JP4499358B2 - 音像定位信号処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、例えば、仮想音源定位処理を行う音像定位信号処理装置に関するものである。
詳しくは、再生される仮想音源がリスナの操作等で移動する移動音源である場合にも簡易な構成で、効果的な音像定位を得ることができるヘッドホン及びスピーカによる音声再生システムである。
【０００２】
【背景技術】
従来、テレビジョン受像機に画像を表示させて入力手段による入力指示に対応して画像を移動させるビデオゲーム機（テレビゲーム機）等があった。
このゲーム機では、ゲーム機本体から出力されるステレオ音声出力信号により再生されるステレオ音場を利用するものが中心であった。
【０００３】
このようなステレオ音声出力信号を再生する場合に、例えばリスナ（ゲームプレイヤー）の前方左右に配置された一対のスピーカを使用し、これらのスピーカはテレビジョン受像機に組み込まれている場合もある。
そして、通常再生される音像は再生手段として用いる２個のスピーカの間にのみ定位し、それ以外の方向には定位しない。
【０００４】
また、このステレオ音声出力信号をステレオ用ヘッドホンで聴取した場合に、音像がリスナの頭の中にこもってしまい、音像がテレビジョン受像機に表示された画像とは一致しない。
【０００５】
このようなヘッドホンでの音像定位を改善するために、ゲーム機の音声出力信号を左右２個のステレオ用スピーカを用いたステレオ再生と同等の音場感で再生することができる信号処理をハードウエアで構成するヘッドホンシステムを用いる方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、この方法では、音像をリスナの頭の中から外に出し、ステレオ用スピーカと同等の音場感で再生することは可能となるが、ステレオ用スピーカによる再生と同様に２個の仮想のスピーカ位置の間に音像が定位するのみで、それ以外の方向に音像を定位させることはできず、また、同時に仮想音源を構成するための高価なハードウエアが必要になる。
【０００７】
このように、上述した従来のゲーム機において音声再生する場合に、たとえ出力がステレオ音声出力信号であったとしても、ゲーム機の音声を再生した場合に、通常音像は再生する２個のスピーカの間にのみ定位し、それ以外の方向には定位しないという不都合があった。
【０００８】
また、このステレオ音声出力信号をステレオ用ヘッドホンで聴取した場合に、音像がリスナの頭の中にこもってしまい、音像がテレビジョン受像機に表示された画像とは一致しないという不都合があった。
【０００９】
また、ゲーム機の音声出力信号を左右２個のステレオ用スピーカを用いたステレオ再生と同等の音場感で再生することができる信号処理をハードウエアで構成するヘッドホンシステムを用いる方法では、音像をリスナの頭の中から外に出し、ステレオ用スピーカと同等の音場感で再生することは可能となるが、ステレオ用スピーカによる再生と同様に２個の仮想のスピーカ位置の間に音像が定位するのみで、それ以外の方向に音像を定位させることはできず、また、同時に仮想音源を構成するための高価なハードウエアが必要になるという不都合があった。
【００１０】
【発明の開示】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で任意の方向に音像を定位させることができる音像定位信号処理装置を提供することを課題とする。
【００１１】
本発明の音像定位信号処理装置は、第１の音源データに対して、基準方向または基準位置に音像定位するように信号処理をして得られた第２の音源データを格納する音源データ格納部と、上記基準方向または基準位置に対して、上記第１の音源データの音像定位方向または音像定位位置を変更する指示を与える定位情報制御手段と、上記音源データ格納部から読み出された上記第２の音源データに対して、上記定位情報制御手段により与えられる音像定位方向または音像定位位置に基づいて、音像定位特性を付加する音像定位特性付加手段とを備え、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置を制御するようにしたものである。
【００１２】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
【００１３】
この音像定位信号処理装置は、予め所定の前置処理としてデジタルフィルタによるインパルス応答の畳み込み演算処理を施された音源データが記録媒体上にファイル等のデータとして保存されていて、この音源データに対して音像制御入力部からの指示による音像定位位置制御処理部からの制御信号により、音像定位特性付加処理部による音像定位特性付加処理を行うようにしたものである。
【００１４】
また、本発明の音像定位信号処理装置は、第１の音源データに対して、異なる複数の方向または位置に音像定位するように信号処理を施してして得られた複数の第２の音源データを格納する音源データ格納部と、上記第１の音源データの音像定位方向または音像定位位置を表す定位情報を提供する定位情報制御手段と、上記音源データ格納部から読み出された上記第２の音源データに対して、上記定位情報制御手段により与えられる音像定位方向または音像定位位置に基づいて、音像定位特性を付加する音像定位特性付加手段とを備え、上記定位情報制御手段により与えられる定位情報に基づいて、上記複数の第２の音源データのうちの１つを選択し、選択された第２の音源データに対して、上記音像定位特性付加手段により音像定位特性を付加された出力信号を提供するようにして、複数の第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置を制御するようにしたものである。
【００１５】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
【００１６】
この音像定位信号処理装置は、予め所定の前置処理としてデジタルフィルタによるインパルス応答の畳み込み演算処理を施されて得られたそれぞれ異なる定位位置の複数の音源データが記録媒体上にファイル等のデータとして保存されていて、音像制御入力部からの指示による音像定位位置制御処理部からの制御信号により、これらの音源データの中から最も近い音像定位位置の音源データを選択し、選択された音源データに対して音像定位特性付加処理部による音像定位特性付加処理を行うようにしたものである。
【００１７】
また、本発明の音像定位信号処理装置は、第１の音源データに対して、異なる複数の方向または位置に音像定位するように信号処理を施して得られた複数の第２の音源データを格納する音源データ格納部と、上記第１の音源データの音像定位方向または音像定位位置を表す定位情報を提供する定位情報制御手段と、上記音源データ格納部からそれぞれ読み出された上記複数の第２の音源データに対して、上記定位情報制御手段により与えられる定位情報に基づいて、音像定位特性を付加する複数の音像定位特性付加手段と、上記複数の音像定位特性付加手段によりそれぞれ音像定位特性を付加された出力信号を、上記定位情報制御手段により与えられる定位情報に基づいて、選択または合成を行う選択合成処理部とを備え、任意の第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置を制御するようにしたものである。
【００１８】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
【００１９】
この音像定位信号処理装置では、予め所定の前置処理としてデジタルフィルタによるインパルス応答の畳み込み演算処理を施されて得られたそれぞれ異なる定位位置の複数の音源データが記録媒体上にファイル等のデータとして保存されていて、この音源データに対して音像制御入力部からの指示による音像定位位置制御処理部からの制御信号により、音像定位特性付加処理部による音像定位特性付加処理を行うようにしたものである。
【００２０】
この発明の音像定位信号処理装置は、第１の音源データに対して、基準方向または基準位置に音像定位するように信号処理をして得られた第２の音源データを格納する音源データ格納部と、上記基準方向または基準位置に対して、上記第１の音源データの音像定位方向または音像定位位置を変更する指示を与える定位情報制御手段と、上記音源データ格納部から読み出された上記第２の音源データに対して、上記定位情報制御手段により与えられる音像定位方向または音像定位位置に基づいて、音像定位特性を付加する音像定位特性付加手段とを備え、上記第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置を制御するようにしたもので、予め原音である第１の音源データに一対のインパルス応答を畳み込み処理した第２の一対の音源データを用意し、この第２の一対の音源データのＬチャンネル、Ｒチャンネルの出力間に音像定位位置に応じた時間差、レベル差あるいは周波数特性などを付加する音像定位特性付加処理部を設けることにより、任意の位置の音像定位を実現するので、第１の音源データに音像定位位置に応じたインパルス応答をリアルタイムで畳み込み処理をする必要がなく、一対のインパルス応答を畳み込んだ第２の音源データを用意するだけで、広範囲な音像移動を実現することができ、演算量を極端に低減することができ、また、インパルス応答データは予め第２の音源データに畳み込まれる際に使用するので、第２の音源データ生成部のデジタルフィルタのタップ数も例えば１２８〜２Ｋタップ等の高次なものを使用することができるので、非常に高品位な音像定位を実現することができ、その結果、例えばヘッドホンシステムに適用した場合、前方定位感、距離感共に優れた音像定位を可能とすることができるという効果を奏する。
【００２１】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、第１の音源データに対して、異なる複数の方向または位置に音像定位するように信号処理を施してして得られた複数の第２の音源データを格納する音源データ格納部と、上記第１の音源データの音像定位方向または音像定位位置を表す定位情報を提供する定位情報制御手段と、上記音源データ格納部から読み出された上記第２の音源データに対して、上記定位情報制御手段により与えられる音像定位方向または音像定位位置に基づいて、音像定位特性を付加する音像定位特性付加手段とを備え、上記定位情報制御手段により与えられる定位情報に基づいて、上記複数の第２の音源データのうちの１つを選択し、選択された第２の音源データに対して、上記音像定位特性付加手段により音像定位特性を付加された出力信号を提供するようにしたもので、予め第１の音源データに一対のインパルス応答データを畳み込んだ第２の一対の音源データを複数用意し、その中から音像定位させる位置に近いデータを選んで、選択された一対の第２の音源データの出力のＬチャンネル、Ｒチャンネルの出力間に音像定位位置に応じた時間差、レベル差または周波数特性などを付加する音像定位特性付加処理部を設けることにより、任意の位置の音像定位を実現するので、リアルタイムでインパルス応答を畳み込み処理する演算量を無くすことができ、なおかつ音像定位位置におけるインパルス応答データに近いデータを選んで使用できるので、再生音像の質を向上させることができるという効果を奏する。
【００２２】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じた時間差を付加する時間差付加処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができるという効果を奏する。
【００２３】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じたレベル差を付加するレベル差付加処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じた周波数特性差を付加する周波数特性付加処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができるという効果を奏する。
【００２５】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じた時間差、レベル差及び周波数特性差のうち少なくとも２つの特性差を付加する処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができ、音源データに応じて最適な特性付加処理をすることにより、より高品位な音像移動をすることができるという効果を奏する。
【００２６】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、第１の音源データに対して、異なる複数の方向または位置に音像定位するように信号処理を施して得られた複数の第２の音源データを格納する音源データ格納部と、上記第１の音源データの音像定位方向または音像定位位置を表す定位情報を提供する定位情報制御手段と、上記音源データ格納部からそれぞれ読み出された上記複数の第２の音源データに対して、上記定位情報制御手段により与えられる定位情報に基づいて、音像定位特性を付加する複数の音像定位特性付加手段と、上記複数の音像定位特性付加手段によりそれぞれ音像定位特性を付加された出力信号を、上記定位情報制御手段により与えられる定位情報に基づいて、選択または合成を行う選択合成処理部とを備えるもので、個々の音像定位特性付加手段から出力される複数の出力信号を、上記定位情報制御手段による定位位置に応じて選択または合成を施すようにしたので、予め第１の音源データに一対のインパルス応答を畳み込んだ第２の一対の音源データを複数用意し、それぞれ一対の第２の音源データによるＬチャンネル、Ｒチャンネルの出力間に音像定位位置に応じた時間差、レベル差または周波数特性差などを付加する音像定位特性付加処理部を設け、さらにそれらの出力信号を音像定位位置に応じて加算処理を施すことにより、任意の位置の音像定位を実現するので、リアルタイムでインパルス応答を畳み込み処理をする演算量を無くすことができ、なおかつ音像定位位置におけるインパルス応答に近いデータを選んで使用できるので、再生音像の質を向上させることができるという効果を奏する。
【００２７】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記複数の第２の音源データは、少なくとも聴取者の前方に音像が定位する前方音源データと後方に音源が定位する後方音源データとを有するので、音像位置が前方の場合は前方データを使用し、それに音像定位特性付加処理部により特性を付加することにより、音像を移動し、音像定位位置が後方の場合は後方データを使用し、それに音像定位特性付加処理部により特性を付加することにより、音像を移動するので、少ないデータ量で、良好な音像移動を実現することができるという効果を奏する。
【００２８】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じた時間差を付加する時間差付加処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができるという効果を奏する。
【００２９】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じたレベル差を付加するレベル差付加処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じた周波数特性差を付加する周波数特性付加処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができるという効果を奏する。
【００３１】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、上記音像定位特性付加手段による第２の音源データに対する音像定位位置特性の付加処理は、第２の音源データによる再生出力信号に対して音像定位位置に応じた時間差、レベル差及び周波数特性差のうちの少なくとも２つの特性差を付加する処理であるので、従来各移動位置毎に必要となったインパルス応答の畳み込み処理が不要となり、非常に簡単な構成で音像移動を実現することができ、音源データに応じて最適な特性付加処理をすることにより、より高品位な音像移動をすることができるという効果を奏する。
【００３２】
また、この発明の音像定位信号処理装置は、上述において、選択された第２の音源データが音像の移動により異なる他の第２の音源データに切り替わる際に、切替の境界近傍において、移動前の上記第２の音源データと移動後の上記他の第２の音源データを加算して出力するようにした加算処理手段を設け、上記第２の音源データと上記他の第２の音源データの加算比を変えることにより、音像の移動を行うので、複数の方向の音像定位データを使用して音像移動させる際に、異なる音像方向のインパルス応答を畳み込み処理したデータ間の出力同士をクロスフェード処理により切り替えることにより、異なるデータ間を音像が移動したことによるショック音や違和感を低減することができるという効果を奏する。
【００３３】
【発明を実施するための最良の形態】
本実施の形態の音像定位信号処理装置は、ヘッドホンあるいはスピーカにより再生音声を受聴する場合において、元となる第１の音源データがリスナの基準方向または基準位置に音像定位するように予め信号処理されて記録保存された第２の音源データがファイルとして供給され、この第２の音源データに対して、リスナの操作あるいはプログラムで決定された位置に仮想音源が定位するようにしたものであって、第２のステレオ音源データの再生時に２チャンネルの再生出力に音像定位位置特性を付加する音像定位特性付加処理を施して、これにより、音像定位位置を制御するものである。
【００３４】
まず、本実施の形態の前提となる音像定位処理装置について説明する。
【００３５】
図３は、前提となる音像定位処理装置の構成を示すブロック図である。
【００３６】
図３において、入力信号Ｉ１は、２系統に分けられ、それぞれデジタルフィルタ２１、２２に入力される。
【００３７】
図３に示すデジタルフィルタ２１、２２は、それぞれ図４に示すように構成され、図３に示す端子３４は図４に示す端子４３に対応し、図３に示すデジタルフィルタ２１は図４に示すデジタルフィルタ４１、４２に対応し、図３に示すデジタルフィルタ２２は図４に示すデジタルフィルタ４１、４２に対応し、図３に示す出力信号Ｄ１１、Ｄ２１の出力側は端子４４に対応し、図３に示す出力信号Ｄ１２、Ｄ２２の出力側は端子４５に対応する。
【００３８】
また、図４に示すデジタルフィルタ４１、４２は、それぞれ図６に示すＦＩＲフィルタで構成される。図４で示す端子４３は図６に示す端子６４に対応し、図４で示す端子４４は図６で示す端子６５に対応し、図４で示す端子４５は図６で示す同様の端子６５に対応する。図６において、ＦＩＲフィルタは、遅延器６１−１〜６１−ｎと、係数器６２−１〜６２−ｎ＋１と、加算器６３−１〜６３−ｎとを有して構成される。図６に示すＦＩＲフィルタで、リスナがヘッドホンまたはスピーカ等で再生音声を受聴したとき、リスナの基準方向、例えばリスナの前方または後方のように音像をリスナの周囲の任意の位置に定位させるように、インパルス応答が畳み込み演算処理される。
【００３９】
ここで、一般にヘッドホンによる再生音声の受聴において、音像をリスナの周囲の任意の位置に頭外定位させる機能を以下に説明する。
【００４０】
図１５は、ヘッドホン装置の構成を示している。このヘッドホン装置は、リスナの頭外の任意の位置に音像を定位させるものである。このヘッドホン装置は、図１６に示すようにリスナＬがスピーカＳから左右の耳までの伝達関数（頭部伝達関数：Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）ＨＬ，ＨＲの再生音を聴取しているかのような状態をヘッドホンを使用して再現するものである。
【００４１】
図１５に示すヘッドホン装置は、入力信号Ｉ０が供給される端子１５１と、入力信号Ｉ０をデジタル信号Ｉ１に変換するＡ／Ｄコンバータ１５２と、変換されたデジタル信号Ｉ１に対してフィルタ処理（音像定位処理）を施す信号処理装置１５３とを有している。
【００４２】
図１５に示す信号処理装置１５３は、例えば図１７に示すように、端子１７３、デジタルフィルタ１７１、１７２、端子１７４、１７５で構成され、図１５に示す入力信号Ｉ１の入力側は図１７に示す端子１７３に対応し、図１５に示す出力信号Ｓ１５１の出力側は端子１７４に対応し、図１５に示す出力信号Ｓ１５２の出力側は端子１７５に対応する。
【００４３】
図１７に示すデジタルフィルタ１７１、１７２は、それぞれ図１８に示すようにＦＩＲフィルタで構成され、図１７に示す端子１７３は図１８に示す端子１８４に対応し、図１７で示す１７４端子は図１８で示す端子１８５に対応し、図１７で示す端子１７５は図１８で示す同様の端子１８５に対応する。
【００４４】
図１８において、ＦＩＲフィルタは、端子１８４と、遅延器１８１−１〜１８１−ｎと、係数器１８２−１〜１８２−ｎ＋１と、加算器１８３−１〜１８３−ｎと、端子１８５とを有して構成される。
【００４５】
これにより、図１７に示すデジタルフィルタ１７１では、入力音声信号Ｉ１に対して伝達関数ＨＬを時間軸に変換したインパルス応答が畳み込み演算処理された左音声出力信号Ｓ１５１が生成される。
一方、図１７に示すデジタルフィルタ１７２では、入力音声信号Ｉ１に対して伝達関数ＨＲを時間軸に変換したインパルス応答が畳み込み演算処理された右音声出力信号Ｓ１５２が生成される。
【００４６】
また、図１５に戻って、ヘッドホン装置は、信号処理装置１５３より出力される音声信号Ｓ１５１、Ｓ１５２をそれぞれアナログ音声信号に変換するＤ／Ａコンバータ１５４Ｌ、１５４Ｒと、アナログ音声信号をそれぞれ増幅する増幅器１５５Ｌ、１５５Ｒと、増幅された音声信号が供給されて音響再生を行うヘッドホン１５６Ｌ、１５６Ｒとを有している。
【００４７】
このように構成された図１５に示したヘッドホン装置の動作を説明する。
【００４８】
端子１５１に入力された入力信号Ｉ０はＡ／Ｄコンバータ１５２でデジタル信号Ｉ１に変換された後に信号処理装置１５３に供給される。信号処理装置１５３内の図１７に示したデジタルフィルタ１７１、１７２では、それぞれ入力信号Ｉ１に対して伝達関数ＨＬ、ＨＲを時間軸に変換したインパルス応答が畳み込み演算処理されて左音声出力信号Ｓ１５１、右音声出力信号Ｓ１５２が生成される。
【００４９】
そして、左音声出力信号Ｓ１５１、右音声出力信号Ｓ１５２は、それぞれＤ／Ａコンバータ１５４Ｌ、１５４Ｒでアナログ信号に変換され、さらに増幅器１５５Ｌ、１５５Ｒで増幅された後にヘッドホン１５６Ｌ、１５６Ｒに供給される。
【００５０】
したがって、ヘッドホン１５６Ｌ、１５６Ｒは、左音声出力信号Ｓ１５１、右音声出力信号Ｓ１５２により駆動されて、入力信号Ｉ０による音像を頭外に定位させることができる。つまり、リスナがヘッドホン１５６Ｌ、１５６Ｒを頭部に装着するとき、図１６に示すように頭外の任意の位置に伝達関数ＨＬ、ＨＲの再生音声の音源Ｓがある状態が再現される。
【００５１】
また、図１７のデジタルフィルタを構成する図１８に示す２個のＦＩＲフィルタの遅延器１８１−１〜１８１−ｎを共通に使用して、図１９に示すようにしてデジタルフィルタを構成するようにしても良い。図１９において、２個のＦＩＲフィルタで構成されるデジタルフィルタは、端子１９６と、遅延器１９１−１〜１９１−ｎと、係数器１９２−１〜１９２−ｎ＋１と、加算器１９３−１〜１９３−ｎと、係数器１９４−１〜１９４−ｎ＋１と、加算器１９５−１〜１９５−ｎと、端子１９７、１９８とを有して構成される。
【００５２】
また、図１５に示した信号処理装置１５３は、それぞれ異なる位置に音像定位させたい複数の音源に対しては、図２０に示すように構成しても良い。図２０において、他の信号処理装置は、端子２０５と、デジタルフィルタ２０１、２０２と、加算器２０３、２０４と、端子２０７、２０８とを有して構成される。
【００５３】
図２０において、複数の音源から例えば２つの入力信号Ｉ１，Ｉ２が端子２０５、２０６にそれぞれ供給される場合には、一方のデジタルフィルタ２０１の第１の出力と他方のデジタルフィルタ２０２の第１の出力とを加算器２０３で加算して出力信号Ｓ１５１を得、他方のデジタルフィルタ２０２の第２の出力と一方のデジタルフィルタ２０１の第２の出力とを加算器２０４で加算して出力信号Ｓ１５２を得るようにする。
【００５４】
以上説明した原理から、定位させたい音源位置からリスナの両耳までのインパルス応答データを入力信号に畳み込み演算処理することにより、図３に示したデジタルフィルタ２１、２２は、リスナの周囲の任意の位置に音像を定位させることができる。
【００５５】
ここでは、デジタルフィルタ２１は、リスナの前方に置かれた音源に対応するインパルス応答の畳み込み演算部で構成し、デジタルフィルタ２２は、リスナの後方に置かれた音源に対応するインパルス応答の畳み込み演算部で構成される。
【００５６】
次に、デジタルフィルタ２１、２２の２系統の出力は音像定位特性付加処理部３１、３２に入力される。音像定位特性付加処理部３１、３２の構成例を図７に示す。図７は、２系統の入力信号に対して時間差を付加するものである。図７に示す時間差付加処理部は、端子７５と、遅延器７１−１〜７１−ｎと、切り替えスイッチ７２と、端子７６と、端子７７と、遅延器７３−１〜７３−ｎと、切り替えスイッチ７４と、端子７８とを有して構成される。
【００５７】
入力信号Ｄ１は端子７５に入力され、遅延器７１−１〜７１−ｎに供給され、切り替えスイッチ７２により選択された遅延器７１−１〜７１−ｎからの出力に応じて、端子７６から出力される出力信号Ｓ１ｔは入力信号Ｄ１に対して時間差が付加される。
【００５８】
入力信号Ｄ２は端子７７に入力され、遅延器７３−１〜７３−ｎに供給され、切り替えスイッチ７４により選択された遅延器７３−１〜７３−ｎからの出力に応じて、端子７８から出力される出力信号Ｓ２ｔは入力信号Ｄ２に対して時間差が付加される。
【００５９】
音源からリスナの両耳に至る信号はリスナの正面方向からの角度によって、図１２に示すような時間差を生じる。図１２において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、Ｔａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が遅くなり、Ｔｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が早くなり、それらの間で時間差が生じる。
【００６０】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、Ｔａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が早くなり、Ｔｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が遅くなり、それらの間で時間差が生じる。
【００６１】
図３に戻って、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ１に基づいて、伝達関数を畳み込んだデータに対してこのような時間差を生じさせるような付加処理をする。図３に示したデジタルフィルタ２１のステレオ出力Ｄ１１、Ｄ１２間に音像定位特性付加処理部３１によりこの時間差を付加することにより、リスナの前方の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１１、Ｓ１２を得ることができる。
【００６２】
同様に、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ２に基づいて、図３に示したデジタルフィルタ２２のステレオ出力Ｄ２１、Ｄ２２間に音像定位特性付加処理部３２によりこの時間差を付加することにより、リスナの後方の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ２１、Ｓ２２を得ることができる。
【００６３】
また、特性選択処理部３３は、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ１０により、音像定位させたい位置がリスナの前方の場合は音像定位特性付加処理部３１の出力Ｓ１１、Ｓ１２を選択し、Ｄ／Ａ変換器５Ｒ、５Ｌによりアナログ信号に変換して、増幅器６Ｒ、６Ｌにより増幅してヘッドホン７Ｒ、７Ｌにより再生音を聴取することができる。これにより、リスナの前方の任意の位置に音像を定位させることができる。
【００６４】
また、特性選択処理部３３は、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ１０により、音像定位させたい位置がリスナの後方の場合は音像定位特性付加処理部３２の出力Ｓ２１、Ｓ２２を選択し、Ｄ／Ａ変換器５Ｒ、５Ｌによりアナログ信号に変換して、増幅器６Ｒ、６Ｌにより増幅してヘッドホン７Ｒ、７Ｌにより再生音を聴取することができる。これにより、リスナの後方の任意の位置に音像を定位させることができる。
【００６５】
図３に示した特性選択処理部３３は、例えば図１０のように構成することができる。
【００６６】
図１０において、特性選択処理部３３は、入力信号Ｓ１−１，Ｓ１−２が入力される端子１０４、１０５と、係数器１０１−１，１０１−２と、加算器１０３−１，１０３−２と、入力信号Ｓ２−１，Ｓ２−２が入力される端子１０６、１０７と、係数器１０２−１，１０２−２と、出力信号Ｓ１０−１，Ｓ１０−２が出力される端子１０８、１０９とを有して構成される。
【００６７】
図１０において、音像定位位置がリスナの前方である場合は、係数器１０１−１，１０１−２の係数を１とし、係数器１０２−１，１０２−２の係数を０として、入力信号Ｓ１−１，Ｓ１−２だけがそのまま出力されるようにする。逆にリスナの後方である場合は、入力信号Ｓ２−１，Ｓ２−２だけがそのまま出力されるように各係数器の係数が制御される。さらに、音像定位位置がリスナの側方付近である場合は、各係数を例えば０．５として入力信号Ｓ１−１，Ｓ１−２，Ｓ２−１，Ｓ２−２がそれぞれミックスされて出力されるようにする。また音源がリスナの側方において前後に（あるいは周回状に）移動する場合には、係数器１０１−１，１０１−２の出力信号Ｓ１０−１−１，Ｓ１０−１−２を徐々に小さくすると共に、係数器１０２−１，１０２−２の出力信号Ｓ１０−２−１，Ｓ１０−２−２を徐々に大きくし、または逆に係数器１０１−１，１０１−２の出力信号Ｓ１０−１−１，Ｓ１０−１−２を徐々に大きくすると共に、係数器１０２−１，１０２−２の出力信号Ｓ１０−２−１，Ｓ１０−２−２を徐々に小さくすることにより、クロスフェード処理することにより、それぞれ音像定位特性付加処理を施されて得られた複数の音源定位位置間を音像が移動するときも、滑らかなデータの切替を行うことができる。
【００６８】
以上説明したように、図３に示した前提となる音像定位処理装置により、デジタルフィルタ２１、２２および音像定位特性付加処理部３１、３２においてリアルタイムで信号処理することにより、入力信号Ｉ１の音像をリスナの周囲の任意の位置に定位させることが可能となる。
【００６９】
また、上述した説明では、音像定位特性付加処理部３１、３２として、図７に示した時間差付加処理部を用いる例を示したが、時間差付加処理部に替えてレベル差付加処理部を用いるようにしても良い。
【００７０】
レベル差付加処理部は、図８に示すように構成することができる。図８において、レベル差付加処理部は、端子８３と、係数器８１と、端子８４と、端子８５と、係数器８２と、端子８６とを有して構成される。
【００７１】
図８において、レベル差付加処理部が、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ１に基づいて、端子８３に入力された入力信号Ｄ１に対して係数器８１においてレベルを更新することにより、レベル差が付加された出力信号Ｓ１１が端子８４に得られる。このようにして入力信号Ｄ１にレベル差を付加することができる。
【００７２】
また、レベル差付加処理部が、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ２に基づいて、端子８５に入力された入力信号Ｄ２に対して係数器８２においてレベルを更新することにより、レベル差が付加された出力信号Ｓ２１が端子８６に得られる。このようにして入力信号Ｄ２にレベル差を付加することができる。
【００７３】
図１６に示すように、音源ＳからリスナＬの両耳に至る信号は、０度で示すリスナＬの正面方向からの角度によって、図１３で示すようなレベル差を生じる。図１３において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、Ｌｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、Ｌａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、それらの間でレベル差が生じる。
【００７４】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、Ｌｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、Ｌａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、それらの間でレベル差が生じる。
【００７５】
図３に戻って、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ１に基づいて、伝達関数を畳み込んだデータに対してこのようなレベル差を生じさせるような付加処理をする。図３に示したデジタルフィルタ２１のステレオ出力Ｄ１１、Ｄ１２間に音像定位特性付加処理部３１によりこのレベル差を付加することにより、リスナの前方の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１１、Ｓ１２を得ることができる。
【００７６】
同様に、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ２に基づいて、図３に示したデジタルフィルタ２２のステレオ出力Ｄ２１、Ｄ２２間に音像定位特性付加処理部３２によりこのレベル差を付加することにより、リスナの後方の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ２１、Ｓ２２を得ることができる。
【００７７】
また、上述した説明では、音像定位特性付加処理部３１、３２として、図８に示したレベル差付加処理部を用いる例を示したが、レベル差付加処理部に替えて周波数特性付加処理部を用いるようにしても良い。
【００７８】
周波数特性付加処理部は、図９に示すように構成することができる。図９において、周波数特性付加処理部は、端子９５と、フィルタ９１と、端子９６と、端子９７と、フィルタ９３と、端子９８とを有して構成される。
【００７９】
図９において、周波数特性付加処理部は、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ１に基づいてフィルタ９１の周波数特性を更新することより、端子９５に入力された入力信号Ｄ１は、所定の周波数帯域のみレベル差が付加されて出力信号Ｓ１ｆとして端子９６から出力される。このようにして入力信号Ｄ１に所定の周波数帯域のみレベル差を付加することができる。
【００８０】
また、周波数特性付加処理部は、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ２に基づいてフィルタ９３の周波数特性を更新することにより、端子９７に入力された入力信号Ｄ２は、所定の周波数帯域のみレベル差が付加されて出力信号Ｓ２ｆとして端子９８から出力される。このようにして入力信号Ｄ２に所定の周波数帯域のみレベル差を付加することができる。
【００８１】
図１６に示すように、音源ＳからリスナＬの両耳に至る信号は、０度で示すリスナＬの正面方向からの角度によって、周波数帯域によって図１４で示すようなレベル差を生じる。
図１４において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、ｆａに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、ｆｂに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、特に高周波数帯域においてレベル差が生じる。
【００８２】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、ｆｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、ｆａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、特に高周波数帯域においてレベル差が生じる。
【００８３】
図３に戻って、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ１に基づいて、伝達関数を畳み込んだデータに対してこのようなレベル差を生じさせるような付加処理をする。図３に示したデジタルフィルタ２１のステレオ出力Ｄ１１、Ｄ１２間に音像定位特性付加処理部３１によりこの所定の周波数帯域のみレベル差を付加することにより、リスナの前方の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１１、Ｓ１２を得ることができる。
【００８４】
同様に、音像制御入力部９からの指示による音像定位位置制御処理部８からの制御信号Ｃ２に基づいて、図３に示したデジタルフィルタ２２のステレオ出力Ｄ２１、Ｄ２２間に音像定位特性付加処理部３２によりこの所定の周波数帯域のみレベル差を付加することにより、リスナの後方の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ２１、Ｓ２２を得ることができる。
【００８５】
上述した図３に示す音像定位処理装置によれば、１系統の入力音声信号に対して一対のインパルス応答を畳み込む手段を用意し、各その一対の畳み込み手段のＬチャンネル、Ｒチャンネルの出力間に音像定位位置に応じた時間差あるいはレベル差または周波数特性などを付加する音像定位特性付加処理部を設けることにより、一対のインパルス応答を畳み込む手段を用意するだけで、広範囲な音像移動位置をカバーすることができるので、各音像移動位置に応じたインパルス応答を全て用意する必要がなく、リスナの全周の音像移動を少ないインパルス応答を畳み込み処理したデータにより実現することができる。
【００８６】
次に、本発明における第１の実施の形態による音像定位信号処理装置について説明する。
【００８７】
図１は、本実施の形態による音像定位信号処理装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す音像定位信号処理装置は、音源データが予め所定の前置処理（後述）を施されて記録媒体上にファイル等のデータとして保存されている点が上述した図３に示す音像定位処理装置と大きく異なる点である。
【００８８】
上述したように、図３に示した前提となる音像定位処理装置により、デジタルフィルタ２１、２２および音像定位特性付加処理部３１、３２においてリアルタイムで信号処理することにより、入力信号Ｉ１の音像をリスナの周囲の任意の位置に定位させることが可能となる。
【００８９】
ここで、図３に示した前提となる音像定位処理装置では、入力信号Ｉ１に対してリアルタイムで、デジタルフィルタ２１、２２によるインパルス応答の畳み込み演算処理と、音像定位特性付加処理部３１、３２による音像定位特性付加処理とが行われる。
【００９０】
しかし、音像定位処理を行うデジタルフィルタ２１、２２によるインパルス応答の畳み込み演算処理は、そのインパルス応答が比較的長く、多数の積和演算が必要であるので、音像定位特性付加処理部３１、３２による音像定位特性付加処理に比べて処理量が多く、しかも処理時間も長いものである。
【００９１】
また、デジタルフィルタ２１、２２によるインパルス応答の畳み込み演算処理は、予め定められたインパルス応答の畳み込み演算処理を行う固定的な信号処理であるのに対して、音像定位特性付加処理部３１、３２による音像定位特性付加処理は、音像制御入力部からの指示による音像定位位置制御処理部からの制御信号Ｃに応じて特性が変化する信号処理である。
【００９２】
従って、デジタルフィルタ２１、２２によるインパルス応答の畳み込み演算処理と、音像定位特性付加処理部３１、３２による音像定位特性付加処理とをリアルタイムで連続して処理することは効率的ではない。
【００９３】
そこで、本実施の形態による音像定位信号処理装置では、音源データが予め所定の前置処理としてデジタルフィルタによるインパルス応答の畳み込み演算処理を施されて記録媒体上にファイル等のデータとして保存されていて、この音源データに対して音像制御入力部からの指示による音像定位位置制御処理部からの制御信号により、音像定位特性付加処理部による音像定位特性付加処理を行うようにしたものである。
【００９４】
図１１に、本実施の形態による音像定位信号処理装置における変化分信号処理部と、この変化分信号処理部に音源データを供給する固定分信号処理部とを示す。
【００９５】
図１１において、固定分信号処理部１１０は、第１の音源データとしての入力信号Ｉ１が入力される端子１１５と、第１の音源データとしての入力信号Ｉ１に対してインパルス応答の畳み込み演算処理を施して第２の音源データを生成する第２の音源データ生成部１１２と、第２の音源データがファイルデータとして格納された第２の音源データ格納部１１３とを有して構成される。例えば、固定分信号処理部１１０は、基準方向への音像定位処理のほか残響付加処理などを施す。この基準方向は、例えばリスナの正面または後面方向とする。
【００９６】
また、変化分信号処理部１１１は、第２の音源データ格納部１１３からの入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃにより音像定位位置制御処理を施す音像定位特性付加処理部１１４と、出力信号Ｓ１、Ｓ２が出力される端子１１６とを有して構成される。例えば、変化分信号処理部１１１は、音像位置が基準方向から移動した方向への音像定位に必要な付加処理を施してもよい。
【００９７】
図１において、音源データ格納部１は、所定の前置処理として基準方向でのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を予めデジタルフィルタにより施されて得られた第２の音源データを記録媒体上にファイル等のデータとして格納している。
【００９８】
図４に、第２の音源データ生成部の構成を示す。図４において、入力信号Ｉ１は、端子４３を介してそれぞれデジタルフィルタ４１、４２に入力される。入力信号Ｉ１は、デジタルフィルタ４１により、基準方向での左耳へのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を施されて出力信号Ｄ１として端子４４に出力される。また、入力信号Ｉ１は、デジタルフィルタ４２により、基準方向での右耳へのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を施されて出力信号Ｄ２として端子４５に出力される。図４に示す端子４４は図１に示す出力信号Ｄ１側に対応し、図４に示す端子４５は図１に示す出力信号Ｄ２側に対応する。
【００９９】
また、図４に示すデジタルフィルタ４１、４２は、それぞれ図６に示すＦＩＲフィルタで構成される。図４で示す端子４３は図６に示す端子６４に対応し、図４で示す端子４４は図６で示す端子６５に対応し、図４で示す端子４５は図６で示す同様の端子６５に対応する。図６において、ＦＩＲフィルタは、遅延器６１−１〜６１−ｎと、係数器６２−１〜６２−ｎ＋１と、加算器６３−１〜６３−ｎとを有して構成される。図６に示すＦＩＲフィルタで、リスナがヘッドホンまたはスピーカ等で再生音声を受聴したとき、リスナの基準方向、例えばリスナの前方または後方のように音像を基準方向の位置に定位させるように、インパルス応答が畳み込み演算処理される。
【０１００】
これにより、音像を定位させたい位置からリスナの両耳に至るまでの２系統の伝達関数の畳み込み演算処理を行うことにより、第２のステレオ音源データである出力信号Ｄ１、２を得る。
【０１０１】
なお、基準方向が正面または後面方向であるような場合には、リスナの右耳、左耳へのＨＲＴＦは同じものとなるので、デジタルフィルタ４１、４２は同一特性とすることができる。この場合には、入力信号１１をデジタルフィルタ４１または４２のいずれかに入力し、得られた出力信号を、他方の出力端子４５または４４に出力するようにしてもよい。
【０１０２】
次に、２系統の出力信号Ｄ１、Ｄ２は音像定位特性付加処理部２に入力される。リスナが音像制御入力部４により、音像位置を移動させるための移動情報を入力したとき、音像定位位置制御部３は、位置情報を角度情報あるいは位置情報に変換し、変換された値をパラメータとして、第２のステレオ音源データＤ１、Ｄ２に対して音像定位特性付加処理により音像定位付加処理を付加する。
【０１０３】
音像制御入力部４により例えばポインティングデバイスなどで入力される２次元または３次元の移動情報は、音像定位位置制御部３により音源位置を示すデータ、例えば、Ｘ，Ｙ（，Ｚ）で示される直交座標、または極座標などのパラメータ情報に変換される。また、音像制御入力部４によりプログラムされた移動情報を入力するようにしても良い。
【０１０４】
図５に示すように、音像定位特性付加処理部５０は、入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃｔにより時間差を付加して出力信号Ｓｔを出力する時間差付加処理部５１と、入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１によりレベル差を付加して出力信号Ｓ１を出力するレベル差付加処理部５２と、入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃｆにより周波数特性を付加して出力信号Ｓｆを出力する周波数特性付加処理部５３とを有するように構成することができる。
【０１０５】
なお、音像定位特性付加処理部５０は、時間差付加処理部５１、レベル差付加処理部５２または周波数特性付加処理部５３のいずれか一つを設けても良く、時間差付加処理部５１およびレベル差付加処理部５２、レベル差付加処理部５２および周波数特性付加処理部５３、時間差付加処理部５１および周波数特性付加処理部５３のいずれか二つを設けても良い。さらに、これらの複数の処理を統合し一括して処理するようにしてもよい。
【０１０６】
図５に示す端子５４は、図１に示す入力信号Ｄ１、Ｄ２側が対応し、図５に示す端子５５は、図１に示す出力信号Ｓ１、Ｓ２側が対応する。なお、入力信号Ｄ１、Ｄ２は、基準方向がリスナの正面または後面方向である場合には、左右のＨＲＴＦは同一特性となるため、同一となる。そのため、図１に示す音源データ格納部１から第２の音源データの出力信号Ｄ１またはＤ２のいずれかの信号を取り出し、それぞれの音像定位特性付加処理部５０に供給するようにすることもできる。
【０１０７】
ここで、例えば、音像定位特性付加処理で変更されたパラメータがリスナＬの正面方向からの音源Ｓの方向角度データであり、音像定位特性付加処理が時間差付加処理により構成される場合には、図７に示すような時間差付加処理部により、図１２に示す特性のように角度に対する時間差特性を入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して付加することにより、任意の角度に音像を定位させることができる。
【０１０８】
時間差付加処理部５１の構成例を図７に示す。図７は、２系統の入力信号に対して時間差を付加するものである。図７に示す時間差付加処理部は、端子７５と、遅延器７１−１〜７１−ｎと、切り替えスイッチ７２と、端子７６と、端子７７と、遅延器７３−１〜７３−ｎと、切り替えスイッチ７４と、端子７８とを有して構成される。
【０１０９】
入力信号Ｄ１は端子７５に入力され、遅延器７１−１〜７１−ｎに供給され、切り替えスイッチ７２により選択された遅延器７１−１〜７１−ｎからの出力に応じて、入力信号Ｄ１に対して時間差が付加されて端子７６から出力信号Ｓ１ｔとして出力される。
【０１１０】
入力信号Ｄ２は端子７７に入力され、遅延器７３−１〜７３−ｎに供給され、切り替えスイッチ７４により選択された遅延器７３−１〜７３−ｎからの出力に応じて、入力信号Ｄ１に対して時間差が付加されて端子７８から出力信号Ｓ２ｔが出力される。
【０１１１】
そして、入力信号Ｄ１に対して付加される時間差と入力信号Ｄ２に対して付加される時間差とが異なると、出力信号Ｓ１ｔとＳ２ｔとの間で時間差が付加される。
【０１１２】
音源からリスナの両耳に至る信号はリスナの正面方向からの角度によって、図１２に示すような時間差を生じる。図１２において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、Ｔａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が遅くなり、Ｔｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が早くなり、それらの間で時間差が生じる。
【０１１３】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、Ｔａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が早くなり、Ｔｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が遅くなり、それらの間で時間差が生じる。
【０１１４】
図１に戻って、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃｔに基づいて、伝達関数を畳み込んだデータＤ２は、このような時間差を生じさせるような付加処理を施される。図１に示した音源データ格納部１からの第２の音源データのステレオ出力Ｄ１、Ｄ２間に音像定位特性付加処理部２によりこの時間差を付加することにより、リスナの任意の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１、Ｓ２を得ることができる。
【０１１５】
以上説明したように、図１に示した音像定位信号処理装置により、所定の前置処理として基準方向でのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を予めデジタルフィルタにより施されて記録媒体上にファイル等のデータとして保存された第２の音源データ１に対して、音像定位特性付加処理部２においてリアルタイムで信号処理することにより、音像をリスナの任意の位置に定位させることが可能となる。
【０１１６】
また、上述した説明では、音像定位特性付加処理部２として、図７に示した時間差付加処理部を用いる例を示したが、時間差付加処理部に対してレベル差付加処理部をさらに加えて用いるようにしても良い。また、時間差付加処理部に替えてレベル差付加処理部を用いるようにしても良い。
【０１１７】
ここで、例えば、音像定位特性付加処理で変更されたパラメータがリスナＬの正面方向からの音源Ｓの方向角度データであり、音像定位特性付加処理がレベル差付加処理により構成される場合には、図８に示すようにレベル差付加処理部により、図１３に示す特性のように角度に対するレベル差特性を入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して付加することにより、任意の角度に音像を定位させることができる。
【０１１８】
レベル差付加処理部は、図８に示すように構成することができる。図８において、レベル差付加処理部は、端子８３と、係数器８１と、端子８４と、端子８５と、係数器８２と、端子８６とを有して構成される。
【０１１９】
図８において、レベル差付加処理部は、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１に基づいて、端子８３に入力された入力信号Ｄ１に対して係数器８１においてレベルを更新することにより、レベル差が付加された出力信号Ｓ１１が端子８４に得られる。このようにして入力信号Ｄ１にレベル差を付加することができる。
【０１２０】
また、レベル差付加処理部は、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ２に基づいて、端子８５に入力された入力信号Ｄ２に対して係数器８２においてレベルを更新することにより、レベル差が付加された出力信号Ｓ２１が端子８６に得られる。このようにして入力信号Ｄ２にレベル差を付加することができる。
【０１２１】
図１６に示すように、音源ＳからリスナＬの両耳に至る信号は、０度で示すリスナＬの正面方向からの角度によって、図１３で示すようなレベル差を生じる。図１３において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、Ｌｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、Ｌａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、それらの間でレベル差が生じる。
【０１２２】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、Ｌｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、Ｌａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、それらの間でレベル差が生じる。
【０１２３】
図１に戻って、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１に基づいて、伝達関数を畳み込んだデータＤ１、Ｄ２は、このようなレベル差を生じさせるような付加処理を施される。図１に示した音源データ格納部１からの第２の音源データのステレオ出力Ｄ１、Ｄ２間に音像定位特性付加処理部２によりこのレベル差を付加することにより、リスナの任意の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１、Ｓ２を得ることができる。
【０１２４】
また、上述した説明では、音像定位特性付加処理部２として、図８に示したレベル差付加処理部を用いる例を示したが、時間差付加処理部に対してレベル差付加処理部および／または周波数特性付加処理部をさらに加えて用いるようにしても良い。また、レベル差付加処理部に替えて周波数特性付加処理部を用いるようにしても良い。さらに、これらの複数の処理を統合し一括して処理するようにしてもよい。
【０１２５】
ここで、例えば、音像定位特性付加処理で変更されたパラメータがリスナＬの正面方向からの音源Ｓの方向角度データであり、音像定位特性付加処理が周波数特性付加処理により構成される場合には、図９に示すような周波数特性付加処理部により、図１４に示す特性のように角度に対する周波数特性を入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して付加することにより、任意の角度に音像を定位させることができる。
【０１２６】
周波数特性付加処理部は、図９に示すように構成することができる。図９において、周波数特性付加処理部は、端子９５と、フィルタ９１と、端子９６と、端子９７と、フィルタ９３と、端子９８とを有して構成される。
【０１２７】
図９において、周波数特性付加処理部は、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃｆに基づいてフィルタ９１の周波数特性を更新することにより、端子９５に入力された入力信号Ｄ１は、所定の周波数帯域のみレベル差が付加されて出力信号Ｓ１ｆとして端子９６から出力される。このようにして入力信号Ｄ１に所定の周波数帯域のみレベル差を付加することができる。
【０１２８】
また、レベル差付加処理部は、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ２に基づいてフィルタ９３の周波数特性を更新することにより、端子９７に入力された入力信号Ｄ２は、所定の周波数帯域のみレベル差が付加されて出力信号Ｓ２ｆとして端子９８から出力される。このようにして入力信号Ｄ２に所定の周波数帯域のみレベル差を付加することができる。
【０１２９】
図１６に示すように、音源ＳからリスナＬの両耳に至る信号は、０度で示すリスナＬの正面方向からの角度によって、周波数帯域によって図１４で示すようなレベル差を生じる。
図１４において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、ｆａに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、ｆｂに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、特に高周波数帯域においてレベル差が生じる。
【０１３０】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、ｆｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、ｆａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、特に高周波数帯域においてレベル差が生じる。
【０１３１】
図１に戻って、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃｆに基づいて、伝達関数を畳み込んだデータＤ１、Ｄ２は、このようなレベル差を生じさせるような付加処理を施される。図１に示した音源データ格納部１からの第２の音源データのステレオ出力Ｄ１、Ｄ２間に音像定位特性付加処理部２によりこの所定の周波数帯域のみレベル差を付加することにより、リスナの任意の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１、Ｓ２を得ることができる。
【０１３２】
この第１の実施の形態による音像定位信号処理装置では、例えば基準方向がリスナの正面または後面方向として第２の音源データが形成されている場合、上述の音像定位特性付加処理によって正面または後面方向を中心として左右に±９０°の範囲に音像定位位置を移動することができる。したがって、音源の移動範囲が、例えばリスナの前方半分のみでよい場合には、第２の音源データとして正面方向に定位する音源データを用意すればよい。
【０１３３】
また、上述した時間差付加処理部、レベル差付加処理部、周波数特性付加処理部は同時に使用することも可能であり、音像定位特性付加処理部５０においてカスケード接続して使用すればさらに品質の良い音像移動を実現することができる。
【０１３４】
また、音源データに対して目的とする音像定位特性付加処理を任意に付加することにより音像定位をさらに改善することもできる。
【０１３５】
上述した第１の実施の形態では、音像定位の基準方向または基準位置を１つに定め、そこに音像定位するように予め第１の音源データを音像定位処理し、得られた第２の音源データに対して目的とする音像定位特性付加処理を施した。
【０１３６】
それに対して、第１の音源データの音像定位方向または位置を複数定め、それぞれの方向または位置に音像定位するように予め第１の音源データを音像定位処理する。この処理によって得られた複数の第２の音源データを音源データ格納部に格納する。音源データ格納部は、第２の音源データ個々に対してそれぞれ個別に用意してもよいし、それらをまとめて格納するようにしてもよい。
【０１３７】
リスナが音像制御入力部４により、音像位置を移動させるための移動情報を入力したとき、音像定位位置制御部３は、位置情報を角度情報あるいは位置情報に変換する。この変換されて得られた角度あるいは位置に最も近い音像定位方向または位置の第２の音源データを音源データ格納部から選択する。選択された第２の音源データに対して音像定位特性付加処理部２により音像定位付加処理を施す。
【０１３８】
音像定位特性付加処理部２から出力される信号Ｓ１、Ｓ２は、上述した第１の実施の形態と同様に、Ｄ／Ａ変換器５Ｒ、５Ｌに供給することによりアナログ信号に変換して、増幅器６Ｒ、６Ｌにより増幅してヘッドホン７Ｒ、７Ｌにより再生音を聴取することができる。これにより、リスナの任意の位置に音像を精度を高くして定位させることができる。
【０１３９】
例えば、第１の音源データの音像定位方向は、リスナの正面方向および後面方向であるとして、第１の音源データに対して正面および後面に音像定位するように音像定位処理して、２組の第２の音源データを形成し予め音源データ格納部に格納しておく。
【０１４０】
音像定位位置制御部３により最終的に音像定位させたい方向がリスナの前方半分の範囲内であれば、正面方向に音像定位する第２の音源データを選択し、続く音像定位特性付加処理部２により音像定位付加処理を施す。逆に、最終的に音像定位させたい方向がリスナの後方半分の範囲であれば、後面方向に音像定位するもう一方の第２の音源データを選択し、続く音像定位特性付加処理部２により音像定位付加処理を施す。
【０１４１】
なお、この例のように、第１の音源データの音像定位方向を正面または後面方向とする場合は、上述されるように、音源からリスナの左右の耳までのＨＲＴＦが等しくなるので、第２の音源データとしてステレオデータを格納する必要はなく、そのうちの一方の音源データを格納し、音像定位特性付加処理部２において時間差、レベル差、周波数特性差などを付加された一対の再生信号を得るようにしてもよい。この場合には、第２の音源データを格納する音源データ格納部１の記録容量が小さくて済み、第２の音源データを読み出す処理も軽減されるので、より小さいリソースで実現できる。
【０１４２】
次に、本発明における第２の実施の形態による音像定位信号処理装置について説明する。
【０１４３】
図２は、他の音像定位信号処理装置の構成を示すブロック図である。図２は、この音像定位信号処理装置の構成を示すブロック図である。図２に示す音像定位信号処理装置は、音源データがそれぞれ異なる音像位置に定位するように予め所定の前置処理を施されて記録媒体上に複数のファイル等のデータとして保存されている点が上述した図３に示す音像定位処理装置と大きく異なる点である。
【０１４４】
この音像定位信号処理装置では、所定の前置処理として、元となる第１の音源データが、複数の異なる音像定位位置からのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理をデジタルフィルタにより施されて複数の第２の音源データとして記録媒体上にファイル等のデータとして保存されていて、この第２の音源データに対して音像制御入力部からの指示による音像定位位置制御処理部からの制御信号により、音像定位特性付加処理部による音像定位特性付加処理を行うようにしたものである。
【０１４５】
図１１に、この音像定位信号処理装置における変化分信号処理部と、この変化分信号処理部に音源データを供給する固定分信号処理部とを示す。
【０１４６】
図１１において、固定分信号処理部１１０は、第１の音源データとしての入力信号Ｉ１が入力される端子１１５と、第１の音源データとしての入力信号Ｉ１に対してインパルス応答の畳み込み演算処理を施して第２の音源データを生成する第２の音源データ生成部１１２と、第２の音源データがファイルデータとして格納された第２の音源データ格納部１１３とを有して構成される。
【０１４７】
また、変化分信号処理部１１１は、第２の音源データ格納部１１３からの入力信号Ｄ１、Ｄ２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃにより音像定位位置制御処理を施す音像定位特性付加処理部１１４と、出力信号Ｓ１、Ｓ２が出力される端子１１６とを有して構成される。
【０１４８】
この音像定位信号処理装置においては、図１１に示す固定分信号処理部１１０および変化分信号処理部１１１が異なる音像位置の複数の音源データ１１〜１ｎに対応して複数設けられる。
【０１４９】
図２において、音源データ格納部１１〜１ｎの第２の音源データは、所定の前置処理として、第１の音源データに対して、それぞれ異なる音像定位位置からのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を予めデジタルフィルタにより施されて記録媒体上にファイル等のデータとして保存されている。つまり、１つの音源データに対して、複数組の第２の音源データが形成されている。
【０１５０】
図４に、第２の音源データ生成部の構成を示す。図４において、入力信号Ｉ１１〜Ｉ１ｎは、端子４３を介してそれぞれデジタルフィルタ４１、４２に入力される。入力信号Ｉ１１〜Ｉ１ｎは、デジタルフィルタ４１により、それぞれ異なる音像位置の音源からリスナの左側の耳へのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を施されて出力信号Ｄ１−１、Ｄ２−１・・・Ｄｎ−１として端子４４に出力される。また、入力信号Ｉ１１〜Ｉ１ｎは、デジタルフィルタ４２により、それぞれ異なる音像位置の音源からリスナの右側の耳へのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を施されて出力信号Ｄ１−２、Ｄ２−１・・・Ｄｎ−２として端子４５に出力される。図４に示す端子４４は図２に示す出力信号Ｄ１−１、Ｄ２−１、・・・Ｄｎ−１側に対応し、図４に示す端子４５は図２に示す出力信号Ｄ１−２、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−２側に対応する。
【０１５１】
また、図４に示すデジタルフィルタ４１、４２は、それぞれ図６に示すＦＩＲフィルタで構成される。図４で示す端子４３は図６に示す端子６４に対応し、図４で示す端子４４は図６で示す端子６５に対応し、図４で示す端子４５は図６で示す同様の端子６５に対応する。図６において、ＦＩＲフィルタは、遅延器６１−１〜６１−ｎと、係数器６２−１〜６２−ｎ＋１と、加算器６３−１〜６３−ｎとを有して構成される。図６に示すＦＩＲフィルタで、リスナがヘッドホンまたはスピーカ等で再生音声を受聴したとき、それぞれの音源位置に音像を定位させるように、それぞれ異なる音像位置の音源からのインパルス応答が畳み込み演算処理される。
【０１５２】
この第２の実施の形態においては、図４に示す第２の音源データ生成部が異なる音像位置の複数の音源データ１１〜１ｎに対応して複数設けられる。
【０１５３】
これにより、音像を定位させたい位置からリスナの両耳に至るまでの２系統の伝達関数の畳み込み演算処理を行うことにより、第２のステレオ音源データである出力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２を得て、音源データ格納部１１〜１ｎにそれぞれ格納される。
【０１５４】
次に、音源データ格納部１１〜１ｎから取り出された２系統の出力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２は音像定位特性付加処理部２１〜２ｎに入力される。リスナが音像制御入力部４により、音像位置を移動させるための移動情報を入力したとき、音像定位位置制御部３は、移動情報を角度情報あるいは位置情報に変換し、変換された値をパラメータとして、第２のステレオ音源データＤ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して音像定位特性付加処理により音像定位付加処理を付加する。
【０１５５】
図５に示すように、音像定位特性付加処理部５０は、入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃｔにより時間差を付加して出力信号Ｓｔを出力する時間差付加処理部５１と、入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１によりレベル差を付加して出力信号Ｓ１を出力するレベル差付加処理部５２と、入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃｆにより周波数特性を付加して出力信号Ｓｆを出力する周波数特性付加処理部５３とを有するように構成することができる。
【０１５６】
なお、音像定位特性付加処理部５０は、時間差付加処理部５１、レベル差付加処理部５２または周波数特性付加処理部５３のいずれか一つを設けても良く、時間差付加処理部５１およびレベル差付加処理部５２、レベル差付加処理部５２および周波数特性付加処理部５３、時間差付加処理部５１および周波数特性付加処理部５３のいずれか二つを設けても良い。さらに、これらの複数の処理を統合し一括して処理するようにしてもよい。
【０１５７】
図５に示す端子５４は、図２に示す入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２側が対応し、図５に示す端子５５は、図１に示す出力信号Ｓ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２・・・Ｓｎ−１、Ｓｎ−２側が対応する。なお、入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２は、例えば、音像定位位置が左右対称である場合のように互いに一致するデータがあれば、入力信号Ｄ１−１、Ｄ２−１・・・Ｄｎ−１またはＤ１−２、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−２のうちの１個ずつのデータを共通化して使用することもできる。
【０１５８】
この音像定位信号処理装置においては、図５に示す音像定位特性付加処理部５０が異なる位置の複数の音源データ１１〜１ｎに対応して複数設けられる。また、出力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して上述の特性付加処理が施される。
【０１５９】
ここで、例えば、音像定位特性付加処理で変更されたパラメータがリスナＬの正面方向からの音源Ｓの方向角度データであり、音像定位特性付加処理が時間差付加処理により構成される場合には、図７に示すように時間差付加処理部により、図１２に示す特性のように角度に対する時間差特性を入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して付加することにより、任意の角度に音像を定位させることができる。
【０１６０】
この音像定位信号処理装置においては、図７に示す時間差付加処理部が異なる音像位置の複数の音源データ１１〜１ｎに対応して複数設けられる。
【０１６１】
時間差付加処理部５１の構成例を図７に示す。図７は、２系統の入力信号に対して時間差を付加するものである。図７に示す時間差付加処理部は、端子７５と、遅延器７１−１〜７１−ｎと、切り替えスイッチ７２と、端子７６と、端子７７と、遅延器７３−１〜７３−ｎと、切り替えスイッチ７４と、端子７８とを有して構成される。
【０１６２】
入力信号Ｄ１−１、Ｄ２−１・・・Ｄｎ−１は端子７５に入力され、遅延器７１−１〜７１−ｎに供給され、切り替えスイッチ７２により選択された遅延器７１−１〜７１−ｎからの出力に応じて時間差が付加されて端子７６から出力信号Ｓ１ｔが出力される。
【０１６３】
入力信号Ｄ１−２、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−２は端子７７に入力され、遅延器７３−１〜７３−ｎに供給され、切り替えスイッチ７４により選択された遅延器７３−１〜７３−ｎからの出力に応じて時間差が付加されて端子７８から出力信号Ｓ２ｔが出力される。
【０１６４】
そして、入力信号Ｄ１−１、Ｄ２−１・・・Ｄｎ−１に対して付加される時間差と入力信号Ｄ１−２、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−２に対して付加される時間差とが異なると、出力信号Ｓ１ｔとＳ２ｔとの間で時間差が付加される。
【０１６５】
音源からリスナの両耳に至る信号はリスナの正面方向からの角度によって、図１２に示すような時間差を生じる。図１２において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、Ｔａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が遅くなり、Ｔｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が早くなり、それらの間で時間差が生じる。
【０１６６】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、Ｔａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が早くなり、Ｔｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対して到達時間が遅くなり、それらの間で時間差が生じる。
【０１６７】
図２に戻って、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１（Ｃｔ）に基づいて、伝達関数を畳み込んだデータＤ１−１、Ｄ１−２は、このような時間差を生じさせるような付加処理を施される。図２に示した音源データ格納部１１からの第２の音源データのステレオ出力Ｄ１−１、Ｄ１−２間に音像定位特性付加処理部２１によりこの時間差を付加することにより、リスナの任意の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１−１、Ｓ１−２を得ることができる。
【０１６８】
同様に、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ２〜Ｃｎ（Ｃｔ）に基づいて、図２に示した音源データ格納部１２〜１ｎからの第２の音源データのステレオ出力Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２間に音像定位特性付加処理部２２〜２ｎによりこの時間差を付加することにより、リスナの任意の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ２−１、Ｓ２−２・・・Ｓｎ−１、Ｓｎ−２を得ることができる。
【０１６９】
音像定位位置制御処理部３は、音像制御入力部４から音像位置を移動する移動情報が入力されたとき、この移動情報を角度情報あるいは位置情報に変換し、変換された値をパラメータとして、音像定位特性付加処理部２１〜２ｎおよび特性選択処理部２０に供給する。
特性選択処理部２０ではその角度情報あるいは位置情報に近い音像位置にあるデータをステレオ音源データＤ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２から選択し、選択されたステレオ音源データＤ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して音像定位特性付加処理部２１〜２ｎにより特性を付加する。
【０１７０】
また、特性選択処理部２０は、その出力を、Ｄ／Ａ変換器５Ｒ、５Ｌに供給することによりアナログ信号に変換して、増幅器６Ｒ、６Ｌにより増幅してヘッドホン７Ｒ、７Ｌにより再生音を聴取することができる。これにより、リスナの任意の位置に音像を精度を高くして定位させることができる。
【０１７１】
図２に示した特性選択処理部２０は、例えば図１０のように構成することができる。
【０１７２】
なお、図１０は２系統の入力の場合を示したが、入力信号Ｓ１−１、Ｓ２−１、Ｓ２−２、・・・Ｓｎ−１、Ｓｎ−２に対応して複数構成される。
【０１７３】
図１０において、特性選択処理部２０は、入力信号Ｓ１−１，Ｓ１−２が入力される端子１０４、１０５と、係数器１０１−１，１０１−２と、加算器１０３−１，１０３−２と、入力信号Ｓ２−１，Ｓ２−２が入力される端子１０６、１０７と、係数器１０２−１，１０２−２と、出力信号Ｓ１０−１，Ｓ１０−２が出力される端子１０８、１０９とを有して構成される。
【０１７４】
図１０において、音像定位位置が、入力信号Ｓ１−１，Ｓ１−２に対応する音像位置と入力信号Ｓ２−１，Ｓ２−２に対応する音像位置との中間である場合は、係数器１０１−１，１０１−２、１０２−１，１０２−２の係数を０．５として、入力信号Ｓ１−１とＳ２−１、入力信号Ｓ１−２とＳ２−２がそれぞれミックスされて出力されるようにする。
また音像定位位置が、入力信号Ｓ２−１，Ｓ２−２に対応する音像位置よりも入力信号Ｓ１−１，Ｓ１−２に対応する音像位置に近い場合には、入力信号Ｓ１−１、Ｓ１−２の配分が相対的に大きくなるようにミックスして出力する。さらに、音像定位位置が、上記中間位置を通過していくように移動する場合には、係数器１０１−１，１０１−２の出力信号Ｓ１０−１−１，Ｓ１０−１−２を徐々に小さくすると共に、係数器１０２−１，１０２−２の出力信号Ｓ１０−２−１，Ｓ１０−２−２を徐々に大きくし、または逆に係数器１０１−１，１０１−２の出力信号Ｓ１０−１−１，Ｓ１０−１−２を徐々に大きくすると共に、係数器１０２−１，１０２−２の出力信号Ｓ１０−２−１，Ｓ１０−２−２を徐々に小さくすることにより、クロスフェード処理する。こうすることにより、それぞれ音像定位特性付加処理を施されて得られた複数のステレオ音源データに対応する音源定位位置間を音像が移動するときも、滑らかなデータの切替を行うことができる。
【０１７５】
以上説明したように、図２に示した音像定位信号処理装置により、所定の前置処理として基準方向でのＨＲＴＦを表すインパルス応答の畳み込み演算処理を予めデジタルフィルタにより施されて記録媒体上にファイル等のデータとして保存されたそれぞれ異なる音像位置の音源の第２の音源データ１１〜１ｎに対して、音像定位特性付加処理部２１〜２ｎにおいてリアルタイムで信号処理することにより、音像をリスナの任意の位置に精度を高くして定位させることが可能となる。
【０１７６】
また、上述した説明では、音像定位特性付加処理部２１〜２ｎとして、図７に示した時間差付加処理部を用いる例を示したが、時間差付加処理部に対してレベル差付加処理部をさらに加えて用いるようにしても良い。また、時間差付加処理部に替えてレベル差付加処理部を用いるようにしても良い。
【０１７７】
ここで、例えば、音像定位特性付加処理で変更されたパラメータがリスナＬの正面方向からの音源Ｓの方向角度データであり、音像定位特性付加処理がレベル差付加処理により構成される場合には、図８に示すようにレベル差付加処理部により、図１３に示す特性のように角度に対するレベル差特性を入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して付加することにより、任意の角度に音像を定位させることができる。
【０１７８】
レベル差付加処理部は、図８に示すように構成することができる。図８において、レベル差付加処理部は、端子８３と、係数器８１と、端子８４と、端子８５と、係数器８２と、端子８６とを有して構成される。
【０１７９】
この音像定位信号処理装置においては、図８に示すレベル差付加処理部が異なる位置の複数の音源データ１１〜１ｎに対応して複数設けられる。また、出力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して上述の特性付加処理が施される。
【０１８０】
図８において、レベル差付加処理部が、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１〜Ｃｎ（Ｃｌ）に基づいて、端子８３に入力された入力信号Ｄ１−１，Ｄ２−１、・・・Ｄｎ−１に対して係数器８１においてレベルを更新することにより、レベル差が付加された出力信号Ｓ１１が端子８４に得られる。このようにして入力信号Ｄ１−１，Ｄ２−１、・・・Ｄｎ−１にレベル差を付加することができる。
【０１８１】
また、レベル差付加処理部は、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１〜Ｃｎ（Ｃｌ）に基づいて、端子８５に入力された入力信号Ｄ１−２，Ｄ２−２・・・Ｄｎ−２に対して係数器８２においてレベルを更新することにより、レベル差が付加された出力信号Ｓ２１が端子８６に得られる。このようにして入力信号Ｄ１−２，Ｄ２−２・・・Ｄｎ−２にレベル差を付加することができる。
【０１８２】
図１６に示すように、音源ＳからリスナＬの両耳に至る信号は、０度で示すリスナＬの正面方向からの角度によって、図１３で示すようなレベル差を生じる。図１３において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、Ｌｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、Ｌａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、それらの間でレベル差が生じる。
【０１８３】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、Ｌｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、Ｌａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、それらの間でレベル差が生じる。
【０１８４】
図２に戻って、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１〜Ｃｎ（Ｃｌ）に基づいて、伝達関数を畳み込んだデータは、このようなレベル差を生じさせるような付加処理を施される。図２に示した音源データ格納部１１〜１ｎからの第２の音源データのステレオ出力Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２間に音像定位特性付加処理部２１〜２ｎによりこのレベル差を付加することにより、リスナの任意の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２・・・Ｓｎ−１、Ｓｎ−２を得ることができる。
【０１８５】
また、上述した説明では、音像定位特性付加処理部２１〜２ｎとして、図８に示したレベル差付加処理部を用いる例を示したが、時間差付加処理部に対してレベル差付加処理部および／または周波数特性付加処理部をさらに加えて用いるようにしても良い。また、レベル差付加処理部に替えて周波数特性付加処理部を用いるようにしても良い。さらに、これらの複数の処理を統合し一括して処理するようにしてもよい。
【０１８６】
ここで、例えば、音像定位特性付加処理で変更されたパラメータがリスナＬの正面方向からの音源Ｓの方向角度データであり、音像定位特性付加処理が周波数特性付加処理により構成される場合には、図９に示すように周波数特性付加処理部により、図１４に示す特性のように角度に対する周波数特性を入力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して付加することにより、任意の角度に音像を定位させることができる。
【０１８７】
周波数特性付加処理部は、図９に示すように構成することができる。図９において、周波数特性付加処理部は、端子９５と、フィルタ９１と、係数器９２と、端子９６と、端子９７と、フィルタ９３と、係数器９４と、端子９８とを有して構成される。
【０１８８】
この音像定位信号処理装置においては、図９に示す周波数特性付加処理部がそれぞれ異なる音像定位位置の複数の音源データ１１〜１ｎに対応して複数設けられる。また、出力信号Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２に対して上述の特性付加処理が施される。
【０１８９】
図９において、周波数特性付加処理部は、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１〜Ｃｎ（Ｃｆ）に基づいてフィルタ９１の周波数特性を更新することにより、端子９５に入力された入力信号Ｄ１−１，Ｄ２−１、・・・Ｄｎ−１は、所定の周波数帯域のみレベル差が付加されて出力信号Ｓ１ｆとして端子９６から出力される。このようにして入力信号Ｄ１−１，Ｄ２−１、・・・Ｄｎ−１に所定の周波数帯域のみレベル差を付加することができる。
【０１９０】
また、レベル差付加処理部は、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１〜Ｃｎ（Ｃｆ）に基づいてフィルタ９３の周波数特性を更新することにより、端子９７に入力された入力信号Ｄ１−２，Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−２は、所定の周波数帯域のみレベル差が付加されて出力信号Ｓ２ｆとして端子９８から出力される。このようにして入力信号Ｄ１−２，Ｄ２−２、・・・Ｄｎ−２に所定の周波数帯域のみレベル差を付加することができる。
【０１９１】
図１６に示すように、音源ＳからリスナＬの両耳に至る信号は、０度で示すリスナＬの正面方向からの角度によって、周波数帯域によって図１４で示すようなレベル差を生じる。
図１４において、回転角０度は図１６に示すリスナＬの正面に音源Ｓが位置する状態である。図１６において、例えば、音源ＳがリスナＬに対して左方向に−９０度回転すると、ｆａに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、ｆｂに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、特に高周波数帯域においてレベル差が生じる。
【０１９２】
逆に、音源ＳがリスナＬに対して右方向に＋９０度回転すると、ｆｂに示すように左耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが小さくなり、ｆａに示すように右耳に到達する音声は正面方向に対してレベルが大きくなり、特に高周波数帯域においてレベル差が生じる。
【０１９３】
図２に戻って、音像制御入力部４からの指示による音像定位位置制御処理部３からの制御信号Ｃ１〜Ｃｎ（Ｃｆ）に基づいて、伝達関数を畳み込んだデータに対してこのようなレベル差を生じさせるような付加処理をするために、図２に示した第２の音源データ１１〜１ｎのステレオ出力Ｄ１−１、Ｄ１−２、Ｄ２−１、Ｄ２−２・・・Ｄｎ−１、Ｄｎ−２間に音像定位特性付加処理部２によりこの所定の周波数帯域のみレベル差を付加することにより、リスナの任意の音像定位位置を近似的に移動させた出力Ｓ１−１、Ｓ１−２、Ｓ２−１、Ｓ２−２・・・Ｓｎ−１、Ｓｎ−２を得ることができる。
【０１９４】
このように、時間差付加処理部、レベル差付加処理部、周波数特性付加処理部は同時に使用することも可能であり、音像定位特性付加処理部５０においてカスケード接続して使用すればさらに品質の良い音像移動を実現することができる。
【０１９５】
また、音源データに対して目的とする音像定位特性付加処理を任意に付加することにより音像定位をさらに改善することもできる。
【０１９６】
なお、上述した本実施の形態では、音像定位特性付加処理部５０は、時間差付加処理、レベル差付加処理及び／又は周波数特性付加処理である例を示したが、これに限らず、他の音像定位特性付加処理を付加するようにしても良い。
【０１９７】
また、上述した本発明の実施の形態においては、上記第２の音源データは、ビデオゲーム機やパーソナルコンピュータに対してＣＤ−ＲＯＭディスクや半導体メモリなどの形態で提供されることが考えられるが、この他にインターネットなどの通信路を介して供給されるものでもよい。もちろん、本発明の音像定位信号処理装置の内部に備わる記憶装置（メモリやハードディスクドライブなど）に格納されているものでもよい。
【０１９８】
【産業上の利用の可能性】
本発明は、例えば、テレビジョン受像機に画像を表示させて入力手段による入力指示に対応して画像を移動させるビデオゲーム機（テレビゲーム機）等に利用することができる。
【０１９９】
【図面の簡単な説明】
図１は、本実施の形態による音像定位信号処理装置の構成を示すブロック図である。
図２は、他の音像定位信号処理装置の構成を示すブロック図である。
図３は、前提となる音像定位処理装置の構成を示すブロック図である。
図４は、第２の音源データ生成部の構成例を示す図である。
図５は、音像定位特性付加処理部の構成例を示す図である。
図６は、ＦＩＲフィルタの構成例を示す図である。
図７は、時間差付加処理部の構成例を示す図である。
図８は、レベル差付加処理部の構成例を示す図である。
図９は、周波数特性付加処理部の構成例を示す図である。
図１０は、特性選択処理部の構成例を示す図である。
図１１は、固定分信号処理部と変化分信号処理部を示す図である。
図１２は、頭部回転角と時間差との特性を示す図である。
図１３は、頭部回転角とレベル差との特性を示す図である。
図１４は、頭部回転角と周波数との特性を示す図である。
図１５は、ヘッドホン装置の構成を示す図である。
図１６は、頭外音像定位型ヘッドホン装置の原理を示す図である。
図１７は、信号処理装置を示す図である。
図１８は、ＦＩＲフィルタの構成例を示す図である。
図１９は、デジタルフィルタの構成例を示す図である。
図２０は、他の信号処理装置を示す図である。
【０２００】
【引用符号の説明】
１……音源データ格納部
２……音像定位特性付加処理部
３……音像定位位置制御処理部
４……音像制御入力部
５Ｒ，５Ｌ……Ｄ／Ａ変換器
６Ｒ，６Ｌ……増幅器
７Ｒ，７Ｌ……ヘッドホン
１１〜１ｎ……音源データ格納部
２１〜２ｎ……音像定位特性付加処理部
２０……特性選択処理部
５０……音像定位特性付加処理部
５１……時間差付加処理部
５２……レベル差付加処理部
５３……周波数特性付加処理部
１１０……固定分信号処理部
１１１……変化分信号処理部

Claims (1)

1. 音声信号データを再生することによって生じる音の音像がリスナに対する基準方向及び基準位置にあると仮定した状態における前記リスナの右耳への頭部伝達関数を表すインパルス応答の畳み込み演算処理を実施する第一デジタルフィルタと、前記音像が前記基準方向及び前記基準位置にあると仮定した状態における前記リスナの左耳への頭部伝達関数を表すインパルス応答の畳み込み演算処理を実施する第二デジタルフィルタとに、予め前記音声信号データを供給して、前記第一デジタルフィルタから得られる第一出力信号データと、前記第二デジタルフィルタから得られる第二出力信号データとを格納する音源データ格納部と、
   前記音像が、前記聴取者に対する前記基準方向及び前記基準位置から所定の角度及び距離移動している状態の音像定位位置を表す定位情報を生成する音像定位位置制御処理部と、
   前記第一出力信号データ及び前記第二出力信号データに、前記定位情報に基づく音像定位特性を付加する音像定位特性付加処理部と、を備え、
   前記音像定位特性付加処理部は、
   前記第一出力信号データ及び前記第二出力信号データのそれぞれに対して、前記定位情報に基づく前記聴取者の前記右耳と前記左耳との間に生じる時間差に基づく遅延を与える時間差付加処理部と、
   前記時間差付加処理部の出力データに対して、前記定位情報に基づく前記聴取者の前記右耳と前記左耳との間に生じるレベル差に基づく音量レベルを与えるレベル差付加処理部と、
   前記レベル差付加処理部の出力データに対して、前記定位情報に基づく前記聴取者の前記右耳と前記左耳に生じる周波数特性差に基づく周波数特性を与える周波数特性付加処理部と
   を含む音像定位信号処理装置。

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