JPH0937400A - 音像定位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 音像定位制御装置に関し、マスキング効果に
着目して音像を所望位置に定位させる。 【解決手段】 ＲＯＭ１０に、反射音が直接音に先行し
て付加された仮想のインパル応答に基づいて算出された
係数群を用意し、コンボルバ６〜９に入来した音源デ−
タに、コントロ−ル用サブＣＰＵ１１によりＲＯＭ１０
から所定の係数を転送して、時間軸上で畳み込み演算処
理を行わせ、加算器１２，１３において左右チャンネル
用の信号を生成するように構成して、聴取者近傍への音
像のまつわりをなくし、所望の遠方位置に音像を定位さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実際のトランスジュ−
サ（スピ−カ／ヘッドホン等）とは異なる所望の任意の
位置に音像が定位しているように感じさせる音像定位制
御装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、一般的なヘッドホンや、複数
のスピ−カを用いてステレオ信号やモノラル信号を再生
すると、ヘッドホンの場合には音が頭の中にこもった
り、耳元にまつわりついてしまったり、或いは、スピ−
カ再生の場合には、目的とする位置より音像が近い位置
に聞こえてしまうような感じがあった。

【０００３】そこで、こうした不都合を避けるために、
自由空間において採取された音源から両耳までのインパ
ルス応答を再生される音源に畳み込むことによって、音
が頭外或いは所望の位置から聞こえるように認識させる
技術（バイノ−ラル技術）が種々提案されている。

【０００４】例えば、図６は、その従来技術の一例で、
本願出願人が先に提案した音像定位制御装置の原理図で
ある。この装置によれば、必要な定位位置ｘにおける伝
達特性ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘとして、ＦＩＲフィルタ処理
により実現するための係数として、ｃｆＬｘ、ｃｆＲｘ
を予め作成し、例えば、そのデ−タを予めＲＯＭに準備
しておくものである。

【０００５】例えば、音源Ｘを所望の位置に定位させた
い場合には、ＲＯＭに用意されている予め実測に基づい
た伝達特性ｃｆＬｘをＦＩＲデジタルフィルタに転送
し、音源Ｘからの信号に畳み込み演算処理をし、この処
理をされた信号を一対のスピ−カＳＰ１，ＳＰ２から再
生することで、所望の任意の位置に音像を定位させるよ
うにしたものである。

【０００６】さらに、この原理構成につき説明する。
今、ここで、スピ−カＳＰ1 から受聴者Ｍの左右両耳ま
での伝達特性（インパルス応答の周波数応答）をｈ１Ｌ
とし、左耳までの頭部伝達特性ｈ１Ｒ、ｓｐ２から左右
耳までの頭部伝達特性をｈ２Ｌ，ｈ２Ｒとする。また、
目的とする定位位置ｘに実際のスピ−カを配置した時の
受聴者Ｍの左右両耳までの伝達特性を夫々ｐＬｘ、ｐＲ
ｘとする。

【０００７】この伝達特性ｐＬｘ、ｐＲｘは、例えば、
無響空間にスピ−カと人頭又はダミ−ヘッド及び両耳位
置のマイクが配置されて測定されたものに適切な波形処
理等が施こされて得られたものである。図７が、その伝
達特性ｐＬｘ、ｐＲｘを得るための測定システムで、ダ
ミ−ヘッド（又は人頭）ＤＭの両耳に一対マイクロホン
ＭＬ，ＭＲが設置され、スピ−カ−ＳＰからの測定音を
受け、録音器ＲＡＴにソ−ス音（リファレンスデ−タ）
ｒｅｆＬ，ｒｅｆＲと被測定音（測定デ−タ）Ｌ，Ｒと
が同期して記録されようになっており、この記録された
デ−タをもとに所定の波形処理等が施されて、前述の伝
達特性ｐＬｘ、ｐＲｘが得れるようになっている。

【０００８】そして、これらの伝達特性ｐＬｘ、ｐＲｘ
は、次のような論理により導かれるものである。今、こ
こで、受聴者Ｍの左右両耳に得られる信号を夫々ｅＬ、
ｅＲとすると、 ｅＬ＝ｈ１Ｌ・ｃｆＬｘ・Ｘ＋ｈ２Ｌ・ｃｆＲｘ・Ｘ …（１ａ） ｅＲ＝ｈ１Ｒ・ｃｆＬｘ・Ｘ＋ｈ２Ｒ・ｃｆＲｘ・Ｘ …（１ｂ） となる。

【０００９】一方、ソ−スＸを目的の定位置から再生し
た時に受聴者Ｍの左右両耳に得られる信号をｄＬ、ｄＲ
とすると、 ｄＬ＝ｐＬｘ・Ｘ …（２ａ） ｄＲ＝ｐＲｘ・Ｘ …（２ｂ） となる。

【００１０】今、スピ−カＳＰ１、ＳＰ２の再生により
受聴者Ｍの左右両耳に得られる信号が目的位置からソ−
スを再生したときの信号に一致すれば、受聴者Ｍはあた
かも目的位置にスピ−カが存在するように音像が認識さ
れることになる。

【００１１】すなわち、条件ｅＬ＝ｄＬ、ｅＲ＝ｄＲ
と、式（１ａ）、（１ｂ）、（２ａ）、（２ｂ）より、
Ｘを消去すると、 ｈ１Ｌ・ｃｆＬｘ＋ｈ２Ｌ・ｃｆＲｘ＝ｐＬｘ …（３ａ） ｈ１Ｒ・ｃｆＬｘ＋ｈ２Ｒ・ｃｆＲｘ＝ｐＲｘ …（３ｂ） となる。

【００１２】そして、式（３ａ），（３ｂ）からｃｆＬ
ｘ、ｃｆＲｘを求めると、 ｃｆＬｘ＝（ｈ２Ｒ・ｐＬｘ−ｈ２Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ …（４ａ） ｃｆＲｘ＝（−ｈ１Ｒ・ｐＬｘ−ｈ１Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ …（４ｂ） 但し、Ｈ＝ｈ１Ｌ・ｈ２Ｒ−ｈ２Ｌ・ｈ１Ｒ …（４ｃ） となる。

【００１３】したがって、式（４ａ）〜（４ｃ）により
算出した伝達特性ｃｆＬｘ、ｃｆＲｘを用いて定位させ
たい信号を処理すれば、目的の位置ｘの音像を定位させ
ることができるとういものである。具体的には、上述し
たように、図６の原理構成に必要な定位置ｘの個数に応
じたｃｆＬｘ、ｃｆＲｘを予め作成し、ＲＯＭとして準
備し、そのフィルタ係数をコントロ−ラにより制御する
構成のものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した構
成のものは、従来技術のものに比べて、かなりの改善効
果が得られるものの、自由空間で測定されるインパルス
応答が、図８に示すように直接音に続く反射音が少な
く、思うほどの効果が得られず、未だ認識される音像が
目的の位置よりもかなり近くに聞こえてしまうことがあ
った。また、音像の上昇を伴うことも知られている。

【００１５】そこで、これら点を考慮して、インパルス
応答を、良好な音響特性が得られる室内で採取すること
も提案されている。しかし、この方法によれば、前述し
た問題点の改善を図ることができるが、前述のようにし
て採取したインパルス応答が非常に長く、これに対応し
た係数を用意するのは、実装面からあまり現実的ではな
い。

【００１６】このようなことから、殆どの場合、ある限
られた窓でスケ−リングされたインパルス応答のものを
用意するか、或いは、長い反射構造を人工的に作り出し
て、その効果を上げるようにすることが考えられてい
る。

【００１７】しかし、前者の場合、インパルス応答が途
中で切られてしまうため、その効果が薄れてしまう。ま
た、後者の場合には、反射構造を人工的に作り出すため
に、音質が金属的な不自然な音となってしまうという問
題があった。

【００１８】そこで、本願発明は、上述した種々の問題
を解決して、音が耳元にまつわりついたりせずに、より
遠方に音像を定位させて、従来以上の音質の改善を図る
と共に、回路の小型化を考慮した音量定位制御装置を提
供しようというものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の音量定位制御装置は、離隔した一対のトラ
ンスジュ−サから、同一の音源が供給された一対のコン
ボルバで処理した信号を再生して、聴取者に前記一対の
トランジュ−サとは異なる任意の位置に音像が定位して
いるように感じさせる音像定位制御装置において、同一
の音源からの信号を、設定された係数に応じて畳み込み
演算処理する一対のコンボルバと、各音像定位位置にお
いて測定された頭部伝達関数をもとにして、インパルス
応答として算出されたキャンセルフィルタ用係数群を保
持する記憶手段と、指定された音像定位位置に対応した
係数を、前記記憶手段から前記一対のコンボルバに供給
する係数供給手段とを具備し、前記キャンセルフィルタ
用係数群は、聴取者に直接入来する直接音に先行して、
前記直接音に遅れて入来する反射音を付加した仮想のイ
ンパルス応答に基づいて算出された係数群であることを
特徴とするものである。

【００２０】また、上記の構成の音像定位制御装置にお
いて、反射音の直接音に対する先行時間を、これらの音
の最大レベルを基準にして、９．１ｍ秒〜１１．３ｍ秒
にすると共に、前記反射音の最大レベルを前記直接音の
最大レベルに対して−１０ｄＢ〜−１３ｄＢにしたこと
を特徴とするものである。

【００２１】また、更に、上記の構成の音像定位制御装
置において、直接音に先行して付加する反射音を、前記
直接音の始まる前に、ゼロに収束させたことを特徴とす
るものである。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
き説明する。 ＜基本的な考え方＞本発明は、次に述べる要因の分析の
もとに達成されたものである。前述の問題点で指摘した
短いインパルス応答が、目的の位置よりかなり近位置で
聞こえてしまうのは、マスキング効果により、反射音の
効果が減じてしまうことが大きな要因として考えられ
る。

【００２３】人間の聴覚現象の代表的なものの中に、
“ハ−ス効果／先行音効果”と“マスキング効果”とが
挙げられる。まず、“ハ−ス効果”について、図９
（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）は受聴者
Ｍに対するスピ−カＳＰ1 ，ＳＰ２の配置関係を示し、
図９（ｂ）は縦軸に音像が定位する角度位置ψと、横軸
にスピ−カＳＰ1 に対するＳＰ２から発射される音の遅
れ時間Ｓｔを示した図である。今、２個のスピ−カＳＰ
1 ，ＳＰ２から非周期的でコヒ−レントな信号が放射さ
れているとする。両方のスピ−カから同一信号が、同時
に、かつ、同レベルで放射されると、受聴者Ｍの正面方
向に音像が定位する。仮に、いずれかのスピ−カからの
音の発射時間に相違があると、音像は、先行するスピ−
カ側に移動する。

【００２４】図９（ｂ）では、スピ−カＳＰ1 が設置さ
れている角度位置をψ＝４０°、スピ−カＳＰ２が設置
されている角度位置をψ＝−４０°として示してある。
同図に示すように、スピ−カＳＰ２から発射される音
が、スピ−カＳＰ１に対して略３０ｍｓｅｃまでは、先
に音を発射しているスピ−カＳＰ１側に音像が定位す
る。更に、略３０ｍｓｅｃを越え、略５０ｍｓｅｃの遅
れに至ると、音像が２つに分かれて聞こえるようにな
る。このように、聴覚にとって先行する音の効果が大で
あることが分かる。このような現象が、ハ−ス効果、或
いは、先行音効果と称されている。

【００２５】次に、“マスキング効果”について説明す
る。このマスキング効果には、フォワ−ド効果とバック
ワ−ド効果とがある。フォワ−ド効果は、レベルの大き
な直接音のために反射音が消されてしまう現象をいう。

【００２６】バックワ−ド効果とは、継時マスキングの
一種で、先行する音が遅れて到達する音によって抑制さ
れてしまう現象をいう。つまり、聞こえなくなってしま
う現象で、遅れて到着する音のレベルが大きい場合に、
このような現象が生じる。

【００２７】図１０は、その現象を説明するための図
で、受聴者Ｍとスピ−カＳＰ１，ＳＰ２とを図９（ａ）
に示したように配置したときの現象を示した図である。
縦軸にスピ−カＳＰ１とスピ−カＳＰ２とのレベル差
〔（スピ−カＳＰ１のレベルＬｓ0 ）−（スピ−カＳＰ
２のレベルＬｓt ）〕を示し、横軸にスピ−カＳＰ１に
対するスピ−カＳＰ２からの発射音の遅れ時間Ｓｔを示
してある。

【００２８】スピ−カＳＰ２の発射音が、スピ−カＳＰ
１の発射音に対して略１０ｍｓ以上の遅れを伴い、その
レベル差が略１５ｄＢ以上になると、先行音、即ち、ス
ピ−カＳＰ１の発射音が抑制（聞こえなくなる？）され
てしまうことを示している。このような現象をバックワ
−ド効果と称している。

【００２９】本願発明は、インパルス応答を有限長とし
た場合、前述したような問題点を、上記現象に着目して
解決を図るもので、反射音による効果を大きくするため
に、反射音を直接音より先行させ、同時に先行させた反
射音のレベルを、直接音によるバックワ−ドマスキング
によって聞こえない程度に抑えるというものである。

【００３０】＜実施例＞次に、上述の現象に着目して実
現された音像定位制御装置の実施例につき説明する。図
１は、その音像定位制御装置の概略ブロック図である。
１はデジタルオ−ディオ信号の入力端子で、スイッチＳ
Ｗの端子ａ側に接続されている。２，３は夫々アナログ
オ−ディオ信号のＬチャンネル用及びＲチャンネル用の
入力端子で、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４に
接続されて、ここで、パラレルに入来した左右のアナロ
グオ−ディオ信号をシリアルデジタルデ−タに変換する
すようになっている。５はシリアル−パラレル変換器
で、スイッチＳＷから選択的に入来したシリアルデ−タ
を左用及び右用のパラレルオ−ディオデ−タに変換する
ための回路である。

【００３１】このシリアル−パラレル変換器５は、夫々
一対づつ設けられたコンボルバ６，７及びコンボルバ
８，９に接続され、これらのコンボルバ６〜９には、Ｒ
ＯＭ１０から各音像定位に対応した係数が供給されて、
畳み込み演算が行われるようになっている。このＲＯＭ
１０に格納された係数は、前述したようにマスキング効
果が考慮され、後述する論理式に基づき、図７で示した
ような測定システムを用いて得られたもので、コントロ
−ル用サブＣＰＵ１１により所定の係数が選択されて、
各コンボルバ６〜９に供給されるようになっている。

【００３２】加算器１２，１３は、各コンボルバ６〜９
から供給された信号をＬチャンネル用及びＲチヤンネル
用の信号に生成し、これらの信号を出力端子１５，１６
から出力する構成となっているものである。

【００３３】次に、本願の特徴となるＲＯＭ１０に格納
される各係数の求め方につき、図２並に前述の図６及び
図７を参照して説明する。図２は、前記係数の算出のス
テップを示した図である。 頭部伝達関数(Head Related Transfer Function;以
下、ＨＲＴＦと称する)の測定（ステップ１０１） ダミ−ヘッド（または人頭）ＤＭの両耳に一対のマイク
ロホンＭＬ，ＭＲを設置し、スピ−カから測定音を受
け、録音器ＤＡＴにソ−ス音（レファレンスデ−タ）ｒ
ｅｆＬ，ｒｅｆＲと非測定音（測定デ−タ）Ｌ，Ｒを同
期して記録する。

【００３４】ソ−ス音ＸＨとしては、インパルス音，ホ
ワイトノイズ，その他のノイズ等を用いることができ
る。特に、統計処理の観点からは、ホワイトノイズは、
連続音で、かつ、オ−ディオ帯域にわたってエネルギ−
分布が一定なので、ホワイトノイズを用いることにより
ＳＮが向上する。

【００３５】上記スピ−カの位置を、例えば、正面を０
度（°）として予め取り決め複数の角度位置（例えば、
３０度ごとの１２ポイント）に設置し、それぞれ所定の
時間だけ、連続的に記録する。例えば、図３（ａ）に示
すように直接音に第１の反射音，第２の反射音，第３の
反射音，…が連続したような波形として記録される。

【００３６】第１の反射音の切り出し（ステップ１０
２） 図３（ａ）で示した波形に、第１の反射音を時間軸上で
所定範囲の窓をかけて、切り出す〔図３（ｂ）〕。

【００３７】第１の反射音の整形処理（ステップ１０
３） 切り出された第１の反射音の不要な帯域成分、例えば、
高域に生じるディップをＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
で除去する。また、同時に、第１の反射音が直接音のレ
ベルに対して−１０ｄＢ〜−１３ｄＢとなるようにレベ
ル設定を行う。例えば、サンプリングされたデ−タの最
大値２点の平均から算出する。

【００３８】また更に、この切り出された第１の反射音
は、次のステップで直接音に先行して付加されるが、そ
の際に、付加される第１の反射音の後部側と直接音の前
部側とが重ならないように、図３（ｃ）に示すような、
例えば、ハ−フコサインウインドウにより窓処理を行う
〔図３（ｄ）〕。こうすることにより、反射音が直接音
に干渉して、音像が不明瞭になるのを避けることができ
る。

【００３９】第１の反射音を直接音に先行して付加
（ステップ１０４） 前述のステップ１０３において、レベル調整等を含んで
整形処理された第１の反射音を、直接音に先行して付加
する。この場合、第１の反射音の先行時間ｔは、直接音
の最大レベルから第１の反射音の最大レベルまでが９．
１ｍｓｅｃ〜１１．３ｍｓｅｃの範囲で、しかも、その
最大レベルでのレベル差が、１０〜１３ｄＢの範囲で付
加されるのが後述するデ−タからも効果的であることが
実証されている。

【００４０】仮想インパルス応答（Impulse Respons
e；以下ＩＲと称す）の算出のステップ（ステップ１０
５） ステップ１０１で、同期して記録されたソ−ス音（リフ
ァレンスデ−タ）ｒｅｆＬ，ｒｅｆＲと、前記ステップ
１０４において反射音が直接音に先行して付加された仮
想の被測定音（以後、仮想被測定音と称す）Ｌ，Ｒと
を、図示しないワ−クステ−ション上で処理する。

【００４１】ソ−ス音の周波数応答をＸ（Ｓ）、仮想被
測定音の周波数応答をＹ（Ｓ）、測定位置におけるＨＲ
ＴＦの周波数応答をＩＲ（Ｓ）とすると、式５に示す入
出力関係がある。 Ｙ（Ｓ）＝ＩＲ（Ｓ）・Ｘ（Ｓ） …（式５） したがって、ＨＲＴＦの周波数応答ＩＲ（Ｓ）は、 ＩＲ（Ｓ）＝Ｙ（Ｓ）／Ｘ（Ｓ） …（式６） となる。よって、リファレンスの周波数応答Ｘ（Ｓ）、
仮想被測定音の周波数Ｙ（Ｓ）は、前記ステップ１０４
で求めたデ−タを時間同期した窓で切り出し、それぞれ
ＦＦＴ変換により有限のフ−リエ級数展開して離散周波
数として計算し、式６によりＨＲＴＦの周波数応答ＩＲ
（Ｓ）が、周知の計算方法により求められる。

【００４２】仮想ＩＲの整形処理（ステップ１０６） ここで、ステップ１０５で求めた仮想ＩＲを整形する。
まず、例えば、ＦＦＴ変換により、ステップ１０２で求
めた第１のＩＲをオ−ディオスペクトラムにわたる離散
周波数で展開し、不要な帯域をＢＰＦで除去する。そし
て、帯域制限されたＩＲ（Ｓ）を逆変換して、ＩＲ（イ
ンパスを応答）を時間軸上で例えばコサイン関数の窓を
掛けて、ウインドウ処理をする（第２のＩＲとなる）。

【００４３】キャンセルフィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘ
の算出（ステップ１０７） コンボルバ（畳み込み積分回路）であるキャンセルフィ
ルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘは、前述した式４ａ及び式４ｂ
に示したように、 ｃｆＬｘ＝（ｈ２Ｒ・ｐＬｘ−ｈ２Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ …（４ａ） ｃｆＲｘ＝（−ｈ１Ｒ・ｐＬｘ−ｈ１Ｌ・ｐＲｘ）／Ｈ …（４ｂ） 但し、Ｈ＝ｈ１Ｌ・ｈ２Ｒ−ｈ２Ｌ・ｈ１Ｒ …（４ｃ） である。

【００４４】ここで、配置されるスピ−カＳＰ１，ＳＰ
２による頭部伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒ，ｈ２Ｌ，ｈ２
Ｒ、及び目的とする定位位置ｘに実際のスピ−カを配置
したときの頭部伝達特性ｐＬｘ，ｐＲｘとして、前記ス
テップによって求められた、各角度ごとの第２のＩＲ
（インパルス応答）を代入する。

【００４５】頭部伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒは、図４に示
すＬチャンネルスピ−カの位置に対応するもので、正面
から左に例えば３０度（θ＝３３０度）に設置されると
すれば、３３０のＩＲを用いる。頭部伝達特性ｈ２Ｌ，
ｈ２Ｒは、同図で示すＲチャンネルスピ−カの位置に対
応するもので、正面から右に例えば３０度（θ＝３０
度）に設置されるとすれば、θ＝３０度のＩＲを用いる
（すなわち、想定される実際の音像再生システムに近い
ものを選ぶ）。

【００４６】そして、頭部伝達特性ｐＬｘ、ｐＲｘとし
ては、目的とする音像定位である正面から左右９０度の
１８０度の範囲はもちろんのこと、それを越える広範囲
の空間（全空間）における、例えば３０度ごとのＩＲを
代入することにより、それに対応した全空間のｃｆＬ
ｘ，ｃｆＲｘ群が求められる。

【００４７】上記キャンセルフィルタｃｆＬｘ，ｃｆＲ
ｘ群は、最終的には、時間軸上の応答であるＩＲ（イン
パルス応答）として求められる。式４ａによるキャンセ
ルフィルタｃｆＬｘ，ｃｆＲｘの計算は、次のようにし
て求められる。まず、式４ｂのＨに対する一種の逆フィ
ルタＨ^-1を最小２乗法により求め、これを逆ＦＦＴ変換
して時間関数ｈ（ｔ）とする。また、式４ａの各項ｈ１
Ｌ，ｈ１Ｒ，ｈ２Ｌ，ｈ２Ｒ，ｐＲｘ，ｐＬｘをそれぞ
れ時間関数で表すことにより、次式が成りたつ。

【００４８】 ｃｆＬｘ（ｔ）＝（ｈ２Ｒ・ｐＬｘ−ｈ２Ｌ・ｐＲｘ）・ｈ（ｔ） …（７ａ） ｃｆＲｘ（ｔ）＝（−ｈ１Ｒ・ｐＬｘ＋ｈ１Ｌ・ｐＲｘ）・ｈ（ｔ）…（７ｂ）

【００４９】したがって、これらの式（７ａ），（７
ｂ）からキャンセルフィルタｃｆＬｘ，ｃｆＲｘの係数
が求められる。これらの式から明らかなように、キャン
セルフィルタｃｆＬｘ，ｃｆＲｘの係数を短くするの
は、各頭部伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１Ｒ，ｈ２Ｌ，ｈ２Ｒ，
ｐＲｘをそれぞれ短くすることが極めて大切である。こ
のため、前述したように、各ステップで窓処理，整形処
理等の各種処理をして、各頭部伝達特性ｈ１Ｌ，ｈ１
Ｒ，ｈ２Ｌ，ｐＲｘ，ｐＬｘ，ｈ２Ｒを短くしている。

【００５０】各定位ポイントｘのキャンセルフィルタ
のスケ−リング（ステップ８）また、実際にコンボルバ
（キャンセルフィルタ）で音像処理される音源（ソ−ス
音）のスペクトラム分布は、統計的にみるとピンクノイ
ズのような分布するもの、あるいは高域でなだらかに下
がるものなどがあり、いずれにしても音源は単一音とは
異なるために、折り畳み演算（積分）を行ったときオ−
バ−フロ−して、歪みが発生する危険がある。そこで、
オ−バ−フロ−を防止するため、キャンセルフィルタｃ
ｆＬｘ、ｃｆＲｘの係数の中で最大のゲイン（例えば、
キャンセルフィルタｃｆＬｘ、ｃｆＲｘの各サンプル値
の２乗和）のものを見つけ、その係数と０ｄＢのホワイ
トノイズを畳み込んだときに、オ−バ−フロ−が生じな
いように、全係数をスケ−リングする。実際には、絶対
値の最大値が、許容レベル（振幅）１に対して０．１〜
０．４の範囲となるように減衰させると良い。

【００５１】そして、例えば、コサインウインドによ
り、実際のコンボルバの係数の数にあわせて、両端が０
となるように、窓処理をし、係数の有効長を短くする。
このようにしてスケ−リング処理されて、最終的にコン
ボルバに係数として供給され、ＲＯＭ１０に格納される
デ−タ群（この例では、３０度ごとに音像定位が可能な
１２組のコンボルバの係数群）ｃｆＬｘ，ｃｆＲｘが求
まる。

【００５２】例えば、図１に示される音像定位制御装置
がゲ−ム機に用いられた場合には、図９（ａ）に示すよ
うに、ゲ−ム操作者Ｍを中心として例えば左右３０度づ
つ離間して一対のスピ−カＳＰ１，ＳＰ２を配置した
り、或いは、ヘッドホ−ンが用意される。

【００５３】各入力端子１又は２，３を通じて入来した
例えばシンセサイザからの飛行機音等の音源となる信号
が、アナログ又はデジタル信号かによってスイッチＳＷ
によって選択的に切り換えられて、シリアル−パラレル
変換器５によってパラレル信号に変換された後、左右チ
ャンネル用として一対づつ用意されたコンボルバ６，７
及びコンボルバ８，９に供給される。また一方、コント
ロ−ル用サブＣＰＵ１１からコントロ−ル信号がＲＯＭ
１０に供給され、この信号に基づいて所定の各度位置に
対応した係数が取り出されて、各コンボルバ６〜９に供
給される。

【００５４】各コンボルバ６〜９では、例えば、飛行機
音用の音源デ−タがＲＯＭ１０から供給される係数によ
って時間軸上で畳み込み演算処理がなされ、各加算器１
２，１３において左右用の信号として加算処理された
後、出力端子１４，１５より出力される。そして、この
出力された信号は、その後、図示しないデジタル−アナ
ログ変換器等によりアナログ信号に変換されて、スピ−
カ、或いは、ヘッドホンに供給される。

【００５５】このようにしてスピ−カ、或いは、ヘッド
ホンから再生される音は、ゲ−ム者の両耳へのクロスト
−クがキャンセルされて、所望の位置に音源があるよう
に音像定位して聞かれことは勿論、特に、本装置におい
ては、スピ−カを用いた場合には、従来装置のように意
図した位置よりも近い位置に音源が定位することがな
く、所望の位置に音像を定位させることができる。ま
た、ヘッドホンを用いた場合には、耳元に音がまつわり
つくようなことが無く、音源が恰も遠方位置にあるよう
に定位される。また、音像の上昇もなく、極めて自然な
音として聞くことができ、現実感に満ちた仮想現実を提
供できる。

【００５６】尚、上述のステップ１０４において、直接
音に対する第１の反射音の先行時間ｔを、９．１ｍｓｅ
ｃ〜１１．３ｍｓｅｃの範囲とし、その互いの最大レベ
ルでのレベル差を、１０〜１３ｄＢの範囲としたのは、
所定の実験結果に基づくものである。この実験は、上述
したステップにより数十種のサンプル用の係数を得て、
図１と同様の構成の装置を用いて各種のデ−タを得たも
のである。また、この場合、先行音して付加した第１の
反射音は左右チャンネル夫々対称のもの用いた。 図５
はその実験結果のデ−タをまとめた図で、縦方向に反射
音の先行時間（ｍｓ）を示し、横方向にレベル（ｄＢ）
を示してある。この図から明らかなように、特に、上述
した範囲において顕著な効果が認められるのが分かる。

【００５７】また、図示はしていないが、本発明者の検
証によれば、上述の実験のように先行音を左右チャンネ
ル対称とするのではなく、非対称とした方がより効果的
であることが確認されている。また、更に、本実施例で
は、先行音として１つの反射音を付加したが、反射音の
生じ方、反射時間，レベル等により、１つの反射音だけ
でなく、例えば、第２の反射音、第３の反射音、等の複
数音を付加したり、第１の反射音以外の反射音を付加し
たりすることは、適宜応用できることはいうまでもな
い。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、スピ−カ、或いは、ヘ
ッドホンから再生される音は、聴取者の両耳へのクロス
ト−クがキャンセルされて、所望の位置に音像が定位し
ているように聞かれことは勿論、特に、スピ−カを用い
た場合には、意図した位置より近い位置に音源が定位す
ることがなく、所望の位置に音像を定位させることがで
きる。また、ヘッドホンを用いた場合には、耳元に音が
まつわりつくようなことが無く、音源が恰も遠方位置に
あるように定位される。また、音像の上昇もなく、極め
て自然な音として聞くことができ、現実感に満ちた仮想
現実を提供できる。また、特に、請求項３に記載の装置
によれば、付加された反射音と、直接音とが重ならない
ように工夫されているので、反射音と直接音との干渉が
避けられ、音像が不明瞭になる等の効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音像定位制御装置の一実施例を示す概
略ブロック図である。

【図２】係数群を求めるためのフロ−チャ−トである。

【図３】反射音を付加する過程を示す波形図である。

【図４】キャンセルフィルタの算出例を示す図である。

【図５】各種反射音を付加した時の実験デ−タをまとめ
た図である。

【図６】従来例を示す図である。

【図７】ＨＲＴＦ（頭部伝達関数）測定システムを示す
構成図である。

【図８】自由空間で測定されたインパルス応答の波形図
である。

【図９】時間的に異なる発射音に対する音像の定位変化
を説明するための図である。

【図１０】時間的に異なる発射音のレベル差に対応した
音像定位の良否を説明するための図である。

【符号の説明】

１〜３ 入力端子 ４ アナログ−デジタル変換器 ５ シリアル−パラレル変換器 ６〜９ コンボルバ １０ ＲＯＭ １１ コントロ−ル用サブＣＰＵ １１，１２ 加算器 １３，１４ 出力端子 ＳＰ１，ＳＰ２ スピ−カ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】離隔した一対のトランスジュ−サから、同
   一の音源が供給された一対のコンボルバで処理した信号
   を再生して、聴取者に前記一対のトランジュ−サとは異
   なる任意の位置に音像が定位しているように感じさせる
   音像定位制御装置において、 同一の音源からの信号を、設定された係数に応じて畳み
   込み演算処理する一対のコンボルバと、 各音像定位位置において測定された頭部伝達関数をもと
   にして、インパルス応答として算出されたキャンセルフ
   ィルタ用係数群を保持する記憶手段と、 指定された音像定位位置に対応した係数を、前記記憶手
   段から前記一対のコンボルバに供給する係数供給手段と
   を具備し、 前記キャンセルフィルタ用係数群は、聴取者に直接入来
   する直接音に先行して、前記直接音に遅れて入来する反
   射音を付加した仮想のインパルス応答に基づいて算出さ
   れた係数群であることを特徴とする音像定位制御装置。
2. 【請求項２】反射音の直接音に対する先行時間を、これ
   らの音の最大レベルを基準にして、９．１ｍ秒〜１１．
   ３ｍ秒にすると共に、前記反射音の最大レベルを前記直
   接音の最大レベルに対して−１０ｄＢ〜−１３ｄＢにし
   たことを特徴とする請求項１記載の音像定位制御装置。
3. 【請求項３】直接音に先行して付加する反射音を、前記
   直接音の始まる前に、ゼロに収束させたことを特徴とす
   る請求項２記載の音像定位制御装置。