JP2011049785A - 音声信号処理装置、音声信号処理方法、および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センタースピーカを設置するスペースを確保することなく、２画面表示機能を有するテレビの左右画面に表示される映像の各視聴者に、付随する音声を、明瞭に、かつ、音像定位に違和感を与えることなく聞かせることができる音声信号処理装置を実現する。
【解決手段】本発明に係る音声信号処理回路１００は、左画面の映像に付随し、左画面の左端部のスピーカから出力される左チャンネル音声信号Ｌ₁’の音量を左画面の映像に付随し、右画面の右端部のスピーカから出力される右チャンネル音声信号Ｒ₁’の音量よりも大きくするＬＲバランス調整部１６１、１６２と、右画面の映像に付随し、左画面の左端部のスピーカから出力される左チャンネル音声信号Ｌ₂’の音量を右画面の映像に付随し、右画面の右端部のスピーカから出力される右チャンネル音声信号Ｒ₂’の音量よりも小さくするＬＲバランス調整部１６３、１６４と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、２系統のステレオ音声信号を処理する音声信号処理装置、および音声信号処理方法に関する。また、そのような音声信号処理装置を備えた表示装置に関する。

表示パネルの大型化に伴い、２画面表示機能を備えたテレビジョン受像機（以下、「テレビ」と略記する）が普及している。２画面表示とは、表示パネルの左半分に第１の映像を、また、表示パネルの右半分に第２の映像を表示する表示態様を指す。

このような２画面表示機能をテレビに実装する場合、各映像に付随する音声を、どのように出力するかが問題となる。

例えば、２画面表示時に、第１の映像に付随する第１の音声と第２の映像に付随する第２の音声とを同時にスピーカから出力すると、第１の映像を見ている第１の視聴者にとっては、第２の音声がノイズとなって第１の音声を聞き取ることが困難になり、また、第２の映像を見ている第２の視聴者にとっては、第１の音声がノイズとなって第２の音声を聞き取ることが困難になるという問題を生じる。第１の音声をスピーカから出力し、第２の音声をヘッドフォン端子から出力することも可能であるが、この場合、第２の映像を見ている視聴者にヘッドフォンの装着を強いることになるという問題を生じる。

このような問題を解決するために、スピーカから放射される音波に指向性を持たせる技術を利用することが考えられる。例えば、第１の映像を見る第１の視聴者には、該第１の映像に付随した第１の音声のみ聴取可能となるように、かつ、第２の映像を見る第２の視聴者には、該第２の映像に付随した第２の音声のみ聴取可能となるように、スピーカから放射される音波に指向性をもたせればよい。

スピーカから放射される音波に指向性を持たせる技術として、特許文献１には、第１のスピーカユニットから放射される音波を、該第１のスピーカの近傍に配置された第２のスピーカユニットから放射される音波で打ち消すことによって、放射される音波に指向性をもたせる技術が開示されている。

特開平１１−２３９４００号公報（１９９９年８月３１日公開）

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、複数のステレオ音声間のクロストークを低下させることを想定したものではなく、２画面表示機能を有するテレビに適用したとしても、各視聴者が見たい映像に付随する音声のみを他の映像に付随する音声に阻害されることなく聞き取れる程度に、各音声を分離することはできない。

また、特許文献１に記載の技術は、２画面表示機能を有するテレビに適用したとしても、各画面に付随する音声の音像が画面の中央に定位しないという問題を生じる。なお、音像を画面の中央に定位させるためにセンタースピーカを設置することが考えられるが、この場合、設置するスペースが必要となる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、センタースピーカを設置するスペースを確保することなく、２画面表示機能を有するテレビの左右画面に表示される映像の各視聴者に、付随する音声を、明瞭に、かつ、音像定位に違和感を与えることなく聞かせることができる音声信号処理装置を実現する。

本発明に係る音声信号処理装置では、上記課題を解決するために、２系統のステレオ音声信号を処理する音声信号処理装置において、第１系統の左チャンネル音声信号の音量を第１系統の右チャンネル音声信号の音量よりも大きくする第１の音量制御手段と、第２系統の左チャンネル音声信号の音量を第２系統の右チャンネル音声信号の音量よりも小さくする第２の音量制御手段と、を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る音声信号処理装置は、左画面の左端部に左スピーカが配置され、かつ、右画面の右端部に右スピーカが配置されたテレビに、左スピーカから第１系統および第２系統の左チャンネル音声信号の音声が出力され、かつ、右スピーカから第１系統および第２系統の右チャンネル音声信号の音声が出力されるように接続されると、左スピーカから出力される第１系統の左チャンネルの音声は、右スピーカから出力される第１系統の右チャンネルの音声より音量が大きくなり、左スピーカから出力される第２系統の左チャンネルの音声は、右スピーカから出力される第２系統の右チャンネルの音声より音量が小さくなる。そして、これにより、第１系統の音声の音像が左画面の中央に定位し、第２系統の音声の音像が右画面の中央に定位するようになる。

従って、左画面の映像に付随する音声が第１系統の音声として入力され、右画面の映像に付随する音声が第２系統の音声として入力された場合、本発明に係る音声信号処理装置は、センタースピーカを設置するスペースを確保することなく、２画面表示機能を有するテレビの左右画面に表示される映像の各視聴者に、付随する音声を、明瞭に、かつ、音像定位に違和感を与えることなく聞かせることができるという効果を奏する。

本発明に係る音声信号処理方法では、上記課題を解決するために、２系統のステレオ音声信号を処理する音声信号処理方法において、第１系統の左チャンネル音声信号の音量を第１系統の右チャンネル音声信号の音量よりも大きくする第１の音量制御工程と、第２系統の左チャンネル音声信号の音量を第２系統の右チャンネル音声信号の音量よりも小さくする第２の音量制御工程と、を含んでいることを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る音声信号処理方法は、本発明に係る音声信号処理装置と同様の作用効果を奏する。

上記音声信号処理装置は、上記第１系統の左チャンネル音声信号および上記第２系統の右チャンネル音声信号を遅延する遅延手段、を更に備えていることが望ましい。

上記の構成によれば、左画面の映像に付随する音声が第１系統の音声として入力され、右画面の映像に付随する音声が第２系統の音声として入力された場合であり、かつ、各系統の左チャンネル音声が左画面の左端部に配置された左スピーカから出力され、右チャンネル音声が右画面の右端部に配置された右スピーカから出力された場合、音声信号処理装置は、左画面側に位置する視聴者に左画面の映像に付随する左チャンネル音声と左画面の映像に付随する右チャンネル音声と、を同時に到達させ（聞かせ）、右画面側に位置する視聴者に右画面の映像に付随する左チャンネル音声と右画面の映像に付随する右チャンネル音声と、を同時に到達させる（聞かせる）ことができる。

従って、上記音声信号処理装置は、左スピーカと視聴者との距離、および右スピーカと視聴者との距離の差、すなわち、左チャンネル音声が視聴者に到達する時間と右チャンネル音声が視聴者に到達する時間との差による音像のズレを補正することができるというさらなる効果を奏する。

上記音声信号処理装置は、上記第１系統の左チャンネル音声信号、上記第１系統の右チャンネル音声信号、上記第２系統の左チャンネル音声信号、および上記第２系統の右チャンネル音声信号の各々の位相を反転する位相反転手段と、上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の左チャンネル音声信号を上記第２系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の右チャンネル音声信号を上記第２系統の右チャンネル音声信号に合成し、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の左チャンネル音声信号を上記第１系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の右チャンネル音声信号を上記第１系統の右チャンネル音声信号に合成する合成手段と、を備えていることが望ましい。

上記の構成によれば、第１系統の左チャンネル音声信号および右チャンネル音声信号、ならびに、第２系統の左チャンネル音声信号および右チャンネル音声信号の各々の位相は、位相反転手段により反転される。そして、第１系統の左チャンネル音声信号は、位相が反転した第２系統の左チャンネル音声信号に合成され、第１系統の右チャンネル音声信号は、位相が反転した第２系統の右チャンネル音声信号に合成され、第２系統の左チャンネル音声信号は、位相が反転した第１系統の左チャンネル音声信号に合成され、第２系統の右チャンネル音声信号は、位相が反転した第１系統の右チャンネル音声信号に合成される。

したがって、第１系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波は、第２系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波を効果的に打ち消し、第１系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波は、第２系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波を打ち消すことができる。同様に、第２系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波は、第１系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波を効果的に打ち消し、第２系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波は、第１系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波を打ち消すことができる。従って、左画面の映像および右画面の映像を見ている各視聴者に、見ている映像に付随する音声をより明瞭に聞かせることができるというさらなる効果を奏する。

上記音声信号処理装置は、上記第１系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第１のフィルタであって、第１の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第１のフィルタと、上記第１系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第２のフィルタであって、第２の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第２のフィルタと、上記第２系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第３のフィルタであって、第３の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第３のフィルタと、上記第２系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第４のフィルタであって、第４の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第４のフィルタと、を備えていることが望ましい。

上記の構成によれば、第１の角度を、上記第１系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められた位置と左スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度とし、第２の角度を、上記第１系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められた位置と右スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度とし、第３の角度を、上記第２系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められたと左スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度とし、第４の角度を、上記第２系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められた位置と右スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度として各頭部伝達関数を決定して各フィルタのフィルタ特性を定めておくことにより、音声信号処理装置は、各映像に付随する音声の音像の定位感を強め、各視聴者に、見ている映像に付随する音声をより明瞭に聞かせることができるというさらなる効果を奏する。

上記音声信号処理装置は、上記第１系統の左チャンネル音声信号、上記第１系統の右チャンネル音声信号、上記第２系統の左チャンネル音声信号、および上記第２系統の右チャンネル音声信号の各々の位相を反転する位相反転手段と、上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第５のフィルタであって、上記第３のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第５のフィルタと、上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第６のフィルタであって上記第４のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第６のフィルタと、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第７のフィルタであって上記第１のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第７のフィルタと、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第８のフィルタであって上記第２のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第８のフィルタと、上記第５のフィルタにより周波数特性が補正された第１系統の左チャンネル音声信号を上記第２系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記第６のフィルタにより周波数特性が補正された第１系統の右チャンネル音声信号を上記第２系統の右チャンネル音声信号に合成し、上記第７のフィルタにより周波数特性が補正された第２系統の左チャンネル音声信号を上記第１系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記第８のフィルタにより周波数特性が補正された第２系統の右チャンネル音声信号を上記第１系統の右チャンネル音声信号に合成する合成手段と、を備えていることが望ましい。

上記の構成によれば、第１系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波は、第２系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波を効果的に打ち消し、第１系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波は、第２系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波を打ち消すことができる。同様に、第２系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波は、第１系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波を効果的に打ち消し、第２系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波は、第１系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波を打ち消すことができる。

また、上記合成手段は、位相反転手段により位相が反転され、かつ、第３のフィルタと同一のフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第１系統の左チャンネル音声信号を、第３のフィルタのフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第２系統の左チャンネル音声信号に合成する。同様に、上記合成手段は、位相反転手段により位相が反転され、かつ、第４のフィルタと同一のフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第１系統の右チャンネル音声信号を、第４のフィルタのフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第２系統の右チャンネル音声信号に合成する。また、上記合成手段は、位相反転手段により位相が反転され、かつ、第１のフィルタと同一のフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第２系統の左チャンネル音声信号を、第１のフィルタのフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第１系統の左チャンネル音声信号に合成する。同様に、上記合成手段は、位相反転手段により位相が反転され、かつ、第２のフィルタと同一のフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第２系統の右チャンネル音声信号を、第２のフィルタのフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正された第１系統の右チャンネル音声信号に合成する。したがって、第１系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波は、第１の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正されたものであり、第１系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波は、第２の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正されたものである。同様に、第２系統の左チャンネル音声信号に基づいて左スピーカから放射される音波は、第３の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正されたものであり、第２系統の右チャンネル音声信号に基づいて右スピーカから放射される音波は、第４の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性に基づいて周波数特性が補正されたものである。

以上のことから、第１の角度を、上記第１系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められた位置と左スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度とし、第２の角度を、上記第１系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められた位置と右スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度とし、第３の角度を、上記第２系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められたと左スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度とし、第４の角度を、上記第２系統の音声の視聴者の視聴位置として予め定められた位置と右スピーカの位置とを結ぶ線分と、テレビの画面とがなす角度として各頭部伝達関数を決定して各フィルタのフィルタ特性を定めておくことにより、各映像について、付随する音声の音像の定位感を強めつつ、もう一方の映像に付随する音声を打ち消すので、各視聴者に、見ている映像に付随する音声をさらに明瞭に聞かせることができるというさらなる効果を奏する。

なお、上記音声信号処理装置を備えた表示装置も本発明の範疇に含まれる。

すなわち、本発明に係る表示装置は、２つの映像を左画面と右画面とに同時に表示可能な表示装置であって、上記音声信号処理装置が、上記左画面の映像に付随する上記第１系統のステレオ音声信号、および上記右画面の映像に付随する上記第２系統のステレオ音声信号を処理することによって得られた上記第１系統および上記第２系統の左チャンネル音声信号の音声を上記左画面の左端部に備えられた左スピーカから出力し、上記ステレオ音声信号を処理することによって得られた上記第１系統および上記第２系統の右チャンネル音声信号の音声を上記右画面の右端部に備えられた右スピーカから出力する出力手段と、を備えている、ことを特徴としている。

以上説明したように、本発明に係る音声信号処理装置は、センタースピーカを設置するスペースを確保することなく、２画面表示機能を有するテレビの左右画面に表示される映像の各視聴者に、付随する音声を、明瞭に、かつ、音像定位に違和感を与えることなく聞かせることができるという効果を奏する。

本発明の実施形態を示すものであり、音声信号処理回路の構成を示すブロック図である。 図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態を示すものであり、デジタルフィルタ部のより詳細な構成を示すブロック図である。 図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態を示すものであり、クロストークキャンセル部のより詳細な構成を示すブロック図である。 左右のスピーカから出力される音声にレベル差があると、左右のスピーカを結ぶ線分の中点から音像の位置がずれることを示す図である。 本発明の実施形態を示すものであり、テレビにおけるスピーカの配置と視聴者との位置関係を示す図である。 図６（ａ）は、スピーカの配置と視聴者との位置関係を示す図であり、図６（ｂ）は、両耳間レベル差と視聴者が知覚する音像方向（正面を０°とした方位角）の相関を示すグラフであり、図６（ｃ）は、両耳間時間差と視聴者が知覚する音像方向の相関を示すグラフである。 音像を偏らせることなく中央に定位させる、両耳間時間差と両耳間レベル差との関係を示したグラフである。 ２つのスピーカから出力される各音声が非コヒーレントである場合、スピーカ間の距離が大きくなると、各音声の音像が分離しやすくなることを示した図である。

本発明に係る音声信号処理装置の一実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。なお、本実施形態に係る音声信号処理装置は、テレビに内蔵可能な回路として実現されているので、以下、これを「音声信号処理回路」と呼称し、参照符号１００を付す。

（音声信号処理回路１００）
まず、音声信号処理回路１００の構成について、図１を参照して説明する。

図１は、音声信号処理回路１００の構成を示したブロック図である。音声信号処理回路１００は、総体的にいうと、２画面（画面Ａ２１０ａ、画面Ｂ２１０ｂ）を備えた映像音声出力装置２００から各画面用の音声を該画面の中央に音像が定位するように出力するために、外部から入力された２系統のステレオ音声信号を処理する回路である。なお、音声信号処理回路１００が処理するステレオ音声信号は、アナログ信号であってもよいが、以下では、デジタル信号、特に、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation）信号を想定する。

図１に示したように、音声信号処理回路１００は、概略的にいえば、入力部１１０と、指向性制御部１２０と、合成部１４１〜１４４と、音像バランス制御部１５０と、出力部１７０と、を備えている。

入力部１１０は、２系統のステレオ音声信号の入力を受け付けるための手段であり、例えば、図１に示したように、４つの入力端子１１１〜１１４により構成することができる。ここで、入力端子１１１は、第１系統の左チャンネル音声信号Ｌ1を入力するための端子であり、入力端子１１２は、第１系統の右チャンネル音声信号Ｒ1を入力するための端子である。また、入力端子１１３は、第２系統の左チャンネル音声信号Ｌ2を入力するための端子であり、入力端子１１４は、第２系統の右チャンネル音声信号Ｒ2を入力するための端子である。

指向性制御部１２０は、４つのデジタルフィルタ部１２１〜１２４と４つのクロストークキャンセル部１３１〜１３４とにより構成することができる。デジタルフィルタ部１２１は、第１系統の左チャンネル音声信号Ｌ1の中高域の指向性を制御するものであり、デジタルフィルタ部１２２は、第１系統の右チャンネル音声信号Ｒ1の中高域の指向性を制御するものである。また、デジタルフィルタ部１２３は、第２系統の左チャンネル音声信号Ｌ2の中高域の指向性を制御するものであり、デジタルフィルタ部１２４は、第２系統の右チャンネル音声信号Ｒ2の中高域の指向性を制御するものである。

クロストークキャンセル部１３１〜１３４は、異なる系統から出力される音声を打ち消す音声の信号を生成する。具体的には、クロストークキャンセル部１３１は、第１系統の左スピーカ２０１から出力される音声を打ち消す音声の信号−Ｌ1を生成し、クロストークキャンセル部１３２は、第１系統の右スピーカ２０３から出力される音声を打ち消す音声の信号−Ｒ1を生成する。また、クロストークキャンセル部１３３は、第２系統の左スピーカ２０２から出力される音声を打ち消す音声の信号−Ｌ2を生成し、クロストークキャンセル部１３４は、第２系統の右スピーカ２０４から出力される音声を打ち消す音声の信号−Ｒ2を生成する。なお、デジタルフィルタ部１２１〜１２４、クロストークキャンセル部１３１〜１３４の構成については、追って詳細に説明する。

合成部１４１は、クロストークキャンセル部１３３によって生成された−Ｌ2を、デジタルフィルタ部１２１によって指向性が制御された信号Ｌ1’に合成し、合成部１４２は、クロストークキャンセル部１３４によって生成された−Ｒ2を、デジタルフィルタ部１２２によって指向性が制御された信号Ｒ1’に合成する。合成部１４３は、クロストークキャンセル部１３１によって生成された−Ｌ1を、デジタルフィルタ部１２３によって指向性が制御された信号Ｌ2’に合成し、合成部１４４は、クロストークキャンセル部１３２によって生成された信号−Ｒ1を、デジタルフィルタ部１２４によって指向性が制御された信号Ｒ2’に合成する。

音像バランス制御部１５０は、遅延部１５１、１５４とＬＲバランス調整部１６１〜１６４から構成することができる。遅延部１５１は、入力された信号Ｌ1’−Ｌ2を遅延するための手段であり、遅延部１５４は、入力された信号−Ｒ1＋Ｒ2’を遅延するための手段である。ここで、遅延部１５１は、画面Ａ２１０ａと正対して画面Ａ２１０ａの中央を視聴者が見ると想定される予め定められた位置（以下、「視聴者Ａの位置」と呼ぶ）において、入力端子１１１、１１２に同時に入力された第１系統の音声信号により表わされる各音声が同時に聴こえるようにして、時間差による音像のズレを補正するための構成である。また、遅延部１５４は、画面Ｂ２１０ｂと正対して画面Ｂ２１０ｂの中央を視聴者が見ると想定される予め定められた位置（以下、「視聴者Ｂの位置」と呼ぶ）において、入力端子１１３、１１４に同時に入力された第２系統の音声信号により表わされる各音声が同時に聴こえるようにして、時間差による音像のズレを補正するための構成である。

ＬＲバランス調整部１６１、１６２は、第１系統の左スピーカ２０１と第１系統の右スピーカ２０３とから出力される音声にレベル差が生じるように、入力された信号の出力レベルを調整するものである。また、ＬＲバランス調整部１６３、１６４は、第２系統の左スピーカ２０２と第２系統の右スピーカ２０４とから出力される音声にレベル差が生じるように、入力された信号の出力レベルを調整するものである。このＬＲバランス調整部は、左右スピーカから出力される音声のレベル差による音像移動効果を得るための構成であるが、この遅延による音像移動効果については、参照する図面を代えて後で説明する。

出力部１７０は、処理済の音声信号を外部に出力するための手段であり、図１に示したように、４つの出力端子１７１〜１７４によって構成することができる。

ここで、出力端子１７１からは、ＬＲバランス調整部１６１により音声レベルが調整された信号（Ｌ1’−Ｌ2）’が出力される。同様に、出力端子１７２からは、（−Ｌ1+Ｌ2’）’が出力され、出力端子１７３からは、（Ｒ1’−Ｒ2）’が出力され、出力端子１７４からは、（−Ｒ1+Ｒ2’）’が出力される。

音声信号処理回路１００により処理された音声信号は、例えば、図１に示したように、音声信号処理回路１００の後段に設けられたデジタルアナログ変換器（以下、「ＤＡＣ」と略記する）１８０によってアナログ音声信号に変換され、更に、ＤＡＣ１８０の後段に設けられたアンプ１９０によって増幅された後、映像音声出力装置２００に供給される。

（映像音声出力装置２００）
音声信号処理回路１００により処理された音声信号の出力先となる映像音声出力装置２００としては、テレビやディスプレイなどが想定される。この映像音声出力装置２００について、図５を参照してもう少し詳しく説明する。

図５は、映像音声出力装置２００における画面Ａ２１０ａ、画面Ｂ２１０ｂ、画面Ａ用の左スピーカ２０１、画面Ｂ用の左スピーカ２０２、画面Ａ用の右スピーカ２０３、画面Ｂ用の右スピーカ２０４の配置を示している。

図５に示したように、映像音声出力装置２００は、２画面表示機能を有しており、画面Ａ２１０ａに映像Ａを、また、画面Ｂ２１０ｂに映像Ｂを表示することができるようになっている。図１に示した音声信号Ｌ1およびＲ1は、この映像Ａに付随する音声Ａを表わすステレオ音声信号であり、また、図１に示した音声信号Ｌ2およびＲ2は、この映像Ｂに付随する音声Ｂを表わすステレオ音声信号である。

この映像音声出力装置２００において、画面Ａ用の左スピーカ２０１、および、画面Ｂ用の左スピーカ２０２は、画面Ａ２１０ａの左端部下方に、それぞれ、左右に隣接するように配置され、左スピーカ２００ａを構成している。また、画面Ａ用の右スピーカ２０３、および、画面Ｂ用の右スピーカ２０４は、画面Ｂ２１０ｂの右端部下方に、それぞれ、左右に隣接するように配置され、右スピーカ２００ｂを構成している。

本実施形態では、画面Ａ用の左スピーカと画面Ｂ用の右スピーカ２０４との水平距離Ｌは、画面Ａ２１０ａの横幅と画面Ｂ２１０ｂの横幅との和の大きさに応じて決定すればよく、例えば、６５インチ型であれば１．４ｍ程度に設定される。なお、本実施形態では、Ｌ＝１．４ｍであるものとして説明することにする。すなわち、画面Ａ、Ｂの幅は０．７ｍとなり、画面Ａおよび画面Ｂの中心から、画面Ａと画面Ｂとの境界線までの距離Ｌ／４＝０．３５ｍとなる。

（デジタルフィルタ部１２１〜１２４）
デジタルフィルタ部１２１〜１２４の各構成について、図２、図５を参照しつつ以下に説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）は、それぞれ、デジタルフィルタ部１２１〜１２４の各構成を示すブロック図である。

図２（ａ）に示すように、デジタルフィルタ部１２１は、入力された信号の中高周波成分をＨＰＦ１２１ａによって抽出し、ＨＲＴＦ（頭部伝達関数）フィルタ１２１ｃ（第１のフィルタ）が、抽出された中高周波成分の周波数特性を頭部伝達関数に応じたフィルタ特性に基づいて補正する。ここで、この頭部伝達関数は、スピーカ２０１と視聴者Ａの位置とを結ぶ線分と、画面Ａから視聴者Ａの位置に下ろした垂線と、がなす角度θ_AL（第１の角度）に応じて予め定められている。また、デジタルフィルタ部１２１は、入力された信号の低周波成分をＬＰＦ１２１ｂによって抽出する。そして、デジタルフィルタ部１２１は、ＨＲＴＦフィルタ１２１ｃにより周波数特性が補正された中高周波成分と、ＬＰＦ１２１ｂによって抽出された低周波成分と、を合成して外部に出力する。

デジタルフィルタ部１２１と同様に、デジタルフィルタ部１２２〜１２４は、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように、入力された信号の中高周波成分の周波数特性を頭部伝達関数に応じたフィルタ特性に基づいて補正し、周波数特性が補正された中高周波成分と、低周波成分と、を合成して外部に出力する。なお、デジタルフィルタ部１２２のＨＲＴＦフィルタ１２２ｃ（第２のフィルタ）が周波数特性の補正に使用する頭部伝達関数は、スピーカ２０３と視聴者Ａの位置とを結ぶ線分と、画面Ａから視聴者Ａの位置に下ろした垂線と、がなす角度θ_AR（第２の角度）に応じて予め定められている。同様に、デジタルフィルタ部１２３のＨＲＴＦフィルタ１２３ｃ（第３のフィルタ）が周波数特性の補正に使用する頭部伝達関数は、スピーカ２０２と視聴者Ｂの位置とを結ぶ線分と、画面Ｂから視聴者Ｂの位置に下ろした垂線と、がなす角度θ_BL（第３の角度）に応じて予め定められており、デジタルフィルタ部１２４のＨＲＴＦフィルタ１２４ｃ（第４のフィルタ）が周波数特性の補正に使用する頭部伝達関数は、スピーカ２０４と視聴者Ｂの位置とを結ぶ線分と、画面Ｂから視聴者Ｂの位置に下ろした垂線と、がなす角度θ_BR（第４の角度）に応じて予め定められている。

以上のように、デジタルフィルタ部１２１〜１２４を構成することにより、スピーカ２０１、２０３からそれぞれ出力される、画面Ａに付随する左右チャンネルの音声が、視聴者Ａの位置でより顕著に聞こえ、スピーカ２０２、２０４からそれぞれ出力される、画面Ｂに付随する左右チャンネルの音声が、視聴者Ｂの位置でより顕著に聞こえるようになる。

（クロストークキャンセル部１３１〜１３４）
クロストークキャンセル部１３１〜１３４の各構成について、図３を参照しつつ以下に説明する。図３（ａ）〜図３（ｄ）は、それぞれ、クロストークキャンセル部１３１〜１３４の各構成を示すブロック図である。

図３（ａ）に示すように、クロストークキャンセル部１３１は、入力された信号の位相を逆位相フィルタ１３１ａ（位相反転手段）において１８０度反転させ、ＨＰＦ１３１ｂにおいて位相反転後の信号から中高周波成分を抽出する。さらに、クロストークキャンセル部１３１は、ＨＲＴＦフィルタ１３１ｃ（第５のフィルタ）において、ＨＲＴＦフィルタ１２３ｃ（第３のフィルタ）のフィルタ特性と同一のフィルタ特性（すなわち、第３の角度に基づいて予め定められた頭部伝達関数に応じたフィルタ特性）に基づいて中高周波成分の周波数特性を補正して、補正後の中高周波成分を外部に出力する。

クロストークキャンセル部１３１と同様に、クロストークキャンセル部１３２〜１３４は、図３（ｂ）〜図３（ｄ）に示すように、入力された信号の位相を１８０度反転し、位相反転後に信号から高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分の周波数特性を頭部伝達関数に応じたフィルタ特性に基づいて補正する。なお、クロストークキャンセル部１３２のＨＲＴＦフィルタ１３２ｃ（第６のフィルタ）のフィルタ特性は、ＨＲＴＦフィルタ１２４ｃ（第４のフィルタ）のフィルタ特性（すなわち、第４の角度に基づいて予め定められた頭部伝達関数に応じたフィルタ特性）と同一である。同様に、クロストークキャンセル部１３３のＨＲＴＦフィルタ１３３ｃ（第７のフィルタ）のフィルタ特性は、ＨＲＴＦフィルタ１２１ｃ（第１のフィルタ）のフィルタ特性（すなわち、第１の角度に基づいて予め定められた頭部伝達関数に応じたフィルタ特性）と同一であり、クロストークキャンセル部１３４のＨＲＴＦフィルタ１３４ｃ（第８のフィルタ）のフィルタ特性は、ＨＲＴＦフィルタ１２２ｃ（第２のフィルタ）のフィルタ特性（すなわち、第２の角度に基づいて予め定められた頭部伝達関数に応じたフィルタ特性）と同一である。

以上のように、クロストークキャンセル部１３１〜１３４を構成することにより、スピーカ２０１、２０３からそれぞれ出力される、画面Ａに付随する左右チャンネルの音声が視聴者Ｂの位置で聞こえないようにすることができる。また、スピーカ２０２、２０４からそれぞれ出力される、画面Ｂに付随する左右チャンネルの音声が視聴者Ａの位置で聞こえないようにすることができる。

以上のように、指向性制御部１２０によって、視聴者Ａの位置では画面Ａに付随する音声が明瞭に聞こえるように、視聴者Ｂの位置では画面Ｂに付随する音声が明瞭に聞こえるようになる。

（音像バランス制御部１５０が行う音声出力の遅延時間および音声レベルの調整量について）
次に、音像バランス制御部１５０が行う音声出力の遅延時間および音声レベルの調整量について説明するが、その前に、図４〜図７を参照して、左右のスピーカから出力される音声のレベル差および時間差と、音像の移動量との関係について説明する。

図６（ａ）は、左右のスピーカと受聴者の位置関係を示すものであり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の条件のもとで、両耳間レベル差と受聴者が知覚する音像方向（正面を０°とした方位角）の相関を示すグラフであり、図６（ｃ）は、同条件のもとで、両耳間時間差と視聴者が知覚する音像方向の相関を示すグラフである（何れも、イェンス・ブラウエルト著、森本政之、後藤敏幸訳、「空間音響」、鹿島出版会の図４．２に基づく）。また、図７は、図６（ａ）の条件のもとで、音像を偏らせることなく中央に定位させる、両耳間時間差と両耳間レベル差との関係を示したグラフである（イェンス・ブラウエルト著、森本政之、後藤敏幸訳、「空間音響」、鹿島出版会の図４．５に基づく）。

図６（ｂ）や図７に示すように、左（右）スピーカから出力される音声のレベルが右（左）スピーカから出力される音声のレベルより大きい場合には、受聴者は、左スピーカと右スピーカとの中央より左（右）側に音像を知覚することがわかる。また、図６（ｃ）や図７に示すように、左（右）スピーカから音声が出力されるタイミングが右（左）スピーカから音声が出力されるタイミングより早い場合、すなわち、受聴者が左（右）スピーカから出力される音声を、右（左）スピーカから出力される音声よりも早く聴く場合には、受聴者は、左スピーカと右スピーカとの中央より左（右）側に音像を知覚することがわかる。

出力される音声のレベル差や聞き手が音声を聴く時間差の大小により音像が移動するのは、左スピーカと右スピーカとから等距離の位置に受聴者が位置している図６（ａ）の場合と異なる場合、すなわち、図４に示すように、視聴者Ａ（Ｂ）が、画面Ａ用のスピーカ２０１、２０３(画面Ｂ用のスピーカ２０２、２０４)から等距離に位置していない場合も同様である。すなわち、視聴者Ａ（Ｂ）は、画面Ａ用の左スピーカ２０１、右スピーカ２０３（画面Ｂ用の左スピーカ２０２、右スピーカ２０４）から出力される音声にレベル差がなく、左スピーカ２０１（左スピーカ２０２）からの音声と右スピーカ２０３（右スピーカ２０４）からの音声とを同時に聞く場合、音像は画面Ａ２０１ａと画面Ｂ２０１ｂとの境界部分に知覚する。一方、画面Ａ用の左スピーカ２０１から出力される音声のレベルが画面Ａ用の右スピーカ２０３から出力される音声のレベルより大きく（小さく）、左スピーカ２０１からの音声と右スピーカ２０３からの音声とを視聴者Ａが同時に聞く場合、視聴者Ａが知覚する音像は境界部分よりも画面Ａ側（画面Ｂ側）に移動する。また、画面Ｂ用の左スピーカ２０２から出力される音声のレベルが画面Ｂ用の右スピーカ２０４から出力される音声のレベルより大きく（小さく）、左スピーカ２０２からの音声と右スピーカ２０４からの音声とを視聴者Ｂが同時に聞く場合、視聴者Ｂが知覚する音像は境界部分よりも画面Ｂ側（画面Ａ側）に移動する。

前述したように、遅延部１５１は、同時に入力された画面Ａ用の左右の音声信号による音声が視聴者Ａの位置で同時に聞こえるように、遅延部１５４は、同時に入力された画面Ｂ用の左右の音声信号による音声が視聴者Ｂの位置で同時に聞こえるように、左右の音声がスピーカから出力されるタイミングをずらす役割を担っている。

本実施形態では、視聴者Ａの位置から画面Ａまでの距離Ｄ、および視聴者Ｂから画面Ｂまでの距離Ｄは、それぞれ１ｍであるものとする。すなわち、tanθ_AL＝tanθ_BR＝（Ｌ／４）／Ｄ＝０．３５となり、θ_AL＝θ_BR＝約１９．３°となる。また、tanθ_AR＝tanθ_BL＝（３Ｌ／４）／Ｄ＝１．０５となり、θ_AR＝θ_BL＝約４６．４°となる。

この場合、遅延部１５１、１５４による遅延時間は、視聴者Ａ（Ｂ）の位置と左スピーカ２０１（左スピーカ２０２）の位置との距離（（３Ｌ／４）²＋Ｄ²）^1/2から、視聴者Ａ（Ｂ）の位置と右スピーカ２０３（右スピーカ２０４）の位置との距離（（Ｌ／４）²＋Ｄ²）^1/2を引いた値から音速（３４０ｍ／ｓ）を割った値になるので、約１．２ｍｓとなる。

また、ＬＲバランス調整部１６１とＬＲバランス調整部１６２とは、左スピーカ２０１から出力される音声のレベルが、右スピーカ２０３から出力される音声のレベルよりも大きくして、視聴者Ａが知覚する音像が画面Ａの中央に位置するようにする。

本実施形態では、画面Ａの中央に音像を移動するためには、０．３５ｍ音像を移動する必要があるため、ＬＲバランス調整部１６１とＬＲバランス調整部１６２とは、左スピーカ２０１から出力される音声のレベルが、右スピーカ２０３から出力される音声のレベルよりも約２ｄＢ大きくなるように調整する。

ＬＲバランス調整部１６３とＬＲバランス調整部１６４についても同様に、右スピーカ２０４から出力される音声のレベルが、左スピーカ２０２から出力される音声のレベルより約２ｄＢ大きくなるように調整して、視聴者Ｂが知覚する音像が画面Ｂの中央に位置するようにする。

（音声信号処理回路１００の利点）
以上、説明したように、音声信号処理回路１００は、第１系統の左チャンネル音声信号Ｌ₁’の音量を第１系統の右チャンネル音声信号Ｒ₁’の音量よりも大きくするＬＲバランス調整部１６１、１６２と、第２系統の左チャンネル音声信号Ｌ₂’の音量を第２系統の右チャンネル音声信号Ｒ₂’の音量よりも小さくするＬＲバランス調整部１６３、１６４と、を備えている。

すなわち、音声信号処理回路１００では、ＬＲバランス調整部１６１、１６２が、音声映像出力装置２００の画面Ａ２１０ａ（左画面）の映像に付随し、画面Ａ２１０ａの左端部のスピーカ２００ａから出力される左チャンネル音声信号Ｌ₁’の音量を、画面Ａ２１０ａの映像に付随し、画面Ｂ２１０ｂ（右画面）の右端部のスピーカ２００ｂから出力される右チャンネル音声信号Ｒ₁’の音量よりも大きくする。同様に、ＬＲバランス調整部１６３、１６４が、画面Ａ２１０ａの映像に付随し、画面Ａ２１０ａの左端部のスピーカ２００ａから出力される左チャンネル音声信号Ｌ₂’の音量を、画面Ｂ２１０ｂの映像に付随し、画面Ｂ２１０ｂの右端部のスピーカ２００ｂから出力される右チャンネル音声信号Ｒ₂’の音量よりも小さくする。

これにより、左画面の映像に付随する音声は左画面の映像の中央に定位し、右画面の映像に付随する音声は右画面の映像の中央に定位することになるので、センタースピーカを設定しなくても、左画面の映像の視聴者および右画面の映像の視聴者に、各映像に付随する音声を、明瞭に、かつ、音像定位に違和感を与えることなく聞かせることができる。

（付記事項）
なお、音声信号処理回路１００が音声信号を出力する映像音声出力装置２００は、２画面表示機能を備えており、左右の各画面用の左スピーカが左画面の左端部に、左右の各画面用の右スピーカが右画面の右端部にそれぞれ、隣接するように配置されていればよいが、左画面用のスピーカ２０１、２０３と、右画面用のスピーカ２０２、２０４とはできるだけ離れていることが望ましい。左画面用のスピーカから出力される音声の音像と、右画面用のスピーカから出力される音声の音像と、が分離しやすく、カクテルパーティ効果のように明瞭度が向上するからである。このことについて図８を参照しつつ以下に説明する。図８は、２つのスピーカから出力される各音声が非コヒーレントである場合に、受聴者が音像を知覚する位置を、方位角φおよび仰角δにより示した図である（イェンス・ブラウエルト著、森本政之、後藤敏幸訳、「空間音響」、鹿島出版会の図４．３２に基づく）。ここで、各図の斜線部は、受聴者が音像を知覚する頻度が相対的に高い位置を示し、網線部は、受聴者が音像を知覚する頻度が相対的に低い位置を示している。

図８の各図が示すように、２つのスピーカ間の距離が近いほど各スピーカから出力される音声の音像は一定の方位角、仰角の範囲に現れ、２つのスピーカ間の距離が遠いほど、各スピーカから出力される音声の音像は、異なる範囲に分離することがわかる。

本実施形態の音声信号処理回路１００が音声信号を出力する映像音声出力装置２００の２画面表示機能が使用される場合、一般的に各画面に異なる映像を表示されることから、左画面の映像に付随する音声と、右画面の映像に付随する音声と、は通常非コヒーレントである。従って、左画面用のスピーカ２０１、２０３と、右画面用のスピーカ２０２、２０４とができるだけ離れているほど、視聴者は、見ている映像に付随する音声を明瞭に聞き取ることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、２画面の映像を同時に表示する表示装置に、特に好適に利用することができる。

１００ 音声信号処理回路（音声信号処理装置）
１１０ 入力部
１２０ 指向性制御部
１２１〜１２４ デジタルフィルタ部
１３１〜１３４ クロストークキャンセル部
１４１〜１４４ 合成部（合成手段）
１５０ 音像バランス制御部
１５１、１５４ 遅延部（遅延手段）
１６１、１６２ ＬＲバランス調整部（第１の音量制御手段）
１６３、１６４ ＬＲバランス調整部（第２の音量制御手段）
１７０ 出力部（出力手段）
２００ 映像音声出力装置
２００ａ 左スピーカ
２０１ 画面Ａ用左スピーカ
２０２ 画面Ｂ用左スピーカ
２００ｂ 右スピーカ
２０３ 画面Ａ用右スピーカ
２０４ 画面Ｂ用右スピーカ
２１０ａ 画面Ａ（左画面）
２１０ｂ 画面Ｂ（右画面）

Claims (7)

1. ２系統のステレオ音声信号を処理する音声信号処理装置において、
   第１系統の左チャンネル音声信号の音量を第１系統の右チャンネル音声信号の音量よりも大きくする第１の音量制御手段と、
   第２系統の左チャンネル音声信号の音量を第２系統の右チャンネル音声信号の音量よりも小さくする第２の音量制御手段と、を備えていることを特徴とする音声信号処理装置。
2. 上記第１系統の左チャンネル音声信号および上記第２系統の右チャンネル音声信号を遅延する遅延手段、を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
3. 上記第１系統の左チャンネル音声信号、上記第１系統の右チャンネル音声信号、上記第２系統の左チャンネル音声信号、および上記第２系統の右チャンネル音声信号の各々の位相を反転する位相反転手段と、
   上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の左チャンネル音声信号を上記第２系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の右チャンネル音声信号を上記第２系統の右チャンネル音声信号に合成し、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の左チャンネル音声信号を上記第１系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の右チャンネル音声信号を上記第１系統の右チャンネル音声信号に合成する合成手段と、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の音声信号処理装置。
4. 上記第１系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第１のフィルタであって、第１の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第１のフィルタと、上記第１系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第２のフィルタであって、第２の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第２のフィルタと、上記第２系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第３のフィルタであって、第３の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第３のフィルタと、上記第２系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第４のフィルタであって、第４の角度に対する頭部伝達関数に応じたフィルタ特性を有する第４のフィルタと、を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の音声信号処理装置。
5. 上記第１系統の左チャンネル音声信号、上記第１系統の右チャンネル音声信号、上記第２系統の左チャンネル音声信号、および上記第２系統の右チャンネル音声信号の各々の位相を反転する位相反転手段と、
   上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第５のフィルタであって、上記第３のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第５のフィルタと、上記位相反転手段により位相が反転された第１系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第６のフィルタであって上記第４のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第６のフィルタと、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の左チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第７のフィルタであって上記第１のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第７のフィルタと、上記位相反転手段により位相が反転された第２系統の右チャンネル音声信号の周波数特性を補正する第８のフィルタであって上記第２のフィルタと同一のフィルタ特性を有する第８のフィルタと、
   上記第５のフィルタにより周波数特性が補正された第１系統の左チャンネル音声信号を上記第２系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記第６のフィルタにより周波数特性が補正された第１系統の右チャンネル音声信号を上記第２系統の右チャンネル音声信号に合成し、上記第７のフィルタにより周波数特性が補正された第２系統の左チャンネル音声信号を上記第１系統の左チャンネル音声信号に合成し、上記第８のフィルタにより周波数特性が補正された第２系統の右チャンネル音声信号を上記第１系統の右チャンネル音声信号に合成する合成手段と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載の音声信号処理装置。
6. ２つの映像を左画面と右画面とに同時に表示可能な表示装置であって、
   請求項１から５までの何れか１項に記載の音声信号処理装置と、
   上記音声信号処理装置が、上記左画面の映像に付随する上記第１系統のステレオ音声信号、および上記右画面の映像に付随する上記第２系統のステレオ音声信号を処理することによって得られた上記第１系統および上記第２系統の左チャンネル音声信号の音声を上記左画面の左端部に備えられた左スピーカから出力し、上記ステレオ音声信号を処理することによって得られた上記第１系統および上記第２系統の右チャンネル音声信号の音声を上記右画面の右端部に備えられた右スピーカから出力する出力手段と、を備えている、ことを特徴とする表示装置。
7. ２系統のステレオ音声信号を処理する音声信号処理方法において、
   第１系統の左チャンネル音声信号の音量を第１系統の右チャンネル音声信号の音量よりも大きくする第１の音量制御工程と、
   第２系統の左チャンネル音声信号の音量を第２系統の右チャンネル音声信号の音量よりも小さくする第２の音量制御工程と、を含んでいることを特徴とする音声信号処理方法。

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