JP3900208B2 - 音響再生方式および音声信号処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、サラウンド方式の音響再生システムなどに用いられる音響再生方式および音声信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭において、例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）を再生して得られる音声を聴取しようとする場合、あるいは、テレビ番組や、ビデオテープ、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）を再生して得られる映像、音声を視聴しようとする場合、コンサートホールや映画館と同じような臨場感を得ることができるように、例えば、サラウンド方式の音響再生システムが用いられる。
【０００３】
図９は、サラウンド方式の音響再生システムの一例を示すもので、２個のリアスピーカを有する場合の例を示している。この例の場合には、左右のスピーカ２０ａ、２０ｂに加え、聴取者１００の左側と右側の後方に、リアスピーカ（サラウンドスピーカ）３０ａ、３０ｂが設置される。
【０００４】
そして、ＣＤプレーヤやＤＶＤの再生装置などの音声信号発生源１０において再生された音声信号のうち、左チャンネルの音声信号ＡＬ、右チャンネルの音声信号ＡＲは、増幅回路１１ａ、増幅回路１１ｂで増幅されて、それぞれの出力信号が、スピーカ２０ａ、スピーカ２０ｂに供給される。
【０００５】
また、この例の場合には、リア左スピーカ用の音声信号Ｓ１ａが、増幅回路１２ａで増幅され、リア右スピーカ用の音声信号Ｓ１ｂが、増幅回路１２ｂで増幅されて、それぞれの出力信号がリアスピーカ３０ａ、リアスピーカ３０ｂに供給される。
【０００６】
これにより、スピーカ２０ａ、２０ｂに加えて、リアスピーカ３０ａ、３０ｂからはリアスピーカ用の音声が放音されて、聴取者１００は、臨場感のある再生音声を聴取する。
【０００７】
そして、このように、２個のリアスピーカを用いるようにされた音響再生システムの場合、より良好な再生環境を形成するために、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面から左のリアスピーカ３０ａまでの水平面における開き角θ、および、聴取者１００の正面から右のリアスピーカ３０ｂまでの水平面における開き角θの推奨値は、１１０度とされている場合が多い。
【０００８】
いわゆるドルビー・プロロジック方式、ドルビー・ＡＣ３方式、ＭＰＥＧマルチチャンネル方式などの場合には、前述の開き角θは、１１０度が推奨値として用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サラウンド方式において、リアスピーカ用の音声信号は、特にリアスピーカの存在感を感じさせない再生が望ましいという傾向があることが経験的に知られている。
【００１０】
ところが、２個のリアスピーカを用いる、例えば、図９に示した従来の音響再生システムでは、リアスピーカからリアスピーカ用の音声信号を放音した場合に、リアスピーカの存在感が強く出てしまう傾向がある。このように、聴取者が、リアスピーカから音声が放音されていることを強く聴感してしまうような場合には、聴取者にとって、リアスピーカから放音された音声を含む音場の雰囲気感はあまりよくない。
【００１１】
以上のことにかんがみ、この発明は、リアスピーカから音声が放音されたときに、聴取者が感じるリアスピーカの存在感に関わる問題を解消することができる音響再生方式および音声信号処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明による請求項１に記載の音響再生方式は、
聴取者から離間して、当該聴取者の真後ろ方向を中心として、当該中心の近傍であって、当該中心の左右の異なる位置であるリアスピーカが配置された実スピーカ位置とは異なる仮想スピーカ位置から音声を放音した場合の前記聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて、
供給されるリアスピーカ用の音声信号に対して、前記聴取者の正面から前記実スピーカ位置までの水平面における開き角より小さい位置に音像があるようにする仮想音像定位処理を行って、前記仮想音像定位処理がされた音声信号を前記リアスピーカに供給することを特徴とする。
【００１３】
この発明による請求項１に記載の音響再生方式によれば、聴取者の真後ろ方向を中心として、聴取者から離れた位置であって、当該中心の近傍の左右の異なる位置となる実スピーカ位置に配置されたリアスピーカに供給される音声信号に対して、仮想スピーカ位置から音声を放音した場合の聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて、仮想音像定位処理が施される。
【００１４】
この仮想音像定位処理は、聴取者の正面から実スピーカ位置までの水平面における開き角より小さい位置に音像があるようにする処理である。
【００１５】
これにより、実スピーカ位置のリアスピーカからは、仮想音像定位処理された音声が放音されるため、実スピーカ位置のリアスピーカの存在感が弱められ、音場の雰囲気感をよりよくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、この発明による音響再生方式および音声信号処理装置の一実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態においては、対になる２個のリアスピーカを有するサラウンド方式の音響再生システムに、この発明による音響再生方式を適用したものとして説明する。
【００１７】
また、以下の説明においては、前述にもしたように、音声を放音したときにその存在感が強く出る傾向にあるリアスピーカについて説明し、聴取者の前方に配置される左右のスピーカ（いわゆるフロントスピーカ）についての説明は省略する。また、音声信号の発生源としては、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の再生装置（以下、ＤＶＤ装置という）が用いられたものとして説明するが、説明を簡単にするため、映像信号の再生系についての説明は省略する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、この発明による音響再生方式が適用された音響再生システムの一実施の形態を説明するための図である。
【００１９】
この第１の実施の形態の音響再生システムは、図１に示すように、音声信号の発生源としてのＤＶＤ装置１と、ＤＶＤ装置１において再生された左右のリヤスピーカ用の音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂに対して、後述する仮想音像定位処理を行う音声信号処理装置としての仮想音像定位処理装置２と、増幅回路３ａ、３ｂと、１組のリアスピーカ４ａ、４ｂとを備えている。また、図１において、聴取者１００は、この第１の実施の形態において、聴取者１００が、リアスピーカ４ａ、４ｂから放音された音声を聴取する聴取位置および聴取者１００の向きをも示している。
【００２０】
前述したように、２個のリアスピーカを用いるようにされた音響再生システムの場合、より良好な再生環境を形成するために、聴取者を中心として、聴取者の正面方向と、聴取者から左のリアスピーカを結ぶ方向とのなす角、および、聴取者から右のリアスピーカを結ぶ方向とのなす角の推奨値は、１１０度とされている場合が多い。
【００２１】
しかし、この第１の実施の形態においては、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００からリアスピーカ４ａを結ぶ方向とがなす角である開き角θ１、および、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００からリアスピーカ４ｂを結ぶ方向とがなす角である開き角θ２は、いずれも１１０度より大きな値とされる。
【００２２】
すなわち、この第１の実施の形態において、リアスピーカ４ａ、４ｂは、図１において点線の矢印が示す聴取者１００の真後ろ方向（背面方向）に近くなるように、聴取者１００の真後ろ方向を中心として、左右の異なる位置に配置される。
【００２３】
そして、この第１の実施の形態においては、ＤＶＤ装置１において再生されたリアスピーカ用の音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂに対して、仮想音像定位処理装置２において仮想音像定位処理を施した音声信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを形成し、これをリアスピーカ４ａ、４ｂに供給するようにしている。
【００２４】
仮想音像定位処理は、リアスピーカ４ａ、４ｂから放音された音声であっても、実際にリアスピーカ４ａ、４ｂが設置されている実スピーカ位置に音像があるのではなく、この実スピーカ位置とは異なる位置に音像がある、あるいは、実スピーカとしてのリアスピーカ４ａ、４ｂから音声が放音されたことを聴取者に意識させないようにする処理である。
【００２５】
この第１の実施の形態においては、図１に示すように仮想的にリアスピーカを配置する仮想スピーカ位置５ａ、５ｂを設定し、リアスピーカ４ａ、４ｂから音声を放音した場合に、この仮想スピーカ位置５ａ、５ｂに音像があるように聴取者１００が聴感するようにする。
【００２６】
この場合、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂは、図１に示すように、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から仮想スピーカ位置５ａを結ぶ方向とがなす角である開き角φ１、および、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から仮想スピーカ位置５ｂを結ぶ方向とがなす角である開き角φ２が、いずれも、前述した聴取者１００の正面からリアスピーカ４ａ、４ｂまでの水平面における開き角θ１、θ２より小さくなる位置に設定される。
【００２７】
このように、この第１の実施の形態において、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂは、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面から仮想スピーカ位置５ａ、５ｂまでの開き角φ１、φ２が、前述した開き角の推奨値である１１０度に近くなる方向に設定される。
【００２８】
したがって、この第１の実施の形態において、リアスピーカ４ａ、４ｂおよび仮想スピーカ位置５ａ、５ｂの配置は、以下に示す（１）式を満足し、かつ、（２）式を満足するように設定する。
開き角φ１≒１１０度（推奨値）＜開き角θ１ …（１）
開き角φ２≒１１０度（推奨値）＜開き角θ２ …（２）
そして、仮想音像定位処理は、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂから音声を放音した場合の仮想スピーカ位置５ａ、５ｂから聴取者１００の耳元までの音響伝達関数、および、リアスピーカ４ａ、４ｂから音声を放音した場合のリアスピーカ４ａ、４ｂから聴取者１００の耳元までの音響伝達関数に基づいて行う。
【００２９】
次に、仮想音像定位処理について詳細に説明する。
図２は、仮想音像定位処理装置２において行われる仮想音像定位処理に必要となる音響伝達関数について説明するための図である。
【００３０】
仮想音像定位処理には、図２Ａに示すように、開き角がφ１である仮想スピーカ位置５ａから音声を放音した場合の、聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈφ１Ｌおよび聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈφ１Ｒと、開き角がφ２である仮想スピーカ位置５ｂから音声を放音した場合の、聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈφ２Ｒおよび聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈφ２Ｌとが必要になる。
【００３１】
さらに、後述にもするように、リアスピーカ４ａ、４ｂから音声を放音した場合のクロストークを補償するために、図２Ｂに示すように、開き角がθ１となるように配置されたリアスピーカ４ａから音声を放音した場合の聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈθ１Ｌおよび聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈθ１Ｒと、開き角がθ２となるように配置されたリアスピーカ４ｂから音声を放音した場合の聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈθ２Ｒおよび聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈθ２Ｌとが必要になる。
【００３２】
これらの音響伝達関数は、図２Ａに示した仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ、図２Ｂに示したリアスピーカ４ａ、４ｂの各位置にスピーカを設置して、各位置に設置したスピーカからインパルス音を放音し、聴取者１００の左右の耳元でのインパルス応答を測定することにより求めることができる。すなわち、聴取者の耳元で測定したインパルス応答が、インパルス音を放音したスピーカ位置から聴取者１００の耳元までの音響伝達関数である。
【００３３】
このようにして求められた音響伝達関数に基づいて、仮想音像定位処理装置２において、仮想音像定位処理が行われる。
【００３４】
図３は、この第一の実施の形態の仮想音像定位処理装置２を説明するためのブロック図である。図３に示すように、仮想音像定位処理装置２は、いわゆるバイノーラル化処理に用いられるフィルタ２１１、２１２、２１３、２１４と、リアスピーカ４ａ、４ｂからの再生音声の放音時に生じる空間音響的クロストークを補償するためのいわゆるクロストーク補償処理に用いられるフィルタ２３１、２３２、２３３、２３４と、加算回路２２１、２２２、２４１、２４２とを備えている。
【００３５】
図３に示すように、フィルタ２１１、２１２、２１３、２１４は、図２Ａを用いて説明した仮想スピーカ位置５ａ、５ｂから聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数Ｈφ１Ｌ、Ｈφ１Ｒ、Ｈφ２Ｒ、Ｈφ２Ｌがフィルタ係数として用いられたものである。
【００３６】
また、フィルタ２３１、２３２、２３３、２３４は、図４に示すように、図２Ｂを用いて説明したリアスピーカ４ａ、４ｂから聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数Ｈθ１Ｌ、Ｈθ１Ｒ、Ｈθ２Ｒ、Ｈθ２Ｌに基づいて求められるフィルタ係数Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４がフィルタ係数として用いられたものである。
【００３７】
そして、ＤＶＤ装置１において再生された左リアスピーカ用の音声信号Ｓ１ａは、仮想音像定位処理装置２のフィルタ２１１、２１２に供給される。また、右リアスピーカ用の音声信号Ｓ１ｂは、仮想音像定位処理装置２のフィルタ２１３、２１４に供給される。
【００３８】
フィルタ２１１、２１２では、フィルタ係数Ｈφ１Ｌ、Ｈφ１Ｒに基づいて、左リアスピーカ４ａに供給される音声信号Ｓ１ａを変換し、左リアスピーカ４ａから放音された音声が、仮想スピーカ位置５ａに音像がある、あるいは、仮想スピーカ位置５ａ側に音像があるように聴感されるようにする。
【００３９】
同様に、フィルタ２１３、２１４では、フィルタ係数Ｈφ２Ｒ、Ｈφ２Ｌに基づいて、右リアスピーカ４ｂに供給される音声信号Ｓ１ｂを変換し、右リアスピーカ４ｂから放音された音声が、仮想スピーカ位置５ｂに音像がある、あるいは、仮想スピーカ位置５ｂ側に聴感されるようにする。
【００４０】
そして、フィルタ２１１およびフィルタ２１４において処理されて、聴取者１００の左耳により聴取される音声信号は、加算回路２２１に供給される。また、フィルタ２１２およびフィルタ２１３において処理された聴取者１００の右耳により聴取される音声信号は、加算回路２２２に供給される。
【００４１】
加算回路２２１で処理された音声信号は、フィルタ２３１、２３２に供給され、加算回路２２２で処理された音声信号は、フィルタ２３３、２３４に供給される。
【００４２】
フィルタ２３１、２３２、２３３、２３４では、リアスピーカ４ａ、４ｂから聴取者１００の耳元までの音響伝達関数に基づいて求められるフィルタ係数Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に応じて、クロストークをキャンセルする処理が行われる。そして、フィルタ２３１、２３４により処理された音声信号は、加算回路２４１に供給され、フィルタ２３２、２３３により処理された音声信号は加算回路２４２に供給される。
【００４３】
加算回路２４１からは、左リアスピーカ４ａに供給する音声信号であって、左リアスピーカ４ａから放音されたときには、仮想スピーカ位置５ａ側に音像があるように聴感される音声信号Ｓ２ａが出力される。また、加算回路２４２からは、右リアスピーカ４ｂに供給する音声信号であって、右リアスピーカ４ｂから放音されたときには、仮想スピーカ位置５ｂ側に音像があるように聴感される音声信号Ｓ２ｂが出力される。
【００４４】
これにより、リアスピーカ４ａ、４ｂからリアスピーカようの音声信号が放音された場合であっても、聴取者は、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂに音像がある、あるいは、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ側に音像があるように放音された音声を聴感することができる。
【００４５】
このため、リアスピーカが持つ音源的な音の張り付き感に代表される好ましくない存在感が解消され、リアスピーカから放音される音声がより自然な音声として聴取することができるため、リアスピーカから放音される音声に求められる雰囲気感、臨場感が向上する。
【００４６】
このように、この第１の実施の形態においては、聴取者の耳元において測定した音響伝達関数に基づいて求めたフィルタ係数のフィルタからなる仮想音像定位処理装置２により仮想音像定位処理を施した場合であっても、厳密な再現性を確保することは難しく、音像ずれ（音像ぼけ）が生ずる可能性が高い。特に、実際に音声を放音する実スピーカとしてのリアスピーカ４ａ、４ｂの外側に、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂを設定して、仮想音像を形成した場合には、音像がずれる傾向にある。
【００４７】
この結果、仮想音像定位処理を施した音声信号をリアスピーカ４ａ、４ｂから放音した場合には、放音された音声は、空間に浮遊したような感じを与える音像品質になりやすく、これによってもリアスピーカの存在感が弱められると考えられる。
【００４８】
また、前述したように、リアスピーカ（音源）４ａ、４ｂの方向と、音像を感じる方向とを異なるようにした場合、音声を放音した部屋の壁などによる反射音の影響により、音源と音像とが分離しやすくなり、リアスピーカ４ａ、４ｂから放音された音声は、空間に浮遊したような音像品質になりやすいことも寄与して、リアスピーカ４ａ、４ｂの存在感を弱めていると考えられる。
【００４９】
また、例えば、多数の被験者について測定した頭部音響伝達関数などの代表的頭部音響伝達関数に基づいて作成したフィルタ係数のフィルタからなる仮想音像定位処理装置２により仮想音像定位処理を施した音声信号をリアスピーカ４ａ、４ｂから放音する場合も考えられる。
【００５０】
この場合、用いられた音響伝達関数が、例えば、聴取者１００の耳元において測定した音響伝達関数と異なっていることもある。そして、この場合、聴取者１００が聴取する音像には、多少の音像ずれが生じ、これがリアスピーカの音源的な存在感を弱めることに寄与していると考えられる。
【００５１】
すなわち、前述したように、実際にリアスピーカ４ａ、４ｂからの音声を聴取する聴取者の耳元で測定した音響伝達関数を用いた場合であっても厳密な再現性を確保することは難しい。したがって、聴取位置の多少のずれや、聴取者毎に異なる可能性のある音響伝達関数の多少のずれによっては、リアスピーカから放音される音声に求められる雰囲気感、臨場感が低下するようなことはない。
【００５２】
なお、この第１の実施の形態においては、図３に示した各フィルタのフィルタ係数は、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ、リアスピーカ（実スピーカ位置）４ａ、４ｂが、それぞれ聴取者からみて左右略対称位置となっていない場合のパターンとして示したものである。
【００５３】
しかし、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ、リアスピーカ（実スピーカ位置）４ａ、４ｂが、それぞれ聴取者からみて左右略対称位置となった場合は、Ｓｈｕｆｆｅｒ型フィルタを使用して、よりシンプルに仮想音像定位処理装置２を構成することができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
次に、この発明による音響再生方式の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態の音響再生システムは、２個のリアスピーカ４ａ、４ｂのそれぞれに対し、複数の仮想スピーカ位置を設定することにより、リア（サラウンド）音場の雰囲気感をより一層向上させるようにしたものである。
【００５５】
図５は、この第２の実施の形態の音響再生システムを説明するための図である。図５に示すように、この第２の実施の形態の音響再生システムは、リアスピーカ４ａ、４ｂに対して、複数の仮想スピーカ位置５ａ１〜５ａ４、５ｂ１〜５ｂ４が設定されること以外は、前述した第１の実施の形態の音響再生システムと同様の構成を有する。
【００５６】
したがって、仮想スピーカ位置を複数か所設定することにより、仮想音像定位処理装置２を構成するバイノーラル化処理用のフィルタの係数が、前述した第１の実施の形態とは異なる。
【００５７】
この第２の実施の形態においては、図５に示したように、リアスピーカ４ａ、４ｂのそれぞれに対して、４か所づつの仮想スピーカ位置５ａ１〜５ａ４、５ｂ１〜５ｂ４が設定されるため、これら複数の仮想スピーカ位置のそれぞれから聴取者の耳元までの複数の音響伝達関数を考慮して、バイノーラル化処理用のフィルタの係数を求める。
【００５８】
この場合、図６に示すように、各仮想スピーカ位置にスピーカを設置して、インパルス音を放音し、聴取者１００の左右の耳元においてインパルス応答を測定することにより、各仮想スピーカ位置から聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数を求めることができる。
【００５９】
そして、このように複数の仮想スピーカ位置を設定した場合、聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数は、これら複数の仮想スピーカ位置から聴取者１００の耳元までの各音響伝達関数が加算されたものとなる。
【００６０】
ななわち、聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ１、および、右耳までの音響伝達関数Ｈ２は、以下の（３）式、および、（４）式のように求めることができる。
Ｈ１＝ＨφａＬ１＋ＨφａＬ２＋ＨφａＬ３＋ＨφａＬ４ …（３）
Ｈ２＝ＨφａＲ１＋ＨφａＲ２＋ＨφａＲ３＋ＨφａＲ４ …（４）
同様にして、聴取者１００の右側の仮想スピーカ位置５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ３は、および、右耳までの音響伝達関数Ｈ４は、以下の（５）式、および、（６）式のように求めることができる。
Ｈ３＝ＨφｂＬ１＋ＨφｂＬ２＋ＨφｂＬ３＋ＨφｂＬ４ …（５）
Ｈ４＝ＨφｂＲ１＋ＨφｂＲ２＋ＨφｂＲ３＋ＨφｂＲ４ …（６）
したがって、これらの各式において、ＨφａＬ、ＨφａＲ、ＨφｂＬ、ＨφｂＲの後のサフィックスを示す数字をｉで表すと、図７に示すように、この場合の聴取者１００の左耳、右耳においての音響伝達関数Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を求めることができる。
【００６１】
そして、この第２の実施の形態の場合には、図８に示すように、複数の仮想スピーカ位置５ａ１〜５ａ４、５ｂ１〜５ｂ４に応じて求めた音響伝達関数Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４をフィルタ係数とするフィルタ２５１〜２５４としてを用いて、仮想音像定位処理装置２を構成するようにする。
【００６２】
この場合、フィルタ２５１は、図６に示した聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ１をフィルタ係数として用いたものであり、フィルタ２５２は、図６に示した聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４から聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈ２をフィルタ係数として用いたものである。
【００６３】
同様に、フィルタ２５３は、図６に示した聴取者１００の右側の仮想スピーカ位置５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４から聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈ３をフィルタ係数として用いたものであり、フィルタ２５４は、図６に示した聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ４をフィルタ係数として用いたものである。
【００６４】
このように、仮想スピーカ位置を多数設けることにより、音声信号（ソース）のミキシング時の音場に近づけることができ、より自然な音場感が得られるとともに、サラウンド音場の雰囲気感をり一層向上させることができる。
【００６５】
なお、この第２の実施の形態においては、図５に示したように、聴取者１００の後ろ側の左右に、４か所づつの仮想スピーカ位置（仮想音像）を展開するようにしたが、これに限るものではなく、左右に２か所づつ、３か所づつ、あるいは５か所づつ、６か所づつのように、複数の仮想スピーカ位置を設定し、仮想音像を展開することもできる。
【００６６】
また、前述した第１、第２の実施の形態においては、仮想スピーカ位置（仮想音像）は、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から、聴取者１００とリアスピーカ４ａ、または、リアスピーカ４ｂとを結ぶ方向とのなす角である開き角θ１、θ２の内側に仮想スピーカ位置（仮想音像）を設定するようにしたが、これに限るものではない。
【００６７】
例えば、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から実スピーカ４ａ、４ｂを結ぶ方向とのなす角であるを開き角θ１、θ２を、前述した２個のリアスピーカを用いるようにされた音響再生システムの場合の推奨値（推奨角度）である１１０度、もしくは、これに近くなるようにする。そして、仮想スピーカ位置を実スピーカ４ａ、４ｂの外側に設定することもできる。
【００６８】
すなわち、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から仮想スピーカ位置を結ぶ方向とのなす角であるを開き角φ１、φ２を、前述の開き角θ１、θ２より大きくなるように仮想スピーカ位置を設定することができる。もちろん、開き角φ１、φ２が、開き角θ１、θ２よりも小さくなる位置と、大きくなる位置の両方に仮想スピーカ位置を設定するようにしてもよい。
【００６９】
このように、リアスピーカ４ａ、４ｂが配置される実スピーカ位置は、聴取者１００の背面方向の任意の位置に配置することができる。もちろん、仮想スピーカ位置も任意の位置に設定することができる。
【００７０】
また、前述した第１、第２の実施の形態においては、仮想音像定位処理装置２は、音声信号発生源としてのＤＶＤ装置１とは別体であるものとして説明したがこれに限るものではない。例えば、音声信号発生源としてのＤＶＤ装置などの再生装置内やオーディオアンプ装置内に仮想音像定位処理装置を内蔵するようにしてももちろんよい。
【００７１】
また、前述した第１、第２の実施の形態において、図１、図５に示した実際に配置されたスピーカであるリアスピーカ４ａ、４ｂに、仮想音像定位処理を施していない音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを一部ミキシングしてもよい。
【００７２】
すなわち、図１、図５に示したように、リアスピーカ４ａ、４ｂの外側に、仮想スピーカ位置が設定されて、仮想音像が展開した状態であれば、聴取者の真後ろ方向の近傍に配置されたリアスピーカ４ａ、４ｂに、仮想音像定位処理前の無加工にリアスピーカ用の音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを一部ミキシングしてもよい。この場合においても、より自然な音場感、雰囲気感が損なわれることはないことが、比較聴取実験により確認された。
【００７３】
また、前述した第１、第２の実施の形態においては、音声信号の発生源としてＤＶＤ装置を用いた音響再生システムとして説明したがこれに限るものではない。例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）と呼ばれる小型光磁器ディスクなどの各種の音声信号の記録媒体の再生装置を音声信号の発生源として用いた音響再生システムにこの発明を適用することもできる。
【００７４】
もちろん、ビデオテープレコーダから再生される音声信号を、聴取者の後ろ側に配置されるリアスピーカからも放音するようにして、家庭においても映画館と同じような臨場感でビデオ映画などを観賞できるようにする、いわゆるホームシアターシステムなどにこの発明を適用することができる。
【００７５】
このように、この発明は、少なくとも左右２個のリアスピーカにリアスピーカ用の音声信号を出力するようにする各種方式に適用することができる。
【００７６】
また、リアスピーカは、左右２個に限るものではなく、複数個のリアスピーカを有する場合にもこの発明を適用するようにしてもよい。この場合には、各リアスピーカから放音するリアスピーカ用の音声信号に対して、想定した仮想スピーカ位置から聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて仮想音像定位処理を行うようにすればよい。
【００７７】
また、家庭用だけでなく、自動車内で用いるカーオーディオシステムや、コンサートホール、劇場、映画館などの大規模な音響再生システムにもこの発明を適用することもできる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、リアスピーカの存在感に起因する問題を解消することができる。これにより、リアスピーカを用いた場合にも、放音される音声を自然な音声として聴取することができ、音場の雰囲気感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による音響再生方式が適用された音響再生システムを説明するための図である。
【図２】この発明による音響再生方式において行われる仮想音像定位処理について説明するための図である。
【図３】図１に示した音響再生システムの仮想音像定位処理装置について説明するための図である。
【図４】図１に示した音響再生システムの仮想音像定位処理装置について説明するための図である。
【図５】この発明による音響再生方式の他の例が適用された音響再生システムを説明するための図である。
【図６】この発明による音響再生方式の他の例において行われる仮想音像定位処理について説明するための図である。
【図７】この発明による音響再生方式の他の例において行われる仮想音像定位処理について説明するための図である。
【図８】図５に示した音響再生システムの仮想音響システムの仮想音像定位処理装置を説明するための図である。
【図９】リアスピーカを用いた従来の音響再生方式の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＤＶＤ装置（音声信号発生源）、２…仮想音像定位処理装置、３ａ、３ｂ…増幅回路、４ａ、４ｂ…リアスピーカ、５ａ、５ｂ…仮想スピーカ位置（仮想音像）、５ａ１、５ａ２…仮想スピーカ位置、５ａ３、５ａ４…仮想スピーカ位置、５ｂ１、５ｂ２…仮想スピーカ位置、５ｂ３、５ｂ４…仮想スピーカ位置、１００…聴取者（聴取位置）
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、サラウンド方式の音響再生システムなどに用いられる音響再生方式および音声信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭において、例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）を再生して得られる音声を聴取しようとする場合、あるいは、テレビ番組や、ビデオテープ、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）を再生して得られる映像、音声を視聴しようとする場合、コンサートホールや映画館と同じような臨場感を得ることができるように、例えば、サラウンド方式の音響再生システムが用いられる。
【０００３】
図９は、サラウンド方式の音響再生システムの一例を示すもので、２個のリアスピーカを有する場合の例を示している。この例の場合には、左右のスピーカ２０ａ、２０ｂに加え、聴取者１００の左側と右側の後方に、リアスピーカ（サラウンドスピーカ）３０ａ、３０ｂが設置される。
【０００４】
そして、ＣＤプレーヤやＤＶＤの再生装置などの音声信号発生源１０において再生された音声信号のうち、左チャンネルの音声信号ＡＬ、右チャンネルの音声信号ＡＲは、増幅回路１１ａ、増幅回路１１ｂで増幅されて、それぞれの出力信号が、スピーカ２０ａ、スピーカ２０ｂに供給される。
【０００５】
また、この例の場合には、リア左スピーカ用の音声信号Ｓ１ａが、増幅回路１２ａで増幅され、リア右スピーカ用の音声信号Ｓ１ｂが、増幅回路１２ｂで増幅されて、それぞれの出力信号がリアスピーカ３０ａ、リアスピーカ３０ｂに供給される。
【０００６】
これにより、スピーカ２０ａ、２０ｂに加えて、リアスピーカ３０ａ、３０ｂからはリアスピーカ用の音声が放音されて、聴取者１００は、臨場感のある再生音声を聴取する。
【０００７】
そして、このように、２個のリアスピーカを用いるようにされた音響再生システムの場合、より良好な再生環境を形成するために、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面から左のリアスピーカ３０ａまでの水平面における開き角θ、および、聴取者１００の正面から右のリアスピーカ３０ｂまでの水平面における開き角θの推奨値は、１１０度とされている場合が多い。
【０００８】
いわゆるドルビー・プロロジック方式、ドルビー・ＡＣ３方式、ＭＰＥＧマルチチャンネル方式などの場合には、前述の開き角θは、１１０度が推奨値として用いられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サラウンド方式において、リアスピーカ用の音声信号は、特にリアスピーカの存在感を感じさせない再生が望ましいという傾向があることが経験的に知られている。
【００１０】
ところが、２個のリアスピーカを用いる、例えば、図９に示した従来の音響再生システムでは、リアスピーカからリアスピーカ用の音声信号を放音した場合に、リアスピーカの存在感が強く出てしまう傾向がある。このように、聴取者が、リアスピーカから音声が放音されていることを強く聴感してしまうような場合には、聴取者にとって、リアスピーカから放音された音声を含む音場の雰囲気感はあまりよくない。
【００１１】
以上のことにかんがみ、この発明は、リアスピーカから音声が放音されたときに、聴取者が感じるリアスピーカの存在感に関わる問題を解消することができる音響再生方式および音声信号処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明による請求項１に記載の音響再生方式は、
聴取者から離間して、当該聴取者の真後ろ方向を中心として、当該中心の近傍であって、当該中心の左右の異なる位置であるリアスピーカが配置された実スピーカ位置とは異なる仮想スピーカ位置から音声を放音した場合の前記聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて、
供給されるリアスピーカ用の音声信号に対して、前記聴取者の正面から前記実スピーカ位置までの水平面における開き角より小さい位置に音像があるようにする仮想音像定位処理を行って、前記仮想音像定位処理がされた音声信号を前記リアスピーカに供給することを特徴とする。
【００１３】
この発明による請求項１に記載の音響再生方式によれば、聴取者の真後ろ方向を中心として、聴取者から離れた位置であって、当該中心の近傍の左右の異なる位置となる実スピーカ位置に配置されたリアスピーカに供給される音声信号に対して、仮想スピーカ位置から音声を放音した場合の聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて、仮想音像定位処理が施される。
【００１４】
この仮想音像定位処理は、聴取者の正面から実スピーカ位置までの水平面における開き角より小さい位置に音像があるようにする処理である。
【００１５】
これにより、実スピーカ位置のリアスピーカからは、仮想音像定位処理された音声が放音されるため、実スピーカ位置のリアスピーカの存在感が弱められ、音場の雰囲気感をよりよくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、この発明による音響再生方式および音声信号処理装置の一実施の形態について説明する。以下に説明する実施の形態においては、対になる２個のリアスピーカを有するサラウンド方式の音響再生システムに、この発明による音響再生方式を適用したものとして説明する。
【００１７】
また、以下の説明においては、前述にもしたように、音声を放音したときにその存在感が強く出る傾向にあるリアスピーカについて説明し、聴取者の前方に配置される左右のスピーカ（いわゆるフロントスピーカ）についての説明は省略する。また、音声信号の発生源としては、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）の再生装置（以下、ＤＶＤ装置という）が用いられたものとして説明するが、説明を簡単にするため、映像信号の再生系についての説明は省略する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１は、この発明による音響再生方式が適用された音響再生システムの一実施の形態を説明するための図である。
【００１９】
この第１の実施の形態の音響再生システムは、図１に示すように、音声信号の発生源としてのＤＶＤ装置１と、ＤＶＤ装置１において再生された左右のリヤスピーカ用の音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂに対して、後述する仮想音像定位処理を行う音声信号処理装置としての仮想音像定位処理装置２と、増幅回路３ａ、３ｂと、１組のリアスピーカ４ａ、４ｂとを備えている。また、図１において、聴取者１００は、この第１の実施の形態において、聴取者１００が、リアスピーカ４ａ、４ｂから放音された音声を聴取する聴取位置および聴取者１００の向きをも示している。
【００２０】
前述したように、２個のリアスピーカを用いるようにされた音響再生システムの場合、より良好な再生環境を形成するために、聴取者を中心として、聴取者の正面方向と、聴取者から左のリアスピーカを結ぶ方向とのなす角、および、聴取者から右のリアスピーカを結ぶ方向とのなす角の推奨値は、１１０度とされている場合が多い。
【００２１】
しかし、この第１の実施の形態においては、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００からリアスピーカ４ａを結ぶ方向とがなす角である開き角θ１、および、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００からリアスピーカ４ｂを結ぶ方向とがなす角である開き角θ２は、いずれも１１０度より大きな値とされる。
【００２２】
すなわち、この第１の実施の形態において、リアスピーカ４ａ、４ｂは、図１において点線の矢印が示す聴取者１００の真後ろ方向（背面方向）に近くなるように、聴取者１００の真後ろ方向を中心として、左右の異なる位置に配置される。
【００２３】
そして、この第１の実施の形態においては、ＤＶＤ装置１において再生されたリアスピーカ用の音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂに対して、仮想音像定位処理装置２において仮想音像定位処理を施した音声信号Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを形成し、これをリアスピーカ４ａ、４ｂに供給するようにしている。
【００２４】
仮想音像定位処理は、リアスピーカ４ａ、４ｂから放音された音声であっても、実際にリアスピーカ４ａ、４ｂが設置されている実スピーカ位置に音像があるのではなく、この実スピーカ位置とは異なる位置に音像がある、あるいは、実スピーカとしてのリアスピーカ４ａ、４ｂから音声が放音されたことを聴取者に意識させないようにする処理である。
【００２５】
この第１の実施の形態においては、図１に示すように仮想的にリアスピーカを配置する仮想スピーカ位置５ａ、５ｂを設定し、リアスピーカ４ａ、４ｂから音声を放音した場合に、この仮想スピーカ位置５ａ、５ｂに音像があるように聴取者１００が聴感するようにする。
【００２６】
この場合、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂは、図１に示すように、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から仮想スピーカ位置５ａを結ぶ方向とがなす角である開き角φ１、および、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から仮想スピーカ位置５ｂを結ぶ方向とがなす角である開き角φ２が、いずれも、前述した聴取者１００の正面からリアスピーカ４ａ、４ｂまでの水平面における開き角θ１、θ２より小さくなる位置に設定される。
【００２７】
このように、この第１の実施の形態において、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂは、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面から仮想スピーカ位置５ａ、５ｂまでの開き角φ１、φ２が、前述した開き角の推奨値である１１０度に近くなる方向に設定される。
【００２８】
したがって、この第１の実施の形態において、リアスピーカ４ａ、４ｂおよび仮想スピーカ位置５ａ、５ｂの配置は、以下に示す（１）式を満足し、かつ、（２）式を満足するように設定する。
開き角φ１≒１１０度（推奨値）＜開き角θ１ …（１）
開き角φ２≒１１０度（推奨値）＜開き角θ２ …（２）
そして、仮想音像定位処理は、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂから音声を放音した場合の仮想スピーカ位置５ａ、５ｂから聴取者１００の耳元までの音響伝達関数、および、リアスピーカ４ａ、４ｂから音声を放音した場合のリアスピーカ４ａ、４ｂから聴取者１００の耳元までの音響伝達関数に基づいて行う。
【００２９】
次に、仮想音像定位処理について詳細に説明する。
図２は、仮想音像定位処理装置２において行われる仮想音像定位処理に必要となる音響伝達関数について説明するための図である。
【００３０】
仮想音像定位処理には、図２Ａに示すように、開き角がφ１である仮想スピーカ位置５ａから音声を放音した場合の、聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈφ１Ｌおよび聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈφ１Ｒと、開き角がφ２である仮想スピーカ位置５ｂから音声を放音した場合の、聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈφ２Ｒおよび聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈφ２Ｌとが必要になる。
【００３１】
さらに、後述にもするように、リアスピーカ４ａ、４ｂから音声を放音した場合のクロストークを補償するために、図２Ｂに示すように、開き角がθ１となるように配置されたリアスピーカ４ａから音声を放音した場合の聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈθ１Ｌおよび聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈθ１Ｒと、開き角がθ２となるように配置されたリアスピーカ４ｂから音声を放音した場合の聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈθ２Ｒおよび聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈθ２Ｌとが必要になる。
【００３２】
これらの音響伝達関数は、図２Ａに示した仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ、図２Ｂに示したリアスピーカ４ａ、４ｂの各位置にスピーカを設置して、各位置に設置したスピーカからインパルス音を放音し、聴取者１００の左右の耳元でのインパルス応答を測定することにより求めることができる。すなわち、聴取者の耳元で測定したインパルス応答が、インパルス音を放音したスピーカ位置から聴取者１００の耳元までの音響伝達関数である。
【００３３】
このようにして求められた音響伝達関数に基づいて、仮想音像定位処理装置２において、仮想音像定位処理が行われる。
【００３４】
図３は、この第一の実施の形態の仮想音像定位処理装置２を説明するためのブロック図である。図３に示すように、仮想音像定位処理装置２は、いわゆるバイノーラル化処理に用いられるフィルタ２１１、２１２、２１３、２１４と、リアスピーカ４ａ、４ｂからの再生音声の放音時に生じる空間音響的クロストークを補償するためのいわゆるクロストーク補償処理に用いられるフィルタ２３１、２３２、２３３、２３４と、加算回路２２１、２２２、２４１、２４２とを備えている。
【００３５】
図３に示すように、フィルタ２１１、２１２、２１３、２１４は、図２Ａを用いて説明した仮想スピーカ位置５ａ、５ｂから聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数Ｈφ１Ｌ、Ｈφ１Ｒ、Ｈφ２Ｒ、Ｈφ２Ｌがフィルタ係数として用いられたものである。
【００３６】
また、フィルタ２３１、２３２、２３３、２３４は、図４に示すように、図２Ｂを用いて説明したリアスピーカ４ａ、４ｂから聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数Ｈθ１Ｌ、Ｈθ１Ｒ、Ｈθ２Ｒ、Ｈθ２Ｌに基づいて求められるフィルタ係数Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４がフィルタ係数として用いられたものである。
【００３７】
そして、ＤＶＤ装置１において再生された左リアスピーカ用の音声信号Ｓ１ａは、仮想音像定位処理装置２のフィルタ２１１、２１２に供給される。また、右リアスピーカ用の音声信号Ｓ１ｂは、仮想音像定位処理装置２のフィルタ２１３、２１４に供給される。
【００３８】
フィルタ２１１、２１２では、フィルタ係数Ｈφ１Ｌ、Ｈφ１Ｒに基づいて、左リアスピーカ４ａに供給される音声信号Ｓ１ａを変換し、左リアスピーカ４ａから放音された音声が、仮想スピーカ位置５ａに音像がある、あるいは、仮想スピーカ位置５ａ側に音像があるように聴感されるようにする。
【００３９】
同様に、フィルタ２１３、２１４では、フィルタ係数Ｈφ２Ｒ、Ｈφ２Ｌに基づいて、右リアスピーカ４ｂに供給される音声信号Ｓ１ｂを変換し、右リアスピーカ４ｂから放音された音声が、仮想スピーカ位置５ｂに音像がある、あるいは、仮想スピーカ位置５ｂ側に聴感されるようにする。
【００４０】
そして、フィルタ２１１およびフィルタ２１４において処理されて、聴取者１００の左耳により聴取される音声信号は、加算回路２２１に供給される。また、フィルタ２１２およびフィルタ２１３において処理された聴取者１００の右耳により聴取される音声信号は、加算回路２２２に供給される。
【００４１】
加算回路２２１で処理された音声信号は、フィルタ２３１、２３２に供給され、加算回路２２２で処理された音声信号は、フィルタ２３３、２３４に供給される。
【００４２】
フィルタ２３１、２３２、２３３、２３４では、リアスピーカ４ａ、４ｂから聴取者１００の耳元までの音響伝達関数に基づいて求められるフィルタ係数Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に応じて、クロストークをキャンセルする処理が行われる。そして、フィルタ２３１、２３４により処理された音声信号は、加算回路２４１に供給され、フィルタ２３２、２３３により処理された音声信号は加算回路２４２に供給される。
【００４３】
加算回路２４１からは、左リアスピーカ４ａに供給する音声信号であって、左リアスピーカ４ａから放音されたときには、仮想スピーカ位置５ａ側に音像があるように聴感される音声信号Ｓ２ａが出力される。また、加算回路２４２からは、右リアスピーカ４ｂに供給する音声信号であって、右リアスピーカ４ｂから放音されたときには、仮想スピーカ位置５ｂ側に音像があるように聴感される音声信号Ｓ２ｂが出力される。
【００４４】
これにより、リアスピーカ４ａ、４ｂからリアスピーカようの音声信号が放音された場合であっても、聴取者は、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂに音像がある、あるいは、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ側に音像があるように放音された音声を聴感することができる。
【００４５】
このため、リアスピーカが持つ音源的な音の張り付き感に代表される好ましくない存在感が解消され、リアスピーカから放音される音声がより自然な音声として聴取することができるため、リアスピーカから放音される音声に求められる雰囲気感、臨場感が向上する。
【００４６】
このように、この第１の実施の形態においては、聴取者の耳元において測定した音響伝達関数に基づいて求めたフィルタ係数のフィルタからなる仮想音像定位処理装置２により仮想音像定位処理を施した場合であっても、厳密な再現性を確保することは難しく、音像ずれ（音像ぼけ）が生ずる可能性が高い。特に、実際に音声を放音する実スピーカとしてのリアスピーカ４ａ、４ｂの外側に、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂを設定して、仮想音像を形成した場合には、音像がずれる傾向にある。
【００４７】
この結果、仮想音像定位処理を施した音声信号をリアスピーカ４ａ、４ｂから放音した場合には、放音された音声は、空間に浮遊したような感じを与える音像品質になりやすく、これによってもリアスピーカの存在感が弱められると考えられる。
【００４８】
また、前述したように、リアスピーカ（音源）４ａ、４ｂの方向と、音像を感じる方向とを異なるようにした場合、音声を放音した部屋の壁などによる反射音の影響により、音源と音像とが分離しやすくなり、リアスピーカ４ａ、４ｂから放音された音声は、空間に浮遊したような音像品質になりやすいことも寄与して、リアスピーカ４ａ、４ｂの存在感を弱めていると考えられる。
【００４９】
また、例えば、多数の被験者について測定した頭部音響伝達関数などの代表的頭部音響伝達関数に基づいて作成したフィルタ係数のフィルタからなる仮想音像定位処理装置２により仮想音像定位処理を施した音声信号をリアスピーカ４ａ、４ｂから放音する場合も考えられる。
【００５０】
この場合、用いられた音響伝達関数が、例えば、聴取者１００の耳元において測定した音響伝達関数と異なっていることもある。そして、この場合、聴取者１００が聴取する音像には、多少の音像ずれが生じ、これがリアスピーカの音源的な存在感を弱めることに寄与していると考えられる。
【００５１】
すなわち、前述したように、実際にリアスピーカ４ａ、４ｂからの音声を聴取する聴取者の耳元で測定した音響伝達関数を用いた場合であっても厳密な再現性を確保することは難しい。したがって、聴取位置の多少のずれや、聴取者毎に異なる可能性のある音響伝達関数の多少のずれによっては、リアスピーカから放音される音声に求められる雰囲気感、臨場感が低下するようなことはない。
【００５２】
なお、この第１の実施の形態においては、図３に示した各フィルタのフィルタ係数は、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ、リアスピーカ（実スピーカ位置）４ａ、４ｂが、それぞれ聴取者からみて左右略対称位置となっていない場合のパターンとして示したものである。
【００５３】
しかし、仮想スピーカ位置５ａ、５ｂ、リアスピーカ（実スピーカ位置）４ａ、４ｂが、それぞれ聴取者からみて左右略対称位置となった場合は、Ｓｈｕｆｆｅｒ型フィルタを使用して、よりシンプルに仮想音像定位処理装置２を構成することができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
次に、この発明による音響再生方式の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態の音響再生システムは、２個のリアスピーカ４ａ、４ｂのそれぞれに対し、複数の仮想スピーカ位置を設定することにより、リア（サラウンド）音場の雰囲気感をより一層向上させるようにしたものである。
【００５５】
図５は、この第２の実施の形態の音響再生システムを説明するための図である。図５に示すように、この第２の実施の形態の音響再生システムは、リアスピーカ４ａ、４ｂに対して、複数の仮想スピーカ位置５ａ１〜５ａ４、５ｂ１〜５ｂ４が設定されること以外は、前述した第１の実施の形態の音響再生システムと同様の構成を有する。
【００５６】
したがって、仮想スピーカ位置を複数か所設定することにより、仮想音像定位処理装置２を構成するバイノーラル化処理用のフィルタの係数が、前述した第１の実施の形態とは異なる。
【００５７】
この第２の実施の形態においては、図５に示したように、リアスピーカ４ａ、４ｂのそれぞれに対して、４か所づつの仮想スピーカ位置５ａ１〜５ａ４、５ｂ１〜５ｂ４が設定されるため、これら複数の仮想スピーカ位置のそれぞれから聴取者の耳元までの複数の音響伝達関数を考慮して、バイノーラル化処理用のフィルタの係数を求める。
【００５８】
この場合、図６に示すように、各仮想スピーカ位置にスピーカを設置して、インパルス音を放音し、聴取者１００の左右の耳元においてインパルス応答を測定することにより、各仮想スピーカ位置から聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数を求めることができる。
【００５９】
そして、このように複数の仮想スピーカ位置を設定した場合、聴取者１００の左右の耳元までの音響伝達関数は、これら複数の仮想スピーカ位置から聴取者１００の耳元までの各音響伝達関数が加算されたものとなる。
【００６０】
ななわち、聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ１、および、右耳までの音響伝達関数Ｈ２は、以下の（３）式、および、（４）式のように求めることができる。
Ｈ１＝ＨφａＬ１＋ＨφａＬ２＋ＨφａＬ３＋ＨφａＬ４ …（３）
Ｈ２＝ＨφａＲ１＋ＨφａＲ２＋ＨφａＲ３＋ＨφａＲ４ …（４）
同様にして、聴取者１００の右側の仮想スピーカ位置５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ３は、および、右耳までの音響伝達関数Ｈ４は、以下の（５）式、および、（６）式のように求めることができる。
Ｈ３＝ＨφｂＬ１＋ＨφｂＬ２＋ＨφｂＬ３＋ＨφｂＬ４ …（５）
Ｈ４＝ＨφｂＲ１＋ＨφｂＲ２＋ＨφｂＲ３＋ＨφｂＲ４ …（６）
したがって、これらの各式において、ＨφａＬ、ＨφａＲ、ＨφｂＬ、ＨφｂＲの後のサフィックスを示す数字をｉで表すと、図７に示すように、この場合の聴取者１００の左耳、右耳においての音響伝達関数Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を求めることができる。
【００６１】
そして、この第２の実施の形態の場合には、図８に示すように、複数の仮想スピーカ位置５ａ１〜５ａ４、５ｂ１〜５ｂ４に応じて求めた音響伝達関数Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４をフィルタ係数とするフィルタ２５１〜２５４としてを用いて、仮想音像定位処理装置２を構成するようにする。
【００６２】
この場合、フィルタ２５１は、図６に示した聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ１をフィルタ係数として用いたものであり、フィルタ２５２は、図６に示した聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ａ１、５ａ２、５ａ３、５ａ４から聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈ２をフィルタ係数として用いたものである。
【００６３】
同様に、フィルタ２５３は、図６に示した聴取者１００の右側の仮想スピーカ位置５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４から聴取者１００の右耳までの音響伝達関数Ｈ３をフィルタ係数として用いたものであり、フィルタ２５４は、図６に示した聴取者１００の左側の仮想スピーカ位置５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３、５ｂ４から聴取者１００の左耳までの音響伝達関数Ｈ４をフィルタ係数として用いたものである。
【００６４】
このように、仮想スピーカ位置を多数設けることにより、音声信号（ソース）のミキシング時の音場に近づけることができ、より自然な音場感が得られるとともに、サラウンド音場の雰囲気感をり一層向上させることができる。
【００６５】
なお、この第２の実施の形態においては、図５に示したように、聴取者１００の後ろ側の左右に、４か所づつの仮想スピーカ位置（仮想音像）を展開するようにしたが、これに限るものではなく、左右に２か所づつ、３か所づつ、あるいは５か所づつ、６か所づつのように、複数の仮想スピーカ位置を設定し、仮想音像を展開することもできる。
【００６６】
また、前述した第１、第２の実施の形態においては、仮想スピーカ位置（仮想音像）は、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から、聴取者１００とリアスピーカ４ａ、または、リアスピーカ４ｂとを結ぶ方向とのなす角である開き角θ１、θ２の内側に仮想スピーカ位置（仮想音像）を設定するようにしたが、これに限るものではない。
【００６７】
例えば、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から実スピーカ４ａ、４ｂを結ぶ方向とのなす角であるを開き角θ１、θ２を、前述した２個のリアスピーカを用いるようにされた音響再生システムの場合の推奨値（推奨角度）である１１０度、もしくは、これに近くなるようにする。そして、仮想スピーカ位置を実スピーカ４ａ、４ｂの外側に設定することもできる。
【００６８】
すなわち、聴取者１００を中心として、聴取者１００の正面方向と、聴取者１００から仮想スピーカ位置を結ぶ方向とのなす角であるを開き角φ１、φ２を、前述の開き角θ１、θ２より大きくなるように仮想スピーカ位置を設定することができる。もちろん、開き角φ１、φ２が、開き角θ１、θ２よりも小さくなる位置と、大きくなる位置の両方に仮想スピーカ位置を設定するようにしてもよい。
【００６９】
このように、リアスピーカ４ａ、４ｂが配置される実スピーカ位置は、聴取者１００の背面方向の任意の位置に配置することができる。もちろん、仮想スピーカ位置も任意の位置に設定することができる。
【００７０】
また、前述した第１、第２の実施の形態においては、仮想音像定位処理装置２は、音声信号発生源としてのＤＶＤ装置１とは別体であるものとして説明したがこれに限るものではない。例えば、音声信号発生源としてのＤＶＤ装置などの再生装置内やオーディオアンプ装置内に仮想音像定位処理装置を内蔵するようにしてももちろんよい。
【００７１】
また、前述した第１、第２の実施の形態において、図１、図５に示した実際に配置されたスピーカであるリアスピーカ４ａ、４ｂに、仮想音像定位処理を施していない音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを一部ミキシングしてもよい。
【００７２】
すなわち、図１、図５に示したように、リアスピーカ４ａ、４ｂの外側に、仮想スピーカ位置が設定されて、仮想音像が展開した状態であれば、聴取者の真後ろ方向の近傍に配置されたリアスピーカ４ａ、４ｂに、仮想音像定位処理前の無加工にリアスピーカ用の音声信号Ｓ１ａ、Ｓ１ｂを一部ミキシングしてもよい。この場合においても、より自然な音場感、雰囲気感が損なわれることはないことが、比較聴取実験により確認された。
【００７３】
また、前述した第１、第２の実施の形態においては、音声信号の発生源としてＤＶＤ装置を用いた音響再生システムとして説明したがこれに限るものではない。例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）と呼ばれる小型光磁器ディスクなどの各種の音声信号の記録媒体の再生装置を音声信号の発生源として用いた音響再生システムにこの発明を適用することもできる。
【００７４】
もちろん、ビデオテープレコーダから再生される音声信号を、聴取者の後ろ側に配置されるリアスピーカからも放音するようにして、家庭においても映画館と同じような臨場感でビデオ映画などを観賞できるようにする、いわゆるホームシアターシステムなどにこの発明を適用することができる。
【００７５】
このように、この発明は、少なくとも左右２個のリアスピーカにリアスピーカ用の音声信号を出力するようにする各種方式に適用することができる。
【００７６】
また、リアスピーカは、左右２個に限るものではなく、複数個のリアスピーカを有する場合にもこの発明を適用するようにしてもよい。この場合には、各リアスピーカから放音するリアスピーカ用の音声信号に対して、想定した仮想スピーカ位置から聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて仮想音像定位処理を行うようにすればよい。
【００７７】
また、家庭用だけでなく、自動車内で用いるカーオーディオシステムや、コンサートホール、劇場、映画館などの大規模な音響再生システムにもこの発明を適用することもできる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、リアスピーカの存在感に起因する問題を解消することができる。これにより、リアスピーカを用いた場合にも、放音される音声を自然な音声として聴取することができ、音場の雰囲気感を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による音響再生方式が適用された音響再生システムを説明するための図である。
【図２】この発明による音響再生方式において行われる仮想音像定位処理について説明するための図である。
【図３】図１に示した音響再生システムの仮想音像定位処理装置について説明するための図である。
【図４】図１に示した音響再生システムの仮想音像定位処理装置について説明するための図である。
【図５】この発明による音響再生方式の他の例が適用された音響再生システムを説明するための図である。
【図６】この発明による音響再生方式の他の例において行われる仮想音像定位処理について説明するための図である。
【図７】この発明による音響再生方式の他の例において行われる仮想音像定位処理について説明するための図である。
【図８】図５に示した音響再生システムの仮想音響システムの仮想音像定位処理装置を説明するための図である。
【図９】リアスピーカを用いた従来の音響再生方式の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…ＤＶＤ装置（音声信号発生源）、２…仮想音像定位処理装置、３ａ、３ｂ…増幅回路、４ａ、４ｂ…リアスピーカ、５ａ、５ｂ…仮想スピーカ位置（仮想音像）、５ａ１、５ａ２…仮想スピーカ位置、５ａ３、５ａ４…仮想スピーカ位置、５ｂ１、５ｂ２…仮想スピーカ位置、５ｂ３、５ｂ４…仮想スピーカ位置、１００…聴取者（聴取位置）
Claims (4)
- 聴取者から離間して、当該聴取者の真後ろ方向を中心として、当該中心の近傍であって、当該中心の左右の異なる位置であるリアスピーカが配置された実スピーカ位置とは異なる仮想スピーカ位置から音声を放音した場合の前記聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて、
供給されるリアスピーカ用の音声信号に対して、前記聴取者の正面から前記実スピーカ位置までの水平面における開き角より小さい位置に音像があるようにする仮想音像定位処理を行って、前記仮想音像定位処理がされた音声信号を前記リアスピーカに供給することを特徴とする音響再生方式。 - 請求項１に記載の音響再生方式において、
前記仮想音像定位処理により定位させる前記音像を複数の位置に設定することを特徴とする音響再生方式。 - 再生されたリアスピーカ用の音声信号の入力端と、
聴取者から離間して、当該聴取者の真後ろ方向を中心として、当該中心の近傍であって、当該中心の左右の異なる位置であるリアスピーカが配置された実スピーカ位置とは異なる仮想スピーカ位置から音声を放音した場合の聴取者の耳元までの音響伝達関数に基づいて、前記入力端を介して入力された前記リアスピーカ用の音声信号に対して、前記聴取者の正面から前記実スピーカ位置までの水平面における開き角より小さい位置に音像があるようにする仮想音像定位処理を行う仮想音像定位処理部と、
前記仮想音像定位処理部において処理された前記リアスピーカ用の音声信号の出力端と
を備えたことを特徴とする音声信号処理装置。 - 請求項３に記載の音声信号処理装置において、
前記仮想音像定位処理により定位させる前記音像を複数の位置に設定することを特徴とする音声信号処理装置。
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