WO2019106742A1 - 信号処理装置 - Google Patents

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WO2019106742A1
WO2019106742A1 PCT/JP2017/042758 JP2017042758W WO2019106742A1 WO 2019106742 A1 WO2019106742 A1 WO 2019106742A1 JP 2017042758 W JP2017042758 W JP 2017042758W WO 2019106742 A1 WO2019106742 A1 WO 2019106742A1
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WO
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signal
band pass
band
characteristic
frequency
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/042758
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English (en)
French (fr)
Inventor
一任 阿部
宮阪　修二
Original Assignee
株式会社ソシオネクスト
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H—ELECTRICITY
    • 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 
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control

Definitions

  • the present disclosure relates to a signal processing apparatus, and more particularly to a signal processing apparatus that processes and outputs an input acoustic signal.
  • Patent Document 1 discloses a sound image localization apparatus that can localize a sound image of an input sound signal to an arbitrary place by performing sound image localization processing.
  • the sound image localization process is performed to localize the sound image at the position of both ears of the listener using the reproduction speaker installed at a symmetrical position viewed from the listener.
  • the acoustic signals reproduced from the right and left reproduction speakers become equal. That is, there is a problem that the sound image by the sound signal subjected to the sound image localization processing is localized at the position where the reproduction speaker is connected, and the sound image can not be localized at the binaural position of the listener.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described circumstances, and it is a signal that can localize a sound image to the listener's binaural position even using a reproduction speaker installed at a symmetrical position when viewed from the listener. It aims at providing a processing device.
  • a signal processing apparatus processes and outputs an acoustic signal input to a first reproduction speaker and a second reproduction speaker installed at symmetrical positions with respect to a listener.
  • a first band pass filter processing the first acoustic signal input with a first band pass characteristic which is a frequency characteristic having a plurality of frequency bands consisting of one or more pass bands and a stop band;
  • a second band pass characteristic that is a frequency characteristic that complements the first band pass characteristic of the second acoustic signal that is the same as the first acoustic signal that is the second acoustic signal that is input and that is the same as the first acoustic signal.
  • a second input filter processing unit for performing band pass filter processing, and the first acoustic signal subjected to the band pass filter processing by the first input filter processing unit to the left of the listener A left localization filter that generates a first left signal and a first right signal by performing signal processing, and the second acoustic signal subjected to the band pass filter processing by the second input filter processing unit; By performing signal processing to localize to the right of the second left signal and the second left signal to generate the second left signal and the second right signal, and adding the first left signal and the second left signal to generate the first reproduction And a second adder for adding the first right signal and the second right signal and outputting the result to the second speaker for reproduction.
  • the frequency range of one pass band of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic may be the frequency range of the other stop band.
  • the frequency range of one pass band of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic includes the frequency range of the other stop band, and the frequency range of the other transition band and It may be partially overlapped.
  • the widths of the pass band and the stop band in a part of frequency range and the widths of the pass band and the stop band in another frequency range are different. It is also good.
  • band pass filter processing can be performed according to the frequency characteristics of the input acoustic signal, so that it is possible to suppress localization of sound localization.
  • the partial frequency range is a frequency band including the frequencies of the first formant and the second formant, and the widths of the passband and the stopband in the partial frequency range are the other frequency ranges. It may be narrower than the width of the pass band and the stop band in
  • a filter control unit may be provided which sets the first band pass characteristic and the second band pass characteristic according to auxiliary information indicating whether or not the main component is a main component.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic can be set in accordance with the auxiliary information input from the outside. As a result, it is possible to suppress the localization bias of the acoustic signal emitted from the first reproduction speaker and the second reproduction speaker with respect to the listener.
  • the voice analysis unit analyzes the frequency characteristic, and sharpness of each peak waveform of the frequency characteristic Calculating a width of each of the frequency bands according to the plurality of frequencies in the first band pass characteristic and the second band pass characteristic so that the filter control unit obtains the width calculated by the voice analysis unit.
  • the width of each band may be changed.
  • the voice analysis unit analyzes the frequency characteristic, and a value indicating sharpness of each peak waveform included in the frequency characteristic is equal to or less than a first threshold, and is larger than the first threshold and smaller than a second threshold.
  • a value indicating sharpness of each peak waveform included in the frequency characteristic is equal to or less than a first threshold, and is larger than the first threshold and smaller than a second threshold.
  • the widths of the first width, the second width narrower than the first width, or the third width narrower than the second width may be calculated.
  • the first acoustic signal and the second acoustic signal may be monaural signals.
  • the first acoustic signal and the second acoustic signal are stereo signals input to the signal processing device, and are different from the first reproduction speaker and the second reproduction speaker. It may be a monaural signal which is a common component extracted from stereo signals.
  • the sound image can be localized at the positions of both ears of the listener.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a computer that implements the functions of the signal processing device according to the first embodiment by software.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of the frequency characteristic of the first input filter processing unit in the first embodiment.
  • FIG. 3B is a diagram showing an example of frequency characteristics of the second input filter processing unit in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of frequency characteristics of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of frequency characteristics of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of frequency characteristics of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic in the modification of the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of frequency characteristics of an acoustic signal input to the signal processing device in the modification of the first embodiment.
  • FIG. 8 is an image diagram when the signal processing apparatus according to the modification of the first embodiment performs band pass filter processing on the acoustic signal of FIG. 7 with frequency characteristics having equally spaced band pass division widths.
  • FIG. 9 is an image diagram of a signal which is output after the signal processing apparatus according to the modification of the first embodiment performs band pass filter processing with frequency characteristics having equally spaced band pass division widths.
  • FIG. 8 is an image diagram when the signal processing apparatus according to the modification of the first embodiment performs band pass filter processing on the acoustic signal of FIG. 7 with frequency characteristics having equally spaced band pass division widths.
  • FIG. 9 is an image diagram of a signal which is output after the signal processing apparatus according to the modification of the first embodiment perform
  • FIG. 10 is an image diagram when the signal processing apparatus in the modification of the first embodiment performs band pass filtering on the acoustic signal of FIG. 7 with frequency characteristics in which the band pass division width in a partial frequency range is changed. is there.
  • FIG. 11 is an image diagram of a signal output after the signal processing apparatus in the modification of the first embodiment performs band pass filter processing with the frequency characteristic in which the band pass division width in a partial frequency range is changed.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the signal processing device according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of frequency characteristics of an acoustic signal input to the signal processing device according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is an image diagram of a signal output after the signal processing apparatus according to the second embodiment performs band pass filter processing with a frequency characteristic in which the band pass division width in a partial frequency range is changed.
  • FIG. 15 is a diagram showing another example of the frequency characteristic of the acoustic signal input to the signal processing device in the second embodiment.
  • FIG. 16 is an image diagram of a signal output after the signal processing apparatus according to the second embodiment performs band pass filter processing with frequency characteristics having equally spaced band pass division widths.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the signal processing device according to the third embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the speech analysis unit shown in FIG. FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of the frequency characteristic of the input acoustic signal obtained by the frequency conversion unit shown in FIG.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram of a method of calculating the Q value.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the relationship between the Q value and the band pass division width in the third embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the speech analysis unit shown in FIG.
  • FIG. 23 is a diagram showing a target system.
  • FIG. 24 is a diagram showing a reproduction system.
  • FIG. 23 shows a target system 90. As shown in FIG. As shown in FIG. 23, the target system 90 is composed of a listener 91 and a target speaker 92.
  • the target speaker 92 may or may not be the same as the speaker of the entity, but allows the listener 91 to hear the sound signal as if the acoustic signal is being reproduced at the position of the target speaker 92 shown in FIG.
  • FIG. 24 is a diagram showing a reproduction system 93. As shown in FIG. As shown in FIG. 24, the reproduction system 93 includes a listener 91, a signal processing device 94, a left speaker 95, and a right speaker 96.
  • the signal processing device 94 includes a left localization filter 941, a right localization filter 942, an adder 943, and an adder 944 as shown in FIG. 24. Then, the signal processing device 94 generates the sound signal Sl obtained at the left ear position of the listener 91 and the sound signal Sr obtained at the right ear position of the listener 91 in the target system 90 as the left speaker 95 of the reproduction system 93 and the right side.
  • the speaker 96 is used to realize the left ear position and the right ear position of the listener 91.
  • the left localization filter 941 filters the acoustic signal Sl for left ear localization. As shown in FIG. 24, the left localization filter 941 filters the acoustic signal Sl for left ear localization and outputs it to the adder 943, and filters the acoustic signal S1 for left ear localization and adds them. And a filter Xlr that outputs the signal to the filter 944.
  • the right localization filter 942 filters the acoustic signal Sr for right ear localization.
  • the right localization filter 942 as shown in FIG. 24, filters the acoustic signal Sr for right ear localization and outputs it to the adder 943, and filters the acoustic signal Sr for right ear localization and adds them. And a filter Xrr output to the filter 944.
  • the adder 943 adds the outputs of the filter Xll and the filter Xrl and outputs the result to the left speaker 95. Further, the adder 944 adds the outputs of the filter Xlr and the filter Xrr and outputs the result to the right speaker 96.
  • transfer functions from the left speaker 95 and the right speaker 96 to the positions of both ears of the listener 91 are Hll, Hlr, Hrl, and Hrr.
  • the transfer functions of the left localization filter 941 and the right localization filter 942 that is, the filter Xll, the filter Xlr, the filter Xrl, and the transfer functions Xll, Xlr, Xrl, and Xrr of the filter Xrr are expressed by the following (Expression 1) to (Expression 6) can be designed.
  • the transfer functions Xll, Xlr, Xrl, and Xrr calculated from (Expression 1) to (Expression 6) are realized as FIR (Finite Impulse Response) filter coefficients in the time domain by performing inverse FFT (Fast Fourier Transform). can do. Then, the outputs of the left localization filter 941 and the right localization filter 942 are added by the adder 943 and the adder 944, respectively, and output from the left speaker 95 and the right speaker 96.
  • the input acoustic signal Sl for left ear localization and the acoustic signal Sr for right ear localization can be reproduced.
  • the signals output from the left speaker 95 and the right speaker 96 can be expressed as in (Expression 7) and (Expression 8) below.
  • the left speaker 95 and the right speaker 96 reproduce the same signal.
  • the sound image position perceived by the listener 91 is The central position on the straight line connecting the left speaker 95 and the right speaker 96 is different from the originally expected binaural position.
  • the sound image localization apparatus disclosed in Patent Document 1 performs crosstalk cancellation processing, and the monaural signal reproduced by the reproduction speaker installed at a symmetrical position as viewed from the listener is located at the listener's both ears Let the sound image be localized.
  • the signals reproduced from the left and right reproduction speakers become equal, and the sound image is localized at a position connecting the reproduction speakers, and the listener's binaural position There is a problem that the sound image can not be localized.
  • a signal processing device and the like that can localize a sound image at the binaural position of the listener even when using speakers installed at symmetrical positions as viewed from the listener are described.
  • Embodiment 1 the signal processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration according to the first embodiment.
  • the system shown in FIG. 1 includes a signal processing device 1, a left speaker 2, and a right speaker 3. Further, a listener 50 is further shown in FIG.
  • the signal processing device 1 processes and outputs the acoustic signal input to the left speaker 2 and the right speaker 3.
  • the signal processing device 1 may include the left speaker 2 and the right speaker 3.
  • the left speaker 2 is an example of a first reproduction speaker, and among the two speakers installed at symmetrical positions with respect to the listener 50, the left speaker 2 is a speaker located on the left side as viewed from the listener 50.
  • the right speaker 3 is an example of a second reproduction speaker, and is a speaker located on the right side with respect to the listener 50 among two speakers installed at symmetrical positions with respect to the listener 50.
  • the left speaker 2 and the right speaker 3 are, for example, normal speakers, that is, speakers intended to reproduce the entire frequency band of the input signal, but the present invention is not limited thereto.
  • the left side speaker 2 and the right side speaker 3 may be, for example, a multi-way speaker including units different for each frequency of a signal to be reproduced, such as a tweeter, a squawker, or a woofer. In this case, for example, each unit may be disposed at a separate position in a separate housing.
  • a subwoofer or the like capable of reproducing an LFE (Low Frequency Effect) signal may be included.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a computer 1000 that implements the functions of the signal processing device 1 according to the first embodiment by software.
  • the computer 1000 is a computer provided with an input device 1001, an output device 1002, a CPU 1003, a built-in storage 1004, a RAM 1005, a reading device 1007, a transmitting / receiving device 1008 and a bus 1009 as shown in FIG.
  • the input device 1001, the output device 1002, the CPU 1003, the built-in storage 1004, the RAM 1005, the reading device 1007 and the transmitting and receiving device 1008 are connected by a bus 1009.
  • An input device 1001 is a device serving as a user interface such as an input button, a touch pad, and a touch panel display, and receives an operation of a user. Note that the input device 1001 may be configured to receive a touch operation by the user, as well as an operation by voice and a remote operation by a remote control or the like.
  • the internal storage 1004 is a flash memory or the like.
  • the internal storage 1004 may store in advance a program for realizing the function of the signal processing device 1 and / or an application using the functional configuration of the signal processing device 1.
  • a RAM 1005 is a random access memory, and is used to store data and the like when executing a program or an application.
  • the reading device 1007 reads information from a recording medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory.
  • the reading device 1007 reads the program and the application from the recording medium in which the program and the application as described above are recorded, and stores the program and the application in the internal storage 1004.
  • a recording medium such as a USB (Universal Serial Bus) memory.
  • the reading device 1007 reads the program and the application from the recording medium in which the program and the application as described above are recorded, and stores the program and the application in the internal storage 1004.
  • the transmission / reception device 1008 is a communication circuit for communicating wirelessly or by wire.
  • the transmission / reception apparatus 1008 communicates with, for example, a server apparatus connected to a network, downloads the program or application as described above from the server apparatus, and stores the program or application in the internal storage 1004.
  • the CPU 1003 is a central processing unit, copies a program or application stored in the built-in storage 1004 to the RAM 1005, sequentially reads out an instruction included in the program or application from the RAM 1005, and executes it.
  • the signal processing device 1 processes the input acoustic signal and outputs the processed signal to the left speaker 2 and the right speaker 3 installed at symmetrical positions with respect to the listener 50.
  • the signal processing device 1 includes a first input filter processing unit 11, a second input filter processing unit 12, a left localization filter 13, and a right localization filter 14. , Adder 15, and adder 16.
  • the first input filter processing unit 11 performs band pass filter processing on the input first acoustic signal with a first band pass characteristic that is a frequency characteristic having a plurality of frequency bands including one or more pass bands and a stop band. . More specifically, as shown in FIG. 1, the first input filter processing unit 11 performs band pass filtering on the sound signal Sl for left ear localization, which is the first sound signal, with the first band pass characteristic. And outputs it to the left localization filter 13.
  • the first input filter processing unit 11 can be realized by combining an infinite impulse response (IIR) filter such as a parametric equalizer, for example.
  • IIR infinite impulse response
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of the frequency characteristic of the first input filter processing unit 11 in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 3A, in the first band pass characteristic, in the frequency of the logarithmic axis, the pass band and the stop band alternately exist, and the frequency in which the pass band and the stop band are arranged at equal intervals. It is a characteristic.
  • the second input filter processing unit 12 is a second band pass that is a frequency characteristic that complements the first band pass characteristic of the second sound signal that is the second sound signal that is input and that is the same as the first sound signal. Band pass filter processing by characteristics. Here, the frequency range of one pass band of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic may be the frequency range of the other stop band. More specifically, as shown in FIG. 1, the second input filter processing unit 12 performs band pass filtering on the sound signal Sr for right ear localization, which is the second sound signal, using the second band pass characteristic. And output to the right localization filter 14.
  • the second input filter processing unit 12 can be realized by combining an Infinite Impulse Response (IIR) filter such as, for example, a parametric equalizer.
  • IIR Infinite Impulse Response
  • FIG. 3B is a diagram showing an example of the frequency characteristic of the second input filter processing unit 12 in the first embodiment. That is, as shown in FIG. 3B, the second band pass characteristic is a frequency characteristic in which the pass band and the stop band alternately exist at the logarithmic axis frequency and the pass band and the stop band are arranged at equal intervals. is there. Furthermore, the stop band of the second band pass characteristic is the frequency range of the pass band of the first band pass characteristic, and the pass band of the second band pass characteristic is the frequency range of the pass band of the first band pass characteristic and It has become. Thus, the second band pass characteristic is a frequency characteristic that complements the first band pass characteristic.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic are not limited to the frequency characteristics shown in FIGS. 3A and 3B.
  • the first band pass characteristic may be the frequency characteristic shown in FIG. 3B
  • the second band pass characteristic may be the frequency characteristic shown in FIG. 3A.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic may be one or the other of the frequency characteristics shown in (a) and (b) of FIG. 4 or (a) and (b) of FIG. It may be one and the other of the frequency characteristics shown in.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrams showing another example of frequency characteristics of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic according to the first embodiment.
  • (a) and (b) of FIG. 5 show an example of the frequency characteristic consisting of one pass band and one stop band. That is, the first band pass characteristic and the second band pass characteristic are frequency characteristics having a plurality of frequency bands consisting of one or more pass bands and one stop band, and the first band pass characteristic and the second band pass characteristic The frequency range of one of the passbands may be the frequency range of the other stopband.
  • the acoustic signal Sl and the acoustic signal Sr are audible to the listener 50.
  • Signal processing can be performed so as not to be unnatural and not identical.
  • the left localization filter 13 performs signal processing to localize the first acoustic signal band-pass-filtered by the first input filter processing unit 11 to the left side of the listener 50, thereby the first left signal and the first right side. Generate a signal. More specifically, as shown in FIG. 1, the left localization filter 13 includes the filter 131 of the transfer function X11 and the filter 132 of the transfer function Xlr, and the first input filter processing unit 11 performs band pass filtering The received acoustic signal S1 is distributed and subjected to filtering processing for localization on the left side of the listener 50.
  • the transfer function X11 and the design method of the transfer function Xlr are the same as described above, and thus the description thereof is omitted.
  • the filter 131 filters the acoustic signal S1 band-pass-filtered by the first input filter processing unit 11 to generate a first left signal, and outputs the generated first left signal to the adder 15.
  • the filter 132 filters the acoustic signal S1 subjected to the band pass filter processing by the first input filter processing unit 11 to generate a first right signal, and outputs the generated first right signal to the adder 15.
  • the right localization filter 14 performs signal processing to localize the second acoustic signal band-pass-filtered by the second input filter processing unit 12 on the right side of the listener 50, thereby obtaining the second left signal and the second right signal. Generate a signal. More specifically, as shown in FIG. 1, the right localization filter 14 includes the filter 141 of the transfer function Xrl and the filter 142 of the transfer function Xrr, and the second input filter processing unit 12 performs band pass filtering The received acoustic signal Sr is distributed and subjected to filtering processing for localization on the right side of the listener 50.
  • the transfer function Xrl and the design method of the transfer function Xrr are the same as described above, and thus the description thereof is omitted.
  • the filter 141 filters the acoustic signal Sr band-pass-filtered by the second input filter processing unit 12 to generate a second left signal, and outputs the generated second left signal to the adder 15.
  • the filter 142 filters the acoustic signal S1 band-pass-filtered by the second input filter processing unit 12 to generate a second right signal, and outputs the generated second right signal to the adder 16.
  • the left localization filter 13 and the right localization filter 14 can be realized by fixed FIR filters, the present invention is not limited to this.
  • the left localization filter 13 and the right localization filter 14 may be realized by an IIR filter or a combination of an FIR filter and an IIR filter.
  • requiring a transfer function in a frequency domain and returning to a time domain by inverse FFT is demonstrated as a design method of the left localization filter 13 and the right localization filter 14 below, it is not limited to this. It may be realized by a method of least squares in the time domain or an adaptive filter instead of a fixed filter.
  • the adder 15 is an example of an adder, adds the first left signal and the second left signal, and outputs the result to the first reproduction speaker. More specifically, the adder 15 adds the first left signal output from the filter 131 of the left localization filter 13 and the second left signal output from the filter 141 of the right localization filter 14, Output to the speaker 2.
  • the adder 16 is an example of an adder, adds the first right signal and the second right signal, and outputs the result to the second speaker for reproduction. More specifically, the adder 16 adds the first right signal output from the filter 132 of the left localization filter 13 and the second right signal output from the filter 142 of the right localization filter 14 to the right. Output to the speaker 3.
  • the adder 15 and the adder 16 may constitute one adder.
  • band pass filter processing is performed on the input acoustic signal Sl and the acoustic signal Sr with frequency characteristics complementary to each other.
  • the acoustic signals reproduced from the reproduction speakers installed at symmetrical positions as viewed from the listener can be made to be the same for the listener 50 without a sense of discomfort and thus being identical to the listener.
  • the sound image can be localized at the binaural position.
  • the left speaker 95 and the right speaker 96 are symmetrical with respect to the listener 91, and the acoustic signals S1 and Sr are monaural sound etc. Sr).
  • the acoustic signals S1 and Sr are monaural sound etc. Sr).
  • the output of the left speaker 95 and the output of the right speaker 96 become equal, the sound image perceived by the listener 91 is assumed. This is not the binaural position of the listener 91, but the central position on the straight line connecting the left speaker 95 and the right speaker 96.
  • the signal processing apparatus 1 of the present embodiment shown in FIG. 1 has the first input filter processing unit 11 and the second input filter processing unit 12.
  • the first input filter processing unit 11 and the second input filter processing unit 12 perform band pass filter processing with frequency characteristics complementary to the input sound signal Sl and sound signal Sr. By doing so, the acoustic signal Sl and the acoustic signal Sr can be made insensible to the listener 50 and not identical.
  • the signals output from the left speaker 2 and the right speaker 3 can be expressed as in (Expression 11) to (Expression 14) below.
  • Equation (11) corresponds to the signal output from the left speaker 2 when the first input filter processing unit 11 performs band pass filtering in the pass band of the first band pass characteristic.
  • Equation (12) corresponds to the signal output from the left speaker 2 when the first input filter processing unit 11 performs band pass filtering in the stop band of the first band pass characteristic.
  • the second input filter processing in the stop band of the second band pass characteristic is This corresponds to the signal output from the right speaker 3 when the band pass filter processing is performed by the unit 12.
  • equation 14 when band pass filtering is performed by the first input filter processing unit 11 in the stop band of the first band pass characteristic, in other words, the second input filtering in the pass band of the second band pass characteristic This corresponds to the signal output from the right speaker 3 when the band pass filter processing is performed by the unit 12.
  • the signals output from the left speaker 2 and the right speaker 3 are a combination of (Expression 11) and (Expression 13), or (Expression 12) and (Expression 14). And since (formula 11) and (formula 13) are different and (formula 12) and (formula 14) are different, the signals outputted from the left speaker 2 and the right speaker 3 are different. It will be
  • the signal processing device 1 of the present embodiment even when the sound signals Sl and Sr are monaural sound and the like and are equal, using the speakers installed at symmetrical positions as viewed from the listener 50 The sound image can be localized at the binaural position of the listener 50.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic may be a plurality of sets of, for example, two sets of frequency characteristics in which the width of the frequency band in a predetermined frequency range is changed.
  • one set of frequency characteristics corresponding to the type of the input acoustic signal may be used as the first band pass characteristic and the second band pass characteristic.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of frequency characteristics of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic in the modification of the first embodiment.
  • FIGS. 6A and 6B show an example of frequency characteristics in which the widths of the pass band and the stop band in the vicinity of, for example, several hundreds Hz to about 3 kHz are narrowed.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic may be one and the other of the frequency characteristics shown in (a) and (b) of FIG.
  • the widths of the pass band and the stop band in some frequency ranges may be different from the widths of the pass band and the stop band in other frequency ranges.
  • some frequency ranges consist of frequency bands including the frequencies of the first formant and the second formant
  • the widths of the passband and the stopband in some frequency ranges are the passbands in other frequency ranges and It may be narrower than the width of the stop band.
  • the first formant and the second formant which are specific frequency regions characterizing speech, are in the vicinity of several hundred Hz to about 3 kHz. Therefore, as shown in FIG. 6, for a frequency range of, for example, several hundred Hz to around 3 kHz, the band pass division width may be fine and the other frequency ranges may be rough.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic in which the widths of frequency bands (hereinafter also referred to as band pass division widths) as shown in FIGS. 3A and 3B are equal intervals.
  • band pass division widths the widths of frequency bands
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the frequency characteristic of the acoustic signal input to the signal processing device 1 in the present modification.
  • FIG. 8 is an image diagram when the signal processing device 1 of the present modification performs band pass filtering on the acoustic signal of FIG. 7 with frequency characteristics having equally spaced band pass division widths.
  • FIG. 9 is an image diagram of a signal output after the signal processing device 1 according to the present modification performs band pass filter processing with frequency characteristics having equally spaced band pass division widths.
  • FIG. 7 shows an example of an acoustic signal having a peak near 400 Hz and around 1 kHz, which is often seen in voice and the like.
  • the frequency characteristics shown in (a) and (b) in FIG. 8 correspond to the frequency characteristics shown in FIGS.
  • the signals shown in (a) and (b) of FIG. 9 correspond to the signals output after being band pass filtered with the frequency characteristics shown in (a) and (b) of FIG.
  • the signal output after the band pass filtering process is a signal including the vicinity of the peak in (a) of FIG. 9, and is a signal including the vicinity of the dip in (b) of FIG. 9.
  • the volume of the sound emitted from the left speaker 2 is larger than the volume of the sound emitted from the right speaker 3 and the volume difference also increases, the localization is biased toward the left ear of the listener 50. It will be.
  • FIG. 10 is an image diagram when the signal processing apparatus 1 in the present modification performs band pass filter processing of the acoustic signal of FIG. 7 with the frequency characteristic in which the band pass division width in a partial frequency range is changed.
  • FIG. 11 is an image diagram of a signal output after the signal processing device 1 in the present modification performs band pass filter processing with the frequency characteristic in which the band pass division width in a partial frequency range is changed. It is assumed that one and the other of the frequency characteristics shown in (a) and (b) of FIG. 10 correspond to the first band pass characteristic and the second band pass characteristic.
  • the signals shown in (a) and (b) of FIG. 11 correspond to the signals output after being band pass filtered with the frequency characteristics shown in (a) and (b) of FIG.
  • both the vicinity of the peak and the vicinity of the dip shown in FIG. 7 correspond to the passbands of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic.
  • the signals output after the band pass filtering process include signals near the peak and near the dip, as shown in (a) and (b) of FIG.
  • the frequency characteristic in which the width of the frequency band in the predetermined frequency range is changed in accordance with the type of the input acoustic signal has the first band pass characteristic and Used for the second band pass characteristic.
  • the volume difference between the volume of the sound emitted from the left speaker 2 and the volume of the sound emitted from the right speaker 3 can be reduced, so that the localization of the sound localization to the listener 50 can be suppressed or prevented.
  • the band pass division width in a part of the frequency range is narrowed, and the narrow band pass division width is at equal intervals. It is not limited to this. If the volume difference between the volume of the sound output from the left speaker 2 and the volume of the sound output from the right speaker 3 can be reduced, the widths of the passband and the stopband of the first band pass characteristic and the second band pass filter characteristic can be a part of the frequency It may be changed for each frequency band in the range.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of a configuration of the signal processing device 1A in the second embodiment.
  • the same elements as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the detailed description will be omitted.
  • the signal processing apparatus 1A shown in FIG. 12 includes a first input filter processing unit 11A, a second input filter processing unit 12A, a left localization filter 13, a right localization filter 14, an adder 15, and an adder 16 And an auxiliary information acquisition unit 21, an auxiliary information analysis unit 22, and a filter control unit 23.
  • the signal processing device 1A shown in FIG. 12 differs from the signal processing device 1 according to the first embodiment in the configurations of the first input filter processing unit 11A and the second input filter processing unit 12A, and the auxiliary information acquisition unit 21 and the auxiliary information analysis unit 22 and the filter control unit 23 are added.
  • the auxiliary information acquisition unit 21 acquires auxiliary information input to the signal processing device 1A from the outside.
  • the auxiliary information is information indicating whether the sound is a main component when the left ear localization sound signal Sl and the right ear localization sound signal Sr are reproduced by the left speaker 2 and the right speaker 3.
  • the auxiliary information may be genre information included in TV broadcast content.
  • the genre information is, for example, information indicating drama, movie, sports, music or variety. Generally, in a drama, a movie, a variety, etc., the sound is often the main component of the input audio signal. On the other hand, in music and the like, a sound signal in a frequency band wider than that of voice is often the main component of an acoustic signal to be input.
  • the auxiliary information analysis unit 22 analyzes the auxiliary information input from the outside acquired by the auxiliary information acquisition unit 21. More specifically, the auxiliary information analysis unit 22 analyzes the auxiliary information acquired by the auxiliary information acquisition unit 21, and when the sound signal Sl and the sound signal Sr are reproduced by the left speaker 2 and the right speaker 3, voice is generated. Identify whether it is the main component.
  • the auxiliary information is genre information
  • the auxiliary information analysis unit 22 determines whether the genre information indicated by the auxiliary information acquired by the auxiliary information acquisition unit 21 is information indicating drama, movie, sports, music or variety, or the like. Analyze if it is information to show.
  • the filter control unit 23 is auxiliary information input from the outside, and if the first sound signal and the second sound signal are reproduced by the first reproduction speaker and the second reproduction speaker, is the sound a main component?
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic are set according to the auxiliary information indicating whether or not it is not. More specifically, the filter control unit 23 is auxiliary information input from the outside, and whether the sound is the main component when the sound signal Sl and the sound signal Sr are reproduced by the left speaker 2 and the right speaker 3.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic are set according to the auxiliary information indicating.
  • the filter control unit 23 sets the first band pass characteristic and the second band pass characteristic according to the auxiliary information indicating the genre information input from the outside.
  • the filter control unit 23 performs the first band pass characteristic of the first input filter processing unit 11A and the second band pass characteristic of the second input filter processing unit 12A. Control to change band pass characteristics. This is because the balance of the localization of the sound emitted by the left speaker 2 and the right speaker 3 is improved.
  • the filter control unit 23 performs the first band pass characteristic of the first input filter processing unit 11A and the second band pass filter processing unit 12A. Control to change the second band pass characteristic is performed.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the frequency characteristic of an acoustic signal input to the signal processing device 1A in the second embodiment.
  • FIG. 14 is an image diagram of a signal output after the signal processing apparatus 1A in the second embodiment performs band pass filter processing with the frequency characteristic in which the band pass division width in a partial frequency range is changed.
  • the sound signal shown in FIG. 13 is mainly composed of voice.
  • the filter control unit 23 changes the band pass division width in a partial frequency range from several hundred Hz to about 3 kHz shown in (a) and (b) of FIG.
  • One of the characteristics may be set to the first band pass characteristic and the other may be set to the second band pass characteristic.
  • a part of the frequency range from several hundred Hz to about 3 kHz is a frequency range including the first formant and the second formant, which are specific frequency ranges that characterize the sound. Therefore, as shown in (a) and (b) of FIG. 14, the filter control unit 23 narrows the band pass division width for the partial frequency range and roughens the other frequency ranges, and the first band pass The characteristic and the second band pass characteristic may be set.
  • FIG. 15 is a diagram showing another example of the frequency characteristic of the acoustic signal input to the signal processing device 1A in the second embodiment.
  • FIG. 16 is an image diagram of a signal output after the signal processing apparatus 1A according to the second embodiment performs band pass filter processing with frequency characteristics having equally spaced band pass division widths.
  • the sound signal shown in FIG. 15 is mainly composed of a sound signal that is wider than voice.
  • the auxiliary information is genre information
  • the genre indicated by the auxiliary information is music
  • a sound signal having a broader band than the voice is the main component
  • the acoustic signal is an acoustic signal as shown in FIG.
  • the filter control unit 23 sets one of the frequency characteristics having equally spaced band pass division widths as the first band pass characteristic and the other as the second band pass.
  • the characteristics may be set.
  • the filter control unit 23 sets one of the frequency characteristics having the rough band pass division width as the first band pass characteristic and the other as the second band pass characteristic. It should be set to
  • the filter control unit 23 controls the first input filter processing unit 11A in the predetermined frequency range according to the type of the acoustic signal indicated by the auxiliary information analyzed by the auxiliary information analysis unit 22. Control is performed to change the one band pass characteristic and the second band pass characteristic of the second input filter processing unit 12A.
  • the first input filter processing unit 11 ⁇ / b> A performs band pass filter processing on the acoustic signal S ⁇ b> 1 that is the input first acoustic signal with the first band pass characteristic set by the filter control unit 23.
  • the first input filter processing unit 11A is a first band pass characteristic set to the frequency characteristic shown in one of (a) and (b) of FIG.
  • the signal S1 is band pass filtered and output to the left localization filter 13.
  • the first input filter processing unit 11A uses the first band pass characteristic set to the frequency characteristic shown in one of (a) and (b) of FIG.
  • the band pass filter processing is performed and output to the left localization filter 13.
  • the second input filter processing unit 12A performs band pass filter processing on the acoustic signal Sr, which is the input second acoustic signal, using the second band pass characteristic set by the filter control unit 23.
  • the second input filter processing unit 12A is a second band pass characteristic set to the frequency characteristic shown in the other of (a) and (b) of FIG.
  • the signal Sr is band pass filtered and output to the right localization filter 14.
  • the second input filter processing unit 12A may use the acoustic signal Sr for the right ear localization with the second band pass characteristic set to the frequency characteristic shown in the other of (a) and (b) of FIG. Band pass filter processing is performed and output to the right localization filter 14.
  • the first band pass characteristic and the second band pass are selected according to the type of the acoustic signal input from at least two sets of frequency characteristics prepared in advance based on the auxiliary information acquired from the outside.
  • the setting as the characteristic has been described.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a configuration of a signal processing device 1B in the third embodiment.
  • the same elements as those in FIGS. 1 and 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • a signal processing device 1B shown in FIG. 17 includes a first input filter processing unit 11B, a second input filter processing unit 12B, a left localization filter 13, a right localization filter 14, an adder 15, and an adder 16 , A voice analysis unit 31, and a filter control unit 32.
  • the signal processing apparatus 1B shown in FIG. 17 differs from the signal processing apparatus 1 according to the first embodiment in the configurations of the first input filter processing unit 11B and the second input filter processing unit 12B. And the filter control unit 32 are added.
  • the voice analysis unit 31 analyzes frequency characteristics of at least one of the first acoustic signal and the second acoustic signal. More specifically, the voice analysis unit 31 analyzes frequency characteristics of at least one of the acoustic signal Sl and the acoustic signal Sr.
  • FIG. 18 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the speech analysis unit 31 shown in FIG.
  • the voice analysis unit 31 includes a frequency conversion unit 310, a Q value calculation unit 311, a band pass division width calculation unit 312, and a filter coefficient calculation unit 313, and includes an acoustic signal S1 and an acoustic signal.
  • the frequency characteristic of at least one of Sr is analyzed to calculate the width of the frequency band.
  • FIG. 19 is a diagram showing an example of the frequency characteristic of the input acoustic signal obtained by the frequency conversion unit 310 shown in FIG.
  • the frequency conversion unit 310 adds the input sound signal Sl and sound signal Sr for each predetermined analysis frame, and converts the sum into a frequency domain by FFT (Fast Fourier Transform) or the like. Thereby, the frequency conversion unit 310 obtains frequency characteristics of the added audio signal S1 and audio signal Sr as shown in FIG. 19, for example. Then, frequency conversion section 310 detects the peak of the obtained frequency characteristic. In FIG. 19, the peak of the frequency characteristic detected by the frequency conversion unit 310 is indicated by a circle.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • each predetermined analysis frame may be each sampling frame, or each frame included in a fixed time may be time-averaged.
  • the frequency transform unit 310 may be configured by FFT or MDCT (modified discrete cosine transform), but is not limited thereto.
  • the Q value calculation unit 311 calculates the sharpness of each peak waveform of the frequency characteristics converted by the frequency conversion unit 310. More specifically, the Q-factor calculation unit 311 digitizes the sharpness of the peak of the frequency characteristic of the added acoustic signal Sl and the acoustic signal Sr detected by the frequency conversion unit 310 by calculating the Q-factor. . That is, the Q-factor calculation unit 311 calculates, for each frequency, the Q-factor of the frequency characteristic of the added acoustic signal Sl and the acoustic signal Sr detected by the frequency conversion unit 310.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram of a method of calculating the Q value.
  • the method of calculating the Q value will be described with reference to FIG.
  • the frequency omega 0 the level is the frequency bandwidth to be -6dB from (the vertical direction size in FIG.) ( ⁇ 2 - ⁇ 1) at that frequency omega 0 It is a divided value, which can indicate the sharpness of the peak waveform shown in FIG.
  • the band pass division width calculation unit 312 calculates the width of each of the frequency bands according to the sharpness of the peak waveform calculated by the Q value calculation unit 311. More specifically, in the band pass division width calculation unit 312, the value indicating the sharpness of the peak waveform calculated by the Q value calculation unit 311 is less than or equal to the first threshold, greater than the first threshold, or less than the second threshold, or In accordance with being equal to or more than two threshold values, the widths of the first width, the second width narrower than the first width, or the third width narrower than the second width are calculated. That is, the band pass division width calculation unit 312 increases the band pass division width when the Q value is small, and reduces the band pass division width as the Q value increases.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the relationship between the Q value and the band pass division width in the third embodiment.
  • 0.8 is an example of the first threshold
  • 2 is an example of the second threshold.
  • the band pass division width calculation unit 312 sets the Q value to 0.8 or less, 0.8 to 2, or 2 or more, and is large, medium, Alternatively, a small band pass division width may be calculated.
  • a large, medium, or small band pass division width for example, 300 Hz, 100 Hz, 50 Hz may be mentioned.
  • the filter coefficient calculation unit 313 calculates filter coefficients so as to obtain the first band pass characteristic and the second band pass characteristic including the band pass division width calculated by the band pass division width calculation unit 312.
  • the detailed configuration of the voice analysis unit 31 is not limited to the example shown in FIG. It may be a detailed configuration shown in FIG. Hereinafter, the speech analysis unit 31B will be described.
  • the voice analysis unit 31B analyzes frequency characteristics of at least one of the first acoustic signal and the second acoustic signal. More specifically, the voice analysis unit 31B analyzes frequency characteristics of at least one of the acoustic signal Sl and the acoustic signal Sr.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of a detailed configuration of the speech analysis unit 31B shown in FIG.
  • the voice analysis unit 31B includes a band pass filter unit 314, an output level comparison unit 315, and a band pass filter determination unit 316.
  • the band pass filter unit 314 has patterns of at least two sets of frequency characteristics as candidates for the first band pass characteristic and the second band pass characteristic.
  • the band pass filter unit 314 performs band pass filter processing using patterns of at least two sets of frequency characteristics, and performs the input acoustic signal S1 and the acoustic signal S1.
  • the band pass filter unit 314 outputs the outputs of the acoustic signal S1 and the acoustic signal S1 subjected to the band pass filter process using at least two sets of patterns of frequency characteristics to the output level comparison unit 315.
  • the band pass filter unit 314 has, for example, patterns of two sets of frequency characteristics, the pattern of one set of frequency characteristics shown in FIGS. 3A and 3B and the set of frequency characteristics shown in FIG. It suffices to have a pattern.
  • the output level comparison unit 315 analyzes the set of outputs from the band pass filter unit 314. More specifically, the output level comparison unit 315 compares the outputs of the acoustic signal S1 and the acoustic signal S1 subjected to the band pass filtering process using at least two sets of patterns of frequency characteristics, and the output level difference is the smallest. Identify the set of patterns.
  • the band pass filter unit 314 has, for example, the patterns of the two sets of frequency characteristics.
  • the output level comparison unit 315 sets the pattern of one set of frequency characteristics shown in FIG. 6 as a set of patterns with the smallest output level difference. Identify.
  • the output level comparison unit 315 sets one set of frequencies shown in FIGS. 3A and 3B as a set of patterns with the smallest output level difference. Identify the pattern of the characteristic.
  • the band pass filter determination unit 316 determines that the first band pass characteristic and the second band pass filter characteristic are to be a pattern of the set of frequency characteristics identified by the output level comparison unit 315. More specifically, the band pass filter determination unit 316 sets the filter coefficients so that the first band pass characteristic and the second band pass characteristic consisting of a set of frequency characteristic patterns specified by the output level comparison unit 315 are obtained. Calculate
  • the filter control unit 32 performs control to change the widths of the plurality of frequency bands in the first band pass characteristic and the second band pass characteristic based on the analysis result of the speech analysis unit 31 or the speech analysis unit 31B. For example, the filter control unit 32 changes the widths of the plurality of frequency bands in the first band pass characteristic and the second band pass characteristic so that the widths of the frequency bands calculated by the voice analysis unit 31 are obtained. More specifically, the filter control unit 32 sets the filter coefficients of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic so as to be the filter coefficients calculated by the filter coefficient calculation unit 313. Thus, the filter control unit 32 can change the widths of the plurality of frequency bands in the first band pass characteristic and the second band pass characteristic.
  • the filter control unit 32 sets the first band pass characteristic and the first band pass characteristic so that the filter coefficients of the first band pass characteristic and the second band pass characteristic that are formed by the set of frequency characteristic patterns determined by the speech analysis unit 31B.
  • a filter coefficient of the second band pass characteristic may be set.
  • the first input filter processing unit 11B performs band pass filter processing on the acoustic signal S1 that is the input first acoustic signal with the first band pass characteristic set by the filter control unit 32.
  • the first input filter processing unit 11B outputs the acoustic signal Sl subjected to the band pass filter processing to the left localization filter 13.
  • the second input filter processing unit 12B performs band pass filter processing on the acoustic signal Sr, which is the input second acoustic signal, using the second band pass characteristic set by the filter control unit 32.
  • the second input filter processing unit 12B outputs the band pass filtered acoustic signal Sr to the right localization filter 14.
  • the signal processing device 1B of the present embodiment it is possible to analyze in real time the frequency characteristics of the acoustic signal input by the voice analysis unit 31 or the like. Therefore, the first band pass characteristic and the second band pass characteristic can be set according to the input acoustic signal.
  • the volume difference between the volume of the sound emitted from the left speaker 2 and the volume of the sound emitted from the right speaker 3 can be reduced, so that the localization of the sound localization to the listener 50 can be suppressed or prevented.
  • the first band pass characteristic and the second band pass characteristic of the first input filter processing unit 11 and the like and the second input filter processing unit 12 and the like will be described by exemplifying ideal characteristics. However, it is not limited to this. The same effect can be obtained as long as the pass band and the stop band are realized by the FIR filter, the IIR filter, and the like. Further, in the drawings for explaining the first band pass characteristic and the second band pass characteristic, the explanation has been made with the logarithmic axis, but the present invention is not limited to this. The same applies to linear axes.
  • FIG. 1 FIG. 12 and FIG. 17, it is assumed that the first input filter processing unit 11 etc. and the second input filter processing unit 12 etc. are provided in front of the left localization filter 13 and the right localization filter 14. Although described, they may be provided in the subsequent stages. It is because the obtained result is equivalent.
  • the present invention is not limited thereto.
  • a music signal in a state in which a common monaural component is mixed with a stereo signal having different left and right signals, such as a music signal including voice such as vocal may be treated as the sound signal Sl and the sound signal Sr.
  • the vocal component of such a music signal the sound reproduced from the left speaker 2 and the right speaker 3 is monaural. Therefore, the methods described in the first to third embodiments can be applied.
  • the monaural component may be extracted and the frequency analysis of the extracted monaural component may be performed.
  • various methods can be considered as a method of extracting a monaural component, for example, stereo signals having different signals on the left and right sides may be added together (Sl + Sr).
  • Some of the components constituting the above signal processing apparatus may be a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, a hard disk unit, a display unit, a keyboard, a mouse and the like.
  • a computer program is stored in the RAM or the hard disk unit.
  • the microprocessor achieves its functions by operating according to the computer program.
  • the computer program is configured by combining a plurality of instruction codes indicating instructions to the computer in order to achieve a predetermined function.
  • the system LSI is a super-multifunctional LSI manufactured by integrating a plurality of components on one chip, and more specifically, a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like. . A computer program is stored in the RAM. The system LSI achieves its functions as the microprocessor operates in accordance with the computer program.
  • a part of the components constituting the above-mentioned signal processing device may be composed of an IC card or a single module which can be detached from each device.
  • the IC card or the module is a computer system including a microprocessor, a ROM, a RAM, and the like.
  • the IC card or the module may include the super multifunctional LSI described above.
  • the IC card or the module achieves its function by the microprocessor operating according to the computer program. This IC card or this module may be tamper resistant.
  • some of the components constituting the signal processing apparatus described above are recording media that can read the computer program or the digital signal by a computer, such as a flexible disk, hard disk, CD-ROM, MO, DVD , DVD-ROM, DVD-RAM, BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), semiconductor memory, or the like. Further, the present invention may be the digital signal recorded on these recording media.
  • some of the components constituting the above signal processing apparatus transmit the computer program or the digital signal via a telecommunication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, data broadcasting, etc. It may be transmitted.
  • the present disclosure may be the method described above. Further, the present invention may be a computer program that realizes these methods by a computer, or may be a digital signal composed of the computer program.
  • the present disclosure may be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program. .
  • another computer which is independent by recording the program or the digital signal on the recording medium and transferring it, or transferring the program or the digital signal via the network or the like. It may be implemented by a system.
  • the present disclosure is applicable to signal processing devices.
  • a wide range of signal processing devices configured in a system expected to localize the reproduced monaural signal at the listener's binaural position using the reproduction speaker installed at symmetrical positions relative to the listener.

Landscapes

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Abstract

１以上の通過帯域および阻止帯域からなる複数の周波数帯域を持つ周波数特性である第１バンドパス特性で、入力された第１音響信号をバンドパスフィルタ処理する第１の入力フィルタ処理部（１１）と、入力された第２音響信号であって第１音響信号と同一となる第２音響信号を、第１バンドパス特性を補完する周波数特性である第２バンドパス特性でバンドパスフィルタ処理する第２の入力フィルタ処理部（１２）とを備え、バンドパスフィルタ処理された第１音響信号および第２音響信号を、受聴者の右側および左側に定位させる信号処理を行い、受聴者（５０）に対して左右対称な位置に設置された左側スピーカ（２）および右側スピーカ（３）に出力することで、受聴者の両耳位置に音像を定位させる信号処理装置（１）。

Description

信号処理装置
　本開示は、信号処理装置に関し、特に、入力された音響信号を信号処理して出力する信号処理装置に関する。
　例えば特許文献１には、音像定位処理を行うことにより、入力された音響信号の音像を任意の場所に定位させることができる音像定位装置が開示されている。
特開平８－１８２１００号公報
　しかしながら、特許文献１に開示される技術では、受聴者から見て左右対称な位置に設置された再生用スピーカを用いて、当該受聴者の両耳位置に音像を定位させる音像定位処理を行った音響信号で再生を行う場合には、左右の再生用スピーカから再生される音響信号が等しくなるという問題がある。つまり、当該音像定位処理を行った音響信号による音像が再生用スピーカを結んだ位置に定位してしまい、受聴者の両耳位置に音像を定位させることができないという問題がある。
　本開示は、上述の事情を鑑みてなされたもので、受聴者から見て左右対称な位置に設置された再生用スピーカを用いても受聴者の両耳位置に音像を定位させることができる信号処理装置を提供することを目的とする。
　本開示の一形態における信号処理装置は、受聴者に対して左右対称な位置に設置された第１の再生用スピーカおよび第２の再生用スピーカに、入力された音響信号を信号処理して出力する信号処理装置であって、１以上の通過帯域および阻止帯域からなる複数の周波数帯域を持つ周波数特性である第１バンドパス特性で、入力された第１音響信号をバンドパスフィルタ処理する第１の入力フィルタ処理部と、入力された第２音響信号であって前記第１音響信号と同一となる第２音響信号を、前記第１バンドパス特性を補完する周波数特性である第２バンドパス特性でバンドパスフィルタ処理する第２の入力フィルタ処理部と、前記第１の入力フィルタ処理部によりバンドパスフィルタ処理された前記第１音響信号を、前記受聴者の左側に定位させる信号処理を行うことにより、第１左側信号および第１右側信号を生成する左定位フィルタと、前記第２の入力フィルタ処理部によりバンドパスフィルタ処理された前記第２音響信号を、前記受聴者の右側に定位させる信号処理を行うことにより、第２左側信号および第２右側信号を生成する右定位フィルタと、前記第１左側信号と前記第２左側信号とを加算して前記第１の再生用スピーカに出力する第１の加算器と、前記第１右側信号と前記第２右側信号とを加算して前記第２の再生用スピーカに出力する第２の加算器とを備える。
　この構成によれば、入力された音響信号に対して補完関係のある周波数特性でフィルタ処理を行うことができる。これにより、受聴者から見て左右対称な位置に設置された再生用スピーカから再生される音響信号が、受聴者にとって聴感上違和感なくかつ同一とならないようにすることができるので、受聴者の両耳位置に音像を定位させることができる。
　ここで、例えば、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性のうちの一方の通過帯域の周波数範囲は、他方の阻止帯域の周波数範囲であるとしてもよい。
　また、例えば、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性のうちの一方の通過帯域の周波数範囲は、他方の阻止帯域の周波数範囲を含み、かつ、前記他方の遷移域の周波数範囲と一部重なっているとしてもよい。
　また、例えば、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性は、一部の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅と、他の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅とが異なるとしてもよい。
　この構成によれば、入力される音響信号の周波数特性に応じたバンドパスフィルタ処理ができるため、音の定位の偏りを抑制することが可能となる。
　ここで、例えば、前記一部の周波数範囲は、第一フォルマントおよび第二フォルマントの周波数を含む周波数帯域からなり、前記一部の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅は、前記他の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅よりも狭いとしてもよい。
　また、例えば、さらに、外部から入力される補助情報であって前記第１音響信号および前記第２音響信号が前記第１の再生用スピーカおよび前記第２の再生用スピーカで再生されたときに音声が主成分か否かを示す補助情報に応じて、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性を設定するフィルタ制御部を備えるとしてもよい。
　この構成によれば、外部から入力された補助情報に応じて、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定することができる。これにより、第１の再生用スピーカおよび第２の再生用スピーカから出音される音響信号の受聴者に対する定位の偏りを抑制することができる。
　また、例えば、さらに、前記第１音響信号および前記第２音響信号の少なくとも一方の周波数特性を分析する音声分析部と、前記音声分析部の分析結果に基づいて、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性における複数の周波数帯域それぞれの幅を変更する制御を行うフィルタ制御部とを備え、前記音声分析部は、前記周波数特性を分析し、前記周波数特性が有するそれぞれのピーク波形の鋭さに応じた周波数帯域それぞれの幅を算出し、前記フィルタ制御部は、前記音声分析部により算出された前記幅となるように、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性における複数の周波数帯域それぞれの幅を変更するとしてもよい。
　この構成により、音響信号の周波数特性をリアルタイムに分析することができる。これにより、入力される音響信号の周波数特性が変わった場合でも、それに応じたバンドパスフィルタ処理ができるため、定位の偏りを抑制することができる。
　ここで、例えば、前記音声分析部は、前記周波数特性を分析し、前記周波数特性が有するそれぞれのピーク波形の鋭さを示す値が第１閾値以下、前記第１閾値より大きく第２閾値より小さい、または前記第２閾値以上であることに応じて、第１幅、前記第１幅より狭い第２幅または前記第２幅より狭い第３幅となる周波数帯域それぞれの幅を算出するとしてもよい。
　また、例えば、前記第１音響信号および前記第２音響信号は、モノラル信号であるとしてもよい。
　また、例えば、前記第１音響信号および前記第２音響信号は、前記信号処理装置に入力されたステレオ信号であって、前記第１の再生用スピーカおよび前記第２の再生用スピーカに対して異なるステレオ信号のうちから抽出された共通成分であるモノラル信号であるとしてもよい。
　なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータで読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示の信号処理装置によれば、受聴者から見て左右対称な位置に設置されたスピーカを用いても受聴者の両耳位置に音像を定位をさせることができる。
図１は、実施の形態１におけるシステムの構成の一例を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る信号処理装置の機能をソフトウェアにより実現するコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。 図３Ａは、実施の形態１における第１の入力フィルタ処理部の周波数特性の一例を示す図である。 図３Ｂは、実施の形態１における第２の入力フィルタ処理部の周波数特性の一例を示す図である。 図４は、実施の形態１における第１バンドパス特性および第２バンドパス特性の周波数特性の別の一例を示す図である。 図５は、実施の形態１における第１バンドパス特性および第２バンドパス特性の周波数特性の別の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１の変形例における第１バンドパス特性および第２バンドパス特性の周波数特性の一例を示す図である。 図７は、実施の形態１の変形例における信号処理装置に入力される音響信号の周波数特性の一例を示す図である。 図８は、実施の形態１の変形例における信号処理装置が、等間隔のバンドパス分割幅を持つ周波数特性で図７の音響信号をバンドパスフィルタ処理するときのイメージ図である。 図９は、実施の形態１の変形例における信号処理装置が、等間隔のバンドパス分割幅を持つ周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。 図１０は、実施の形態１の変形例における信号処理装置が、一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅が変更された周波数特性で図７の音響信号をバンドパスフィルタ処理するときのイメージ図である。 図１１は、実施の形態１の変形例における信号処理装置が、一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅が変更された周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。 図１２は、実施の形態２における信号処理装置の構成の一例を示す図である。 図１３は、実施の形態２における信号処理装置に入力される音響信号の周波数特性の一例を示す図である。 図１４は、実施の形態２における信号処理装置が、一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅が変更された周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。 図１５は、実施の形態２における信号処理装置に入力される音響信号の周波数特性の別の一例を示す図である。 図１６は、実施の形態２における信号処理装置が、等間隔のバンドパス分割幅を持つ周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。 図１７は、実施の形態３における信号処理装置の構成の一例を示す図である。 図１８は、図１７に示す音声分析部の詳細構成の一例を示す図である。 図１９は、図１８に示す周波数変換部により得られた、入力された音響信号の周波数特性の一例を示す図である。 図２０は、Ｑ値の算出方法の説明図である。 図２１は、実施の形態３におけるＱ値とバンドパス分割幅との関係の一例を示す図である。 図２２は、図１７に示す音声分析部の詳細構成の一例を示す図である。 図２３は、目標系を示す図である。 図２４は、再生系を示す図である。
　（本発明の一態様を得るに至った経緯）
　まず、特許文献１に開示される音像定位処理について、図２３および図２４を用いて説明する。
　図２３は、目標系９０を示す図である。図２３に示すように、目標系９０は、受聴者９１と目標スピーカ９２とで構成されている。
　目標スピーカ９２は、実体のスピーカと異なっていても同一でもよいが、図２３に示す目標スピーカ９２の位置で音響信号が再生されているように受聴者９１に聴こえさせる。
　図２４は、再生系９３を示す図である。図２４に示すように、再生系９３は、受聴者９１と信号処理装置９４と、左側スピーカ９５と、右側スピーカ９６とで構成されている。
　信号処理装置９４は、図２４に示すように、左定位フィルタ９４１と、右定位フィルタ９４２と、加算器９４３と、加算器９４４とを備える。そして、信号処理装置９４は、目標系９０において受聴者９１の左耳位置で得られる音響信号Slおよび受聴者９１の右耳位置で得られる音響信号Srを、再生系９３の左側スピーカ９５および右側スピーカ９６を用いて、受聴者９１の左耳位置および右耳位置で実現する。
　左定位フィルタ９４１は、左耳定位用の音響信号Slに対してフィルタ処理する。左定位フィルタ９４１は、図２４に示すように、左耳定位用の音響信号Slをフィルタ処理して加算器９４３に出力するフィルタXllと、左耳定位用の音響信号Slをフィルタ処理して加算器９４４に出力するフィルタXlrとから構成されている。
　右定位フィルタ９４２は、右耳定位用の音響信号Srに対してフィルタ処理する。右定位フィルタ９４２は、図２４に示すように、右耳定位用の音響信号Srをフィルタ処理して加算器９４３に出力するフィルタXrlと、右耳定位用の音響信号Srをフィルタ処理して加算器９４４に出力するフィルタXrrとから構成されている。
　加算器９４３は、フィルタXllとフィルタXrlとの出力を加算して左側スピーカ９５に出力する。また、加算器９４４は、フィルタXlrとフィルタXrrとの出力を加算して右側スピーカ９６に出力する。
　ここで、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６のそれぞれから、受聴者９１の両耳位置までの伝達関数をHll、Hlr、Hrl、Hrrとする。この場合、左定位フィルタ９４１および右定位フィルタ９４２のそれぞれの伝達関数すなわちフィルタXll、フィルタXlr、フィルタXrl、フィルタXrrの伝達関数Xll、Xlr、Xrl、Xrr、は以下の（式１）～（式６）から設計することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　なお、（式１）～（式６）から算出された伝達関数Xll、Xlr、Xrl、Xrrは、逆FFT (Fast Fourier Transform)を行うことで時間領域のFIR (Finite Impulse Response)フィルタ係数として実現することができる。そして、左定位フィルタ９４１と右定位フィルタ９４２との出力を加算器９４３および加算器９４４のそれぞれで加算して、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６から出力することで、受聴者９１の両耳位置において、入力された左耳定位用の音響信号Slおよび右耳定位用の音響信号Srを再現することができる。
　この場合、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６から出力される信号は、下記の（式７）および（式８）のよう表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ここで、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６が、受聴者９１に対して左右対称な位置に設置され、かつ、目標スピーカ９２が受聴者９１の正中面にあるとすると、（式７）および（式８）において、伝達関数Hll=伝達関数Hrr、伝達関数Hlr=伝達関数Hrlとなり、音響信号Sl=音響信号Srとなる。この場合、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６から出力される信号は、下記の（式９）および（式１０）のよう表すことができ、等しくなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　つまり、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６は同一の信号を再生することとなる。そして、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６が、受聴者９１に対して左右対称な位置に設置され、かつ、目標スピーカ９２が受聴者９１の正中面にある場合、受聴者９１が知覚する音像位置は、左側スピーカ９５と右側スピーカ９６とを結ぶ直線上の中心位置となり、本来想定していた両耳位置とは異なってしまうという問題が生じる。
　したがって、特許文献１に開示される音像定位装置が、クロストークキャンセル処理を行い、受聴者から見て左右対称な位置に設置された再生用スピーカに再生させたモノラル信号を受聴者の両耳位置に音像を定位させるとする。この場合、特許文献１に開示される音像定位装置では、左右の再生用スピーカから再生される信号が等しくなり、音像が再生用スピーカを結んだ位置に定位してしまい、受聴者の両耳位置に音像を定位させることができないという問題がある。
　それに対して、本開示では、受聴者から見て左右対称な位置に設置されたスピーカを用いても受聴者の両耳位置に音像を定位させることができる信号処理装置等について説明する。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、使用手順、通信手順等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態１）
　以下では、図面を参照しながら、実施の形態１に係る信号処理装置の説明を行う。
　［システムの構成］
　図１は、実施の形態１におけるシステムの構成の一例を示す図である。図１に示すシステムは、信号処理装置１と、左側スピーカ２と、右側スピーカ３とを備える。また、図１にはさらに、受聴者５０が示されている。
　信号処理装置１は、左側スピーカ２および右側スピーカ３に、入力された音響信号を信号処理して出力する。なお、信号処理装置１は、左側スピーカ２および右側スピーカ３を備えてもよい。
　左側スピーカ２は、第１の再生用スピーカの一例であり、受聴者５０に対して左右対称な位置に設置された２つのスピーカのうち受聴者５０からみて左側に位置するスピーカである。右側スピーカ３は、第２の再生用スピーカの一例であり、受聴者５０に対して左右対称な位置に設置された２つのスピーカのうち受聴者５０からみて右側に位置するスピーカである。
　なお、左側スピーカ２および右側スピーカ３は、例えば通常のスピーカ、すなわち、入力信号の全周波数帯域を再生することを意図したスピーカであるが、これに限らない。左側スピーカ２および右側スピーカ３は、例えば、ツイータ、スコーカ、ウーハなど、再生する信号の周波数ごとに異なるユニットから構成されるマルチウェイのスピーカであってもよい。この場合、さらに、例えばユニットごとに別筐体でそれぞれが離れた位置に配置されていてもよい。また、LFE（Low Frequency Effect）信号を再生することができるサブウーハなどを含んでもよい。
　また、図１等において、左側スピーカ２と右側スピーカ３は左右対称に、信号処理装置１から受聴者５０を見た場合の信号処理装置１の前方に配置されるとして説明したが、これに限定されない。例えば、左右対称な後方、上方の配置などでもよい。つまり、左側スピーカ２および右側スピーカ３のそれぞれから受聴者５０の両耳位置までの伝達関数Hll、Hlr、Hrl、Hrrにおいて、概ねHll=Hrr、Hrl=Hlrとなるいかなる配置であってもよい。
　［信号処理装置１の構成］
　以下、信号処理装置１について詳細に説明する。
　［コンピュータ１０００］
　まず、図２を用いて信号処理装置１のハードウェア構成について説明する。
　図２は、実施の形態１に係る信号処理装置１の機能をソフトウェアにより実現するコンピュータ１０００のハードウェア構成の一例を示す図である。
　コンピュータ１０００は、図２に示すように、入力装置１００１、出力装置１００２、ＣＰＵ１００３、内蔵ストレージ１００４、ＲＡＭ１００５、読取装置１００７、送受信装置１００８およびバス１００９を備えるコンピュータである。入力装置１００１、出力装置１００２、ＣＰＵ１００３、内蔵ストレージ１００４、ＲＡＭ１００５、読取装置１００７および送受信装置１００８は、バス１００９により接続される。
　入力装置１００１は入力ボタン、タッチパッド、タッチパネルディスプレイなどといったユーザインタフェースとなる装置であり、ユーザの操作を受け付ける。なお、入力装置１００１は、ユーザの接触操作を受け付ける他、音声での操作、リモコン等での遠隔操作を受け付ける構成であってもよい。
　内蔵ストレージ１００４は、フラッシュメモリなどである。また、内蔵ストレージ１００４は、信号処理装置１の機能を実現するためのプログラムおよび／または信号処理装置１の機能構成を利用したアプリケーションが、予め記憶されているとしてもよい。
　ＲＡＭ１００５は、Random Access Memoryであり、プログラムまたはアプリケーションの実行に際してデータ等の記憶に利用される。
　読取装置１００７は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの記録媒体から情報を読み取る。読取装置１００７は、上記のようなプログラムやアプリケーションが記録された記録媒体からそのプログラムやアプリケーションを読み取り、内蔵ストレージ１００４に記憶させる。
　送受信装置１００８は、無線又は有線で通信を行うための通信回路である。送受信装置１００８は、例えばネットワークに接続されたサーバ装置と通信を行い、サーバ装置から上記のようなプログラムやアプリケーションをダウンロードして内蔵ストレージ１００４に記憶させる。
　ＣＰＵ１００３は、Central Processing Unitであり、内蔵ストレージ１００４に記憶されたプログラムやアプリケーションをＲＡＭ１００５にコピーし、そのプログラムやアプリケーションに含まれる命令をＲＡＭ１００５から順次読み出して実行する。
　［信号処理装置１］
　次に、図１を用いて信号処理装置１の各機能構成要素について説明する。
　信号処理装置１は、入力された音響信号を信号処理して、受聴者５０に対して左右対称な位置に設置された左側スピーカ２および右側スピーカ３に出力する。本実施の形態では、信号処理装置１は、図１に示すように、第１の入力フィルタ処理部１１と、第２の入力フィルタ処理部１２と、左定位フィルタ１３と、右定位フィルタ１４と、加算器１５と、加算器１６とを備える。
　＜第１の入力フィルタ処理部１１＞
　第１の入力フィルタ処理部１１は、１以上の通過帯域および阻止帯域からなる複数の周波数帯域を持つ周波数特性である第１バンドパス特性で、入力された第１音響信号をバンドパスフィルタ処理する。より具体的には、図１に示すように、第１の入力フィルタ処理部１１は、第１音響信号である左耳定位用の音響信号Slを、第１バンドパス特性でバンドパスフィルタ処理して、左定位フィルタ１３に出力する。なお、第１の入力フィルタ処理部１１は、例えばパラメトリックイコライザなどのIIR(Infinite Impulse Response)フィルタを組み合わせることで実現できる。
　ここで、図３Ａを用いて、第１バンドパス特性の一例について説明する。
　図３Ａは、実施の形態１における第１の入力フィルタ処理部１１の周波数特性の一例を示す図である。すなわち、図３Ａに示すように、第１バンドパス特性は、対数軸の周波数において、通過帯域と阻止帯域とが交互に存在し、かつ、通過帯域と阻止帯域とが等間隔に並んでいる周波数特性である。
　＜第２の入力フィルタ処理部１２＞
　第２の入力フィルタ処理部１２は、入力された第２音響信号であって第１音響信号と同一となる第２音響信号を、第１バンドパス特性を補完する周波数特性である第２バンドパス特性でバンドパスフィルタ処理する。ここで、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性のうちの一方の通過帯域の周波数範囲は、他方の阻止帯域の周波数範囲であってもよい。より具体的には、図１に示すように、第２の入力フィルタ処理部１２は、第２音響信号である右耳定位用の音響信号Srを、第２バンドパス特性でバンドパスフィルタ処理して、右定位フィルタ１４に出力する。なお、第２の入力フィルタ処理部１２は、例えばパラメトリックイコライザなどのIIR(Infinite Impulse Response)フィルタを組み合わせることで実現できる。
　ここで、図３Ｂを用いて、第２バンドパス特性の一例について説明する。
　図３Ｂは、実施の形態１における第２の入力フィルタ処理部１２の周波数特性の一例を示す図である。すなわち、図３Ｂに示すように、第２バンドパス特性は、対数軸の周波数において、通過帯域と阻止帯域とが交互に存在し、通過帯域と阻止帯域とが等間隔に並んでいる周波数特性である。さらに、第２バンドパス特性の阻止帯域は、第１バンドパス特性の通過帯域の周波数範囲となっており、第２バンドパス特性の通過帯域は、第１バンドパス特性の通過帯域の周波数範囲となっている。このように第２バンドパス特性は、第１バンドパス特性を補完する周波数特性となっている。
　なお、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は、図３Ａおよび図３Ｂに示す周波数特性である場合に限らない。例えば、第１バンドパス特性が図３Ｂに示す周波数特性であり、第２バンドパス特性が図３Ａに示す周波数特性であってもよい。また、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は、図４の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性の一方と他方であってもよいし、図５の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性の一方と他方であってもよい。
　図４および図５は、実施の形態１における第１バンドパス特性および第２バンドパス特性の周波数特性の別の一例を示す図である。
　図４の（ａ）および（ｂ）には、通過帯域および阻止帯域に加えて遷移域がある周波数特性の一例が示されている。そして、図４の（ａ）および（ｂ）の一方の遷移域の周波数範囲が他方の遷移域の周波数範囲の一部と重なっている。すなわち、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性うちの一方の通過帯域の周波数範囲は、他方の阻止帯域の周波数範囲を含み、かつ、他方の遷移域の周波数範囲と一部重なっていてもよい。
　また、図５の（ａ）および（ｂ）には、１つの通過帯域および１つの阻止帯域からなる周波数特性の一例が示されている。すなわち、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は、１以上の通過帯域および１つの阻止帯域からなる複数の周波数帯域を持つ周波数特性であり、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性のうちの一方の通過帯域の周波数範囲は、他方の阻止帯域の周波数範囲であってもよい。
　このような第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を有する第１の入力フィルタ処理部１１および第２の入力フィルタ処理部１２により、音響信号Slおよび音響信号Srが、受聴者５０に聴感上違和感なくかつ同一とならないように信号処理を行うことができる。
　＜左定位フィルタ１３＞
　左定位フィルタ１３は、第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された第１音響信号を、受聴者５０の左側に定位させる信号処理を行うことにより、第１左側信号および第１右側信号を生成する。より具体的には、左定位フィルタ１３は、図１に示すように、伝達関数Xllのフィルタ１３１と、伝達関数Xlrのフィルタ１３２とを備え、第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された音響信号Slを分配し、受聴者５０の左側に定位させるフィルタ処理を行う。なお、伝達関数Xllおよび伝達関数Xlrの設計方法等は、上述した通りであるので説明を省略する。
　フィルタ１３１は、第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された音響信号Slをフィルタ処理して第１左側信号を生成し、生成した第１左側信号を加算器１５に出力する。
　フィルタ１３２は、第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された音響信号Slをフィルタ処理して第１右側信号を生成し、生成した第１右側信号を加算器１５に出力する。
　＜右定位フィルタ１４＞
　右定位フィルタ１４は、第２の入力フィルタ処理部１２によりバンドパスフィルタ処理された第２音響信号を、受聴者５０の右側に定位させる信号処理を行うことにより、第２左側信号および第２右側信号を生成する。より具体的には、右定位フィルタ１４は、図１に示すように、伝達関数Xrlのフィルタ１４１と、伝達関数Xrrのフィルタ１４２とを備え、第２の入力フィルタ処理部１２によりバンドパスフィルタ処理された音響信号Srを分配し、受聴者５０の右側に定位させるフィルタ処理を行う。なお、伝達関数Xrlおよび伝達関数Xrrの設計方法等は、上述した通りであるので説明を省略する。
　フィルタ１４１は、第２の入力フィルタ処理部１２によりバンドパスフィルタ処理された音響信号Srをフィルタ処理して第２左側信号を生成し、生成した第２左側信号を加算器１５に出力する。
　フィルタ１４２は、第２の入力フィルタ処理部１２によりバンドパスフィルタ処理された音響信号Slをフィルタ処理して第２右側信号を生成し、生成した第２右側信号を加算器１６に出力する。
　なお、左定位フィルタ１３および右定位フィルタ１４は固定のFIRフィルタで実現することができるが、これに限らない。左定位フィルタ１３および右定位フィルタ１４は、IIRフィルタ、または、FIRフィルタおよびIIRフィルタを組み合わせたものなどで実現するとしてもよい。また、以下では、左定位フィルタ１３および右定位フィルタ１４の設計方法として、周波数領域で伝達関数を求めて逆FFTで時間領域に戻す方法について説明するが、これに限定されない。時間領域において最小二乗的に求める方法でも、更には固定のフィルタでなく、適応フィルタで実現してもよい。
　＜加算器１５＞
　加算器１５は、加算器の一例であり、第１左側信号と第２左側信号とを加算して第１の再生用スピーカに出力する。より具体的には、加算器１５は、左定位フィルタ１３のフィルタ１３１から出力された第１左側信号と、右定位フィルタ１４のフィルタ１４１から出力された第２左側信号とを加算して、左側スピーカ２に出力する。
　＜加算器１６＞
　加算器１６は、加算器の一例であり、第１右側信号と第２右側信号とを加算して第２の再生用スピーカに出力する。より具体的には、加算器１６は、左定位フィルタ１３のフィルタ１３２から出力された第１右側信号と、右定位フィルタ１４のフィルタ１４２から出力された第２右側信号とを加算して、右側スピーカ３に出力する。
　なお、加算器１５および加算器１６は、１つの加算部を構成してもよい。
　［効果等］
　本実施の形態の信号処理装置１によれば、入力された音響信号Slおよび音響信号Srに対して補完関係のある周波数特性でバンドパスフィルタ処理を行う。これにより、受聴者から見て左右対称な位置に設置された再生用スピーカから再生される音響信号が、受聴者５０にとって聴感上違和感なくかつ同一とならないようにすることができるので、受聴者の両耳位置に音像を定位させることができる。
　以下、より具体的に説明する。図２４に示す信号処理装置９４では、上述したように、左側スピーカ９５および右側スピーカ９６が受聴者９１に対して左右対称で、かつ、音響信号SlおよびSrがモノラル音声などであり等しい（Sl=Sr）。この場合、上記の（式９）および（式１０）で表されるように、左側スピーカ９５の出力と右側スピーカ９６の出力とが等しくなるため、受聴者９１が知覚する音像は、想定される受聴者９１の両耳位置ではなく、左側スピーカ９５と右側スピーカ９６とを結ぶ直線上の中心位置となってしまう。
　それに対して、図１に示す本実施の形態の信号処理装置１では、第１の入力フィルタ処理部１１および第２の入力フィルタ処理部１２を有する。第１の入力フィルタ処理部１１および第２の入力フィルタ処理部１２により、入力された音響信号Slおよび音響信号Srに対して補完関係のある周波数特性でバンドパスフィルタ処理を行う。そうすることで、音響信号Slおよび音響信号Srを、受聴者５０にとって聴感上違和感なく、かつ同一とならないようにすることができる。
　ここで、左側スピーカ２および右側スピーカ３から出音される信号は、下記の（式１１）～（式１４）のよう表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　（式１１）は、第１バンドパス特性の通過帯域で第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された場合の左側スピーカ２から出音される信号に対応する。（式１２）は、第１バンドパス特性の阻止帯域で第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された場合の左側スピーカ２から出音される信号に対応する。
　（式１３）は、第１バンドパス特性の通過帯域で第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された場合、換言すると、第２バンドパス特性の阻止帯域で第２の入力フィルタ処理部１２によりバンドパスフィルタ処理された場合の右側スピーカ３から出音される信号に対応する。（式１４）は、第１バンドパス特性の阻止帯域で第１の入力フィルタ処理部１１によりバンドパスフィルタ処理された場合、換言すると、第２バンドパス特性の通過帯域で第２の入力フィルタ処理部１２によりバンドパスフィルタ処理された場合の右側スピーカ３から出音される信号に対応する。
　したがって、左側スピーカ２および右側スピーカ３から出音される信号は、（式１１）および（式１３）、または、（式１２）および（式１４）の組み合わせとなる。そして、（式１１）と（式１３）とは異なっており、また、（式１２）と（式１４）とは異なっているので、左側スピーカ２と右側スピーカ３とから出力される信号は異なったものとなる。
　これにより、左側スピーカ２および右側スピーカ３が受聴者５０に対して左右対称で、かつ、音響信号SlおよびSrが等しい（Sl=Sr）場合でも、左側スピーカ２と右側スピーカ３を結ぶ直線状の中心位置に音が定位しないことがわかる。
　このように、本実施の形態の信号処理装置１によれば、音響信号SlおよびSrがモノラル音声などであり等しい場合でも、受聴者５０から見て左右対称な位置に設置されたスピーカを用いて、受聴者５０の両耳位置に音像を定位させることができる。
　（変形例）
　実施の形態１では、受聴者５０の左耳位置には、音響信号Slに対して第１の入力フィルタ処理部１１によるバンドパスフィルタ処理で第１バンドパス特性が乗算された信号が再現される。また、受聴者５０の右耳位置には、音響信号Srに対して第２の入力フィルタ処理部１２によるバンドパスフィルタ処理で第２バンドパス特性が乗算された信号が再現される。さらに、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は、一例として１つの組であると説明したが、これに限らない。第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は、所定の周波数範囲における周波数帯域の幅が変更されている周波数特性からなる例えば２つの組などの複数の組であってもよい。この場合、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性として、入力される音響信号の種類に応じた１つの組の周波数特性を用いればよい。
　以下、この場合を変形例として説明する。
　図６は、実施の形態１の変形例における第１バンドパス特性および第２バンドパス特性の周波数特性の一例を示す図である。
　図６の（ａ）および（ｂ）には、例えば数１００Ｈｚから約３ｋＨｚ付近における通過帯域および阻止帯域の幅が、狭くなっている周波数特性の一例が示されている。そして、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は、図６の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性の一方と他方であってもよい。
　つまり、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は、一部の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅と、他の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅とが異なっていてもよい。
　また、例えば、一部の周波数範囲は、第一フォルマントおよび第ニフォルマントの周波数を含む周波数帯域からなり、一部の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅は、他の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅よりも狭くしてもよい。一般的に、音声の特徴づける特定の周波数領域である第一フォルマント、第二フォルマントは数１００Ｈｚから約３ｋＨｚ付近にあることが知られているからである。そのため、図６に示すように、例えば数１００Ｈｚから約３ｋＨｚ付近までの周波数範囲については、バンドパス分割幅を細かく、それ以外の周波数範囲は荒くしてもよい。
　［効果等］
　例えば図３Ａおよび図３Ｂに示すような周波数帯域の幅（以下ではバンドパス分割幅とも称する）が等間隔である第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を用いるとする。図３Ａおよび図３Ｂに示す周波数帯域の幅（バンドパス分割幅）に対して入力される音響信号の周波数特性が狭帯域なときには、左側スピーカ２および右側スピーカ３が出音する音の定位が偏ってしまう場合がある。
　以下、このことについて図７～図９を用いて具体的に説明する。
　図７は、本変形例における信号処理装置１に入力される音響信号の周波数特性の一例を示す図である。図８は、本変形例の信号処理装置１が、等間隔のバンドパス分割幅を持つ周波数特性で図７の音響信号をバンドパスフィルタ処理するときのイメージ図である。図９は、本変形例における信号処理装置１が、等間隔のバンドパス分割幅を持つ周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。図７には、音声などでよく見られる、４００Ｈｚ付近、１ｋＨｚ付近にピークを持った音響信号の一例が示されている。図８の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性は、図３Ａおよび図３Ｂに示す周波数特性に対応し、図８の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性の一方と他方が第１バンドパス特性および第２バンドパス特性に該当する。図９の（ａ）および（ｂ）に示される信号は、図８の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性でバンドパスフィルタ処理された後に出力される信号に該当する。
　図７に示すような音響信号が入力されるとする。この場合、図８の（ａ）および（ｂ）に示されるように、図７に示されるピーク付近が第１バンドパス特性の通過帯域に該当し、図７に示されるデップ付近が第２バンドパス特性の通過帯域に該当する。そして、バンドパスフィルタ処理後に出力される信号は、図９の（ａ）ではピーク付近を含む信号である一方で図９の（ｂ）ではデップ付近を含む信号となる。この結果、左側スピーカ２の出音の音量の方が右側スピーカ３の出音の音量より大きく、かつ、その音量差も大きくなる場合には、受聴者５０の左耳側に定位が偏ってしまうことになる。
　それに対して、図６に示すように、数１００Ｈｚから約３ｋＨｚ付近における通過帯域および阻止帯域の幅が狭くなっている第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を用いる場合について説明する。
　図１０は、本変形例における信号処理装置１が、一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅が変更された周波数特性で図７の音響信号をバンドパスフィルタ処理するときのイメージ図である。図１１は、本変形例における信号処理装置１が、一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅が変更された周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。図１０の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性の一方と他方が第１バンドパス特性および第２バンドパス特性に該当するとする。図１１の（ａ）および（ｂ）に示される信号は、図１０の（ａ）および（ｂ）に示される周波数特性でバンドパスフィルタ処理された後に出力される信号に該当する。
　図７に示すような音響信号が入力されるとする。この場合、図１０の（ａ）および（ｂ）に示されるように、図７に示されるピーク付近およびデップ付近の両方が第１バンドパス特性および第２バンドパス特性の通過帯域に該当する。そして、バンドパスフィルタ処理後に出力される信号は、図１１の（ａ）および（ｂ）に示されるように、共にピーク付近およびデップ付近信号を含んでいる。この結果、左側スピーカ２の出音の音量と右側スピーカ３の出音の音量との音量差を少なくすることができるので、受聴者の両耳位置で得られる信号の音量の偏りを少なくすることができる。つまり、受聴者５０に対する音の定位の偏りを抑制することができる。
　このように、本変形例の信号処理装置１によれば、入力される音響信号の種類に応じて、所定の周波数範囲における周波数帯域の幅が変更されている周波数特性を第１バンドパス特性および第２バンドパス特性に用いる。これにより、左側スピーカ２の出音の音量と右側スピーカ３の出音の音量との音量差を少なくすることができるので、受聴者５０に対する音の定位の偏りを抑制するまたは防ぐことができる。
　なお、本変形例では、図６に示すように、一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅が狭くなり、かつ、狭くなったバンドパス分割幅が等間隔である周波数特性について説明したが、これに限らない。左側スピーカ２の出音の音量と右側スピーカ３の出音の音量との音量差を少なくできれば、第１バンドパス特性および第２バンドパスフィルタ特性の通過帯域および阻止帯域の幅を一部の周波数範囲で周波数帯域ごとに変化させてもよい。
　（実施の形態２）
　実施の形態１の変形例では、入力される音響信号の種類に応じた第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を用いることで、左側スピーカ２および右側スピーカ３により出音される音の定位の偏りを抑制できることについて説明した。
　実施の形態２では、外部から取得した補助情報に基づいて、入力される音響信号の種類に応じた第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定することについて説明する。以下、実施の形態１における信号処理装置１と異なる部分を中心に説明する。
　［信号処理装置１Ａの構成］
　図１２は、実施の形態２における信号処理装置１Ａの構成の一例を示す図である。図１と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図１２に示す信号処理装置１Ａは、第１の入力フィルタ処理部１１Ａと、第２の入力フィルタ処理部１２Ａと、左定位フィルタ１３と、右定位フィルタ１４と、加算器１５と、加算器１６と、補助情報取得部２１と、補助情報分析部２２と、フィルタ制御部２３とを備える。図１２に示す信号処理装置１Ａは、実施の形態１に係る信号処理装置１に対して、第１の入力フィルタ処理部１１Ａおよび第２の入力フィルタ処理部１２Ａの構成が異なり、補助情報取得部２１と補助情報分析部２２とフィルタ制御部２３とが追加されている。
　＜補助情報取得部２１＞
　補助情報取得部２１は、外部から信号処理装置１Ａに入力される補助情報を取得する。ここで、補助情報は、左耳定位用の音響信号Slおよび右耳定位用の音響信号Srが左側スピーカ２および右側スピーカ３で再生されたときに音声が主成分か否かを示す情報である。もしくは、補助情報は、ＴＶ放送されるコンテンツに含まれるジャンル情報であってもよい。ジャンル情報は、例えばドラマ、映画、スポーツ、音楽またはバラエティを示す情報である。一般的に、ドラマ、映画、バラエティなどでは、音声が入力される音響信号の主な成分となる場合が多い。一方、音楽などでは、音声よりも広い周波数帯域の音信号が入力される音響信号の主な成分となる場合が多い。
　＜補助情報分析部２２＞
　補助情報分析部２２は、補助情報取得部２１が取得した外部から入力された補助情報を分析する。より具体的には、補助情報分析部２２は、補助情報取得部２１が取得した補助情報を分析し、音響信号Slおよび音響信号Srが左側スピーカ２および右側スピーカ３で再生されたときに音声が主成分か否かを特定する。補助情報がジャンル情報の場合は、補助情報分析部２２は、補助情報取得部２１が取得した補助情報が示すジャンル情報がドラマ、映画、スポーツ、音楽またはバラエティを示す情報であるか、音楽などを示す情報であるかを分析する。
　＜フィルタ制御部２３＞
　フィルタ制御部２３は、外部から入力される補助情報であって第１音響信号および第２音響信号が第１の再生用スピーカおよび第２の再生用スピーカで再生されたときに音声が主成分か否かを示す補助情報に応じて、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定する。より具体的には、フィルタ制御部２３は、外部から入力される補助情報であって音響信号Slおよび音響信号Srが左側スピーカ２および右側スピーカ３で再生されたときに音声が主成分か否かを示す補助情報に応じて、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定する。補助情報がジャンル情報の場合は、フィルタ制御部２３は、外部から入力される、ジャンル情報を示す補助情報に応じて、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定する。
　本実施の形態では、フィルタ制御部２３は、補助情報分析部２２の分析結果に基づいて、第１の入力フィルタ処理部１１Ａの第１バンドパス特性および第２の入力フィルタ処理部１２Ａの第２バンドパス特性を変更する制御を行う。これにより、左側スピーカ２および右側スピーカ３により出音される音の定位のバランスが良くなるからである。
　例えば、フィルタ制御部２３は、補助情報分析部２２が分析した補助情報が示すジャンル情報に応じて、第１の入力フィルタ処理部１１Ａの第１バンドパス特性および第２の入力フィルタ処理部１２Ａの第２バンドパス特性を変更する制御を行う。
　以下、これについて図１３～図１６を用いて説明する。
　図１３は、実施の形態２における信号処理装置１Ａに入力される音響信号の周波数特性の一例を示す図である。図１４は、実施の形態２における信号処理装置１Ａが、一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅が変更された周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。
　図１３に示す音響信号は、音声が主成分となっている。補助情報がジャンル情報の場合は、補助情報が示すジャンルがドラマなどである場合は音声が主成分となるので、音響信号は図１３に示すような音響信号となる。この場合、フィルタ制御部２３は、図１４の（ａ）および（ｂ）に示される数１００Ｈｚから約３ｋＨｚ付近までの一部の周波数範囲でのバンドパス分割幅を狭くするように変更された周波数特性の一方を第１バンドパス特性に他方を第２バンドパス特性に設定すればよい。換言すると、数１００Ｈｚから約３ｋＨｚ付近までの一部の周波数範囲は、音声の特徴づける特定の周波数領域である第一フォルマント、第二フォルマントを含む周波数範囲である。そのため、フィルタ制御部２３は、図１４の（ａ）および（ｂ）に示すように、当該一部の周波数範囲については、バンドパス分割幅を細かく、それ以外の周波数範囲は荒く第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定すればよい。
　図１５は、実施の形態２における信号処理装置１Ａに入力される音響信号の周波数特性の別の一例を示す図である。図１６は、実施の形態２における信号処理装置１Ａが、等間隔のバンドパス分割幅を持つ周波数特性でバンドパスフィルタ処理した後に出力される信号のイメージ図である。
　図１５に示す音響信号は、音声よりも広帯域な音信号が主成分となっている。補助情報がジャンル情報の場合は、補助情報が示すジャンルが音楽である場合は音声よりも広帯域な音信号が主成分となるので、音響信号は図１５に示すような音響信号となる。この場合、フィルタ制御部２３は、図１６の（ａ）および（ｂ）に示されるように等間隔のバンドパス分割幅を持つ周波数特性の一方を第１バンドパス特性に他方を第２バンドパス特性に設定すればよい。換言すると、フィルタ制御部２３は、図１６の（ａ）および（ｂ）に示されるように、荒いバンドパス分割幅を持つ周波数特性の一方を第１バンドパス特性に他方を第２バンドパス特性に設定すればよい。
　なお、一般的には、同一条件で比較した場合、バンドパス分割幅すなわち通過帯域および阻止帯域の幅を荒く設定した方が、当該幅を細かく設定したときより、バンドパス特性を実現しやすい。当該幅を荒く設定した方が通過帯域と阻止帯域とのゲイン差を大きく取ることができるからである。通過帯域と阻止帯域とのゲイン差が小さくなると、想定する効果が得られにくくなる。そのため、必要な周波数帯域のみその幅を細かく設定するのが望ましい。したがって、本実施の形態では、フィルタ制御部２３は、補助情報分析部２２が分析した補助情報が示す音響信号の種類に応じて、所定の周波数範囲において、第１の入力フィルタ処理部１１Ａの第１バンドパス特性および第２の入力フィルタ処理部１２Ａの第２バンドパス特性を変更する制御を行っている。
　＜第１の入力フィルタ処理部１１Ａ＞
　第１の入力フィルタ処理部１１Ａは、フィルタ制御部２３により設定された第１バンドパス特性で、入力された第１音響信号である音響信号Slをバンドパスフィルタ処理する。本実施の形態では、第１の入力フィルタ処理部１１Ａは、図１４の（ａ）および（ｂ）の一方に示される周波数特性に設定された第１バンドパス特性で、左耳定位用の音響信号Slを、バンドパスフィルタ処理して、左定位フィルタ１３に出力する。または、第１の入力フィルタ処理部１１Ａは、図１６の（ａ）および（ｂ）の一方に示される周波数特性に設定された第１バンドパス特性で、左耳定位用の音響信号Slを、バンドパスフィルタ処理して、左定位フィルタ１３に出力する。
　＜第２の入力フィルタ処理部１２Ａ＞
　第２の入力フィルタ処理部１２Ａは、フィルタ制御部２３により設定された第２バンドパス特性で、入力された第２音響信号である音響信号Srをバンドパスフィルタ処理する。本実施の形態では、第２の入力フィルタ処理部１２Ａは、図１４の（ａ）および（ｂ）の他方に示される周波数特性に設定された第２バンドパス特性で、右耳定位用の音響信号Srを、バンドパスフィルタ処理して、右定位フィルタ１４に出力する。または、第２の入力フィルタ処理部１２Ａは、図１６の（ａ）および（ｂ）の他方に示される周波数特性に設定された第２バンドパス特性で、右耳定位用の音響信号Srを、バンドパスフィルタ処理して、右定位フィルタ１４に出力する。
　［効果等］
　本実施の形態の信号処理装置１Ａによれば、外部から入力された補助情報に応じて、第１の入力フィルタ処理部１１Ａの第１バンドパス特性および第２の入力フィルタ処理部１２Ａの第２バンドパス特性を設定することができる。これにより、左側スピーカ２の出音の音量と右側スピーカ３の出音の音量との音量差を少なくすることができるので、受聴者５０に対する音の定位の偏りを抑制または防ぐことができる。
　（実施の形態３）
　実施の形態２では、外部から取得した補助情報に基づいて、予め準備した少なくとも２組の周波数特性から入力される音響信号の種類に応じて選択して、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性として設定することについて説明した。
　実施の形態３では、入力される音響信号を分析することで、自動的に、入力される音響信号に応じた第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定することについて説明する。以下、実施の形態１における信号処理装置１と異なる部分を中心に説明する。
　［信号処理装置１Ｂの構成］
　図１７は、実施の形態３における信号処理装置１Ｂの構成の一例を示す図である。図１、図１２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　図１７に示す信号処理装置１Ｂは、第１の入力フィルタ処理部１１Ｂと、第２の入力フィルタ処理部１２Ｂと、左定位フィルタ１３と、右定位フィルタ１４と、加算器１５と、加算器１６と、音声分析部３１と、フィルタ制御部３２とを備える。図１７に示す信号処理装置１Ｂは、実施の形態１に係る信号処理装置１に対して、第１の入力フィルタ処理部１１Ｂおよび第２の入力フィルタ処理部１２Ｂの構成が異なり、音声分析部３１と、フィルタ制御部３２とが追加されている。
　＜音声分析部３１＞
　音声分析部３１は、第１音響信号および第２音響信号の少なくとも一方の周波数特性を分析する。より具体的には、音声分析部３１は、音響信号Slおよび音響信号Srの少なくとも一方の周波数特性を分析する。
　図１８は、図１７に示す音声分析部３１の詳細構成の一例を示す図である。
　図１８に示すように、音声分析部３１は、周波数変換部３１０と、Ｑ値算出部３１１と、バンドパス分割幅算出部３１２と、フィルタ係数算出部３１３とを備え、音響信号Slおよび音響信号Srの少なくとも一方の周波数特性を分析し、周波数帯域の幅を算出する。
　≪周波数変換部３１０≫
　図１９は、図１８に示す周波数変換部３１０により得られた、入力された音響信号の周波数特性の一例を示す図である。
　周波数変換部３１０は、入力された音響信号Slおよび音響信号Srを所定の分析フレームごとに加算し、FFT(Fast Fourier Transform)などにより周波数領域に変換する。これにより、周波数変換部３１０は、例えば図１９に示すような、加算された音響信号Slおよび音響信号Srの周波数特性を得る。そして、周波数変換部３１０は、得られた周波数特性のピークを検出する。図１９では、周波数変換部３１０が検出した周波数特性のピークを丸で示している。
　なお、所定の分析フレームごとは、サンプリングフレームごとでもよいし、一定の時間に含まれるフレームが時間平均されたものごとであってもよい。また、周波数変換部３１０は、FFTまたはMDCT（modified discrete cosine transform; 変形離散コサイン変換)で構成されてもよいが、これらに限定されない。
　≪Ｑ値算出部３１１≫
　Ｑ値算出部３１１は、周波数変換部３１０により変換された周波数特性が有するそれぞれのピーク波形の鋭さを算出する。より具体的には、Ｑ値算出部３１１は、周波数変換部３１０により検出された、加算された音響信号Slおよび音響信号Srの周波数特性のピークの鋭さをＱ値を算出することで数値化する。つまり、Ｑ値算出部３１１は、周波数変換部３１０により検出された、加算された音響信号Slおよび音響信号Srの周波数特性のＱ値を、周波数ごとに算出する。
　図２０は、Ｑ値の算出方法の説明図である。以下、Ｑ値の算出方法について図２０を用いて説明する。
　Ｑ値は、図２０に示すように、周波数ω０を、その周波数ω０におけるレベル（図で縦軸方向の大きさ）から－６ｄＢとなる周波数バンド幅である（ω２－ω１）で割った値であり、図２０に示すピーク波形の鋭さを示すことができる。
　≪バンドパス分割幅算出部３１２≫
　バンドパス分割幅算出部３１２は、Ｑ値算出部３１１により算出されたピーク波形の鋭さに応じた周波数帯域それぞれの幅を算出する。より具体的には、バンドパス分割幅算出部３１２は、Ｑ値算出部３１１により算出されたピーク波形の鋭さを示す値が第１閾値以下、第１閾値より大きく第２閾値より小さい、または第２閾値以上であることに応じて、第１幅、第１幅より狭い第２幅または第２幅より狭い第３幅となる周波数帯域それぞれの幅を算出する。つまり、バンドパス分割幅算出部３１２は、Ｑ値が小さい場合には、バンドパス分割幅を大きくし、Ｑ値が大きくなるほどバンドパス分割幅を小さくする。
　図２１は、実施の形態３におけるＱ値とバンドパス分割幅との関係の一例を示す図である。図２１において、０．８は第１閾値の一例であり、２は第２閾値の一例である。
　すなわち、バンドパス分割幅算出部３１２は、例えば図２１に示すように、Ｑ値が０．８以下、０．８から２まで、または、２以上であることに応じて、大きい、中くらい、または、小さいバンドパス分割幅を算出すればよい。なお、大きい、中くらい、または、小さいバンドパス分割幅の一例としては、例えば、３００Ｈｚ、１００Ｈｚ、５０Ｈｚが挙げられる。
　≪フィルタ係数算出部３１３≫
　フィルタ係数算出部３１３は、バンドパス分割幅算出部３１２により算出されたバンドパス分割幅からなる第１バンドパス特性および第２バンドパス特性となるように、フィルタ係数を算出する。
　なお、音声分析部３１の詳細構成は、図１８に示す例に限らない。図２２に示す詳細構成であってもよい。以下、音声分析部３１Ｂとして説明する。
　＜音声分析部３１Ｂ＞
　音声分析部３１Ｂは、第１音響信号および第２音響信号の少なくとも一方の周波数特性を分析する。より具体的には、音声分析部３１Ｂは、音響信号Slおよび音響信号Srの少なくとも一方の周波数特性を分析する。
　図２２は、図１７に示す音声分析部３１Ｂの詳細構成の一例を示す図である。
　図２２に示すように、音声分析部３１Ｂは、バンドパスフィルタ部３１４と、出力レベル比較部３１５と、バンドパスフィルタ決定部３１６とを備える。
　≪バンドパスフィルタ部３１４≫
　バンドパスフィルタ部３１４は、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性の候補として、少なくとも２組の周波数特性のパターンを有する。バンドパスフィルタ部３１４は、少なくとも２組の周波数特性のパターンを用いたバンドパスフィルタ処理を、入力された音響信号Slおよび音響信号Slを行う。バンドパスフィルタ部３１４は、少なくとも２組の周波数特性のパターンを用いたバンドパスフィルタ処理を行った音響信号Slおよび音響信号Slの出力を出力レベル比較部３１５に出力する。
　なお、バンドパスフィルタ部３１４が、例えば、２組の周波数特性のパターンを有する場合、図３Ａおよび図３Ｂに示した１組の周波数特性のパターンと、図６に示した１組の周波数特性のパターンとを有すればよい。
　≪出力レベル比較部３１５≫
　出力レベル比較部３１５は、バンドパスフィルタ部３１４からの出力の組を分析する。より具体的には、出力レベル比較部３１５は、少なくとも２組の周波数特性のパターンを用いたバンドパスフィルタ処理を行った音響信号Slおよび音響信号Slの出力を比較し、最も出力レベル差が少ない組のパータンを特定する。
　ここで、バンドパスフィルタ部３１４が、例えば、上記２組の周波数特性のパターンを有するとする。出力レベル比較部３１５は、入力される音響信号Slおよび音響信号Slの主成分が音声である場合、最も出力レベル差が少ない組のパータンとして、図６に示した１組の周波数特性のパターンを特定する。一方、出力レベル比較部３１５は、入力される音響信号Slおよび音響信号Slの主成分が音声でない場合、最も出力レベル差が少ない組のパータンとして、図３Ａおよび図３Ｂに示した１組の周波数特性のパターンを特定する。
　≪バンドパスフィルタ決定部３１６≫
　バンドパスフィルタ決定部３１６は、第１バンドパス特性および第２バンドパスフィルタ特性を、出力レベル比較部３１５により特定された１組の周波数特性のパターンにすることを決定する。より具体的には、バンドパスフィルタ決定部３１６は、出力レベル比較部３１５により特定された１組の周波数特性のパターンからなる第１バンドパス特性および第２バンドパス特性となるように、フィルタ係数を算出する。
　＜フィルタ制御部３２＞
　フィルタ制御部３２は、音声分析部３１または音声分析部３１Ｂの分析結果に基づいて、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性における複数の周波数帯域それぞれの幅を変更する制御を行う。例えば、フィルタ制御部３２は、音声分析部３１により算出された周波数帯域それぞれの幅となるように、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性における複数の周波数帯域それぞれの幅を変更する。より具体的には、フィルタ制御部３２は、フィルタ係数算出部３１３により算出されたフィルタ係数となるように、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性のフィルタ係数を設定する。これにより、フィルタ制御部３２は、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性における複数の周波数帯域それぞれの幅を変更することができる。
　なお、フィルタ制御部３２は、音声分析部３１Ｂにより決定された１組の周波数特性のパターンからなる第１バンドパス特性および第２バンドパス特性のフィルタ係数となるように、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性のフィルタ係数を設定してもよい。
　＜第１の入力フィルタ処理部１１Ｂ＞
　第１の入力フィルタ処理部１１Ｂは、フィルタ制御部３２により設定された第１バンドパス特性で、入力された第１音響信号である音響信号Slをバンドパスフィルタ処理する。第１の入力フィルタ処理部１１Ｂは、バンドパスフィルタ処理した音響信号Slを、左定位フィルタ１３に出力する。
　＜第２の入力フィルタ処理部１２Ｂ＞
　第２の入力フィルタ処理部１２Ｂは、フィルタ制御部３２により設定された第２バンドパス特性で、入力された第２音響信号である音響信号Srをバンドパスフィルタ処理する。第２の入力フィルタ処理部１２Ｂは、バンドパスフィルタ処理した音響信号Srを、右定位フィルタ１４に出力する。
　［効果等］
　本実施の形態の信号処理装置１Ｂによれば、音声分析部３１等によって入力された音響信号の周波数特性をリアルタイムに分析することが可能となる。このため、入力された音響信号に応じた、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定することができる。
　特に、入力された音響信号の種類が途中で変化した場合でも、変化した音響信号の種類に応じた適切な第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を設定することができる。これにより、左側スピーカ２の出音の音量と右側スピーカ３の出音の音量との音量差を少なくすることができるので、受聴者５０に対する音の定位の偏りを抑止または防ぐことができる。
　なお、本明細書および図面において、第１の入力フィルタ処理部１１等および第２の入力フィルタ処理部１２等の第１バンドパス特性および第２バンドパス特性は理想的な特性を例示して説明したが、これに限らない。FIRフィルタ、IIRフィルタなどによって通過帯域、阻止帯域が実現されるものであればよく、同等の効果が得られる。また、第１バンドパス特性および第２バンドパス特性を説明する図面では対数軸のもので説明したが、これに限らない。リニア軸においてもあってもよく同様に適用可能である。
　また、図１、図１２および図１７において、第１の入力フィルタ処理部１１等および第２の入力フィルタ処理部１２等は、左定位フィルタ１３、右定位フィルタ１４の前段に設けられているとして説明したが、それぞれ後段に設けてもよい。得られる結果が同等であるからである。
　また、本明細書において、音響信号Slと音響信号Srとは等しいとして（Sl=Srの前提で）説明したが、これに限定されない。例えば、ボーカル等の音声が含まれる音楽信号のように、左右で信号が異なるステレオ信号に対して、共通のモノラル成分がミックスされた状態の音楽信号を音響信号Slと音響信号Srとして扱ってもよい。このような音楽信号におけるボーカル成分においては、左側スピーカ２、右側スピーカ３から再生される音としてはモノラルとなるからである。そのため、実施の形態１～３で説明した方法が適用できる。この場合、実施の形態３における音声分析部３１が行う周波数分析の前処理として、モノラル成分の抽出を行わせて、抽出したモノラル成分の周波数分析を行えばよい。モノラル成分の抽出方法としては、さまざまな方法が考えられるが、例えば左右で信号が異なるステレオ信号を足し合わせる（Sl+Sr）などでもよい。
　また、本明細書において、周波数特性を調整するイコライザもしくはフィルタ、出力振幅を調整するゲイン、または、AGC（Auto Gain Controller）を、左定位フィルタ１３および右定位フィルタ１４の前段もしくは後段に設けてもよい。また、ディレイ、リバーブもしくはエコーなどのエフェクト処理を、左定位フィルタ１３および右定位フィルタ１４の前段もしくは後段に設けてもよい。その際、左側スピーカ２および右側スピーカ３の出力に対して同等の特性が乗算されることが望ましい。
　また、本明細書において、簡略化のため、デジタル信号をアナログに変換するD/A変換器、左側スピーカ２および右側スピーカ３から出力する際に信号を増幅するアンプ部などの記載は省略した。しかし、これらをソフトウェアおよび／またはハードウェアで実現し、左側スピーカ２および右側スピーカ３から出力してもよい。本開示の効果は変わらないからである。
　以上、本開示の態様に係る信号処理装置について、実施の形態等に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。
　また、以下に示す形態も、本開示の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
　（１）上記の信号処理装置を構成する構成要素の一部は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムであってもよい。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
　（２）上記の信号処理装置を構成する構成要素の一部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
　（３）上記の信号処理装置を構成する構成要素の一部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
　（４）また、上記の信号処理装置を構成する構成要素の一部は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータで読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）　Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
　また、上記の信号処理装置を構成する構成要素の一部は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
　（５）本開示は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
　（６）また、本開示は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
　（７）また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を、前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
　（８）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
　本開示は、信号処理装置に利用できる。特に、受聴者に対して左右対称な位置に設置された再生用スピーカを用いて、再生したモノラル信号を受聴者の両耳位置に定位させることが期待されるシステムに構成される幅広い信号処理装置に利用できる。
　１、１Ａ、１Ｂ、９４　信号処理装置
　２、９５　左側スピーカ
　３、９６　右側スピーカ
　１１、１１Ａ、１１Ｂ　第１の入力フィルタ処理部
　１２、１２Ａ、１２Ｂ　第２の入力フィルタ処理部
　１３、９４１　左定位フィルタ
　１４、９４２　右定位フィルタ
　１５、１６、９４３、９４４　加算器
　２１　補助情報取得部
　２２　補助情報分析部
　２３、３２　フィルタ制御部
　３１、３１Ｂ　音声分析部
　５０、９１　受聴者
　９０　目標系
　９２　目標スピーカ
　９３　再生系
　１３１、１３２、１４１、１４２　フィルタ
　３１０　周波数変換部
　３１１　Ｑ値算出部
　３１２　バンドパス分割幅算出部
　３１３　フィルタ係数算出部
　３１４　バンドパスフィルタ部
　３１５　出力レベル比較部
　３１６　バンドパスフィルタ決定部
　１０００　　コンピュータ
　１００１　　入力装置
　１００２　　出力装置
　１００３　　ＣＰＵ
　１００４　　内蔵ストレージ
　１００５　　ＲＡＭ
　１００７　　読取装置
　１００８　　送受信装置
　１００９　　バス

Claims (10)

  1. 　受聴者に対して左右対称な位置に設置された第１の再生用スピーカおよび第２の再生用スピーカに、入力された音響信号を信号処理して出力する信号処理装置であって、
    　１以上の通過帯域および阻止帯域からなる複数の周波数帯域を持つ周波数特性である第１バンドパス特性で、入力された第１音響信号をバンドパスフィルタ処理する第１の入力フィルタ処理部と、
    　入力された第２音響信号であって前記第１音響信号と同一となる第２音響信号を、前記第１バンドパス特性を補完する周波数特性である第２バンドパス特性でバンドパスフィルタ処理する第２の入力フィルタ処理部と、
    　前記第１の入力フィルタ処理部によりバンドパスフィルタ処理された前記第１音響信号を、前記受聴者の左側に定位させる信号処理を行うことにより、第１左側信号および第１右側信号を生成する左定位フィルタと、
    　前記第２の入力フィルタ処理部によりバンドパスフィルタ処理された前記第２音響信号を、前記受聴者の右側に定位させる信号処理を行うことにより、第２左側信号および第２右側信号を生成する右定位フィルタと、
    　前記第１左側信号と前記第２左側信号とを加算して前記第１の再生用スピーカに出力する第１の加算器と、
    　前記第１右側信号と前記第２右側信号とを加算して前記第２の再生用スピーカに出力する第２の加算器とを備える、
    　信号処理装置。
  2. 　前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性のうちの一方の通過帯域の周波数範囲は、他方の阻止帯域の周波数範囲である、
    　請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 　前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性のうちの一方の通過帯域の周波数範囲は、他方の阻止帯域の周波数範囲を含み、かつ、前記他方の遷移域の周波数範囲と一部重なっている、
    　請求項１に記載の信号処理装置。
  4. 　前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性は、一部の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅と、他の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅とが異なる、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  5. 　前記一部の周波数範囲は、第一フォルマントおよび第二フォルマントの周波数を含む周波数帯域からなり、
    　前記一部の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅は、前記他の周波数範囲における通過帯域および阻止帯域の幅よりも狭い、
    　請求項４に記載の信号処理装置。
  6. 　さらに、外部から入力される補助情報であって前記第１音響信号および前記第２音響信号が前記第１の再生用スピーカおよび前記第２の再生用スピーカで再生されたときに音声が主成分か否かを示す補助情報に応じて、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性を設定するフィルタ制御部を備える、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  7. 　さらに、
    　前記第１音響信号および前記第２音響信号の少なくとも一方の周波数特性を分析する音声分析部と、
    　前記音声分析部の分析結果に基づいて、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性における複数の周波数帯域それぞれの幅を変更する制御を行うフィルタ制御部とを備え、
    　前記音声分析部は、前記周波数特性を分析し、前記周波数特性が有するそれぞれのピーク波形の鋭さに応じた周波数帯域それぞれの幅を算出し、
    　前記フィルタ制御部は、前記音声分析部により算出された前記幅となるように、前記第１バンドパス特性および前記第２バンドパス特性における複数の周波数帯域それぞれの幅を変更する、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  8. 　前記音声分析部は、前記周波数特性を分析し、前記周波数特性が有するそれぞれのピーク波形の鋭さを示す値が第１閾値以下、前記第１閾値より大きく第２閾値より小さい、または前記第２閾値以上であることに応じて、第１幅、前記第１幅より狭い第２幅または前記第２幅より狭い第３幅となる周波数帯域それぞれの幅を算出する、
    　請求項７に記載の信号処理装置。
  9. 　前記第１音響信号および前記第２音響信号は、モノラル信号である、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の信号処理装置。
  10. 　前記第１音響信号および前記第２音響信号は、前記信号処理装置に入力されたステレオ信号であって、前記第１の再生用スピーカおよび前記第２の再生用スピーカに対して異なるステレオ信号のうちから抽出された共通成分であるモノラル信号である、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の信号処理装置。
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