JP2009017009A - 音響効果切替装置、信号処理方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドホンにおける聴取時に発生する仮想立体音響効果を付加しない音と仮想立体音響効果を付加した音との切り替えの違和感を低減することができる音響効果切替装置、信号処理方法およびプログラムを提供すること。
【解決手段】本発明の音響効果切替装置１００は、仮想立体音響効果を付加しない音から付加した音へ切り替えるときに、クロスフェード処理を行って、両者の割合を所定時間かけて徐々に変化させることによって、頭内定位から頭外定位へ切り替わるときの違和感を低減することができる。また、切り替え前後において、同じオーディオ信号を用いることができるから、聴取が中断されることがない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヘッドホン聴取時において、仮想立体音響効果付加切替時の違和感を低減する技術に関する。

一般的に、ヘッドホンで音を聴く場合には、スピーカ出力を聴く場合とは異なり、音像が頭の中にこもるような聴感（以下、頭内定位という）となり、正しい音像定位を損ない、また長時間のヘッドホン聴取時の聴き疲れの原因にもなっている。この現象を解消するため、ヘッドホン聴取時であってもスピーカ出力を聞いているような頭の外から立体的に音が聞こえるような聴感（以下、頭外定位という）を得るシステムが開発されている。

例えば、スピーカ再生時のスピーカから耳までの伝達関数を測定し、当該伝達関数を入力されたオーディオ信号に畳み込むことによって実現するシステムがある。この伝達関数は、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ：Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と、測定した部屋の空間伝達関数を含むものである。

このように、ヘッドホンにおいて仮想立体音響効果を付加することにより、頭外定位を得ることが可能になったが、一般的な聴取者はヘッドホン利用時には頭内定位になる状況に慣れてしまっているため、頭内定位となる仮想立体音響効果を付加しない音と頭外定位となる仮想立体音響効果を付加した音を切りかえて聴取した場合に、距離感や頭外定位再現効果を認知できない場合がある。このように認知できないと、聴取者は、単に距離感を音圧レベルが下がったと感じたり、頭外定位のための周波数変化が周波数特性の悪化と感じたりしてしまうため、音質の劣化として認知してしまうことになる。そのため、事前に記憶してある頭外定位をしやすい音を一時的に聞かせることによって頭外定位の効果を得るようにし、その後に仮想立体音響効果を付加した音を聴かせる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
特開平９−６５４９８号公報

しかし、特許文献１のような技術を用いて、仮想立体音響効果を付加しない音と仮想立体音響効果を付加した音とを切り替えて聴こうとしても、その切り替えの間には事前に記憶された全く無関係の音を聴かなくてはならず、聴取中の音が途切れてしまう。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドホンにおける聴取時に発生する仮想立体音響効果を付加しない音と仮想立体音響効果を付加した音との切り替えの違和感を低減することができる音響効果切替装置、信号処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、ヘッドホンにオーディオ信号を供給する音響効果切替装置において、外部から入力される第１のオーディオ信号に対して、仮想立体音響効果を付加する演算を行って第２のオーディオ信号を出力する演算処理手段と、前記第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅する第１の増幅手段と、前記第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅する第２の増幅手段と、前記第１の増幅手段によって増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって増幅された第２のオーディオ信号とを加算して出力する加算手段と、外部から入力される切替信号を検知する検知手段と、前記検知手段が切替信号を検知した場合に、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御する増幅率制御手段とを具備することを特徴とする音響効果切替装置を提供する。

また、別の好ましい態様において、前記外部から入力された第１のオーディオ信号に対して、予め設定された時間の遅延処理を行う遅延手段をさらに具備し、前記第１の増幅手段は、前記遅延手段によって遅延処理された第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記増幅率制御手段は、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて、前記第１の増幅率または前記第２の増幅率のいずれか一方が単純増加し、他方が単純減少するように変化させてもよい。

また、別の好ましい態様において、前記増幅率制御手段は、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との合計値が変化しないように変化させてもよい。

また、別の好ましい態様において、前記外部から供給される第１のオーディオ信号は、マルチチャンネルのオーディオ信号であり、前記演算処理手段は、前記第１のオーディオ信号の各チャンネルに仮想立体音響効果を付加する演算を行ってマルチチャンネルの第２のオーディオ信号を生成し、前記第１の増幅手段は、前記第１のオーディオ信号の各チャンネルに対して、当該チャンネルごとに設定された第１の増幅率で増幅処理を行い、前記第２の増幅手段は、前記第２のオーディオ信号の各チャンネルに対して、当該チャンネルごとに設定された第２の増幅率で増幅処理を行い、前記加算手段は、前記第１の増幅手段によって増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって増幅された第２のオーディオ信号とをチャンネルごとに加算して出力し、前記増幅率制御手段は、前記検知手段が切替信号を検知した場合に、チャンネルごとに前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記演算処理手段によって生成された第２のオーディオ信号を所定の増幅率で増幅する補正増幅手段をさらに具備し、前記第２の増幅手段は、前記補正増幅手段で増幅された第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅してもよい。

また、本発明は、ヘッドホンにオーディオ信号を供給する音響効果切替装置に用いる信号処理方法であって、外部から入力される第１のオーディオ信号に対して、仮想立体音響効果を付加する演算を行って第２のオーディオ信号を出力する演算処理過程と、前記第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅する第１の増幅過程と、前記第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅する第２の増幅過程と、前記第１の増幅過程において増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅過程において増幅された第２のオーディオ信号とを加算して出力する加算過程と、外部から入力される切替信号を検知する検知過程と、前記検知過程において切替信号を検知した場合に、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅過程によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅過程によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御する増幅率制御過程とを備えることを特徴とする信号処理方法を提供する。

また、別の好ましい態様において、ヘッドホンにオーディオ信号を供給するコンピュータに、外部から入力される第１のオーディオ信号に対して、仮想立体音響効果を付加する演算を行って第２のオーディオ信号を出力する演算処理機能と、前記第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅する第１の増幅機能と、前記第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅する第２の増幅機能と、前記第１の増幅機能において増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅機能において増幅された第２のオーディオ信号とを加算して出力する加算機能と、外部から入力される切替信号を検知する検知機能と、前記検知機能において切替信号を検知した場合に、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅機能によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅機能によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御する増幅率制御機能とを実現させるためのプログラムを提供する。

本発明によれば、ヘッドホンにおける聴取時に発生する仮想立体音響効果を付加しない音と仮想立体音響効果を付加した音との切り替えの違和感を低減することができる音響効果切替装置、信号処理方法およびプログラムを提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

＜実施形態＞
本実施形態に係る音響効果切替装置１００は、入力されたオーディオ信号Ｓｉｎに仮想立体音響効果を付加したオーディオ信号Ｓｏｕｔをヘッドホンに出力する機能を有し、仮想立体音響効果を付加した音と付加しない音を所望のタイミングで切り替えることができる。以下、音響効果切替装置１００の構成および操作部４について図１を用いて説明する。

音響効果切替装置１００は、演算処理部１、切替部２および制御部３を有し、操作部４が外部に接続されている。演算処理部１は、スピーカ再生時の伝達関数（インパルス応答）を入力されるオーディオ信号Ｓｉｎに畳み込んで出力する機能を有する。この畳み込みは時間領域での畳み込みであってもよいし、周波数領域での畳み込みであってもよい。周波数領域での畳み込みを行う場合には、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、逆ＦＦＴを用いる必要があるが、伝達関数情報を多く畳み込むことが可能であり、高品位の仮想立体音響効果を与えることができる。本実施形態においては、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎは、Ｌｃｈ、Ｒｃｈの２チャンネルを有する。

演算処理部１の構成について、図２を用いて説明する。演算処理部１は、入力されたオーディオ信号ＳｉｎのＬｃｈについて、Ｌｃｈ左耳係数演算回路１１、Ｌｃｈ右耳係数演算回路１２に入力する。一方、Ｒｃｈについては、Ｒｃｈ左耳係数演算回路１３、Ｒｃｈ右耳係数演算回路１４に入力する。

Ｌｃｈ左耳係数演算回路１１は、入力されたオーディオ信号ＳｉｎのＬｃｈに対して、Ｌｃｈ左耳係数を畳み込む演算回路であって、演算処理を行った信号を出力する。Ｌｃｈ左耳係数とは、Ｌｃｈのスピーカから出力されるインパルスをダミーヘッド、もしくは被測定者の左耳に設置したマイクで取得したインパルス応答を示す伝達関数である。

Ｌｃｈ右耳係数演算回路１２は、入力されたオーディオ信号ＳｉｎのＬｃｈに対して、Ｌｃｈ右耳係数を畳み込む演算回路であって、演算処理を行った信号を出力する。Ｌｃｈ右耳係数とは、Ｌｃｈのスピーカから出力されるインパルスをダミーヘッド、もしくは被測定者の右耳に設置したマイクで取得したインパルス応答を示す伝達関数である。

Ｒｃｈ左耳係数演算回路１３、Ｒｃｈ右耳係数演算回路１４についても、上記Ｌｃｈ左耳係数演算回路１１、Ｌｃｈ右耳係数演算回路１２のＬｃｈがＲｃｈとなっただけであり、それぞれ、オーディオ信号ＳｉｎのＲｃｈに対して、Ｒｃｈ左耳係数、Ｒｃｈ右耳係数を畳み込む演算回路であって、演算処理を行った信号を出力する。Ｒｃｈ左耳係数、Ｒｃｈ右耳係数についても上記同様、Ｒｃｈのスピーカから出力されるインパルスをダミーヘッド、もしくは被測定者の左耳、右耳に設置したマイクで取得したインパルス応答を示す伝達関数である。

加算器１５は、Ｌｃｈ左耳係数演算回路１１から出力される信号とＲｃｈ左耳係数演算回路１３から出力される信号とを加算して新たなオーディオ信号のＬｃｈとして生成する。一方、加算器１６は、Ｌｃｈ右耳係数演算回路１２から出力される信号とＲｃｈ右耳係数演算回路１４から出力される信号とを加算して新たなオーディオ信号のＲｃｈとして生成する。そして、Ｌｃｈ、Ｒｃｈを有する新たに生成したオーディオ信号をオーディオ信号Ｓｈとして、後述する切替部２の増幅回路２１に出力する。

図１に戻って説明を続ける。切替部２は、増幅回路２１、２２、加算器２３を有する。増幅回路２１、２２は、後述する制御部３に制御され、増幅率が設定される。増幅回路２１は、演算処理部１から出力されたオーディオ信号ＳｈのＬｃｈ、Ｒｃｈに対して、設定された増幅率で増幅処理を行う。増幅回路２２は、入力されたオーディオ信号ＳｉｎのＬｃｈ、Ｒｃｈに対して、設定された増幅率で増幅処理を行う。なお、本実施形態においては、増幅回路２１、２２に設定される増幅率は、Ｌｃｈ、Ｒｃｈともに同じ増幅率として設定されている。

加算器２３は、増幅回路２１において増幅されたオーディオ信号Ｓｈと増幅回路２２において増幅されたオーディオ信号Ｓｉｎとをチャンネルごとに加算し、Ｌｃｈ、Ｒｃｈを有するオーディオ信号Ｓｏｕｔとして出力する。本実施形態においては、増幅回路２１、２２は、後述するように制御部３から出力される制御信号Ｇ１、Ｇ２に基づいて増幅率が設定されるから、切替部２は、オーディオ信号Ｓｉｎとオーディオ信号Ｓｈとのクロスフェードを行って、出力する信号を切り替えるように動作する。

操作部４は、利用者が仮想立体音響効果を付加した音と付加しない音を切り替えたいときに、利用者によって操作されることによって、制御部３に当該操作が行われたことを示す切替信号を出力する。本実施形態においては、切替信号はステップ関数で表される信号であって、仮想立体音響効果を付加した音を用いる場合には、“１”を示す信号、付加しない音を用いる場合には“０”を示す信号であるものとする。

制御部３は、上述のように、切替部２の増幅回路２１、２２を制御して、増幅率を設定する機能を有している。本実施形態においては、制御部３は、図３に示すような構成である。以下、制御部３の構成について、図３を用いて説明し、増幅回路２１、２２を制御するための制御信号について図４、図５を用いて説明する。

制御部３は、遅延器３１−１、３１−２、増幅器３２−１、３２−２、３２−３、加算器３４から構成される一次のＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタ、オーバーフローリミッタ３５、加算器３６を有する。遅延器３１−１、３１−２は、入力された信号を所定時間遅延させる機能を有している。操作部４から出力される切替信号は、遅延器３１−１および増幅器３２−１に入力される。増幅器３２−１、３２−２、３２−３は、入力された信号に対して、それぞれ増幅率ａ_０、ａ_１、ｂ_１の増幅処理を行う。加算器３４は、各増幅器３２−１、３２−２、３２−３から出力された信号を加算し、遅延器３１−２に出力するとともに、オーバーフローリミッタ３５に出力する。ＩＩＲフィルタの係数は、予め設定されている切替時間に応じて設定される。切替時間の説明は後述する。

オーバーフローリミッタ３５は、ＩＩＲフィルタからの出力された信号の出力レベルがＩＩＲフィルタに設定される係数によっては、オーバーシュートして０以下になったり、１以上になったりする場合もあるため、この影響を防止するために設けられたリミッタである。具体的には、ＩＩＲフィルタから出力された信号の出力レベルが、１を超えた場合には１に固定して出力し、０を下回った場合には０に固定して出力する。このようにして出力した信号を制御信号Ｇ１といい、切替部２の増幅回路２１に出力するとともに、加算器３６へ出力する。そして、増幅回路２１は、入力される制御信号Ｇ１の出力レベルに対応した増幅率が設定される。

加算器３６は、“１”を示す信号と制御信号Ｇ１を反転した信号とを加算して制御信号Ｇ２として切替部２の増幅回路２２に出力する。すなわち、本実施形態においては、制御信号Ｇ１と制御信号Ｇ２を加算すると“１”になるようになっている。そして、増幅回路２２は、制御信号Ｇ２の出力レベルに対応した増幅率が設定される。

次に、制御部３に入力される切替信号と、出力される制御信号Ｇ１、Ｇ２との関係について図４、図５を用いて説明する。図４は、利用者が操作部４を操作して、仮想立体音響効果を付加しない音から付加した音に切り替える指示を出した場合の切替信号と制御信号Ｇ１、Ｇ２の出力レベルの変化の態様を示している。図５は、図４とは逆に、仮想立体音響効果を付加した音から付加しない音に切り替える指示を出した場合の切替信号と制御信号Ｇ１、Ｇ２の出力レベルの変化の態様を示している。

まず、利用者が操作部４を操作して、仮想立体音響効果を付加しない音から付加した音に切り替える指示を出すと、切替信号の出力レベルが“０”から“１”に変化する（図４下図参照）。制御部３は入力される切替信号を上述のように信号処理すると、制御信号Ｇ１は出力レベルが“０”から“１”に、制御信号Ｇ２は出力レベルが“１”から“０”に、所定時間かけて変化する（図４上図参照）。上述した予め設定された切替時間は、この所定時間に相当する。切替時間は、短すぎると後述するような効果が得られず、長すぎると変化に対するストレスを感じる可能性があるため、望ましくは１００ミリ秒から１秒程度の間が設定される。なお、切替時間については予め設定されているが、利用者が操作部４を操作して切替時間を変更するようにしてもよい。

また、利用者が操作部４を操作して、仮想立体音響効果を付加した音から付加しない音に切り替える指示を出すと、切替信号の出力レベルが“１”から“０”に変化する（図５下図参照）。制御部３は入力される切替信号を上述のように信号処理すると、制御信号Ｇ１は出力レベルが“１”から“０”に、制御信号Ｇ２は出力レベルが“０”から“１”に、所定時間かけて変化する（図５上図参照）。この所定時間も上述した予め設定された切替時間に相当する。

次に、音響効果切替装置１００の動作について説明する。利用者は、音響効果切替装置１００から出力されるオーディオ信号Ｓｏｕｔが供給されるヘッドホンを装着し、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎを聴取している。入力されるオーディオ信号Ｓｉｎは、図示しないチューナがラジオ放送を受信し、そのラジオ音声をオーディオ信号に変換したものである。

まず、利用者はラジオ放送において、会話が行われているときには、仮想立体音響効果を付加しない音として聴取している。この状態においては、切替信号の出力レベルは“０”、制御信号Ｇ１の出力レベルは“０”、制御信号Ｇ２の出力レベルは“１”である。そのため、切替部２において、演算処理部１から出力されたオーディオ信号Ｓｈは、増幅率が“０”である増幅回路２１で遮断され、オーディオ信号Ｓｉｎは、増幅率が“１”である増幅回路２２を介して、オーディオ信号Ｓｏｕｔとして出力される。

利用者は、ラジオ放送の内容が、会話から楽曲の演奏に切り替わったときに、仮想立体音響効果を付加した音に切り替えて聴取しようと考え、操作部４を操作して仮想立体音響効果を付加した音に切り替える指示を出す。これにより、切替信号の出力レベルは“０”から“１”に変化する。そして、制御信号Ｇ１の出力レベルは、“０”から“１”へ、制御信号Ｇ２の出力レベルは、“１”から“０”へ、それぞれ所定時間かけて変化する。

このように変化すると、増幅回路２１に設定される増幅率は“０”から“１”へ、増幅回路２２に設定される増幅率は“１”から“０”へ、それぞれ所定時間かけて変化する。そのため、利用者は、仮想立体音響効果を付加しない音が徐々に小さくなり、仮想立体音響効果を付加した音が徐々に大きくなるように聴こえる。すなわち、オーディオ信号Ｓｏｕｔは、オーディオ信号Ｓｉｎとオーディオ信号Ｓｈがクロスフェードして生成された信号となっている。

利用者は、楽曲の演奏が終了して会話にもどると、仮想立体音響効果を付加しない音に切り替えて聴取しようと考え、操作部４を操作して仮想立体音響効果を付加しない音に切り替える指示を出す。これにより上述とは逆に仮想音響効果を付加した音が徐々に小さくなり、仮想立体音響効果を付加しない音が徐々に大きくなるように聴こえる。

このように、音響効果切替装置１００は、仮想立体音響効果を付加しない音から付加した音へ切り替えるときに、クロスフェード処理を行って、両者の割合を所定時間かけて徐々に変化させることによって、頭内定位から頭外定位へ切り替わるときの違和感を低減することができる。また、切り替え前後において、同じオーディオ信号を用いることができるから、聴取が中断されることがない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。

＜変形例１＞
上述した実施形態においては、切り替え時の切替時間以外は、仮想立体音響効果を付加した音または付加しない音のいずれか一方だけが、オーディオ信号Ｓｏｕｔとして出力されていたが、切替時間以外であっても仮想立体音響効果を付加した音と付加しない音が同時に出力されるような構成であってもよい。この場合は、以下に説明するような構成とすればよい。

本変形例に係る音響効果切替装置１００は、図６に示すような構成であって、実施形態の構成に加えて遅延部５、補正増幅回路６を有する。遅延部５は、オーディオ信号Ｓｉｎが入力され、そのオーディオ信号Ｓｉｎに対して、演算処理部１における仮想立体音響効果を付加する演算処理に要する時間に相当する時間の遅延処理を行って増幅回路２２に出力する。また、補正増幅回路６は、設定された増幅率でオーディオ信号Ｓｈを増幅し、増幅回路２１に出力する。ここで、補正増幅回路６に設定された増幅率は、演算処理部１における演算によって、仮想立体音響効果が付加された音は、頭外定位になるために聴覚上音量レベルが低下したように感じることがあり、これを補正するために必要な増幅率として設定される。この増幅率は、予め設定されていてもよいし、利用者が操作部４を操作して決定するようにしてもよい。

また、利用者は、操作部４を操作して、仮想立体音響効果を付加した音と付加しない音との混合割合を指定すると、操作部４は、仮想立体音響効果を付加した音がどのくらいの割合で混合されるか、すなわち仮想立体音響効果を付加した音の割合を示す上限値情報を制御部３に対して出力する。この上限値情報が示す割合は、増幅回路２１に設定される増幅率の上限値を示すものとなる。

操作部４から出力された上限値情報は、図３の２点鎖線で示すように、オーバーフローリミッタ３５に入力される。このように上限値情報が入力されたオーバーフローリミッタ３５は、ＩＩＲフィルタから出力された信号の出力レベルは、上限値情報が示す割合を超えた場合には、当該割合に固定して出力し、“０”を下回った場合には“０”に固定して出力する態様で機能する。ここで、図７、図８に、上限値情報が示す割合が“０．８”である場合の制御信号Ｇ１、Ｇ２の変化の態様を示す。

仮想立体音響効果を付加しない音から付加した音に切り替える場合には、図７に示すように、切替時間の経過後には制御信号Ｇ１の出力レベルが“０．８”、制御信号Ｇ２の出力レベルが“０．２”に変化する。一方、仮想立体音響効果を付加した音から付加しない音に切り替える場合には、切替時間の経過後に制御信号Ｇ１の出力レベルが“０”、制御信号Ｇ２の出力レベルが“１”に変化する。このように、仮想立体音響効果を付加した音を聴くときには、仮想立体音響効果を付加した音と付加しない音を混合して聴くこともできる。このようにすると、頭外定位、頭内定位の両方の音を同時に聴くことができ、頭外定位感による仮想立体音響効果が得られるとともに、頭内定位感による迫力感が得られる。また、頭外定位の距離感を制御することができる。

なお、上限値情報は、仮想立体音響効果を付加した音の割合を示す情報であったが、切り替え後の増幅回路２１、２２における増幅率の関係を規定する情報であればどのような情報であってもよい。また、仮想立体音響効果を付加した音の割合の下限値、すなわち、仮想立体音響効果を付加しない音の割合の上限値を設定することにより、仮想立体音響効果を付加しない音を利用者が聴いているときにおいても、仮想立体音響効果を付加した音を下限値に対応する割合で混合するようにしてもよい。

そして、実施形態のように仮想立体音響効果を付加した音または付加しない音のいずれか一方だけが、オーディオ信号Ｓｏｕｔとして出力される構成であっても、上述のような遅延部５、補正増幅回路６の双方、または、いずれか一方を用いることができる。このようにすると、切り替え前後において、演算処理部１における演算処理に要する時間のずれが気にならないものとなり、さらに、音量レベルの変化による違和感を低減することができる。

＜変形例２＞
上述した実施形態においては、制御部３は、図３に示すようにＩＩＲフィルタを用いた構成であって、切替信号を図４、５に示すような制御信号Ｇ１、Ｇ２に変換していた。このような構成は一例であって、制御信号Ｇ１、Ｇ２の出力レベルの変化の態様をどのような態様にするかにより、変化の態様に応じた構成を用いればよい。例えば、制御信号Ｇ１、Ｇ２の出力レベルの変化の態様は、図９に示すような態様であってもよい。すなわち図９（ａ）に示すように、切替時間における出力レベルの変化が直線的に変化する場合、また、図９（ｂ）に示すように、出力レベルの変化が不連続的に変化する場合であってもよい。また、図９（ｂ）に示すように必ずしも制御信号Ｇ１と制御信号Ｇ２の出力レベルの合計が“１”になっていなくてもよい。

そして、図９に示した変化の態様は、制御信号Ｇ１の出力レベルが単調増加し、制御信号Ｇ２の出力レベルが単調減少しているが、必ずしも単調増加、単調減少でなくてもよく、制御信号Ｇ１、Ｇ２の出力レベルが、切替時間内で増加したり、減少したりする態様であってもよい。すなわち、切替時間における変化の態様はどのような態様であってもよく、制御信号Ｇ１、Ｇ２の出力レベルが“０”でない状態が同時に存在する期間、すなわち、切替時間において、仮想立体音響効果を付加した音および付加しない音が同時に出力される期間が存在すればよい。

＜変形例３＞
上述した実施形態、変形例１においては、オーディオ信号ＳｉｎはＬｃｈ、Ｒｃｈの２チャンネルで構成されていたが、より多くのチャンネルであってもよく、それぞれのチャンネルにおいて、仮想立体音響効果を付加した音と付加しない音の混合割合を異ならせてもよい。例えば、オーディオ信号ＳｉｎがＬｃｈ、Ｒｃｈ、ＬＳｃｈ（Ｌサラウンドｃｈ）、ＲＳｃｈ（Ｒサラウンドｃｈ）の４チャンネルである場合には、音響効果切替装置１００は、図１０に示すような構成とすればよい。Ｌｃｈ、Ｒｃｈは、スピーカ出力の場合には、利用者前方の左右に設置されたスピーカから放音するチャンネルを想定し、ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈは、利用者後方の左右に設置されたスピーカから放音するチャンネルを想定している。以下、本変形例における音響効果切替装置１００の構成について説明する。

演算処理部１−１は、オーディオ信号ＳｉｎのＬｃｈ、Ｒｃｈが入力され、実施形態における演算処理部１と同様な処理を行って、Ｌｃｈ、Ｒｃｈを有するオーディオ信号Ｓｈ−ＬＲを出力する。遅延部５−１は、オーディオ信号ＳｉｎのＬｃｈ、Ｒｃｈが入力され、演算処理部１−１における演算処理に要する時間の遅延処理を行って、Ｌｃｈ、Ｒｃｈを有するオーディオ信号Ｓｉｎ−ＬＲを出力する。

切替部２−１は、増幅回路２１−１、２２−１、加算器２３−１を有し、オーディオ信号Ｓｈ−ＬＲとオーディオ信号Ｓｉｎ−ＬＲとに対して、実施形態または変形例１における切替部２と同様な処理を行って、Ｌｃｈ、Ｒｃｈを有するオーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＬＲとして出力する。

演算処理部１−２は、オーディオ信号ＳｉｎのＬＳｃｈ、ＲＳｃｈが入力され、実施形態における演算処理部１と同様な処理を行って、ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈを有するオーディオ信号Ｓｈ−ＳＬＲを出力する。ここで、演算処理部１における処理のうち、Ｌｃｈ右耳係数はＬＳｃｈ右耳係数に、Ｌｃｈ左耳係数はＬＳｃｈ左耳係数に、Ｒｃｈ右耳係数はＲＳｃｈ右耳係数に、Ｒｃｈ左耳係数はＲＳｃｈ左耳係数に、変更して演算処理がなされる。ここで、ＬＳｃｈ右耳係数、ＬＳｃｈ左耳係数とは、ＬＳｃｈのスピーカから出力されるインパルスをダミーヘッド、もしくは被測定者の右耳、左耳に設置したマイクで取得したインパルス応答を示す伝達関数である。ＲＳｃｈ右耳係数、ＲＳｃｈ左耳係数とは、ＲＳｃｈのスピーカから出力されるインパルスをダミーヘッド、もしくは被測定者の右耳、左耳に設置したマイクで取得したインパルス応答を示す伝達関数である。

遅延部５−２は、オーディオ信号ＳｉｎのＬＳｃｈ、ＲＳｃｈが入力され、演算処理部１−２における演算処理に要する時間の遅延処理を行って、ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈを有するオーディオ信号Ｓｉｎ−ＳＬＲを出力する。ここで、遅延部５−１、遅延部５−２における遅延時間は同じであるとする。なお、演算処理部１−１と演算処理部１−２における演算処理に要する時間が異なる場合には、当該時間が長い方に遅延時間をあわせ、当該時間が短い演算処理部については、長い方から短い方を引いた時間を演算処理部内で遅延させる。

切替部２−２は、増幅回路２１−２、２２−２、加算器２３−２を有し、オーディオ信号Ｓｈ−ＳＬＲとオーディオ信号Ｓｉｎ−ＳＬＲとに対して、実施形態または変形例１における切替部２と同様な処理を行って、ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈを有するオーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＳＬＲとして出力する。

制御部３は、操作部４から切替部２−１に適用する上限値情報と、切替部２−２に適用する上限値情報を取得し、切替部２−１の増幅回路２１−１、２２−１と、切替部２−２の増幅回路２１−２、２２−２とを別々の制御信号で制御する。なお、切替部２−１、２−２に入力される制御信号は、上限値情報によって定まる混合割合が異なるだけでなく、切り替え時における制御信号の出力レベルの変化の態様も異なるように制御部３に制御させてもよい。

チャンネル合成部７は、切替部２−１から出力されたオーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＬＲおよび切替部２−２から出力されたオーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＳＬＲが入力される。そして、オーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＬＲのＬｃｈとオーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＳＬＲのＬＳｃｈとを加算してＬｃｈの信号として生成する。一方、オーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＬＲのＲｃｈとオーディオ信号Ｓｏｕｔ−ＳＬＲのＲＳｃｈとを加算してＲｃｈの信号として生成する。このようにして生成したＬｃｈ、Ｒｃｈの信号をＬｃｈ、Ｒｃｈを有するオーディオ信号Ｓｏｕｔとして出力する。

このようにして、サラウンドチャンネル（ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈ）がある場合などは、切替部２−１、２−２において異なる態様で増幅回路を制御するようにすることができる。例えば、Ｌｃｈ、Ｒｃｈにおいては、仮想立体音響効果を付加した音の割合を“０．３”とし、ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈにおいては、仮想立体音響効果を付加した音の割合を“１”とすると、仮想立体音響効果を付加した音に切り替えた後においては、前に定位する音（Ｌｃｈ、Ｒｃｈに対応）は近い距離感として感じ、後に定位する音（ＬＳｃｈ、ＲＳｃｈに対応）はある程度の距離感を持って頭外定位させることができる。そのため、上限値情報をそれぞれのチャンネルに応じて変化させることで、様々な態様の頭外定位を実現することができる。

＜変形例４＞
上述した実施形態、変形例において、切替部２の増幅回路２１、２２は、Ｌｃｈ、Ｒｃｈにかかわらず、同じ増幅処理を行っていたが、チャンネルごとにそれぞれ別の変化の態様の増幅処理、また異なる混合割合になるように行うようにしてもよい。この場合には、制御部３は、制御信号について、さらにＬｃｈ、Ｒｃｈ用の制御信号を出力するようにし、それぞれの制御信号が所望の態様になるように制御部３における処理を行うようにすればよい。このようにすると、様々な態様の頭外定位を実現することができる。

＜変形例５＞
上述した実施形態においては、切替信号は、利用者が操作部４を操作することによって、制御部３に出力されていたが、制御部３は、操作部４以外から切替信号を受信するようにしてもよい。例えば、オーディオ信号Ｓｉｎに切替信号を重畳して、オーディオ信号Ｓｉｎから切替信号を取得してもよい。また、有線、無線通信を行うことができる通信部を設け、制御部３は、通信部を介して外部から切替信号を受信するようにしてもよい。このように、切替信号の取得は、操作部４に限らず、どのような取得方法であってもよい。これにより、利用者が指定したタイミングで仮想立体音響効果を付加した音と付加しない音の切り替えを行うだけでなく、自動的に切り替えることも可能となる。

＜変形例６＞
上述した実施形態においては、切替信号は、出力レベルが“０”、“１”のステップ関数を示す信号であり、この出力によって仮想立体音響効果を付加した音を出力するか付加しない音を出力するかを決定していたが、切り替えのタイミングを指定できればどのような信号であってもよい。例えば、切り替えのタイミングにおいて、パルスが発生する信号であってもよい。また、仮想立体音響効果を付加した音を出力する間だけ、または付加しない音を出力する間だけ切替信号が出力されるようにしてもよい。この場合には、それぞれの信号の態様に対応した処理を制御部３において行えばよい。

＜変形例７＞
上述した実施形態においては、切替時間は、切替信号の出力レベルが“０”から“１”に変化するとき、“１”から“０”に変化するときの両方とも同じ時間であったが、それぞれ異なる切替時間としてもよい。例えば、仮想立体音響効果を付加した音へ切り替える場合には、頭内定位から頭外定位に変化するため、違和感を低減するために切替時間を長めに設定し、逆に仮想立体音響効果を付加しない音へ切り替える場合には、頭外定位から頭内定位に変化し、違和感が少ないから、切替時間を短めに設定してもよい。このように、利用者が感じる違和感の程度に応じて利用者が操作部４を操作することによって、切替時間を設定するようにすればよい。

＜変形例８＞
上述した実施形態における演算処理部１は、切替信号の出力レベルが“０”である間、すなわち仮想立体音響効果を付加した音をオーディオ信号Ｓｏｕｔとして出力していない間は、演算処理を停止させてもよい。これにより消費電力を低減することができる。ここで、切替信号の出力レベルが“０”から“１”に変化したときには、演算処理部１の演算処理を開始することになるが、演算処理に要する時間が経過するまでは、オーディオ信号Ｓｈが出力されないから、制御部３において、当該時間は切替信号の出力レベルが０であるものとみなして制御部３における処理を行なってもよい。すなわち、当該時間経過後に切り替えが開始されるようにしてもよい。このようにすると、切替部２にオーディオ信号Ｓｈが出力されてから、クロスフェード処理が行われるようになるから、仮想立体音響効果を付加した音が途切れないようにすることができる。

＜変形例９＞
実施形態における構成は、コンピュータ２００が、プログラムを実行することにより実現させるようにしてもよい。具体的には、以下のようにすればよい。コンピュータ２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、記憶手段２０２、操作手段２０３、外部機器と接続するためのインターフェイス２０４を有する。操作手段２０３は、実施形態における操作部４の機能を有し、記憶手段２０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクなどの記憶手段であって、プログラムが記憶されている。ＣＰＵ２０１は、記憶手段２０２に記憶されたプログラムを実行し、記憶手段２０２のＲＡＭに、実施形態における音響効果切替装置１の各機能、すなわち、演算処理部１、切替部２、制御部３の機能を実現する。そして、入力されたオーディオ信号Ｓｉｎをコンピュータ２００で実現した機能によって信号処理し、当該信号処理されたオーディオ信号Ｓｏｕｔをインターフェイスに接続されるヘッドホンに対して供給する。このようなプログラムについては、記憶手段２０２に記憶されている場合だけでなく、データ入力手段を設け、様々な記録媒体に記録した状態で提供されてもよいし、ネットワークに接続可能な通信部を設け、通信部を介してネットワーク経由でコンピュータにダウンロードしてもよい。

実施形態に係る音響効果切替装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る演算処理部の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る制御部の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る制御部から出力される制御信号の出力レベルの変化の態様の一例を示す説明図である。 実施形態に係る制御部から出力される制御信号の出力レベルの変化の態様の一例を示す説明図である。 変形例１に係る音響効果切替装置の構成を示すブロック図である。 変形例１に係る制御部から出力される制御信号の出力レベルの変化の態様の一例を示す説明図である。 変形例１に係る制御部から出力される制御信号の出力レベルの変化の態様の一例を示す説明図である。 変形例２に係る制御部から出力される制御信号の出力レベルの変化の態様の一例を示す説明図である。 変形例３に係る音響効果切替装置の構成を示すブロック図である。 変形例９に係るコンピュータの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１−１，１−２…演算処理部、１１…Ｌｃｈ左耳係数演算回路、１２…Ｌｃｈ右耳係数演算回路、１３…Ｒｃｈ左耳係数演算回路、１４…Ｒｃｈ右耳係数演算回路、１５，１６…加算器、２，２−１，２−２…切替部、２１，２１−１，２１−２，２２，２２−１，２２−２…増幅回路、２３，２３−１，２３−２…加算器、３…制御部、３１−１，３１−２…遅延器、３２−１，３２−２，３２−３…増幅器、３４，３６…加算器、３５…オーバーフローリミッタ、４…操作部、５，５−１，５−２…遅延部、６…補正増幅回路、７…チャンネル合成部、１００…音響効果切替装置、２００…コンピュータ、２０１…ＣＰＵ、２０２…記憶手段、２０３…操作手段、２０４…インターフェイス

Claims (8)

1. ヘッドホンにオーディオ信号を供給する音響効果切替装置において、
   外部から入力される第１のオーディオ信号に対して、仮想立体音響効果を付加する演算を行って第２のオーディオ信号を出力する演算処理手段と、
   前記第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅する第１の増幅手段と、
   前記第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅する第２の増幅手段と、
   前記第１の増幅手段によって増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって増幅された第２のオーディオ信号とを加算して出力する加算手段と、
   外部から入力される切替信号を検知する検知手段と、
   前記検知手段が切替信号を検知した場合に、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御する増幅率制御手段と
   を具備することを特徴とする音響効果切替装置。
2. 前記外部から入力された第１のオーディオ信号に対して、予め設定された時間の遅延処理を行う遅延手段をさらに具備し、
   前記第１の増幅手段は、前記遅延手段によって遅延処理された第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響効果切替装置。
3. 前記増幅率制御手段は、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて、前記第１の増幅率または前記第２の増幅率のいずれか一方が単純増加し、他方が単純減少するように変化させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響効果切替装置。
4. 前記増幅率制御手段は、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との合計値が変化しないように変化させる
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の音響効果切替装置。
5. 前記外部から供給される第１のオーディオ信号は、マルチチャンネルのオーディオ信号であり、
   前記演算処理手段は、前記第１のオーディオ信号の各チャンネルに仮想立体音響効果を付加する演算を行ってマルチチャンネルの第２のオーディオ信号を生成し、
   前記第１の増幅手段は、前記第１のオーディオ信号の各チャンネルに対して、当該チャンネルごとに設定された第１の増幅率で増幅処理を行い、
   前記第２の増幅手段は、前記第２のオーディオ信号の各チャンネルに対して、当該チャンネルごとに設定された第２の増幅率で増幅処理を行い、
   前記加算手段は、前記第１の増幅手段によって増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって増幅された第２のオーディオ信号とをチャンネルごとに加算して出力し、
   前記増幅率制御手段は、前記検知手段が切替信号を検知した場合に、チャンネルごとに前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅手段によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の音響効果切替装置。
6. 前記演算処理手段によって生成された第２のオーディオ信号を所定の増幅率で増幅する補正増幅手段をさらに具備し、
   前記第２の増幅手段は、前記補正増幅手段で増幅された第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の音響効果切替装置。
7. ヘッドホンにオーディオ信号を供給する音響効果切替装置に用いる信号処理方法であって、
   外部から入力される第１のオーディオ信号に対して、仮想立体音響効果を付加する演算を行って第２のオーディオ信号を出力する演算処理過程と、
   前記第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅する第１の増幅過程と、
   前記第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅する第２の増幅過程と、
   前記第１の増幅過程において増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅過程において増幅された第２のオーディオ信号とを加算して出力する加算過程と、
   外部から入力される切替信号を検知する検知過程と、
   前記検知過程において切替信号を検知した場合に、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅過程によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅過程によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御する増幅率制御過程と
   を備えることを特徴とする信号処理方法。
8. ヘッドホンにオーディオ信号を供給するコンピュータに、
   外部から入力される第１のオーディオ信号に対して、仮想立体音響効果を付加する演算を行って第２のオーディオ信号を出力する演算処理機能と、
   前記第１のオーディオ信号を第１の増幅率で増幅する第１の増幅機能と、
   前記第２のオーディオ信号を第２の増幅率で増幅する第２の増幅機能と、
   前記第１の増幅機能において増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅機能において増幅された第２のオーディオ信号とを加算して出力する加算機能と、
   外部から入力される切替信号を検知する検知機能と、
   前記検知機能において切替信号を検知した場合に、前記第１の増幅率と前記第２の増幅率との関係が予め設定した増幅率の関係になるように所定時間かけて変化させ、当該変化の期間において、前記第１の増幅機能によって０でない増幅率で増幅された第１のオーディオ信号と、前記第２の増幅機能によって０でない増幅率で増幅された第２のオーディオ信号とが同時に出力される期間が存在するように制御する増幅率制御機能と
   を実現させるためのプログラム。

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