JP2005080079A - 音声再生装置及び音声再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 目的とする音場を広帯域で再現すること。
【解決手段】 低域用スピーカシステム５により、所望の音場は得られるような音波面が形成された低域音声を出力することで、低域音声については広い受聴範囲で全体的な音像定位を得るようにしている。そのうえで、高域用スピーカシステム６から出力する高域音声を所定の遅延時間だけ遅延させて出力することで、例えば高域用スピーカシステム６から出力する高域音声の音像が絶対音像よりずれている場合でも、聴取者に対して低域再生手段から出力する低域音声の絶対音像位置に高域音声の音像を知覚させることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声信号を音声として再生する音声再生装置、及び音声再生方法に関するものである。

従来から複数のスピーカを用いた音声再生システムにおいては、しかるべき受聴位置において、目的とする音像定位が得られるような各種の音響効果技術が知られている。
例えば、２チャンネルのインテンシティ方式のステレオ再生システムや、多チャネルのサラウンド方式のステレオ再生システムなどが知られている。
そして、前者のようなステレオ再生システムであれば、所定の受聴位置、すなわち左右のスピーカと受聴位置とで正三角形を形成する受聴位置において目的とする音像定位が得られるようにしていた。

上記したようなステレオ再生システムでは、しかるべき受聴位置以外の聴取者に聞こえる再生音が、所定の受聴位置の聴取者に聞こえる再生音と大きく異なる。つまり、しかるべき受聴位置以外では、目的とする音像定位を得ることができない。

ここで、上記したような点について図５を用いて簡単に説明しておく。
図５は、スピーカの配置位置と受聴位置における聴取者の両耳応答特性の関係を示した図である。
この図５（ａ）には、聴取者の前方左右に２つのスピーカ（左スピーカＳＬと右スピーカＳＲ）を配置されている。
このとき、２つのスピーカＳＬ，ＳＲから等距離とされる受聴位置Ａの聴取者の両耳へ到来する音は、図５（ｂ）のように示すことができる。つまり、受聴位置Ａの聴取者の左耳には、左スピーカＳＬから左音声Ｌ１が到達し、右耳には右スピーカＳＲからの右音声Ｒ１が到達することになる。この場合、左右のスピーカから聴取者の耳に到達する左右の音声Ｌ１、Ｒ１のタイミングはほぼ一致したものとなり、受聴位置Ａの聴取者は、これら２つのスピーカＳＬ，ＳＲのほぼ中央付近の位置ａに音像があるように知覚されることになる。

またこのとき、受聴位置Ａの聴取者の左耳には右スピーカＳＲからの右音声Ｒ２が、また右耳には左スピーカＳＬの左音声Ｌ２が回り込んで到達することになるが、これら音声Ｒ２、Ｌ２は、左右のスピーカＳＬ，ＳＲから回り込んで聴取者の反対側の耳に到達することになるので、聴取者の耳に到達するタイミングは音声Ｌ１、Ｒ１に比べて遅れることになる。

一方、図５（ａ）に示した受聴位置Ａより右側とされる受聴位置Ｂにおける聴取者の両耳へ到来する音は、図５（ｃ）のように示すことができる。即ち、この場合も、受聴位置Ｂの聴取者の左耳には、左スピーカＳＬからの左音声Ｌ１が到達し、また右耳には右スピーカＳＲからの右音声Ｒ１がそれぞれ到達することになる。

このときも、受聴位置Ａの聴取者の左耳には右スピーカＳＲからの右音声Ｒ２が、右耳には左スピーカＳＬの左音声Ｌ２がそれぞれ到達することになる。
これら音声Ｒ２、Ｌ２は、左右のスピーカＳＬ，ＳＲから回り込んで聴取者の反対側の耳に到達することになるので、聴取者の耳に到達するタイミングは、上記同様、音声Ｌ１、Ｒ１に比べて遅れることになる。ただし、この場合は、左右のスピーカから聴取者までの距離が異なるので、左右のスピーカから音声Ｒ２、Ｌ２が到達するタイミングに差が生じることになる。

そしてこの場合は、図５（ａ）に示すように、受聴位置Ｂが、受聴位置Ａより右スピーカＳＲよりであることから、受聴位置Ｂの聴取者の左耳に到達する左音声Ｌ１のタイミングと、右耳に到達する右音声Ｒ１のタイミングとを比べると、受聴位置Ｂが右スピーカＳＲに近い分だけ右音声Ｒ１のほうが聴取者の耳に到達するタイミングが早くなる。
この場合、受聴位置Ｂの聴取者には、先に到達する右音声Ｒ１の方向に音像定位が得られる先行音効果によって、右スピーカＳＲの位置に音像が定位することになる。つまり、受聴位置Ｂの聴取者は、受聴位置Ａの聴取者が得る音像位置ａとは異なる音像位置ｂに音像が得られることになる。但し、実際には左右のスピーカから聴取者に到達する左右音声のレベルなどが異なることから、受聴位置Ｂの聴取者が知覚する音像位置が右スピーカＳＲよりの位置に音像定位したような音像定位感が得られることになる。

このように、図５（ａ）に示したようなスピーカ配置では、例えば左右のスピーカから等しい距離の受聴位置Ａの聴取者には、目的位置での音像定位が得られるものの、その受聴位置Ａとは異なる受聴位置Ｂの聴取者には、受聴位置Ａの音像位置ａとは異なる位置ｂに、あたかも音像定位が得られているような聞こえになる。即ち、従来のステレオ再生システムでは、聴取者の位置が受聴位置Ａから異なる位置の聴取者は目的とする音像位置ａの音像定位を得ることができないものであった。

上記図５に示したスピーカ配置例との比較として、他のスピーカ配置位置と受聴位置における聴取者の両耳応答特性の関係を図６に示す。
この図６（ａ）には聴取者の前方中央に１つのスピーカＳＣが配置されている。この場合、スピーカＳＣのほぼ正面に位置する受聴位置Ａの聴取者に対して到来するスピーカＳＣからの音声Ｃ１は、図６（ｂ）のように示すことができる。つまり、この場合は受聴位置Ａの聴取者の両耳に対してほぼ同じタイミングでスピーカＳＣからの音が到達することになる。また、この場合の音像位置ｃはスピーカＳＣの位置と一致することになる。

一方、図６（ａ）に示した受聴位置Ａより右側とされる受聴位置Ｂの聴取者の両耳へ到来する音声は、図６（ｃ）のように示すことができる。すなわち、この場合は受聴位置Ｂの聴取者の左耳にはスピーカＳＣからの音声Ｃ１が先に到達し、右耳にはスピーカＳＣからの音声Ｃ１が遅れて到達することになるが、受聴位置Ａの聴取者及び受聴位置Ｂの聴取者が得る音像位置は共に音像位置ｃで一致することになる。つまり、この場合は聴取者の受聴位置が変わった場合でも音像位置は一定とされる。

上記図５、図６から分かるように、スピーカから音を出力する場合には、スピーカからの波面形状が異なると、その聞こえ方も異なるものであった。つまり、スピーカの配置位置と受聴位置に応じて聞こえ方が異なるものであった。これは、スピーカから出力される音を、人間の頭部や耳介のように立体的な聴覚器官で聴く場合には鼓膜へ伝えられる音圧波形も異なるので聞こえ方が異なることによるものとされる。

そして、従来、スピーカから音声を出力することにより、目的とする音場を再現する方法としては、特許文献１に開示されている。このような特許文献に１には、スピーカを音波の最大空間周波数の１／２波長以下の間隔で配列して再生することで、再生音が周囲に拡散し、互いに干渉しあうなどして、原音場に近い波面が形成されるようにした技術が開示されている。
また、特許文献１には、スピーカを音波の最大空間周波数の１／２波長以下の間隔で配列して再生したときに、原音場に近い波面を再現するための音声を収音する技術なども開示されている。

なお、本発明に関連する技術文献としては、聴取者に知覚される音像位置を変えることなく音量感を補うために遅延させた信号を付加する技術が特許文献２や特許文献３に開示されている。しかし、これら特許文献２、特許文献３では、波面の再現についての検討がされていない。

特開平２−１１４７９９号公報 特開平９−１４９５００号公報 特開平１０−２４３５００号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている再生装置は、スピーカの間隔を再現する音場の最大再生周波数（最大空間周波数）の１／２波長以下にする必要がある。
このため、数十Ｈｚの低域から数十ｋＨｚの高域までの広帯域にわたって音場を再現するには、狭い間隔で多数のスピーカを配置することが必要になる。
例えばスピーカにより１７ｋＨｚの音を再生して音場を再現するには、スピーカを１ｃｍ間隔で配置することが必要になり、実際にスピーカを配置することは不可能であった。
したがって、上記特許文献１に開示されているような再生装置では、低域から高域までの広い周波数帯域の音波を一つの波面により出力することは困難であり、高域を含めた広帯域の音場を再現することができないという問題を有している。

そこで、本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、目的とする広帯域の音場を再現することができる音声再生装置及び音声再生方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の音声再生装置は、目的とする音場を再現する音波面が形成されるようにして、所定の最大周波数以下の音声である低域音声を再生出力する低域音声再生手段と、低域音声を帯域成分として有する音源に含まれ、低域音声の最大周波数より高い周波数成分を含む高域音声を再生出力する高域音声再生手段と、
高域音声再生手段から再生出力される高域音声を、低域音声再生手段から再生出力される低域音声に対して所定時間遅延されたタイミングで再生出力させる再生出力タイミング制御手段とを備えるようにした。

また本発明の音声再生方法は、目的とする音場を再現する音波面が形成されるようにして、所定の最大周波数以下の音声である低域音声を再生出力する低域音声再生手順と、低域音声を帯域成分として有する音源に含まれ、低域音声の最大周波数より高い周波数成分を含む高域音声を再生出力する高域音声再生手順と、高域音声再生手段から再生出力される高域音声を、前記低域音声再生手段から再生出力される低域音声に対して所定時間遅延されたタイミングで再生出力させる再生出力タイミング制御手順とを実行するようにした。

上記構成によれば、目的とする音場を再現する音波面が形成されるように所定周波数以下の低域音声を再生することで、低域音声については広い受聴範囲で所望の音場を再現すると共に、この低域音声と同一音源からの高域音声については遅延手段により、低域音声より遅らせて再生することで、低域音声が聞こえる範囲内の聴取者に対して、低域音声により再現される音場の音像位置に高域音声の音像を知覚させることが可能になる。

上記したような本発明によれば、低域音声については広い受聴範囲で所望の音場を再現すると共に、この低域音声と同一音源からの高域音声については低域音声より遅らせて再生することで、低域音声が聞こえる範囲内の聴取者に対して、低域音声により再現される音場の音像位置に高域音声の音像を知覚させることができるので、低域から高域までの広帯域の音場を再現することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態では、本発明の音声再生装置としての機能を備えたＡＶシステムを例に挙げて説明する。
図１は、本実施の形態のＡＶシステムにおけるスピーカの配置例を示した図である。なお、図１は本実施の形態のＡＶシステム１を上面側から見た図である。

この図１に示すＡＶシステム１においては、スクリーン２と、そのスクリーン２に映像を表示するための前面投射型の投射型プロジェクタ３が備えられている。そして、この場合、スクリーン２の背面側に低域用スピーカシステム５、高域用スピーカシステム６が設けられていると共に、スクリーン２の前面中央に超低域用スピーカ（サブウーファ）８が配置されている。
また、このようなＡＶシステム１では、視聴者Ｕ（Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３）の背面側に広帯域用スピーカシステム７が配置されている。

低域音声再生手段を構成する低域用スピーカシステム５は、例えば数十Ｈｚ〜３ｋＨｚまでの低中域音声を再生可能な複数の低域用スピーカ５−１、５−２・・・のスピーカアレイによって構成される。
これらの複数の低域用スピーカ５−１、５−２・・・は、間隔Ｌ（Ｌは距離（長さ）を示す）で配置されている。
低域用スピーカ５−１、５−２・・・の間隔Ｌは、低域用スピーカ５−１、５−２・・・により再生する再生音声の最大再生周波数（最大空間周波数）によって決定される波長λの１／２以下の長さであればでよい。またその間隔Ｌは必ずしも一定である必要はない。
例えば低域用スピーカ５−１、５−２・・・の最大再生周波数を３ｋＨｚとして低中域音声の再生を行う場合は、低域用スピーカ５−１、５−２・・・を５．６ｃｍ以下の間隔で配置すれば良いことになる。
なお、実際には低域用スピーカ５−１、５−２・・・のサイズ等を考慮して、スピーカの配置間隔、すなわちスピーカの最大再生周波数などを決定すればよいものである。

また、図１では低域用スピーカシステム５の低域用スピーカ５−１、５−２・・・を一定の間隔Ｌでスクリーン２の左右方向に配置されている様子が示されているが、低域用スピーカをスクリーン２の上下方向に配置する場合も、スピーカを間隔Ｌ以下で配置すればよい。

高域音声再生手段を構成する高域用スピーカシステム６は、例えば３ｋＨｚ以上の高域音声を再生可能な３つの高域用スピーカ６−１、６−２、６−３によって構成され、これら高域用スピーカ６−１、６−２、６−３がスクリーン２の背面左側、背面中央、背面右側にそれぞれ配置されている。なお、図１に示す例では、高域用スピーカシステム６は３つの高域用スピーカ６−１、６−２、６−３によって構成されているが、これはあくまで一例であり、高域用スピーカシステム６は、より多くのスピーカを用いて構成することが好ましい。

広帯域用スピーカシステム７は、例えば数十Ｈｚ〜数十ｋＨｚまでの広帯域音声を再生可能な、２つの広帯域用スピーカ７−１、７−２によって構成される。
広帯域用スピーカシステム７は、図１示すＡＶシステム１においてサラウンド再生を実現するために、視聴者Ｕの後方左右に広帯域用スピーカ７−１、７−２にそれぞれ配置され、リア方向のサラウンド音声を出力するようにしている。

超低域用スピーカ８は、例えば２００Ｈｚ以下の超低域音声を再生す可能なスピーカによって構成され、例えば視聴者Ｕの前面方向に配置されている。
このような超低域用スピーカ８もまた、図１示すＡＶシステム１においてサラウンド再生を実現するために設けられるものとされる。例えば、視聴者Ｕの前面方向に配置されている。

このように本実施の形態のＡＶシステム１においては、視聴者Ｕの前方に配置する低域用スピーカ５−１、５−２・・・の配置間隔Ｌを、上述したように各低域用スピーカ５−１、５−２・・・が再生可能な最大再生周波数（最大空間周波数）によって決定される波長の１／２以下に設定するようにしている。そのうえで、各低域用スピーカ５−１、５−２・・・から再現すべき音場に対応した低域音声をそれぞれ出力するようにしている。

この場合、低域用スピーカシステム５の低域用スピーカ５−１、５−２・・・から出力される低域音声は、各低域用スピーカ５−１、５−２・・・から周囲に拡散し互いに干渉するなどして合成されて全体で１つの波面を形成することになる。そして、このようにして一つの音波面を形成することにより、目的とする音場を再現することができる。このようにして音場を再現した場合は、音像位置が同じ位置に聞こえる受聴範囲を拡大することができるようになる。

上記低域用スピーカシステム５の各低域用スピーカ５−１、５−２・・・から出力される低域音声は、それら低域音声を合成したときに、目的とする音場を再現することができる低域音声であればよい。
例えば上記特許文献１に開示された技術により収音した音声、つまりマイクロホンを低域用スピーカシステム５の各低域用スピーカ５−１、５−２・・・と同じ間隔Ｌで配置して収音することにより得るようにした低域音声を利用することが考えられる。あるいは、武田他、「多チャネルスピーカ再生を用いた波面合成に関する検討」日本音響学会講演論文集、2000年9月、p407-408に記載されているような方法で作成された信号から低域音声信号を作成して、この低域音声信号を用いて作成した低域音声を利用することが考えられる。

一方、高域用スピーカシステム６からは、例えば各高域用スピーカ６−１〜６−３の出力レベルの比率を操作するなどして音像位置を制御した高域音声を出力するようにしているのであるが、低域用スピーカ５−１、５−２・・・のようにして、最大周波数の１／２波長以内の距離間隔ではスピーカを配置してはいない。このために、高域音声に関しては、上記低域音声とは異なり目的とする音場を再現するための波面を形成することはできない。

しかしながら、本実施の形態のＡＶシステム１においては、高域用スピーカシステム６から再生される高域音声の再生タイミングを、低域用スピーカシステム５から再生される低域音声の再生タイミングより数ミリ秒から数十ミリ秒だけ遅延させて出力するようにしている。但し、このときの遅延時間は、遅れて再生されることになる高域音声が、低域音声の反響音（エコー音）として視聴者Ｕに対して聞こえない時間内に設定するようにされる。

このように、本実施の形態のＡＶシステム１においては、低域用スピーカシステム５の低域用スピーカ５−１、５−２・・・を、各低域用スピーカ５−１、５−２・・・が再生可能な最大空間周波数によって決定される波長λの１／２以下に設定したうえで、各低域用スピーカ５−１、５−２・・・から、それぞれ再現すべき低域音声を再生することで、低域音声については、広い受聴範囲において目的とする音場を再現するようにしている。
そのうえで、高域用スピーカシステム６から再生する高域音声の再生タイミングを、上記低域用スピーカシステム５から再生する低域音声の再生タイミングより所定の遅延時間だけ遅らせるようにしている。
この結果、次に説明する理由によって、本実施の形態のＡＶシステム１では、低域から高域までの広帯域に渡って目的とする音場を再現することが可能になる。

本願発明者らが検討を行った結果、同じ音源に由来する音を帯域分割し、さらに、これらの帯域分割した音を、それぞれ異なる位置から出力させるとした場合において、この分割された各帯域の音声について時間差を与えて出力した場合においては、人間の聴覚としては、最も先に耳に到来した帯域成分の音声が出力された位置に、音源が位置して聞こえるということが分かった。つまり、他の位置から出力された遅れて聞こえてくる周波数成分の音声も、最も先に耳に到来した帯域成分の音声が出力された位置に定位するようにして聞こえることが分かったものである。
すなわち、例えば同じ音源に由来する音を低域周波数成分と高域周波数成分に分けて出力したときに、低域周波数成分を時間的に先となるように出力させれば、この低域周波数成分の音により、その音源としての音場が決定されるということである。

そして、図１による説明では、低域周波数成分により、目的とする音源が再現されるように波面形成している上で、この低域周波数成分に対して、高域成分が遅延されるように出力していることで、高域周波数成分が低域周波数成分より遅れて視聴者の耳に到達するようにしている。これにより、人間の聴覚としては、高域周波数成分についても、低域周波数成分と同じ低位位置に聞こえることになる。つまり、人間の聴覚としては、高域スピーカから出力される高域音声についても、低域スピーカから出力される低域音声と同様にして、音場が再現されているものとして聞こえることになる。
このようなことから結果的に、低域から高域の広帯域にわたって、目的とする音場を再現するための波面形成が行われたのと同等の聞こえ方を得ることができる。

したがって、高域用スピーカシステム６から再生される高域音声により目的とする音場を再現しなくとも、低域用スピーカシステム５から再生する低域音声により、音場を再現したうえで、少なくとも視聴者Ｕにエコー音として聞こえることのない範囲内で、高域音声を低域音声より遅延させて出力すれば、目的とする音場を再現することができるものである。

以下、上記したようなＡＶシステム１を実現するための構成例について説明する。
先ず、上記したようなＡＶシステム１において音源として用いられる記録メディアのデータ構造例について説明する。
なお、記録メディアには、映像データ、字幕データ、及び音声データが多重化されて記録されているものとする。
またこの場合、記録メディアに記録される音声データとしては、上記した低域用スピーカシステム５の低域用スピーカ５−１、５−２・・・と、高域用スピーカシステム６の高域用スピーカ６−１〜６−３にそれぞれ対応した、いわゆる波面再生方式の音声データ、及び広帯域用スピーカシステム１の広帯域用スピーカ７−１、７−２と超低域用スピーカ８にそれぞれ対応したサラウンド再生方式の音声データが多重化されて記録されているものとする。

図２はデータ構造を模式的に示した図である。
この図２（ａ）に示すように、記録メディアにおいては、例えば映像パケット、字幕パケット、及び複数の音声パケット１、音声パケット２・・・音声パケットｎからなるパックが構成され、その先頭にはパックヘッダが付加されている。パックヘッダには、例えば同期再生時に基準となる付加情報が与えられている。

音声パケットは、図２（ｂ）に示すように、複数の音声チャネル１、音声チャネル２・・・音声チャネルｎから構成され、その先頭にはパケットヘッダが付加されている。
パケットヘッダには、例えば音声制御に用いる各種制御データが記録されている。
例えばサンプリング周波数、多重化チャネル数、クロスオーバー周波数、データ符号化方式を表すデータ符号化方式コードが、及び、音声信号再生方式の仕様（フォーマット）を表す音声信号仕様コードなどが記録されている。
さらに、この音声信号仕様コードには、音声データのフォーマット、例えば再生方式（波面再生方式／インテンシティ制御方式）やスピーカ間隔、スピーカ配置などの情報が記録されている。

また各音声チャネルは、図２（ｃ）に示すように、データの先頭にチャネルヘッダが付加されている。
チャネルヘッダには、例えばチャネル番号、周波数帯域、ゲイン、位相量を示した各データが付加情報として記録されている。

図３は上記したＡＶシステム１の構成を示したブロック図である。
この図３において、光ディスク駆動部１０は、光ディスクに記録されている多重化データを読み出すようにされる。
逆多重化回路１１は、読み出された多重化データから、ヘッダと、映像データ、字幕データ及び複数チャネルの音声データの検出及び分離を行うようにされる。

音声データデコード回路１２は、逆多重化回路１１から伝送されてくる音声データのデコードを行うようにされる。
また、音声データデコード回路１２はデコードした音声データの位相や振幅レベルの調整を行って音声再生部２０に出力するようにされる。
このとき、音声データデコード回路１２は、デコードした音声データのうち、広帯域周波数データは広帯域周波数再生回路２１に出力し、超低域周波数データは超低域周波数再生回路２３に出力するようにされる。また、低域周波数データは低域周波数再生回路２５に、高域周波数データは高域周波数再生回路２７に出力するようにされる。

字幕データデコード回路１３は、逆多重化回路１１から伝送されてくるヘッダ情報に含まれるタイミング情報にしたがって字幕パケットから字幕データをデコードして出力するようにされる。また、映像データデコード回路１４は、上記同様、逆多重化回路１１から伝送されてくるヘッダ情報に含まれるフレームレートにしたがって映像データをデコードして出力するようにされる。

字幕再生回路１５は、字幕データデコード回路１３でデコードされた字幕データに所要の再生処理を施して字幕信号として出力するようにされる。
映像再生回路１６は、映像データデコード回路１４でデコードされた映像データに所要の再生処理を施して映像信号として出力するようにされる。

字幕・スーパーインポーズ回路１７は、字幕パケットに付加されているパケットヘッダにヘッダ情報として記録されている字幕制御情報などのタイミング情報に基づいて、字幕信号を映像信号に重畳するといった、いわゆるスーパーインポーズ処理を施して、映像表示装置部１８に応じた映像信号形式に変換して出力するようにされる。
映像表示装置部１８は、字幕・スーパーインポーズ回路１７から供給される映像信号に基づいて映像を表示するようにされる。

広帯域周波数再生回路２１は、制御部３１の制御に基づいて、音声データデコード回路１２から供給される複数の広帯域周波数データに対して、ゲイン調整などの信号処理を施した後、アナログ信号に変換して広帯域周波数信号として広帯域周波数増幅回路２２に出力するようにされる。

広帯域周波数増幅回路２２は、広帯域周波数再生回路２１からの広帯域周波数信号を所定レベルまで増幅した後、広帯域用スピーカシステム７に出力し、広帯域用スピーカシステム７の広帯域用スピーカ７−１、７−２から出力するようされる。

超低域周波数再生回路２３は、制御部３１の制御に基づいて、音声データデコード回路１２から供給される超低域周波数データに対してゲイン調整などの信号処理を施した後、超低域周波数信号として超低域周波数増幅回路２４に出力する。超低域周波数増幅回路２４は、超低域周波数信号を所定レベルまで増幅した後、超低域用スピーカ８から出力するようにされる。

低域周波数再生回路２５は、音声データデコード回路１２から供給される複数の低域周波数データに対して、制御部３１の制御に基づいて、それぞれゲイン調整などの信号処理を施した後、アナログ信号に変換して低域周波数信号として低域周波数増幅回路２６に出力するようにされる。低域周波数増幅回路２６は、低域周波数再生回路２５からの低域周波数信号をそれぞれ所定レベルまで増幅した後、低域用スピーカシステム５に出力し、低域用スピーカシステム５の各低域用スピーカ５−１、５−２・・・から出力するようにされる。

高域周波数再生回路２７は、音声データデコード回路１２から供給される複数の高域周波数データに対して、それぞれゲイン調整などの信号処理を施した後、アナログの高域周波数信号に変換してタイミング制御手段である遅延回路２８に出力するようにされる。

遅延回路２８は、高域周波数再生回路２７からの高域周波数信号を、設定された遅延時間分だけ遅らせて高域周波数増幅回路２９に出力するようにされる。
高域周波数増幅回路２９は、遅延回路２８により所定の遅延時間分だけ遅延させた高域周波数再生回路２７からの高域周波数信号をそれぞれ所定レベルまで増幅した後、高域用スピーカシステム６に出力し、高域用スピーカシステム６の高域用スピーカ６−１、６−２、６−３から出力するようにされる。

制御部３１は、当該ＡＶシステム１全体の制御を行うと共に、逆多重化回路１１で多重化データから分離したヘッダ情報などを用いて各種制御を行うようにされる。
例えば、上記図２に示したパケットヘッダに付加されているサンプリング周波数や、データ符号化方式コードに基づいて、音声データデコード回路１２の動作を切り替える切替制御をおこなうようにされる。また、同じくパケットヘッダに付加されている音声信号仕様（フォーマット）コードから、音声再生部２０の仕様と一致する音声パケットだけを選択するようにされる。
音声パケット１が波面再生方式の音声パケット、音声パケット２がインテンシティ制御方式の音声パケット、音声パケット３がサラウンド再生方式の音声パケットであれば、対応する音声パケット１と音声パケット３を選択するようにされる。

また、制御部３１は、スクリーン２の大きさやリスニングルームの大きさにより、音声パケットに含まれている音声チャネルの数と、配置されているスピーカの数が一致しない場合には、パケットヘッダやチャネルヘッダのヘッダ情報から、実際に配置されているスピーカの数に合わせて、すなわち再生環境に合うように必要な音声チャネルを選択すようにされる。
そして、チャネルヘッダのチャネル番号により各音声チャネルの音声データを対応する再生回路、すなわち広帯域周波数再生回路２１、超低域周波数再生回路２３、低域周波数再生回路２５、高域周波数再生回路２７へ伝送するため制御を行うようにされる。

また、制御部３１は、チャネルヘッダに記録されているデータの内、ゲインと位相量を示すデータに基づいて、音声データデコード回路１２において位相制御を実行させ、また、各再生回路、広帯域周波数再生回路２１、超低域周波数再生回路２３、低域周波数再生回路２５、高域周波数再生回路２７においてゲイン調整などを実行させるようにしている。なお、位相制御は各再生回路において行うことも可能である。

したがって、このようにＡＶシステム１を構成すれば、光ディスクなどの記録メディアに記録されている音声データに基づいて、高域用スピーカシステム６から出力する高域音声を、低域用スピーカシステム５から低域スピーカシステム５から出力する低域音声より遅らせて出力することができるので、低域から高域までの広帯域にわたって、目的とする広帯域の音場を再現することができるようになる。

なお、図３に示した本実施の形態のＡＶシステム１では、タイミング制御手段として遅延回路２８を用いて高域周波数信号を遅延させるようにしているが、これはあくまでも一例であり、例えばパケットヘッダに付加されている音声データのデコードタイムスタンプによって、最終的に高域用スピーカシステム６から出力される高域音声を低域用スピーカシステム５から出力される低域音声より遅延させるようにしても良い。

また、低域周波数再生回路２５及び高域周波数再生回路２７において、低域用スピーカシステム５と高域用スピーカシステム６との位置関係により、低域周波数信号と高域周波数信号との再生タイミングを調整するなどして、高域音声を低域音声より遅延させるようにしても良い。

ところで、上記図３に示したＡＶシステム１においては、光ディスクなどの記録メディアに、少なくとも、波面再生方式の音声データとして低域用スピーカシステム５に対応した低域周波数データと、高域用スピーカシステム６に対応した高域周波数データが多重化されているものとして説明したが、これはあくまでも一例である。例えば記録メディアには、帯域分割していない音声データを記録しておくことも可能である。

その場合のＡＶシステムのブロック構成としては図４に示すことができる。
なお、図３と同一ブロックには同一番号を付してその詳細な説明は省略する。
図４に示したＡＶシステムにおいては、図示するように、音声データデコード回路１２と、超低域周波数再生回路２３、低域周波数再生回路２５、及び高域周波数再生回路２７との間に、周波数帯域分離回路４１が設けられている点が、上記図３に示したＡＶシステム１と異なるものとされる。

このような周波数帯域分離回路４１では、光ディスクから読み出され、音声データデコード回路１２でデコードされた広帯域周波数データを高域周波数データと低域周波数データに分離するようにされる。
そして、このようにして周波数帯域分離回路４１で分離した高域周波数データと低域周波数データを、超低域周波数再生回路２３、低域周波数再生回路２５、及び高域周波数再生回路２７に供給する。
このとき、低域周波数再生回路２５では、広帯域周波数データから分離した低域周波数データの位相やレベルの制御を行い、低域用スピーカシステム５から目的とする音場を再現するための低域音声を出力することができる低域周波数データを信号処理によって生成することができる。

なお、本実施の形態のＡＶシステムでは、再生すべき各種データが、映像データや字幕データ及び複数の音声チャネルの音声データが多重化されて光ディスクなどの記録メディアに記録されているものとして説明したが、例えば、ネットワーク回線を介して映像データ、字幕データ、複数の音声チャネルの音声データなどの再生すべきデータを受信できるように構成することも可能である。
また、記録メディアは、光ディスクに限定されるものでなく、例えばブルーレイディスクなどでも良いことは言うまでもない。

また、本実施の形態においては、本発明の音声再生装置を備えたＡＶシステムを例に挙げて説明したが、本発明の音声再生装置は、少なくとも低域周波数信号を再生して低域音声を出力する低域音声再生手段と、高域周波数信号を再生して高域音声を出力する高域音声再生手段と、高域音声を低域音声より遅延させて出力することができる遅延手段を備えていれば良いものとされる。

また、本実施の形態では、低域用スピーカシステムを複数の低域用スピーカを組み合わせたスピーカアレイにより構成するものとして説明したが、これはあくまでも一例であり、低域用スピーカシステムは、再現すべき絶対的な音像定位が得られる音波の波面を合成することができるような構成であれば何れの構成でも良く、例えば無指向性の球状スピーカや単体スピーカを用いて構成することも可能である。

本実施の形態のＡＶシステムにおけるスピーカの配置例を示した図である。 音源から多重化されたデータ構造の一例を示した図である。 本実施の形態のＡＶシステムの構成を示したブロック図である。 本実施の形態のＡＶシステムの他の構成を示したブロック図である。 スピーカの配置位置と受聴位置における聴取者の両耳応答特性の関係を示した図である。 スピーカの配置位置と受聴位置における聴取者の両耳応答特性の関係を示した図である。

符号の説明

１ ＡＶシステム、２ スクリーン、３ 投射型プロジェクタ、４ 聴取者、５−１ ５−２ ５−３・・・ 低域用スピーカ、５ 低域用スピーカシステム、６−１〜６−３、高域用スピーカ、６ 高域用スピーカシステム、７−１ ７−２ 広帯域用スピーカ、７ 広帯域用スピーカシステム、８ 超低域用スピーカ、１０ 光ディスク駆動部、１１ 逆多重化回路、１２ 音声データデコード回路、１３ 字幕データデコード回路、１４ 映像データデコード回路、１５ 字幕再生回路、１６ 映像再生回路、１７ 字幕・スーパーインポーズ回路、１８ 映像表示装置部、２０ 音声再生部、２１ 広帯域周波数再生回路、２２ 広帯域周波数増幅回路、２３ 超低域周波数再生回路、２４ 超低域周波数増幅回路、２５ 低域周波数再生回路、２６ 低域周波数増幅回路、２７ 高域周波数再生回路、２８ 遅延回路、２９ 高域周波数増幅回路、３１ 制御部、４１ 周波数帯域分離回路

Claims (3)

1. 目的とする音場を再現する音波面が形成されるようにして、所定の最大周波数以下の音声である低域音声を再生出力する低域音声再生手段と、
   前記低域音声を帯域成分として有する音源に含まれ、前記低域音声の最大周波数より高い周波数成分を含む高域音声を再生出力する高域音声再生手段と、
   前記高域音声再生手段から再生出力される前記高域音声を、前記低域音声再生手段から再生出力される低域音声に対して所定時間遅延されたタイミングで再生出力させる再生出力タイミング制御手段と、
   を備えることを特徴とする音声再生装置。
2. 前記低域音声再生手段は、
   前記最大周波数によって決定される音波の波長の１／２以下の長さ間隔で配置された複数のスピーカを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の音声再生装置。
3. 目的とする音場を再現する音波面が形成されるようにして、所定の最大周波数以下の音声である低域音声を再生出力する低域音声再生手順と、
   前記低域音声を帯域成分として有する音源に含まれ、前記低域音声の最大周波数より高い周波数成分を含む高域音声を再生出力する高域音声再生手順と、
   前記高域音声再生手段から再生出力される前記高域音声を、前記低域音声再生手段から再生出力される低域音声に対して所定時間遅延されたタイミングで再生出力させる再生出力タイミング制御手順と、
   を実行することを特徴とする音声再生方法。
   

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