JP2011009842A - 音声信号処理装置および音声信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2個の電気音響変換手段で音響再生したときに、マルチチャンネルの各チャンネルについて想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、各チャンネルの音声信号に畳み込む頭部伝達関数畳み込み処理部と、この頭部伝達関数畳み込み処理部からの複数チャンネルの音声信号から、2個の電気音響変換手段に供給するための2チャンネルの音声信号を生成する手段とを備える。頭部伝達関数畳み込み処理部では、複数チャンネルのうちの、少なくとも、左および右チャンネルについて想定される仮想音像定位位置からリスナの両耳への直接波に関する頭部伝達関数は、畳み込まないようにする。
【選択図】図27
Description
リスナの両耳の近傍の位置に設置される2個の電気音響変換手段により音響再生する2チャンネルの音声信号を出力する音声信号処理装置であって、
前記2個の電気音響変換手段で音響再生したときに、2チャンネル以上の複数チャンネルの各チャンネルについて想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記複数チャンネルの各チャンネルの音声信号に畳み込む頭部伝達関数畳み込み処理部と、
前記頭部伝達関数畳み込み処理部からの複数チャンネルの音声信号から、前記2個の電気音響変換手段に供給するための2チャンネルの音声信号を生成する手段と、
を備え、
前記頭部伝達関数畳み込み処理部では、前記複数チャンネルのうちの、少なくとも、左および右チャンネルについて想定される仮想音像定位位置からリスナの両耳への直接波に関する頭部伝達関数は、畳み込まないようにする
ことを特徴とする音声信号処理装置を提供する。
頭部伝達関数の測定を行う場所が反射のない無響室ではないときには、測定された頭部伝達関数には、想定された音源位置(仮想音像定位位置に対応)からの直接波のみではなく、図29において点線で示したような反射波の成分も、分離できずに含まれる。このため、測定した従来の頭部伝達関数は、反射波による成分のため、測定を行った部屋や場所などの形状や、音波を反射する壁や天井、床などの材質に応じた当該測定場所の特性が含まれたものとなっている。
上述したように、従来の頭部伝達関数の畳み込み方法においては、仮想音像定位させたいとして想定された音源位置にスピーカを設置して、直接波と反射波とのインパルスレスポンスを分離できずに両者を含むものとして頭部伝達関数を測定している。そして、当該測定して得た頭部伝達関数をそのまま音声信号に畳み込むようにしていた。
前述したように、特定の音源からの、反射波成分を除く直接波のみについての頭部伝達関数は、例えば無響室で測定することで得ることができる。そこで、無響室において、希望する仮想音像定位位置からの直接波と、想定される複数の反射波について、頭部伝達関数を測定して、畳み込みに用いるようにする。
γn(m)=γ(m)/γref(m)
θn(m)=θ(m)−θref(m)
・・・(式1)
となる。
Xn(m)=IFFT(Rn(m)+jIn(m))
ただし、m=0,1,2・・・,M/2−1
なる演算が逆FFT(IFFT(Inverse Fast Fourier Transform))部38で行われる。こうして、逆FFT部38からは、時間軸の正規化頭部伝達関数データであるインパルスレスポンスXn(m)が得られる。
実際に頭部伝達関数の測定に用いたスピーカおよびマイクロホンを含む測定系の特性を、図5に示す。すなわち、図5(A)は、ダミーヘッドや人間などの障害物を入れない状態で、スピーカにより、0から20kHzまでの周波数信号の音を、同じ一定レベルで再生し、マイクロホンでピックアップしたときの、当該マイクロホンからの出力信号の周波数特性である。
図9は、従来の測定方法により求められた頭部伝達関数の例としてのインパルスレスポンスを示すもので、直接波のみではなく、全ての反射波の成分を含んだ総合的なものとなっている。従来は、図9に示すように、この直接波および反射波の全てを含む総合的なインパルスレスポンスの全体を、1つの畳み込みプロセス区間で、音声信号に畳み込むようにする。
この実施形態では、直接波の正規化頭部伝達関数(直接波方向頭部伝達関数)と、それぞれの反射波の正規化頭部伝達関数(反射波方向頭部伝達関数)とは、上述したように、それぞれ独立に求められる。そこで、第1の例では、直接波および選択したそれぞれの反射波の正規化頭部伝達関数は、音声信号に対して、独立に畳み込み処理するようにする。
この第2の例は、予め定まった聴取環境についての頭部伝達関数を畳み込み処理する場合に用いられる。すなわち、聴取環境スペースの種類や、部屋の形状、大きさ、反射部位の材質(吸音率や反射率)など、聴取環境が予め定まっている場合には、直接波および選択される反射波の正規化頭部伝達関数の畳み込みの開始時点は定まったものとなる。また、その場合には、それぞれの正規化頭部伝達関数を畳み込む際の減衰量(ゲイン)も定まったものとなる。
上述した第1および第2の例では、直接波および選択した反射波については、畳み込みプロセス区間CP0,CP1,CP2,CP3のそれぞれにおいて、予め測定しておいた対応する方向についての正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むようにした。
次に、この発明による音声信号処理装置の実施形態を、2チャンネルヘッドホンを用いてマルチサラウンド音声信号を再生する場合に適用した場合を例に説明する。すなわち、以下に説明する例は、上述した正規化頭部伝達関数を、各チャンネルの音声信号に畳み込むことにより、仮想音像定位を用いた再生を行うことができるようにした場合である。
次に、図15の頭部伝達関数畳み込み処理部74LF,74LS,74RF,74RS,74LB,74RB,74C,74LFEで畳み込まれる正規化頭部伝達関数およびその畳み込み開始タイミングの例について説明する。
そして、畳み込む正規化頭部伝達関数のゲインは、天井および床の材質や表面形状などから想定される吸音率に応じた減衰量とされる。
図26に、既出願の場合における頭部伝達関数畳み込み処理部74LF,74LS,74RF,74RS,74LB,74RB,74C,74LFEの内部構成例を示す。この図26の例では、頭部伝達関数畳み込み処理部74LF,74LS,74RF,74RS,74LB,74RB,74C,74LFEと、加算処理部75のL用加算部75LおよびR用加算部75Rとの間の接続関係も示している。
直接波:F,S,B,C,LFE
頭越しのクロストーク:xF,xS,xB,xLFE
反射波:Fref,Sref,Bref,Cref
と表記することとする。
以上は、正規化頭部伝達関数が畳み込まれた2チャンネルの音声信号が供給されるヘッドホンドライバー120L,120Rの特性を考慮しない場合である。
直接波:F/F=1,S/F,B/F,C/F,LFE/F
頭越しのクロストーク:xF/F,xS/F,xB/F,xLFE/F
反射波:Fref/F,Sref/F,Bref/F,Cref/F
となる。
上述の実施形態では、全てのチャンネルの信号についての正規化頭部伝達関数を、左前方および右前方チャンネルの直接波についての正規化頭部伝達関数で再正規化するようにした。しかし、リスナの聴感上、左前方および右前方チャンネルの直接波については、2重の頭部伝達関数が畳み込まれることによる影響は大きいが、他のチャンネルについては影響が小さいと考えられる。
Claims (9)
- 2チャンネル以上の複数チャンネルの音声信号から、リスナの両耳の近傍の位置に設置される2個の電気音響変換手段により音響再生する2チャンネルの音声信号を生成して出力する音声信号処理装置であって、
前記2個の電気音響変換手段で音響再生したときに、前記2チャンネル以上の複数チャンネルの各チャンネルについて想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記複数チャンネルの各チャンネルの音声信号に畳み込む頭部伝達関数畳み込み処理部と、
前記頭部伝達関数畳み込み処理部からの複数チャンネルの音声信号から、前記2個の電気音響変換手段に供給するための2チャンネルの音声信号を生成する2チャンネル信号生成手段と、
を備え、
前記頭部伝達関数畳み込み処理部では、前記複数チャンネルのうちの、少なくとも、左および右チャンネルについて想定される仮想音像定位位置からリスナの両耳への直接波に関する頭部伝達関数は、畳み込まないようにする音声信号処理装置。 - 請求項1に記載の音声信号処理装置において、
前記頭部伝達関数畳み込み処理部は、前記複数チャンネルのうちの、左および右チャンネルを除くそれぞれのチャンネルについては、
前記仮想音像定位位置に音源を設置し、前記電気音響変換手段の位置に収音手段を設置して測定した、前記音源から前記収音手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数と、前記音源から前記収音手段への、選択された1または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とが、記憶される記憶部と、
前記直接波方向頭部伝達関数と、前記選択された1または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、前記記憶部から読み出して、前記音声信号に畳み込む畳み込み手段と、
を備え、
前記頭部伝達関数畳み込み処理部は、前記複数チャンネルのうちの、左および右チャンネルについては、
前記仮想音像定位位置に音源を設置し、前記電気音響変換手段の位置に収音手段を設置して測定した、前記音源から前記収音手段への、選択された1または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数が、記憶される記憶部と、
前記選択された1または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数を、前記記憶部から読み出して、前記音声信号に畳み込む畳み込み手段と、
を備える
音声信号処理装置。 - 請求項2に記載の音声信号処理装置において、
前記記憶部に記憶される前記直接波方向頭部伝達関数と前記反射波方向頭部伝達関数とは、前記左および右チャンネルについて想定される仮想音像定位位置からリスナの両耳への直接波に関する頭部伝達関数で正規化されている
音声信号処理装置。 - 請求項1に記載の音声信号処理装置において、
前記2チャンネル信号生成手段の後段に、前記左および右チャンネルについて想定される仮想音像定位位置からリスナの両耳への直接波に関する頭部伝達関数の逆関数を畳み込むことにより、前記左および右チャンネルについて想定される仮想音像定位位置からリスナの両耳への直接波に関する頭部伝達関数は、畳み込まないようにする手段を設ける
音声信号処理装置。 - 請求項4に記載の音声信号処理装置において、
前記頭部伝達関数畳み込み処理部は、前記複数チャンネルのそれぞれについて、
前記仮想音像定位位置に音源を設置し、前記電気音響変換手段の位置に収音手段を設置して測定した、前記音源から前記収音手段への直接波の方向についての直接波方向頭部伝達関数と、前記音源から前記収音手段への、選択された1または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とが、記憶される記憶部と、
前記直接波方向頭部伝達関数と、前記選択された1または複数の反射波の方向についての反射波方向頭部伝達関数とを、前記記憶部から読み出して、前記音声信号に畳み込む畳み込み手段と、
を備える音声信号処理装置。 - 請求項2、請求項3または請求項5に記載の音声信号処理装置において、
前記畳み込み手段では、
前記音声信号の時系列信号に対して、前記直接波および前記反射波の前記仮想音源位置から前記電気音響変換手段の位置までの音波の行路長に応じて定められた、前記直接波方向頭部伝達関数の畳み込み処理を開始する開始時点、および前記1または複数の反射波方向頭部伝達関数のそれぞれの畳み込み処理を開始する開始時点のそれぞれから、対応する前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数の畳み込みを実行する
音声信号処理装置。 - 請求項2、請求項3または請求項5に記載の音声信号処理装置において、
前記畳み込み手段では、
前記反射波方向頭部伝達関数は、想定される反射部における音波の減衰率に応じてゲイン調整されて前記畳み込みが実行される
音声信号処理装置。 - 請求項2、請求項3または請求項5のいずれかに記載の音声信号処理装置において、
前記直接波方向頭部伝達関数および前記反射波方向頭部伝達関数は、
前記電気音響変換手段が設置されると想定されるリスナの耳の近傍の位置に、音響電気変換手段を設置し、前記リスナの位置にダミーヘッドまたは人間が存在する状態で、想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した頭部伝達関数を、前記ダミーヘッドまたは前記人間が存在しない素の状態で、前記想定される音源位置で発せられた音波を前記音響電気変換手段でピックアップして測定した素の状態の伝達特性により正規化した正規化頭部伝達関数である
音声信号処理装置。 - 2チャンネル以上の複数チャンネルの音声信号から、リスナの両耳の近傍の位置に設置される2個の電気音響変換手段により音響再生する2チャンネルの音声信号を生成して出力する音声信号処理装置における音声信号処理方法であって、
頭部伝達関数畳み込み処理部が、前記2個の電気音響変換手段で音響再生したときに、前記2チャンネル以上の複数チャンネルの各チャンネルについて想定される仮想音像定位位置に音像が定位するように聴取されるようにするための頭部伝達関数を、前記複数チャンネルの各チャンネルの音声信号に畳み込む頭部伝達関数畳み込み処理工程と、
2チャンネル信号生成手段が、前記頭部伝達関数畳み込み処理工程での処理結果の複数チャンネルの音声信号から、前記2個の電気音響変換手段に供給するための2チャンネルの音声信号を生成する2チャンネル信号生成工程と、
を有し、
前記頭部伝達関数畳み込み処理工程では、前記複数チャンネルのうちの、少なくとも、左および右チャンネルについて想定される仮想音像定位位置からリスナの両耳への直接波に関する頭部伝達関数は、畳み込まないようにする
音声信号処理方法。
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