WO2013171825A1 - 音響処理装置、音響処理方法及び音響処理プログラム - Google Patents

音響処理装置、音響処理方法及び音響処理プログラム Download PDF

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WO2013171825A1
WO2013171825A1 PCT/JP2012/062307 JP2012062307W WO2013171825A1 WO 2013171825 A1 WO2013171825 A1 WO 2013171825A1 JP 2012062307 W JP2012062307 W JP 2012062307W WO 2013171825 A1 WO2013171825 A1 WO 2013171825A1
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WO
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speaker
sound
audio signal
listening position
sound pressure
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PCT/JP2012/062307
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English (en)
French (fr)
Inventor
快友 今西
佳樹 太田
Original Assignee
パイオニア株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; 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
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]

Definitions

  • the present invention relates to an acoustic processing device that performs reproduction processing of an audio signal.
  • Patent Document 1 proposes a technique for virtually localizing a sound image above a speaker. Specifically, Patent Document 1 proposes improving the upper feeling by passing a filter corresponding to the transfer function difference between the upper virtual sound source and the lower real sound source.
  • An object of the present invention is to provide an acoustic processing device, an acoustic processing method, and an acoustic processing program that can appropriately generate an upward feeling.
  • the audio signal from one sound source is reproduced using the first speaker arranged in front of the listening position and the second speaker arranged behind the listening position.
  • the sound processing device outputs an audio signal corresponding to the audio signal from the sound source to each of the first speaker and the second speaker so that the second speaker supplements the sound pressure behind the listening position.
  • a control means for performing control is provided.
  • the audio signal from one sound source is reproduced using the first speaker arranged in front of the listening position and the second speaker arranged behind the listening position.
  • the sound processing method executed by the sound processing apparatus is configured such that the sound signal from the sound source is supplied to each of the first speaker and the second speaker so that the sound pressure behind the listening position is compensated by the second speaker.
  • the audio signal from one sound source is reproduced using the first speaker arranged in front of the listening position and the second speaker arranged behind the listening position.
  • An audio processing program executed by an audio processing device including a computer is provided by the sound source to each of the first speaker and the second speaker so as to supplement the sound pressure behind the listening position with the second speaker.
  • the computer is caused to function as control means for performing control to output an audio signal corresponding to the audio signal.
  • sound that reproduces an audio signal from one sound source by using a first speaker disposed in front of the listening position and a second speaker disposed behind the listening position.
  • the processing device outputs an audio signal corresponding to the audio signal from the sound source to each of the first speaker and the second speaker so that the second speaker supplements the sound pressure behind the listening position.
  • Control means for performing control is provided.
  • the acoustic processing device performs processing for reproducing an audio signal from one sound source using a first speaker disposed in front of the listening position and a second speaker disposed behind the listening position.
  • the listening position corresponds to the position of the listener's head (such as an ear).
  • the control means performs control to output a sound signal corresponding to the sound signal from the sound source to each of the first speaker and the second speaker so that the sound pressure behind the listening position is compensated by the second speaker.
  • the control means performs control to output a sound signal corresponding to the sound signal from the sound source to each of the first speaker and the second speaker so that the sound pressure behind the listening position is compensated by the second speaker.
  • the control unit generates a corrected audio signal by correcting the level of the audio signal from the sound source so that the sound pressure levels before and after the listening position coincide with each other.
  • the corrected audio signal is output to one of the first speaker and the second speaker, and the audio signal from the sound source is output to the other of the first speaker and the second speaker as it is.
  • the variation in the difference in sound pressure level before and after the listening position (front and rear sound pressure level difference) can be controlled for each band, and the difference in sound pressure level between the front and rear can be further reduced. Therefore, it is possible to generate an upward feeling more effectively.
  • control means generates the corrected sound signal so as to correct the difference in sound pressure level before and after the listening position when the sound signal from the sound source is output to both the first speaker and the second speaker. can do.
  • control means corrects the level of the audio signal from the sound source so that the sound pressure levels before and after the listening position coincide with each other. Generating a signal, outputting the first corrected audio signal to the first speaker, and correcting the level of the audio signal from the sound source so that the sound pressure levels before and after the listening position coincide with each other. A second corrected audio signal is generated, and the second corrected audio signal is output to the second speaker.
  • the difference between the front and rear sound pressure levels can be further reduced, and an upward feeling can be more effectively generated.
  • the control means is configured to output the front and rear at the listening position when one of the first corrected audio signal and the second corrected audio signal and the audio signal from the sound source are output.
  • the other one of the first corrected sound signal and the second corrected sound signal is generated so as to correct the sound pressure level difference. That is, the control means outputs the first corrected audio signal to the first speaker and corrects the difference in sound pressure level before and after the listening position when the audio signal from the sound source is output to the second speaker as it is. A second corrected audio signal is generated.
  • the control means outputs the second corrected sound signal to the second speaker and corrects the difference in sound pressure level before and after the listening position when the sound signal from the sound source is output to the first speaker as it is.
  • a second corrected audio signal is generated.
  • control means outputs the audio signal from the sound source as it is to both the first speaker and the second speaker. This also makes it possible to generate an upward feeling appropriately.
  • the first speaker and the second speaker are arranged at the same height as the listening position or at a position below the listening position.
  • the first speaker and / or the second speaker includes two or more speakers.
  • a sound that reproduces an audio signal from one sound source by using a first speaker disposed in front of the listening position and a second speaker disposed in the rear of the listening position.
  • the sound processing method executed by the processing device is configured to apply the sound signal from the sound source to each of the first speaker and the second speaker so that the second speaker supplements the sound pressure behind the listening position.
  • a sound signal from one sound source is reproduced using a first speaker disposed in front of the listening position and a second speaker disposed behind the listening position.
  • An audio processing program executed by an audio processing device including a computer is provided by the sound source to each of the first speaker and the second speaker so as to supplement the sound pressure behind the listening position with the second speaker.
  • the computer is caused to function as control means for performing control to output an audio signal corresponding to the audio signal.
  • FIG. 1 shows specific examples of sound pressure around the head of the listener when the speaker 1 is arranged at various heights (elevation angles).
  • FIG. 1A shows the sound pressure around the head when the elevation angle of the speaker 1 is 0 ° (that is, when the speaker 1 is arranged in front of the listener), and
  • FIG. 1C shows the sound pressure around the head when the elevation angle of the speaker 1 is 45 °, and
  • FIG. 1C shows the case where the elevation angle of the speaker 1 is 90 ° (that is, the speaker 1 is directly above the listener).
  • the sound pressure around the head in the case of arrangement is shown.
  • FIGS. 1A to 1C on the right side, a graph showing the sound pressure around the head in color intensity is shown.
  • This graph shows the sound pressure on the circumference with the head as the center point, that is, the sound pressure in the circumferential direction of the head (showing the sound pressure distribution in the region extending in the radial direction) The same shall apply hereinafter).
  • Such a graph is obtained from a microphone arranged around the head.
  • the speaker 1 arranged in front of the listener by using the speaker 1 arranged in front of the listener and correcting the audio signal output to the speaker 1, the sound field generated when the speaker 1 is arranged above the listener (that is, around the head). Verify that it is possible to reproduce a state in which uniform sound pressure is generated).
  • FIG. 2 shows an example of the result of verifying whether the sound field when the speaker 1 is arranged above the listener can be reproduced by changing the level of the audio signal output to the speaker 1 arranged in front of the listener.
  • the speaker 1 is arranged in front of the listener (that is, the elevation angle of the speaker 1 is 0 °), and the level of the audio signal from the sound source 2 is varied by the amplifier 3. It shall be changed.
  • FIG. 2B shows the sound pressure around the head when the level of the audio signal is not changed
  • FIG. 2C shows the sound around the head when the level of the audio signal is increased.
  • FIG. 2 (d) shows the sound pressure around the head when the level of the audio signal is reduced.
  • the graphs shown in FIGS. 2B to 2D are obtained from microphones arranged around the head.
  • FIG. 3 is a result of verifying whether the sound field in the case where the speaker 1 is arranged above the listener can be reproduced by the technique described in Patent Document 1 (hereinafter simply referred to as “comparative example”).
  • FIG. 3A shows the result when the speaker 1 placed right above the listener is used.
  • the sound pressure level at the evaluation point P1 in front of the head obtained when the speaker 1 placed directly above the listener is used, and the head
  • the graph about the difference (henceforth "front-and-back sound pressure level difference") with the sound pressure level in the evaluation point P2 of back is shown.
  • This graph is obtained from the microphones arranged at the evaluation points P1 and P2, and the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the difference between the front and rear sound pressure levels (the same applies hereinafter). From FIG. 3A, it can be seen that the difference in sound pressure level between the front and rear is small when the speaker 1 arranged right above the listener is used. That is, it can be seen that the sound pressure level in front of the head and the sound pressure level in the rear of the head are substantially equal.
  • FIG. 3 (b) shows the results when the comparative example is used.
  • an audio signal to which a filter corresponding to the difference between the upper HRTF 4a and the lower HRTF 4b is applied is output to the speaker 1 arranged in front of the listener.
  • the upper HRTF 4a is set to an elevation angle of 90 °
  • the lower HRTF 4b is set to an elevation angle of 0 ° so that the sound image is localized right above the listener.
  • “HRTF (Head-Related-Transfer Function)” is a head-related transfer function. The graph on the right and left sound pressure level differences obtained by such a comparative example is shown on the right side of FIG.
  • FIG. 3B shows that in the comparative example, the difference between the front and rear sound pressure levels fluctuates, in other words, the sound pressure level in front of the head and the sound pressure level in the rear of the head are not equal. Specifically, it can be seen that the sound pressure level behind the head tends to be lower than the sound pressure level ahead of the head. Therefore, depending on the comparative example, it can be said that the sound field when the speaker 1 is arranged above the listener cannot be reproduced appropriately. This is because the comparative example focuses only on the sound pressure characteristic at the position of the listener's ear and does not reproduce the sound field when the speaker is arranged above. Therefore, it can be said that depending on the comparative example, it may not be possible to appropriately generate an upward feeling that sound is generated above the listener.
  • the speaker 1 is arranged above the listener by using not only the speaker arranged in front of the listener (front) but also the speaker arranged behind the listener. To reproduce the sound field appropriately. That is, in this embodiment, the sound pressure level at the back of the head is made substantially equal to the sound pressure level at the front of the head by supplementing the sound pressure behind the head using a speaker disposed behind the listener. To do.
  • FIG. 4 shows a speaker 1a disposed in front of the listener (hereinafter referred to as “front speaker 1a” as appropriate) and a speaker 1b disposed in the rear of the listener (hereinafter referred to as “rear speaker 1b” as appropriate).
  • front speaker 1a shows the sound pressure around the head when only the speaker 1 placed directly above the listener is used (similar to FIG. 1C).
  • FIG. 4B shows the sound pressure around the head when the front speaker 1a and the rear speaker 1b are used.
  • FIG. 4B shows the sound pressure around the head when the front speaker 1a and the rear speaker 1b are used.
  • FIG. 4B shows a case where the front speaker 1a and the rear speaker 1b are disposed to face each other with the listener interposed therebetween is illustrated.
  • FIG. 4B by using not only the front speaker 1a but also the rear speaker 1b, the sound is appropriately transmitted to the back of the head as in the case of using the speaker 1 arranged right above the listener. You can see that it is
  • FIG. 5A shows an example of the result of impression evaluation when a subjective evaluation experiment is performed by outputting an audio signal in which the attenuation amount of the attenuator 5 is variously changed to the rear speaker 1b.
  • the horizontal axis indicates the attenuation amount of the attenuator 5
  • the vertical axis indicates an upward feeling (upward impression).
  • the amount of attenuation decreases as it moves to the right.
  • the level of the audio signal from the rear speaker 1b becomes equal to the level of the audio signal from the sound source 2, that is, the level of the audio signal from the rear speaker 1b becomes the level of the audio signal from the front speaker 1a.
  • the vertical axis when it is larger than 0 (that is, when it is a positive value), it shows an impression that the sound image is located above, and when it is smaller than 0 (that is, when it is a negative value). It shows the impression that the sound image is located below. From FIG.
  • FIG. 6 schematically shows an acoustic system 10a to which the acoustic processing apparatus according to the first embodiment is applied.
  • the acoustic system 10 a includes a front speaker 1 a, a rear speaker 1 b, and a sound source 2.
  • the audio signal from the sound source 2 is output as it is to both the front speaker 1a and the rear speaker 1b.
  • the listener is located at a substantially middle position between the front speaker 1a and the rear speaker 1b.
  • the front speaker 1a and the rear speaker 1b are arranged at the same height as the listener's head or at a position below the listener's head.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the first embodiment.
  • FIG. 7A shows an example of the result when the speaker 1 arranged directly above the listener is used
  • FIG. 7B shows an example of the result when the comparative example is used
  • FIG. ) Shows an example of the result of the first embodiment.
  • FIGS. 7A to 7C show the difference between the sound pressure level at the evaluation point P1 in front of the head and the sound pressure level at the evaluation point P2 in the rear of the head (front and rear sound pressures).
  • the graph about (level difference) is shown.
  • These graphs are obtained from the microphones arranged at the evaluation points P1 and P2, and the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the difference between the front and rear sound pressure levels.
  • the graph shown in FIG. 7A is the same as the graph shown in FIG. 3A
  • the graph shown in FIG. 7B is the same as the graph shown in FIG.
  • FIGS. 7 (a) and 7 (b) are compared with FIGS. 7 (a) and 7 (b), it can be seen that, according to the first example, the difference in sound pressure level between the front and rear is smaller than in the comparative example. That is, according to the first embodiment, the sound pressure level at the front of the head and the sound pressure level at the back of the head are substantially equal, as in the case of using the speaker 1 arranged directly above the listener. You can see that Therefore, according to the first embodiment, it is possible to appropriately reproduce the sound field when the speaker 1 is arranged above the listener. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to appropriately generate an upward feeling.
  • the level of the audio signal of the rear speaker 1b should match the level of the audio signal of the front speaker 1a, but the level of the audio signal of the rear speaker 1b is completely equal to the level of the audio signal of the front speaker 1a. It is not necessary to match.
  • the level of the audio signal of the rear speaker 1b may be made somewhat smaller than the level of the audio signal of the front speaker 1a. From the result shown in FIG. 5B, even if the level of the audio signal of the rear speaker 1b is somewhat smaller than the level of the audio signal of the front speaker 1a, the sound pressure behind the user's head is compensated by the rear speaker 1b. This is because an upward feeling is obtained.
  • the level of the audio signal output to the rear speaker 1b is corrected in order to suppress such a variation in the difference between the front and rear sound pressure levels for each band.
  • an audio signal hereinafter referred to as “corrected audio signal” as appropriate
  • the corrected sound signal is output to the rear speaker 1b, and the sound signal from the sound source 2 is output to the front speaker 1a as it is.
  • the difference in the front and rear sound pressure level in the high frequency range is disturbed because the sound pressure characteristics before and after the head in the high frequency range with a short wavelength due to the difference in the head shape.
  • the difference is considered as one of the factors.
  • FIG. 8 shows a diagram for specifically explaining the second embodiment.
  • FIG. 8A schematically shows an acoustic system 10b to which the acoustic processing apparatus according to the second embodiment is applied.
  • the components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 6 have the same meaning, and the description thereof is omitted.
  • the acoustic system 10b according to the second embodiment is different from the acoustic system 10a according to the first embodiment in that an equalizer 7 is provided.
  • the equalizer 7 corrects the level of the audio signal from the sound source 2 to generate a corrected audio signal, and outputs the corrected audio signal to the rear speaker 1b.
  • the equalizer 7 generates a corrected sound signal by correcting the frequency characteristics of the sound signal using a preset correction curve (for example, stored in a memory or the like).
  • the equalizer 7 corresponds to an example of “control means” in the present invention.
  • FIG. 8B shows an example of a correction curve for generating a corrected sound signal output to the rear speaker 1b.
  • the correction curve is configured to correct the frequency characteristics of the audio signal in a high frequency range of the frequency f1 or higher.
  • Such a correction curve is a graph shown on the right side of the right and left sound pressure level difference obtained when the audio signal from the sound source 2 is output as it is to both the front speaker 1a and the rear speaker 1b.
  • a correction amount of the audio signal so as to reduce the variation for each band in the difference between the front and rear sound pressure levels. For example, the difference between the front and rear sound pressure levels is acquired by conducting experiments or simulations in advance.
  • the frequency f1 that defines the high frequency range for correcting the frequency characteristics is based on the thus obtained front and rear sound pressure level difference, and when this frequency is exceeded, the absolute value of the front and rear sound pressure level difference is not less than a predetermined value. Such a value is used. For example, 2 [kHz] is used as the frequency f1.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of the second embodiment.
  • FIG. 9A shows an example of the result when the speaker 1 arranged directly above the listener is used
  • FIG. 9B shows an example of the result when the comparative example is used
  • FIG. ) Shows an example of the result of the second embodiment.
  • FIGS. 9A to 9C the difference between the sound pressure level at the evaluation point P1 in front of the head and the sound pressure level at the evaluation point P2 in the rear of the head (front and rear sound pressures).
  • the graph about (level difference) is shown.
  • These graphs are obtained from the microphones arranged at the evaluation points P1 and P2, and the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the difference between the front and rear sound pressure levels.
  • the graph shown in FIG. 9A is the same as the graph shown in FIG. 3A
  • the graph shown in FIG. 9B is the same as the graph shown in FIG.
  • the second embodiment Comparing the result of the second embodiment shown in FIG. 9 (c) with the result of the first embodiment shown in FIG. 7 (c), the second embodiment is more or less than the first embodiment. It can be seen that the difference in sound pressure level is small. Therefore, according to the second embodiment, it is possible to generate an upward feeling more effectively.
  • the sound signal from the sound source 2 is corrected so as to suppress the variation in the difference in the front and rear sound pressure levels for each band.
  • the level of the sound signal output to one of the front speaker 1a and the rear speaker 1b is corrected.
  • Correct the signal level That is, in the third embodiment, an audio signal (hereinafter referred to as “first corrected audio signal”) is generated by correcting the level of the audio signal from the sound source 2, and the first corrected audio signal is used as a front speaker.
  • first corrected audio signal is generated by correcting the level of the audio signal from the sound source 2
  • the first corrected audio signal is used as a front speaker.
  • an audio signal hereinafter referred to as “second corrected audio signal”
  • the second corrected audio signal is generated by correcting the level of the audio signal from the sound source 2
  • the second corrected audio signal is output to the rear speaker. Output to 1b.
  • FIG. 10 is a diagram for specifically explaining the third embodiment.
  • FIG. 10A schematically shows an acoustic system 10c to which the acoustic processing apparatus according to the third embodiment is applied.
  • the components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 8 have the same meaning, and the description thereof is omitted.
  • the acoustic system 10c according to the third embodiment is different from the acoustic system 10b according to the second embodiment in that it further includes an equalizer 8.
  • the equalizer 8 corrects the level of the audio signal from the sound source 2 to generate a first corrected audio signal, and outputs the first corrected audio signal to the front speaker 1a.
  • the equalizer 8 corrects the frequency characteristics of the audio signal using a preset correction curve (for example, stored in a memory or the like, hereinafter referred to as “first correction curve”).
  • first correction curve for example, stored in a memory or the like
  • the equalizer 7 uses a preset correction curve (for example, stored in a memory or the like; hereinafter referred to as a “second correction curve”), and uses the frequency of the audio signal.
  • a second corrected audio signal is generated by correcting the characteristics, and the second corrected audio signal is output to the rear speaker 1b.
  • Such equalizers 7 and 8 correspond to an example of “control means” in the present invention.
  • FIG. 10B shows an example of the second correction curve for generating the second corrected audio signal output to the rear speaker 1b.
  • This second correction curve is the same as the correction curve shown in the second embodiment (see FIG. 8B).
  • the second correction curve is also configured to correct the frequency characteristics of the audio signal in a high frequency range of the frequency f1 or higher.
  • the second correction curve is also shown on the right side of the front and rear sound pressure level difference obtained when the sound signal from the sound source 2 is output to both the front speaker 1a and the rear speaker 1b as it is (for example, on the right side of FIG. 7C). Based on (graph), it is set by obtaining the correction amount of the audio signal so as to reduce the variation for each band in the difference between the front and rear sound pressure levels. Further, the frequency f1 is set in the same manner as in the second embodiment.
  • FIG. 10C shows an example of a first correction curve for generating a first corrected audio signal output to the front speaker 1a.
  • the first correction curve is configured to correct the frequency characteristics of the audio signal in a high frequency range of the frequency f1 or higher.
  • the second corrected audio signal generated by the second correction curve shown in FIG. 10B is output to the rear speaker 1b, and the audio signal from the sound source 2 is directly output to the front speaker 1a.
  • the audio signal is corrected so as to reduce the variation in each band in the front and rear sound pressure level difference. It is set by calculating the quantity. For example, the difference between the front and rear sound pressure levels is acquired by conducting experiments or simulations in advance.
  • the second correction curve is obtained based on the difference between the front and rear sound pressure levels obtained when the sound signal from the sound source 2 is directly output to both the front speaker 1a and the rear speaker 1b. 2) The second corrected sound signal generated by the second correction curve is output to the rear speaker 1b and the sound pressure level difference obtained before and after the sound signal from the sound source 2 is output to the front speaker 1a as it is.
  • a first correction curve is obtained on the basis of the difference between the front and rear sound pressure levels obtained when the sound signal from the sound source 2 is output as it is to both the front speaker 1a and the rear speaker 1b. 2) The first corrected sound signal generated by the first correction curve is output to the front speaker 1a, and the sound pressure level difference obtained before and after the sound signal from the sound source 2 is output to the rear speaker 1b as it is. Based on this, the second correction curve may be obtained.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of the third embodiment.
  • FIG. 11 (a) shows an example of the result when the speaker 1 arranged right above the listener is used
  • FIG. 11 (b) shows an example of the result when the comparative example is used
  • FIG. ) Shows a result example of the third embodiment.
  • the difference between the sound pressure level at the evaluation point P1 in front of the head and the sound pressure level at the evaluation point P2 behind the head front and rear sound pressures.
  • the graph about (level difference) is shown.
  • These graphs are obtained from the microphones arranged at the evaluation points P1 and P2, and the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the difference between the front and rear sound pressure levels.
  • the graph shown in FIG. 11 (a) is the same as the graph shown in FIG. 3 (a)
  • the graph shown in FIG. 11 (b) is the same as the graph shown in FIG. 3 (b).
  • the third example is more or less than the second example. It can be seen that the difference in sound pressure level is small. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to generate an upward feeling more effectively.
  • a configuration is shown in which one speaker 1a is arranged in front of the listener and one speaker 1b is arranged in the rear of the listener.
  • the arrangement is not limited. That is, the present invention can be similarly applied to a configuration in which two or more speakers are arranged in front of the listener and a configuration in which two or more speakers are arranged behind the listener.
  • the present invention has a configuration in which two speakers 1a1 and 1a2 are arranged in front of the listener as shown in FIG. 12 (a), or two in front of the listener as shown in FIG. 12 (b).
  • the present invention can also be applied to a configuration in which two speakers 1a1 and 1a2 are arranged and two speakers 1b1 and 1b2 are arranged behind the listener.
  • two or more speakers in front of or behind the listener, it is possible to make the sound reach the periphery of the head more evenly, and to create an upward feeling effectively. .
  • the listener is positioned at an intermediate position between the front speaker 1a and the rear speaker 1b.
  • the listener is positioned at an intermediate position between the front speaker 1a and the rear speaker 1b. It is not necessary.
  • the level of the audio signal or the phase of the audio signal may be controlled according to the position, distance or angle of the listener with respect to the front speaker 1a and the rear speaker 1b.
  • the present invention can be used for various devices that perform audio signal reproduction processing.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

　音響処理装置は、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する。音響処理装置は、聴取位置の後方の音圧を第２スピーカにより補うように、第１スピーカ及び第２スピーカのそれぞれに、音源からの音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御手段を備える。これにより、聴取者の上方で音が発生しているといった上方感を適切に生じさせることが可能となる。

Description

音響処理装置、音響処理方法及び音響処理プログラム
　本発明は、音声信号の再生処理を行う音響処理装置に関する。
　近年、上方にも音の広がりを生じさせることが可能なサラウンド再生に関する技術が提案されている。例えば、前方高さチャンネルをサラウンドサウンドに追加し、垂直方向の音像を表現する技術が提案されている。しかしながら、家庭では上方にスピーカを配置することは難しく、また、車両ではスピーカの配置場所が足元などに限定されるため、そのような技術を家庭や車両で実現することは困難であると言える。
　他方で、スピーカよりも上方に仮想的に音像を定位させることを図った技術が、例えば特許文献１に提案されている。具体的には、特許文献１には、上方仮想音源と下方実音源との伝達関数差分に応じたフィルタを通すことで、上方感を改善することが提案されている。
特開２０１０－２５８４９７号公報
　上記した特許文献１に記載された技術では、聴取者の耳の位置と音像位置とによる頭部伝達関数を利用しているが、聴取者の耳の位置が少しずれるだけで上方感が得られないことがある。その理由の１つとしては、特許文献１に記載された技術では、本来の上方から届く音を適切に再現できていないことが挙げられる。これは、特許文献１に記載された技術では、聴取者の耳の位置での音圧特性にしか着目しておらず、上方にスピーカを配置した場合の音源の音（音場）を再現しているわけではないからである。
　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、上方感を適切に生じさせることが可能な音響処理装置、音響処理方法及び音響処理プログラムを提供することを目的とする。
　請求項１に記載の発明では、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する音響処理装置は、前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御手段を備える。
　請求項９に記載の発明では、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する音響処理装置によって実行される音響処理方法は、前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御工程を備える。
　請求項１０に記載の発明では、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する、コンピュータを備える音響処理装置によって実行される音響処理プログラムは、前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御手段、として前記コンピュータを機能させる。
スピーカを種々の高さ（仰角）に配置した場合の、聴取者の頭部周辺の音圧の具体例を示す。 聴取者の正面に配置したスピーカの音声信号のレベルを変化させることによって、聴取者の上方にスピーカを配置した場合の音場を再現できるかを検証した結果の例を示す。 比較例によって、聴取者の上方にスピーカを配置した場合の音場を再現できるかを検証した結果の例を示す。 前方スピーカと後方スピーカとを用いた場合の、聴取者の頭部周辺の音圧の具体例を示す。 後方スピーカに出力する音声信号のレベルを変化させた場合の上方感の変化を説明するための図を示す。 第１実施例に係る音響システムを概略的に示した図である。 第１実施例による効果を説明するための図を示す。 第２実施例を具体的に説明するための図を示す。 第２実施例による効果を説明するための図を示す。 第３実施例を具体的に説明するための図を示す。 第３実施例による効果を説明するための図を示す。 変形例に係るスピーカ構成を示す。
　本発明の１つの観点では、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する音響処理装置は、前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御手段を備える。
　上記の音響処理装置は、１つの音源からの音声信号を、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて再生するための処理を行う。例えば、聴取位置は、聴取者の頭部（耳など）の位置に相当する。制御手段は、聴取位置の後方の音圧を第２スピーカにより補うように、第１スピーカ及び第２スピーカのそれぞれに、音源からの音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う。これにより、聴取者の上方にスピーカを配置した場合の音場を適切に再現することができる。よって、上記の音響処理装置によれば、聴取者の上方で音が発生しているといった上方感（上方印象）を適切に生じさせることが可能となる。
　上記の音響処理装置の一態様では、前記制御手段は、前記聴取位置における前後の音圧レベルが一致するように、前記音源からの前記音声信号のレベルを補正することで補正音声信号を生成し、当該補正音声信号を前記第１スピーカ及び前記第２スピーカの一方に出力すると共に、前記音源からの前記音声信号を、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカの他方にそのまま出力する。
　上記の態様によれば、聴取位置における前後の音圧レベルの差（前後音圧レベル差）のばらつきを帯域ごとに制御することができ、前後音圧レベル差をより小さくすることができる。よって、上方感をより効果的に生じさせることが可能となる。
　好適な例では、制御手段は、音源からの音声信号を第１スピーカ及び第２スピーカの両方に出力した場合の、聴取位置における前後の音圧レベル差を補正するように、補正音声信号を生成することができる。
　上記の音響処理装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記聴取位置における前後の音圧レベルが一致するように、前記音源からの前記音声信号のレベルを補正することで第１補正音声信号を生成し、当該第１補正音声信号を前記第１スピーカに出力すると共に、前記聴取位置における前後の音圧レベルが一致するように、前記音源からの前記音声信号のレベルを補正することで第２補正音声信号を生成し、当該第２補正音声信号を前記第２スピーカに出力する。
　上記の態様によれば、前後音圧レベル差を更に小さくすることができ、上方感を更に効果的に生じさせることが可能となる。
　上記の音響処理装置において好適には、前記制御手段は、前記第１補正音声信号及び前記第２補正音声信号の一方と前記音源からの前記音声信号とを出力した場合の、前記聴取位置における前後の音圧レベル差を補正するように、前記第１補正音声信号及び前記第２補正音声信号の他方を生成する。つまり、制御手段は、第１補正音声信号を第１スピーカに出力し、音源からの音声信号を第２スピーカにそのまま出力した場合の、聴取位置における前後の音圧レベル差を補正するように、第２補正音声信号を生成する。若しくは、制御手段は、第２補正音声信号を第２スピーカに出力し、音源からの音声信号を第１スピーカにそのまま出力した場合の、聴取位置における前後の音圧レベル差を補正するように、第２補正音声信号を生成する。
　上記の音響処理装置の他の一態様では、前記制御手段は、前記音源からの前記音声信号を、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカの両方にそのまま出力する。これによっても、上方感を適切に生じさせることが可能となる。
　好適な例では、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカは、前記聴取位置と同じ高さの位置、又は前記聴取位置の下方の位置に配置される。
　また好適な例では、前記第１スピーカ及び／又は前記第２スピーカは、２つ以上のスピーカを有する。
　本発明の他の観点では、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する音響処理装置によって実行される音響処理方法は、前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御工程を備える。
　本発明の更に他の観点では、聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する、コンピュータを備える音響処理装置によって実行される音響処理プログラムは、前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御手段、として前記コンピュータを機能させる。
　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］
　本発明の実施例の内容を説明する前に、実施例に関する基本概念についてまず説明する。
　図１は、スピーカ１を種々の高さ（仰角）に配置した場合の、聴取者の頭部周辺の音圧の具体例を示している。図１（ａ）は、スピーカ１の仰角が０°である場合（つまり聴取者の正面にスピーカ１を配置した場合）の頭部周辺の音圧を示しており、図１（ｂ）は、スピーカ１の仰角が４５°である場合の頭部周辺の音圧を示しており、図１（ｃ）は、スピーカ１の仰角が９０°である場合（つまり聴取者の真上にスピーカ１を配置した場合）の頭部周辺の音圧を示している。図１（ａ）～（ｃ）では、右側に、頭部周辺の音圧を色の濃さで表したグラフを示している。このグラフでは、頭部を中心点とした円周上の音圧を示している、つまり頭部の周方向に関する音圧を示している（半径方向に広がった領域での音圧分布を示しているわけではない。以下同様とする）。また、このようなグラフは、頭部周辺に配置したマイクより得られる。
　図１（ａ）～（ｃ）より、スピーカ１の仰角が小さい場合には、頭部の後方に音が届かないことがわかる。また、スピーカ１の仰角が大きい場合には、頭部の後方を含めた周辺に均等に音が届いていることがわかる。このことから、頭部の周辺に均等に音が届いている場合には、聴取者の上方で音が発生しているといった上方感（上方印象）を生じさせることができるものと考えられる。
　次に、聴取者の正面に配置したスピーカ１を用い、当該スピーカ１に出力する音声信号を補正することで、聴取者の上方にスピーカ１を配置した場合に生じる音場（つまり頭部周辺に均等な音圧が生じているような状態）を再現できるかを検証する。
　図２は、聴取者の正面に配置したスピーカ１に出力する音声信号のレベルを変化させることによって、聴取者の上方にスピーカ１を配置した場合の音場を再現できるかを検証した結果の例を示している。具体的には、図２（ａ）に示すように、聴取者の正面にスピーカ１を配置し（つまりスピーカ１の仰角が０°）、音源２からの音声信号のレベルをアンプ３により種々に変化させたものとする。図２（ｂ）は、音声信号のレベルを変化させなかった場合の頭部周辺の音圧を示しており、図２（ｃ）は、音声信号のレベルを大きくした場合の頭部周辺の音圧を示しており、図２（ｄ）は、音声信号のレベルを小さくした場合の頭部周辺の音圧を示している。図２（ｂ）～（ｄ）に示すグラフは、頭部周辺に配置したマイクより得られる。
　図２（ｂ）～（ｄ）より、音声信号のレベルを大きくしても小さくしても、頭部の後方に音が届かないことがわかる。つまり、聴取者の正面に配置したスピーカ１に出力する音声信号のレベルを変化させても、聴取者の上方にスピーカ１を配置した場合の音場を適切に再現できないと言える。
　図３は、上記した特許文献１に記載された技術（以下では単に「比較例」と呼ぶ。）によって、聴取者の上方にスピーカ１を配置した場合の音場を再現できるかを検証した結果の例を示している。図３（ａ）は、参考のために、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合の結果を示している。具体的には、図３（ａ）の右側に、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合に得られた、頭部の前方の評価点Ｐ１での音圧レベルと、頭部の後方の評価点Ｐ２での音圧レベルとの差分（以下では「前後音圧レベル差」と呼ぶ。）についてのグラフを示している。このグラフは、評価点Ｐ１、Ｐ２に配置したマイクより得られるものであり、横軸には周波数を示し、縦軸には前後音圧レベル差を示している（以下同様とする）。図３（ａ）より、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合には、前後音圧レベル差が小さいことがわかる。つまり、頭部の前方の音圧レベルと頭部の後方の音圧レベルとが概ね等しいことがわかる。
　図３（ｂ）は、比較例を用いた場合の結果を示している。具体的には、図３（ｂ）の左側に示すように、上方ＨＲＴＦ４ａと下方ＨＲＴＦ４ｂとの差分に応じたフィルタを適用した音声信号を、聴取者の正面に配置したスピーカ１に出力したものとする。ここでは、聴取者の真上に音像を定位させるように、上方ＨＲＴＦ４ａについては仰角９０°に設定し、下方ＨＲＴＦ４ｂについては仰角０°に設定したものとする。なお、「ＨＲＴＦ（Head-Related Transfer Function）」は頭部伝達関数である。図３（ｂ）の右側には、このような比較例によって得られた前後音圧レベル差についてのグラフを示している。
　図３（ｂ）より、比較例では、前後音圧レベル差が変動している、言い換えると頭部の前方の音圧レベルと頭部の後方の音圧レベルとが等しくないことがわかる。具体的には、頭部の後方の音圧レベルが頭部の前方の音圧レベルよりも小さい傾向にあることがわかる。よって、比較例によっては、聴取者の上方にスピーカ１を配置した場合の音場を適切に再現できていないと言える。これは、比較例では、聴取者の耳の位置での音圧特性にしか着目しておらず、上方にスピーカを配置した場合の音場を再現しているわけではないからである。そのため、比較例によっては、聴取者の上方で音が発生しているといった上方感を適切に生じさせることができない場合があると言える。
　以上の検証結果を受けて、本実施例では、聴取者の正面（前方）に配置したスピーカだけでなく、聴取者の後方に配置したスピーカも用いることで、聴取者の上方にスピーカ１を配置した場合の音場を適切に再現することを図る。つまり、本実施例では、聴取者の後方に配置したスピーカを用いて頭部の後方の音圧を補うことにより、頭部の後方の音圧レベルを頭部の前方の音圧レベルと概ね等しくすることを図る。
　図４は、聴取者の前方に配置したスピーカ１ａ（以下では適宜「前方スピーカ１ａ」と呼ぶ。）と、聴取者の後方に配置したスピーカ１ｂ（以下では適宜「後方スピーカ１ｂ」と呼ぶ。）とを用いた場合の、聴取者の頭部周辺の音圧の具体例を示している。図４（ａ）は、参考のために、聴取者の真上に配置したスピーカ１のみを用いた場合の頭部周辺の音圧を示している（図１（ｃ）と同様の図である）。図４（ｂ）は、前方スピーカ１ａと後方スピーカ１ｂとを用いた場合の頭部周辺の音圧を示している。ここでは、前方スピーカ１ａと後方スピーカ１ｂとを、聴取者を挟んで対向配置した場合を例示している。図４（ｂ）より、前方スピーカ１ａだけでなく後方スピーカ１ｂも用いることで、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合と同じように、頭部の後方にも音を適切に提示できていることがわかる。
　次に、図５を参照して、後方スピーカ１ｂに出力する音声信号のレベルを変化させた場合の上方感の変化について説明する。ここでは、図５（ａ）に示すように、音源２からの音声信号を減衰器５によって減衰させた音声信号を、後方スピーカ１ｂに出力することを考える。図５（ｂ）は、減衰器５の減衰量を種々に変化させた音声信号を後方スピーカ１ｂに出力して、主観評価実験を行った場合の印象評価の結果例を示している。図５（ｂ）は、横軸に減衰器５の減衰量を示し、縦軸に上方感（上方印象）を示している。具体的には、横軸に関しては、右に進むほど減衰量が小さくなることを示している。減衰量が０である場合には、後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルが音源２からの音声信号のレベルに等しくなる、つまり後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルが前方スピーカ１ａの音声信号のレベルに等しくなる。また、縦軸に関しては、０より大きい場合（つまり正の値である場合）には音像が上方に位置するといった印象を示しており、０より小さい場合（つまり負の値である場合）には音像が下方に位置するといった印象を示している。図５（ｂ）より、後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルが大きくなるにつれて、上方感が強くなることがわかる。よって、ユーザの頭部後方の音圧を後方スピーカ１ｂにより補うことで上方感を持たせることができる。このましくは、ユーザの頭部（視聴位置の）前後の音圧レベルが一致することがよい。
　以下では、上記したような結果に基づいた、本発明の好適な実施例について具体的に説明する。
　［第１実施例］
　まず、本発明の第１実施例について説明する。第１実施例では、図４（ｂ）に示したように、前方スピーカ１ａだけでなく後方スピーカ１ｂも用いることで、頭部の後方の音圧を補うことを図る。また、第１実施例では、図５（ｂ）に示したような結果を受けて、後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルを確保すべく、前方スピーカ１ａと同一の音声信号を後方スピーカ１ｂに出力する。具体的には、音源２からの音声信号を、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方にそのまま出力する。
　図６は、第１実施例に係る音響処理装置を適用した音響システム１０ａを概略的に示している。図６に示すように、音響システム１０ａは、前方スピーカ１ａと、後方スピーカ１ｂと、音源２とを有する。第１実施例に係る音響システム１０ａでは、音源２からの音声信号が、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方にそのまま出力される。また、音響システム１０ａでは、前方スピーカ１ａと後方スピーカ１ｂとの間における概ね中間の位置に、聴取者が位置する。更に、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂは、聴取者の頭部と同じ高さの位置、又は聴取者の頭部の下方の位置に配置されている。
　図７は、第１実施例による効果を説明するための図を示す。図７（ａ）は、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合の結果例を示し、図７（ｂ）は、比較例を用いた場合の結果例を示し、図７（ｃ）は、第１実施例の結果例を示している。図７（ａ）～（ｃ）の右側には、それぞれ、頭部の前方の評価点Ｐ１での音圧レベルと頭部の後方の評価点Ｐ２での音圧レベルとの差分（前後音圧レベル差）についてのグラフを示している。これらのグラフは、評価点Ｐ１、Ｐ２に配置したマイクより得られるものであり、横軸には周波数を示し、縦軸には前後音圧レベル差を示している。なお、図７（ａ）に示すグラフは図３（ａ）に示したグラフと同一であり、図７（ｂ）に示すグラフは図３（ｂ）に示したグラフと同一である。
　図７（ｃ）を図７（ａ）及び図７（ｂ）と比較すると、第１実施例によれば、比較例よりも、前後音圧レベル差が小さくなっていることがわかる。つまり、第１実施例によれば、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合と同じように、頭部の前方の音圧レベルと頭部の後方の音圧レベルとが概ね等しくなっていることがわかる。よって、第１実施例によれば、聴取者の上方にスピーカ１を配置した場合の音場を適切に再現することができる。そのため、第１実施例によれば、上方感を適切に生じさせることが可能となる。
　なお、上記では、前方スピーカ１ａと同一の音声信号を後方スピーカ１ｂに出力する例を示したが、これに限定はされない。つまり、好適には、後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルを前方スピーカ１ａの音声信号のレベルに一致させると良いが、後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルを前方スピーカ１ａの音声信号のレベルに完全に一致させなくても良い。例えば、後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルを前方スピーカ１ａの音声信号のレベルよりもある程度小さくしても良い。図５（ｂ）に示した結果より、後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルが前方スピーカ１ａの音声信号のレベルよりもある程度小さくても、ユーザの頭部後方の音圧が後方スピーカ１ｂにより補われることで、上方感が得られているからである。
　また、前方スピーカ１ａの音声信号のレベルと後方スピーカ１ｂの音声信号のレベルとを敢えて変えることで、聴取者の真上で音が発生しているといった上方感ではなく、聴取者の斜め上方（例えば仰角４５度など）で音が発生しているといった上方感を生じさせることができる。
　［第２実施例］
　次に、第２実施例について説明する。上記した第１実施例では、図７（ｃ）に示したように、前後音圧レベル差が帯域ごとに多少ばらついていることがわかる。特に高域において、前後音圧レベル差が変動していることがわかる。第２実施例では、このような帯域ごとの前後音圧レベル差のばらつきを抑制すべく、後方スピーカ１ｂに出力する音声信号のレベルを補正する。具体的には、第２実施例では、前後音圧レベル差が小さくなるように、音源２からの音声信号のレベルを補正することで音声信号（以下では適宜「補正音声信号」と呼ぶ。）を生成し、当該補正音声信号を後方スピーカ１ｂに対して出力すると共に、前方スピーカ１ａに対しては、音源２からの音声信号をそのまま出力する。
　なお、図７（ｃ）に示したように高域において前後音圧レベル差が乱れるのは、波長の短い高域では、頭部形状の違いに起因して、頭部の前後における音圧特性が異なることが、その要因の一つとして考えられる。
　図８は、第２実施例を具体的に説明するための図を示す。図８（ａ）は、第２実施例に係る音響処理装置を適用した音響システム１０ｂを概略的に示している。ここでは、図６と同一の符号を付した構成要素は同一の意味を有するものとして、その説明を省略する。
　図８（ａ）に示すように、第２実施例に係る音響システム１０ｂは、イコライザ７を具備している点で、第１実施例に係る音響システム１０ａと異なる。イコライザ７は、音源２からの音声信号のレベルを補正することで補正音声信号を生成し、当該補正音声信号を後方スピーカ１ｂに出力する。具体的には、イコライザ７は、予め設定された補正カーブ（例えばメモリなどに記憶されている）を用いて、音声信号の周波数特性を補正することで補正音声信号を生成する。なお、イコライザ７は、本発明における「制御手段」の一例に相当する。
　図８（ｂ）は、後方スピーカ１ｂに出力される補正音声信号を生成するための補正カーブの一例を示している。図８（ｂ）に示すように、補正カーブは、周波数ｆ１以上の高域において音声信号の周波数特性を補正するように構成されている。このような補正カーブは、音源２からの音声信号を前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方にそのまま出力した場合に得られた前後音圧レベル差（例えば図７（ｃ）の右側に示したグラフ）に基づいて、当該前後音圧レベル差における帯域ごとのばらつきを小さくするような音声信号の補正量を求めることで設定される。例えば、当該前後音圧レベル差は、予め実験やシミュレーションなどを行うことにより取得される。また、周波数特性を補正する高域を規定する周波数ｆ１は、このようにして取得された前後音圧レベル差に基づいて、この周波数を超えると前後音圧レベル差の絶対値が所定値以上となるような値が用いられる。例えば、周波数ｆ１としては２［ｋＨｚ］が用いられる。
　図９は、第２実施例による効果を説明するための図を示す。図９（ａ）は、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合の結果例を示し、図９（ｂ）は、比較例を用いた場合の結果例を示し、図９（ｃ）は、第２実施例の結果例を示している。図９（ａ）～（ｃ）の右側には、それぞれ、頭部の前方の評価点Ｐ１での音圧レベルと頭部の後方の評価点Ｐ２での音圧レベルとの差分（前後音圧レベル差）についてのグラフを示している。これらのグラフは、評価点Ｐ１、Ｐ２に配置したマイクより得られるものであり、横軸には周波数を示し、縦軸には前後音圧レベル差を示している。なお、図９（ａ）に示すグラフは図３（ａ）に示したグラフと同一であり、図９（ｂ）に示すグラフは図３（ｂ）に示したグラフと同一である。
　図９（ｃ）に示す第２実施例による結果と、図７（ｃ）に示した第１実施例による結果とを比較すると、第２実施例によれば、第１実施例よりも、前後音圧レベル差が小さくなっていることがわかる。したがって、第２実施例によれば、上方感をより効果的に生じさせることが可能となる。
　なお、上記では、後方スピーカ１ｂに出力する音声信号のレベルを補正する例を示したが、この代わりに、前方スピーカ１ａに出力する音声信号のレベルを補正しても良い。
　［第３実施例］
　次に、第３実施例について説明する。第３実施例でも、第２実施例と同様に、帯域ごとの前後音圧レベル差のばらつきを抑制すべく、音源２からの音声信号を補正する。しかしながら、第２実施例では、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの一方に出力する音声信号のレベルを補正していたが、第３実施例では、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方に出力する音声信号のレベルを補正する。つまり、第３実施例では、音源２からの音声信号のレベルを補正することで音声信号（以下では「第１補正音声信号」と呼ぶ。）を生成し、当該第１補正音声信号を前方スピーカ１ａに対して出力すると共に、音源２からの音声信号のレベルを補正することで音声信号（以下では「第２補正音声信号」と呼ぶ。）を生成し、当該第２補正音声信号を後方スピーカ１ｂに対して出力する。
　こうするのは、前後音圧レベル差のばらつきが生じる高域では、前方スピーカ１ａが前方の音圧レベルに与える影響が大きくなると共に、後方スピーカ１ｂが後方の音圧レベルに与える影響が大きくなるため、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの一方のみの音声信号を補正するだけでは、前後音圧レベル差のばらつきを抑制し切れない場合があるからである。つまり、高域では、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方に出力する音声信号のレベルを補正したほうが、前後音圧レベル差を効果的に小さくできるものと考えられるからである。
　図１０は、第３実施例を具体的に説明するための図を示す。図１０（ａ）は、第３実施例に係る音響処理装置を適用した音響システム１０ｃを概略的に示している。ここでは、図８と同一の符号を付した構成要素は同一の意味を有するものとして、その説明を省略する。
　図１０（ａ）に示すように、第３実施例に係る音響システム１０ｃは、イコライザ８を更に具備している点で、第２実施例に係る音響システム１０ｂと異なる。イコライザ８は、音源２からの音声信号のレベルを補正することで第１補正音声信号を生成し、当該第１補正音声信号を前方スピーカ１ａに出力する。具体的には、イコライザ８は、予め設定された補正カーブ（例えばメモリなどに記憶されている。以下では「第１補正カーブ」と呼ぶ。）を用いて、音声信号の周波数特性を補正することで、第１補正音声信号を生成する。なお、イコライザ７は、第２実施例と同様に、予め設定された補正カーブ（例えばメモリなどに記憶されている。以下では「第２補正カーブ」と呼ぶ。）を用いて、音声信号の周波数特性を補正することで第２補正音声信号を生成し、当該第２補正音声信号を後方スピーカ１ｂに出力する。このようなイコライザ７、８は、本発明における「制御手段」の一例に相当する。
　図１０（ｂ）は、後方スピーカ１ｂに出力される第２補正音声信号を生成するための第２補正カーブの一例を示している。この第２補正カーブは、第２実施例で示した補正カーブ（図８（ｂ）参照）と同一のものである。つまり、第２補正カーブも、周波数ｆ１以上の高域において音声信号の周波数特性を補正するように構成されている。また、第２補正カーブも、音源２からの音声信号を前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方にそのまま出力した場合に得られた前後音圧レベル差（例えば図７（ｃ）の右側に示したグラフ）に基づいて、当該前後音圧レベル差における帯域ごとのばらつきを小さくするような音声信号の補正量を求めることで設定される。また、周波数ｆ１も第２実施例と同様に設定される。
　図１０（ｃ）は、前方スピーカ１ａに出力される第１補正音声信号を生成するための第１補正カーブの一例を示している。図１０（ｃ）に示すように、第１補正カーブは、周波数ｆ１以上の高域において音声信号の周波数特性を補正するように構成されている。このような第１補正カーブは、図１０（ｂ）に示した第２補正カーブにより生成された第２補正音声信号を後方スピーカ１ｂに出力し、音源２からの音声信号を前方スピーカ１ａにそのまま出力した場合に得られた前後音圧レベル差（例えば図９（ｃ）の右側に示したグラフ）に基づいて、当該前後音圧レベル差における帯域ごとのばらつきを小さくするような音声信号の補正量を求めることで設定される。例えば、当該前後音圧レベル差は、予め実験やシミュレーションなどを行うことにより取得される。
　なお、上記では、（１）音源２からの音声信号を前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方にそのまま出力した場合に得られた前後音圧レベル差に基づいて、第２補正カーブを求め、（２）当該第２補正カーブにより生成された第２補正音声信号を後方スピーカ１ｂに出力すると共に、音源２からの音声信号を前方スピーカ１ａにそのまま出力した場合に得られた前後音圧レベル差に基づいて、第１補正カーブを求める例を示したが、こうすることに限定はされない。他の例では、（１）音源２からの音声信号を前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂの両方にそのまま出力した場合に得られた前後音圧レベル差に基づいて、第１補正カーブを求め、（２）当該第１補正カーブにより生成された第１補正音声信号を前方スピーカ１ａに出力すると共に、音源２からの音声信号を後方スピーカ１ｂにそのまま出力した場合に得られた前後音圧レベル差に基づいて、第２補正カーブを求めても良い。
　図１１は、第３実施例による効果を説明するための図を示す。図１１（ａ）は、聴取者の真上に配置したスピーカ１を用いた場合の結果例を示し、図１１（ｂ）は、比較例を用いた場合の結果例を示し、図１１（ｃ）は、第３実施例の結果例を示している。図１１（ａ）～（ｃ）の右側には、それぞれ、頭部の前方の評価点Ｐ１での音圧レベルと頭部の後方の評価点Ｐ２での音圧レベルとの差分（前後音圧レベル差）についてのグラフを示している。これらのグラフは、評価点Ｐ１、Ｐ２に配置したマイクより得られるものであり、横軸には周波数を示し、縦軸には前後音圧レベル差を示している。なお、図１１（ａ）に示すグラフは図３（ａ）に示したグラフと同一であり、図１１（ｂ）に示すグラフは図３（ｂ）に示したグラフと同一である。
　図１１（ｃ）に示す第３実施例による結果と、図９（ｃ）に示した第２実施例による結果とを比較すると、第３実施例によれば、第２実施例よりも、前後音圧レベル差が小さくなっていることがわかる。したがって、第３実施例によれば、上方感を更に効果的に生じさせることが可能となる。
　［変形例］
　上記した実施例では、聴取者の前方に１つのスピーカ１ａが配置され、聴取者の後方に１つのスピーカ１ｂが配置された構成を示したが、聴取者の前方及び後方に１つのスピーカのみが配置された構成に限定はされない。つまり、本発明は、聴取者の前方に２つ以上のスピーカが配置された構成や、聴取者の後方に２つ以上のスピーカが配置された構成にも、同様に適用することができる。例えば、本発明は、図１２（ａ）に示すように、聴取者の前方に２つのスピーカ１ａ１、１ａ２が配置された構成や、図１２（ｂ）に示すように、聴取者の前方に２つのスピーカ１ａ１、１ａ２が配置されると共に、聴取者の後方に２つのスピーカ１ｂ１、１ｂ２が配置された構成にも適用することができる。このように聴取者の前方や後方に２つ以上のスピーカを配置することで、より均等に頭部の周辺に音を届かせることができ、上方感を効果的に生じさせることが可能となる。
　上記では、前方スピーカ１ａと後方スピーカ１ｂとの間における中間の位置に、聴取者が位置する例を示したが、前方スピーカ１ａと後方スピーカ１ｂとの間における中間の位置に聴取者が位置しなくても良い。後者の場合には、前方スピーカ１ａ及び後方スピーカ１ｂに対する聴取者の位置や距離や角度などに応じて、音声信号のレベルの制御や、音声信の位相の制御などを行えば良い。
　以上に述べたように、実施例は、上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能である。
　本発明は、音声信号の再生処理を行う種々の機器に利用することができる。
　１　スピーカ
　１ａ　前方スピーカ
　１ｂ　後方スピーカ
　２　音源
　７、８　イコライザ
　１０ａ、１０ｂ、１０ｃ　音響システム

Claims (10)

  1. 　聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する音響処理装置であって、
    　前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御手段を備えることを特徴とする音響処理装置。
  2. 　前記制御手段は、
    　前記聴取位置における前後の音圧レベルが一致するように、前記音源からの前記音声信号のレベルを補正することで補正音声信号を生成し、当該補正音声信号を前記第１スピーカ及び前記第２スピーカの一方に出力すると共に、
    　前記音源からの前記音声信号を、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカの他方にそのまま出力することを特徴とする請求項１に記載の音響処理装置。
  3. 　前記制御手段は、
    　前記聴取位置における前後の音圧レベルが一致するように、前記音源からの前記音声信号のレベルを補正することで第１補正音声信号を生成し、当該第１補正音声信号を前記第１スピーカに出力すると共に、
    　前記聴取位置における前後の音圧レベルが一致するように、前記音源からの前記音声信号のレベルを補正することで第２補正音声信号を生成し、当該第２補正音声信号を前記第２スピーカに出力することを特徴とする請求項１に記載の音響処理装置。
  4. 　前記制御手段は、前記第１補正音声信号及び前記第２補正音声信号の一方と前記音源からの前記音声信号とを出力した場合の、前記聴取位置における前後の音圧レベル差を補正するように、前記第１補正音声信号及び前記第２補正音声信号の他方を生成することを特徴とする請求項３に記載の音響処理装置。
  5. 　前記制御手段は、前記音源からの前記音声信号の周波数が所定値以上の高域において、当該音声信号のレベルを補正することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の音響処理装置。
  6. 　前記制御手段は、前記音源からの前記音声信号を、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカの両方にそのまま出力することを特徴とする請求項１に記載の音響処理装置。
  7. 　前記第１スピーカ及び前記第２スピーカは、前記聴取位置と同じ高さの位置、又は前記聴取位置の下方の位置に配置され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響処理装置。
  8. 　前記第１スピーカ及び／又は前記第２スピーカは、２つ以上のスピーカを有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響処理装置。
  9. 　聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する音響処理装置によって実行される音響処理方法であって、
    　前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御工程を備えることを特徴とする音響処理方法。
  10. 　聴取位置の前方に配置された第１スピーカと、前記聴取位置の後方に配置された第２スピーカとを用いて、１つの音源からの音声信号を再生処理する、コンピュータを備える音響処理装置によって実行される音響処理プログラムであって、
    　前記聴取位置の後方の音圧を前記第２スピーカにより補うように、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカのそれぞれに、前記音源からの前記音声信号に応じた音声信号を出力する制御を行う制御手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする音響処理プログラム。
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