JP2000138998A - オーディオ処理装置及びオーディオ再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インパルスレスポンスの演算量を抑えなが
ら、ヘッドホン装置の聴取者に対して、任意の位置に充
分な距離感を与えた音像定位を実現できるようにする。 【解決手段】 少なくとも１つの音源から入力されるｎ
チャンネル（ｎ≧１の正の整数）のオーディオ信号を２
チャンネルの信号に変換する第１のフィルタ手段１３
と、第１のフィルタ手段１３からの一対の出力信号が入
力され伝達関数が無相関性を有する一対の第２のフィル
タ手段１４Ｌ，１４Ｒと、一対の第２のフィルタ手段１
４Ｌ，１４Ｒからの一対の出力信号をヘッドホン装置１
８の左右のスピーカユニットに供給する出力部１５Ｌ，
１５Ｒ，１６Ｌ，１６Ｒ，１７Ｌ，１７Ｒとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘッドホン装置で
ステレオオーディオ信号を再生するのに適用して好適な
オーディオ処理装置及びこのオーディオ処理装置に適用
されるオーディオ再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、映画等の映像に伴うオーディオ信
号（音声信号）は多チャンネル信号が数多く用いられ、
映像の両側及びセンタに置かれたスピーカおよび受聴者
後方あるいは両横におかれたスピーカ等によって再生さ
れることを想定して記録されている。これにより、映像
中の音源と実際に聞こえてくる音像位置が一致しさらに
自然な広がりをもった音場が確立される。

【０００３】しかし、従来のヘッドホン装置を使用して
このような音声を鑑賞しようとした場合、音声入力によ
る音像は頭の中に定位し、映像位置と音像定位位置が一
致せず、極めて不自然な音像定位となる。さらに各チャ
ンネルの音声信号の定位位置を分離独立して再生するこ
とは出来なかった。もちろん楽音等の多チャンネルの音
声だけを鑑賞する場合も同様でスピーカ再生と異なり音
が頭の中から聞こえ音像定位位置が分離せず極めて不自
然な音場再生であった。

【０００４】この現象を改善する為ヘッドホン装置で聴
取しても、スピーカで再生した場合と同等の音場を得る
為に、あらかじめ各チャンネル用に配置されたスピーカ
から受聴者の両耳までの伝達関数を測定あるいは計算
し、これらをディジタルフィルタ等のフィルタによりオ
ーディオ信号に畳込んだ後、ヘッドホン装置により聴取
するという方法が考えられる。

【０００５】図１１は、この方法を適用した従来のヘッ
ドホン装置の一例を示した図である。入力端子１Ｌ，１
Ｒに得られる左右２チャンネルのステレオオーディオ信
号は、アナログ／デジタル変換器２Ｌ，２Ｒでデジタル
オーディオ信号に変換する。アナログ／デジタル変換器
２Ｌ，２Ｒが出力する左右２チャンネルのオーディオ信
号は、デジタル処理回路３に供給する。このデジタル処
理回路３は、複数個のデジタルフィルタ３ＬＬ，３Ｌ
Ｒ，３ＲＬ，３ＲＲと、２個の加算器４Ｌ，４Ｒで構成
されて、スピーカ装置を屋内などに実際に配置した場合
に得られる再生音場と同様の再生音場が、ヘッドホン装
置で得られるように変換する処理（いわゆるステレオホ
ニック用の音響をバイノーラル用の音響に変換する処
理）を行う回路である。

【０００６】デジタル処理回路３の具体的な構成として
は、左チャンネルのオーディオ信号を、第１のデジタル
フィルタ３ＬＬと第２のデジタルフィルタ３ＬＲに供給
し、右チャンネルのオーディオ信号を、第３のデジタル
フィルタ３ＲＬと第４のデジタルフィルタ３ＲＲに供給
する。各デジタルフィルタは、例えば図１２に示す構成
とされる。この図１２に示すデジタルフィルタは、ＦＩ
Ｒ型のフィルタであり、入力端子８１に得られる信号
を、複数段連続して接続された遅延回路８２ａ，８２
ｂ，‥‥８２ｍ，８２ｎに供給する。そして、入力端子
８１に得られる信号と、各遅延回路８２ａ〜８２ｎの出
力信号とを、それぞれ別の係数乗算器８３ａ，８３ｂ，
‥‥８３ｎ，８３ｏに供給し、それぞれ個別に設定され
た係数値を乗算して、その乗算信号を加算器８４ａ，８
４ｂ‥‥８４ｍ，８４ｎで順に加算して、全ての係数乗
算信号が加算された出力を、出力端子８５に得る構成と
してある。

【０００７】このような構成のデジタルフィルタで構成
される第１のデジタルフィルタ３ＬＬの出力と、第３の
デジタルフィルタ３ＲＬの出力とを、加算器４Ｌに供給
して加算し、左チャンネル用の変換出力を得る。また、
第２のデジタルフィルタ３ＬＲの出力と、第４のデジタ
ルフィルタ３ＲＲの出力とを、加算器４Ｒに供給して加
算し、右チャンネル用の変換出力を得る。

【０００８】そして、加算器４Ｌで加算して得た左チャ
ンネルの出力を、デジタル／アナログ変換器５Ｌに供給
して、アナログオーディオ信号に変換し、その変換され
たアナログオーディオ信号を、ヘッドホン駆動用の増幅
回路６Ｌにより増幅した後、ヘッドホン装置７の左耳用
のスピーカユニット７Ｌに供給する。また、加算器４Ｒ
で加算して得た右チャンネルの出力を、デジタル／アナ
ログ変換器５Ｒに供給して、アナログオーディオ信号に
変換し、その変換されたアナログオーディオ信号を、ヘ
ッドホン駆動用の増幅回路６Ｒにより増幅した後、ヘッ
ドホン装置７の右耳用のスピーカユニット７Ｒに供給す
る。

【０００９】ここで、デジタル処理回路３での処理で、
ステレオホニック再生用のオーディオ信号が、バイノー
ラル再生用のオーディオ信号に変換される原理を、図１
３を参照して説明する。聴取者の左前方に左チャンネル
用スピーカ装置ＳＬを配置し、右前方に右チャンネル用
スピーカ装置ＳＲを配置して、それぞれのスピーカ装置
からステレオホニック再生用のオーディオ信号を再生さ
せたとする。このとき、聴取者の左耳に届く音は、左チ
ャンネルのスピーカ装置ＳＬから届く音が伝達関数ＨＬ
Ｌを持ち、右チャンネルのスピーカ装置ＳＲから届く音
が伝達関数ＨＲＬを持つものとする。また、聴取者の右
耳に届く音は、右チャンネルのスピーカ装置ＳＲから届
く音が伝達関数ＨＲＲを持ち、左チャンネルのスピーカ
装置ＳＬから届く音が伝達関数ＨＬＲを持つものとす
る。

【００１０】このような４つの伝達関数ＨＬＬ，ＨＬ
Ｒ，ＨＲＬ，ＨＲＲを、４つのデジタルフィルタ３Ｌ
Ｌ，３ＬＲ，３ＲＬ，３ＲＲでの演算処理で再現するよ
うに、各デジタルフィルタの係数乗算器の係数値をセッ
トすることで、ステレオホニック再生用の２チャンネル
オーディオ信号が、バイノーラル再生用の２チャンネル
オーディオ信号に変換される。この場合、各デジタルフ
ィルタの係数乗算器にセットする係数値は、各チャンネ
ルのスピーカ装置から両耳へのインパルス応答の伝達関
数を有響室で測定し、その測定値に基づいて設定するも
のである。

【００１１】なお、このような処理でステレオホニック
再生用のオーディオ信号が、バイノーラル再生用のオー
ディオ信号に変換する処理については、本出願人が先に
出願した特許公報（特許第２７５１１６６号など参照）
に詳細に記載されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】この先に提案した処理
装置によれば、音像定位は聴取者の頭外に定位するよう
になるが、その定位する音像が、充分な距離感を得るた
めには、各チャンネルのスピーカから両耳への伝達関数
を有響室で測定する際に、残響時間の長いデータとして
得る必要がある。そして、その残響時間の長いデータ
を、デジタルフィルタにセットするために、従来の図１
１に示した構成のデジタル処理回路３が必要とするデジ
タルフィルタは、非常に大規模な回路構成になってしま
う。即ち、デジタル処理回路３が必要とする４個のデジ
タルフィルタは、それぞれが、約１０００個直列に接続
された遅延回路と、各遅延回路の出力に係数値を乗算す
る約１０００個の係数乗算器と、各係数乗算器の乗算出
力を加算する約１０００個の加算器で構成して、残響時
間の長い伝達関数で処理させる必要があり、非常に回路
規模が大きくなって、演算処理量も大きくなっていた。

【００１３】ここでは、２チャンネルのオーディオ信号
を、バイノーラル再生用のオーディオ信号に変換する処
理について説明したが、聴取者の周囲を囲むような音場
を再現する４チャンネルオーディオ信号などのよりチャ
ンネル数の多いマルチチャンネルオーディオ信号を、バ
イノーラル再生用のオーディオ信号に変換する場合に
は、更に多くのデジタルフィルタを必要とし、非常に回
路構成が大規模なものになってしまう問題があった。

【００１４】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、インパルスレスポンスの演算量を抑えながら、
ヘッドホン装置の聴取者に対して、任意の位置に充分な
距離感を与えた音像定位を実現できるオーディオ処理装
置及びオーディオ再生方法を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のオーディオ処理
装置は、少なくとも１つの音源から入力されるｎチャン
ネル（ｎ≧１の正の整数）のオーディオ信号を２チャン
ネルの信号に変換する第１のフィルタ手段と、第１のフ
ィルタ手段からの一対の出力信号が入力され伝達関数が
無相関性を有する一対の第２のフィルタ手段と、一対の
第２のフィルタ手段からの一対の出力信号をヘッドホン
の左右のスピーカユニットに供給する出力部とを備えた
ものである。

【００１６】このオーディオ処理装置によると、第１の
フィルタ手段でインパルスレスポンスの演算処理が行わ
れると共に、そのインパルスレスポンスの演算でヘッド
ホン再生用に変換された２チャンネルの各信号に対し
て、第２のフィルタ手段で伝達関数が左右で無相関性の
反射音を付加する処理が行われて、任意の位置に充分な
距離感を与えた音像定位を実現できる。

【００１７】本発明のオーディオ再生方法は、少なくと
も１つの音源から入力されるｎチャンネル（ｎ≧１の正
の整数）のオーディオ信号を、音源から聴取者の左耳及
び右耳までの２系統のインパルス応答に基づいて２チャ
ンネルの信号に変換する第１の変換処理と、第１の変換
処理で得られた一対の信号に対して、無相関性の伝達関
数でそれぞれ独立に反射音付加処理を行う第２の変換処
理とを行い、第２の変換処理が行われた一対の信号を、
聴取者の左耳及び右耳の耳元で再生させるようにしたも
のである。

【００１８】このオーディオ再生方法によると、聴取者
の左耳及び右耳の耳元で再生されるオーディオで形成さ
れる音場として、第１の変換処理でインパルス応答の演
算に基づいて任意の位置に音像定位を与えた音場とする
ことができると共に、第２の変換処理で、任意の位置に
充分な距離感を与えた音像定位とすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を、図１〜図６を参照して説明する。

【００２０】本実施の形態においては、入力端子１１
Ｌ，１１Ｒに得られるステレオホニック再生用のオーデ
ィオ信号を、バイノーラル再生用のオーディオ信号に変
換して、この装置に接続されたヘッドホン装置に供給し
て再生させるようにしたものである。図１は、本実施の
形態の全体構成を示す図であり、左チャンネルオーディ
オ信号入力端子１１Ｌと右チャンネルオーディオ信号入
力端子１１Ｒには、ステレオホニック再生用の２チャン
ネルオーディオ信号を構成する左チャンネル信号と右チ
ャンネル信号が供給される。それぞれの端子１１Ｌ，１
１Ｒに得られるオーディオ信号は、各チャンネル用のア
ナログ／デジタル変換器１２Ｌ，１２Ｒでデジタルオー
ディオ信号に変換する。

【００２１】変換された各チャンネルのオーディオ信号
は、第１の信号処理部１３に供給する。この第１の信号
処理部１３は、音源から聴取者の左耳及び右耳までの２
系統のインパルス応答に基づいて、ヘッドホン再生用の
音場を形成させる２チャンネルのオーディオ信号に変換
する処理を行う回路である。

【００２２】図２は、この第１の信号処理部１３の構成
例を示す図である。第１の信号処理部１３の左チャンネ
ル信号入力端子１０１Ｌに得られる左チャンネルのオー
ディオ信号は、第１のデジタルフィルタ１０２ＬＬと第
２のデジタルフィルタ１０２ＬＲに供給する。また、右
チャンネル信号入力端子１０１Ｒに得られる右チャンネ
ルのオーディオ信号は、第３のデジタルフィルタ１０２
ＲＬと第４のデジタルフィルタ１０２ＲＲに供給する。

【００２３】各デジタルフィルタ１０２ＬＬ，１０２Ｌ
Ｒ，１０２ＲＬ，１０２ＲＲは、基本的には従来例とし
て図１２に示したＦＩＲ型のデジタルフィルタと同じ構
成のフィルタを使用し、各デジタルフィルタの係数乗算
器で乗算する係数値については、音源から聴取者の左耳
及び右耳までの２系統のインパルス応答の実測値に基づ
いて設定する。但し本実施の形態の場合には、演算処理
量が従来よりも大幅に少ないものを使用する。例えば、
遅延回路として、約２５０個直列に接続して、この約２
５０個の遅延回路の遅延出力を個別に係数乗算して、そ
の乗算値を順に加算する構成のデジタルフィルタを使用
する。この演算処理量を少なくした理由については後述
する。

【００２４】そして、第１のデジタルフィルタ１０２Ｌ
Ｌの出力と、第３のデジタルフィルタ１０２ＲＬの出力
とを、加算器１０３Ｌに供給して１系統の信号とし、こ
の加算器１０３Ｌの加算出力を、第１の信号処理部１３
の左チャンネル出力端子１０４Ｌに供給する。また、第
２のデジタルフィルタ１０２ＬＲの出力と、第４のデジ
タルフィルタ１０２ＲＲの出力とを、加算器１０３Ｒに
供給して１系統の信号とし、この加算器１０３Ｒの加算
出力を、第１の信号処理部１３の右チャンネル出力端子
１０４Ｒに供給する。

【００２５】この第１の信号処理部１３でのヘッドホン
再生用の音場を形成させる２チャンネルのオーディオ信
号に変換する処理は、従来例で図１３を用いて説明した
原理に基づいたものである。

【００２６】なお、第１の信号処理部１３が備えるデジ
タルフィルタとして、図２に示した４個のデジタルフィ
ルタを使用する構成とする代わりに、図３に示したデジ
タルフィルタを２個使用する構成としても良い。即ち、
図３に示したデジタルフィルタは、入力端子９１に得ら
れる信号を、複数段連続して接続された遅延回路９２
ａ，９２ｂ，‥‥９２ｍ，９２ｎに供給する。そして、
入力端子８１に得られる信号と、各遅延回路９２ａ〜９
２ｎの出力信号とを、それぞれ別の係数乗算器９３ａ，
９３ｂ，‥‥９３ｎ，９３ｏに供給し、それぞれ個別に
設定された係数値を乗算して、その乗算信号を加算器９
４ａ，９４ｂ‥‥９４ｍ，９４ｎで順に加算して、全て
の係数乗算信号が加算された出力を、第１の出力端子９
５に得る。また、入力端子８１に得られる信号と、各遅
延回路９２ａ〜９２ｎの出力信号とを、係数乗算器９３
ａ〜９３ｏとは別の係数乗算器９６ａ，９６ｂ，‥‥９
６ｎ，９６ｏに順に供給し、それぞれ個別に設定された
係数値を乗算して、その乗算信号を加算器９７ａ，９７
ｂ‥‥９７ｍ，９７ｎで順に加算して、全ての係数乗算
信号が加算された出力を、第２の出力端子９８に得る。

【００２７】このように構成したデジタルフィルタを２
個用意して、一方のデジタルフィルタを図２に示した回
路のフィルタ１０２ＬＬとフィルタ１０２ＬＲとして使
用し、他方のデジタルフィルタをフィルタ１０２ＲＬと
フィルタ１０２ＲＲとして使用する。このような構成と
することで、少なくともデジタルフィルタを構成する遅
延回路については、４個個別のデジタルフィルタを使用
する場合に比べて半分の数にすることができる。

【００２８】また、図２に示した第１の信号処理部１３
は、ステレオホニック再生用のオーディオ信号で設定さ
れる左右の音源の位置（即ち実際にスピーカが配置され
る位置）が、左右対称な位置関係であるとき、図４に示
した回路構成とすることができる。即ち、第１の信号処
理部１３の左チャンネル信号入力端子２０１Ｌに得られ
る左チャンネルのオーディオ信号と、右チャンネル信号
入力端子２０１Ｒに得られる右チャンネルのオーディオ
信号とを、加算器２０２Ｌに供給して加算し、その加算
信号を、第１のデジタルフィルタ２０３Ｌに供給する。
また、左チャンネル信号入力端子２０１Ｌに得られる左
チャンネルのオーディオ信号と、右チャンネル信号入力
端子２０１Ｒに得られる右チャンネルのオーディオ信号
とを、減算器２０２Ｒに供給して、右チャンネルの信号
から左チャンネルの信号を減算した値を求めて、その減
算された信号を、第２のデジタルフィルタ２０３Ｒに供
給する。

【００２９】第１のデジタルフィルタ２０３Ｌ及び第２
のデジタルフィルタ２０３Ｒは、例えば図１２に示した
ＦＩＲ型のフィルタが使用され、各デジタルフィルタの
係数乗算器で乗算する係数値を、音源から聴取者の左耳
及び右耳までの２系統のインパルス応答の実測値に基づ
いて設定する。各デジタルフィルタで遅延回路，係数乗
算器，加算器を使用する段数については、図２に示した
第１の信号処理部１３で使用される各デジタルフィルタ
と同様の構成のものが使用される。

【００３０】そして、第１のデジタルフィルタ２０３Ｌ
の出力と、第２のデジタルフィルタ２０３Ｒの出力と
を、減算器２０４Ｌに供給して、フィルタ２０３Ｌの出
力信号からフィルタ２０３Ｒの出力信号を減算した値を
求めて、その減算された信号を、左チャンネルの出力端
子２０５Ｌに供給する。また、第１のデジタルフィルタ
２０３Ｌの出力と、第２のデジタルフィルタ２０３Ｒの
出力とを、加算器２０４Ｒに供給して両信号を加算し、
その加算信号を、右チャンネルの出力端子２０５Ｒに供
給する。

【００３１】この図４に示す構成で第１の信号処理部１
３を構成することで、２個のデジタルフィルタと２個の
加算器と２個の減算器とによる簡単な構成で実現でき
る。但し、この図４に示す構成が適用できるのは、左右
の音源の位置が左右対称である場合に限られる。

【００３２】図１の説明に戻ると、第１の信号処理部１
３で処理された左チャンネルのオーディオ信号は、左チ
ャンネル用の第２の信号処理部１４Ｌに供給し、第１の
信号処理部１３で処理された右チャンネルのオーディオ
信号は、右チャンネル用の第２の信号処理部１４Ｒに供
給し、それぞれの第２の信号処理部１４Ｌ，１４Ｒで、
左右で無相関性の伝達関数でそれぞれ独立に反射音付加
処理を行う。

【００３３】第２の信号処理部１４Ｌ，１４Ｒの具体的
構成としては、例えばそれぞれのチャンネルの信号処理
部１４Ｌ，１４Ｒを、それぞれ独立したデジタルフィル
タで構成させる。この場合のデジタルフィルタについて
も、例えば図１２に示したＦＩＲ型のデジタルフィルタ
が使用される。それぞれのチャンネルのデジタルフィル
タでは、他のチャンネルとは相関のない伝達関数により
各係数乗算器の係数値を設定して、左右独立に反射音
（いわゆる残響音）を付加する演算処理を行う。例えば
左チャンネルの信号に対しては図６のＡに示す周波数特
性を設定して、右チャンネルの信号に対しては図６のＢ
に示す周波数特性を設定する。なお、本例の場合には、
オーディオ信号はデジタルデータとして処理されるが、
図６の特性図では説明を簡単にするために周波数特性を
アナログ的に示してある。

【００３４】また、第２の信号処理部１４Ｌ，１４Ｒと
して、遅延量を可変設定できるデジタルフィルタを使用
した構成としても良い。図５は、この第２の信号処理部
１４Ｌ，１４Ｒを、可変遅延回路を構成するデジタルフ
ィルタで構成させた場合の例を示してある。入力端子３
０１Ｌに得られる左チャンネルの信号は、第１の遅延回
路３０２Ｌに供給し、入力端子３０１Ｒに得られる右チ
ャンネルの信号は、第２の遅延回路３０２Ｒに供給す
る。各遅延回路３０２Ｌ，３０２Ｒは、それぞれ最大で
５０ｍｓ程度信号を遅延させることができる遅延回路で
あり、その最大の遅延量以内で任意の遅延時間の複数の
信号を取り出すことができる回路である。ここでは、遅
延回路３０２Ｌとして、入力信号Ｗ１を、それぞれ異な
る任意の遅延時間の信号Ｒ１，Ｒ２，‥‥ＲＮとして取
り出す構成としてある。遅延回路３０２Ｒについても、
入力信号Ｗ１を、それぞれ異なる任意の遅延時間の信号
Ｒ２１，Ｒ２２，‥‥Ｒ２Ｎとして取り出す構成として
ある。それぞれの遅延回路３０２Ｌ，３０２Ｒから取り
出す信号の数は１０個程度の比較的少ない数であり、そ
れぞれの信号を取り出す位置の設定（即ち各信号の遅延
量の設定）を、そのときに各チャンネルの信号に付加す
る反射音に応じて、左右で無相関なく独立に行う。

【００３５】左チャンネル用の遅延回路３０２Ｌから取
り出された各信号Ｒ１，Ｒ２，‥‥ＲＮは、それぞれ別
の係数乗算器３１１Ｌ，３１２Ｌ，‥‥３１９Ｌにより
それぞれ別の係数値を乗算した後、その乗算信号を加算
器３０３Ｌに供給して加算し、加算信号を左チャンネル
用の出力端子３０４Ｌに供給する。また、右チャンネル
用の遅延回路３０２Ｒから取り出された各信号Ｒ２１，
Ｒ２２，‥‥Ｒ２Ｎは、それぞれ別の係数乗算器３１１
Ｒ，３１２Ｒ，‥‥３１９Ｒによりそれぞれ別の係数値
を乗算した後、その乗算信号を加算器３０３Ｒに供給し
て加算し、加算信号を右チャンネル用の出力端子３０４
Ｒに供給する。各係数乗算器３１１Ｌ〜３１９Ｌ，３１
１Ｒ〜３１９Ｒで乗算する係数値は、予め設定された固
定値である。例えば、最も遅延量の少ない信号のレベル
を大きくし、遅延量が大きくなるに従ってレベルが徐々
に小さくなるような係数値を設定する。或いはこのよう
に固定値とする代わりに、係数乗算器で乗算する係数値
を、そのときの状態に応じて制御しても良い。

【００３６】この図５に示した構成で第２の信号処理部
１４Ｌ，１４Ｒを構成した場合には、遅延量の設定で左
右で独立に反射音の設定状態を可変させることができる
ものである。

【００３７】再び図１の構成に戻ると、第２の信号処理
部１４Ｌ，１４Ｒで処理された左右のオーディオ信号
は、それぞれのチャンネル毎に別のデジタル／アナログ
変換器１５Ｌ，１５Ｒに供給して、アナログオーディオ
信号に変換し、その左右２チャンネルのアナログオーデ
ィオ信号を、ヘッドホン駆動用の比較的増幅率の小さな
増幅器１６Ｌ，１６Ｒで増幅した後、ヘッドホン接続端
子１７Ｌ，１７Ｒに供給する。そして、このヘッドホン
接続端子１７Ｌ，１７Ｒに接続されたヘッドホン装置１
８の左右のスピーカユニット１８Ｌ，１８Ｒに、ヘッド
ホン接続端子１７Ｌ，１７Ｒに得られる各チャンネル用
のオーディオ信号を供給し、ヘッドホン装置１８からオ
ーディオを再生させる。

【００３８】このように構成したことで、ヘッドホン装
置１８で再生されて聴取者が聞き取る音場は、元の２チ
ャンネルオーディオ信号を、室内などにスピーカ装置を
配置して形成される音場と同様の良好な音場となる。こ
こで、本例の第１の信号処理部１３での処理としては、
比較的演算処理量の少ない処理であるので、この第１の
信号処理部１３で処理しただけの信号をヘッドホン装置
に供給した場合には、音像が定位する位置が、聴取者の
頭部に近接した位置となってしまうが、第２の信号処理
部１４Ｌ，１４Ｒで反射音を付加する処理が行われるこ
とで、音源を任意の位置に充分な距離感を与えて定位さ
せることができる。また、第２の信号処理部１４Ｌ，１
４Ｒでは、左右のチャンネルで無相関性が確保されるの
で、音像の非対称化を実現することができ、音像の前方
定位が改善される。

【００３９】従って、従来例として図１１に示した処理
装置の場合のように、１段のデジタルフィルタで充分な
距離感を持たせて音像を定位させる変換処理を行う場合
に比べて、非常に回路構成を簡単にすることができ、演
算処理量についても削減できる。例えば、図１１に示し
たデジタル処理回路３を構成する各デジタルフィルタ
は、約１０００段の遅延処理が必要であったものが、本
例の第１の信号処理部１３を構成する各デジタルフィル
タは、約２５０段程度の遅延処理で良く、約１／４の構
成で良い。本例の構成の場合には第２の信号処理部１４
Ｌ，１４Ｒが必要になるが、この第２の信号処理部１４
Ｌ，１４Ｒは、反射音を付加する処理を行うだけである
ため、第１の信号処理部１３を構成するデジタルフィル
タよりは大幅に回路規模の小さなデジタルフィルタで良
く、図１に示した本実施の形態の構成とすることで、従
来に比べて大幅に回路構成を簡単にすることができる。

【００４０】なお、ここまでの説明では、入力するオー
ディオ信号として２チャンネルオーディオ信号とした
が、例えば１チャンネルのオーディオ信号を左右のオー
ディオ信号入力端子１１Ｌ，１１Ｒに入力させて、その
１チャンネルの信号で定位する音像の位置を、任意の１
点とする処理を行っても良い。

【００４１】次に、本発明の第２の実施の形態を、図７
〜図９を参照して説明する。この図７〜図９において、
上述した第１の実施の形態で説明した図１〜図６に対応
する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略す
る。

【００４２】本実施の形態においても、入力端子１１
Ｌ，１１Ｒに得られるステレオホニック再生用のオーデ
ィオ信号を、バイノーラル再生用のオーディオ信号に変
換して、この装置に接続されたヘッドホン装置に供給し
て再生させるようにしたものである。ここで本実施の形
態の場合には、ヘッドトラッキング等と称されるヘッド
ホン装置が向いた方向に応じて音場の位相を補正する処
理を行うようにしたものである。

【００４３】以下、本実施の形態の構成について説明す
ると、図７は本実施の形態の全体構成を示す図である。
左チャンネルオーディオ信号入力端子１１Ｌと右チャン
ネルオーディオ信号入力端子１１Ｒには、ステレオホニ
ック再生用の２チャンネルオーディオ信号を構成する左
チャンネル信号と右チャンネル信号が供給される。それ
ぞれの端子１１Ｌ，１１Ｒに得られるオーディオ信号
は、各チャンネル用のアナログ／デジタル変換器１２
Ｌ，１２Ｒでデジタルオーディオ信号に変換した後、第
１の信号処理部１３に供給する。この第１の信号処理部
１３は、音源から聴取者の左耳及び右耳までの２系統の
インパルス応答に基づいて、ヘッドホン再生用の音場を
形成させる２チャンネルのオーディオ信号に変換する処
理を行う回路であり、既に第１の実施の形態で説明した
回路と全く同じである。

【００４４】そして、第１の信号処理部１３で処理され
た左チャンネルのオーディオ信号を、左チャンネル用の
第２の信号処理部２１Ｌに供給し、第１の信号処理部１
３で処理された右チャンネルのオーディオ信号を、右チ
ャンネル用の第２の信号処理部２１Ｒに供給し、それぞ
れの第２の信号処理部２１Ｌ，２１Ｒで、左右で無相関
性の伝達関数でそれぞれ独立に反射音付加処理を行う。
第２の信号処理部２１Ｌ，２１Ｒの回路構成について
は、第１の実施の形態で説明した第２の信号処理部１４
Ｌ，１４Ｒと同じであり、例えばＦＩＲ型のデジタルフ
ィルタで構成される。但し、各信号処理部２１Ｌ，２１
Ｒで設定される遅延量が、回転角演算処理部２４で演算
処理された回転角に応じて可変設定される構成としてあ
る。

【００４５】そして、各信号処理部２１Ｌ，２１Ｒで反
射音付加処理が行われた左右の信号を、それぞれのチャ
ンネル毎に別のデジタル／アナログ変換器１５Ｌ，１５
Ｒに供給して、アナログオーディオ信号に変換し、その
左右２チャンネルのアナログオーディオ信号を、ヘッド
ホン駆動用の比較的増幅率の小さな増幅器１６Ｌ，１６
Ｒで増幅した後、ヘッドホン接続端子１７Ｌ，１７Ｒに
供給する。そして、このヘッドホン接続端子１７Ｌ，１
７Ｒに接続されたヘッドホン装置２２の左右のスピーカ
ユニット２２Ｌ，２２Ｒに、ヘッドホン接続端子１７
Ｌ，１７Ｒに得られる各チャンネル用のオーディオ信号
を供給し、ヘッドホン装置２２からオーディオを再生さ
せる。

【００４６】ここで、本例のヘッドホン装置２２は、回
転角速度センサ２３が取付けてあり、ヘッドホン装置２
２を装着している聴取者の頭部の水平方向の回転角速度
を検出する構成としてある。回転角速度センサ２３とし
ては、例えば圧電振動ジャイロを使用する。この回転角
速度センサ２３の検出出力は、処理装置側の回転角演算
処理部２４に供給する。この回転角演算処理部２４は、
回転角速度センサ２３の検出出力に基づいてヘッドホン
装置２２の回転角度を演算するマイクロプロセッサで構
成され、例えば一定時間間隔で回転角速度センサ２３の
出力をサンプリングした後積分し、角度データに変換す
る。

【００４７】そして、得られた角度データに基づいて、
第２の信号処理部２１Ｌ，２１Ｒで処理する際の遅延量
とレベル差を補正する処理を行って、音像がヘッドホン
装置２２の装着者の頭外の一定方向に定位するような処
理を行う。

【００４８】各信号処理部２１Ｌ，２１Ｒで設定される
遅延量とレベル差を、検出した回転角度に応じて補正す
る処理としては、聴取者の頭の回転角に応じて、その回
転角に対応する伝達関数を実現するように、例えば各デ
ジタルフィルタの乗算係数を、回転角演算処理部２４の
制御によりリアルタイムで更新する処理を行う。この処
理は、例えば聴取者が頭部を右に回転させたことを考え
ると、このときには左耳に到達する音は右耳に到達する
音に比べて早くなる。また、左耳は音源に近づき、右耳
は音源から遠くなるため、左耳に到達する信号のレベル
は右耳に到達する信号のレベルに比べて高くなる。この
ことを疑似的に示した伝達関数で示すと、遅延時間の変
化については、例えば図８に示すようになる。この図８
に示す特性Ａは、右チャンネルの信号に対して付加する
遅延時間の角度による変化を示したもので、図８に示す
特性Ｂは、左チャンネルの信号に対して付加する遅延時
間の角度による変化を示したもので、各特性Ａ，Ｂは折
れ線の変化特性となっている。また、角度変化による特
性は、例えば右チャンネルの信号に対するレベル変化
は、図９の曲線Ｃで示す変化となり、右チャンネルの信
号に対するレベル変化は、図９の曲線Ｄで示す変化とな
る。各信号処理部２１Ｌ，２１Ｒで設定される遅延量と
レベルを、この図８，図９に示すように角度に応じて設
定することで、聴取者の頭の回転角に応じた補正が行え
る。

【００４９】このように構成したことで、第１の実施の
形態の場合と同様に、ヘッドホン装置２２で再生されて
聴取者が聞き取る音場は、元の２チャンネルオーディオ
信号を、室内などにスピーカ装置を配置して形成される
音場と同様の良好な音場となる。そして、第１の信号処
理部１３と第２の信号処理部２１Ｌ，２１Ｒとで処理を
行う構成としたので、第１の実施の形態の場合と同様
に、演算処理量の少ない簡単な回路構成で実現できる。
そして本実施の形態の場合には、音像がヘッドホン装置
の装着者の頭外の一定方向に定位する補正処理を、第２
の信号処理部２１Ｌ，２１Ｒでの処理時に同時に実行し
ているので、音像の定位方向を補正する処理のために必
要な回路としては、ヘッドホン装置側に取付けられた角
速度センサと、その角速度センサの出力から角度データ
を得る演算手段だけで良く、簡単な回路構成で、音像が
定位する方向の補正処理が行える。

【００５０】なお、ここではヘッドホン装置２２が向い
た方向を検出する手段として、角速度センサを使用した
が、絶対的な方位を検出する地磁気センサを使用して、
その地磁気センサの出力が方向を検出する構成としても
良い。

【００５１】次に、本発明の第３の実施の形態を、図１
０を参照して説明する。この図１０において、上述した
第１の実施の形態で説明した図１〜図６に対応する部分
には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。

【００５２】本実施の形態においては、入力端子３１
Ｌ，３１Ｒ，３１Ｃ，３１ＳＬ，３１ＳＲ，３１ＬＦＥ
に得られるマルチチャンネルオーディオ信号を、バイノ
ーラル再生用の２チャンネルのオーディオ信号に変換し
て、この装置に接続されたヘッドホン装置に供給して再
生させるようにしたものである。

【００５３】以下、本実施の形態の構成について説明す
ると、図１０は本実施の形態の全体構成を示す図であ
る。本例の入力端子に供給されるマルチチャンネルオー
ディオ信号としては、６チャンネルのオーディオ信号で
構成され、左フロントチャンネルの信号が入力端子３１
Ｌに得られ、右フロントチャンネルの信号が入力端子３
１Ｒに得られ、センタチャンネルの信号が入力端子３１
Ｃに得られ、左リアチャンネルの信号が入力端子３１Ｓ
Ｌに得られ、右リアチャンネルの信号が入力端子３１Ｓ
Ｒに得られ、低域信号専用チャンネルの信号が入力端子
３１ＬＦＥに得られる。なお、このようなチャンネル構
成の場合には、低域専用チャンネルを０．１チャンネル
と見なして、残りの５チャンネルと合わせて５．１チャ
ンネルと称する場合がある。低域専用チャンネルは、例
えば１２０Ｈｚ程度よりも低域のオーディオ信号だけが
得られるチャンネルである。

【００５４】各入力端子３１Ｌ，３１Ｒ，３１Ｃ，３１
ＳＬ，３１ＳＲ，３１ＬＦＥに得られるオーディオ信号
は、各チャンネル毎に個別のアナログ／デジタル変換器
３２Ｌ，３２Ｒ，３２Ｃ，３２ＳＬ，３２ＳＲ，３２Ｌ
ＦＥに供給して、個別にデジタルオーディオ信号に変換
する。そして、変換された各チャンネルのオーディオ信
号を、分配処理部３３に供給する。分配処理部３３で
は、例えばセンタチャンネルの信号を、左右のフロント
チャンネルの信号に均等に混合する処理を行うと共に、
低域専用チャンネルの信号を他の各チャンネルの信号に
均等に混合する処理を行い、フロントの左右のオーディ
オ信号ＳＬａ，ＳＲａとリアの左右のオーディオ信号Ｓ
Ｌｂ，ＳＲｂの４チャンネル信号を得る。

【００５５】この４チャンネルのオーディオ信号は、デ
ジタル処理部３４に供給して、聴取者を囲む４つの異な
る位置に音源がある左右の２チャンネルのオーディオ信
号ＳＬｃ，ＳＲｃに変換する処理を行う。この変換処理
は、例えばデジタルフィルタと加算器，減算器を使用し
て行う。

【００５６】そして、デジタル処理部３４で変換された
左右の２チャンネルのオーディオ信号ＳＬｃ，ＳＲｃ
を、第１の信号処理部１３に供給する。この第１の信号
処理部１３は、音源から聴取者の左耳及び右耳までの２
系統のインパルス応答に基づいて、ヘッドホン再生用の
音場を形成させる２チャンネルのオーディオ信号に変換
する処理を行う回路であり、既に第１の実施の形態で説
明した回路と全く同じである。

【００５７】そして、第１の信号処理部１３で処理され
た左チャンネルのオーディオ信号を、左チャンネル用の
第２の信号処理部１４Ｌに供給し、第１の信号処理部１
３で処理された右チャンネルのオーディオ信号を、右チ
ャンネル用の第２の信号処理部１４Ｒに供給し、それぞ
れの第２の信号処理部１４Ｌ，１４Ｒで、左右で無相関
性の伝達関数でそれぞれ独立に反射音付加処理を行う。
第２の信号処理部１４Ｌ，１４Ｒの回路構成について
は、第１の実施の形態で説明した第２の信号処理部１４
Ｌ，１４Ｒと同じである。

【００５８】そして、各信号処理部１４Ｌ，１４Ｒで反
射音付加処理が行われた左右の信号を、それぞれのチャ
ンネル毎に別のデジタル／アナログ変換器１５Ｌ，１５
Ｒに供給して、アナログオーディオ信号に変換し、その
左右２チャンネルのアナログオーディオ信号を、ヘッド
ホン駆動用の比較的増幅率の小さな増幅器１６Ｌ，１６
Ｒで増幅した後、ヘッドホン接続端子１７Ｌ，１７Ｒに
供給する。そして、このヘッドホン接続端子１７Ｌ，１
７Ｒに接続されたヘッドホン装置１８の左右のスピーカ
ユニット１８Ｌ，１８Ｒに、ヘッドホン接続端子１７
Ｌ，１７Ｒに得られる各チャンネル用のオーディオ信号
を供給し、ヘッドホン装置１８からオーディオを再生さ
せる。

【００５９】このように構成したことで、マルチチャン
ネルのオーディオ信号により、ヘッドホン装置１８を装
着した聴取者の周囲を囲む位置に音源がある音場が形成
されることになり、マルチチャンネルオーディオ信号の
再生が良好に行える。この場合、第１の実施の形態の場
合と同様に、第１の信号処理部１３と第２の信号処理部
１４Ｌ，１４Ｒに分けた構成としたことで、ヘッドホン
装置で再生するための音場の信号に変換する処理が、簡
単な回路構成で行える。

【００６０】なお、本例の場合にはいわゆる５．１チャ
ンネルのオーディオ信号がマルチチャンネルオーディオ
信号として入力した場合の処理について説明したが、他
のチャンネル構成のマルチチャンネルオーディオ信号の
場合にも適用できることは勿論である。

【００６１】また、このマルチチャンネルオーディオ信
号を再生する処理を行う場合に、第２の実施の形態で説
明した頭部の回転角度に応じた補正処理を行って、音像
が定位する位置が頭部の回転があっても常時一定の方向
を向くようにしても良い。

【００６２】また、ここまで説明した各実施の形態で
は、供給されるオーディオ信号の処理を行う装置とヘッ
ドホン装置とを、直接信号線で接続した例としたが、例
えば図１，図７又は図１０に示した装置の出力端子１７
Ｌ，１８Ｒに得られるオーディオ信号を、赤外線信号な
どでヘッドホン装置に無線伝送する構成として、ヘッド
ホン装置でその無線伝送された信号を受信するいわゆる
ワイヤレスヘッドホン装置として構成しても良い。この
場合、第２の実施の形態で説明した角速度データについ
ても、処理装置側に無線伝送する構成としても良い。

【００６３】

【発明の効果】請求項１に記載したオーディオ処理装置
によると、第１のフィルタ手段では、距離感を考慮せず
に、音像の定位位置だけを考慮した演算処理を行えば良
く、比較的演算処理量の少ないフィルタ手段で処理でき
る。そして、第２のフィルタ手段では、伝達関数が無相
関性の反射音を付加する処理を行うだけで良く、簡単な
一対のフィルタ手段で処理できる。従って、従来のよう
にインパルスレスポンスの演算処理を行うフィルタ手段
で、音像定位位置を設定する処理とその定位位置の距離
感を与える処理の双方の演算処理を行う場合に比べて、
回路構成や演算処理量を非常に小規模にすることができ
る効果が得られる。

【００６４】請求項２に記載したオーディオ処理装置に
よると、請求項１に記載した発明において、一対の第２
のフィルタ手段は、デジタルフィルタで構成され、遅延
時間を一対で異ならせることで、遅延時間の設定処理で
音像定位位置の距離感を良好に設定できる。

【００６５】請求項３に記載したオーディオ処理装置に
よると、請求項１に記載した発明において、一対の第２
のフィルタ手段は、デジタルフィルタで構成され、乗算
係数を一対で異ならせることで、乗算係数の設定処理で
音像定位位置の距離感を良好に設定できる。

【００６６】請求項４に記載したオーディオ処理装置に
よると、請求項１に記載した発明において、一対の第１
のフィルタ手段は、伝達関数に相関性のあるデジタルフ
ィルタで構成したことで、演算処理量の比較的少ない簡
単な構成のデジタルフィルタで第１のフィルタ手段が実
現できる。

【００６７】請求項５に記載したオーディオ処理装置に
よると、請求項１に記載した発明において、ヘッドホン
を装着した聴取者の頭部の動きの方向を検知する検知手
段を備えて、この検知手段の出力に応じて、一対の第２
のフィルタ手段の伝達関数を可変することで、音像定位
位置を、ヘッドホンの装着者の動きに対応して逐次補正
することが可能になる。

【００６８】請求項６に記載したオーディオ処理装置に
よると、請求項５に記載した発明において、検知手段は
圧電振動ジャイロを使用したことで、圧電振動ジャイロ
を使用して簡単かつ良好に音像定位位置の補正のための
検出処理が行える。

【００６９】請求項７に記載したオーディオ処理装置に
よると、請求項５に記載した発明において、検知手段は
地磁気方位センサを使用したことで、地磁気方位センサ
を使用した絶対的な方位検出手段を使用して正確に音像
定位位置の補正のための検出処理が行える。

【００７０】請求項８に記載したオーディオ再生方法に
よると、聴取者の左耳及び右耳の耳元で再生されるオー
ディオで形成される音場として、第１の変換処理でイン
パルス応答の演算に基づいて任意の位置に音像定位を与
えた音場とすることができると共に、第２の変換処理
で、任意の位置に充分な距離感を与えた音像定位とする
ことができ、少ない演算処理量で、任意の位置に充分な
距離感を持つ音像定位を与えた音場とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による全体構成の例
を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による第１の信号処
理部の構成例（構成例１）を示す構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に適用できるデジタ
ルフィルタの例を示す構成図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態による第１の信号処
理部の構成例（構成例２）を示す構成図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態による第２の信号処
理部の構成例を示す構成図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態による第２の信号処
理部での処理例を示す特性図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態による全体構成の例
を示すブロック図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態による聴取者の角度
変化と遅延時間の変化との関係を示す特性図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態による聴取者の角度
変化とレベル変化との関係を示す特性図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態による全体構成の
例を示すブロック図である。

【図１１】従来のオーディオ処理装置の構成の一例を示
す構成図である。

【図１２】デジタルフィルタの一例を示す構成図であ
る。

【図１３】頭外音像定位処理を説明するための説明図で
ある。

【符号の説明】

１１Ｌ…左チャンネルオーディオ信号入力端子、１１Ｒ
…右チャンネルオーディオ信号入力端子、１３…第１の
信号処理部、１４Ｌ，１４Ｒ…第２の信号処理部、１８
…ヘッドホン装置、２１Ｌ，２１Ｒ…第２の信号処理
部、２２…ヘッドホン装置、２３…回転角速度センサ、
２４…回転角演算処理部、３１Ｌ…左フロントチャンネ
ルオーディオ信号入力端子、３１Ｒ…右フロントチャン
ネルオーディオ信号入力端子、３１Ｃ…センタチャンネ
ルオーディオ信号入力端子、３１ＳＬ…左リアチャンネ
ルオーディオ信号入力端子、３１ＳＲ…右リアチャンネ
ルオーディオ信号入力端子、３１ＬＦＥ…低域専用チャ
ンネルオーディオ信号入力端子、３３…分配処理部、３
４…２チャンネル化処理部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの音源から入力されるｎ
   チャンネル（ｎ≧１の正の整数）のオーディオ信号を２
   チャンネルの信号に変換する第１のフィルタ手段と、 上記第１のフィルタ手段からの一対の出力信号が入力さ
   れ、伝達関数が無相関性を有する一対の第２のフィルタ
   手段と、 上記一対の第２のフィルタ手段からの一対の出力信号を
   ヘッドホンの左右のスピーカユニットに供給する出力部
   とを備えたオーディオ処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のオーディオ処理装置にお
   いて、 上記一対の第２のフィルタ手段は、デジタルフィルタで
   構成され、遅延時間を一対で異ならせることを特徴とす
   るオーディオ処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のオーディオ処理装置にお
   いて、 上記一対の第２のフィルタ手段は、デジタルフィルタで
   構成され、乗算係数を一対で異ならせることを特徴とす
   るオーディオ処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のオーディオ処理装置にお
   いて、 上記一対の第１のフィルタ手段は、伝達関数に相関性の
   あるデジタルフィルタで構成したことを特徴とするオー
   ディオ処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のオーディオ処理装置にお
   いて、 上記ヘッドホンを装着した聴取者の頭部の動きの方向を
   検知する検知手段を備え、 上記検知手段の出力に応じて、上記一対の第２のフィル
   タ手段の伝達関数を可変するオーディオ処理装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のオーディオ処理装置にお
   いて、 上記検知手段は、圧電振動ジャイロを使用したオーディ
   オ処理装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載のオーディオ処理装置にお
   いて、 上記検知手段は、地磁気方位センサを使用したオーディ
   オ処理装置。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの音源から入力されるｎ
   チャンネル（ｎ≧１の正の整数）のオーディオ信号を、
   上記音源から聴取者の左耳及び右耳までの２系統のイン
   パルス応答に基づいて２チャンネルの信号に変換する第
   １の変換処理と、 上記第１の変換処理で得られた一対の信号に対して、無
   相関性の伝達関数でそれぞれ独立に反射音付加処理を行
   う第２の変換処理とを行い、 上記第２の変換処理が行われた一対の信号を、聴取者の
   左耳及び右耳の耳元で再生させるオーディオ再生方法。