数分の再生デバイスを用意し、これらの再生デバイスデジタル信号処 理部 2に設けられた各チャネルの再生出力部 Ο〜0に接続しておく。また、制御フィ
1 Ν
ルタ Η 〜Η も、近接配置した各収音デバイス I〜1ごとに、再生チャネル分用意し
11 Ν 1
ておく。
[0046] なお、再生チャネル数は予め決定しておく必要はなぐ各収音用デバイスによって収 録した音を記憶装置に格納しておき、再生チャネル数が決定された後に、必要とす る数の制御フィルタと加算器を有するデジタル信号処理部 2と、再生用デバイスを用 意することちでさる。
[0047] このような状態で、各収音用デバイス I〜1 によって収録された音は、それぞれの収 音用デバイスごとにチャネル数分接続されている制御フィルタ H 〜H に入力され
11 N
る。
[0048] ここで、操作者が指向性制御部 21に対してどの方向の音を強調して収音するかを入 力すると、指向性制御部 21では、入力された方向と位置 (収音用デバイスからの距 離）に基づいて、予め所望応答関数および伝達関数を実測してある (もしくは実測値 力も演算して求めた)制御点を選択し、その制御点 qの所望応答関数行列および伝 達関数行列を呼び出して、これらを前記数 3式に代入することで、制御フィルタ H 〜
11
H の値を演算して求める。
N
[0049] この場合、各収音用デバイス I〜1と制御点 qとの距離や方向が異なるためにその所
1
望応答関数と伝達関数もそれぞれ異なっており、また、再生チャネルが複数ある場合 には、各チャネルごとに収音用デバイスに与える指向性の方向（収音用デバイスが強 調して収音する方向）が異なるので、各制御フィルタの値も異なってくる。
[0050] このようにして、各制御フィルタの値が決定されると、これら制御フィルタ H 〜H に
11 N よって、各収音用デバイスの音中で所望の方向の音のみが各チャネルごとに強調さ れる。その後、各制御フィルタからの信号力 各チャネルごとに加算器∑ 1〜∑ Nによ つて加算され、それが各チャネルの出力部再生出力部 o〜
1 oから各チャネルの再 N
生用デバイスに出力される。
[0051] 次に、本実施形態において、再生チャネルのモニタリングを行うには、モニタリング処 理部 3に対してチャネル指定部 32からモニタリングを行 、た 、チャネルを指定する。 すると、デジタル信号処理部に設けられた各チャネルの加算器∑ 1〜∑ Nからの信号 の中から、所望のチャネルの信号のみが選択され、その信号が制御フィルタ S , C
1 1
〜S , Cを介して、モニタリング用の再生デバイスである 2チャネルのスピーカやへッ ドホンに出力される。この場合、出力する再生用デバイスに応じて、前記制御フィルタ S , C〜S , Cの係数を設定することで、再生用デバイスの種類にかかわらず最適 l i n n
な出力を得ることができる。
[0052] (5)実施形態の効果 以上の通り、本実施形態では、複数の収音用デバイス自体に は特に指向性を持たせることなぐ音場空間内で受聴できる音をすベてそのまま収音 し、これら収音した音を制御フィルタで処理することで、収音した音の中から所望の方 向の音のみを強調して取り出して再生することができる。
[0053] 特に、どの方向の音を強調して再生するかは、制御フィルタに与える制御データによ つて決定されることから、この制御データを変更することで収音する方向や再生チヤ ネル数を自由に決定することができる上に、従来技術のような平行平面波に限らず 任意の曲率を持った球面波にも対応でき、自由度の高い収音 ·再生システムを得るこ とがでさる。
[0054] その上、本発明では、予め設定した制御点 qについてその所望応答と伝達関数を実 測あるいは実測値をもとに演算して求め、この実測値に基づいたデータを基礎にして 制御フィルタを決定して 、るので、収音用デバイスの 、ずれの方向に対して指向性 を与える場合であっても、制御フィルタ Hを構成する伝達関数行列 Cの逆行列 [C ( ω )Τ·0 ( ω ) ]_10 ( ω )Τ^最小二乗法等の近似計算法により解くことで、所望応答に近 似した出力を得ることができる。
[0055] また、前記の指向性制御部 21に入力する収音方向は、操作者が手動で設定するこ とも可能である力 コンピュータプログラムなどによって、時間の経過と共に刻々と変 化する値を入力することも可能である。その場合、入力された制御データの変化に伴 い、制御フィルタ Η 〜Η の値が変化し、所望の方向の音を所望のチャネルに出力
11 Ν
することができる。
[0056] さらに、本実施形態では、デジタル信号処理部 2からの出力をモニタリング処理部 3 に導き、 2チャネルの再生用デバイス入出力するように構成したので、いずれの再生 チャネルに対する出力であっても、モニタリング処理部 3に設けられたチャネル選択 部 32を操作するだけで、他のチャネル音とは明確に区別して聴取できる。もちろん、 この場合も、単一の再生チャネルの音のみをモニタリングすることも可能である力 加 算器∑〜∑ 力も出力された複数のチャネルの音を同時にモニタリング用デバイスに
1 Ν
出力することちでさる。
図面の簡単な説明
[0057] [図 1]本発明に使用するマイクロホンの構成例を示す図であって、（Α)は側面図（Β) は正面図。
[図 2]本発明の収音システムを構成する制御フィルタ Ηを得るためのアルゴリズムを示 す再生等化回路図。
[図 3]本発明における所望応答を音場空間内に設定した状態を示す図。
[図 4]本発明の収音システムの一実施形態を示すブロック図。
[図 5]マイクロホンの周囲 5方向に指向性を設定した状態を示す図。
[図 6]従来の収音システムの一例を示すブロック図。
符号の説明
M1〜M4…マイクロホン 1· ··収音デバイス 2· ··デジタル信号処理部 21…指向性制御 部 3…モニタリング処理部 31 · · '仮想音源再生処理部 32· ··チャネル指定部 4· "再生 処理部 A…所望応答 C…伝達関数 H…制御フィルタ I〜1 …収音用マイクロホン H
1 11
〜H …収音システム用の制御フィルタ∑〜∑ …加算器 O〜0…再生出力部 S N 1 N 1 N 1
, C〜S , C…仮想音源再生処理部の制御フィルタ O , O…モニタリング用出力部

Claims

請求の範囲
[1] 複数の収音用デバイスを近接配置し、各収音用デバイスには、再生チャネル数に応 じた数の制御フィルタを接続し、各チャネルの制御フィルタ力 の出力信号を各チヤ ネルごとに加算して、それぞれの再生チャネルから出力する収音 ·再生方法におい て、 前記制御フィルタとして、近接配置された複数の収音用デバイスの周囲音場内 に複数の制御点を設定し、これらの制御点と各収音用デバイスとの間の所望応答関 数行列と伝達関数行列を実測値に基づ 、て求め、前記収音用デバイスの指向性を 指定した場合に、指定された指向性に対応する制御点と各収音用デバイス間の所望 応答関数行列と伝達関数行列とに基づいて前記制御フィルタの値を決定することを 特徴とする収音 '再生方法。
[2] 前記制御フィルタが、制御フィルタ行列を H ( ω )、所望応答関数行列を A ( ω )、伝達 関数をじ ；！とした場合に ！^ ^^ニ ^ じ^；！ じ ；^八^；！で表現され 、伝達関数行列 C ( ω )との逆行列 [C ( ω ) τ · C ( ω ) ]_1C ( ω ) Tを解くことで得られるこ とを特徴とする請求項 1に記載の収音 ·再生方法。
[3] 前記各チャネルの加算器からの各チャネルの信号の中から、モニタリングを行うチヤ ネルの信号のみを指定して取出し、この取り出したチャネルの信号を仮想音源再生 処理部を介して 2チャネルの収音用デバイスに出力することを特徴とする請求項 1ま たは請求項 2に記載の収音 '再生方法。
[4] 前記仮想音源再生処理部が、各チャネルの信号を再生用デバイスの左右出力信号 用にそれぞれ分割し、この分割された各チャネルの左右の信号を再生用デバイスの 特性に適合した制御フィルタを通して左右の再生用デバイスに出力することを特徴と する請求項 3に記載の収音 ·再生方法。
[5] 近接配置された複数の収音用デバイスと、各収音用デバイスによって収音された音 を処理するデジタル信号処理部と、このデジタル信号処理部から出力された音声信 号を出力する再生出力部とを備えた収音，再生装置において、 前記再生出力部に は、 1あるいは複数チャネルの再生デバイスが設けられ、 前記デジタル信号処理部 には、前記複数の収音用デバイスのそれぞれに接続された前記再生チャネル数に 対応した数の制御フィルタと、各収音用デバイスに接続された各再生チャネルの制 御フィルタの出力を各チャネルごとに加算するチャネル数に対応した数の加算器が 設けられ、これら各チャネルの加算器の出力が前記再生処理部における各チャネル の再生用デバイスに接続され、 前記制御フィルタは、近接配置された複数の収音 用デバイスの周囲音場内に複数の制御点を設定し、これらの制御点と各収音用デバ イスとの間の所望応答関数行列と伝達関数行列を実測値に基づいて求め、前記収 音用デバイスの指向性を指定した場合に、指定された指向性に対応する制御点と各 収音用デバイス間の所望応答関数行列と伝達関数行列とに基づいて前記制御フィ ルタの値を決定するものであって、 前記デジタル信号処理部には、この制御フィル タを制御して収音時の指向性を決定するために、指向性制御データを入力する指向 性制御部が設けられて 、ることを特徴とする収音 ·再生装置。
[6] 前記制御フィルタが、制御フィルタ行列を H ( ω )、所望応答関数行列を A ( ω )、伝達 関数をじ ；！とした場合に ！^ ^^ニ ^ じ^；！ じ ；^八^；！で表現され 、伝達関数行列 C ( ω )との逆行列 [C ( ω ) Τ · C ( ω ) ] （ ω ) Τを解くことで得られるこ とを特徴とする請求項 5に記載の収音 ·再生装置。
[7] 前記デジタル信号処理部にモニタリング処理部が接続され、 このモニタリング処理 部には、前記デジタル信号処理部に設けられた各チャネルの加算器からの信号を、 2チャネルのモニタリング用デバイスの出力信号に変換する仮想音源再生処理部を 備えて 、ることを特徴とする請求項 5または請求項 6に記載の収音 ·再生装置。
[8] 前記仮想音源再生処理部が、前記デジタル信号処理部に設けられた各チャネルの 加算器からの出力をモニタリング用デバイスの左右 2つのチャネルに合わせて 2分割 し、この 2分割された各チャネルの左右の信号ごとにモニタリング用デバイスに対応し たフィルタ係数を設定した制御フィルタと、各チャネルの制御フィルタ力 の出力を加 算する左右の加算器と、この左右の加算器力 の信号をモニタリング用デバイスの各 チャネルに出力する出力部を備えていることを特徴とする請求項 7に記載の収音 ·再 生装置。
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