JPH0946800A - 音像制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】聴取者の位置が移動した場合にも良好な音場を
再生することのできる音像制御装置を提供することを目
的とする。 【解決手段】音響信号を少なくとも２つのスピーカによ
って再生する際に用いられる音像制御装置１であって、
スピーカ１３Ｌ，１３Ｒによって再生される音場におけ
る聴取者の左右の耳の座標位置を検出する位置検出部１
４と、音響信号による音像の音場における定位方向を制
御するための信号処理部１１と、を有し、信号処理部１
１は、聴取者の左右の耳の、音場における特定位置から
の変位による音像の変位を補正するように制御するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響信号を少なく
とも２つのスピーカによって再生する際に用いられる音
像制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、２チャネルステレオの音響信
号は、左右に配置した２つのスピーカによって再生され
るのが一般的である。聴取者は、それら２つのスピーカ
を２つの頂点とする正三角形のもう１つの頂点に位置し
て聴取することにより、音源に忠実な音像及び定位を感
じることができる。

【０００３】また、音響信号に、聴取者と音源との仮想
的な前後方向の距離を示す距離情報、及び聴取者を中心
とした水平面内における音源の仮想的な角度位置を示す
方向情報を含ませておき、これらの情報に基づいて音像
の遠近制御及び方向制御を行うことによって、２つのス
ピーカの前方中央に位置する聴取者に対し、音像の位置
を自由に制御して立体感を与えるようにした音像制御装
置が、本出願人によって提案されている（特願平６−８
００５２号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の２チャ
ネルステレオの音響信号の再生に際しては、聴取者が正
三角形の頂点という特定の位置にいなければ、ソースの
持つ本来のステレオ効果を得ることができない。

【０００５】また、距離情報及び方向情報を含んだ音響
信号の再生に際しても、聴取者が２つのスピーカの前方
中央位置である正三角形の頂点にいなければ、音像制御
による立体効果を最大限に享受することができない。

【０００６】すなわち、従来においては、２つのスピー
カの前方中央に聴取者が位置することが前提となってお
り、そのような最適位置で聴取した場合に最良の音場が
再現されるのであり、聴取者が最適位置から外れた場合
には最良の音場ではなくなってしまう。

【０００７】通常、聴取者は再生された音響信号を聴取
しながら他のことをする場合がしばしばであり、そのよ
うな場合に聴取者が移動して最適位置から外れることは
珍しくない。

【０００８】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、聴取者の位置が移動した場合にも良好な音場を再
生することのできる音像制御装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る装
置は、音響信号を少なくとも２つのスピーカによって再
生する際に用いられる音像制御装置であって、前記スピ
ーカによって再生される音場における聴取者の左右の耳
の座標位置を検出する位置検出手段と、前記音響信号に
よる音像の前記音場における定位方向を制御するための
信号処理手段と、を有し、前記信号処理手段は、前記聴
取者の左右の耳の、前記音場における特定位置からの変
位による音像の変位を補正するように制御するものであ
る。

【００１０】請求項２の発明に係る装置は、聴取者の左
右の耳の座標位置を検出する位置検出手段と、前記スピ
ーカによって再生される音場における特定の位置である
基準位置からの前記聴取者の左右の耳の位置の変位量を
検出する変位量検出手段と、前記音響信号による音像の
前記音場における定位方向を、前記変位量による音像の
変位を打ち消すように制御するための信号補正処理手段
とを有してなる。

【００１１】請求項３の発明に係る装置は、音源の音情
報と、聴取者と前記音源との仮想的な前後方向の距離を
示す距離情報と、聴取者を中心とした水平面内における
前記音源の仮想的な角度位置を示す方向情報とを含む音
響信号を、少なくとも２つのスピーカによって再生する
際に用いられる音像制御装置であって、前記距離情報に
基づいて音像の遠近制御を行う遠近感制御手段と、前記
遠近感制御部から出力される２チャンネルの音信号出力
について、前記方向情報に基づいて音像の方向制御を行
う水平面内音像制御手段と、前記スピーカによって再生
される音場における聴取者の左右の耳の座標位置を検出
する位置検出手段と、を有し、前記遠近感制御手段及び
前記水平面内音像制御手段は、前記聴取者の左右の耳
の、前記音場における特定位置からの変位による音像の
変位を補正するように制御するものである。

【００１２】位置検出手段として、位置センサ、角度セ
ンサ、加速度センサ、超音波センサ、赤外線センサなど
が用いられる。位置検出手段により、聴取者の左右の耳
の座標位置、又は座標位置の特定位置からの変位量が検
出される。左右の耳の座標位置の表現方法として、聴取
者の位置、方向など、種々のものが可能である。

【００１３】信号処理手段によって、音響信号による音
像の定位方向が制御される。信号処理手段は、聴取者が
特定位置から移動した場合に、その変位による音像の変
位を補正し、聴取者が移動したにも係わらずあたかも特
定位置にいるかのような音場を再現する。信号処理手段
として、ＦＩＲフィルタなどが用いられる。ＦＩＲフィ
ルタの係数を適当なものに設定することによって、音像
の定位制御が行われる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る音像制御装置
３を備えた音響信号再生装置１を機能的に示すブロック
図、図２は音響信号再生装置１のハード回路を示すブロ
ック図、図３は頭部ＨＤの位置と伝達特性Ｈを示す図で
ある。

【００１５】図１において、音響信号再生装置１は、信
号処理部１１、増幅器１２（増幅器１２Ｌ，１２Ｒ）、
スピーカ１３Ｌ，１３Ｒ、及び位置検出部１４から構成
されている。信号処理部１１は、フィルタ部２１、係数
設定部２２、係数テーブル２３、加算器２４，２５から
なる。位置検出部１４は、頭部位置センサ３１、頭部角
度センサ３２、基準位置設定部３３、位置算出部３４か
らなる。

【００１６】左右の入力端子に入力された音響信号Ｌｉ
ｎ、Ｒｉｎは、信号処理部１１によって音像の定位制御
が行われた後、増幅器１２によって増幅され、左右に配
置された２つのスピーカ１３Ｌ，１３Ｒによって音とし
て出力される。

【００１７】図３に示すように、聴取者は、その頭部Ｈ
Ｄが２つのスピーカ１３Ｌ，１３Ｒの前方中央位置で且
つ顔をスピーカ１３Ｌ，１３Ｒの中央に向けた状態で、
スピーカ１３Ｌ，１３Ｒから出力される音を聞く。その
ような聴取者の位置及び方向を基準姿勢ＡＳとする。基
準姿勢ＡＳの位置は、スピーカ１３Ｌ，１３Ｒによって
再現される音場の座標原点であり、基準姿勢ＡＳの方向
を回転角度θｈ＝０とする。回転角度θｈは、基準姿勢
ＡＳから右回りに測定される。基準姿勢ＡＳにおいて、
聴取者の左右の耳の座標位置Ｐｃｅに注目したとき、そ
れを基準位置ＰＳという。つまり基準姿勢ＡＳと基準位
置ＰＳとは同じ状態をいうのであるが、左右の耳の座標
位置Ｐｃｅに注目した場合に基準位置ＰＳということが
ある。なお、基準姿勢ＡＳとして、上述した以外の任意
の位置又は方向とすることが可能である。例えば、室内
の状況に応じて聴取者が最もとりやすい位置又は方向、
最も好む姿勢、リラックスできる姿勢、最も多い姿勢な
ど、任意の位置又は方向を採用してもよい。基準姿勢Ａ
Ｓは、基準位置設定部３３から入力することができる。
例えば、聴取者が現にとっている姿勢を基準姿勢ＡＳと
したい状態において、基準位置設定部３３からセットの
ための入力を行うことによって、その状態を基準姿勢Ａ
Ｓとして設定することができる。

【００１８】聴取者は、頭部位置センサ３１及び頭部角
度センサ３２が取り付けられたキャップを頭部ＨＤに被
っており、これによって聴取者の頭部ＨＤの位置及び方
向、つまり音場における頭部ＨＤの座標位置Ｐｃ、回転
角度θｈ、左右の耳の座標位置Ｐｃｅなどを検出するよ
うになっている。すなわち、聴取者が例えば新しい位置
Ｐ１に移動した場合には、その位置への移動量及び回転
量が頭部位置センサ３１及び頭部角度センサ３２によっ
て検出される。頭部位置センサ３１及び頭部角度センサ
３２からの出力信号Ｓ１，２から、位置Ｐ１における聴
取者の左右の耳の座標位置Ｐｃｅなどが、位置算出部３
４によって算出される。なお、頭部位置センサ３１及び
頭部角度センサ３２として、例えば圧電ジャイロセン
サ、速度センサなどが用いられる。また、これらに代え
て、超音波や赤外線などによって離れた位置から聴取者
の位置及び方向を検出するものでもよい。

【００１９】フィルタ部２１は、ＦＩＲ／ＬＬ、ＦＩＲ
／ＬＲ、ＦＩＲ／ＲＬ、ＦＩＲ／ＲＲの４つのＦＩＲフ
ィルタ２１ａ〜ｄからなる。これら４つのＦＩＲフィル
タ２１ａ〜ｄは、音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎによる音像の
方向及び位置を制御するものである。つまり、ＦＩＲフ
ィルタ２１ａ〜ｄの係数Ｓａを種々異なるものに設定す
ることにより、音像の方向及び位置が制御される。

【００２０】４つのＦＩＲフィルタ２１ａ〜ｄにおける
各係数Ｓ_LL、Ｓ_LR、Ｓ_RL、Ｓ_RRは、基準位置ＰＳにおけ
る２つのスピーカ１３Ｌ，１３Ｒから左右の耳への伝達
特性（インパルス応答）を基準特性として、聴取者の任
意の位置における伝達特性の基準特性に対する変化分を
補正し、聴取者が任意の位置にいるにも係わらずあたか
も基準位置ＰＳにいるかのように聞こえるようにするた
めのパラメータである。

【００２１】すなわち、図３を参照して、左のスピーカ
１３Ｌから左耳への伝達特性はＨ_LLであり、左のスピー
カ１３Ｌから右耳への伝達特性はＨ_LRであり、右のスピ
ーカ１３Ｒから左耳への伝達特性はＨ_RLであり、右のス
ピーカ１３Ｒから右耳への伝達特性はＨ_RRである。これ
らの伝達特性Ｈについて、基準位置ＰＳにおける伝達特
性Ｈｓと任意の位置における伝達特性Ｈａとから、補正
のためのパラメータである係数Ｓａが求められる。これ
らの係数Ｓａは、予め求められて係数テーブル２３に格
納されている。位置算出部３４からの信号Ｓ４によっ
て、信号Ｓ４の示す左右の耳の座標位置Ｐｃｅに基づい
て、係数設定部２２は係数テーブル２３から係数Ｓａを
読み出し、ＦＩＲフィルタ２１ａ〜ｄに設定する。

【００２２】加算器２４は、ＦＩＲフィルタ２１ａ，ｃ
からの出力を加算し、加算器２５はＦＩＲフィルタ２１
ｂ，ｄからの出力を加算する。これによって、定位制御
された左右２系統の音響信号Ｌｓ、Ｒｓが得られる。音
響信号Ｌｓ、Ｒｓは増幅器１２によって増幅され、スピ
ーカ１３Ｌ，１３Ｒから音として出力される。

【００２３】図２に示すように、音響信号再生装置１
は、入力される音響信号Ｌｉｎ、ＲｉｎをＡＤ変換する
ＡＤ変換器５１，５２、回転角度θｈなどを入力するた
めの入力ポート５３、定位制御された音響信号をＤＡ変
換して音響信号Ｌｓ、Ｒｓを得るためのＤＡ変換器５
４，５５、ＦＩＲフィルタの演算などを行うＤＳＰコア
５６、係数Ｓａがテーブルとして格納されたＲＯＭ５
７、及びデータバス５８などのハードウエアによって構
成される。これらの全部又は一部を１つのＤＳＰ素子に
よって構成することもできる。

【００２４】したがって、例えば、聴取者が基準位置Ｐ
Ｓにいる場合には、ＦＩＲフィルタ２１ａ〜ｄは入力さ
れた音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎをそのまま通過させること
により、スピーカ１３Ｌ，１３Ｒから再生される音響信
号Ｌｉｎ、Ｒｉｎの持つ音像及び定位をそのまま基準位
置ＰＳにおいて感じ取ることができる。聴取者が任意の
位置Ｐ１に移動した場合には、その位置Ｐ１に対応した
係数ＳａがＦＩＲフィルタ２１ａ〜ｄに設定され、スピ
ーカ１３Ｌ，１３Ｒからの音がその位置Ｐ１の聴取者に
向けられるように補正され、その位置Ｐ１の聴取者は基
準位置ＰＳと同じ音像及び定位を感じ取ることができ
る。

【００２５】すなわち、聴取者が、スピーカ１３Ｌ，１
３Ｒの再生する音場についての本来の最適位置である基
準位置ＰＳからそれ以外の任意の位置Ｐ１に移動した場
合に、スピーカ１３Ｌ，１３Ｒの再生する音場を制御し
て移動後の位置Ｐ１が最適の聴取位置となるように補正
し、これによって、聴取者の位置Ｐ１が常に最適の聴取
位置となるようにしたのである。換言すれば、ＦＩＲフ
ィルタ２１ａ〜ｄによる補正によって、スピーカ１３
Ｌ，１３Ｒの再生する音場についての最良の聴取位置が
拡大されたことになる。

【００２６】上述の音響信号再生装置１において、信号
処理部１１が本発明の位置検出手段及び信号補正処理手
段に相当し、位置検出部１４が本発明の位置検出手段及
び変位量検出手段に相当する。したがって、信号処理部
１１及び位置検出部１４が本発明の音像制御装置３に相
当する。

【００２７】上述の音響信号再生装置１の例では、２チ
ャネルステレオの音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎを入力するよ
うにした。このような音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎは、ステ
レオ録音されたコンパクトディスク、磁気テープ、レコ
ードなどから、又はステレオ放送によって容易に得るこ
とができる。このような音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎは、ま
た、音源の音情報と、聴取者と音源との仮想的な前後方
向の距離を示す距離情報と、聴取者を中心とした水平面
内における音源の仮想的な角度位置を示す方向情報とを
含む音響信号ＢＳからも得ることができる。次に、その
ような音響信号ＢＳをスピーカ１３Ｌ，１３Ｒから再生
するための音響信号再生装置１ａについて説明する。

【００２８】図４は本発明に係る音像制御装置３を含ん
だ他の例の音響信号再生装置１ａを機能的に示すブロッ
ク図である。音響信号再生装置１ａにおいて、上述の音
響信号再生装置１と同じ機能を有する部分には同じ符号
を付し、説明を省略し又は簡略化する。

【００２９】図４において、音響信号再生装置１ａは、
信号処理部１１、増幅器１２Ｌ，１２Ｒ、スピーカ１３
Ｌ，１３Ｒ、位置検出部１４、及び定位制御部１５から
構成されている。

【００３０】音響信号ＢＳは、上述したように、音情報
である音源信号ＢＳｓ、距離情報ＢＳｄ、方向情報ＢＳ
ａを含んでいる。距離情報ＢＳｄとして、聴取者に対す
る音源の位置を示す情報である、前方位置、前後近辺、
後方位置の３つの位置情報が含まれている（図６参
照）。方向情報ＢＳａとして、聴取者を中心とした水平
面内における８つの方向（０°，４５°，９０°，１３
５°，１８０°，２２５°，２７０°，３１５°）の角
度情報が含まれている。距離情報ＢＳｄ及び方向情報Ｂ
Ｓａによって音源信号ＢＳｓの座標が決定される。した
がって、距離情報ＢＳｄ及び方向情報ＢＳａを合わせて
音源座標ＢＳｃということがある。

【００３１】定位制御部１５は、音響信号ＢＳの音源信
号ＢＳｓと音源座標ＢＳｃとに基づいて、２チャネルス
テレオの音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎを出力するものであ
る。このような定位制御部１５は、上述した特願平６−
８００５２号の明細書及び図面に音像制御装置として詳
細が説明されている。ここでは、定位制御部１５の概略
を説明する。

【００３２】図５は定位制御部１５の構成を示すブロッ
ク図、図６は仮想的に形成される聴取者と音像との位置
関係を示す図である。図５において、定位制御部１５
は、遠近感制御部４１及び水平面内音像制御部４２から
なる。遠近感制御部４１は、音源信号ＢＳｓに対して、
距離情報ＢＳｄに基づいて音像の遠近制御を行って２チ
ャネルの音信号Ｌａ，Ｒａを出力する。水平面内音像制
御部４２は、遠近感制御部４１から出力される音信号Ｌ
ａ，Ｒａに対して、方向情報ＢＳａに基づいて音像の方
向制御を行い、音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎを出力する。

【００３３】遠近感制御部４１は、音源信号ＢＳｓを遅
延させる遅延回路、振幅を調整する回路などを備えてお
り、これらによって音源信号ＢＳｓに対する反射音を生
成する。生成した反射音に対し、距離情報ＢＳｄに基づ
いて、聴取者と音源との距離に応じた係数を乗じて間接
音を生成する。間接音と直接音とを加算した信号の振幅
を同じく距離に応じて変化させ、さらに、同じく距離に
応じて音の高域成分のカットオフ周波数を異ならせて左
チャネルの音信号Ｌａとし、さらに、位相係数を前方位
置においては１とし、後方位置においては−１として位
相を変化させて右チャネルの音信号Ｒａとする。これに
よって、単一の音源信号ＢＳｓについて、前方位置及び
後方位置についての音の遠近感を作り出すことができ
る。すなわち、仮想的に形成される聴取者に対する音源
の位置が前方位置にあれば音像は前方に形成され、後方
位置にあれば音像は後方に形成されることとなる。

【００３４】次に、水平面内音像制御部４２について説
明する。図７は水平面内音像制御部４２の構成を示すブ
ロック図、図９は聴取者に対する８方向を示す図、図１
０はスピーカＳＬ，ＳＲと音像との聴取者に対する伝達
特性の状態を示す図である。

【００３５】図９において、聴取者の周囲に、音源（ス
ピーカ）を８方向（０°，４５°，９０°，１３５°，
１８０°，２２５°，２７０°，３１５°）に仮想的に
配置した状態が示されている。水平面内音像制御部４２
の音像制御によって、音源信号ＢＳｓの音像が８方向の
いずれかの方向に配置されているように、聴取者に聞こ
えることを意味している。

【００３６】また、各方向で挟まれる領域をゾーンとい
う。各ゾーンにはゾーン番号が付されている。例えば、
音像の０°方向と４５°方向との間はゾーン０、音像の
４５°方向と９０°方向との間はゾーン１である。

【００３７】聴取者と音像との仮想的な位置関係は、聴
取者を中心とした水平面内円周上の方向情報ＢＳａとし
て供給される。方向情報ＢＳａは、単なるゾーン番号で
あってもよいが、例えば、ゾーン０内でも音像が０°方
向に近ければ、音源が０°方向に近い方向に配置されて
いるように聞こえることが望ましいので、本実施例で
は、水平面内円周上の角度情報を方向情報ＢＳａとして
供給している。

【００３８】図７において、水平面内音像制御部４２
は、多数のフィルタ６１（６１ａ…、６１ｂ）、多数の
乗算器６２（６２ａ…）、及び加算器６３，６４からな
る。フィルタ６１は、聴取者を中心に水平面内の方向を
仮想的に８分割して各方向に音像が形成されるように、
左右別に定められたフィルタ特性を有するＬチャネル用
のフィルタ６１ａ…及びＲチャンネル用のフィルタ６１
ｂ…からなる。これらのフィルタ６１として、ＦＩＲフ
ィルタが用いられ、そのフィルタ特性は乗算係数によっ
て決定される。なお、８分割は例示であり、それ以上の
分割数でもよいことは勿論、感度によって特定の方向を
多分割とするようにしてもよい。

【００３９】Ｌ用ＦＩＲ₀ とＲ用ＦＩＲ₀ は、０°方向
に音像を形成させるためのフィルタ特性を有している。
すなわち、左右の音信号Ｌａ，ＲａがそれぞれＬ用ＦＩ
Ｒ₀とＲ用ＦＩＲ₀ とを通ってそれぞれ２チャンネルス
テレオの音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎとして出力されると、
音像は０°方向に形成される。すなわち、聴取者には０
°方向に音源があるように聞こえる。

【００４０】Ｌ用ＦＩＲ₁ とＲ用ＦＩＲ₁ は、４５°方
向に音像を形成させるためのフィルタ特性を有する。す
なわち、左右の音信号Ｌａ，ＲａがそれぞれＬ用ＦＩＲ
₁ とＲ用ＦＩＲ₁ とを通ってそれぞれ２チャンネルステ
レオの左右音信号として出力されると、音像は４５°方
向に形成される。即ち、聴取者は４５°方向にスピーカ
ーがあるように聞こえる。

【００４１】Ｌ用ＦＩＲ₂ 〜Ｌ用ＦＩＲ₇ 、及びＲ用Ｆ
ＩＲ₂ 〜Ｒ用ＦＩＲ₇ についても、上述と同様に各対応
方向に音像が形成されるようにフィルタ特性が定められ
ている。これらのフィルタ６１のフィルタ特性の決定方
法については後述する。

【００４２】乗算器６２は、フィルタ６１の出力に対
し、方向情報ＢＳａに基づく所定の係数を乗算する。す
なわち、フィルタ６１を通過した音信号Ｌａ，Ｒａに重
み付けを行う。例えば、方向情報ＢＳａがゾーン０の音
像４５°方向に近いところを示しているのであれば、Ｌ
用ＦＩＲ₀ とＲ用ＦＩＲ₀ とによる左右の音信号の比率
よりも、Ｌ用ＦＩＲ₁ とＲ用ＦＩＲ₁ とによる左右の音
信号の比率を高くするように乗算係数が設定される。そ
の逆に、方向情報ＢＳａがゾーン０の音像０°方向に近
いところを示しているのであれば、Ｌ用ＦＩＲ₀ とＲ用
ＦＩＲ₀ とによる左右の音信号の比率を、Ｌ用ＦＩＲ₁
とＲ用ＦＩＲ₁ とによる左右の音信号の比率よりも高く
するように乗算係数が設定される。したがって、上記の
乗算器６２としては逆連動型の乗算器を用いることがで
きる。

【００４３】加算器６３は、Ｌ用の乗算器６２…を経た
信号を加算して２チャネルステレオの左チャネルの音響
信号Ｌｉｎとして出力する。また、加算器６４は、Ｒ用
の乗算器６２…を経た信号を加算して右チャネルの音響
信号Ｒｉｎとして出力するようになっている。

【００４４】次に、フィルタ６１の特性の決定方法につ
いて説明する。図１０に示すように、聴取者の頭部ＨＤ
又はダミーヘッドの例えば左斜め後方に音源ＳＯを配置
し、頭部ＨＤの耳部分にセットしてある図示しない左右
のマイクロホンによって音信号を検出する。そして、実
際の左右のスピーカＳＬ，ＳＲから出力される音が頭部
ＨＤの耳に実際に入力されるときに、この入力音が上述
の音源ＳＯからの音について上述のマイクロホンで検出
されたのと同等な信号となるならば、聴取者には音源が
ＳＯの位置にあるように聞こえることになる。

【００４５】図１０に示す符号の意味は次のとおりであ
る。 ＳＯ：音源 Ｋ_L ，Ｋ_R ：音源から左右の耳への伝達関数（伝達特
性） Ｈ：左右のスピーカから左右の耳へのそれぞれの伝達関
数（伝達特性） Ｅ_L ，Ｅ_R ：ダミーヘッドの左右のマイクロホン信号 Ｔ_L ，Ｔ_R ：左右のＦＩＲフィルタのフィルタ特性 ここで、左右のスピーカＳＬ，ＳＲから左右の耳への伝
達関数Ｈには、左のスピーカーＳＬから左の耳への伝達
関数Ｈ_LL、右のスピーカーＳＲから右の耳への伝達関数
Ｈ_RR、左のスピーカーＳＬから右の耳への伝達関数
Ｈ_LR、右のスピーカーＳＲから左の耳への伝達関数Ｈ_RL
がある。なお、伝達関数Ｈ_LLとは、時刻ｔ＝０において
単位インパルスを左のスピーカーＳＬに与えたときのダ
ミーヘッドの左のマイクロホンの時間応答である。他の
伝達関数Ｈ_RR，Ｈ_LR，Ｈ_RLについても同様である。

【００４６】音源ＳＯの位置から音信号Ｓが出力されて
いる場合には、左右各々の耳の信号は、次の式（１）
（２）のようになる。 Ｅ_L ＝ＳＫ_L ……（１） Ｅ_R ＝ＳＫ_R ……（２） また、音信号Ｓをフィルタ特性Ｔ_L ，Ｔ_R のＦＩＲフィ
ルタを通して左右のスピーカＳＬ，ＳＲから再生した場
合には、左右各々の耳での信号は、次の式（３）（４）
のようになる。

【００４７】 Ｅ_L ＝ＳＴ_L Ｈ_LL＋ＳＴ_R Ｈ_RL ……（３） Ｅ_R ＝ＳＴ_L Ｈ_LR＋ＳＴ_R Ｈ_RR ……（４） 上述の式（１）〜（４）からフィルタ特性Ｔ_L ，Ｔ_R を
求めると、次の式（５）（６）のようになる。

【００４８】 Ｔ_L ＝（Ｋ_L Ｈ_RR−Ｋ_R Ｈ_RL）／（Ｈ_LLＨ_RR−Ｈ_LRＨ_RL） ……（５） Ｔ_R ＝（Ｋ_R Ｈ_LL−Ｋ_L Ｈ_LR）／（Ｈ_LLＨ_RR−Ｈ_LRＨ_RL） ……（６） 図１０の場合は、音像方向２２５°に対応し、Ｌ用ＦＩ
Ｒ₅ ，Ｒ用ＦＩＲ₅ についてのフィルタ特性について示
したものに相当するが、他のＦＩＲフィルタのフィルタ
特性についても同様にダミーヘッドを用いた実験結果に
基づいて導き出すことができる。

【００４９】上述した水平面内音像制御部４２によれ
ば、仮想的に形成される聴取者に対する音源の水平面方
向に基づいて、音信号Ｌａ，Ｒａの方向が制御され、左
右のスピーカＳＬ，ＳＲから音が発せられたときにその
方向に音源があるように音像が形成される。これによ
り、音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎを再生するために理想的に
配置された左右のスピーカＳＬ，ＳＲを用い、音源との
相対的位置関係に基づく遠近感（立体感）を聴取者に与
えることができる。更に、音源位置を挟むように存在す
る二つの音像となるフィルタ出力を選択するとともに位
置情報に応じて相互の重みを調整するので、音像の移動
が滑らかに制御される。

【００５０】水平面内音像制御部４２から出力される音
響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎは、信号処理部１１に入力され、
上述したような処理を経てスピーカ１３Ｌ，１３Ｒから
音として出力される。聴取者が基準位置ＰＳにいる場合
のように、信号処理部１１が何らの処理を施さない場合
には、上述したスピーカＳＬ，ＳＲとスピーカ１３Ｌ，
１３Ｒとは、音場の形成において等価である。

【００５１】信号処理部１１において、聴取者の位置Ｐ
１に応じた補正の処理が行われることによって、定位制
御部１５から出力される音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎを聴取
者の位置Ｐ１に係わらず常に最適の状態で聴取すること
ができる。つまり、聴取者は、スピーカ１３Ｌ，１３Ｒ
に対する位置がどこであっても、音響信号ＢＳの音源信
号ＢＳｓを、音響信号ＢＳの持っている距離情報ＢＳｄ
及び方向情報ＢＳａに忠実に聞き取ることができる。

【００５２】次に、他の例の水平面内音像制御部４２ａ
について説明する。図８は他の例の水平面内音像制御部
４２ａを示すブロック図である。先に述べた水平面内音
像制御部４２が、各方向について音像を形成するための
フィルタ係数が各々異なるＬ用及びＲ用のＦＩＲフィル
タ群（フィルタ６１）を備えているのに対し、この例の
水平面内音像制御部４２ａでは、Ｌ用及びＲ用について
それぞれ２つ（１つのゾーンを作る２方向）のＦＩＲフ
ィルタ６１ＡであるＦＩＲ_m ，ＦＩＲ_m+1 を備えてい
る。そして、各ＦＩＲフィルタ６１Ａは、フィルタ特性
を決定する係数が可変に構成されていて、その係数を方
向情報ＢＳａによって切り換えることができるようにな
っている。

【００５３】例えば、８分割としている場合、方向情報
ＢＳａとしてゾーン０に対応する信号がくれば、ＦＩＲ
_m は０°方向に音像を形成するためのフィルタ（ＦＩＲ
₀ ）となり、ＦＩＲ_m+1 は４５°方向に音像を形成する
ためのフィルタ（ＦＩＲ₁ ）となる。また、方向情報と
してゾーン７に対応する信号がくれば、ＦＩＲ_m は３１
５°方向に音像を形成するためのフィルタ（ＦＩＲ₇ ）
となり、ＦＩＲ_m+1 は０°方向に音像を形成するための
フィルタ（ＦＩＲ₀ ）となる。

【００５４】乗算器６２Ａは、ＦＩＲ_m の出力とＦＩＲ
_m+1 の出力に対し、方向情報ＢＳａに応じて所定の係数
を乗算して重み付けを行うようになっている。加算器６
３は、Ｌ用の乗算器６２Ａを経た信号を加算して２チャ
ネルステレオの左チャネルの音響信号Ｌｉｎとして出力
する。また、加算器６４は、Ｒ用の乗算器６２Ａを経た
信号を加算して右チャネルの音響信号Ｒｉｎとして出力
するようになっている。

【００５５】上述のように、定位制御部１５は、遠近感
制御部４１及び水平面内音像制御部４２又は４２ａを備
えることによって、単一の音源信号ＢＳｓから、２チャ
ネルの音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎを生成し、且つ距離情報
ＢＳｄ及び方向情報ＢＳａに基づいてその音像の定位を
制御することができる。

【００５６】上述の音響信号再生装置１ａでは、信号処
理部１１と定位制御部１５とを別個独立して構成し、単
一の音源信号ＢＳｓから２チャネルの音響信号Ｌｉｎ、
Ｒｉｎの生成と、音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉｎに対する補正
とを別個に行うようにしたが、それぞれの処理に用いら
れているＦＩＲフィルタを合成したＦＩＲフィルタを用
い、合成したＦＩＲフィルタによって同時にそれらの処
理を行うようにしてもよい。その場合には、そのような
処理が行えるように係数を求めて係数テーブル２３に格
納しておき、音響信号ＢＳに含まれる距離情報ＢＳｄ、
方向情報ＢＳａ、及び聴取者の左右の耳の座標位置Ｐｃ
ｅなどに基づいて、係数テーブル２３から所定の係数を
読み出して各ＦＩＲフィルタに設定すればよい。図１１
はそのような音像制御装置３ａを示すブロック図であ
る。

【００５７】図１１において、音像制御装置３ａは、定
位処理部７０、座標算出部７１、係数設定部７２、係数
テーブル７３を有している。定位処理部７０は、左チャ
ネル定位処理部７０Ｌ及び右チャネル定位処理部７０Ｒ
を有している。頭部位置センサ３１及び頭部角度センサ
３２からの出力信号Ｓ１，２に基づいて、座標算出部７
１で左右の耳の座標位置Ｐｃｅが求められ、座標位置Ｐ
ｃｅと音源座標ＢＳｃとに基づいて、係数設定部７２が
係数テーブル７３から所定の係数を読み出し、それを定
位処理部７０に設定する。定位処理部７０は、上述した
定位制御部１５と信号処理部１１との両方の機能を合成
した機能を有し、設定された係数に基づいて音源信号Ｂ
Ｓｓを処理し、左右の音響信号Ｌｓ、Ｒｓを出力する。

【００５８】なお、音像制御装置３ａによると、定位処
理部７０におけるＦＩＲフィルタの個数が減少するが、
係数の個数が増加する。換言すれば、音像制御装置３に
よる場合の方が、係数の個数が少なくてすみ、係数テー
ブル２３のメモリ容量が少なくてすむ。

【００５９】上述の例によると、音響信号Ｌｉｎ、Ｒｉ
ｎなどに対する音像の定位制御を、ＦＩＲフィルタに係
数Ｓａを設定することによって行っているので、簡単な
構成で確実な制御を行うことができる。

【００６０】上述の例によると、音場における特定位置
として、左右のスピーカ１３Ｌ，１３Ｒの中央前方の特
定の位置を選定し、それを固定的に考えたが、それ以外
の位置を特定位置とし、また特定位置を種々変更可能と
してもよい。その他、音響信号再生装置１，１ａ又は音
像制御装置３，３ａの全体又は各部の構成、処理内容、
処理タイミング、実装形態などは、本発明の主旨に沿っ
て適宜変更することができる。

【００６１】

【発明の効果】請求項１乃至請求項３の発明によると、
聴取者の位置が移動した場合にも良好な音場を再生する
ことができる。これによって、複数のスピーカによって
再生される音場における最良の聴取位置が拡大されるこ
ととなり、より自然な音、より立体感のある音、より効
果的な音を楽しむことが可能となる。

【００６２】請求項３の発明によると、単一の音響信号
によって立体感を有する音像を得ることができ、且つそ
の音像による立体効果を聴取者の位置に係わりなく最も
最適なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る音像制御装置を備えた音響信号再
生装置を機能的に示すブロック図である。

【図２】音響信号再生装置のハード回路を示すブロック
図である。

【図３】頭部の位置と伝達特性を示す図である。

【図４】本発明に係る音像制御装置を含んだ他の例の音
響信号再生装置を機能的に示すブロック図である。

【図５】定位制御部の構成を示すブロック図である。

【図６】仮想的に形成される聴取者と音像との位置関係
を示す図である。

【図７】水平面内音像制御部の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】他の例の水平面内音像制御部を示すブロック図
である。

【図９】聴取者に対する８方向を示す図である。

【図１０】スピーカと音像との聴取者に対する伝達特性
の状態を示す図である。

【図１１】他の例の音像制御装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

３，３ａ 音像制御装置 １１ 信号処理部（信号処理手段，信号補正処理手段） １３Ｌ，１３Ｒ スピーカ １４ 位置検出部（位置検出手段、変位量検出手段） ４１ 遠近感制御部（遠近感制御手段） ４２ 水平面内音像制御部（水平面内音像制御手段） Ｌｉｎ、Ｒｉｎ 音響信号 ＢＳ 音響信号 ＢＳｓ 音源信号（音情報） ＢＳｄ 距離情報 ＢＳａ 方向情報

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音響信号を少なくとも２つのスピーカによ
   って再生する際に用いられる音像制御装置であって、 前記スピーカによって再生される音場における聴取者の
   左右の耳の座標位置を検出する位置検出手段と、 前記音響信号による音像の前記音場における定位方向を
   制御するための信号処理手段と、 を有し、 前記信号処理手段は、前記聴取者の左右の耳の、前記音
   場における特定位置からの変位による音像の変位を補正
   するように制御するものである、 ことを特徴とする音像制御装置。
2. 【請求項２】音響信号を少なくとも２つのスピーカによ
   って再生する際に用いられる音像制御装置であって、 聴取者の左右の耳の座標位置を検出する位置検出手段
   と、 前記スピーカによって再生される音場における特定の位
   置である基準位置からの前記聴取者の左右の耳の位置の
   変位量を検出する変位量検出手段と、 前記音響信号による音像の前記音場における定位方向
   を、前記変位量による音像の変位を打ち消すように制御
   するための信号補正処理手段と、 を有してなることを特徴とする音像制御装置。
3. 【請求項３】音源の音情報と、聴取者と前記音源との仮
   想的な前後方向の距離を示す距離情報と、聴取者を中心
   とした水平面内における前記音源の仮想的な角度位置を
   示す方向情報とを含む音響信号を、少なくとも２つのス
   ピーカによって再生する際に用いられる音像制御装置で
   あって、 前記距離情報に基づいて音像の遠近制御を行う遠近感制
   御手段と、 前記遠近感制御部から出力される２チャンネルの音信号
   出力について、前記方向情報に基づいて音像の方向制御
   を行う水平面内音像制御手段と、 前記スピーカによって再生される音場における聴取者の
   左右の耳の座標位置を検出する位置検出手段と、 を有し、 前記遠近感制御手段及び前記水平面内音像制御手段は、
   前記聴取者の左右の耳の、前記音場における特定位置か
   らの変位による音像の変位を補正するように制御するも
   のである、 ことを特徴とする音像制御装置。