WO2012140764A1 - 音声信号処理装置、音声信号処理方法及び音声信号処理プログラム - Google Patents

音声信号処理装置、音声信号処理方法及び音声信号処理プログラム Download PDF

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speaker
phase difference
evaluation point
signal processing
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晃広 井関
佳樹 太田
慎一 菊池
快友 今西
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Pioneer Corp
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Pioneer Corp
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 
    • H04S5/02—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation  of the pseudo four-channel type, e.g. in which rear channel signals are derived from two-channel stereo signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an audio signal processing device that is mounted on a vehicle or the like and performs processing for localizing a sound image.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 gives an audio signal that is given a localization characteristic to an audio signal that is input to one speaker among front and rear speakers in a vehicle interior, and that is assigned a localization characteristic to an audio signal that is input to the other speaker.
  • the technique to add is described.
  • the localization characteristic is a characteristic obtained by multiplying the acoustic transmission characteristic from one speaker to the seat close to the other speaker and the inverse characteristic of the acoustic transmission characteristic from the other speaker to the seat. Has been granted.
  • the frequency characteristics of the synthesized sound obtained by synthesizing the output sound output from each speaker at the ear position of the listener is determined based on the frequency at which the comb-like characteristic disturbance starts to appear. Based on the cut-off frequency, the input audio signal is divided into a low-frequency signal and a high-frequency signal, the low-frequency signal is output in advance, and the high-frequency signal is delayed and output subsequently. Are listed. By doing so, a virtual sound image is localized at a required position.
  • Patent Document 3 a technique related to the present invention is described in Patent Document 3.
  • An object of the present invention is to provide an audio signal processing device, an audio signal processing method, and an audio signal processing program capable of appropriately localizing a rear channel sound at a desired position.
  • the invention according to claim 1 is an audio signal processing device that performs processing on an audio signal supplied to a front speaker positioned in front of the listening position and a rear speaker positioned behind the listening position.
  • the audio signal processing device includes audio signal supply means for supplying the same audio signal to the front speaker and the rear speaker, the audio signal supplied to the front speaker, and the audio supplied to the rear speaker.
  • Phase difference providing means for performing a process for providing a relative phase difference with the signal, and the phase difference providing means is located behind the listening position and in the same front-rear direction position as the rear speaker or The phase difference is applied so that the sound pressure level at the rear evaluation point located in front of the rear speaker is higher than the sound pressure level at the front evaluation point located in front of the listening position and behind the front speaker.
  • the invention according to claim 11 is executed by an audio signal processing apparatus that processes audio signals supplied to a front speaker positioned in front of the listening position and a rear speaker positioned behind the listening position.
  • This is an audio signal processing method.
  • the audio signal processing method includes an audio signal supply step of supplying the same audio signal to the front speaker and the rear speaker, the audio signal supplied to the front speaker, and the audio supplied to the rear speaker.
  • a phase difference providing step for performing a process for giving a relative phase difference between the signal and the signal wherein the phase difference applying step is located behind the listening position and in the same front-rear direction position as the rear speaker or The phase difference is applied so that the sound pressure level at the rear evaluation point located in front of the rear speaker is higher than the sound pressure level at the front evaluation point located in front of the listening position and behind the front speaker.
  • the audio signal supplied to the front speaker located in front of the listening position and the rear speaker located behind the listening position is processed, and the audio signal processing includes a computer. It is an audio signal processing program executed by the apparatus.
  • the audio signal processing program is supplied to the computer from the audio signal supply means for supplying the same audio signal to the front speaker and the rear speaker, and to the audio signal and the rear speaker supplied to the front speaker.
  • Functioning as a phase difference providing unit that performs a process for providing a relative phase difference between the audio signal and the audio signal the phase difference providing unit being behind the listening position and the same front and rear as the rear speaker.
  • the sound pressure level at the rear evaluation point located in the direction position or in front of the rear speaker is higher than the sound pressure level at the front evaluation point located in front of the listening position and behind the front speaker. Add phase difference.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an audio signal processing apparatus according to the present embodiment. The figure for demonstrating a band pass filter and a phase difference provision part concretely is shown. A specific example of the control band will be shown. The distance defined by the front speaker, the rear speaker, the front evaluation point, and the rear evaluation point is shown. An example of the change of the front-back level difference with respect to a phase difference is shown. It is an image figure which shows the change of the sound pressure level in the vicinity of a listening position when changing a phase difference. An example of the result by a present Example is shown. An example of the result by a present Example and a comparative example is shown.
  • an audio signal processing device that performs processing on an audio signal supplied to a front speaker positioned in front of a listening position and a rear speaker positioned behind the listening position is the front speaker.
  • an audio signal supply means for supplying the same audio signal to the rear speaker, and a relative position between the audio signal supplied to the front speaker and the audio signal supplied to the rear speaker.
  • Phase difference providing means for performing a process for providing a phase difference, and the phase difference providing means is located behind the listening position and at the same front-rear direction position as the rear speaker or in front of the rear speaker.
  • the sound pressure level at the evaluation point is higher than the sound pressure level at the front evaluation point located in front of the listening position and behind the front speaker.
  • the above audio signal processing apparatus includes a front speaker positioned in front of the listening position and a rear speaker positioned behind the listening position, and is applied to, for example, a vehicle interior.
  • the audio signal supply means supplies the same audio signal to the front speaker and the rear speaker.
  • the audio signal supply means supplies a rear channel audio signal used for the rear speaker not only to the rear speaker but also to the front speaker.
  • the phase difference providing means is configured to generate a relative phase difference between the audio signal supplied to the front speaker and the audio signal supplied to the rear speaker, and the audio supplied to either the front speaker or the rear speaker. A phase difference is given to the signal.
  • the rear evaluation point is defined as an evaluation point located behind the listening position and in the same front-rear direction position as the rear speaker or in front of the rear speaker, and the front evaluation point is located in front of the listening position and behind the front speaker. It is defined as an evaluation point that is located.
  • the phase difference providing unit provides the phase difference so that the sound pressure level at the rear evaluation point is higher than the sound pressure level at the front evaluation point.
  • the rear channel sound can be properly localized behind the listening position. That is, it is possible to eliminate localization ambiguity in the rear channel sound.
  • the phase difference providing unit may be configured to change the position according to a distance defined by the front speaker, the rear speaker, the front evaluation point, and the rear evaluation point. Add phase difference.
  • the relationship between the sound pressure level at the rear evaluation point and the sound pressure level at the front evaluation point changes depending on the distance defined by the front speaker, the rear speaker, the front evaluation point, and the rear evaluation point.
  • the phase difference providing means applies the phase difference in consideration of this.
  • the distance s1F is defined as the distance between the front speaker and the front evaluation point
  • the distance s1B is defined as the distance between the front speaker and the rear evaluation point
  • the distance s2F is defined as the distance between the rear speaker and the front evaluation point
  • the distance s2B is defined as the distance between the rear speaker and the rear evaluation point
  • the wavelength ⁇ is defined as the wavelength of the audio signal.
  • the phase difference providing means is Based on the predetermined value A and the predetermined value ⁇ , “A A phase difference within the range obtained by “+ ⁇ ” is given.
  • the difference between the sound pressure level at the rear evaluation point and the sound pressure level at the front evaluation point is appropriately set to a desired value by giving the phase difference within the range obtained by “A + ⁇ ”. be able to. That is, the sound pressure level at the rear evaluation point can be maintained appropriately higher than the sound pressure level at the front evaluation point.
  • the distance acquisition unit that acquires the distances s1F, s1B, s2F, and s2B, and the distance d and the predetermined value A based on the distances s1F, s1B, s2F, and s2B.
  • a phase difference calculating means for calculating the phase difference within a range obtained by “A + ⁇ ” by obtaining the predetermined value ⁇ , wherein the phase difference providing means is calculated by the phase difference calculating means. The phase difference is given.
  • the distance acquisition unit acquires the distances s1F, s1B, s2F, and s2B input by the user, for example, and the phase difference calculation unit calculates the phase difference to be given based on the above equation.
  • the phase difference providing unit provides the predetermined value A as the phase difference.
  • the audio signal from the front speaker and the audio signal from the rear speaker arrive at the rear evaluation point at approximately the same timing, so that the sound pressure level at the rear evaluation point is maximum. Tend to be. Therefore, the sound pressure level at the rear evaluation point can be maintained appropriately higher than the sound pressure level at the front evaluation point.
  • the audio signal processing device further includes a front microphone disposed at the front evaluation point and a rear microphone disposed at the rear evaluation point, and the phase difference providing unit includes the front difference The phase difference to be applied is obtained based on audio signals output from the front speaker and the rear speaker, which are collected by the microphone and the rear microphone.
  • the phase difference to be applied is obtained by measurement using the front microphone and the rear microphone.
  • the phase difference providing unit provides a phase difference different for each frequency of the audio signal as the phase difference.
  • the phase difference providing unit provides a different phase difference for each frequency of the audio signal. Thereby, the sound pressure level at the rear evaluation point can be maintained appropriately higher than the sound pressure level at the front evaluation point regardless of the frequency of the audio signal.
  • the phase difference providing unit applies the phase difference only when the frequency of the audio signal is in a predetermined band defined by a lower limit value and an upper limit value. .
  • the phase difference providing means for example, a band in which the difference between the sound pressure level at the rear evaluation point and the sound pressure level at the front evaluation point is disturbed, or the sound pressure level at the rear evaluation point and the front evaluation point
  • the phase difference can be given only in a band in which the difference from the sound pressure level can be appropriately controlled.
  • the minimum value of the frequency at which the difference between the sound pressure level at the rear evaluation point and the sound pressure level at the front evaluation point is a predetermined value or more is used as the lower limit value.
  • the upper limit value is (1) an absolute value of a difference between a distance between the front speaker and the front evaluation point and a distance between the front speaker and the rear evaluation point, and (2) the rear side. It is defined by the wavelength of the audio signal having a value larger than the sum of the distance between the speaker and the front evaluation point and the absolute value of the difference between the rear speaker and the rear evaluation point.
  • audio executed by an audio signal processing device that processes audio signals supplied to a front speaker positioned in front of the listening position and a rear speaker positioned behind the listening position.
  • the signal processing method includes an audio signal supply step for supplying the same audio signal to the front speaker and the rear speaker, the audio signal supplied to the front speaker, and the audio signal supplied to the rear speaker.
  • a phase difference providing step for performing a process for providing a relative phase difference between the first position and the second position, and the phase difference providing step is performed at a position behind the listening position and in the same front-rear direction position as the rear speaker or the
  • the sound pressure level at the rear evaluation point located in front of the rear speaker is a sound at the front evaluation point located in front of the listening position and behind the front speaker. As is higher than the level, to impart the phase difference.
  • an audio signal that performs processing on an audio signal supplied to a front speaker located in front of the listening position and a rear speaker located behind the listening position and includes a computer.
  • An audio signal processing program executed by a processing device includes: an audio signal supply unit that supplies the computer with the same audio signal to the front speaker and the rear speaker; and the audio signal supplied to the front speaker; Functioning as a phase difference providing unit that performs a process for providing a relative phase difference with the audio signal supplied to the rear speaker, the phase difference providing unit being behind the listening position;
  • the sound pressure level at the same front-rear direction position as the rear speaker or a rear evaluation point located in front of the rear speaker is the listening position. Forward and to be higher than the sound pressure level in the front evaluation point located at the rear of the front speakers, imparting the phase difference.
  • the rear channel sound can be appropriately localized behind the listening position.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an acoustic system applied to a vehicle interior.
  • the sound system includes a front speaker SP1 disposed in front and a rear speaker SP2 disposed in the rear.
  • the front speaker SP1 is arranged in front of the listening position (driver's position, in other words, the driver's seat), and the rear speaker SP2 is arranged behind the listening position.
  • the front speaker SP1 outputs a front channel audio signal
  • the rear speaker SP2 outputs a rear channel audio signal of the surround sound source.
  • FIG. 2 illustrates the sound pressure level balance around the listener's head as a physical phenomenon.
  • the size of the broken line area indicates the level of the sound pressure level. From this, it can be seen that the sound pressure level on the side where the speaker SP is located becomes higher and the sound pressure level on the side opposite to the side where the speaker SP is located becomes lower.
  • the evaluation point P1 is an evaluation point located in front of the listening position (in other words, in front of the listener (driver)) and behind the front speaker SP1.
  • the evaluation point P2 is an evaluation point located behind the listening position (in other words, behind the listener (driver)) and in front of the rear speaker SP2.
  • the evaluation point P1 is appropriately referred to as “front evaluation point P1”, and the evaluation point P2 is appropriately referred to as “rear evaluation point P2”.
  • front evaluation point P1 is located in the vicinity of the frontal part of the listener (driver)
  • rear evaluation point P2 is located in the vicinity of the back part of the listener (driver).
  • the horizontal axis indicates the frequency of the audio signal output from the rear speaker SP2, and the vertical axis indicates the front-rear level difference with respect to the sound pressure level.
  • the “front-rear level difference” means a difference between the sound pressure level at the front evaluation point P1 and the sound pressure level at the rear evaluation point P2 (hereinafter the same).
  • the vertical axis in FIG. 3 (b) indicates that the sound pressure level at the front evaluation point P1 becomes higher than the sound pressure level at the rear evaluation point P2 as it goes up, and the sound goes down as it goes down. It shows that the sound pressure level at the evaluation point P2 is higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1.
  • the sound pressure level at the front evaluation point P1 is acquired by the microphone arranged at the front evaluation point P1
  • the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is acquired by the microphone arranged at the rear evaluation point P2.
  • the front-rear level difference is obtained by subtracting the sound pressure level acquired by the microphone disposed at the rear evaluation point P2 from the sound pressure level acquired by the microphone disposed at the front evaluation point P1.
  • control is performed so that the localization ambiguity in the rear channel sound is resolved and the rear channel sound is localized at a desired position between the front and rear.
  • the sound pressure level balance between the front and rear around the head of the listener is controlled in order to achieve a desired front and rear localization. That is, the front-rear level difference around the listener's head is controlled.
  • the relative position between the audio signal supplied to the front speaker SP1 and the audio signal supplied to the rear speaker SP2 is set so that the difference between the front and rear levels around the head of the listener becomes a desired value.
  • Control to cause phase difference Specifically, in this embodiment, a phase difference is given to the audio signal of the front speaker SP1 so that the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1. .
  • the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is made higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1 in this way, so that the rear channel sound can be localized behind the listener. Yes.
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of the audio signal processing apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the audio signal processing apparatus 10 mainly includes a front speaker SP1, a rear speaker SP2, an audio signal supply unit 11, a band pass filter 12, and a phase difference providing unit 13.
  • the audio signal processing device 10 corresponds to, for example, an amplifier.
  • the front speaker SP1 is arranged in front of the listening position (driver's position, in other words, the driver's seat), and the rear speaker SP2 is arranged behind the listening position.
  • the audio signal supply unit 11 supplies the audio signal from the sound source to the front speaker SP1 and the rear speaker SP2.
  • This audio signal is, for example, a rear channel audio signal in a surround sound source.
  • the audio signal supply unit 11 corresponds to an example of an audio signal supply unit in the present invention.
  • a front channel audio signal is also supplied to the front speaker SP1, and the front speaker SP1 outputs an audio signal obtained by synthesizing the rear channel audio signal and the front channel audio signal.
  • the band-pass filter 12 and the phase difference providing unit 13 will be described in detail with reference to FIG.
  • the bandpass filter 12 extracts a sound signal having a component for each of a plurality of frequency bands obtained by dividing the frequency domain, from the sound signal supplied from the sound signal supply unit 11 to the front speaker SP1. That is, the band-pass filter 12 extracts frequency components in the input audio signal for the desired frequency band.
  • the phase difference providing unit 13 gives a different phase difference for each frequency band to each of the audio signals for each frequency band extracted by the band pass filter 12.
  • the phase difference providing unit 13 corresponds to an example of “phase difference providing means” in the present invention. In the following, the phase difference provided by the phase difference providing unit 13 is appropriately expressed as “phase difference ⁇ ”.
  • the audio signal processing apparatus 10 applies the audio signal of the front speaker SP1 only when the frequency of the audio signal is in a predetermined frequency band (that is, a control band) defined by the lower limit value and the upper limit value.
  • a control band is set based on an arithmetic expression or measurement.
  • FIG. 6 is a diagram showing a specific example of the control band.
  • FIG. 6 shows a difference in sound pressure level (front-rear level difference) between the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2 when sound (for example, pink noise) is output from only the rear speaker SP2. Since FIG. 6 is the same diagram as FIG. 3B, detailed description is omitted.
  • the white arrow in FIG. 6 shows an example of the control band.
  • the lower limit value that defines the control band is the frequency at which the difference between the front and rear levels starts to be disturbed. Specifically, the minimum value of the frequency at which the front-rear level difference (absolute value) is equal to or greater than a predetermined value is used as the lower limit value.
  • the lower limit value is obtained by measurement.
  • a graph as shown in FIG. 6 is obtained by measurement, and the lower limit value is determined based on the graph. Specifically, sound pressures acquired by the microphones when microphones are respectively arranged at the positions of the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2 in the vehicle interior and sound (for example, pink noise) is output only from the rear speaker SP2.
  • the lower limit value is obtained by estimation without performing such measurement.
  • it is estimated that the front-rear level difference starts to be disturbed above this frequency in consideration of the vehicle interior space, the position of the front speaker SP1, the rear speaker SP2, the front evaluation point P1, the rear evaluation point P2, etc. in the vehicle interior.
  • the frequency to be used is used as the lower limit value.
  • the upper limit value that defines the control band is defined according to the distance determined by the front speaker SP1, the rear speaker SP2, the front evaluation point P1, and the rear evaluation point P2.
  • the distance defined by the front speaker SP1, the rear speaker SP2, the front evaluation point P1, and the rear evaluation point P2 will be described. As shown in FIG. 7, the distance between the front speaker SP1 and the front evaluation point P1 is “s1F”, the distance between the front speaker SP1 and the rear evaluation point P2 is “s1B”, and the rear speaker SP2 and the front evaluation point P1 are Is the distance “s2F”, and the distance between the rear speaker SP2 and the rear evaluation point P2 is “s2B”.
  • the distance corresponding to the absolute value of the difference between the distance s1F and the distance s1B is “d1”
  • the distance corresponding to the absolute value of the difference between the distance s2F and the distance s2B is “d2”
  • the distance d1 and the distance The distance obtained by adding d1 is “d”. That is, the distance d is obtained from the following equation (1).
  • This distance d is a distance according to the length in the front-rear direction of the head of the listener (driver).
  • the upper limit value is defined based on a wavelength ⁇ that is at least longer than the distance d, that is, a frequency corresponding to the wavelength ⁇ is used. This is because, in an audio signal having a wavelength ⁇ shorter than the distance d, the wavelength of interference fringes generated therebetween becomes shorter than the distance between the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2. That is, it is difficult to appropriately control the difference between the front and rear levels with an audio signal having a wavelength ⁇ shorter than the distance d.
  • the upper limit value of the control band is not limited to being obtained by the calculation as described above, that is, not limited to being obtained based on the distance d or the like, and may be obtained by measurement.
  • microphones may be arranged at the positions of the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2 in the vehicle interior, and the upper limit value of the control band may be obtained based on the sound pressure level acquired by these microphones. good.
  • the control band is set by the lower limit value and the upper limit value obtained as described above.
  • the control band set in this way is set for the band-pass filter 12 in the audio signal processing device 10. Specifically, the setting for the band-pass filter 12 is performed so that the band-pass filter 12 performs a process of extracting only an audio signal in the control band.
  • the audio signal processing device 10 performs control using the phase difference ⁇ such that the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1.
  • Such a phase difference ⁇ is set based on the following equations (2) to (4).
  • the predetermined value A is a value (fixed value) determined according to the distances s1B and s2B and the wavelength ⁇ .
  • the predetermined value A is determined based on the distance from the front speaker SP1 to the rear evaluation point P2 and the rear speaker SP2 so that the audio signal from the front speaker SP1 and the audio signal from the rear speaker SP2 reach the rear evaluation point P2 at the same timing.
  • the equation (4) is an equation that defines a range of the predetermined value ⁇ determined by the distance d and the wavelength ⁇ obtained from the above equation (1).
  • the range of the phase difference ⁇ to be set is determined by the equation (2) using the predetermined values A and ⁇ .
  • the audio signal processing device 10 performs control to give the phase difference ⁇ within the range determined by Expression (2).
  • the phase difference ⁇ changes according to the wavelength ⁇ . Therefore, the phase difference ⁇ to be set is determined for each frequency, for example. Specifically, the phase difference ⁇ to be set is determined for each of a plurality of frequency bands obtained by dividing the frequency domain. In the audio signal processing device 10, a plurality of frequency bands obtained by dividing the frequency domain are set in the band pass filter 12, and a phase difference ⁇ determined for each of the plurality of frequency bands is set in the phase difference adding unit 13. . It is assumed that such a plurality of frequency bands are set within the control band set as described above.
  • FIG. 8 shows an example of the change in the level difference before and after the phase difference ⁇ .
  • the horizontal axis represents the phase difference ⁇ given to the audio signal of the front speaker SP1
  • the vertical axis represents the sound pressure level.
  • the graph shown in FIG. 8 is obtained by microphones arranged at the respective positions of the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2. Specifically, when a sound signal fixed at a predetermined frequency within the control band is output from the front speaker SP1 and the rear speaker SP2 (from the front speaker SP1, the sound signal in which the phase difference ⁇ is changed variously. The sound pressure level acquired by the microphone is used.
  • a graph 51 indicated by a broken line indicates an example of the sound pressure level at the front evaluation point P1
  • a graph 52 indicated by a one-dot chain line indicates an example of the sound pressure level at the rear evaluation point P2.
  • a graph 53 indicated by a solid line shows the difference (front-rear level difference) between the sound pressure level at the front evaluation point P1 and the sound pressure level at the rear evaluation point P2.
  • the sound pressure level at the front evaluation point P1 is acquired by the microphone arranged at the front evaluation point P1
  • the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is acquired by the microphone arranged at the rear evaluation point P2.
  • the front-rear level difference is obtained by subtracting the sound pressure level acquired by the microphone disposed at the rear evaluation point P2 from the sound pressure level acquired by the microphone disposed at the front evaluation point P1.
  • the sound pressure level at the rear evaluation point P2 becomes higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1 as the front-rear level difference becomes smaller (that is, as it goes down on the vertical axis).
  • the phase difference ⁇ is set to the predetermined value A (that is, when the predetermined value ⁇ is set to “0”)
  • the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is the sound pressure at the front evaluation point P1. You can see that it is considerably higher than the level. This is because when the phase difference ⁇ is set to the predetermined value A, the audio signal from the front speaker SP1 and the audio signal from the rear speaker SP2 arrive at the rear evaluation point P2 at substantially the same timing. This is because the sound pressure level at the evaluation point P2 tends to be maximized.
  • phase difference ⁇ is set to the phase difference B1 or the phase difference B2
  • the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is substantially equal to the sound pressure level at the front evaluation point P1 (strictly The sound pressure level at the rear evaluation point P2 is slightly higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1).
  • the range X1 defined by the phase difference B1 or the phase difference B2 is a range of the phase difference ⁇ obtained by the above equations (2) to (4).
  • FIG. 8 shows an example of the change in the front-rear level difference with respect to the change in the phase difference ⁇ .
  • FIG. 9 is an image diagram showing a change in sound pressure level near the listening position (near the listener's head) when the phase difference ⁇ is changed.
  • the left side of FIG. 9 shows an image diagram of the sound pressure level in the vicinity of the listening position when using the phase difference ⁇ in which the predetermined value ⁇ is set to “d / ⁇ ⁇ 180 ° ⁇ 180 °”.
  • the sound pressure level at the rear evaluation point P2 and the sound pressure level at the front evaluation point P1 tend to be approximately equal.
  • an image diagram of the sound pressure level in the vicinity of the listening position when the phase difference ⁇ with the predetermined value ⁇ set to “0” is used, that is, when the phase difference ⁇ is set to the predetermined value A is shown.
  • FIG. 9 shows an image diagram of the sound pressure level in the vicinity of the listening position when using the phase difference ⁇ in which the predetermined value ⁇ is set to “d / ⁇ ⁇ 180 °”. Also in this case, the sound pressure level at the rear evaluation point P2 and the sound pressure level at the front evaluation point P1 tend to be approximately equal.
  • the phase difference ⁇ is preferably set to the predetermined value A.
  • the phase difference ⁇ is set to a value within the range defined by the predetermined values A and ⁇ (see equations (2) to (4))
  • the level difference can be set to a desired value, that is, the sound pressure level at the rear evaluation point P2 can be appropriately set higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1. Therefore, various values can be used as the phase difference ⁇ as long as it is within the range defined by the predetermined values A and ⁇ .
  • phase difference ⁇ is set based on the equations (2) to (4) is shown.
  • the example in which the phase difference ⁇ is set by calculation is shown.
  • ⁇ may be set.
  • microphones are respectively arranged at the positions of the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2 in the vehicle interior, and a graph as shown in FIG. 8 is obtained from the sound pressure levels acquired by these microphones.
  • the phase difference ⁇ may be set based on
  • the phase difference ⁇ may be set using the above-described calculation and measurement in combination.
  • the control band and the phase difference ⁇ are set in advance (for example, before shipment) based on the above-described arithmetic expression and measurement.
  • the settings for the bandpass filter 12 and the phase difference providing unit 13 in the audio signal processing apparatus 10 are performed according to the settings of the control band and the phase difference ⁇ .
  • such settings can be made after input by the user.
  • the user inputs distances s1F, s1B, s2F, s2B, and the like to the audio signal processing apparatus 10, and the audio signal processing apparatus 10 A control band and a phase difference ⁇ are set by measurement.
  • the audio signal processing device 10 performs settings for the bandpass filter 12 and the phase difference providing unit 13 in accordance with the control band and the phase difference ⁇ .
  • FIG. 10 shows an example of the result of this example. Specifically, an example of a change in the front-rear level difference due to the phase difference ⁇ is shown.
  • the horizontal axis represents the phase difference ⁇ given to the audio signal of the front speaker SP1
  • the vertical axis represents the frequency of the audio signal.
  • the front-rear level difference is indicated by contour lines.
  • the numerical value of the front / rear level difference is a positive value, it indicates that the sound pressure level at the front evaluation point P1 is higher than the sound pressure level at the rear evaluation point P2, and the numerical value of the front / rear level difference is negative. In this case, the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1.
  • Such a front-back level difference is obtained from the sound pressure levels acquired by the microphones arranged at the respective positions of the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2. Specifically, the front-rear level difference is determined by outputting a sound signal in which the phase difference ⁇ is variously changed when the sound signal is output from the front speaker SP1 and the rear speaker SP2. ) And obtained from the sound pressure level acquired by the microphone.
  • the frequency range shown on the vertical axis corresponds to the control band described above.
  • the phase difference ⁇ shown on the horizontal axis is a positive value, it indicates that the phase of the audio signal of the front speaker SP1 is delayed from the phase of the audio signal of the rear speaker SP2, and is shown on the horizontal axis.
  • the phase difference ⁇ is a negative value, it indicates that the phase of the audio signal of the front speaker SP1 is ahead of the phase of the audio signal of the rear speaker SP2.
  • a solid line 61 shows an example of a result when the phase difference ⁇ is set to the predetermined value A (that is, when the predetermined value ⁇ is set to “0”). It can be seen from the solid line 61 that the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is considerably higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1.
  • a broken line 62 shows an example of a result in the case of using the phase difference ⁇ in which the predetermined value ⁇ is set to “d / ⁇ ⁇ 180 ° ⁇ 180 °”, and a broken line 63 indicates the predetermined value ⁇ as “d / ⁇ .
  • An example of the result when the phase difference ⁇ set to “ ⁇ 180 °” is used is shown. It can be seen from the broken lines 62 and 63 that the sound pressure level at the rear evaluation point P2 is slightly higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1.
  • the front-rear level difference around the listener's head can be appropriately set to a desired value by giving the phase difference ⁇ within the range defined by the predetermined values A and ⁇ . That is, it can be said that the sound pressure level at the rear evaluation point P2 can be made higher than the sound pressure level at the front evaluation point P1. Therefore, according to the present embodiment, the ambiguity of localization in the sound of the rear channel can be eliminated, and the sound of the rear channel can be appropriately localized behind the listener.
  • FIG. 11 shows an example of the results of this example and the comparative example.
  • the horizontal axis represents the frequency of the audio signal
  • the vertical axis represents the front-rear level difference.
  • the front-rear level difference is obtained from the sound pressure levels obtained by arranging microphones at the positions of the front evaluation point P1 and the rear evaluation point P2, respectively. Note that the frequency range shown on the horizontal axis corresponds to the control band described above.
  • a graph 71 indicated by a solid line and a graph 72 indicated by an alternate long and short dash line show an example of the result according to this example.
  • the graph 71 shows the result when the phase difference ⁇ is set to the predetermined value A (that is, when the predetermined value ⁇ is set to “0”).
  • the graph 72 shows the results when the phase difference ⁇ is set with the predetermined value ⁇ set to “d / ⁇ ⁇ 180 ° ⁇ 180 °” or “d / ⁇ ⁇ 180 °”.
  • a graph 73 indicated by a broken line shows an example of the result of the comparative example. Specifically, the graph 73 shows the result when the audio signal is output only from the rear speaker SP2 (it goes without saying that the phase difference ⁇ is not given), and FIG. It is the same as the graph shown.
  • phase difference ⁇ is given to the front speaker SP1, but this is not limitative. Instead of giving the phase difference ⁇ to the front speaker SP1, the phase difference ⁇ may be given to the rear speaker SP2. Also when the phase difference ⁇ is applied to the rear speaker SP2, the phase difference ⁇ obtained by the method described above can be used.
  • the present invention is not limited to application to a configuration in which the rear evaluation point P2 is located in front of the rear speaker SP2, in other words, a configuration in which the rear speaker SP2 is located behind the rear evaluation point P2.
  • the present invention is similarly applied to a configuration in which the rear evaluation point P2 is positioned at the same front-rear direction position as the rear speaker SP2, in other words, a configuration in which the rear speaker SP2 is positioned right next to the rear evaluation point P2. Can do.
  • the audio signal processing apparatus 10 is applied to the vehicle interior, but the present invention is not limited to this.
  • the audio signal processing apparatus 10 can be applied to various acoustic spaces other than the passenger compartment.
  • the audio signal processing apparatus 10 having two speakers, the front speaker SP1 and the rear speaker SP2, has been shown.
  • the present invention is not limited to application to a system including only two speakers, and three or more The present invention can also be applied to a system having a speaker.
  • the present invention can be used for various audio devices.

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Abstract

　音声信号処理装置は、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行う。音声信号供給手段は、前方スピーカ及び後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する。位相差付与手段は、前方スピーカに供給された音声信号と後方スピーカに供給された音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う。具体的には、位相差付与手段は、聴取位置の後方、かつ後方スピーカと同じ前後方向位置または後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、聴取位置の前方かつ前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、位相差を付与する。これにより、リアチャンネルの音を聴取位置の後方に適切に定位させることが可能となる。

Description

音声信号処理装置、音声信号処理方法及び音声信号処理プログラム
　本発明は、車両などに搭載され、音像を定位させるための処理を行う音声信号処理装置に関する。
　この種の技術が、例えば特許文献１、２に記載されている。特許文献１には、車室内の前方及び後方のスピーカのうち、一方のスピーカに入力するオーディオ信号に定位特性を付与し、他方のスピーカに入力するオーディオ信号に、定位特性を付与したオーディオ信号を加算する技術が記載されている。具体的には、この技術では、一方のスピーカから他方のスピーカに近い座席までの音響伝達特性と、他方のスピーカから座席までの音響伝達特性の逆特性とを掛け合わせた特性を、定位特性として付与している。
　特許文献２には、各スピーカから出力された出力音を聴取者の耳位置で合成することで得られた合成音の周波数特性において、クシ歯状の特性の乱れが現れ始める周波数に基づき決定されたカットオフ周波数により、入力オーディオ信号を低域側の信号と高域側の信号とに分割し、低域側の信号は先行出力させ、高域側の信号は遅延させて後続出力する技術が記載されている。こうすることで、所要の位置に仮想的な音像を定位させることを図っている。
　その他にも、本発明に関連する技術が特許文献３に記載されている。
特開２００９－１４７４８７号公報 特許第４５１８１５１号公報 特開２００８－１４１５２４号公報
　ところで、車室内の運転席などにおいては、サラウンド音源のリアチャンネルの音は後方に定位して聴こえることが望ましい。しかしながら、リアチャンネルの音が聴取者の耳に届くまでに、音がシートに遮られたり、音が窓などで反射されたりするため、リアチャンネルの音は後方に定位しにくい。言い換えると、車室内のリアチャンネルの音は定位が曖昧であると言える。
　上記した特許文献１に記載された技術では、リアスピーカと運転席との間の伝達関数の定位が曖昧であるため、リアチャンネルの音を適切に定位させることが困難であった。特許文献２に記載された技術では、伝達関数を用いた定位において、前後定位を誤判定し易かった。また、上記の技術では、聴取者の両耳での特性のみに着目し、聴取者の頭部周りの物理現象（音圧レベルのバランスなど）を加味していなかった。そのため、リアチャンネルの音を適切に定位させることが困難であった。
　本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが一例として挙げられる。本発明は、リアチャンネルの音を所望の位置に適切に定位させることが可能な音声信号処理装置、音声信号処理方法及び音声信号処理プログラムを提供することを目的とする。
　請求項１に記載の発明は、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行う音声信号処理装置である。音声信号処理装置は、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給手段と、前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与手段と、を備え、前記位相差付与手段は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与する。
　請求項１１に記載の発明は、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行う音声信号処理装置によって実行される音声信号処理方法である。音声信号処理方法は、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給工程と、前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与工程と、を備え、前記位相差付与工程は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与する。
　請求項１２に記載の発明は、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行うと共に、コンピュータを備える音声信号処理装置によって実行される音声信号処理プログラムである。音声信号処理プログラムは、前記コンピュータを、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給手段、前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与手段、として機能させ、前記位相差付与手段は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与する。
車室内に適用された音響システムの一例を示す。 物理現象としての、聴取者の頭部周りの音圧レベルバランスを示す。 車室内での前後レベル差の一例を示す。 本実施例に係る音声信号処理装置の概略構成を示す。 バンドパスフィルタ及び位相差付与部を具体的に説明するための図を示す。 制御帯域の具体例を示す。 前方スピーカと後方スピーカと前方評価点と後方評価点とによって定められる距離を示す。 位相差に対する前後レベル差の変化の一例を示す。 位相差を変化させた場合の、聴取位置付近での音圧レベルの変化を示すイメージ図である。 本実施例による結果の一例を示す。 本実施例及び比較例による結果の一例を示す。
　本発明の１つの観点では、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行う音声信号処理装置は、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給手段と、前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与手段と、を備え、前記位相差付与手段は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与する。
　上記の音声信号処理装置は、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、聴取位置の後方に位置する後方スピーカを備え、例えば車室内に適用される。音声信号供給手段は、前方スピーカ及び後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する。例えば、音声信号供給手段は、後方スピーカに用いるリアチャンネルの音声信号を、後方スピーカだけでなく前方スピーカにも供給する。位相差付与手段は、前方スピーカに供給された音声信号と後方スピーカに供給された音声信号との間に相対的な位相差を生じさせるべく、前方スピーカ及び後方スピーカのいずれかに供給された音声信号に対して位相差を付与する。ここで、後方評価点を、聴取位置の後方、かつ後方スピーカと同じ前後方向位置または後方スピーカの前方に位置する評価点と定義し、前方評価点を、聴取位置の前方かつ前方スピーカの後方に位置する評価点と定義する。この場合、位相差付与手段は、後方評価点での音圧レベルが前方評価点の音圧レベルよりも高くなるように、位相差を付与する。これにより、リアチャンネルの音を聴取位置の後方に適切に定位させることが可能となる。つまり、リアチャンネルの音における定位の曖昧さを解消することが可能となる。
　上記の音声信号処理装置の一態様では、前記位相差付与手段は、前記前方スピーカと、前記後方スピーカと、前記前方評価点と、前記後方評価点とによって規定される距離に応じて、前記位相差を付与する。
　この態様では、前方スピーカと後方スピーカと前方評価点と後方評価点とによって規定される距離に応じて、後方評価点での音圧レベルと前方評価点の音圧レベルとの関係などが変わるため、位相差付与手段は、これを考慮して位相差を付与する。
　上記の音声信号処理装置の他の一態様では、距離ｓ１Ｆを、前記前方スピーカと前記前方評価点との距離と定義し、距離ｓ１Ｂを、前記前方スピーカと前記後方評価点との距離と定義し、距離ｓ２Ｆを、前記後方スピーカと前記前方評価点との距離と定義し、距離ｓ２Ｂを、前記後方スピーカと前記後方評価点との距離と定義し、波長λを、前記音声信号の波長と定義し、距離ｄを、「ｄ＝｜ｓ１Ｆ－ｓ１Ｂ｜＋｜ｓ２Ｆ－ｓ２Ｂ｜」によって求められる距離と定義し、所定値Ａを、「Ａ＝（ｓ１Ｂ－ｓ２Ｂ）／λ×３６０°」によって求められる値と定義し、所定値αを、「ｄ／λ×１８０°－１８０°≦α≦ｄ／λ×１８０°」により規定される範囲内の値と定義すると、前記位相差付与手段は、前記所定値Ａ及び前記所定値αに基づいて、「Ａ＋α」によって求められる範囲内にある位相差を付与する。
　この態様によれば、「Ａ＋α」によって求められる範囲内にある位相差を付与することで、後方評価点での音圧レベルと前方評価点の音圧レベルとの差を適切に所望値にすることができる。つまり、後方評価点での音圧レベルを前方評価点での音圧レベルよりも適切に高く維持することができる。
　上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記距離ｓ１Ｆ、ｓ１Ｂ、ｓ２Ｆ、ｓ２Ｂを取得する距離取得手段と、前記距離ｓ１Ｆ、ｓ１Ｂ、ｓ２Ｆ、ｓ２Ｂに基づいて前記距離ｄ、前記所定値Ａ及び前記所定値αを求めて、「Ａ＋α」によって求められる範囲内にある位相差を算出する位相差算出手段と、を更に備え、前記位相差付与手段は、前記位相差算出手段によって算出された前記位相差を付与する。
　この態様では、距離取得手段は、例えばユーザによって入力された距離ｓ１Ｆ、ｓ１Ｂ、ｓ２Ｆ、ｓ２Ｂを取得し、位相差算出手段は、上式に基づいて、付与すべき位相差を算出する。
　上記の音声信号処理装置において好適には、前記位相差付与手段は、前記位相差として前記所定値Ａを付与する。
　位相差を所定値Ａに設定した場合には、前方スピーカからの音声信号と後方スピーカからの音声信号とが後方評価点に概ね同タイミングで到達するため、後方評価点での音圧レベルが最大になる傾向にある。そのため、後方評価点での音圧レベルを前方評価点での音圧レベルよりも適切に高く維持することができる。
　上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記前方評価点に配置された前方マイクと、前記後方評価点に配置された後方マイクと、を更に備え、前記位相差付与手段は、前記前方マイク及び前記後方マイクによって収音された、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカから出力された音声信号に基づいて、付与すべき前記位相差を求める。
　この態様では、前方マイクと後方マイクとを用いた測定により、付与すべき位相差を求める。こうして求められた位相差を付与することにより、後方評価点での音圧レベルを前方評価点での音圧レベルよりも適切に高く維持することができる。
　上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記位相差付与手段は、前記位相差として、前記音声信号の周波数ごとに異なる位相差を付与する。
　音声信号の周波数ごとに、後方評価点での音圧レベルと前方評価点の音圧レベルとの関係などが変化する傾向にある。そのため、位相差付与手段は、音声信号の周波数ごとに異なる位相差を付与する。これにより、音声信号の周波数によらずに、後方評価点での音圧レベルを前方評価点での音圧レベルよりも適切に高く維持することができる。
　上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記位相差付与手段は、前記音声信号の周波数が、下限値及び上限値によって規定される所定の帯域にある場合のみ、前記位相差を付与する。
　この態様では、位相差付与手段は、例えば後方評価点での音圧レベルと前方評価点での音圧レベルとの差が乱れるような帯域や、後方評価点での音圧レベルと前方評価点での音圧レベルとの差を適切に制御することができる帯域においてのみ、位相差を付与することができる。
　好適には、前記下限値は、前記後方評価点における音圧レベルと前記前方評価点における音圧レベルとの差が所定値以上となる周波数の最小値が用いられる。
　また好適には、前記上限値は、（１）前記前方スピーカと前記前方評価点との距離と、前記前方スピーカと前記後方評価点との距離との差の絶対値と、（２）前記後方スピーカと前記前方評価点との距離と、前記後方スピーカと前記後方評価点との距離との差の絶対値と、を加算した値よりも大きな値を有する前記音声信号の波長によって規定される。
　本発明の他の観点では、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行う音声信号処理装置によって実行される音声信号処理方法は、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給工程と、前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与工程と、を備え、前記位相差付与工程は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与する。
　また、本発明の他の観点では、聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行うと共に、コンピュータを備える音声信号処理装置によって実行される音声信号処理プログラムは、前記コンピュータを、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給手段、前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与手段、として機能させ、前記位相差付与手段は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与する。
　上記した音声信号処理方法及び音声信号処理プログラムによっても、リアチャンネルの音を聴取位置の後方に適切に定位させることが可能となる。
　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
　［基本概念］
　まず、本実施例の基本概念について説明する。図１は、車室内に適用された音響システムの一例を示す図である。図示のように、音響システムは、前方に配置された前方スピーカＳＰ１と、後方に配置された後方スピーカＳＰ２とを有する。具体的には、前方スピーカＳＰ１は、聴取位置（運転者の位置、言い換えると運転席）の前方に配置されており、後方スピーカＳＰ２は、聴取位置の後方に配置されている。例えば、前方スピーカＳＰ１は、フロントチャンネルの音声信号を出力し、後方スピーカＳＰ２は、サラウンド音源におけるリアチャンネルの音声信号を出力する。
　ここで、車室内の運転席などにおいては、サラウンド音源のリアチャンネルの音は後方に定位して聴こえることが望ましい。しかしながら、リアチャンネルの音が耳に届くまでに、音がシートに遮られたり、窓などで音が反射されたりするため、リアチャンネルの音は後方に定位しにくい。言い換えると、車室内のリアチャンネルの音は定位が曖昧であると言える。
　例えば前述した特許文献１乃至３に記載されたような技術では、伝達関数を利用して音を定位させる処理を行っている。このような伝達関数を利用した定位では、前後定位を誤判定し易い。また、当該技術では、聴取者（運転者）の両耳での特性のみに着目し、聴取者の頭部周りの物理現象を加味していなかった。そのため、車室内においてリアチャンネルの音を適切に定位させることが困難であった。
　図２は、物理現象としての、聴取者の頭部周りの音圧レベルバランスを例示している。図２では、破線領域の大きさで、音圧レベルの高低を示している。これより、スピーカＳＰが位置する側の音圧レベルが高くなり、スピーカＳＰが位置する側と反対側の音圧レベルが低くなることがわかる。
　次に、図３を参照して、車室内での前後レベル差について説明する。ここでは、図３（ａ）に示すように後方スピーカＳＰ２のみから音（例えばピンクノイズ）を出力させた場合の、評価点Ｐ１、Ｐ２での音圧レベルの差（前後レベル差）を考える。評価点Ｐ１は、聴取位置の前方（言い換えると聴取者（運転者）の前方）であって、前方スピーカＳＰ１の後方に位置する評価点である。評価点Ｐ２は、聴取位置の後方（言い換えると聴取者（運転者）の後方）であって、後方スピーカＳＰ２の前方に位置する評価点である。以下では、評価点Ｐ１を適宜「前方評価点Ｐ１」と呼び、評価点Ｐ２を適宜「後方評価点Ｐ２」と呼ぶ。例えば、前方評価点Ｐ１は、聴取者（運転者）の前頭部付近に位置し、後方評価点Ｐ２は、聴取者（運転者）の後頭部付近に位置する。
　図３（ｂ）は、横軸に、後方スピーカＳＰ２から出力させた音声信号の周波数を示し、縦軸に、音圧レベルについての前後レベル差を示している。「前後レベル差」は、前方評価点Ｐ１での音圧レベルと後方評価点Ｐ２での音圧レベルとの差を意味するものとする（以下同様とする）。図３（ｂ）の縦軸は、上に進むほど、前方評価点Ｐ１での音圧レベルが後方評価点Ｐ２での音圧レベルよりも高くなることを示しており、下に進むほど、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高くなることを示している。なお、前方評価点Ｐ１での音圧レベルは、前方評価点Ｐ１に配置したマイクによって取得され、後方評価点Ｐ２での音圧レベルは、後方評価点Ｐ２に配置したマイクによって取得される。そして、前後レベル差は、前方評価点Ｐ１に配置したマイクによって取得された音圧レベルから、後方評価点Ｐ２に配置したマイクによって取得された音圧レベルを減算することで求められる。
　図３（ｂ）より、車室内では、帯域ごとに前後レベル差がばらついていることがわかる、つまりリアチャンネルの音の定位が曖昧になっていることがわかる。また、後方スピーカＳＰ２から音を発生させているにも関わらず、破線領域に示すように、前方評価点Ｐ１での音圧レベルが後方評価点Ｐ２での音圧レベルよりも高くなっていることがわかる。
　以上のことから、本実施例では、リアチャンネルの音における定位の曖昧さを解消し、リアチャンネルの音を前後間の所望位置に定位させるように制御を行う。具体的には、本実施例では、所望の前後定位を実現するべく、聴取者の頭部周りの前後間における音圧レベルバランスを制御する。つまり、聴取者の頭部周りの前後レベル差を制御する。
　［制御方法］
　以下では、本実施例に係る制御方法について具体的に説明する。本実施例では、聴取者の頭部周りの前後レベル差が所望値となるように、前方スピーカＳＰ１に供給された音声信号と後方スピーカＳＰ２に供給された音声信号との間に相対的な位相差を生じさせる制御を行う。具体的には、本実施例では、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高くなるように、前方スピーカＳＰ１の音声信号に対して位相差を付与する。本実施例では、このように後方評価点Ｐ２での音圧レベルを前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高くすることで、リアチャンネルの音を聴取者の後方に定位させることを図っている。
　（音声信号処理装置の構成）
　図４は、本実施例に係る音声信号処理装置１０の概略構成を示す。音声信号処理装置１０は、主に、前方スピーカＳＰ１と、後方スピーカＳＰ２と、音声信号供給部１１と、バンドパスフィルタ１２と、位相差付与部１３と、を有する。音声信号処理装置１０は、例えばアンプに相当する。
　前方スピーカＳＰ１は、聴取位置（運転者の位置、言い換えると運転席）の前方に配置されており、後方スピーカＳＰ２は、聴取位置の後方に配置されている。音声信号供給部１１は、音源からの音声信号を、前方スピーカＳＰ１及び後方スピーカＳＰ２に供給する。この音声信号は、例えばサラウンド音源におけるリアチャンネルの音声信号である。音声信号供給部１１は、本発明における音声信号供給手段の一例に相当する。
　なお、図４では図示していないが、前方スピーカＳＰ１にはフロントチャンネルの音声信号も供給され、前方スピーカＳＰ１は、リアチャンネルの音声信号とフロントチャンネルの音声信号とを合成した音声信号を出力する。
　ここで、図５を参照して、バンドパスフィルタ１２及び位相差付与部１３について具体的に説明する。図５に示すように、バンドパスフィルタ１２は、音声信号供給部１１より前方スピーカＳＰ１に対して供給された音声信号から、周波数領域を分割した複数の周波数帯域ごとの成分の音声信号を抜き出す。つまり、バンドパスフィルタ１２は、所望の周波数帯域の分だけ、入力された音声信号における周波数成分を抜き出す。そして、位相差付与部１３は、バンドパスフィルタ１２によって抜き出された周波数帯域ごとの音声信号のそれぞれに対して、各周波数帯域ごとに異なる位相差を付与する。位相差付与部１３は、本発明における「位相差付与手段」の一例に相当する。なお、以下では、位相差付与部１３が付与する位相差を、適宜「位相差θ」と表記する。
　（制御帯域）
　次に、本実施例において位相差θを付与する制御帯域について説明する。本実施例では、音声信号処理装置１０は、音声信号の周波数が、下限値及び上限値によって規定される所定の周波数帯域（つまり制御帯域）にある場合にのみ、前方スピーカＳＰ１の音声信号に対して位相差θを付与する。このような制御帯域は、演算式や測定などに基づいて設定される。
　図６は、制御帯域の具体例を示す図である。図６は、後方スピーカＳＰ２のみから音（例えばピンクノイズ）を出力させた場合の、前方評価点Ｐ１と後方評価点Ｐ２との音圧レベルの差（前後レベル差）を示している。図６は、図３（ｂ）と同様の図であるため、詳細な説明は省略する。
　図６中の白抜き矢印は、制御帯域の一例を示している。制御帯域を規定する下限値は、前後レベル差が乱れ始める周波数が用いられる。具体的には、下限値は、前後レベル差（絶対値）が所定値以上となる周波数の最小値が用いられる。１つの例では、下限値は、測定により求められる。この例では、図６に示すようなグラフを測定により求め、当該グラフに基づいて下限値が決定される。具体的には、車室内の前方評価点Ｐ１及び後方評価点Ｐ２の位置にマイクをそれぞれ配置し、後方スピーカＳＰ２のみから音（例えばピンクノイズ）を出力させた際にマイクで取得された音圧レベルに基づいて、図６に示すようなグラフが求められる。他の例では、このような測定を行わずに、推定により下限値が求められる。この例では、車室空間や、車室内での前方スピーカＳＰ１、後方スピーカＳＰ２、前方評価点Ｐ１、後方評価点Ｐ２の位置などを考慮して、この周波数以上では前後レベル差が乱れ始めると推定される周波数が、下限値として用いられる。
　他方で、制御帯域を規定する上限値は、前方スピーカＳＰ１と、後方スピーカＳＰ２と、前方評価点Ｐ１と、後方評価点Ｐ２とによって定められる距離に応じて規定される。ここで、図７を参照して、前方スピーカＳＰ１と、後方スピーカＳＰ２と、前方評価点Ｐ１と、後方評価点Ｐ２とによって定められる距離について説明する。図７に示すように、前方スピーカＳＰ１と前方評価点Ｐ１との距離を「ｓ１Ｆ」とし、前方スピーカＳＰ１と後方評価点Ｐ２との距離を「ｓ１Ｂ」とし、後方スピーカＳＰ２と前方評価点Ｐ１との距離を「ｓ２Ｆ」とし、後方スピーカＳＰ２と後方評価点Ｐ２との距離を「ｓ２Ｂ」とする。また、距離ｓ１Ｆと距離ｓ１Ｂとの差の絶対値に対応する距離を「ｄ１」とし、距離ｓ２Ｆと距離ｓ２Ｂとの差の絶対値に対応する距離を「ｄ２」とし、これらの距離ｄ１と距離ｄ１とを加算することで得られる距離を「ｄ」とする。つまり、距離ｄは、以下の式（１）より求められる。この距離ｄは、聴取者（運転者）の頭部の前後方向の長さに応じた距離である。
　　ｄ＝ｄ１＋ｄ２＝｜ｓ１Ｆ－ｓ１Ｂ｜＋｜ｓ２Ｆ－ｓ２Ｂ｜　　式（１）
　制御帯域を規定する上限値の説明に戻ると、上限値は、距離ｄよりも少なくとも長い波長λに基づいて規定される、つまり当該波長λに応じた周波数が用いられる。こうしているのは、距離ｄよりも短い波長λの音声信号では、前方評価点Ｐ１と後方評価点Ｐ２との間の距離よりも、その間に生じる干渉縞の波長が短くなってしまうからである。つまり、距離ｄよりも短い波長λの音声信号では、前後レベル差を適切に制御することが困難となるからである。
　なお、制御帯域の上限値を、上記したような演算により求めることに限定はされず、つまり距離ｄなどに基づいて求めることに限定はされず、測定により求めることとしても良い。具体的には、車室内の前方評価点Ｐ１及び後方評価点Ｐ２の位置にマイクをそれぞれ配置し、これらのマイクで取得された音圧レベルなどに基づいて、制御帯域の上限値を求めても良い。
　以上のようにして求められた下限値及び上限値により、制御帯域が設定される。こうして設定された制御帯域は、音声信号処理装置１０内のバンドパスフィルタ１２に対して設定される。具体的には、バンドパスフィルタ１２が制御帯域にある音声信号のみを抜き出す処理を行うように、バンドパスフィルタ１２に対する設定がなされる。
　（位相差の範囲・値）
　次に、本実施例において用いる位相差θの範囲及び値について説明する。本実施例では、音声信号処理装置１０は、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高くなるような位相差θを用いて制御を行う。このような位相差θは、以下の式（２）～（４）に基づいて設定される。
　　θ＝Ａ＋α　　式（２）
　　Ａ＝（ｓ１Ｂ－ｓ２Ｂ）／λ×３６０°　　式（３）
　　ｄ／λ×１８０°－１８０°≦α≦ｄ／λ×１８０°　　式（４）
　式（３）に示すように、所定値Ａは、距離ｓ１Ｂ、ｓ２Ｂ及び波長λに応じて決まる値（固定値）である。所定値Ａは、前方スピーカＳＰ１からの音声信号と後方スピーカＳＰ２からの音声信号とを後方評価点Ｐ２に同タイミングで到達させるべく、前方スピーカＳＰ１から後方評価点Ｐ２までの距離と後方スピーカＳＰ２から後方評価点Ｐ２までの距離との差を補正するための値（位相差）に相当する。他方で、式（４）は、上記の式（１）より求められる距離ｄ及び波長λによって定まる、所定値αの範囲を規定する式である。このような所定値Ａ、αを用いた式（２）により、設定すべき位相差θの範囲が決定されることとなる。音声信号処理装置１０は、式（２）により決定される範囲内にある位相差θを付与する制御を行う。
　上式から明らかなように、位相差θは波長λに応じて変化する。そのため、設定すべき位相差θは、例えば周波数ごとに決定される。具体的には、周波数領域を分割した複数の周波数帯域ごとに、設定すべき位相差θが決定される。音声信号処理装置１０においては、バンドパスフィルタ１２には周波数領域を分割した複数の周波数帯域が設定され、位相差付与部１３には複数の周波数帯域ごとに決定された位相差θが設定される。なお、このような複数の周波数帯域は、前述したようにして設定された制御帯域内で設定されるものとする。
　なお、上記した式（２）～（４）を用いるに当たっては、前方スピーカＳＰ１及び後方スピーカＳＰ２における聴取者の頭部付近での振幅が同等であることを条件としている。つまり、前方スピーカＳＰ１及び後方スピーカＳＰ２から聴取者の頭部への距離が同等であることを条件としている。
　図８は、位相差θに対する前後レベル差の変化の一例を示している。図８は、横軸に、前方スピーカＳＰ１の音声信号に付与した位相差θを示し、縦軸に、音圧レベルを示している。図８に示すグラフは、前方評価点Ｐ１及び後方評価点Ｐ２のそれぞれの位置に配置したマイクによって得られたものである。具体的には、前方スピーカＳＰ１及び後方スピーカＳＰ２から、制御帯域内の所定の周波数に固定した音声信号を出力させた際に（前方スピーカＳＰ１からは、位相差θを種々に変化させた音声信号を出力させるものとする）、マイクで取得された音圧レベルが用いられている。
　破線で示すグラフ５１は、前方評価点Ｐ１での音圧レベルの一例を示しており、一点鎖線で示すグラフ５２は、後方評価点Ｐ２での音圧レベルの一例を示している。そして、実線で示すグラフ５３は、このような前方評価点Ｐ１での音圧レベルと後方評価点Ｐ２での音圧レベルとの差（前後レベル差）を示している。なお、前方評価点Ｐ１での音圧レベルは、前方評価点Ｐ１に配置したマイクによって取得され、後方評価点Ｐ２での音圧レベルは、後方評価点Ｐ２に配置したマイクによって取得される。そして、前後レベル差は、前方評価点Ｐ１に配置したマイクによって取得された音圧レベルから、後方評価点Ｐ２に配置したマイクによって取得された音圧レベルを減算することで求められる。グラフ５３で示す前後レベル差に関して、前後レベル差が小さくなるほど（つまり縦軸において下に進むほど）、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高くなるものとする。
　図８より、位相差θを所定値Ａに設定した場合（つまり所定値αを「０」に設定した場合）には、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりもかなり高くなっていることがわかる。こうなるのは、位相差θを所定値Ａに設定した場合には、前方スピーカＳＰ１からの音声信号と後方スピーカＳＰ２からの音声信号とが後方評価点Ｐ２に概ね同タイミングで到達するため、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが最大になる傾向にあるからである。
　他方で、図８中の「Ｂ１」、「Ｂ２」は、所定値αを「ｄ／λ×１８０°－１８０°」、「ｄ／λ×１８０°」に設定した場合の位相差を示している。位相差θを位相差Ｂ１又は位相差Ｂ２に設定した場合には、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが、前方評価点Ｐ１での音圧レベルと概ね等しくなっていることがわかる（厳密には、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが、前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも若干高くなっている）。因みに、位相差Ｂ１又は位相差Ｂ２によって規定される範囲Ｘ１は、上記した式（２）～（４）により求められる位相差θの範囲である。
　なお、図８は位相差θの変化に対する前後レベル差の変化例を示しているのであって、上記したように位相差θを演算式により求める場合には、位相差θを求めるに当たって、図８に示すようなグラフを求める必要はない。
　図９は、位相差θを変化させた場合の、聴取位置付近（聴取者の頭部付近）での音圧レベルの変化を示すイメージ図である。図９の左側には、所定値αを「ｄ／λ×１８０°－１８０°」に設定した位相差θを用いた場合の、聴取位置付近の音圧レベルのイメージ図を示す。この場合には、後方評価点Ｐ２での音圧レベルと前方評価点Ｐ１での音圧レベルとが概ね等しくなる傾向にある。図９の中央には、所定値αを「０」に設定した位相差θを用いた場合、つまり位相差θを所定値Ａに設定した場合の、聴取位置付近の音圧レベルのイメージ図を示す。この場合には、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりもかなり高くなる傾向にある。図９の右側には、所定値αを「ｄ／λ×１８０°」に設定した位相差θを用いた場合の、聴取位置付近の音圧レベルのイメージ図を示す。この場合にも、後方評価点Ｐ２での音圧レベルと前方評価点Ｐ１での音圧レベルとが概ね等しくなる傾向にある。
　ここで、図８や図９より、位相差θを所定値Ａに設定することが好ましいことが理解される。しかしながら、位相差θを所定値Ａに設定しなくても、所定値Ａ、αによって規定される範囲内（式（２）～（４）参照）の値に位相差θを設定すれば、前後レベル差を所望値に設定することができる、つまり後方評価点Ｐ２での音圧レベルを前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも適切に高くすることができる。そのため、所定値Ａ、αによって規定される範囲内にあれば、種々の値を位相差θとして用いることができる。
　なお、上記では式（２）～（４）に基づいて位相差θを設定する例を示したが、つまり演算により位相差θを設定する例を示したが、この代わりに、測定により位相差θを設定しても良い。具体的には、車室内の前方評価点Ｐ１及び後方評価点Ｐ２の位置にマイクをそれぞれ配置し、これらのマイクによって取得された音圧レベルから図８に示すようなグラフを求めて、当該グラフに基づいて位相差θを設定しても良い。更に他の例では、上記したような演算と測定とを併用して、位相差θを設定しても良い。
　ところで、制御帯域及び位相差θの設定は、１つの例では、上記した演算式や測定に基づいて事前に（例えば出荷前など）行われる。合わせて、制御帯域及び位相差θの設定に応じて、音声信号処理装置１０内のバンドパスフィルタ１２及び位相差付与部１３に対する設定が行われる。他の例では、このような設定を、ユーザによる入力後に行うことができる。この例では、ユーザが音声信号処理装置１０に対して距離ｓ１Ｆ、ｓ１Ｂ、ｓ２Ｆ、ｓ２Ｂなどを入力し、音声信号処理装置１０は、ユーザによって入力された距離などに基づいて、上記した演算式や測定により制御帯域及び位相差θを設定する。そして、音声信号処理装置１０は、制御帯域及び位相差θに応じて、バンドパスフィルタ１２及び位相差付与部１３に対する設定を行う。
　［本実施例による効果］
　次に、図１０及び図１１を参照して、本実施例による効果について説明する。
　図１０は、本実施例による結果の一例を示している。具体的には、位相差θによる前後レベル差の変化の一例を示している。図１０は、横軸に、前方スピーカＳＰ１の音声信号に付与した位相差θを示し、縦軸に、音声信号の周波数を示している。また、図１０では、等高線により、前後レベル差を示している。前後レベル差の数値が正値である場合には、前方評価点Ｐ１での音圧レベルが後方評価点Ｐ２での音圧レベルよりも高いことを示しており、前後レベル差の数値が負値である場合には、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高いことを示している。このような前後レベル差は、前方評価点Ｐ１及び後方評価点Ｐ２のそれぞれの位置に配置したマイクによって取得された音圧レベルから求められる。具体的には、前後レベル差は、前方スピーカＳＰ１及び後方スピーカＳＰ２から音声信号を出力させた際に（前方スピーカＳＰ１からは、位相差θを種々に変化させた音声信号を出力させるものとする）、マイクによって取得された音圧レベルから求められる。
　なお、縦軸に示す周波数の範囲は、前述した制御帯域に対応するものとする。また、横軸に示す位相差θが正値である場合には、前方スピーカＳＰ１の音声信号の位相が後方スピーカＳＰ２の音声信号の位相よりも遅れていることを示しており、横軸に示す位相差θが負値である場合には、前方スピーカＳＰ１の音声信号の位相が後方スピーカＳＰ２の音声信号の位相よりも進んでいることを示している。
　図１０において、実線６１は、位相差θを所定値Ａに設定した場合（つまり所定値αを「０」に設定した場合）の結果の一例を示している。実線６１より、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが、前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりもかなり高くなっていることがわかる。破線６２は、所定値αを「ｄ／λ×１８０°－１８０°」に設定した位相差θを用いた場合の結果の一例を示しており、破線６３は、所定値αを「ｄ／λ×１８０°」に設定した位相差θを用いた場合の結果の一例を示している。破線６２、６３より、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが、前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも若干高くなっていることがわかる。
　以上より、所定値Ａ、αにより規定される範囲内の位相差θを付与することにより、聴取者の頭部周りにおける前後レベル差を適切に所望値にすることができると言える。つまり、後方評価点Ｐ２での音圧レベルを、前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高くすることができると言える。したがって、本実施例によれば、リアチャンネルの音における定位の曖昧さを解消することができ、リアチャンネルの音を聴取者の後方に適切に定位させることが可能となる。
　図１１は、本実施例及び比較例による結果の一例を示している。図１１は、横軸に、音声信号の周波数を示し、縦軸に、前後レベル差を示している。前後レベル差は、前方評価点Ｐ１及び後方評価点Ｐ２の位置にマイクをそれぞれ配置し、これらのマイクによって取得された音圧レベルから求められる。なお、横軸に示す周波数の範囲は、前述した制御帯域に対応するものとする。
　実線で示すグラフ７１及び一点鎖線で示すグラフ７２は、本実施例による結果の一例を示している。具体的には、グラフ７１は、位相差θを所定値Ａに設定した場合（つまり所定値αを「０」に設定した場合）の結果を示している。また、グラフ７２は、所定値αを「ｄ／λ×１８０°－１８０°」又は「ｄ／λ×１８０°」に設定した位相差θを用いた場合の結果を示している。一方で、破線で示すグラフ７３は、比較例による結果の一例を示している。具体的には、グラフ７３は、後方スピーカＳＰ２のみから音声信号を出力させた場合の結果を示しており（位相差θを付与していないことは言うまでも無い）、図３（ｂ）に示したグラフと同様のものである。
　本実施例による結果と比較例による結果とを比較する。比較例では、帯域ごとに前後レベル差がばらついており、前方評価点Ｐ１での音圧レベルが後方評価点Ｐ２での音圧レベルよりも高くなる帯域が制御帯域内に存在していることがわかる。これに対して、本実施例では、制御帯域の全域に渡って、後方評価点Ｐ２での音圧レベルが前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高くなっていることがわかる。具体的には、本実施例では、位相差θを所定値Ａに設定した場合にはもちろんのこと、所定値αを「ｄ／λ×１８０°－１８０°」又は「ｄ／λ×１８０°」に設定した位相差θを用いた場合にも、後方評価点Ｐ２での音圧レベルを前方評価点Ｐ１での音圧レベルよりも高く維持できていることがわかる。
　［変形例］
　上記では、前方スピーカＳＰ１に位相差θを付与する実施例を示したが、これに限定はされない。前方スピーカＳＰ１に位相差θを付与する代わりに、後方スピーカＳＰ２に位相差θを付与しても良い。後方スピーカＳＰ２に位相差θを付与する場合にも、前述した方法により求めた位相差θを用いることができる。
　本発明は、後方評価点Ｐ２が後方スピーカＳＰ２の前方に位置するような構成、言い換えると後方スピーカＳＰ２が後方評価点Ｐ２の後方に位置するような構成への適用に限定はされない。本発明は、後方評価点Ｐ２が後方スピーカＳＰ２と同じ前後方向位置に位置するような構成、言い換えると後方スピーカＳＰ２が後方評価点Ｐ２の真横に位置するような構成にも、同様に適用することができる。
　上記では、音声信号処理装置１０を車室内に適用する実施例を示したが、これに限定はされない。音声信号処理装置１０は、車室以外にも種々の音響空間に適用することができる。
　上記では、前方スピーカＳＰ１及び後方スピーカＳＰ２の２つのスピーカを有する音声信号処理装置１０を示したが、本発明は２つのスピーカのみから構成されるシステムへの適用に限定はされず、３以上のスピーカを有するシステムにも適用することができる。
　本発明は、種々のオーディオ機器に利用することができる。
　１０　音声信号処理装置
　１１　音声信号供給部
　１２　バンドパスフィルタ
　１３　位相差付与部
　Ｐ１　前方評価点
　Ｐ２　後方評価点
　ＳＰ１　前方スピーカ
　ＳＰ２　後方スピーカ

Claims (12)

  1. 　聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行う音声信号処理装置であって、
    　前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給手段と、
    　前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与手段と、を備え、
    　前記位相差付与手段は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与することを特徴とする音声信号処理装置。
  2. 　前記位相差付与手段は、前記前方スピーカと、前記後方スピーカと、前記前方評価点と、前記後方評価点とによって規定される距離に応じて、前記位相差を付与することを特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
  3. 　距離ｓ１Ｆを、前記前方スピーカと前記前方評価点との距離と定義し、
    　距離ｓ１Ｂを、前記前方スピーカと前記後方評価点との距離と定義し、
    　距離ｓ２Ｆを、前記後方スピーカと前記前方評価点との距離と定義し、
    　距離ｓ２Ｂを、前記後方スピーカと前記後方評価点との距離と定義し、
    　波長λを、前記音声信号の波長と定義し、
    　距離ｄを、「ｄ＝｜ｓ１Ｆ－ｓ１Ｂ｜＋｜ｓ２Ｆ－ｓ２Ｂ｜」によって求められる距離と定義し、
    　所定値Ａを、「Ａ＝（ｓ１Ｂ－ｓ２Ｂ）／λ×３６０°」によって求められる値と定義し、
    　所定値αを、「ｄ／λ×１８０°－１８０°≦α≦ｄ／λ×１８０°」により規定される範囲内の値と定義すると、
    　前記位相差付与手段は、前記所定値Ａ及び前記所定値αに基づいて、「Ａ＋α」によって求められる範囲内にある位相差を付与することを特徴とする請求項２に記載の音声信号処理装置。
  4. 　前記距離ｓ１Ｆ、ｓ１Ｂ、ｓ２Ｆ、ｓ２Ｂを取得する距離取得手段と、
    　前記距離ｓ１Ｆ、ｓ１Ｂ、ｓ２Ｆ、ｓ２Ｂに基づいて前記距離ｄ、前記所定値Ａ及び前記所定値αを求めて、「Ａ＋α」によって求められる範囲内にある位相差を算出する位相差算出手段と、を更に備え、
    　前記位相差付与手段は、前記位相差算出手段によって算出された前記位相差を付与することを特徴とする請求項３に記載の音声信号処理装置。
  5. 　前記位相差付与手段は、前記位相差として前記所定値Ａを付与することを特徴とする請求項３又は４に記載の音声信号処理装置。
  6. 　前記前方評価点に配置された前方マイクと、
    　前記後方評価点に配置された後方マイクと、を更に備え、
    　前記位相差付与手段は、前記前方マイク及び前記後方マイクによって収音された、前記前方スピーカ及び前記後方スピーカから出力された音声信号に基づいて、付与すべき前記位相差を求めることを特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
  7. 　前記位相差付与手段は、前記位相差として、前記音声信号の周波数ごとに異なる位相差を付与することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音声信号処理装置。
  8. 　前記位相差付与手段は、前記音声信号の周波数が、下限値及び上限値によって規定される所定の帯域にある場合のみ、前記位相差を付与することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の音声信号処理装置。
  9. 　前記下限値は、前記後方評価点における音圧レベルと前記前方評価点における音圧レベルとの差が所定値以上となる周波数の最小値が用いられることを特徴とする請求項８に記載の音声信号処理装置。
  10. 　前記上限値は、（１）前記前方スピーカと前記前方評価点との距離と、前記前方スピーカと前記後方評価点との距離との差の絶対値と、（２）前記後方スピーカと前記前方評価点との距離と、前記後方スピーカと前記後方評価点との距離との差の絶対値と、を加算した値よりも大きな値を有する前記音声信号の波長によって規定されることを特徴とする請求項８又は９に記載の音声信号処理装置。
  11. 　聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行う音声信号処理装置によって実行される音声信号処理方法であって、
    　前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給工程と、
    　前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与工程と、を備え、
    　前記位相差付与工程は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与することを特徴とする音声信号処理方法。
  12. 　聴取位置の前方に位置する前方スピーカと、前記聴取位置の後方に位置する後方スピーカとに供給する音声信号に対して処理を行うと共に、コンピュータを備える音声信号処理装置によって実行される音声信号処理プログラムであって、
    　前記コンピュータを、
    　前記前方スピーカ及び前記後方スピーカに対して、同一の音声信号を供給する音声信号供給手段、
    　前記前方スピーカに供給された前記音声信号と前記後方スピーカに供給された前記音声信号との間に相対的な位相差を付与するための処理を行う位相差付与手段、として機能させ、
    　前記位相差付与手段は、前記聴取位置の後方、かつ前記後方スピーカと同じ前後方向位置または前記後方スピーカの前方に位置する後方評価点における音圧レベルが、前記聴取位置の前方かつ前記前方スピーカの後方に位置する前方評価点における音圧レベルよりも高くなるように、前記位相差を付与することを特徴とする音声信号処理プログラム。
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