JP6254864B2

JP6254864B2 - 複数音源配置装置、複数音源配置方法

Info

Publication number: JP6254864B2
Application number: JP2014020414A
Authority: JP
Inventors: 千晶森; 敏行西口
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: JP2015149549A

Description

この発明は、マルチチャンネル音響方式に対応した複数音源配置装置及び方法に関する。

映画やテレビの音響方式には、従来の2chステレオシステムや、5.1ch、7.1ch、8.2ch、10.2chの各サラウンドシステム、次世代のテレビ方式として提案されている22.2マルチチャンネル音響方式などがあり、チャンネル数は多様である。マルチチャンネル音響のコンテンツ制作では、一般にチャンネル数の増加に伴い作業が煩雑化し、制作の所要時間が長くなる傾向にある。そこで、直感的かつ簡便に制作できる環境を構築することが望まれる。

例えば、従来の音声卓では、「音の距離感」を調整するために音量フェーダー（音の大きさ）、イコライザ（音色）、リバーブ送りの３要素を個別に操作する必要があり、その調整は聴感だけに頼っているという問題があった。このような複雑な操作を解消するため、複雑な操作を伴うことなく、番組制作に必要な立体音響効果（音の距離感制御や方向制御など）を実現する機能が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載の「距離フェーダー」によれば、音の距離感に関する３つのパラメータを１本のフェーダーにより自由に調整することが可能となる。

このように、立体音響効果を簡単な操作で実現することによって、コンテンツ制作の所要時間が短くなり、より効率的な音響制作が可能となる。音の距離感の他にも、音の方向制御や幅（拡がり）の制御など、様々な立体音響効果を簡単な操作で実現することが期待される。

特許第５０１０１４８号公報特許第５０１０１８５号公報

小宮山摂、濱崎公男、大久保洋幸、波多野渉「高機能サラウンドミクサーの試作」放送技術2004.6,pp.173-177 Doug Coulter, "Digital Audio Processing," CMP Books R&D Developer Series pp.267-273

ところで、番組制作に必要な立体音響効果の一つに「コーラス」がある。「コーラス」とは、一つの音源から、その音源があたかも複数鳴っているような状態にする効果である。「コーラス」は、遅延回路によりごく微小時間を原音から遅らせ、その音を一定周期で揺らす（低い周波数で変調をかける）ことにより、複数の音が同時になっているような効果を出すものであり、ギター用のエフェクターなどで実現されている（例えば、非特許文献２参照）。マルチチャンネル音響システムにおいてコーラス効果を簡単に実現するためには、元の音源信号を簡単な操作で平面もしくは空間内の、任意の複数の位置に配置し、分配された各音響信号を、コーラス効果付与回路に通す必要がある。

しかし、5.1chサラウンドシステムや22.2マルチチャンネル音響システムなどを始めとするマルチチャンネル音響システムには、先に述べた「距離フェーダー」のような、「コーラスフェーダー」（コーラス効果を簡単に実現するためのインターフェース）はなく、一つ一つの音源のパラメータをエンジニアが手動で細かく調整しなくてはならない。具体的には、図１１に例示するように、ミクシングコンソールのパンポットや三次元振幅パンニング装置（例えば、特許文献１、２参照）などを用いて、元の音源の一つ一つを個別の操作により所望の位置に配置した上で、各音源にコーラス効果を与える処理が必要となる。そのため、作業が煩雑化し、制作の所要時間が長くなっている。また、煩雑な作業の発生はコーラス効果に限られず、元の音源信号を平面もしくは空間内の任意の複数の位置に配置する任意の立体音響効果について、同様に生じ得るものである。

したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、マルチチャンネル音響システムにおいて、複雑な操作を伴うことなく簡単なパラメータ設定のみで、一つの音源信号から複数の音源を設定可能な複数音源配置装置及び方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る複数音源配置装置は、マルチチャンネル音響信号として一つの音源信号を複数音源として配置する複数音源配置装置であって、前記複数音源を設定するインターフェースを表示する表示部と、前記インターフェースへの入力に基づき前記複数音源の各音源の位置を設定する音源位置設定部と、前記各音源の位置を極座標に変換する座標変換部と、前記各音源の極座標に基づき前記音源信号を対応するスピーカに分配する信号分配部と、を備え、前記インターフェースは、前記複数音源を一括設定可能である。

また、前記インターフェースは、前記複数音源の分布範囲及び数を入力するインターフェースオブジェクトを含む、ことが好ましい。

また、前記インターフェースは、前記複数音源による音響効果毎にインターフェースオブジェクトが設定される、ことが好ましい。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明を方法として実現した複数音源配置方法は、マルチチャンネル音響信号として一つの音源信号を複数音源として配置する複数音源配置装置による複数音源配置方法であって、前記複数音源を設定するインターフェースを表示するステップと、前記インターフェースへの入力に基づき前記複数音源の各音源の位置を設定するステップと、前記各音源の位置を極座標に変換するステップと、前記各音源の極座標に基づき前記音源信号を対応するスピーカに分配するステップと、を含み、前記インターフェースは、前記複数音源を一括設定可能である。

本発明に係る複数音源設定装置及び方法によれば、マルチチャンネル音響システムにおいて、複雑な操作を伴うことなく簡単なパラメータ設定のみで一つの音源信号から複数の音源を設定することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る複数音源配置装置の構成を示す図である。複数音源配置装置による立体音響効果設定の概要を示す図である。複数音源を一括設定可能なインターフェースの一例を示す図である。複数音源を一括設定可能なインターフェースの他の例を示す図である。直交座標から極座標への変換を示す図である。三次元振幅パンニングの概要を示す図である。音源信号分配の具体例を示す図である。コーラス効果の原理を示す図である。コーラス効果付与回路の構成例を示す図である。立体音響効果毎のインターフェースの一例を示す図である。従来の立体音響効果設定の概要を示す図である。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る複数音源配置装置の構成を示す図である。複数音源配置装置は、音源位置設定部１１、座標変換部１２、及び信号分配部１３を含む制御部１０と、表示部２０と、操作部３０とを備え、信号分配部１３を通じてスピーカＳＰに接続される。制御部１０の各処理部１１〜１３は好適なプロセッサにより構成され、各処理部１１〜１３を共通のプロセッサで実装したり、個別のプロセッサとして実装したりすることができる。表示部２０は好適なディスプレイ、操作部３０は好適な操作機器であって、複数音源配置装置のユーザーは表示部２０に表示されるインターフェースを確認しながら、操作部３０により複数音源配置装置へ所望の入力操作を行うことができる。スピーカＳＰは、マルチチャンネル音響方式に対応したスピーカ群であって、複数音源配置装置から出力された音響信号は、チャンネルごとに対応するスピーカＳＰより再生される。

まず、本実施形態に係る複数音源配置装置による立体音響効果の設定について概説する。図２は、複数音源配置装置による立体音響効果設定の概要を示す図である。本実施形態に係る複数音源配置装置によれば、一つの音源信号を複数音源とする際に、図１１に例示する従来の方法のように各音源に対して個別の操作を行う必要はなく、一括操作により全ての複数音源にマルチチャンネル音響方式に対応した様々な立体音響効果を付与することが可能になる。

音源位置設定部１１は、表示部２０に表示されたインターフェースへの入力に基づき、複数音源の各音源の位置を設定するものであり、当該インターフェースは、複数音源を一括設定可能なものである。図３は複数音源を一括設定可能なインターフェースの一例を示す図である。表示部２０が表示するインターフェースには、複数の音源k1,k2,…,knの音源位置を図示するインターフェースオブジェクト２１と、音源の分布範囲（幅ｗ、奥行きｄ、高さｈ）を設定するインターフェースオブジェクト２２と、音源の個数（横Ｎｗ、奥行きＮｄ、縦Ｎｈ）を設定するインターフェースオブジェクト２３とが表示される。ここで、インターフェースオブジェクトとは、複数音源を一括設定可能なインターフェースを構成するものであって、情報表示領域、入力フォーム、ボタン等のインターフェース用の部品を示すものである。ここで、インターフェースオブジェクト２２では、スピーカＳＰで囲まれる平面又は空間の各辺の長さをｗ_０、ｄ_０、ｈ_０とすると、ｗ≦ｗ_０、ｄ≦ｄ_０、ｈ≦ｈ_０の値が設定される。音源位置設定部１１は、入力された複数音源の分布範囲及び個数を基に、例えば複数音源が方向毎に等間隔、正規分布など所定の分布となるように各音源の位置を自動的に設定する。

図４は、複数音源を一括設定可能なインターフェースの他の例を示す図である。表示部２０が表示するインターフェースには、複数の音源k1,k2,…,knの音源位置を図示するインターフェースオブジェクト２１と、各音源の座標を設定するインターフェースオブジェクト２４とが表示される。この場合、音源位置設定部１１は、インターフェースオブジェクト２４に入力された値をそのまま各音源の位置として設定する。

なお、複数音源を一括設定可能なインターフェースは図３、４の例に限られず、例えば、音源位置を図示するインターフェースオブジェクト２１のみを含むインターフェースとすることもできる。この場合、ユーザーは音源を表わすアイコン等を操作してインターフェースオブジェクト２１上で複数音源をグラフィカルに設定し、音源位置設定部１１は、設定された各音源の位置を自動的に取得することができる。すなわち、複数音源配置装置がＰＣやタブレット端末などとして構成する場合、インターフェース上で各音源の具体的なパラメータの値を入力してもよいし、タッチパネル等でユーザーが自由に音源を配置し、その位置情報から各パラメータの値を取得してもよい。

座標変換部１２は、音源位置設定部１１が設定した各音源の位置（直交座標）を極座標に変換し、受音点から見たときの各音源の方向情報を取得する。図５は、直交座標から極座標への変換を示す図である。受音点を原点とする座標系において、直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）＝（ｗ、ｄ、ｈ）で表される音源を極座標（ｒ、θ、φ）に変換する場合、座標系の変換は下記式（１）〜（３）により行われる。

信号分配部１３は、各音源の極座標を基に、音源信号を対応するスピーカＳＰに分配する。例えば、信号分配部１３は、一例として、三次元振幅パンニングを用いて音源信号を各スピーカＳＰに分配することにより、任意の位置に配置された複数の音源に定位させることができる。図６は三次元振幅パンニングの概要を示す図である。三次元振幅パンニングでは、定位させる音源Ｋを空間的に囲む３個のスピーカを利用する。音源Ｋの極座標（ｒ、θ、φ）から得られる３個のスピーカＳＰ１〜３の重み係数をｇ１〜３とすると、信号分配部１３は、各スピーカＳＰｎ（ｎ＝１〜３）の出力Ｙｎ（ｔ）がｇｎ×Ｓ（ｔ）となるように音源信号Ｓ（ｔ）を各スピーカに分配する。なお、各スピーカの重み係数は、定位させる音源位置に実スピーカを置いた場合の受音点における音響インテンシティを再現するように決定されるものであり、例えば、特許文献１、２等に記載の公知技術を用いることができ、本稿での詳述は省略する。図６の場合、スピーカＳＰ１からｇ１×Ｓ（ｔ）、スピーカＳＰ２からｇ２×Ｓ（ｔ）、スピーカＳＰ３からｇ３×Ｓ（ｔ）の音が再生されることにより、音源Ｋの位置に音像が定位される。

図７は、音源信号分配の具体例を示す図である。図７は、三次元空間に配置された４つのスピーカＳＰ１〜４により、音源信号Ｓ（ｔ）を２つの音源Ｋ１、Ｋ２に定位させるものである。音源Ｋ１は、３個のスピーカ（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）で囲まれた平面上に存在し、音源Ｋ２は、３個のスピーカ（ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ４）で囲まれた平面上に存在するものとする。

まず、２つの音源Ｋ１（ｗ１、ｄ１、ｈ１）及びＫ２（ｗ２、ｄ２、ｈ２）の設定は、一括設定可能なインターフェースを通じて音源位置設定部１１により行われる。次に、座標変換部１２は、音源Ｋ１及びＫ２の直交座標を極座標に変換し、音源Ｋ１の極座標（ｒ１、θ１、φ１）及び音源Ｋ２の極座標（ｒ２、θ２、φ２）を取得する。信号分配部１３は、三次元振幅パンニングにより、各音源の極座標に基づき音源信号を対応するスピーカに分配する重み係数を決定する。音源Ｋ１に対する３個のスピーカ（ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３）の重み係数を（ｇ１、ｇ２、ｇ３）、音源Ｋ２に対する３個のスピーカ（ＳＰ１、ＳＰ３、ＳＰ４）の重み係数を（ｇ１’、ｇ３’、ｇ４）とすると、各音源に対して各スピーカから再生される信号は下記の表１の通り表わされる。

各音源に対する再生信号を統合すると、各スピーカから再生される信号Ｙｎ（ｔ）（ｎ＝１〜４）は、下記の表２の通り表わされる。

信号分配部１３は、表２の通り音源信号を各スピーカＳＰ１〜４に分配することにより、音源Ｋ１及びＫ２の位置に定位させることができる。音源位置が増えた場合でも同様の手順で処理を行えばよい。

次に、複数音源配置装置を用いた立体音響効果の応用例として、コーラス効果の設定について詳述する。図８は、コーラス効果の原理を示す図である。入力信号（実線）に対して、僅かに遅延した信号（コーラス信号）（点線）が複数音源として足し合わされることによって、コーラス効果が実現される。ここで、図８の点線で示す３つの音源は、複数音源配置装置により一括設定することができる。また、図１に示す複数音源配置装置において、信号分配部１３とスピーカＳＰとの間にコーラス効果付与回路を挿入することによって、マルチチャンネル音響システムにおいてコーラス効果を簡単に実現することができる。

図９はコーラス効果付与回路の構成例を示す。各遅延器４１〜４３のディレイタイムを１０〜５０ｍｓｅｃ程度に設定し、さらに低周波発振器５１〜５３により、入力信号とコーラス信号との時間間隔を周期的に変化させる（１Ｈｚ前後）。そして、入力信号とコーラス信号とを合わせて出力することによって、コーラス効果が実現される。

このように、本実施形態によれば、複数音源を一括設定可能なインターフェースへの入力に基づき、音源信号が対応するスピーカに分配されるため、マルチチャンネル音響システムにおいて、複雑な操作を伴うことなく簡単なパラメータ設定のみで一つの音源信号から複数の音源を設定することが可能となる。例えば、5.1chサラウンドシステムや22.2マルチチャンネル音響システムなどを始めとするマルチチャンネル音響システムにおいて、複雑な操作を伴うことなく、簡単なパラメータ設定のみで、元の音源信号を各スピーカによって囲まれた平面もしくは空間内の任意の複数の位置に一度に配置し、コーラス効果を実現することができる。

また、インターフェースを複数音源の分布範囲及び数を入力するインターフェースオブジェクトを含むものとすることにより、ユーザーが各音源の位置をミクシングコンソールのパンポットや三次元振幅パンニング装置などを用いて個別に設定することなく、音源位置設定部１１により、自動的に各音源の位置を設定することができる。すなわち、ユーザーはより簡易な操作により所望の立体音響効果を付与することが可能になる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部やステップなどを一つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、上記実施形態において、信号分配部１３は、三次元振幅パンニング法に基づく信号分配を行うものとして記載したが、他の任意の音源定位制御法を用いることができる。

また、図８、９では、入力信号に対して３つのコーラス信号が加わる場合を示しているが、入力信号に対して少なくとも一つ以上のコーラス信号が加われば、コーラス効果は実現される。ギターやシンセサイザーなどの楽器で使用されるコーラス機能では、原信号とコーラス信号を同じ一つの楽器から出すことによってコーラス効果を実現しているが、本装置では、各コーラス信号を別々のスピーカから再生することにより、マルチチャンネル音響システムにおけるコーラス効果を実現することができる。

また、本発明に係る複数音源配置装置の適用範囲は、コーラス効果に限定されず、任意の立体音響効果の設定に利用できるものであり、また、複数音源配置装置は、当該任意の立体音響効果に関する好適な回路や装置と組み合わせて利用できるものである。

例えば、立体音響効果として、コンサートホール等の拡散音場（各到来方向から音色が等しくかつ互いに無相関な音が到来する状態）を意図したサラウンド感（音の広がり感）を付与する場合、複数の音源は類似した音色を持ちかつ互いに相関が低いことが求められる。本発明による複数音源配置装置によれば、一つの音源信号に基づき類似した音色でかつ互いに相関の低い複数の音源を一括設定することが可能である。また、信号分配部１３とスピーカＳＰとの間に好適な遅延回路等を設けることにより、臨場感の高いサラウンド感を容易に実現することが可能である。

また、複数音源を一括設定可能なインターフェースは、複数音源による音響効果毎にインターフェースオブジェクトを設定することができる。これにより、ユーザーは、音響効果毎に最適なインターフェースにより立体音響効果の設定を行うことができる。図１０は、立体音響効果毎のインターフェースの一例を示す図である。例えば、図１０（ａ）のようにコーラス効果設定用のインターフェースオブジェクト２５が選択された場合、インターフェースオブジェクト２１にはコーラス効果に適した複数音源が図示され、当該複数音源の情報を入力するインターフェースオブジェクト２７が表示される。また、図１０（ｂ）のようにサラウンド効果設定用のインターフェースオブジェクト２６が選択された場合、インターフェースオブジェクト２１にはサラウンド効果に適した複数音源が図示され、当該複数音源の情報を入力するインターフェースオブジェクト２８が表示される。なお、インターフェースを個別設定可能な立体音響効果はコーラス効果及びサラウンド効果に限定されず、任意の立体音響効果に対して設定可能なものである。

さらに、立体音響効果の付加に関し、複数音源配置装置に付加的な回路、装置の追加をすることなく複数音源配置装置のみにより立体音響効果を実現することも可能である。例えば、複数音源の範囲や数、座標などから論理的に決定される各音源位置に対し、乱数等に基づく差分位置情報を付加して各音源位置に意図的な「ずれ」を発生させることにより、信号分配部１３により各スピーカに分配される信号自体の遅延及び相関が変化し、コーラス効果やサラウンド効果で求められる信号間の遅延や無相関化等の効果をソフトウェア処理により実現することができる。

１０制御部
１１音源位置設定部
１２座標変換部
１３信号分配部
２０表示部
２１〜２８インターフェースオブジェクト
３０操作部
４１〜４３遅延器
５１〜５３低周波発振器
ＳＰ（ＳＰ１〜４）スピーカ

Claims

マルチチャンネル音響信号として一つの音源信号を複数音源として配置する複数音源配置装置であって、
前記複数音源を設定するインターフェースを表示する表示部と、
前記インターフェースへの入力に基づき前記複数音源の各音源の位置を設定する音源位置設定部と、
前記各音源の位置を極座標に変換する座標変換部と、
前記各音源の極座標に基づき前記音源信号を対応するスピーカに分配する信号分配部と、を備え、
前記インターフェースは、前記複数音源を一括設定可能である、複数音源配置装置。
前記インターフェースは、前記複数音源の分布範囲及び数を入力するインターフェースオブジェクトを含む、請求項１に記載の複数音源配置装置。
前記インターフェースは、前記複数音源による音響効果毎にインターフェースオブジェクトが設定される、請求項１に記載の複数音源配置装置。
マルチチャンネル音響信号として一つの音源信号を複数音源として配置する複数音源配置装置による複数音源配置方法であって、
前記複数音源を設定するインターフェースを表示するステップと、
前記インターフェースへの入力に基づき前記複数音源の各音源の位置を設定するステップと、
前記各音源の位置を極座標に変換するステップと、
前記各音源の極座標に基づき前記音源信号を対応するスピーカに分配するステップと、を含み
前記インターフェースは、前記複数音源を一括設定可能である、複数音源配置方法。