JPH1127799A - 音像制御装置 - Google Patents

音像制御装置

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JPH1127799A
JPH1127799A JP9176716A JP17671697A JPH1127799A JP H1127799 A JPH1127799 A JP H1127799A JP 9176716 A JP9176716 A JP 9176716A JP 17671697 A JP17671697 A JP 17671697A JP H1127799 A JPH1127799 A JP H1127799A
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JP
Japan
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filter
sound image
fir filter
speaker
signal
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Pending
Application number
JP9176716A
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English (en)
Inventor
Satoshi Kawano
聖史 川野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、聴取位置が最適聴取位置からず
れた場合に、違和感が感じにくくなる音像制御装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 2つのスピーカを用いて、スピーカ配置
位置以外の仮想的音源位置に音像を生成する音像制御装
置において、FIRフィルタ、入力信号をそのまま第1
のスピーカに対する音声信号として出力する手段、およ
び入力信号を上記FIRフィルタに送り、上記FIRフ
ィルタの出力を第2のスピーカに対する音声信号として
出力する手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、2つのスピーカ
を用いて、スピーカ配置位置以外の仮想的音源位置に音
像を生成する音像制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】2つのスピーカを用いて、スピーカ位置
以外の仮想的音源位置に音像を生成する音像制御装置が
既に開発されており、アミューズメント施設用のオーデ
ィオ装置の他、ホームシアター等の家庭用オーディオ装
置にも応用されようとしている。
【0003】音像制御装置に用いられている音像制御
は、通常、FIR( Finite Impulse Response)フィル
タ、IIR( Infinite Impulse Response)フィルタ等の
ディジタルフィルタを用いて行なわれる。
【0004】図9は、FIRフィルタを用いた従来の音
像制御回路を示している。この音像制御回路は、入力端
子PIと、左チャンネル用出力端子ULと、右チャンネ
ル用出力端子URとを備えている。入力端子P1と左チ
ャンネル用出力端子ULとの間に、第1のFIRフィル
タ101が接続されている。入力端子P1と右チャンネ
ル用出力端子URとの間に、第2のFIRフィルタ10
2が接続されている。
【0005】入力端子PIに入力された入力信号aは、
各FIRフィルタ101、102に送られ、各FIRフ
ィルタ101、102のフィルタ係数に応じたフィルタ
処理が行なわれる。第1のFIRフィルタ101の出力
信号b1は、左チャンネル用スピーカに、第2のFIR
フィルタ102の出力信号b2は、右チャンネル用スピ
ーカに送られる。
【0006】図10を参照して、各FIRフィルタ10
1、102のフィルタ係数の求め方について説明する。
【0007】図10の各記号の定義は次の通りである。
【0008】A:聴取者 O:仮想音源 SPL ,SPR :スピーカ L 、WR :仮想音源Oから聴取者Aの左右各々の耳へ
の伝達関数 HLL,HLR,HRL,HRR:左右スピーカSPL ,SPR
から聴取者Aの左右各々の耳への伝達関数
【0009】仮想音源Oから出力されるべき信号をX
(ω)とすると、この信号X(ω)と等価な信号をスピ
ーカSPL ,SPR から出力させるには、次の数式1が
成立しなければならない。数1において、Lout はスピ
ーカSPL からの出力信号を示し、Rout はスピーカS
R からの出力信号を示している。
【0010】
【数1】
【0011】したがって、仮想音源位置に入力信号を定
位させるためのFIRフィルタ101、102の周波数
特性H1 (ω)、H2 (ω)は、次の数式2によって求
められる。そして、求められた周波数特性H1 (ω)、
2 (ω)をそれぞれ逆フーリエ変換することによって
FIRフィルタ101、102のフィルタ係数が求めら
れる。
【0012】
【数2】
【0013】図11は、図2に示すように仮想音源Oを
聴取者Aの横方向に定位させる場合に用いられるFIR
フィルタ101、102の周波数特性H1 (ω)、H2
(ω)を示している。図11の折れ線L1がFIRフィ
ルタ101の周波数特性H1(ω)を、図11の折れ線
L2がFIRフィルタ102の周波数特性H2 (ω)
を、それぞれ示している。
【0014】なお、図12は、図9と等価な音像制御回
路を示している。図9の音像制御回路の第1のFIRフ
ィルタ101の周波数特性をH1 (ω)とし、第2のF
IRフィルタ102の周波数特性をH2 (ω)とする
と、図12の音像制御回路における第1のFIRフィル
タ201の周波数特性はH1 (ω)となり、第2のFI
Rフィルタ202の周波数特性はH2 (ω)/H
1 (ω)となる。
【0015】従来の音像制御回路では伝達関数を用いて
FIRフィルタの係数が求められているので、聴取者の
最適聴取位置が限定されてしまう。したがって、所定の
最適聴取位置からずれた位置で聴取を行なう場合には、
所望位置に仮想音源を定位させることができなくなる。
【0016】また、図11の周波数特性の不均一性から
見ても明らかなように、仮想音源から本来出力されるべ
き音質とはかけ離れた音がスピーカSPL 、SPR から
出力されているために、音色に不自然さや違和感が残る
ことになる。この影響は、最適聴取位置から聴取位置が
ずれるほど顕著となる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、聴取位置
が最適聴取位置からずれた場合に、違和感が感じにくく
なる音像制御装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明による第1の音
像制御装置は、2つのスピーカを用いて、スピーカ配置
位置以外の仮想的音源位置に音像を生成する音像制御装
置において、FIRフィルタ、入力信号をそのまま第1
のスピーカに対する音声信号として出力する手段、およ
び入力信号を上記FIRフィルタに送り、上記FIRフ
ィルタの出力を第2のスピーカに対する音声信号として
出力する手段を備えていることを特徴とする。
【0019】上記FIRフィルタのフィルタ係数は、2
つのFIRフィルタを用いて入力信号をそれぞれフィル
タ処理して2つの出力信号を生成する従来装置における
各FIRフィルタのフィルタ特性をH1 (ω)、H
2 (ω)とすると、それらの比率H2 (ω)/H
1 (ω)から求められる。
【0020】この発明による第2の音像制御装置は、2
つのスピーカを用いて、スピーカ配置位置以外の仮想的
音源位置に音像を生成する音像制御装置において、周波
数特性制御を行なう周波数特性制御部、位相特性制御を
行なう位相特性制御部、入力信号をそのまま第1のスピ
ーカに対する音声信号として出力する手段、および上記
周波数特性制御部及び上記位相特性制御部によって入力
信号が周波数特性制御および位相特性制御が行なわれた
信号を、第2のスピーカに対する音声信号として出力す
る手段を備えていることを特徴とする。
【0021】上記周波数特性制御部に用いられるフィル
タのフィルタ係数は、2つのFIRフィルタを用いて入
力信号をそれぞれフィルタ処理して2つの出力信号を生
成する従来装置における各FIRフィルタのフィルタ特
性をH1 (ω)、H2 (ω)とすると、それらの比率H
2 (ω)/H1 (ω)に基づいて決定される。上記位相
特性制御部では、遅延処理および位相反転処理の一方ま
たは両方が行なわれる。
【0022】
【発明の実施の形態】
【0023】以下、図面を参照して、この発明の実施の
形態について説明する。
【0024】〔1〕第1の実施の形態の説明
【0025】図1は、音像制御回路を示している。仮想
音源位置Oを、図2に示すように、聴取者Aの横方向に
定位させた場合について説明する。
【0026】音像制御回路は、入力端子PIと、左チャ
ンネル用出力端子ULと、右チャンネル用出力端子UR
とを備えている。入力端子P1と左チャンネル用出力端
子ULとは直接に接続されている。入力端子P1と右チ
ャンネル用出力端子URとの間に、FIRフィルタ1が
接続されている。
【0027】入力端子PIに入力された入力信号aは、
左チャンネル用出力端子ULを介して左チャンネル用ス
ピーカに送られる。また、入力端子PIに入力された入
力信号aは、FIRフィルタ1に送られ、FIRフィル
タ1のフィルタ係数に応じたフィルタ処理が行なわれ
る。FIRフィルタ1の出力信号bは、右チャンネル用
出力端子URを介して右チャンネル用スピーカに送られ
る。
【0028】FIRフィルタ1としては、256タップ
のFIRフィルタが用いられている。FIRフィルタ1
のフィルタ係数は、次のようにして求められる。つま
り、図9の従来装置において、仮想音源位置Oを図2に
示すように聴取者Aの横方向に定位させる場合に用いら
れる各FIRフィルタ101、102の周波数特性をH
1 (ω)、H2 (ω)とする。そして、H3 (ω)=H
2 (ω)/H1 (ω)を算出し、これを逆フーリエ変換
することによって、FIRフィルタ1のフィルタ係数を
求める。
【0029】図3の折れ線L3は、周波数特性H
1 (ω)、H2 (ω)が図11に示すような特性である
場合の、周波数特性H3 (ω)を示している。
【0030】ところで、上記第1の実施の形態は、図1
2に示す等価回路から、第1のFIRフィルタ201を
除去した回路に相当する。図1に示すように、図12に
示す等価回路から第1のFIRフィルタ201を除去し
ても、左チャンネル用出力端子ULに現れる出力信号と
右チャンネル用出力端子URに現れる出力信号との間
の、周波数及び位相の相対関係は、図12の等価回路ま
たは図9の従来装置におけるそれらの相対関係と等しい
ので、聴取者が最適聴取位置に位置しているときには、
所定の仮想音源位置に音像を定位させることができる。
聴取位置が最適聴取位置からずれた場合には、所定の仮
想音源位置に音像を定位させることはできないが、片方
のスピーカからは原音が出力されているので、違和感が
感じにくくなる。
【0031】〔2〕第2の実施の形態の説明
【0032】図4は、図5に示すように2つのチャンネ
ル信号に対する仮想音源OL 、ORを聴取者Aの左右両
側に定位させる場合の、音像制御回路を示している。
【0033】音像制御回路は、左チャンネルの音声信号
a1が入力する左チャンネル用入力端子PI1と、右チ
ャンネルの音声信号a2が入力する右チャンネル用入力
端子PI2と、左チャンネル用出力端子ULと、右チャ
ンネル用出力端子URとを備えている。
【0034】左チャンネル用入力端子PI1に入力され
た音声信号a1は、第1加算器11に送られるととも
に、第1のFIRフィルタ21に送られる。右チャンネ
ル用入力端子PI2に入力された音声信号a2は、第2
加算器12に送られるとともに、第2のFIRフィルタ
22に送られる。第1のFIRフィルタ21および第2
のFIRフィルタ22のフィルタ係数は、上記第1の実
施の形態におけるFIRフィルタ1のフィルタ係数と同
一である。
【0035】第1加算器11では音声信号a1と第2の
FIRフィルタ22の出力とが加算される。第1加算器
11の出力は、左チャンネル用出力端子ULを介して左
チャンネル用スピーカに送られる。第2加算器12では
音声信号a2と第1のFIRフィルタ21の出力とが加
算される。第2加算器12の出力は、右チャンネル用出
力端子URを介して右チャンネル用スピーカに送られ
る。
【0036】〔3〕第1の実施の形態の変形例の説明
【0037】図6は、第1の実施の形態の変形例を示し
ている。この音像制御回路では、図1の音像制御回路の
FIRフィルタ1の代わりに、周波数特性制御部31と
位相特性制御部32とからなる回路が用いられている。
【0038】周波数特性制御部31では、アナログフィ
ルタまたはIIRフィルタが用いられる。周波数特性制
御部31で用いられるフィルタのフィルタ特性は、帯域
阻止フィルタ特性およびローパスフィルタ特性のいずれ
か一方または両方の特性を有するものが用いられる。こ
の場合、帯域阻止フィルタ特性は、先鋭度Qが1.0以
上、中心阻止周波数が2.0〜3.0〔kHz〕であ
る。一方、ローパスフィルタ特性は、カットオフ周波数
が1.0〜5.0〔kHz〕である。これらの特性は、
第1の実施の形態におけるFIRフィルタ1の周波数特
性H3 =H2 /H 1 から求められる。
【0039】この例では、周波数特性制御部31は、4
次元IIRフィルタによるフィルタ処理を行なう。周波
数特性制御部31を構成する4次元IIRフィルタとし
ては、先鋭度Qが16.0、中心阻止周波数が2.5
〔kHz〕、ゲインが0〔dB〕の2次元IIRフィル
タ(帯域阻止フィルタ)と、先鋭度Qが1/
(21/2 )、ローパスフィルタのカットオフ周波数が
3.0〔kHz〕、ゲインが0〔dB〕の2次元IIR
フィルタ(ローパスフィルタ)とを合成したものが用い
られる。4次元IIRフィルタの上記特性パラメータ
は、第1の実施の形態におけるFIRフィルタ1の周波
数特性H3 =H2 /H1 から求められる。
【0040】図7の折れ線L4は、この合成フィルタの
周波数特性を示している。図7の折れ線L3は、第1の
実施の形態におけるFIRフィルタ1の周波数特性H3
を示している。つまり、周波数特性制御部31に用いら
れる4次元IIRフィルタの周波数特性は、第1の実施
の形態におけるFIRフィルタ1の周波数特性H3 に近
似する周波数特性となるように決定される。
【0041】位相特性制御部32は、入力信号に対し
て、遅延処理および位相反転処理のいずれか一方または
両方を行なう。この例では、位相特性制御部32は、
0.3〔msec〕の遅延処理と、位相反転処理とを行
なう。
【0042】この変形例では、上記第1の実施の形態の
利点の他に、従来に比べて処理量が低減されるという利
点がある。つまり、図9の従来装置において各FIRフ
ィルタ101、102のタップ数をNとすると、乗算が
2N回、加算が2N−1回必要である。これに対して、
上記変形例では、乗算が9回、加算が8回必要である。
FIRフィルタのタップ数Nは通常数百であるので、従
来装置に比べて、この変形例では大幅に処理量が軽減さ
れることになる。
【0043】〔4〕第2の実施の形態の変形例の説明
【0044】図8は、第2の実施の形態の変形例を示し
ている。この音像制御回路では、図4の音像制御回路の
各FIRフィルタ21、22の代わりに、周波数特性制
御部31と位相特性制御部32とからなる回路が用いら
れている。図8の周波数特性制御部31は、図6の周波
数特性制御部31と同じである。また、図8の位相特性
制御部32は、図6の位相特性制御部32と同じであ
る。
【0045】
【発明の効果】この発明によれば、聴取位置が最適聴取
位置からずれた場合に、違和感が感じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態である音像制御回
路を示すブロック図である。
【図2】仮想音源の定位位置を示す模式図である。
【図3】図1のFIRフィルタの周波数特性を示すグラ
フである。
【図4】この発明の第2の実施の形態である音像制御回
路を示すブロック図である。
【図5】仮想音源の定位位置を示す模式図である。
【図6】第1の実施の形態の変形例を示すブロック図で
ある。
【図7】図6の周波数特性制御部で用いられる4次元I
IRフィルタの周波数特性を示すグラフである。
【図8】第2の実施の形態の変形例を示すブロック図で
ある。
【図9】従来の音像制御回路を示すブロック図である。
【図10】図9の各FIRフィルタの係数の決定方法を
説明するための模式図である。
【図11】図9の各FIRフィルタの周波数特性を示す
グラフである。
【図12】図9の等価回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 FIRフィルタ 11、12 加算器 21、22 FIRフィルタ 31 周波数特性制御部 32 位相特性制御部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つのスピーカを用いて、スピーカ配置
    位置以外の仮想的音源位置に音像を生成する音像制御装
    置において、 FIRフィルタ、 入力信号をそのまま第1のスピーカに対する音声信号と
    して出力する手段、および入力信号を上記FIRフィル
    タに送り、上記FIRフィルタの出力を第2のスピーカ
    に対する音声信号として出力する手段、 を備えていることを特徴とする音像制御装置。
  2. 【請求項2】 上記FIRフィルタのフィルタ係数は、
    2つのFIRフィルタを用いて入力信号をそれぞれフィ
    ルタ処理して2つの出力信号を生成する従来装置におけ
    る各FIRフィルタのフィルタ特性をH1 (ω)、H2
    (ω)とすると、それらの比率H2 (ω)/H1 (ω)
    から求められる請求項1に記載の音像制御装置。
  3. 【請求項3】 2つのスピーカを用いて、スピーカ配置
    位置以外の仮想的音源位置に音像を生成する音像制御装
    置において、 周波数特性制御を行なう周波数特性制御部、 位相特性制御を行なう位相特性制御部、 入力信号をそのまま第1のスピーカに対する音声信号と
    して出力する手段、および上記周波数特性制御部及び上
    記位相特性制御部によって入力信号が周波数特性制御お
    よび位相特性制御が行なわれた信号を、第2のスピーカ
    に対する音声信号として出力する手段、 を備えていることを特徴とする音像制御装置。
  4. 【請求項4】 上記周波数特性制御部で用いられるフィ
    ルタのフィルタ係数は、2つのFIRフィルタを用いて
    入力信号をそれぞれフィルタ処理して2つの出力信号を
    生成する従来装置における各FIRフィルタのフィルタ
    特性をH1 (ω)、H2 (ω)とすると、それらの比率
    2 (ω)/H1 (ω)に基づいて決定され、上記位相
    特性制御部では、遅延処理および/または位相反転処理
    が行なわれる請求項3に記載の音像制御装置。
JP9176716A 1997-07-02 1997-07-02 音像制御装置 Pending JPH1127799A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1188994A (ja) * 1997-09-04 1999-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音像定位装置及び音像制御方法
JP2006203850A (ja) * 2004-12-24 2006-08-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音像定位装置
JP2008211834A (ja) * 2004-12-24 2008-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音像定位装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1188994A (ja) * 1997-09-04 1999-03-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音像定位装置及び音像制御方法
JP2006203850A (ja) * 2004-12-24 2006-08-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd 音像定位装置
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