JP2014068266A - 音響制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音響制御装置のサイズを大きくすることなく、音圧の距離減衰を低減することが可能な音響制御装置を提供する。
【解決手段】実施形態の音響制御装置は、第１音響信号により駆動されて複数の第１音を放射し、複数の第１音の合成により第１音像を生成する第１スピーカ群と、第２音響信号により駆動されて複数の第２音を放射し、複数の第２音の合成により第２音像を生成する第２スピーカ群と、第１制御点及び第１制御点から離れた第２制御点において、第１制御点に対する第２制御点の第１音圧比及び第２音圧比を一致させるように第１音響信号及び第２音響信号を生成する生成部とを備え、第１音圧比は、仮想音源が目標音響信号により駆動され、仮想音源から放射される第３音により形成され、第２音圧比は、第１音像と第２音像が合成された第３音像により形成される。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、音響制御装置に関する。

立体音響信号（例えば、５．１チャンネル）の音響効果をフロントスピーカによって模擬する音響制御装置が知られている。このような音響制御装置では、フロントスピーカから距離が離れた遠方の聴取者の位置において、スピーカから放出された音の音圧が距離減衰する。このような音圧の距離減衰は、例えば、音圧の距離減衰の影響により、フロントスピーカに近い聴取者の位置と比較して、遠方の聴取者の位置では聴取者の両耳間での音圧のバランス（振幅比等）が大きく崩れてしまう等、音響制御装置が聴取者に対して立体音響を聴取させるためには好ましくない。一般に音圧の距離減衰は、線音源（高さに対して幅が広い音源）を用いることで低減させることができる。しかしながら、通常のスピーカに換えてこのような線音源をフロントスピーカとして用いる場合、特に立体音響を模擬するために複数のスピーカを用いる音響制御装置ではサイズが大きくなってしまう。

特許第４３６４３２６号

音響制御装置のサイズを大きくすることなく、音圧の距離減衰を低減することが可能な音響制御装置を提供する。

実施形態の音響制御装置は、第１音響信号により駆動されて複数の第１音を放射し、複数の前記第１音の合成により第１音像を生成する第１スピーカ群と、第２音響信号により駆動されて複数の第２音を放射し、複数の前記第２音の合成により第２音像を生成する第２スピーカ群と、第１制御点及び前記第１制御点から離れた第２制御点において、前記第１制御点に対する前記第２制御点の第１音圧比及び第２音圧比を一致させるように前記第１音響信号及び前記第２音響信号を生成する生成部とを備え、前記第１音圧比は、仮想音源が目標音響信号により駆動され、前記仮想音源から放射される第３音により形成され、前記第２音圧比は、前記第１音像と前記第２音像が合成された第３音像により形成される。

各実施形態に係る音響制御装置の概略図。 第一の実施形態に係る音響制御装置のブロック図。 シミュレーション結果の一例。 第二の実施形態に係る音響制御装置のブロック図。 両耳位置の一例を説明する図。 仮想音源位置の一例を説明する図。 ＩＡＣＦ（両耳相互相関）計算結果の一例。 ＩＡＣＦ（両耳相互相関）計算結果の一例。

以下、図面を参照しながら、発明を実施するための実施形態について説明する。

図１は、各実施形態に係る音響制御装置の概略を説明する図である。以下に説明する音響制御装置は、モノラル音響信号またはバイノーラル音響信号に対して制御フィルタ処理を行い、音響制御装置が備えるフロントスピーカから音を放射する。聴取者は、フロントスピーカの前方に１または複数設定される聴取位置（ｉ）でフロントスピーカからの音、すなわち立体音響を聴取する。ここで、立体音響とは、仮想的な音源（仮想音源）位置から聞こえてくるモノラル音響信号を模擬する音、またはバイノーラル音響信号を模擬する音である。

仮想音源位置に実際に音源が存在しているとすれば、当該音源から聴取者の両耳に到来する音響信号間には、音源から聴取者の左右の耳までの距離差によって振幅比及び時間差（即ち、位相差）がつく。聴取者は、この振幅比及び時間差に応じて、音源方向を知覚できる。

各実施形態において共通して基本となる制御ポリシは、聴取者の両耳位置（左耳用の第１制御点に対する右耳用の第２制御点）における複素音圧比を、仮想音源から到来する音響信号の（到来）複素音圧比（或いは、バイノーラル音響信号の複素音圧比）に近似させる。なお、両耳位置（第１制御点と第２制御点との距離）としては、例えば一般的なひとの両耳間の距離を用いることができる。

この制御ポリシによれば、入力される音響信号がモノラル音響信号（＝Ｓ）の場合には、例えば、仮想音源から到来する音響信号の再現に関して、下記の数式（１）を満足するように制御フィルタ処理の詳細が決定される。

ここで、ｉ（＝１，２，・・・）は想定される両耳位置を識別するインデックスを表す。左用スピーカ、右用スピーカの複素体積速度をそれぞれｑ_Ｌ，ｑ_Ｒで表すと、両耳位置（ｉ）における到来音圧（＝Ｐ_Ｌｉ，Ｐ_Ｒｉ）は、下記の数式（２）で導出できる。

制御ポリシは、数式（１）を満足するために、下記の数式（３）に示される音響エネルギー（＝Ｑ）の最小化を目指す。ここで、Ｎはインデックス（＝ｉ）の総数を表す。

下記の数式（４）に示されるように複素体積速度（＝ｑ_Ｌ）を実部（＝ｑ_Ｌ ^ｒ）及び虚部（＝ｑ_Ｌ ^ｉ）に分離し、下記の数式（５）に示されるようにこれら実部（＝ｑ_Ｌ ^ｒ）及び虚部（＝ｑ_Ｌ ^ｉ）によって前述の音響エネルギー（＝Ｑ）を偏微分すると、下記の数式（６）が導出される。数式（６）が満足されれば、聴取者の両耳位置における複素音圧比が所望音響信号の複素音圧比に一致する。

ここで、Ｃ_ＬｉＬは、左用スピーカから両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＬｉＲは、右用スピーカから両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＲｉＬは、左用スピーカから両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＲｉＲは、右用スピーカから両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数を表す。ｄ_Ｌｉは、仮想音源用スピーカから両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数を表す。ｄ_Ｒｉは、仮想音源用スピーカから両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数を表す。

ここで、複素体積速度（＝ｑ_Ｌ、ｑ_Ｒ）は、制御フィルタ処理後の音響信号に相当するので、上記数式（６）を満足させる制御フィルタは下記の数式（７）及び数式（８）により導出できる。

数式（７）において、左用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）及び右用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）は、下記の関係式（８）を満たす。

また、入力される音響信号がバイノーラル音響信号（＝Ｓ_Ｌ，Ｓ_Ｒ）の場合には、数式（６）において、ｄ_Ｌｉ＝ｄ_Ｒｉ＝１とすることで、下記の数式（９）が導出される。数式（９）が満足されれば、聴取者の両耳位置における複素音圧比が所望音響信号の複素音圧比に一致する。

したがって、左用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）及び右用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）は、下記の関係式（１０）を満たす。

尚、上記説明において右用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）を基準に左用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）が導出されているが、これとは逆に左用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）を基準に右用制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）が導出されても勿論よい。いずれにせよ、一方の制御フィルタ係数を基準に他方の制御フィルタ係数が導出される。また、基準とする制御フィルタは任意であればよく、スルー特性（すなわち、１）としてもよい。

以下に説明する各実施形態の音響制御装置では、例えば、聴取位置（聴取者の両耳位置）がフロントスピーカらからの距離が離れた位置に設定される場合や、聴取位置が複数設定される場合、或いは聴取者の頭部の向きが変わったり、聴取者の頭部が数十ｃｍ程度移動したりして聴取者の両耳位置が変動した場合であっても、音圧の距離減衰の影響を低減することで、両耳に到来する音圧の振幅比及び時間差の変動を抑制することができる。これにより、聴取者に対して意図する立体音響を聴取させることができる。

（第一の実施形態）
図２は第一の実施形態の音響制御装置を示すブロック図である。

図２の音響制御装置は、フロントスピーカとしての左用スピーカ群１００及び右用スピーカ群２００、ＣＰＵ等の演算処理装置３００、メモリ等の記憶装置４００を備える。

左用スピーカ群１００は、隣接する第１スピーカ１１０及び第２スピーカ１２０を備える。右用スピーカ群２００は、隣接する第３スピーカ２１０及び第４スピーカ２２０を備える。本実施形態において、第１スピーカ１１０と第２スピーカ１２０は、同振幅同位相の音響信号により同時に駆動され、音を放出することで、第１音像１３０を形成する線音源放射形態として機能する。また、第３スピーカ２１０と第４スピーカ２２０は、同振幅同位相の音響信号により同時に駆動され、音を放出することで、第２音像２３０を形成する線音源放射形態として機能する。第１音像１３０とは、第１スピーカ１１０と第２スピーカ１２０が、あたかも１つのスピーカ（例えば第１スピーカ１１０と第２スピーカ１２０の中央部）とみなせる仮想的な音源から放射される音響信号のことである。また、第２音像２３０とは、第３スピーカ２１０と第４スピーカ２２０が、あたかも１つのスピーカ（例えば第３スピーカ２１０と第４スピーカ２２０の中央部）とみなせる仮想的な音源から放射される音響信号のことである。

演算処理装置３００は、モノラル音響信号を制御フィルタ２０に供給する音響信号供給部１０、モノラル信号に対して制御フィルタ処理を行う制御フィルタ（生成部）２０、制御フィルタ２０から受ける信号を増幅する増幅部３０、増幅された信号を分岐して各スピーカに供給する分岐部４０を備える。

記憶装置４００は、左用スピーカ群１００から両耳位置（ｉ）の聴取者（左耳及び右耳）までの頭部伝達関数（Ｃ_ＬｉＬ、Ｃ_ＲｉＬ）、右用スピーカ群２００から両耳位置（ｉ）の聴取者（第１制御点及び第２制御点）までの頭部伝達関数（Ｃ_ＬｉＲ、Ｃ_ＲｉＲ）を記憶する。また、仮想音源位置から両耳位置（ｉ）の聴取者（第１制御点及び第２制御点）までの頭部伝達関数（ｄ_Ｌｉ、ｄ_Ｒｉ）を記憶する。

本実施形態において、記憶装置４００は、具体的には頭部伝達関数（Ｃ_ＬｉＬ、Ｃ_ＲｉＬ）として次式で表される頭部伝達関数を記憶する。

ここで、Ｃ_ＬｉＬ１は、第１スピーカ１１０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＬｉＬ２は、第２スピーカ１２０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＲｉＬ１は、第１スピーカ１１０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＲｉＬ２は、第２スピーカ１２０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数を表す。

また、頭部伝達関数（Ｃ_ＬｉＲ、Ｃ_ＲｉＲ）として次式で表される頭部伝達関数を記憶する。

ここで、Ｃ_ＬｉＲ１は、第３スピーカ２１０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＬｉＲ２は、第４スピーカ２２０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＲｉＲ１は、第３スピーカ２１０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数を表す。Ｃ_ＲｉＲ２は、第４スピーカ２２０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数を表す。

音響信号供給部１０は、外部からモノラル音響信号（＝Ｓ）（目標音響信号）を受け取り制御フィルタ２０に供給する。音響信号供給部１０がモノラル音響信号（＝Ｓ）を取得する方法としては様々なバリエーションが考えられる。例えば、ＴＶ、オーディオ機器或いはＡＶ機器などのような、地上放送又は衛星放送等により、音響信号を含むコンテンツ（例えば、音響信号のみを含むコンテンツ、動画像や静止画像を伴う音響信号を含むコンテンツ、それらに更に他の関連情報を含むコンテンツなど）（以下、単にコンテンツと呼ぶ）を取得してもよいし、インターネット又はイントラネット若しくはホームネット等のネットワークを介してコンテンツを取得してもよいし、ＣＤ、ＤＶＤ、または内臓のディスク装置等の記録媒体に格納されたコンテンツを読み込むことで取得してもよい。また、マイクロフォンにより入力した音声を取得してもよい。音響信号供給部１０は、このように取得したモノラル音響信号（＝Ｓ）を制御フィルタ２０に対して供給する。

制御フィルタ２０は、左用の第１制御フィルタ２１及び右用の第２制御フィルタ２２を備える。ここでは、第２制御フィルタ２２の制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）は事前に任意に定められているものとする。対象となる両耳位置が１つの場合には、制御フィルタ２０は、第１音像及び第２音像が合成された第３音像により形成される両耳位置における複素音圧比（第２音圧比）を、仮想音源から両耳位置に到来する音響信号の複素音圧比（第１音圧比）に一致（または近く）するように、第１スピーカ１１０及び第２スピーカ１２０が放射する音響信号と、第３スピーカ２１０及び第４スピーカ２２０が放射する音響信号を生成する。対象となる両耳位置が複数の場合には、複数の両耳位置における複素音圧比の空間平均を、仮想音源からこれら複数の両耳位置に到来する音響信号の複素音圧比の空間平均に一致（または近く）する。ここで、複素音圧比の空間平均とは、例えば下記数式（１３）に示されるように、複数の両耳位置における所与の時点の複素振幅関数の２乗の総和の比を意味する。複素振幅関数とは、各スピーカから各両耳位置の左耳（第１制御点）及び右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数（＝Ｃ）と、仮想音源から各両耳位置の左耳（第１制御点）及び右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数（＝ｄ）とを用いて表される関数を意味する。尚、総和とは重み付き総和を含み得る。モノラル音響信号（＝Ｓ）に数式（１３）に示される制御フィルタ係数を畳み込むことにより、複数の両耳位置における複素音圧比の空間平均化が実現される。

第１制御フィルタ２１は、左用スピーカ群１００から両耳位置（ｉ＝１，・・・，Ｎ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数（＝Ｃ_ＬｉＬ）と、左用スピーカ群１００から両耳位置（ｉ＝１，・・・，Ｎ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数（＝Ｃ_ＲｉＬ）と、右用スピーカ群２００から両耳位置（ｉ＝１，・・・，Ｎ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数（＝Ｃ_ＬｉＲ）と、右用スピーカ群２００から両耳位置（ｉ＝１，・・・，Ｎ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数（＝Ｃ_ＲｉＲ）と、対象仮想音源から両耳位置（ｉ＝１，・・・，Ｎ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数（＝ｄ_Ｌｉ）と、対象仮想音源から両耳位置（ｉ＝１，・・・，Ｎ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数（＝ｄ_Ｒｉ）とを記憶装置４００から読み出す。

第１制御フィルタ２１は、記憶装置４００から読み出した頭部伝達関数と、第２制御フィルタ２２の制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）とに基づいて、下記の数式（１３）を満たすように、制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）を計算する。尚、制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）の計算は、第１制御フィルタ２１ではなく図示しない算出部によって行われてもよい。或いは、第２制御フィルタ２２の制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）、両耳位置及び対象仮想音源の組み合わせに対応する制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）が予め計算されていて、第２制御フィルタ２１が適切な制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）を読み出してもよい。

第１制御フィルタ２１は、音響信号供給部１０からのモノラル音響信号（Ｓ）に対して、制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｌ）を用いたＦＩＲ演算を実行して左用の第２音響信号（＝Ｗ_ＬＳ）を得る。第２音響信号を増幅部３０に供給する。第２制御フィルタ２２は、音響信号供給部１０からのモノラル音響信号（Ｓ）に対して、制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）を用いたＦＩＲ演算を実行して右用の第３音響信号（＝Ｗ_ＲＳ）を得る。第３音響信号を増幅部３０に供給する。

増幅部３０は、第１制御フィルタ２１からの第２音響信号（＝Ｗ_ＬＳ）及び第２制御フィルタ２２からの第３音響信号（＝Ｗ_ＲＳ）を増幅し、分岐部４０に夫々供給する。

分岐部４０は、増幅部３０から（増幅された）第２音響信号及び第３音響信号を受け取る。第２音響信号を分岐して、左用スピーカ群１００の第１スピーカ１１０及び第２スピーカ１２０の両者に供給する。また、第３音響信号を分岐して、右用スピーカ群２００の第３スピーカ２１０及び第４スピーカ２２０の両者に供給する。

左用スピーカ群１００の第１スピーカ１１０及び第２スピーカ１２０は、増幅された第２音響信号を分岐部４０から受け取り、同振幅同位相の第２音響信号を同時に放射する。また、右用スピーカ群２００の第３スピーカ２１０及び第４スピーカ２２０は、増幅された第３音響信号を分岐部４０から受け取り、同振幅同位相の第３音響信号を同時に放射する。ここで、音響信号を放射するとは、音響信号に従いスピーカが駆動され、音響信号を音波として放出することを意味する。ここでの、同時とは、例えば第２音響信号が第１スピーカ１１０及び第２スピーカ１２０に入力されるタイミング、また第３音響信号が第３スピーカ２１０及び第４スピーカ２２０に入力されるタイミングが同時であることを意味する。

なお、音響信号供給部１０がバイノーラル信号（＝Ｓ_Ｌ，Ｓ_Ｒ）（第１目標音響信号，第２目標音響信号）を受け取り、制御フィルタ２０に供給する場合には、制御フィルタ２０は、対象となる両耳位置が１つの場合には、両耳位置における複素音圧比を、バイノーラル音響信号の複素音圧比、すなわちＳ_Ｌに対するＳ_Ｒの音圧比に一致（または近く）する。対象となる両耳位置が複数の場合には、複数の両耳位置における複素音圧比の空間平均を、バイノーラル音響信号の複素音圧比に（一致または近く）する。

すなわち、第１制御フィルタ２１は記憶装置４００から読み出した頭部伝達関数と、第２制御フィルタ２２の制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）とに基づいて、下記の数式（１４）を満たすように、制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）を計算すればよい。

また、以上の説明では、簡単化のために１個の仮想音源を用いることを前提とした。しかしながら、複数個の仮想音源を用いることも可能である。この場合には、制御フィルタ２０は、各仮想音源ｊに対応する制御フィルタ（Ｗ_Ｌｊ、Ｗ_Ｒｊ）を計算する。この制御フィルタ（Ｗ_Ｌｊ、Ｗ_Ｒｊ）、各仮想音源ｊに対応する音響信号（Ｓ_ｊ）を用いて、第２音響信号（＝Σ_ｊＷ_ＬｊＳ_ｊ）、第３音響信号（＝Σ_ｊＷ_ＲｊＳ_ｊ）を計算する。

図３は、２つのスピーカを同時駆動した場合の音圧の距離減衰と、１つのスピーカを駆動した場合の音圧の距離減衰とを比較したシミュレーション結果である。なお、いずれもスピーカからの距離は２ｍとする。これにより、スピーカが１つの場合に比べて、本実施形態に係るスピーカが２つの場合のほうが音圧の距離減衰が低減していることがわかる。

以上の音響制御装置によれば、左用スピーカ群１００及び右用スピーカ２００が線音源放射形態により音響信号を放射するために、音圧の距離減衰を低減することが可能となる。これにより、聴取者の両耳間での音圧のバランスを大きく崩すことなく、聴取者に対して意図する立体音響を聴取させることができる。また、このとき、左用スピーカ群１００に含まれる第１スピーカ１１０及び第２スピーカ１２０、右用スピーカ２００に含まれる第３スピーカ２１０及び第４スピーカ２２０として、通常のスピーカ（高さ及び幅がほぼ等しいスピーカ）を用いるために、線音源（例えば、ラインアレイスピーカ）を用いる場合に比べて、音響制御装置のサイズをより小さくすることができる。

（第二の実施形態）
図４は第二の実施形態の音響制御装置を示すブロック図である。なお、ここでは図２の音響制御装置と同様のブロックについては、同一の符号を付すことで、その詳細な説明を省略する。

本実施形態において、第１スピーカ１１０と第２スピーカ１２０は、同振幅同位相の音響信号を同時に放出することで線音源放射形態として機能し、かつ第１スピーカ１１０と第２スピーカ１２０は夫々個々に音響信号を放射する点音源放射形態として機能する。また、第３スピーカ２１０と第４スピーカ２２０は、同振幅同位相の音響信号を同時に放出することで線音源放射形態として機能し、かつ第３スピーカ２１０と第４スピーカ２２０は夫々個々に音響信号を放射する点音源放射形態として機能する。すなわち、左用スピーカ群１００及び右用スピーカ群２００は、線音源放射形態及び点音源放射形態の重ね合わせで音響信号を放射する。

図４の音響制御装置の制御フィルタ２０は、さらに第３制御フィルタ２３、第４制御フィルタ２４、第５制御フィルタ２５、第６制御フィルタ２６を備える。

以下に、第３制御フィルタ２３、第４制御フィルタ２４、第５制御フィルタ２５、第６制御フィルタ２６の各制御フィルタ係数セット（＝Ｗ´_Ｌ，Ｗ_Ｓ，Ｗ_Ｔ，Ｗ´_Ｒ）の計算手法について述べられる。ここで、第６制御フィルタ２６の制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｒ）はスルー特性であってよく、以下の説明では原則的にＷ_Ｒ＝１が仮定される。まず、上記数式（２）は下記数式（１５）に読み替える必要がある。

数式（１５）において、ｑ_Ｌ，ｑ_Ｓ，ｑ_Ｔ，ｑ_Ｒは、各スピーカ１１０，１２０，２２０，２１０の複素体積速度を夫々表す。数式（１５）及び前述の説明を参考にすれば、下記数式（１６）−（２０）を導出できる。

図４の記憶装置４００は、数式（１１）で表される頭部伝達関数（Ｃ_ＬｉＬ、Ｃ_ＲｉＬ）及び数式（１２）で表される頭部伝達関数（Ｃ_ＬｉＲ、Ｃ_ＲｉＲ）に加え、第１スピーカ１１０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＬｉＬ１、第２スピーカ１２０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＬｉＬ２、第１スピーカ１１０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＲｉＬ１、第２スピーカ１２０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＲｉＬ２、第３スピーカ２１０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＬｉＲ１、第４スピーカ２２０から両耳位置（ｉ）の聴取者左耳（第１制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＬｉＲ２、第３スピーカ２１０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＲｉＲ１、第４スピーカ２２０から両耳位置（ｉ）の聴取者右耳（第２制御点）までの頭部伝達関数Ｃ_ＲｉＲ２を記憶する。

第３制御フィルタ２３、第４制御フィルタ２４、第５制御フィルタ２５は、記憶装置４００から読み出した頭部伝達関数と、第６制御フィルタ２６の制御フィルタ係数（＝Ｗ´_Ｒ）とに基づいて、上記の数式（１６）−（２０）を満たすように、制御フィルタ係数（＝Ｗ´_Ｌ，Ｗ_Ｓ，Ｗ_Ｔ）を計算する。

第３制御フィルタ２３は、音響信号供給部１０からのモノラル音響信号（Ｓ）に対して、制御フィルタ係数（＝Ｗ´_Ｌ）を用いたＦＩＲ演算を実行して第１スピーカ１１０用の第４音響信号（＝Ｗ´_ＬＳ）を得る。第４音響信号を増幅部３０に供給する。第４制御フィルタ２４は、音響信号供給部１０からのモノラル音響信号（Ｓ）に対して、制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｓ）を用いたＦＩＲ演算を実行して第２スピーカ１２０用の第５音響信号（＝Ｗ_ＳＳ）を得る。第５音響信号を増幅部３０に供給する。第５制御フィルタ２５は、音響信号供給部１０からのモノラル音響信号（Ｓ）に対して、制御フィルタ係数（＝Ｗ_Ｔ）を用いたＦＩＲ演算を実行して第３スピーカ２２０用の第６音響信号（＝Ｗ_ＴＳ）を得る。第６音響信号を増幅部３０に供給する。第６制御フィルタ２６は、音響信号供給部１０からのモノラル音響信号（Ｓ）に対して、制御フィルタ係数（＝Ｗ´_Ｒ）を用いたＦＩＲ演算を実行して第４スピーカ２２０用の第７音響信号（＝Ｗ´_ＲＳ）を得る。第７音響信号を増幅部３０に供給する。

増幅部３０は、第１制御フィルタ２１からの第２音響信号（＝Ｗ_ＬＳ）及び第２制御フィルタ２２からの第３音響信号（＝Ｗ_ＲＳ）に加え、第３制御フィルタ２３からの第４音響信号（＝Ｗ´_ＬＳ）、第４制御フィルタ２４から第５音響信号（＝Ｗ_ＳＳ）、第５制御フィルタ２５からの第６音響信号（＝Ｗ_ＴＳ）、第６制御フィルタ２６からの第７音響信号（＝Ｗ´_ＲＳ）を増幅し、加算部５０に夫々供給する。

加算部５０は、（増幅された）第２音響信号及び第４音響信号を加算し、第８音響信号（＝Ｗ_ＬＳ＋Ｗ´_ＬＳ）を得る。第８音響信号を第１スピーカ１１０に供給する。また、（増幅された）第２音響信号及び第５音響信号を加算し、第９音響信号（＝Ｗ_ＬＳ＋Ｗ_ＳＳ）を得る。第９音響信号を第２スピーカ１２０に供給する。（増幅された）第３音響信号及び第６音響信号を加算し、第１０音響信号（＝Ｗ_ＲＳ＋Ｗ_ＴＳ）を得る。第１０音響信号を第３スピーカ２１０に供給する。（増幅された）第３音響信号及び第７音響信号を加算し、第１１音響信号（＝Ｗ_ＲＳ＋Ｗ´_ＲＳ）を得る。第１１音響信号を第４スピーカ２２０に供給する。

左用スピーカ群１００の第１スピーカ１１０及び第２スピーカ１２０は、第８音響信号及び第９音響信号を加算部５０から夫々受け取り、第８音響信号及び第９音響信号を夫々放射する。また、右用スピーカ群２００の第３スピーカ２１０及び第４スピーカ２２０は、第１０音響信号及び第１１音響信号を加算部５０から夫々受け取り、第１０音響信号及び第１１音響信号を夫々放射する。

なお、増幅部３０は、加算部５０から第８音響信号、第９音響信号、第１０音響信号、第１１音響信号を受け取り、増幅した後に各スピーカに供給してもよい。

実施形態に係る制御ポリシによれば、スピーカの個数−１個の両耳位置において複素音圧比を目標に一致させることができる。更に、実施形態に係る制御ポリシによれば、スピーカの個数−１個の両耳位置に加えてこれらの形成する隙間においても目標に近い複素音圧比を期待できる。

したがって、以上の音響制御装置によれば、左用スピーカ群１００及び右用スピーカ群２００が２パターンの放射形態の重ね合わせで音響信号を放射するために、実際にスピーカの個数を増加させなくとも、複素音圧比を目標に一致させることができる両耳位置の個数を増加させることができる。さらに、左用スピーカ群１００及び右用スピーカ２００が線音源放射形態により音響信号を放射するために、音圧の距離減衰の影響を低減することが可能となる。これにより、聴取者に対して意図する立体音響を聴取させることができる。

なお、以上の実施形態に係る音響制御装置においては、左用スピーカ群１００及び右用スピーカ群２００は、夫々３個以上のスピーカを備えてもよい。各スピーカ群が備えるスピーカの個数をＸとすると、２つのスピーカの組み合わせについて、Ｘ（Ｘ−１）／２通りの全ての組み合わせごとに制御フィルタ係数を算出することで、各スピーカは、これら制御フィルタ係数に基づいて算出される複数の音響信号の重ね合わせとして音響信号を放射する。

図５乃至図８を参照して、実施形態の音響制御装置を用いて制御フィルタ処理された音響信号の評価を行う。

図５は、音響信号の評価条件を説明する図である。図５に示すように、この例では、聴取位置（両耳位置）を８個（i＝１、２、３、４、５、６、７、８、９）に設定し、スピーカ６ｃｈとする。また、両耳間の距離は２０ｃｍ、両耳位置間距離、すなわち頭部中央間の距離は１０ｃｍとする。

図６は、聴取位置（両耳位置）において所定の仮想音像位置（目標位置）から放射される到来音圧（A）及びこの到来音圧に基づいて計算されるIACF（両耳間相互相関関数）（B）を示す。この例では、聴取位置（両耳位置）の右真横に仮想音源を設置し、この仮想音源から音が放射される。

図７は、比較例の音響制御装置を用いて制御フィルタ処理された音響信号のIACFを示す。すなわち、図６に示す仮想音源からの到来音圧を対象として、６つのスピーカが夫々個々に音響信号を放射する点音源放射形態としてのみ機能する場合の例である。

また、図８は、実施形態の音響制御装置を用いて制御フィルタ処理された音響信号のIACFを示す。すなわち、図６に示す仮想音源からの到来音圧を対象として、６つのスピーカが夫々個々に音響信号を放射する点音源放射形態として機能し、かつ２つの組のスピーカが同振幅同位相の音響信号を同時に放出する線音源放射形態として機能する場合の例である。

図７に示す結果では、複数の聴取位置（両耳位置）においてIACFの最大ピークの発生タイミングが、到来音圧のピークの発生タイミングにほぼ一致している。したがって、少なくとも各実施形態に共通する制御ポリシを用いることで、聴取位置（両耳位置）の変動に対するロバスト性が向上し、聴取エリアを拡大することができる。しかしながら、IACFの最大ピークは縦軸方向にばらつきをもっていることがわかる。

一方で、図８に示す結果では、複数の聴取位置（両耳位置）においてIACFの最大ピークの発生タイミングが、到来音圧のピークの発生タイミングにほぼ一致しているのに加え、図７の結果と比較して縦軸方向のばらつきが収束していることがわかる。スピーカから聴取位置（両耳位置）までの頭部伝達関数は、距離減衰の影響により距離の増加とともに減少していく。したがって、複素振幅比の空間平均化に取り込む頭部伝達関数にスピーカからの距離が遠い聴取位置までの頭部伝達関数が含まれると、制御フィルタ係数にばらつきが生じ、結果として図７に示すようにIACFの最大ピークに縦軸方向のばらつきが生じることになる。

そこで、この例のようにスピーカが線音源放射形態として機能することで、遠方の聴取位置（両耳位置）における頭部伝達関数の低下を軽減することができるので、結果IACFの最大ピークは縦軸方向にばらつきが収束する。このIACFの最大ピークの縦軸方向のばらつきは、立体音響の定位感に影響する。すなわち、実施形態の音響制御装置では、IACFの最大ピークの縦軸方向のばらつきを収束させることができるので、立体音響の定位感を向上させることができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態に係る音響制御装置によれば、サイズを大きくすることなく、音圧の距離減衰を低減することが可能となる。

これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０・・・音響信号供給部
２０・・・制御フィルタ
３０・・・増幅部
４０・・・分岐部
５０・・・加算部
１００・・・左用スピーカ群
２００・・・右用スピーカ群
３００・・・演算処理装置
４００・・・記憶装置

Claims (8)

1. 第１音響信号により駆動されて複数の第１音を放射し、複数の前記第１音の合成により第１音像を生成する第１スピーカ群と、
   第２音響信号により駆動されて複数の第２音を放射し、複数の前記第２音の合成により第２音像を生成する第２スピーカ群と、
   第１制御点及び前記第１制御点から離れた第２制御点において、前記第１制御点に対する前記第２制御点の第１音圧比及び第２音圧比を一致させるように前記第１音響信号及び前記第２音響信号を生成する生成部と、
   を備え、
   前記第１音圧比は、仮想音源が目標音響信号により駆動され、前記仮想音源から放射される第３音により形成され、
   前記第２音圧比は、前記第１音像と前記第２音像が合成された第３音像により形成される、
   音響制御装置。
2. 前記第１制御点及び前記第２制御点の組の総数は２以上であり、
   前記生成部は、前記第１音圧比の空間平均に、前記第２音圧比の空間平均を一致させるように前記第１音響信号及び前記第２音響信号を生成する、請求項１に記載の音響制御装置。
3. 前記第１スピーカ群は、第１スピーカ及び第２スピーカを有し、
   前記第２スピーカ群は、第３スピーカ及び第４スピーカを有し、
   前記生成部は、前記第１スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第１頭部伝達関数と前記第２スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第２頭部伝達関数との和、及び前記第３スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第３頭部伝達関数と前記第４スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第４頭部伝達関数との和に基づいて、第１制御フィルタ係数及び第２制御フィルタ係数を算出し、
   前記目標音響信号に対して、前記第１制御フィルタ係数を用いたＦＩＲ演算を実行することで前記第１音響信号を生成する第１制御フィルタと、
   前記第目標音響信号に対して、前記第２制御フィルタ係数を用いたＦＩＲ演算を実行することで前記第２音響信号を生成する第２制御フィルタと、
   を備える請求項１に記載の音響制御装置。
4. 前記第１制御フィルタ係数または前記第２制御フィルタ係数のいずれか一方がスルー特性フィルタである、請求項３に記載の音響制御装置。
5. 第１音響信号により駆動されて複数の第１音を放射し、複数の前記第１音の合成により第１音像を生成する第１スピーカ群と、
   第２音響信号により駆動されて複数の第２音を放射し、複数の前記第２音の合成により第２音像を生成する第２スピーカ群と、
   第１目標音響信号、及び前記第１目標音響信号に対して振幅比及び位相差のついた第２目標音響信号において前記第１目標音響信号に対する前記第２目標音響信号の第１音圧比に、第１制御点及び前記第１制御点から離れた第２制御点において前記第１制御点に対する前記第２制御点の第１音圧比及び第２音圧比を一致させるように前記第１音響信号及び前記第２音響信号を生成する生成部と、
   を備える音響制御装置。
6. 前記第１制御点及び前記第２制御点の組の総数は２以上であり、
   前記生成部は、前記第１音圧比の空間平均に、前記第２音圧比の空間平均を一致させるように前記第１音響信号及び前記第２音響信号を制御する、請求項５に記載の音響制御装置。
7. 前記第１スピーカ群は、第１スピーカ及び第２スピーカを有し、
   前記第２スピーカ群は、第３スピーカ及び第４スピーカを有し、
   前記生成部は、前記第１スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第１頭部伝達関数と前記第２スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第２頭部伝達関数との和、及び前記第３スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第３頭部伝達関数と前記第４スピーカから前記第１制御点及び前記第２制御点までの第４頭部伝達関数との和に基づいて、第１制御フィルタ係数及び第２制御フィルタ係数を算出し、
   前記第３音響信号に対して、前記第１制御フィルタ係数を用いたＦＩＲ演算を実行することで前記第１音響信号を生成する第１制御フィルタと、
   前記第４音響信号に対して、前記第２制御フィルタ係数を用いたＦＩＲ演算を実行することで前記第２音響信号を生成する第２制御フィルタと、
   を備える請求項５に記載の音響制御装置。
8. 前記第１制御フィルタ係数または前記第２制御フィルタ係数のいずれか一方がスルー特性フィルタである、請求項７に記載の音響制御装置。