JPH0823600A - 音空間効果方法および装置 - Google Patents

音空間効果方法および装置

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JPH0823600A
JPH0823600A JP6279003A JP27900394A JPH0823600A JP H0823600 A JPH0823600 A JP H0823600A JP 6279003 A JP6279003 A JP 6279003A JP 27900394 A JP27900394 A JP 27900394A JP H0823600 A JPH0823600 A JP H0823600A
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amplitude
noise
noise signal
spatial
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JP6279003A
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Steven D Mark
ディー マーク スティーヴン
David F Doleshal
エフ ドールシャル デヴィッド
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SUFUERITSUKU AUDIO LAB Inc
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SPHERIC AUDIO LAB Inc
SUFUERITSUKU AUDIO LAB Inc
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H04S1/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 現実に適用できかつ人間に知覚することが容
易な三次元の音空間効果を生じせしめる。 【構成】 音声源２０から発せられる原音声信号２２
と、所定のグレイノイズを付加されたテンプレート記憶
媒体２４に記憶された、空間的失見当を起こさせるテン
プレート信号２６とを音声処理装置２８により合成す
る。合成信号３０を増幅器３６やスピーカ３２に出力し
て再生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は音声再生分野に関し、特に詳細
には、バイノーラル的な三次元音空間効果を生じせし
め、再現する技術に関する。
【０００２】
【発明の背景】バイノーラル（文字どおり「両方の耳で
聴く」）音響効果が初めて発見されたのは、電話システ
ムが発表されて間もない１８８１年のことであった。初
期の電話装置は、演劇やオペラの実演を舞台から遠く離
れた場所で聴くために使用されていた。当時は再生音の
質があまりよくなかったため、マイクロホンの配置やヘ
ッドホン構成のどんなちょっとした工夫でも、音の質や
現実感を少しでも高めるものなら大いに喜ばれ、そのた
めにはどうするのが最善の方法かを定めるために多くの
研究が行なわれた。その後、イヤホンを単一のマイクロ
ホンに接続するよりも、各々が別々のイヤホンに接続さ
れた２つのマイクロホンを使用した方が、再生音の質が
実質的に高くなり、２つのマイクロホンを数インチ離し
て配置すると、この効果がさらに高まることが発見され
た。すなわち、実際の聴取者の耳と略同じ位置に２つの
マイクロホンを配置すると、さらに高い効果が得られる
ことがわかった。このようなバイノーラル装置は、単一
のマイクロホン装置では再現できなかった電子再生音に
関して、非常に現実感のある空間効果をもたらした。こ
のように、バイノーラル音響装置の方がモノラルの装置
よりも空間的な現実感を高められるということは、今世
紀のごく初期から認識されていた。
【０００３】しかしながら、バイノーラルの原理を具現
化し、かつ実際に良好な効果を発揮するオーディオ・シ
ステムを商品として通用するものにすることは、非常に
困難であった。このため、耳にマイクロホンを装着する
という基本的な方法は何十年も前から周知であったの
に、この方法は商品化されていない。第一に、小型のマ
イクロホンを耳に挿入して録音したものをヘッドホンで
再生した時、録音者本人にとっては望ましい空間効果が
得られたとしても、同じ録音の再生を他人がヘッドホン
で聴いた時やラウドスピーカ装置で聴いた時も同じ効果
が得られるとは限らない。また、耳にマイクロホンを挿
入して録音している時に、録音者本人が少しでも動け
ば、録音処理に支障をきたす可能性がある。唾を飲みこ
む音や呼吸の音、お中のなる音、あらゆる種類の身体の
動きが、最終的な録音においては、非常に耳につく大音
量になってしまう。こうした音は、身体の骨格を介して
伝導され、伝導によりマイクロホンに伝わるため、マイ
クロホンに向って直接囁いた時と同様に伝わってしま
う。各々のトラックに適した録音とするために、録音回
数が数十回以上になることもある。解剖学的にできるだ
け正確な人間の頭部の模型を用いることによってこうし
た問題を解決しようとする試みがなされてきたが、この
ような手段により行なわれた録音は、満足できるとは言
えないものであった。これ以外の問題の中でも、人間の
肉や骨と全く同じ吸音性と音の反射性とを有する材料を
見つけることは、実際問題として非常に困難であった。
【０００４】耳に装着するマイクロホンまたは頭部の模
型を用いたバイノーラル録音が、実際問題として満足で
きるものではないため、純粋に電子的な手段によってバ
イノーラル的な効果を生じせしめるために、さまざまな
努力がなされてきた。しかしながら、バイノーラル音響
に豊かさと立体感とを与えている要因や変数の解明と抽
出とはきわめて困難であり、これらの要因や変数をめぐ
って論議が今日に至るまで続けられている。バイノーラ
ル録音技術の一般的な論議については、例えばサニエー
ル Ｊ．、「バイノーラル音響の歴史」、オーディオ・
マガジン、１９８６年３月（Sunier J., "A History of
Binaural Sound," Audio Magazine, March 1986）およ
びサニエール Ｊ．、「マイクを入れる耳」、オーディ
オ・マガジン、１９８９年１１−１２月（Sunier, J.,
"Ears where the Mikes Are," Audio Magazine, Novem
ber-December 1989）を参照されたい。
【０００５】例えば通常の「ステレオ」装置は、さもな
くば平面的なモノラル音響に方向感を付与するためにバ
イノーラル録音装置に利用されている特定の一要素、す
なわち両耳聴の時間的なずれ（「両耳聴遅れ」または
「両耳間の遅れ」としても周知）を用いて行なわれてい
る。両耳聴の時間的なずれは、空間のどこか一地点から
発せられた音が一方の耳に達する時間の方が他方の耳に
達する時間よりも早くなるという事実に基づいている。
この時間差は、時間にしてわずか数ミリ秒にすぎない
が、脳はこの時間情報を利用して方向を計算していると
考えられている。しかしながら、現実のバイノーラル録
音に含まれている全帯域の音空間信号を商用音響装置に
おいて捕えるという点に関しては、現在に至るまで実質
的に何の進歩も見られない。このため、真のバイノーラ
ル装置は、三次元の音空間効果を再現できるものでなけ
ればならないのに、ステレオ装置では、単一の平面上で
の移動感や方向感を生じせしめることしかできないので
ある。
【０００６】耳にマイクロホンを装着して行なうバイノ
ーラル録音法を利用して、優れた音空間効果を生じせし
めることができることがあるのは、理論的には、人間の
頭蓋と耳介と外耳道の種々の部分とが一組の周波数選択
式減衰器として機能し、さまざまな方向からやってくる
音がさまざまな形でこれらの構造と相互作用するためで
あるといわれている。例えば、聴取者のすぐ前方で生じ
た音は、音声パワースペクトルの１６，０００Ｈｚ付近
の周波数が聴覚器官によって選択的にフィルタリングさ
れ（すなわち減衰し）、他方、聴取者の上方からやって
くる音は、実質的に８，０００Ｈｚ近辺の周波数が減衰
している。したがって、脳は減衰パターンの相違に注目
することによって、音のする方向を探り出していると理
論的に考えられている。すなわち、脳に達した音が、１
６，０００Ｈｚ付近の周波数が著しく欠如したものであ
れば、脳は、聴取者の前方から聞こえてくると推測する
わけである。この点に関しては、米国特許第４，３９
３，２７０号；ブラウワー、Ｊ．、空間的な聴力：人体
の音響の精神物理学的作用、ＭＩＴプレス、１９８３年
（Blauert, J., Spatial Hearing: The Psychophysics
of Human Sound, MITPress, 1983 ）；ヘブランク、
Ｊ．Ｈ．およびライト、Ｄ．，「正中面上での音の定位
には両耳が必要か」、米国音響学会報、１９７４年、第
５６巻、ｐｐ．９３５〜９３８（Hebrank, J.H. and Wr
ight, D., "Are Two Ears necessary forLocalization
of Sounds on the Mdeian Plane?", J. Acoust. Soc. A
m., 1974,Vol. 56, pp. 935-938 ）；ハートレー、Ｒ．
Ｖ．Ｌ．およびフライズ、Ｔ．Ｃ．、「両耳聴による純
音の定位」、物理学評論、１９２１年、シリーズ２、第
１８巻、ｐｐ．４３１〜４４２（Hartley, R.V.L. and
Frys, T.C., "The Binaural Localization of Pure Ton
es", Phys. Rev., 1921, 2d series, Vol. 18, pp.431-
442）に記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】多くのオーディオ装置
は、この脳の働きに基づいて、電子的にバイノーラル音
空間効果を作り出そうとするものであり、音声スペクト
ルのごく狭い帯域において原音声信号の振幅を選択的に
減衰させるために、ノッチフィルタが用いられている。
例えば米国特許第４，３９３，２７０号にノッチフィル
タを用いたオーディオ装置が記載されている。このよう
な装置を具体化することは比較的に容易であるが、一般
にごく限られた効果しかないことが実証されている。こ
のような装置で作り出される三次元効果は弱く、非常に
注意して聴かなければ認識できない。選択的に減衰する
という考え方には何らかのメリットがあるが、何も考え
ずにノッチフィルタを使用して選択的減衰を模倣するこ
とは、明らかに満足できる解決策ではない。
【０００８】バイノーラル録音およびこれに関連する音
空間効果は、１世紀以上にわたって、広く科学の謎とし
て残されてきた。「サラウンドサウンド」やその他のバ
イノーラル的な音響効果を人工的に作り出すための近年
の試み（例えばヒューズ・サウンド・レトリーバル（登
録商標）（Hughes Sound Retrieval）、Ｑサウンド（登
録商標）（Qsound）、スペーシアライザ（登録商標）(S
patializer) ）でさえ、満足のできないものである。こ
れらの方法によると、三次元の音空間効果が、完全に失
われることはなくても、平均的な人間には知覚しにくい
レベルまで低下してしまうのである。バイノーラル音響
効果がいかに望ましくとも、通常の映画のサウンドトラ
ックやレコードアルバム、その他の電子オーディオ装置
にバイノーラル音響効果を使用しうる態様で真にバイノ
ーラル効果を発揮しうる実際的な手段は開発されていな
い。
【０００９】本発明は上記事情に鑑み、現実的かつ知覚
容易な三次元の音空間効果を生じせしめる手段を提供す
ることを目的とするものである。さらに本発明は、映画
のサウンドトラックや記録媒体、生演奏、その他の商用
電子オーディオ機器と便宜的に統合しうる態様でバイノ
ーラル効果を発揮することができる手段を提供すること
をも目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による原音声信号
において１以上の三次元音空間効果を生じせしめる方法
は、所定周波数において１以上の振幅変動を含むノイズ
信号を発生させ、前記ノイズ信号を原音声信号に適用す
ることを特徴とするものである。
【００１１】また、本発明による原音声信号において音
空間効果を生じせしめる方法は、空間的失見当を起こさ
せる刺激信号と原音声信号とを合成し、前記空間的失見
当刺激信号が存在している間に、空間的再指南を起こさ
せる刺激信号と前記原音声信号とを合成することを特徴
とするものである。
【００１２】さらに、本発明による原音声信号において
１以上の三次元音空間効果を生じせしめる装置は、所定
周波数において１以上の振幅変動を含むノイズ信号を発
生させる手段と、前記ノイズ信号を原音声信号に適用す
る手段とからなることを特徴とするものである。
【００１３】また、本発明による他の原音声信号におい
て音空間効果を生じせしめる装置は。空間的失見当を起
こさせる刺激信号と原音声信号とを合成する手段と、前
記空間的失見当刺激信号が存在している間に、空間的再
指南を起こさせる刺激信号と前記原音声信号とを合成す
る手段とからなることを特徴とするものである。
【００１４】さらに、本発明による１以上の三次元音空
間効果のある音声録音は、１以上の原音声信号と、前記
音声信号と合成される１以上のノイズ信号であって、所
定周波数において１以上の振幅変動を含む１以上のノイ
ズ信号とからなり、前記全ての信号が記録媒体上に記録
される、ことを特徴とするものである。
【００１５】
【作用および発明の効果】本発明は、空間的な方向を失
わせる刺激を人間の聴覚器官に与えて、人工的に取り入
れられた空間信号によって、人間の知性による空間的判
断（すなわち、「音がどこからやってくるのか」という
感覚）を現実に起こさせるようにする新規な方法によ
り、どうすれば三次元の音響効果を生じせしめることが
できるかという問題を解決するものである。したがっ
て、本発明によれば、基礎をなす原音声信号に、空間的
な方向性を失わせる（空間的失見当）背景音響パターン
が付加される。この空間的失見当を起こさせる背景音
は、以下により詳細に述べるように、好ましくは「グレ
イノイズ」のテンプレートの形態をとるものとする。グ
レイノイズテンプレートには、人間の聴覚器官に所望の
音空間効果を知覚させるような空間的再指南信号（spat
ially reorienting cues）も含まれ（または重ねられ）
ている。好ましくは、グレイノイズテンプレートの振幅
における周波数別の「ノッチ」および／または「スパイ
ク」により、これらの再指南信号がもたらされることと
なる。
【００１６】また、本発明は、方向性を失わせるグレイ
ノイズと再指南信号とをともに含むグレイノイズテンプ
レートを発生させる。このテンプレートは、その後、必
要に応じて原音声信号に付加される。
【００１７】さらに本発明は、映画のサウンドトラック
やその他の音響記録媒体における三次元音空間効果の生
成に適用可能なものである。または、生演奏のコンサー
トやその他の実演用の三次元音空間効果の創造に本発明
の方法を適用可能である。
【００１８】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
【００１９】図１は本発明による音空間効果を生じせし
める装置の実施例を表すブロック図である。
【００２０】図１に示す実施例においては、基礎をなす
原音声信号に、空間的な方向性を失わせる（空間的失見
当）を起こさせる背景音響パターン（「テンプレー
ト」）を付加するものである。このテンプレートには、
人間の聴覚器官に所望の音空間効果を知覚させるような
空間的再指南信号も含まれている。音楽演奏の録音や映
画のサウンドトラック等の原音声信号２２は、様々な記
録媒体または音発生媒体（例えば、コンパクトディスク
装置や磁気テープ、コンピュータ・ゲーム等から発せら
れるコンピュータ合成音）から音声源２０から発せられ
る。テンプレート信号２６（以下により詳細に説明する
ように、空間的失見当信号および再指南信号の両方を含
む）は、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭに記憶されているラ
イブラリ、コンピュータのハードディスクに入っている
データ等のテンプレート記憶媒体２４から得られる。
【００２１】音声信号２２に三次元音響効果を付与する
ために、従来の音響ミキサ（好適な実施例においては、
ピラミッド６７００（Pyramid 6700）ミキサを使用して
成果をおさめた）でも十分な音声処理装置２８により、
テンプレート信号２６と音声信号２２とを合成する（す
なわち、足し合わせてひとつにする）。あるいは、ディ
ジタル音声処理装置を用いて前記合成作業を行なっても
よく、この方法は、下記のようにさらなる信号処理が望
まれる場合に有効である。実際には、ディジテック（Di
giTec)８−７０Ａ型８トラックレコーダといったような
マルチトラックレコーダの別々のトラックにテンプレー
ト信号２６と音声信号２２とを送り、レコーダの出力部
からミキシングを行なう方法が便利である。このように
すると、原音声信号の所望の部分に空間信号を同期させ
る作業が簡便化されるとともに、より複雑なミキシング
も可能になる。
【００２２】この合成の結果得られた合成信号３０を磁
気テープレコーダやコンパクトディスク・レコーダ、コ
ンピュータの記憶装置等の記録装置３４に送って記憶
し、後に再生することもできる。別な方法として、増幅
器３６やラウドスピーカ３２といった音声出力装置に合
成信号３０を送って、直ちに聴くこともできる。このよ
うにして得られる音声出力は、所望の三次元効果を有す
るものとして聴取者に知覚される。さらに以下に述べる
ように、前述した装置は、本発明の範囲に含まれる数多
くの実施例の内のほんの一例にすぎないものである。
【００２３】本実施例において、「グレイノイズ」はテ
ンプレート内において一定の空間的失見当信号として機
能する。従来技術において周知のように、ホワイトノイ
ズとは、周波数２０Ｈｚから２０，０００Ｈｚまでの全
ての可聴音を略等量ずつ無作為に混合することによって
人工的に作り出される音であり、それだけを聴くと、ホ
ワイトノイズはヒスノイズ（hissing noise ）によく似
ている。ここで「グレイノイズ」と呼ぶノイズは、低域
周波数の割合が若干高いという点を除けば、ホワイトノ
イズに類似している。本発明者による実験の結果本発明
との関連においては、グレイノイズテンプレートの方が
ホワイトノイズテンプレートよりも優れた音空間効果を
生じせしめるものであることがわかった。グレイノイズ
については、多種多様な配合が可能であるが、実験を通
じて、以下述べる表と略同じ配合の場合に、最も優れた
効果を発揮することがわかった（全ての値について、同
じ音量の同等周波数のホワイトノイズの振幅を「Ｚ」と
する）。
【００２４】
【表１】
【００２５】最大の効果を得るために、このグレイノイ
ズの背景信号は、各々の空間的再指南信号の立上り前に
最低約２秒間付与され、かつ前記各再指南信号が停止し
てから約０．５秒以上持続することとする。
【００２６】本実施例においては、一定の「失見当信
号」以外に、同様に「再指南信号」と呼ばれる一以上の
「空間的再指南信号」が必要となる。本実施例におい
て、再指南信号はグレイノイズテンプレート内に含まれ
ている。これと同一の方法として、必要であれば、再指
南信号を原音声信号に別途付加してもよいものである。
これらの再指南信号のパターンは、これらの信号が好ま
しくは時間変動信号であり、どんな音空間効果を生じる
かによって異なるため、一定なグレイノイズ背景よりも
複雑なものとなる。
【００２７】図２に、所望の「失見当」特性と「再指
南」特性とを有したグレイノイズテンプレートの生成方
法の一例を示す。図２において、音波発生装置４０は、
当業者には周知の普通のプログラム可能な音波発生装置
であり、必要に応じて増幅器を介して、全域スピーカ４
５に連結されている。音波発生装置４０は、前記表Ｉに
示すグレイノイズを発生させるべくプログラムされてい
る。今のところ、このような目的には、簡単な全域スピ
ーカ（ラジオ・ショックのリアリスティック（登録商
標）ミニマス−７７（Radio Shock′s Realistic Minim
us-77）スピーカ等）に連結されたテクトロニクス２６
４２Ａフーリエ分析装置に含まれる信号発生器が最も適
している。これに代わる方法として、標準のホワイトノ
イズ発生装置を狭帯域の高品位ディジタル・イコライザ
（セイバインＦＢＸ１２００（SabineFBX 1200 ）等）
と併用して、表Ｉに記載の周波数帯域に所望の強調（em
phasis）と抑制（deemphasis）とをかけることもでき
る。このようなノイズ発生装置およびスピーカについて
は、これ以外にも多くのものが利用可能であり、かつこ
れに匹敵する成果が得られるものである。発生したホワ
イトノイズは、非常にランダムなものであることが好ま
しい。スピーカ４５を直接音波発生装置４０に接続する
よりは、音波発生装置４０の出力を録音して、後でスピ
ーカ４５から再生するほうが有利であることが多い。
【００２８】録音主体４２は、好ましくは、正常な聴覚
を有する人物とし、両外耳道に各１個の小型マイクロホ
ン４７を挿入する。センハイザー（登録商標）（Sennhe
izer）のマイクロホン等、小型のクリスタルラペル・マ
イクロホンが一般に最も優れた効果を発揮する。所望の
音空間効果を生じせしめるテンプレートを作るには、音
波発生装置４０を作動させ、スピーカ４５を録音主体４
２に対して、所望の三次元効果に対応する相対的な位置
（たとえば、録音主体の頭部の上方、後方、前方等）に
配置する。また、空間の中を一つの場所から別な場所に
移動する移動感を出したい場合は、対応する軌線に沿っ
てスピーカ４５を移動させる。標準のミキサ４９を用い
てマイクロホン４７からの信号を合成して、テンプレー
ト信号２６を生成する。テンプレート信号２６は、従来
式のテープレコーダまたはその他の記録装置であるテン
プレート記憶装置２４を用いて保存されて、後に再生さ
れる。
【００２９】図１を用いて説明したように、テンプレー
ト信号２６を目標の原音声信号と合成すると、三次元効
果が発生する。すなわち、音波発生装置のスピーカ４５
と録音主体４２との間の空間的な関係が、目標の音声信
号に関する知覚可能な空間効果として再現される。例え
ば、歌の録音と、前方に配置されたグレイノイズ発生装
置のグレイノイズテンプレートとを合成すると、あたか
も聴取者の前方に歌手がいるように感じられるのであ
る。同様に、歌の録音と、聴取者の上方および後方に配
置されたグレイノイズ発生装置により録音されたグレイ
ノイズテンプレートとを合成すると、出来上がった音楽
は、聴取者の上方および若干後方から聞こえてくるよう
に感じられる。
【００３０】図２の方法は、有用な実例であるが、本発
明の実施例においては、実際に耳にバイノーラル・マイ
クロホンを装着して、テンプレートを生成する必要はな
い。その代わりにディジタル音声処理装置を用いると、
このようなテンプレートをゼロから人工的に生成するこ
とができる。図２の方法を用いて作り出されて実際に実
用できたテンプレートのパワースペクトルから、このよ
うなテンプレートの特徴をなす特定の音空間信号が明ら
かになる。したがって、ただ単に、「空白」のグレイノ
イズテンプレート（すなわち、前記の表Ｉに示す成分配
合に一致したグレイノイズを数秒間録音したもの）から
グレイノイズテンプレートの複製を人工的に作り、次に
一組のピーク・ノッチフィルタ、周波数イコライザまた
は類似のコンピュータ音声波形処理装置を用いて、バイ
ノーラル録音のグレイノイズテンプレートに示される増
減パターンに一致するように、グレイノイズテンプレー
トを完成させればよい。
【００３１】本実施例において、このような合成テンプ
レートは、サウンドボードを組み込んだ従来式のディジ
タル・コンピュータを用いて生成される。特に、イリノ
イ州シャンパーニュのシンボリック・サウンド・コーポ
レーション（Symbolic SoundCorporation, Champagne,
Illinois ）製のキャパバイラ（登録商標）（Capabyr
a）ディジタル音声処理装置とカイマ（登録商標）（Kym
a）ソフトウェア・システムとを備えたＩＢＭ−ＰＣ
（登録商標）互換機の４８６コンピュータ装置が有効で
ある。付随のカイマ（登録商標）ソフトウェアは、テン
プレート信号の形成および作りかえることが可能な波形
編集機能と関連するユーティリティ機能とを有してい
る。このシステムを用いて生成された波形をコンピュー
タ装置に接続されたハードディスク駆動装置または光学
ディスク駆動装置において記憶させることができる。再
生する時は、前記システムに、従来のアナログ音声信号
が得られる出力ジャックが設けられており、この信号を
他の装置に接続してさらに処理したり録音したりするこ
とができる。当然ながら、ここに説明したタスクと同様
に適したディジタル信号処理装置が他にも数多く存在す
る。このような装置は、好ましくは、高調波ひずみが極
めて低いものとする。
【００３２】人工的に作られたグレイノイズテンプレー
トは、図２の対応するテンプレートと比較して遜色のな
い効果（以下にさらに詳細に説明するように、より高い
効果とは言わないまでも）を発揮し、図２の方法の特徴
である「耳にマイクロホンを装着して行なう」バイノー
ラル録音の問題点を回避することができる。
【００３３】また別の実施例において、図２との関連で
説明したバイノーラル録音のテンプレートを単に適用す
るだけではなく、むしろさらに鮮明かつ印象的な効果を
生じしめるグレイノイズテンプレートを人工的に作り出
すことができる。例えば、バイノーラル録音のテンプレ
ート（図２のように作成された）に見られるパワースペ
クトルの増減プロフィールを単に適用するだけではな
く、そのプロフィールの高低域をかなり誇張して、音空
間信号が強調された合成グレイノイズテンプレートを作
り上げることができる。この方法の場合、図２に示すバ
イノーラル録音により発生する効果よりも優れた音空間
効果が発生することがある。
【００３４】所望の音空間効果を得るために行なわれる
特定のパワースペクトルのプロフィールの設計は、減衰
と増幅とをどのように組み合わせれば最も優れた音響効
果が得られるかという点で、音声技術者の主観的な判断
によることが多い。作曲する上で絶対的な「正しい方
法」というものがないのと同様に、本発明による音空間
効果の創造もまた、個人の好みの問題となる。しかしな
がら、多種多様なグレイノイズテンプレートを用いて行
なった実験を通じて、本発明者は、特定の音空間効果を
生じせしめることを目的としたグレイノイズテンプレー
トを合成するための好ましい技術に関して、いくつかの
結論を得るに至った。以下に、これらの結論について説
明する。
【００３５】聴取者がどんな種類の音空間効果を体験す
るかは、信号の配されている音声パワースペクトル部分
によって定められる。すなわち、ノッチやスパイク等、
同じパターンを異なるパワースペクトル部分に重ねる
と、異なる音空間効果が生じるのである。表ＩＩに、研
究対象となったいくつかの特定の音空間効果と、表に示
す効果を得るために再指南信号が付加されるべき対応周
波数とを併記する。
【００３６】表ＩＩ 上方： ８，０００Ｈｚ、５００Ｈｚ 前方： １６，０００Ｈｚ、２，０００Ｈｚ、２００Ｈ
ｚ 後方： １０，０００Ｈｚ、１，０００Ｈｚ 近接： ９，０００Ｈｚ、９，５００Ｈｚ 所定のパワースペクトル部分の一つに信号を付加して
も、何らかの効果が得られる。しかしながら、関連する
全ての部分に適切に信号を付加すると、効果の質が大幅
に高まる。
【００３７】本発明の一実施例において、空間的再指南
信号は、グレイノイズテンプレート内において周波数別
ギャップ、すなわち「ノッチ」の形態をとるものとする
ことができる。図３に示すように、これまでなされてき
たもの（例えば、背景部分で説明した「選択的減衰」方
式）は、図３に「Ｂ型」および「Ｃ型」としてそれぞれ
示す丸形および矩形の波形を持つノッチに注目してい
た。しかしながら、本発明者は多数の異なる形状のノッ
チを用いて実験を行ない、試験対象となった全てのノッ
チのうち、矩形ノッチの効果が最も低いことを発見し
た。これに対して、「Ａ型」として示す山形のノッチ
は、近接信号および上方信号に関して最も効果的であ
り、他方、「Ｂ型」として示す丸形のノッチは側方信号
と前方信号と後方信号とに関して、より効果的であるこ
とがわかった。
【００３８】本発明の別な実施例において、空間的再指
南信号は、グレイノイズテンプレート内において周波数
別増大、すなわち「スパイク」の形態をとるものとする
ことができる。図４に示すように、スパイクは、数種類
の特定形状をとるものとすることができる。実験を通じ
て、三角スパイク（図４にＸ型として示す）は上方信号
または近接信号の場合に最も効果的であり、矩形スパイ
ク（Ｚ型として示す）は側方信号と急速な動きに関わる
あらゆる種類の信号とに、より効果的であることを見い
だした。Ｙ型の頂点の形状は、変更可能である。
【００３９】さらに、図５に示すように、ノッチを一組
のスパイクで挟むと、空間的再指南効果が最大になるこ
とが実験的にわかった。これは、人間の聴覚器官の場合
には、多くの電子検出装置と違って、特定の周波数の音
が存在する時には、その周波数に敏感な音覚細胞がかな
り刺激される一方、それに近い周波数に敏感な細胞は抑
制されるという事実によるものと思われる。側方抑制と
して周知のこの効果は、人間が音を知覚する上で重要な
役割を果たしている。一般に、ベクシー、Ｇ．、感覚抑
制、プリンストン大学新聞（Bekesy, G., Sensory Inhi
bition, Princeton University Press）、１９６７年；
ナベット、Ｂ．およびプリンター、Ｒ．、知覚神経網：
側方抑制、ＣＲＣプレス（Nabet, B. and Printer, R.,
SensoryNeural Networks: Lateral Inhibition, CRC P
ress)、１９９１年にその詳細が記載されている。した
がって、主要空間信号としてノッチではなくスパイクを
用いる場合も、スパイクの両脇に隣接した一組のノッチ
を設けることにより、側方抑制効果を利用して、三次元
効果の質を高めることができる。
【００４０】スパイクをノッチで挟む方法とその逆の方
法に関する前記発見は、スパイクとノッチとをどのよう
な形状にするか（図３および４に関する前記説明を参照
して最適と判断された形状）にかかわりなく、いかなる
場合にも適用でき、かつ音声周波数スペクトルのどの部
分に信号を付加するか（表ＩＩに関する前記説明を参照
して最適と判断された部分）にかかわりなく適用でき
る。
【００４１】さらに、実験結果から、グレイノイズテン
プレートを作る時には、グレイノイズテンプレートの
「Ｋ」（「Ｋ」はテンプレートの背景振幅であって、ス
パイクやノッチの振幅ではない）を好ましくはプログラ
ム素材（原音声信号２２）の「Ｍ要素」（「Ｍ」要素
は、下記のように定義される）の約６８％〜約７８％に
維持することが好ましい。理想的には、この関係は、プ
ログラム素材のＭ要素の変動に伴って実時間で維持され
るべきである。ここで、「Ｍ要素」の定義を以下の等式
の表に示す。
【００４２】表ＩＩＩ Ｍ要素の定義 Ｍ＝｛（Ｚ1 ・２０）＋（Ｚ2 ・１０）＋（Ｚ3 ・７）
＋（Ｚ4 ・４）｝／４０ Ｚ1 ＝信号の中心周波数の上下１，０００Ｈｚの周波数
を含む帯域の音量（単位：ｄＢ） Ｚ2 ＝信号の中心周波数の上下１，０００Ｈｚを上回
り、かつ前記中心周波数の上下４，０００Ｈｚを下回る
全ての周波数からなる帯域の音量（単位：ｄＢ） Ｚ3 ＝信号の中心周波数の上下４，０００Ｈｚを上回
り、かつ前記信号の中心周波数の上下１０，０００Ｈｚ
を下回る全ての周波数からなる帯域の音量（単位：ｄ
Ｂ） Ｚ4 ＝信号の中心周波数の上下１０，０００Ｈｚを上回
る全ての周波数からなる帯域の音量（単位：ｄＢ） また、ノッチとスパイクとを作る時は、好ましくは表Ｉ
Ｖに示す数式に従うべきであるが、試行錯誤により、こ
れらの変数を前記理想値からいくらか変化させた方がよ
い場合もある。
【００４３】
【表２】
【００４４】本発明は多種多様な音声関連の用途に極め
て有用である。例えば、所望の音空間効果を含むグレイ
ノイズテンプレートを事前に録音された（何らかの標準
媒体に）の原音声信号に重ねたり、生演奏やコンピュー
タ合成音（コンピュータ・ゲームから発せられる音等）
といった「生」の信号に適用したりすることができる。
さらに、所望の場合にはトラックごとに異なるテンプレ
ートを使用して、この手順を個別に実行することができ
る。例えば、リードボーカルのトラックに前方再指南テ
ンプレートを重ねて、まるで聴取者の前方からリードボ
ーカルの声が聞こえてくるかのようにし、他方、バック
コーラスのトラックに後方再指南信号を重ねて、あたか
も聴取者の後方からバックコーラスの声が聞こえてくる
かのようにすることができる。
【００４５】別の好適な実施例において、特定の音響効
果（たとえば聴取者の後方や上方、下方、聴取者から特
定の距離において頭部のまわりを時計方向にゆっくりと
移動する効果、その他）を含むグレイノイズテンプレー
トの既存記録「ライブラリ」をまとめて記憶させておい
て、ミキシング技術者が所望の各効果に対してライブラ
リから特定のテンプレートを必要に応じて選択できるよ
うにすることができる。
【００４６】さらに、本発明の方法を用いると、映画の
全編または望ましいと見なされる特定の箇所のみにおい
て、三次元の音響効果により映画のサウンドトラックの
臨場感を高めることができる。同様に、これらの同じグ
レイノイズテンプレートを生演奏に随意に取り入れるこ
とも可能である。
【００４７】さらに、前述したノッチとスパイクとの形
成および配置に関する規則を適用することにより、従来
技術の装置を用いて生成された音空間効果の質を顕著に
高めることもできる。このように、こうした従来技術の
装置の場合には、本発明の空間的失見当信号にではな
く、原音声信号に直接ノッチとスパイクとが適用される
こととなる。
【００４８】また、本発明の範囲から逸脱することな
く、ここに例として示した実施例に種々の変更を加えう
ることを理解されたい。よって、本発明は、添付の特許
請求の範囲以外の制限を受けないものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による音声処理装置のブロッ
ク図
【図２】本発明に用いられるグレイノイズテンプレート
生成技術を説明するための図
【図３】さまざまな波形ノッチの形状を示す振幅−周波
数グラフ
【図４】さまざまな波形スパイクの形状を示す振幅−周
波数グラフ
【図５】スパイク２つとノッチ１つとの組合せとして、
好適な再指南信号を示す振幅−周波数グラフ
【符号の説明】
２０ 音源 ２２ 原音声信号 ２４ テンプレート記憶装置 ２６ テンプレート信号 ２８ 音声処理装置 ３０ 合成信号 ３４ 記録装置 ３６ 再生用増幅器 ４０ 音発生装置 ４９ ミキサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デヴィッド エフ ドールシャル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92663 リド アイル ヴィア ジュカー 107

Claims (68)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定周波数において１以上の振幅変動を
    含むノイズ信号を発生させ、 該ノイズ信号を原音声信号に適用することを特徴とする
    原音声信号において１以上の三次元音空間効果を生じせ
    しめる方法。
  2. 【請求項２】 前記ノイズ信号が、変形ホワイトノイズ
    信号からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約４，
    ０００Ｈｚ未満の周波数が強調されたホワイトノイズパ
    ターンからなることを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約４，
    ０００Ｈｚよりも高い周波数が抑制されたホワイトノイ
    ズパターンからなることを特徴とする請求項２記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号におけ
    る１以上の振幅スパイクからなることを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号におけ
    る１以上の振幅ノッチからなることを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号におけ
    る第１の振幅スパイクと、該第１の振幅スパイクに周波
    数が隣接する振幅ノッチと、該振幅ノッチに周波数が隣
    接する第２の振幅スパイクとからなることを特徴とする
    請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号におけ
    る第１の振幅ノッチと、該第１のノッチに周波数が隣接
    する振幅スパイクと、該振幅スパイクに周波数が隣接す
    る第２の振幅ノッチとからなることを特徴とする請求項
    １記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記ノイズ信号の最初約２秒間には、振
    幅変動が含まれていないことを特徴とする請求項１記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 前記ノイズ信号が、該ノイズ信号に含
    まれる最後の振幅変動以降、少なくとも０．５秒程度持
    続することを特徴とする請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記ノイズ信号が、ディジタル音声処
    理装置を用いて発生せしめられることを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記ノイズ信号の前記原音声信号への
    適用が、ディジタル音声処理装置を用いてなされること
    を特徴とする請求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記原音声信号が、予め録音された信
    号からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記原音声信号が、映画のサウンドト
    ラックの信号からなることを特徴とする請求項１記載の
    方法。
  15. 【請求項１５】 前記原音声信号が、電子合成音からな
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記原音声信号が、生演奏の信号から
    なるとともに、前記ノイズ信号の前記原音声信号への適
    用が、前記生演奏中に行なわれることを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  17. 【請求項１７】 空間的失見当を起こさせる刺激信号と
    原音声信号とを合成し、 前記空間的失見当刺激信号が存在している間に、空間的
    再指南を起こさせる刺激信号と前記原音声信号とを合成
    することを特徴とする原音声信号において音空間効果を
    生じせしめる方法。
  18. 【請求項１８】 前記空間的失見当刺激信号と前記空間
    的再指南刺激信号とが単一の信号の成分をなすことを特
    徴とする請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記空間的失見当刺激信号の合成が、
    ノイズ信号と前記原音声信号とを合成する段階をさらに
    含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記ノイズ信号が、変形ホワイトノイ
    ズ信号からなることを特徴とする請求項１９記載の方
    法。
  21. 【請求項２１】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約
    ４，０００Ｈｚよりも低い周波数が強調されたホワイト
    ノイズパターンからなることを特徴とする請求項２０記
    載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約
    ４，０００Ｈｚよりも高い周波数が抑制されたホワイト
    ノイズパターンからなることを特徴とする請求項２０記
    載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記空間的再指南刺激信号が、所定周
    波数において１以上の振幅変動を含むノイズ信号からな
    ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記振幅変動が１以上の振幅スパイク
    を含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記振幅変動が１以上の振幅ノッチを
    含むことを特徴とする請求項２３記載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける第１の振幅スパイクと、該第１の振幅スパイクに周
    波数が隣接する振幅ノッチと、該振幅ノッチに周波数が
    隣接する第２の振幅スパイクとからなることを特徴とす
    る請求項２３記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける第１の振幅ノッチと、該第１の振幅ノッチに周波数
    が隣接する振幅スパイクと、該振幅スパイクに周波数が
    隣接する第２の振幅ノッチとからなることを特徴とする
    請求項２３記載の方法。
  28. 【請求項２８】 ディジタル音声処理装置を用いて前記
    空間的失見当刺激信号を発生させる段階をさらに含むこ
    とを特徴とする請求項１７記載の方法。
  29. 【請求項２９】 ディジタル音声処理装置を用いて前記
    再指南刺激信号を発生させる段階をさらに含むことを特
    徴とする請求項１７記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記空間的再指南刺激信号よりも少な
    くとも約２秒前から前記空間的失見当刺激信号が存在し
    ていることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記空間的再指南刺激信号が終わって
    から少なくとも約０．５秒後まで前記空間的試験等刺激
    信号が存在していることを特徴とする請求項１７記載の
    方法。
  32. 【請求項３２】 前記原音声信号が、予め録音された信
    号からなることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記原音声信号が、映画のサウンドト
    ラックの信号からなることを特徴とする請求項１７記載
    の方法。
  34. 【請求項３４】 前記原音声信号が、電子合成音からな
    ることを特徴とする請求項１７記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記原音声信号が、生演奏の信号から
    なるとともに、前記合成が前記生演奏中に行なわれるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の方法。
  36. 【請求項３６】 所定周波数において１以上の振幅変動
    を含むノイズ信号を発生させる手段と、 前記ノイズ信号を原音声信号に適用する手段とからなる
    ことを特徴とする原音声信号において１以上の三次元音
    空間効果を生じせしめる装置。
  37. 【請求項３７】 前記ノイズ信号が、変形ホワイトノイ
    ズ信号からなることを特徴とする請求項３６記載の装
    置。
  38. 【請求項３８】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約
    ４，０００Ｈｚよりも低い周波数が強調されたホワイト
    ノイズパターンからなることを特徴とする請求項３７記
    載の装置。
  39. 【請求項３９】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約
    ４，０００Ｈｚよりも高い周波数が抑制されたホワイト
    ノイズパターンからなることを特徴とする請求項３７記
    載の装置。
  40. 【請求項４０】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける１以上の振幅スパイクからなることを特徴とする請
    求項３６記載の装置。
  41. 【請求項４１】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける１以上の振幅ノッチからなることを特徴とする請求
    項３６記載の装置。
  42. 【請求項４２】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける第１の振幅スパイクと、該第１の振幅スパイクに周
    波数が隣接する振幅ノッチと、該振幅ノッチに周波数が
    隣接する第２の振幅スパイクとからなることを特徴とす
    る請求項３６記載の装置。
  43. 【請求項４３】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける第１の振幅ノッチと、該第１の振幅ノッチに周波数
    が隣接する振幅スパイクと、該振幅スパイクに周波数が
    隣接する振幅ノッチとからなることを特徴とする請求項
    ３６記載の装置。
  44. 【請求項４４】 ディジタル音声処理装置をさらに備え
    たことを特徴とする請求項３６記載の装置。
  45. 【請求項４５】 前記ノイズ信号が効果テンプレートで
    あり、該効果テンプレートを前記原音声信号に適用する
    前記手段が、ディジタル音声処理装置からなることを特
    徴とする請求項３６記載の装置。
  46. 【請求項４６】 前記原音声信号が、予め録音された信
    号からなることを特徴とする請求項３６記載の装置。
  47. 【請求項４７】 前記原音声信号が、映画のサウンドト
    ラックの信号からなることを特徴とする請求項３６記載
    の装置。
  48. 【請求項４８】 前記原音声信号が、電子合成音からな
    ることを特徴とする請求項３６記載の装置。
  49. 【請求項４９】 前記原音声信号が、生演奏の信号から
    なるとともに、前記ノイズ信号を適用する前記手段が前
    記生演奏中に操作可能であることを特徴とする請求項３
    ６記載の装置。
  50. 【請求項５０】 空間的失見当を起こさせる刺激信号と
    原音声信号とを合成する手段と、 前記空間的失見当刺激信号が存在している間に、空間的
    再指南を起こさせる刺激信号と前記原音声信号とを合成
    する手段とからなることを特徴とする原音声信号におい
    て音空間効果を生じせしめる装置。
  51. 【請求項５１】 前記空間的失見当刺激信号と前記空間
    的再指南刺激信号とが単一の信号の成分をなすことを特
    徴とする請求項５０記載の装置。
  52. 【請求項５２】 空間的失見当刺激信号を合成する前記
    手段が、ノイズ信号と前記原音声信号とを合成する手段
    をさらに含むことを特徴とする請求項５０記載の装置。
  53. 【請求項５３】 前記ノイズ信号が、変形ホワイトノイ
    ズ信号からなることを特徴とする請求項５２記載の装
    置。
  54. 【請求項５４】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約
    ４，０００Ｈｚよりも低い周波数が強調されたホワイト
    ノイズパターンからなることを特徴とする請求項５３記
    載の装置。
  55. 【請求項５５】 前記変形ホワイトノイズ信号が、約
    ４，０００Ｈｚよりも高い周波数が抑制されたホワイト
    ノイズパターンからなることを特徴とする請求項５３記
    載の装置。
  56. 【請求項５６】 前記空間的再指南刺激信号が、所定周
    波数において１以上の振幅変動を含むノイズ信号からな
    ることを特徴とすることを特徴とする請求項５０記載の
    装置。
  57. 【請求項５７】 前記振幅変動が、１以上の振幅スパイ
    クを含むことを特徴とする請求項５６記載の装置。
  58. 【請求項５８】 前記振幅変動が、１以上の振幅ノッチ
    を含むことを特徴とする請求項５６記載の装置。
  59. 【請求項５９】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける第１の振幅スパイクと、該第１の振幅スパイクに周
    波数が隣接する振幅ノッチと、該振幅ノッチに周波数が
    隣接する第２の振幅スパイクとからなることを特徴とす
    る請求項５６記載の装置。
  60. 【請求項６０】 前記振幅変動が、前記ノイズ信号にお
    ける第１の振幅ノッチと、該第１の振幅ノッチに周波数
    が隣接する振幅スパイクと前記振幅スパイクに周波数が
    隣接する第２の振幅ノッチとからなることを特徴とする
    請求項５６記載の装置。
  61. 【請求項６１】 前記空間的失見当刺激信号を発生させ
    るディジタル音声処理装置をさらに含むことを特徴とす
    る請求項５０記載の装置。
  62. 【請求項６２】 前記空間的失見当刺激信号よりも少な
    くとも約２秒前から前記空間的失見当刺激信号が存在し
    ていることを特徴とする請求項５０記載の方法。
  63. 【請求項６３】 前記空間的失見当刺激信号が終わって
    から少なくとも約０．５秒後まで前記空間的試験等刺激
    信号が存在していることを特徴とする請求項５０記載の
    方法。
  64. 【請求項６４】 前記原音声信号が、予め録音された信
    号からなることを特徴とする請求項５０記載の装置。
  65. 【請求項６５】 前記原音声信号が、映画のサウンドト
    ラックの信号からなることを特徴とする請求項５０記載
    の装置。
  66. 【請求項６６】 前記原音声信号が、電子合成音からな
    ることを特徴とする請求項５０記載の装置。
  67. 【請求項６７】 前記原音声信号が、生演奏の信号から
    なるとともに、前記合成手段が前記生演奏中に操作可能
    であることを特徴とする請求項５０記載の装置。
  68. 【請求項６８】 １以上の原音声信号と、 前記音声信号と合成される１以上のノイズ信号であっ
    て、所定周波数において１以上の振幅変動を含む１以上
    のノイズ信号とからなり、 前記全ての信号が記録媒体上に記録される、ことを特徴
    とする１以上の三次元音空間効果のある音声録音。
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