JP2011151633A - Multichannel acoustic reproducing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ＣＤやＤＶＤなどに記録されたデータに基づく音響信号から、マルチチャンネルで音を再生するための音響信号を生成するマルチチャンネル音響再生装置に関するものである。 The present invention relates to a multi-channel sound reproducing apparatus that generates an acoustic signal for reproducing sound in a multi-channel from an acoustic signal based on data recorded on a CD or a DVD.
従来のマルチチャンネル音響装置として、前方の２つのスピーカのうちの一方には左側の信号の、また他方には右側の信号の再生機能を与えるようにし、左右のスピーカの間に、右および左の信号ＲおよびＬからなる和信号Ｍ＝Ｒ＋Ｌが放射されること、および後方より、右および左の信号ＲおよびＬからなる差信号Ｓ＝Ｌ−ＲもしくはＳ＝Ｒ−Ｌが放射されることを特徴としているものが知られている（例えば特許文献１参照）。 As a conventional multi-channel sound device, one of the two front speakers is provided with a left signal reproduction function and the other with a right signal reproduction function, and the right and left speakers are provided between the left and right speakers. The sum signal M = R + L composed of the signals R and L is radiated, and the difference signal S = LR or S = R−L composed of the right and left signals R and L is radiated from the rear. What is characteristic is known (for example, refer patent document 1).
しかしながら、従来のマルチチャンネル音響再生装置においては、例えば一般的な５．１ｃｈ再生のスピーカ配置のような同一水平面内に複数のスピーカが配置されている場合には、受聴者からみて左右や、前後、正面方向のスピーカから出力する音響信号を生成することはできたが、一般的な５．１ｃｈ再生のスピーカ配置と異なり受聴者からみて上下の方向にもスピーカが配置されているときには、その左右前後方向だけでなく上下方向に配置されたスピーカから出力するための音響信号の生成や、音響再生装置に入力された音響信号を上下方向に配置されたスピーカからも出力するようにそれぞれのスピーカに対応する出力チャンネルに振り分けることができないという問題があった。 However, in the conventional multi-channel sound reproducing device, for example, when a plurality of speakers are arranged in the same horizontal plane as in a general 5.1ch reproducing speaker arrangement, the left and right, front and rear sides are viewed from the listener. Although it was possible to generate an acoustic signal to be output from a speaker in the front direction, when the speaker is arranged in the vertical direction as viewed from the listener, unlike the general 5.1ch speaker arrangement, Generation of acoustic signals to be output from speakers arranged not only in the front-rear direction but also in the vertical direction, and output to each speaker so that the acoustic signals input to the sound reproduction device are also output from the speakers arranged in the vertical direction There was a problem that it could not be assigned to the corresponding output channel.
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、受聴者からみて同一水平面内に配置されたスピーカだけでなく、垂直方向に配置されたスピーカからも出力する音響信号の生成や、音響再生装置に入力された音響信号を、水平方向や垂直方向に配置されたスピーカに対応する出力チャンネルに振り分けることのできるマルチチャンネル音響信号再生装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in order to solve the conventional problem, generation of an acoustic signal output from a speaker arranged in the vertical direction as well as a speaker arranged in the same horizontal plane as viewed from the listener, It is an object of the present invention to provide a multi-channel sound signal reproducing device that can distribute sound signals input to a sound reproducing device to output channels corresponding to speakers arranged in a horizontal direction or a vertical direction.
本発明のマルチチャンネル音響再生装置は、複数チャンネルの各チャンネルに対応した複数のスピーカへ音響信号を出力するマルチチャンネル音響再生装置であって、前記スピーカが配置されるべき位置に対応させた前記各チャンネルへ音響信号を振り分ける方向振り分け器と、前記方向振り分け器が振り分け先のチャンネルを判断するための情報を格納する方向振り分け判断データ格納器とを備え、前記方向振り分け判断データ格納器に格納される情報は頭部伝達関数または頭部伝達関数から抽出した情報であり、前記方向振り分け器は、前記判断データ格納器に格納された情報に基づいて振り分け先のチャンネルを決定して音響信号を出力する構成を有している。 The multi-channel sound reproduction device of the present invention is a multi-channel sound reproduction device that outputs sound signals to a plurality of speakers corresponding to a plurality of channels, and each of the plurality of sound reproduction devices corresponding to a position where the speaker is to be disposed. A direction allocator for allocating acoustic signals to channels; and a direction allocating determination data storage for storing information for determining the channel to which the directional allocator determines an allocating destination, and is stored in the direction allocating determination data storage The information is a head-related transfer function or information extracted from the head-related transfer function, and the direction distribution unit determines a distribution destination channel based on the information stored in the determination data storage and outputs an acoustic signal It has a configuration.
すなわち、本発明のマルチチャンネル音響再生装置は、少なくとも２チャンネル以上の音響信号を再生するスピーカの設置方向と音響再生装置の出力チャンネルが対応付けられている場合に、音響信号をどの出力チャンネルに出力するかを振り分ける方向振り分け器と、前記方向振り分け器が音響信号をどの出力チャンネルに出力するかを決定するのに必
要な判断データを格納する方向振り分け判断データ格納器とを備え、前記方向振り分け判断データ格納器に格納するデータは頭部伝達関数または頭部伝達関数から抽出したデータであり、頭部伝達関数または頭部伝達関数から抽出したデータをもとに、音響信号を出力するスピーカ設置方向と対応付けられた出力チャンネルを決定する構成を有している。
In other words, the multi-channel sound reproduction apparatus of the present invention outputs the sound signal to which output channel when the installation direction of the speaker that reproduces at least two or more sound signals is associated with the output channel of the sound reproduction apparatus. And a direction distribution determination data storage for storing determination data necessary for determining to which output channel the direction distribution device outputs an acoustic signal. The direction distribution determination The data stored in the data store is the head-related transfer function or data extracted from the head-related transfer function, and the speaker installation direction that outputs the acoustic signal based on the data extracted from the head-related transfer function or head-related transfer function The output channel associated with is determined.
この構成により、音響再生装置に入力された音響信号を、受聴者からみて水平方向だけでなく垂直方向にも設置してあるスピーカから出力されるように、スピーカ設置方向に対応する出力チャンネルに振り分けることができる。 With this configuration, the sound signal input to the sound reproducing device is distributed to the output channel corresponding to the speaker installation direction so that the sound signal is output from the speaker installed not only in the horizontal direction but also in the vertical direction as seen by the listener. be able to.
本発明は、スピーカ設置方向と出力チャンネルが対応付けられている場合に、頭部伝達関数または頭部伝達関数から抽出したデータをもとに音響信号をどの出力チャンネルに出力するかを決定する方向振り分け器を設けることにより、音響信号を受聴者からみて水平方向だけでなく垂直方向にも設置してあるスピーカから再生するように、スピーカ設置方向に対応する出力チャンネルに振り分けることで、よりリアリティのある３次元音響再生空間が実現できるという効果を有するマルチチャンネル音響再生装置を提供することができるものである。 In the present invention, when the speaker installation direction and the output channel are associated with each other, the direction for determining which output channel to output the acoustic signal based on the head-related transfer function or the data extracted from the head-related transfer function By providing a distributor, the sound signal is distributed to the output channel corresponding to the speaker installation direction so that the sound signal is reproduced from the speaker installed not only in the horizontal direction but also in the vertical direction as viewed from the listener. It is possible to provide a multi-channel sound reproducing apparatus having an effect that a certain three-dimensional sound reproducing space can be realized.
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態のマルチチャンネル音響再生装置について、図面を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後左右上下を用いた説明は受聴者がスピーカから出力される音を受聴する際の受聴位置を基準とした方向あるいは方位を示すこととする。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a multi-channel sound reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the description using front / rear / left / right / up / down indicates a direction or orientation based on the listening position when the listener listens to the sound output from the speaker.
本発明の第１の実施の形態のマルチチャンネル音響再生装置を図１に示す。 FIG. 1 shows a multichannel sound reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図１において、マルチチャンネル音響再生装置１０は図示していないＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤなどに接続され、これらのプレーヤから入力された音響入力信号を２チャンネル以上のチャンネルに分割するチャンネル分割器１０１と、音響信号を再生するスピーカ（図示せず）が設置してある方向と対応付けられた出力チャンネルに音響信号を振り分けてスピーカへ出力させる方向振り分け器１０２と、方向振り分け器１０２の振り分ける出力チャンネルを判断するためのデータが格納される記憶媒体である、方向振り分け判断データ格納器１０３とを有する構成である。なお、方向振り分け器１０２とスピーカとの間に音響信号を増幅するためのアンプが設けられていても良い。 In FIG. 1, a multi-channel sound reproduction apparatus 10 is connected to a CD player or DVD player (not shown), and a channel divider 101 that divides an audio input signal input from these players into two or more channels; A direction distributor 102 that distributes an acoustic signal to an output channel associated with a direction in which a speaker (not shown) that reproduces an acoustic signal is installed, and outputs the sound signal to the speaker, and an output channel that the direction distributor 102 distributes are determined. And a direction distribution determination data storage 103 that is a storage medium in which data for storing the data is stored. Note that an amplifier for amplifying an acoustic signal may be provided between the direction distributor 102 and the speaker.
図１では、入力信号は、Ｌ（Ｌｅｆｔ）チャンネルとＲ（Ｒｉｇｈｔ）チャンネルの２チャンネル、出力信号は、ＦＬ＿Ｕ（Ｆｒｏｎｔ Ｌｅｆｔ Ｕｐｐｅｒ）、ＦＬ＿Ｌ（Ｆｒｏｎｔ Ｌｅｆｔ Ｌｏｗｅｒ）、ＦＲ＿Ｕ（Ｆｒｏｎｔ Ｒｉｇｈｔ Ｕｐｐｅｒ）、ＦＲ＿Ｌ（Ｆｒｏｎｔ Ｒｉｇｈｔ Ｌｏｗｅｒ）、ＲＬ＿Ｕ（Ｒｅａｒ Ｌｅｆｔ
Ｕｐｐｅｒ）、ＲＬ＿Ｌ（Ｒｅａｒ Ｌｅｆｔ Ｌｏｗｅｒ）、ＲＲ＿Ｕ（Ｒｅａｒ Ｒｉｇｈｔ Ｕｐｐｅｒ）、ＲＲ＿Ｌ（Ｒｅａｒ Ｒｉｇｈｔ Ｌｏｗｅｒ）の８チャンネルとしているが、入力チャンネル数は１チャンネル以上、出力チャンネル数は２チャンネル以上であれば良い。ただし、入力チャンネル数が１チャンネルの場合には、チャンネル分割器１０１で２チャンネル以上に分割する必要がある。
In FIG. 1, the input signal is two channels of L (Left) channel and R (Right) channel, and the output signals are FL_U (Front Left Upper), FL_L (Front Left Upper), FR_U (Front Right Upper), FR_L. Front Right Lower), RL_U (Rear Left)
(Upper), RL_L (Real Left Lower), RR_U (Real Right Upper), and RR_L (Real Right Lower), the number of input channels is one channel or more, and the number of output channels is two or more. However, when the number of input channels is one, the channel divider 101 needs to divide into two or more channels.
ここで、ＦＬ＿ＵやＦＲ＿Ｕなど「＿Ｕ」が付されたチャンネルは、受聴者よりも上に配置されたスピーカから出力されるべきチャンネルを示し、ＦＬ＿ＬやＦＲ＿Ｌなどの「＿Ｌ」が付されたチャンネルは、受聴者よりも同じ高さ、または受聴者よりも下に配置されたスピーカから出力されるべきチャンネルを示す。 Here, channels with “_U” such as FL_U and FR_U indicate channels to be output from speakers arranged above the listener, and channels with “_L” such as FL_L and FR_L are channels. , Indicates a channel to be output from a speaker disposed at the same height as the listener or below the listener.
チャンネル分割器１０１は、音響入力信号からサラウンド信号成分を生成するサラウンド信号生成器１０４と、音響入力信号を周波数帯域分割する帯域分割器１０５とから構成されている。 The channel divider 101 includes a surround signal generator 104 that generates a surround signal component from an acoustic input signal, and a band divider 105 that divides the acoustic input signal in a frequency band.
サラウンド信号生成器１０４は、マルチチャンネル音響信号再生装置に入力される入力音響信号ＬｃｈとＲｃｈの差を計算する減算器１０６から構成されている。帯域分割器１０５は、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）１０７と、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）１０８から構成されている。 The surround signal generator 104 includes a subtractor 106 that calculates the difference between the input sound signals Lch and Rch input to the multichannel sound signal reproduction device. The band divider 105 includes an HPF (High Pass Filter) 107 and an LPF (Low Pass Filter) 108.
また、方向振り分け器１０２は、チャンネル分割器１０１から出力された音響信号の周波数分析をする周波数分析器１０９と、チャンネル分割器１０１から出力する音響信号を振り分ける出力チャンネルを判断する方向判断器１１０と、方向判断器１１０の判断結果に応じて音響信号を上方用（Ｕｐｐｅｒ側）スピーカに対応する出力チャンネルか下方用（Ｌｏｗｅｒ側）スピーカに対応する出力チャンネルかに振り分けるスイッチ１１１と、音響信号を加算する加算器１１２から構成されている。方向判断器１１０は、演算処理機能を有したデジタルシグナルプロセッサやマイクロコントローラなどによって実現されうる。また、マルチチャンネル音響信号再生装置１０も、デジタルシグナルプロセッサやマイクロコントローラなどによって実現されうる。 The direction distributor 102 also includes a frequency analyzer 109 that performs frequency analysis of the acoustic signal output from the channel divider 101, and a direction determiner 110 that determines an output channel that distributes the acoustic signal output from the channel divider 101. The switch 111 distributes the acoustic signal to an output channel corresponding to the upper (Upper side) speaker or an output channel corresponding to the lower (Lower side) speaker according to the determination result of the direction determination unit 110, and adds the acoustic signal. It is comprised from the adder 112 which performs. The direction determiner 110 can be realized by a digital signal processor or a microcontroller having an arithmetic processing function. Further, the multi-channel sound signal reproducing device 10 can also be realized by a digital signal processor, a microcontroller, or the like.
以上のように構成されたマルチチャンネル音響再生装置について、図１を用いてその動作を説明する。 The operation of the multi-channel sound reproducing apparatus configured as described above will be described with reference to FIG.
まず、ＣＤなどから得られた左右の音響信号であるＬｃｈ信号およびＲｃｈ信号が、チャンネル分割器１０１に入力される。
Ｌｃｈ信号およびＲｃｈ信号は、サラウンド信号生成器１０４に入力され、サラウンド信号生成器１０４は、減算器１０６によって（Ｌ−Ｒ）信号または（Ｒ−Ｌ）信号を生成する。
First, the Lch signal and the Rch signal, which are left and right acoustic signals obtained from a CD or the like, are input to the channel divider 101.
The Lch signal and the Rch signal are input to the surround signal generator 104, and the surround signal generator 104 generates an (LR) signal or an (RL) signal by the subtractor 106.
これは、従来のものと同様に、ＬｃｈとＲｃｈ信号の差をとることで、ＬｃｈとＲｃｈの信号の内相関の高い信号が減算され、サラウンド用信号を生成することができる。
一方、チャンネル分割器１０１に入力されたＬｃｈ信号およびＲｃｈ信号は、帯域分割器１０５にあるＨＰＦ１０７によって、ＨＰＦ１０７で設定された第１のカットオフ周波数ｆｃ１以上の周波数成分が取り出され、ＦＬ１（Ｆｒｏｎｔ Ｌｅｆｔ １）信号、ＦＲ１（Ｆｒｏｎｔ Ｒｉｇｈｔ 1）信号となってＨＰＦ１０７から出力される。
As in the conventional case, by taking the difference between the Lch and Rch signals, a signal having a high correlation between the Lch and Rch signals can be subtracted, and a surround signal can be generated.
On the other hand, from the Lch signal and the Rch signal input to the channel divider 101, the HPF 107 in the band divider 105 extracts a frequency component equal to or higher than the first cut-off frequency fc1 set by the HPF 107, and FL1 (Front Left) 1) The signal is output from the HPF 107 as an FR1 (Front Right 1) signal.
チャンネル分割器１０１に入力されたＬｃｈ信号およびＲｃｈ信号は、また、帯域分割器１０５にあるＬＰＦ１０８によって、ＬＰＦ１０８で設定された第２のカットオフ周波数ｆｃ２以下の周波数成分が取り出され、ＦＬ２（Ｆｒｏｎｔ Ｌｅｆｔ ２）信号、ＦＲ２（Ｆｒｏｎｔ Ｒｉｇｈｔ ２）信号となって出力される。 From the Lch signal and the Rch signal input to the channel divider 101, a frequency component equal to or lower than the second cutoff frequency fc2 set by the LPF 108 is extracted by the LPF 108 in the band divider 105, and FL2 (Front Left) 2) A signal and an FR2 (Front Right 2) signal are output.
ここで、ｆｃ１とｆｃ２は、帯域分割によって欠落する信号がないように同じ周波数にしても良いし、マルチチャンネル音響信号再生装置１０の出力信号の特性を考慮して異なる周波数に設定しても良い。 Here, fc1 and fc2 may be set to the same frequency so that no signal is lost due to the band division, or may be set to different frequencies in consideration of the characteristics of the output signal of the multichannel acoustic signal reproduction device 10. .
また、サラウンド信号生成器１０４によって生成されたサラウンド信号は、同様に、帯域分割器１０５にあるＨＰＦ１０７およびＬＰＦ１０８によって、それぞれ、ＲＬ１（Ｒｅａｒ Ｌｅｆｔ １）信号、ＲＬ２（Ｒｅａｒ Ｌｅｆｔ ２）信号、ＲＲ１（Ｒｅａｒ Ｒｉｇｈｔ １）信号、ＲＲ２（Ｒｅａｒ Ｒｉｇｈｔ ２）信号となって出力される。 Similarly, the surround signal generated by the surround signal generator 104 is transmitted to the RL1 (Rear Left 1) signal, the RL2 (Rear Left 2) signal, and the RR1 (Rear Left) signal by the HPF 107 and the LPF 108 in the band divider 105, respectively. It is output as a Right 1) signal and an RR2 (Rear Right 2) signal.
次に、チャンネル分割器１０１の出力信号は、方向振り分け器１０２に入力される。ＦＬ１、ＦＬ２などのチャンネル分割器１０１の出力信号は、方向振り分け器１０２にあるスイッチ１１１へ入力される。 Next, the output signal of the channel divider 101 is input to the direction divider 102. Output signals of the channel divider 101 such as FL 1 and FL 2 are input to the switch 111 in the direction divider 102.
また、チャンネル分割器１０１の出力信号は、周波数分析器１０９に入力され、周波数分析器１０９は、信号の周波数分析を行う。 The output signal of the channel divider 101 is input to the frequency analyzer 109, and the frequency analyzer 109 performs frequency analysis of the signal.
周波数分析は、例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）のような時間−周波数変換や、ＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いた分析などによって、行うことができる。 The frequency analysis can be performed by time-frequency conversion such as FFT (Fast Fourier Transform) or analysis using BPF (Band Pass Filter).
周波数分析器１０９では、前記の分析方法により、周波数ごとの信号のレベルを分析する。周波数分析器１０９によって分析された結果は、周波数分析器１０９から出力されて、方向判断器１１０の一方の入力となる。
方向判断器１１０の他方の入力は、方向判断器振り分け判断データ格納器１０３からの出力である。
The frequency analyzer 109 analyzes the signal level for each frequency by the analysis method described above. The result analyzed by the frequency analyzer 109 is output from the frequency analyzer 109 and becomes one input of the direction determiner 110.
The other input of the direction determiner 110 is an output from the direction determiner distribution determination data storage 103.
方向振り分け判断データ格納器１０３に格納されているのは、頭部伝達関数の周波数分析データである。 What is stored in the direction distribution determination data storage 103 is frequency analysis data of the head related transfer function.
方向判断器１１０は、周波数分析器１０９によって分析された音響信号と、方向判断データ格納器１０３に格納されている頭部伝達関数の周波数分析データとを比較して、その比較結果に応じてスイッチ１１１を、ＦＬ＿ＵやＦＲ＿Ｕなどの上方用出力チャンネル側または、ＦＬ＿ＬやＦＲ＿Ｌなどの下方用出力チャンネル側に切り替える。 The direction determiner 110 compares the acoustic signal analyzed by the frequency analyzer 109 with the frequency analysis data of the head related transfer function stored in the direction determination data storage 103, and switches according to the comparison result. 111 is switched to the upper output channel side such as FL_U or FR_U or the lower output channel side such as FL_L or FR_L.
スイッチ１１１によって上方側または下方側に切り替えられた信号は、加算器１１２によって加算され、出力される。加算器１１２は、方向判断器１１０によって切り替えられたＦＬ１の上方側信号とＦＬ２の上方側信号を加算して、前方左上方向信号（ＦＬ＿Ｕ）として出力する。 The signals switched to the upper side or the lower side by the switch 111 are added by the adder 112 and output. The adder 112 adds the upper signal of FL1 and the upper signal of FL2 switched by the direction determiner 110, and outputs the result as a front upper left direction signal (FL_U).
また、ＦＬ１の下方側信号とＦＬ２の下方側信号を加算して、前方左下方向信号（ＦＬ＿Ｌ）として出力する。 Further, the lower signal of FL1 and the lower signal of FL2 are added and output as a front left lower direction signal (FL_L).
同様に、ＦＲ１、ＦＲ２信号から、前方右上方向信号（ＦＲ＿Ｕ）および前方右下方向信号（ＦＲ＿Ｌ）が、ＲＬ１、ＲＬ２信号から、後方左上方向信号（ＲＬ＿Ｕ）と後方右上方向信号（ＲＬ＿Ｌ）が、ＲＲ１、ＲＲ２信号から、後方右下方向信号（ＲＲ＿Ｕ）と後方右下方向信号（ＲＲ＿Ｌ）が出力される。 Similarly, from the FR1 and FR2 signals, the front upper right direction signal (FR_U) and the front right lower direction signal (FR_L), from the RL1 and RL2 signals, the rear left upper direction signal (RL_U) and the rear upper right direction signal (RL_L), From the RR1 and RR2 signals, a rear right lower direction signal (RR_U) and a rear right lower direction signal (RR_L) are output.
さらに、出力された信号はスピーカによってその音声が放射されることとなる。上方用
出力チャンネル側および下方用出力チャンネル側に切り換えられた各信号が、それぞれ上方用および下方用に配置されたスピーカから放音（放射）されることによって、すなわち、例えば、ＦＲ＿Ｕ、ＦＬ＿Ｕ、ＲＲ＿Ｕ、ＲＬ＿Ｕが受聴者の位置より上方に配置されたスピーカから出力され、ＦＲ＿Ｌ、ＦＬ＿Ｌ、ＲＲ＿Ｌ、ＲＬ＿Ｌが受聴者の位置より下方にされたスピーカからそれぞれ放音（放射）されることによって、本来それぞれの高さ方向から聞こえてくるべき音がそれぞれの方位に配置されたスピーカから聞こえてくることとなるので、聴取者はより現実的な感覚を得ることができる。
Further, the sound of the output signal is emitted by the speaker. Each signal switched to the upper output channel side and the lower output channel side is emitted (radiated) from the speakers arranged for the upper and lower directions, that is, for example, FR_U, FL_U, RR_U. , RL_U is output from a speaker arranged above the listener's position, and FR_L, FL_L, RR_L, and RL_L are emitted (radiated) from the speakers below the listener's position, respectively. Since the sound that should be heard from the height direction of the sound is heard from the speakers arranged in the respective directions, the listener can obtain a more realistic feeling.
ここで、方向振り分け判断データ格納器１０３に格納するデータの例、およびそのデータを用いた方向判断器１１０の判断例を、図３を用いて説明する。 Here, an example of data stored in the direction distribution determination data storage unit 103 and an example of determination by the direction determination unit 110 using the data will be described with reference to FIG.
図３は、頭部伝達関数の振幅周波数特性の例である。ヒトは、この頭部伝達関数をもとに、方向を知覚していることが知られており、特に上下方向、前後方向は、この頭部伝達関数の約５ｋＨｚ以上の振幅周波数特性のピーク、ディップをもとに方向を知覚しているといわれている。 FIG. 3 is an example of the amplitude frequency characteristic of the head-related transfer function. It is known that humans perceive directions based on this head-related transfer function, and in particular, the vertical direction and the front-rear direction are peaks of amplitude frequency characteristics of about 5 kHz or more of this head-related transfer function, It is said that the direction is perceived based on the dip.
図４（ａ）に示される正面方向（水平角度：０°、垂直角度：０°）の頭部伝達関数と図４（ｂ）に示される正面上方向（水平角度：０°、垂直角度：６０°）の頭部伝達関数の５ｋＨｚ以上の特性とを比較すると、（ａ）の特性には約８ｋＨｚ、約１８ｋＨｚにディップＤ１、ディップＤ２が、また約１１ｋＨｚにピークＰ１があるが、（ｂ）に示される特性にはそのような１１ｋＨｚにおけるピークＰ１、約８ｋＨｚ、約１８ｋＨｚにおけるディップＤ１、ディップＤ２がないことがわかる。 The head-related transfer function in the front direction (horizontal angle: 0 °, vertical angle: 0 °) shown in FIG. 4A and the front upward direction (horizontal angle: 0 °, vertical angle: shown in FIG. 4B). When the characteristics of the head-related transfer function at 60 °) of 5 kHz or higher are compared, the characteristic of (a) has a dip D1 and dip D2 at about 8 kHz, about 18 kHz, and a peak P1 at about 11 kHz. ) Shows that there is no such peak P1 at 11 kHz, dip D1 and dip D2 at about 8 kHz, about 18 kHz.
一方、（ｂ）に示される特性には約１０ｋＨｚ、約１４ｋＨｚにディップＤ３、ディップＤ４があるが、（ａ）に示される特性にはそのような約１０ｋＨｚ、約１４ｋＨｚにおけるディップＤ３、ディップＤ４がない。また、図４（ｃ）に示される真後方向（水平角度：１８０°、垂直角度：０°）の頭部伝達関数をみると、約７ｋＨｚ、約１０ｋＨｚ、約１９ｋＨｚにディップＤ５、ディップＤ６、ディップＤ７が、約９ｋＨｚ、約１２ｋＨｚにピークＰ２、ピークＰ３があることがわかる。 On the other hand, the characteristics shown in (b) include dip D3 and dip D4 at about 10 kHz and about 14 kHz. The characteristics shown in (a) include dip D3 and dip D4 at about 10 kHz and about 14 kHz. Absent. Further, when looking at the head-related transfer function in the rearward direction (horizontal angle: 180 °, vertical angle: 0 °) shown in FIG. 4C, the dip D5, the dip D6, about 7 kHz, about 10 kHz, about 19 kHz, It can be seen that the dip D7 has peaks P2 and P3 at about 9 kHz and about 12 kHz.
そこで、このような各方向の頭部伝達関数の振幅周波数特性で特徴的なピーク、ディップの情報を、方向振り分け判断データ格納器１０３に格納しておく。
方向判断器１１０では、周波数分析器１０９で分析された各信号の振幅周波数特性のピーク、ディップの情報と、方向振り分け判断データ格納器１０３に格納されているピーク、ディップの情報を比較し、各信号を上方か下方かに振り分けるようにする。
Therefore, information on the peak and dip characteristic of the amplitude frequency characteristic of the head-related transfer function in each direction is stored in the direction distribution determination data storage 103.
The direction determination unit 110 compares the amplitude and frequency characteristic peak and dip information of each signal analyzed by the frequency analyzer 109 with the peak and dip information stored in the direction distribution determination data storage 103, and The signal is distributed upward or downward.
例えば、上方か下方かに振り分ける方法は、以下のようにする。方向振り分け判断データ格納器１０３に、前述のような頭部伝達関数とその特徴を利用して、上方に振り分けるための情報として、ディップの周波数が８ｋＨｚおよび１８ｋＨｚかつピークの周波数が１１ｋＨｚなる情報、また、下方に振り分けるための情報として、ディップの周波数が１０ｋＨｚおよび１４ｋＨｚなる情報を格納しておく。 For example, the method of sorting between upper and lower is as follows. Information for sorting upward using the head-related transfer function and its characteristics as described above in the direction sorting judgment data storage 103, information that the dip frequencies are 8 kHz and 18 kHz, and the peak frequency is 11 kHz, or As information to be distributed downward, information with dip frequencies of 10 kHz and 14 kHz is stored.
周波数分析器１０９では入力信号の振幅周波数特性がピークを持つ周波数と、ディップを持つ周波数を分析する。そして、周波数分析器１０９で分析されたピークおよびディップの周波数と、方向振り分け判断データ格納器１０３に格納された上方および下方のピーク、ディップの周波数とを比較し、周波数分析器１０９の分析結果が、上方のピークの周波数およびディップの周波数と、下方のピークの周波数およびディップの周波数との、どちらに近いかで、上方あるいは下方に振り分けるように 方向判断器１１０がスイッチ１１１を設定する。 The frequency analyzer 109 analyzes the frequency having the peak of the amplitude frequency characteristic of the input signal and the frequency having the dip. Then, the peak and dip frequencies analyzed by the frequency analyzer 109 and the upper and lower peaks and dip frequencies stored in the direction distribution determination data storage 103 are compared, and the analysis result of the frequency analyzer 109 is obtained. The direction determination unit 110 sets the switch 111 so that the frequency is divided upward or downward depending on which of the upper peak frequency and the dip frequency is close to the lower peak frequency and the dip frequency.
すなわち、例えば、周波数分析器１０９にて分析された各信号の振幅周波数特性において、ディップの周波数が８ｋＨｚおよび１８ｋＨｚにありピークの周波数が１１ｋＨｚである振幅周波数特性をもつ音響信号に対しては、方向判断器１１０がスイッチ１１１を制御してこの音響信号を上方に振り分け、ディップの周波数が１０ｋＨｚおよび１４ｋＨｚにある振幅周波数特性をもつ音響信号に対しては、方向判断器１１０がスイッチ１１１を制御してこの音響信号を下方に振り分けて、マルチチャンネル音響再生装置１０から出力させる。 That is, for example, in the amplitude frequency characteristic of each signal analyzed by the frequency analyzer 109, the direction of an acoustic signal having an amplitude frequency characteristic in which the dip frequency is 8 kHz and 18 kHz and the peak frequency is 11 kHz. The discriminator 110 controls the switch 111 to distribute the acoustic signal upward, and the direction discriminator 110 controls the switch 111 for an acoustic signal having amplitude frequency characteristics with dip frequencies of 10 kHz and 14 kHz. This sound signal is distributed downward and output from the multi-channel sound reproducing device 10.
この例では、前方か後方かは、チャンネル分割器１０１による処理から自動的に振り分け、上方か下方かの２方向の振り分けを方向振り分け器１０２で振り分ける例を示したが、前後上下全ての方向を方向振り分け器１０２によって振り分けるようにしても良いし、より細かい角度ごとに振り分けるようにしても良い。 In this example, whether forward or backward is automatically distributed from the processing by the channel divider 101, and an example in which the upper and lower two-way distribution is distributed by the direction distributor 102 is shown. Sorting may be performed by the direction sorter 102, or sorting may be performed at finer angles.
このような本発明の第１の実施の形態のマルチチャンネル音響再生装置によれば、方向振り分け器と、頭部伝達関数から抽出したデータを格納した方向振り分け判断データ格納器を設けることにより、ＣＤやＤＶＤなどから得られる音響信号を、聴覚特性を利用して、音響信号を出力する、スピーカ設置方向と対応付けられた出力チャンネルに、振り分けることができる。 According to the multi-channel sound reproducing apparatus of the first embodiment of the present invention as described above, by providing the direction distribution unit and the direction distribution determination data storage unit that stores the data extracted from the head-related transfer function, the CD And an audio signal obtained from a DVD or the like can be distributed to an output channel associated with a speaker installation direction that outputs an audio signal using auditory characteristics.
また、本発明のマルチチャンネル音響再生装置は、方向振り分け判断データ格納器に格納される情報は、受聴者からみた垂直方向の情報を含み、方向振り分け器は受聴者からみた垂直方向に設置されたスピーカに対応するチャンネルに音響信号を振り分ける構成を有している。 In the multi-channel sound reproduction apparatus of the present invention, the information stored in the direction distribution determination data storage includes information in the vertical direction as viewed from the listener, and the direction distributor is installed in the vertical direction as viewed from the listener. The sound signal is distributed to the channel corresponding to the speaker.
すなわち、方向振り分け判断データ格納器に格納するデータに、受聴者からみて水平方向だけでなく垂直方向に関するデータを含ませることで、ＣＤやＤＶＤなどから得られる音響信号を、水平方向だけでなく垂直方向にも設置してあるスピーカから信号が出力されるように、スピーカ設置方向に対応する出力チャンネルに振り分けることができる。 In other words, the data stored in the direction distribution determination data storage includes data not only in the horizontal direction but also in the vertical direction as viewed from the listener, so that an acoustic signal obtained from a CD, DVD, or the like can be obtained not only in the horizontal direction but also vertically. It can be distributed to output channels corresponding to the speaker installation direction so that a signal is output from the speaker installed in the direction.
また、本発明のマルチチャンネル音響再生装置は、自装置に入力される音響入力信号を、２チャンネル以上の音響信号に分割して出力するチャンネル分割器を備え、チャンネル分割器の出力信号を方向振り分け器の入力信号とする構成を有している。 In addition, the multi-channel sound reproduction apparatus of the present invention includes a channel divider that divides the sound input signal input to the own device into two or more channels and outputs the sound signal, and distributes the direction of the output signal of the channel divider. The input signal of the device is used.
すなわち、方向振り分け器と、方向振り分け判断データ格納器に加え、音響入力信号を２チャンネル以上の音響信号に分割するチャンネル分割器を設け、ＣＤなどからの音響入力信号から、受聴者からみて水平方向だけでなく垂直方向にも設置してあるスピーカから信号が出力されるように、スピーカ設置方向に対応する出力チャンネルに音響入力信号またはチャンネル分割器によって分割した音響信号を振り分けることで、入力信号チャンネル数以上の出力チャンネル数の、よりリアリティのある３次元音響再生が可能なマルチチャンネル音響信号を生成することができる。 That is, in addition to the direction distributor and the direction distribution determination data storage, a channel divider that divides the sound input signal into two or more channels of sound signals is provided. From the sound input signal from the CD, the horizontal direction as viewed from the listener In order to output signals from speakers installed not only in the vertical direction but also in the vertical direction, the input signal channel is divided into the input channel corresponding to the speaker installation direction by dividing the acoustic input signal or the acoustic signal divided by the channel divider. It is possible to generate a multi-channel sound signal having more than several output channels and capable of more realistic three-dimensional sound reproduction.
また、本発明のマルチチャンネル音響再生装置は、方向振り分け器が、音響入力信号の周波数分析をする周波数分析器と、方向判断器とからなる構成を有している。
すなわち、方向振り分け器を、信号の周波数分析をする周波数分析器と、振り分けるスピーカが設置してある方向を判断する方向判断器から構成し、振り分け判断データ格納器に格納してある頭部伝達関数の周波数特性上の特徴を利用することで、聴覚特性に対応したマルチチャンネル音響再生装置を提供することができる。
In the multichannel sound reproduction apparatus of the present invention, the direction distributor includes a frequency analyzer that performs frequency analysis of the sound input signal and a direction determiner.
That is, the direction distribution unit is composed of a frequency analyzer that performs frequency analysis of signals and a direction determination unit that determines the direction in which the distribution speaker is installed, and is stored in the distribution determination data storage. By utilizing the characteristics of the frequency characteristics of the multi-channel sound reproduction apparatus, it is possible to provide a multi-channel sound reproducing apparatus corresponding to auditory characteristics.
また、本発明のマルチチャンネル音響再生装置は、チャンネル分割器が、音響入力信号からサラウンド信号成分を生成するサラウンド信号生成器を含む構成を有している。 In the multichannel sound reproduction apparatus of the present invention, the channel divider includes a surround signal generator that generates a surround signal component from the sound input signal.
さらに、本発明のマルチチャンネル音響再生装置は、チャンネル分割器が、音響入力信号を周波数帯域分割する帯域分割器を含む構成を有している。
すなわち、チャンネル分割器が、音響入力信号からサラウンド信号成分を生成するサラウンド信号生成器や、音響入力信号を周波数帯域分割する帯域分割器から構成されるようにすることで、それらによって生成したサラウンド信号を用いたよりリアリティのある３次元音響再生が可能なマルチチャンネル音響信号を生成することができる。
（実施の形態２）
つぎに、本発明の第２の実施の形態のマルチチャンネル音響再生装置のサラウンド信号生成器を図２に示す。
Furthermore, in the multi-channel sound reproducing device of the present invention, the channel divider includes a band divider that divides the frequency band of the sound input signal.
That is, the channel divider is composed of a surround signal generator that generates a surround signal component from an acoustic input signal and a band divider that divides the frequency band of the acoustic input signal, thereby generating the surround signal generated by them. It is possible to generate a multi-channel sound signal capable of more realistic three-dimensional sound reproduction.
(Embodiment 2)
Next, FIG. 2 shows a surround signal generator of the multi-channel sound reproducing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
本実施の形態のマルチチャンネル音響再生装置は、実施の形態１において図１に示したサラウンド信号生成器１０４に替えて、図２に示すように、サラウンド信号生成器２００を適応フィルタ２０１と、適応アルゴリズム２０２と、加算器２０３にて構成した点が実施の形態１の構成と異なる。 The multi-channel sound reproduction apparatus according to the present embodiment replaces the surround signal generator 104 shown in FIG. 1 in the first embodiment with an adaptive filter 201 and an adaptive filter 201 as shown in FIG. The configuration of the algorithm 202 and the adder 203 is different from the configuration of the first embodiment.
以上のように構成されたマルチチャンネル音響再生装置について、図２を用いてその動作を説明する。 The operation of the multi-channel sound reproducing apparatus configured as described above will be described with reference to FIG.
図２において、サラウンド信号生成器２００以外のマルチチャンネル音響再生装置の動作は、図１と同様である。 In FIG. 2, the operations of the multi-channel sound reproducing apparatus other than the surround signal generator 200 are the same as those in FIG.
サラウンド信号生成器２００には、Ｌｃｈ信号とＲｃｈ信号が入力される。それぞれの信号は適応フィルタ２０１によって、信号の振幅特性と位相特性が変えられて加算器２０３の入力となる。加算器２０３は、Ｌｃｈ信号が適応フィルタ２０１を通った後の信号と、Ｒｃｈ信号が適応フィルタ２０１を通った後の信号とを加算して、出力する。適応アルゴリズム２０２は、Ｌｃｈ信号またはＲｃｈ信号と、加算器２０３の出力信号をもとにして、適応フィルタ２０１のフィルタ係数の更新量を決定し、係数を更新する。 The surround signal generator 200 receives an Lch signal and an Rch signal. Each signal is input to the adder 203 after the amplitude characteristic and phase characteristic of the signal are changed by the adaptive filter 201. The adder 203 adds the signal after the Lch signal passes through the adaptive filter 201 and the signal after the Rch signal passes through the adaptive filter 201 and outputs the result. The adaptive algorithm 202 determines the update amount of the filter coefficient of the adaptive filter 201 based on the Lch signal or Rch signal and the output signal of the adder 203, and updates the coefficient.
ここで、適応アルゴリズム２０２として、信号の相関がなくなるような適応アルゴリズムにすれば、出力信号Ｓ１には、Ｌｃｈ信号からＲｃｈ信号と相関の高い信号が除かれた信号が、出力信号Ｓ２には、Ｒｃｈ信号からＬｃｈ信号と相関の高い信号が除かれた信号が出力される。また、適応アルゴリズム２０２として、信号が独立になるような適応アルゴリズムにすれば、出力信号Ｓ１、Ｓ２には、互いに独立な信号が出力される。 Here, if the adaptive algorithm 202 is an adaptive algorithm that eliminates signal correlation, the output signal S1 is a signal obtained by removing a signal highly correlated with the Rch signal from the Lch signal, and the output signal S2 is A signal obtained by removing a signal highly correlated with the Lch signal from the Rch signal is output. Also, if the adaptive algorithm 202 is an adaptive algorithm that makes the signals independent, the output signals S1 and S2 are output as independent signals.
このように、適応フィルタを用いたサラウンド信号生成器を含むチャンネル分割器でも、入力信号を１チャンネル以上の別の信号に分割することができる。適応フィルタ２０１としては、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｎｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタやＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｎｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタでも良いし、振幅の変更のみを行う単なる乗算器でも良い。 As described above, even the channel divider including the surround signal generator using the adaptive filter can divide the input signal into another signal of one channel or more. The adaptive filter 201 may be an FIR (Finite Impulse Response) filter, an IIR (Infinite Impulse Response) filter, or a simple multiplier that only changes the amplitude.
本発明のマルチチャンネル音響再生装置においては、サラウンド信号生成器に、適応フィルタが用いられる構成を有している。 The multi-channel sound reproducing apparatus of the present invention has a configuration in which an adaptive filter is used for the surround signal generator.
このような本発明の第２の実施の形態のマルチチャンネル音響再生装置によれば、適応フィルタを含むチャンネル分割器と、方向振り分け器と、方向振り分け判断データ格納器とを設けることにより、ＣＤなどからの音響信号から、受聴者からみて水平方向だけでなく垂直方向にも設置してあるスピーカから信号が出力されるように、スピーカ設置方向に対応する出力チャンネルに適応フィルタによって作られた入力チャンネル数以上の出力チャンネル数を持つ信号を振り分けたマルチチャンネル音響信号を生成することができる。 According to such a multi-channel sound reproducing apparatus of the second embodiment of the present invention, a CD or the like is provided by providing a channel divider including an adaptive filter, a direction divider, and a direction distribution determination data storage. Input channel created by an adaptive filter in the output channel corresponding to the speaker installation direction so that the signal is output from the speaker installed in the vertical direction as well as the horizontal direction as seen from the listener It is possible to generate a multi-channel acoustic signal in which signals having a number of output channels equal to or greater than the number are distributed.
以上のように、本発明にかかるマルチチャンネル音響再生装置は、頭部伝達関数または頭部伝達関数から抽出したデータをもとに音響入力信号を再生する方向を決定する方向振り分け器を設けることにより、音響信号を受聴者からみて水平方向だけでなく垂直方向にも設置してあるスピーカから出力されるように、スピーカ設置方向に対応する出力チャンネルに振り分けることができるという効果を有し、ＣＤやＤＶＤなどからの音響信号から、マルチチャンネルで再生するための音響信号を生成する等として有用である。 As described above, the multi-channel sound reproduction apparatus according to the present invention is provided with the direction distributor that determines the direction in which the sound input signal is reproduced based on the head-related transfer function or the data extracted from the head-related transfer function. The sound signal can be distributed to the output channel corresponding to the speaker installation direction so that the sound signal is output from the speaker installed not only in the horizontal direction but also in the vertical direction as viewed from the listener. This is useful for generating an audio signal for multi-channel reproduction from an audio signal from a DVD or the like.
１０ マルチチャンネル音響信号再生装置
１０１ チャンネル分割器
１０２ 方向振り分け器
１０３ 方向振り分け判断データ格納器
１０４ サラウンド信号生成器
１０５ 帯域分割器
１０６ 減算器
１０７ ＨＰＦ
１０８ ＬＰＦ
１０９ 周波数分析器
１１０ 方向判断器
１１１ スイッチ
１１２ 加算器
２００ サラウンド信号生成器
２０１ 適応フィルタ
２０２ 適応アルゴリズム
２０３ 加算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multichannel sound signal reproducing | regenerating apparatus 101 Channel divider 102 Direction distribution device 103 Direction distribution determination data storage 104 Surround signal generator 105 Band divider 106 Subtractor 107 HPF
108 LPF
109 frequency analyzer 110 direction determiner 111 switch 112 adder 200 surround signal generator 201 adaptive filter 202 adaptive algorithm 203 adder
Claims (7)
前記スピーカが配置されるべき位置に対応させた前記各チャンネルへ音響信号を振り分ける方向振り分け器と、前記方向振り分け器が振り分け先のチャンネルを判断するための情報を格納する方向振り分け判断データ格納器とを備え、
前記方向振り分け判断データ格納器に格納される情報は頭部伝達関数または頭部伝達関数から抽出した情報であり、前記方向振り分け器は、前記判断データ格納器に格納された情報に基づいて振り分け先のチャンネルを決定して音響信号を出力することを特徴としたマルチチャンネル音響再生装置。 In a multi-channel sound reproducing apparatus that outputs sound signals to a plurality of speakers corresponding to each channel of a plurality of channels,
A direction allocator that distributes acoustic signals to the respective channels corresponding to the positions where the speakers are to be arranged; and a direction distribution determination data storage that stores information for the direction allocator to determine a channel to which the speakers are allocated; With
The information stored in the direction distribution determination data storage is a head-related transfer function or information extracted from the head-related transfer function, and the direction distribution is determined based on the information stored in the determination data storage A multi-channel sound reproducing apparatus characterized in that a channel is determined and an acoustic signal is output.
7. The multichannel sound reproduction apparatus according to claim 3, wherein an adaptive filter is used for the surround signal generator.
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