JP5114981B2 - 音像定位処理装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音像定位処理装置、方法及びプログラムに関し、例えば、音出力装置における音像定位処理に適用し得る。

人間は、左右の耳で聞く音の違いから、音源の方向・距離を認知する。左右の耳で聴く音の違いは、音源から左右の耳までの距離の違い、すなわち、音が空間を伝播する際に与えられる特性（周波数特性、位相特性、音量など）の違いに起因する。ある音源信号に対してこの特性の違いを意図的に付与することにより、任意の方向・距離に認識させることができる。音源が耳まで到達する際に付与される特性を表すものとして、頭部伝達関数（ＨＲＴＦ：Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｃｅｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と呼ばれるものが良く知られている。予め音源から耳までのＨＲＴＦを測定し、これを音源に付与することにより、測定点から音が聞こえるように認識させることができる。原理的には、全ての空間点のＨＲＴＦが得られれば、音源位置を任意に配置することが可能だが、ハードウェア量などの、構成の規模の制約から現実的でない。このような課題に対して、非特許文献１に記載の「仮想音源制御サーバ」においては、少数のＨＲＴＦを補間して多数のＨＲＴＦを得ていた。
安田泰代・大矢智之，「リアリティ音声音響通信技術」ＮＴＴ技術ジャーナル２００３Ｖｏｌ１５Ｎｏ９，社団法人電気通信協会，２００３年９月出版

しかしながら、非特許文献１に記載の仮想音源制御サーバでは、方向に関してはＨＲＴＦを補間することが可能であるが、距離に関しては単に音量を調節するにとどまっている。音量の調節のみでは距離感の制御としては十分ではない。

そこで、小規模な構成で、精度の高い距離感を付与させることができる音像定位処理装置、方法及びプログラムが望まれている。

第１の本発明の音像定位処理装置は、（０）聴取者に聴取させるための聴取用音信号と、上記聴取者の位置を基準とした擬似音源位置の情報とが与えられると、上記聴取者にとって上記聴取用音信号に基づく音が、擬似的に上記擬似音源位置から聞こえるように、上記聴取用音信号に方向感及び距離感を付与する音像定位処理装置であって、（１）仮想聴取者からの一又は複数の方向について基準となる位置における標準頭部伝達関数を記憶する標準頭部伝達関数記憶手段と、（２）上記擬似音源位置の情報が与えられたとき、上記擬似音源位置における右耳用及び左耳用の頭部伝達関数として、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つを選択し、又は、複数を選択して補間された頭部伝達関数を形成する頭部伝達関数選択手段と、（３）上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数を用いて、上記聴取用音信号に方向・距離感を付与する方向・距離感付与手段と、（４）上記方向・距離感付与手段から出力された右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号、又は、上記方向・距離感付与手段へ入力される、同一信号でなる右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号に対し、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数に係る距離と、右耳又は左耳の位置と上記擬似音源位置との距離の差分又は比率に応じたゲイン調整により距離感の修正を行う距離感修正手段とを有し、（５）上記頭部伝達関数選択手段は、上記聴取者の各耳の位置と上記擬似音源位置とを通る直線と、全ての標準頭部伝達関数に係る基準位置を有する面との交点、又は、その近傍位置について、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つ選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数選択して補間した標準頭部伝達関数を形成することを特徴とする。

第２の本発明の音像定位処理プログラムは、（０）聴取者に聴取させるための聴取用音信号と、任意の位置である擬似音源位置の情報とが与えられると、上記聴取者にとって上記聴取用音信号に基づく音が、擬似的に上記擬似音源位置から聞こえるように、上記聴取用音信号に方向感及び距離感を付与する音像定位処理プログラムであって、音出力装置に搭載されたコンピュータを、（１）仮想聴取者からの一又は複数の方向について基準となる位置における標準頭部伝達関数を記憶する標準頭部伝達関数記憶手段と、（２）上記擬似音源位置の情報が与えられたとき、上記擬似音源位置における右耳用及び左耳用の頭部伝達関数として、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つを選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数を選択して補間された頭部伝達関数を形成する頭部伝達関数選択手段と、（３）上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数を用いて、上記聴取用音信号に方向・距離感を付与する方向・距離感付与手段と、（４）上記方向・距離感付与手段から出力された右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号、又は、上記方向・距離感付与手段へ入力される、同一信号でなる右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号に対し、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数に係る距離と、右耳又は左耳の位置と上記擬似音源位置との距離の差分又は比率に応じたゲイン調整により距離感の修正を行う距離感修正手段として機能させ、（５）上記頭部伝達関数選択手段は、上記聴取者の各耳の位置と上記擬似音源位置とを通る直線と、全ての標準頭部伝達関数に係る基準位置を有する面との交点、又は、その近傍位置について、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つ選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数選択して補間した標準頭部伝達関数を形成することを特徴とする。

第３の本発明の音像定位処理方法は、（０）聴取者に聴取させるための聴取用音信号と、上記聴取者の位置を基準とした擬似音源位置の情報とが与えられると、上記聴取者にとって上記聴取用音信号に基づく音が、擬似的に上記擬似音源位置から聞こえるように、上記聴取用音信号に方向感及び距離感を付与する音像定位処理方法であって、標準頭部伝達関数記憶手段と、頭部伝達関数選択手段と、方向・距離感付与手段と、距離感修正手段とを有し、（１）上記標準頭部伝達関数記憶手段は、仮想聴取者からの一又は複数の方向について基準となる位置における標準頭部伝達関数を記憶し、（２）上記頭部伝達関数選択手段は、上記擬似音源位置の情報が与えられたとき、上記擬似音源位置における右耳用及び左耳用の頭部伝達関数として、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つを選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数を選択して補間された頭部伝達関数を形成し、（３）上記方向・距離感付与手段は、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数を用いて、上記聴取用音信号に方向・距離感を付与し、（４）上記距離感修正手段は、上記方向・距離感付与手段から出力された右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号、又は、上記方向・距離感付与手段へ入力される、同一信号でなる右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号に対し、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数に係る距離と、右耳又は左耳の位置と上記擬似音源位置との距離の差分又は比率に応じたゲイン調整により距離感の修正を行い、（５）上記頭部伝達関数選択手段は、上記聴取者の各耳の位置と上記擬似音源位置とを通る直線と、全ての標準頭部伝達関数に係る基準位置を有する面との交点、又は、その近傍位置について、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つ選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数選択して補間した標準頭部伝達関数を形成することを特徴とする。

本発明によれば、小規模な構成で、精度の高い距離感を付与させることができる音像定位処理装置を提供することができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による音像定位処理装置、方法及びプログラムの第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の音像定位処理装置の全体構成を示すブロック図である。

音像定位処理装置１００は、方向感・距離感の付与対象となる音源信号（以下「Ｓ（ｎ）」と表す）、付与したい「方向」の情報（以下「ＤＩＲ」と表す）及び、付与したい「距離」の情報（以下「ＤＩＳＴ」と表す）が与えられると、仮想的に方向ＤＩＲ及び距離ＤＩＳＴで表される位置から、Ｓ（ｎ）の信号による音が聴取者に聞こえるようにＳ（ｎ）に方向感及び距離感を付与して、例えば、ヘッドフォンなどの、聴取者に音を出力する手段に与えるものである。音像定位処理装置１００は、Ｓ（ｎ）に方向・距離感を付与して、左耳受聴用信号（以下「ｓＬ（ｎ）」と表す）と、右耳受聴用信号（以下「ｓＲ（ｎ）」と表す）を生成し、更に、ｓＬ（ｎ）及びｓＲ（ｎ）について距離感の調節を行い、左耳調節済受聴用信号（以下「ｓＬ’（ｎ）」と表す）、及び、右耳調節済受聴用信号（以下「ｓＲ’（ｎ）」と表す）を生成する。又、例えば、音像定位処理装置１００において、音を出力する手段がヘッドフォンであれば、ｓＬ’（ｎ）は左耳用のスピーカに与えられ、ｓＲ’（ｎ）は右耳用のスピーカに与えられる。

音像定位処理装置１００は、ソフトフォンとして構築されたパソコンなどの情報処理端末に実施形態の音像定位プログラムをインストールして構築しても良いし、携帯電話端末やＩＰ電話端末などの、プログラムの実行構成を有する他の電話端末にインストールして構築しても良い。又、音像定位処理装置１００は、例えば、携帯電話端末やＩＰ電話端末などに内蔵して、通話の状況や通話者の操作に応じて、方向ＤＩＲ及び距離ＤＩＳＴが与えられると、通話音声に方向感・距離感の付与を行う構成としても良い。又、音像定位処理装置１００は、例えば、テレビ電話端末に内蔵して、通話相手の表示位置などの状況に応じて、テレビ電話端末から方向ＤＩＲ及び距離ＤＩＳＴが与えられると、通話音声信号に方向感・距離感の付与を行う構成としても良い。

音像定位処理装置１００は、ＨＲＴＦ選択部１０１、左耳用信号生成部１０２、右耳用信号生成部１０３、左耳用信号調節部１０４、右耳用信号調節部１０５を有している。

ＨＲＴＦ選択部１０１は、ＤＩＳＴ及びＤＩＲが与えられると、ｓＲ（ｎ）作成のためのＨＲＴＦ（以下「ｈＲ（ｋ）」と表す）を求めて、右耳用信号生成部１０３に与え、ｓＬ（ｎ）作成のためのＨＲＴＦ（以下「ｈＬ（ｋ）」と表す）も求めて、左耳用信号生成部１０２に与える。

次に、ＨＲＴＦ選択部１０１における、ｈＲ（ｋ）及びｈＬ（ｋ）を求める構成について説明する。

ＨＲＴＦ選択部１０１は、標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａを有している。標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａは、例えば図２に示すような任意の距離（以下「標準距離」と表す）における標準ＨＲＴＦ群２０１の各ＨＲＴＦを記憶する記憶手段である。標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａにおける、標準ＨＲＴＦ群２０１の格納形式は、例えば、インパルス応答としても良いし、ＩＩＲフィルタ係数や、周波数振幅特性・位相特性としても良い。

図２は、ＨＲＴＦ選択部１０１において、距離ＤＩＳＴが、標準距離と一致する場合のＨＲＴＦの選択について示した説明図である。

ＨＲＴＦ選択部１０１に与えられた距離ＤＩＳＴが標準距離と一致する場合には、標準ＨＲＴＦ群２０１の中から該当するＨＲＴＦを選択又は算出し、ｈＬ（ｋ）、ｈＲ（ｋ）として、それぞれ左耳用信号生成部１０２、右耳用信号生成部１０３に与える。例えば、方向ＤＩＲが、聴取者に対して正面方向で、距離ＤＩＳＴが標準距離と一致する場合には、標準ＨＲＴＦ群２０１のうち、聴取者の正面にあるＨＲＴＦ２０２が、ｈＬ（ｋ）、ｈＲ（ｋ）として選択される。このとき、方向ＤＩＲ及び距離ＤＩＳＴで表される位置のＨＲＴＦが、標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａに存在しない場合には、当該位置に最も近い位置のＨＲＴＦを選択して適用しても良いし、近傍に存在する１つ又は複数のＨＲＴＦに基づいて、当該位置のＨＲＴＦを算出しても良い。

図３は、ＨＲＴＦ選択部１０１において、距離ＤＩＳＴが、標準距離よりも遠い場合のＨＲＴＦの選択について示した説明図である。

例えば、ＨＲＴＦ選択部１０１において、与えられた方向ＤＩＲ、距離ＤＩＳＴで表される位置が、音源点３０１のように、聴取者に対して標準距離よりも遠い位置である場合を想定する。このとき、ＨＲＴＦ選択部１０１は、音源点３０１と、聴取者の左耳とを結ぶ直線と、標準距離円の交点に位置するＨＲＴＦ２０３を、ｈＬ（ｋ）として左耳用信号生成部１０２に与える。同様に、ＨＲＴＦ選択部１０１は、音源点３０１と、聴取者の右耳とを結ぶ直線と、標準距離円の交点に位置するＨＲＴＦ２０４を、ｈＲ（ｋ）として右耳用信号生成部１０３に与える。このとき、交点上に、標準ＨＲＴＦ群２０１のＨＲＴＦが存在しない場合は、交点に最も近いＨＲＴＦを選択して適用しても良いし、交点の近傍に存在する１つ又は複数のＨＲＴＦから交点のＨＲＴＦを算出しても良い。

図４は、ＨＲＴＦ選択部１０１において、距離ＤＩＳＴが、標準距離よりも近い場合のＨＲＴＦの選択について示した説明図である。

例えば、ＨＲＴＦ選択部１０１において、与えられた方向ＤＩＲ、距離ＤＩＳＴで表される位置が、音源点４０１のように、聴取者に対して標準距離よりも近い位置である場合を想定する。このとき、ＨＲＴＦ選択部１０１は、音源点４０１と左耳とを結ぶ直線の延長と、標準距離円との交点に位置するＨＲＴＦ２０５を、ｈＬ（ｋ）として左耳用信号生成部１０２に与える。同様に、ＨＲＴＦ選択部１０１は、音源点４０１と右耳とを結ぶ直線の延長と、標準距離円との交点に位置するＨＲＴＦ２０６を、ｈＲ（ｋ）として右耳用信号生成部１０３に与える。このとき、交点上に、標準ＨＲＴＦ群２０１のＨＲＴＦが存在しない場合は、交点に最も近いＨＲＴＦを選択して適用しても良いし、交点の近傍に存在する１つ又は複数のＨＲＴＦから交点のＨＲＴＦを算出しても良い。

又、ＨＲＴＦ選択部１０１は、左耳用信号調節部１０４及び右耳用信号調節部１０５に、例えば、聴取者の耳の位置から音源点までの距離などの信号調節に必要な情報を与える。

左耳用信号生成部１０２は、Ｓ（ｎ）及びｈＬ（ｋ）が与えられると、左耳受聴用信号ｓＬ（ｎ）を生成して左耳用信号調節部１０４に与えるものである。このとき、ＨＲＴＦ選択部１０１から与えられたｈＬ（ｋ）の形式が、インパルス応答であった場合には、Ｓ（ｎ）とｈＬ（ｋ）の畳み込み処理によりｓＬ（ｎ）を生成しても良い。又、ｈＬ（ｋ）の形式がＩＩＲフィルタ係数であった場合には、ＩＩＲフィルタ演算によりｓＬ（ｎ）を生成しても良い。又、ＨＲＴＦ選択部１０１から与えられたｈＬ（ｋ）の形式が、周波数振幅特性・位相特性であった場合には、Ｓ（ｎ）にＦＦＴ処理を施して周波数成分毎のパワー情報を得て、ｈＬ（ｋ）に基づいて振幅・位相特性を操作し、逆ＦＦＴ処理により時間軸上の信号に戻してｓＬ（ｎ）を生成しても良い。

右耳用信号生成部１０３も同様に、Ｓ（ｎ）及びｈＲ（ｋ）が与えられると、右耳受聴用信号ｓＲ（ｎ）を生成して右耳用信号調節部１０５に与えるものである。右耳用信号生成部１０３が、右耳受聴用信号ｓＲ（ｎ）を生成する構成は、左耳用信号生成部１０２と同様であるので詳しい説明を省略する。

左耳用信号調節部１０４は、左耳用信号生成部１０２により生成されたｓＬ（ｎ）の信号を調節して、更に距離感を付与し、ｓＬ’（ｎ）を生成して、音を出力する手段に与えるものであり、ゲイン調節部１０４ａを有している。

ゲイン調節部１０４ａは、ＨＲＴＦ選択部１０１から信号調節に用いる情報が与えられ、左耳用信号調節部１０４からｓＬ（ｎ）が与えられると、ＨＲＴＦ選択部１０１から与えられた情報に応じて、ｓＬ（ｎ）のゲイン調節を行い、ｓＬ’（ｎ）を生成する。ゲイン調節部１０４ａにおけるゲイン調節は、例えば、聴取者の左耳の位置から音源点までの距離と、聴取者の左耳の位置からＨＲＴＦ選択部１０１により選択されたＨＲＴＦの位置までの距離とを比較し、その比率や差分などに応じて調節を行っても良い。右耳用信号調節部１０５も、ＨＲＴＦ選択部１０１から与えられた情報に応じて、右耳用信号生成部１０３により生成されたｈＲ（ｋ）の信号を調節して、更に距離感を付与し、ｓＲ’（ｎ）を生成して、音を出力する手段に与えるものであり、ゲイン調節部１０５ａを有している。ゲイン調節部１０５ａの構成は、ゲイン調節部１０４ａと同様であるので詳しい説明は省略する。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の音像定位処理装置１００における方向感・距離感の付与の動作について説明する。

例えば、音像定位処理装置１００が、携帯電話端末に内蔵されていた場合を想定すると、携帯電話端末から、ＨＲＴＦ選択部１０１に、所望の擬似的な音源点に関して聴取者からの方向ＤＩＲ、距離ＤＩＳＴの情報が与えられる。又、この場合携帯電話端末における通話信号が、Ｓ（ｎ）として、左耳用信号生成部１０２及び、右耳用信号生成部１０３に与えられる。

方向ＤＩＲ、距離ＤＩＳＴの情報が与えられると、ＨＲＴＦ選択部１０１において、標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａに記憶された標準ＨＲＴＦ群２０１に基づいてｈＬ（ｋ）、ｈＲ（ｋ）が算出され、それぞれ左耳用信号生成部１０２、右耳用信号生成部１０３に与えられる。

ｈＬ（ｋ）が与えられると、左耳用信号生成部１０２において、ｈＬ（ｋ）に基づいて、携帯電話端末から与えられたＳ（ｎ）に距離感が付与された信号としてｓＬ（ｎ）が生成され、左耳用信号調節部１０４に与えられる。同様に、右耳用信号生成部１０３においても、与えられたｈＲ（ｋ）とＳ（ｎ）に基づいてｓＲ（ｎ）が生成され、右耳用信号調節部１０５に与えられる。

左耳用信号生成部１０２からｓＬ（ｎ）が与えられ、ＨＲＴＦ選択部１０１から信号調節に必要な情報が与えられると、左耳用信号調節部１０４において、ｓＬ（ｎ）についてＨＲＴＦ選択部１０１から与えられた情報に応じたゲイン調節が行われて、ｓＬ’（ｎ）が生成され、ヘッドフォンなどの、聴取者に音を出力する手段に与えられる。同様に、右耳用信号調節部１０５においても、与えられたｓＲ（ｎ）について、ゲイン調節が行われて、ｓＲ’（ｎ）が生成され、音を出力する手段に与えられる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば以下のような効果を奏することが可能となる。

第１の実施形態の音像定位処理装置１００における、ＨＲＴＦ選択部１０１には、聴取者から見た、方向ＤＩＲ、距離ＤＩＳＴで表される音源点が、標準距離上でない場合でも、標準距離上の標準ＨＲＴＦ群２０１のみを用いて、聴取者の右耳、左耳それぞれについて、当該音源点に相当するＨＲＴＦを求めることができる。これにより、聴取者の周辺の全ての空間上のＨＲＴＦを記憶しなくても、聴取者からの任意の位置に相当するＨＲＴＦを求めることができるので、小規模な構成で、精度の高い距離感を付与させることができる音像定位処理装置の提供が可能となる。

又、第１の実施形態の音像定位処理装置１００では、左耳用信号調節部１０４及び右耳用信号調節部１０５を設けて、ｓＬ（ｎ）及びｓＲ（ｎ）について、聴取者の耳の位置から音源点までの距離などに応じたゲイン調節を行うことにより、更に精度の高い距離感を付与させることが可能となる。

（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による音像定位処理装置、方法及びプログラムの第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図５は、第２の実施形態の音像定位処理装置の全体構成を示すブロック図であり、上述した図１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

第２の実施形態の音像定位処理装置１００Ａは、第１の実施形態の音像定位処理装置１００の左耳用信号調節部１０４、右耳用信号調節部１０５にそれぞれ、周波数成分調節部１０４ｂ、周波数成分調節部１０５ｂを付加したものと同様の構成である。以下、音像定位処理装置１００Ａについて、第１の実施形態の音像定位処理装置１００との差異を説明する。

現実空間上を伝搬する音は、周波数が高くなるほど距離による減衰率が高くなるという特性がある。そこで、第２の実施形態の音像定位処理装置１００Ａでは、ゲイン調節部１０４ａ、１０５ａによりゲイン調節されたｓＬ（ｎ）、ｓＲ（ｎ）について、更に、高域成分のパワー調節を行うことができる周波数成分調節部１０４ｂ、１０５ｂを設けることとした。

周波数成分調節部１０４ｂは、ゲイン調節部１０４ａから与えられたゲイン調節済のｓＬ（ｎ）について、ＨＲＴＦ選択部１０１から与えられた情報に応じた高域成分のパワー調節を行い、ｓＬ’（ｎ）として音を出力する手段に与えるものである。

周波数成分調節部１０５ｂも同様に、ゲイン調節済のｓＲ（ｎ）について、ＨＲＴＦ選択部１０１から与えられた情報に応じた高域成分のパワー調節を行い、調節済右耳受聴用信号ｓＲ’（ｎ）として音を出力する手段に与えるものであり、周波数成分調節部１０４ｂと同様の構成を有している。

図６は、周波数成分調節部１０４ｂ、１０５ｂの内部構成を示すブロック図である。

周波数成分調節部１０４ｂは、ＦＦＴ処理部１０４ｃ、周波数成分パワー調節部１０４ｄ、逆ＦＦＴ処理部１０４ｅ、調節パターン選択部１０４ｆを有している。又、周波数成分調節部１０５ｂは、ＦＦＴ処理部１０５ｃ、周波数成分パワー調節部１０５ｄ、逆ＦＦＴ処理部１０５ｅ、調節パターン選択部１０５ｆを有している。

ＦＦＴ処理部１０４ｃは、ゲイン調節部１０４ａから与えられたゲイン調節済のｓＬ（ｎ）についてＦＦＴ処理を行い周波数成分毎のパワー情報を得て、周波数成分パワー調節部１０４ｄに与えるものである。

周波数成分パワー調節部１０４ｄは、調節パターン選択部１０４ｆから与えられた距離感調節パターンに従って、ＦＦＴ処理部１０４ｃから与えられた周波数成分毎のパワー情報を調節するものである。なお、周波数成分パワー調節部１０４ｄは、有音／無音判定部を内蔵して有音の場合にのみ調節を行うようにしても良く、また、有音、無音期間を問わず調節を行うようにしても良い。

調節パターン選択部１０４ｆから、周波数成分パワー調節部１０４ｄに与えられる距離感調節パターンは、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すような、高域に対するカットオフ周波数ｆｃを切り替えたものであっても良く、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すような高域になるに従って減衰率を高めたものであっても良い。なお、図７（Ａ）の距離感調節パターンより、図７（Ｃ）の距離感調節パターンの方が、距離が遠い状態に変換させるものであり、図８（Ａ）の距離感調節パターンより、図８（Ｃ）の距離感調節パターンの方が、距離が遠い状態に変換させるものである。調節パターン選択部１０４ｆは、上述のような距離感調節パターンを内蔵しており、ＨＲＴＦ選択部１０１から与えられた情報に応じた距離感調節パターン（のデータ）を選択して取り出し、周波数成分パワー調節部１０４ｄに与えるものである。調節パターン選択部１０４ｆにおける、距離感調節パターンの選択は、例えば、聴取者の左耳の位置から音源点までの距離と、聴取者の左耳の位置からＨＲＴＦ選択部１０１により選択されたＨＲＴＦの位置までの距離とを比較し、その比率や差分などに応じて選択を行っても良い。

逆ＦＦＴ処理部１０４ｅは、周波数成分パワー調節部１０４ｄから与えられた距離感が、調節された周波数成分毎のパワー情報に対し、逆ＦＦＴ処理を行い、時間軸上の信号に戻して、ｓＬ’（ｎ）として音を出力する手段に与えるものである。

周波数成分調節部１０５ｂの、ＦＦＴ処理部１０５ｃ、周波数成分パワー調節部１０５ｄ、逆ＦＦＴ処理部１０５ｅは、それぞれ、周波数成分調節部１０４ｂの、ＦＦＴ処理部１０４ｃ、周波数成分パワー調節部１０４ｄ、逆ＦＦＴ処理部１０４ｅ、調節パターン選択部１０４ｆと同様の構成であるので説明を省略する。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の音像定位処理装置１００Ａにおける、周波数成分調節部１０４ｂの受聴用信号調節の動作を説明する。尚、周波数成分調節部１０５ｂの動作は、周波数成分調節部１０４ｂとほぼ同様であるので説明を省略する。

ゲイン調節済のｓＬ（ｎ）の信号が、ゲイン調節部１０４ａから与えられると、ＦＦＴ処理部１０４ｃにおいて、ゲイン調節済のｓＬ（ｎ）についてＦＦＴ処理が行われ、ＦＦＴ処理によって得られた周波数成分毎のパワー情報が、周波数成分パワー調節部１０４ｄに与えられる。

ＨＲＴＦ選択部１０１から距離感調節に必要な情報が、調節パターン選択部１０４ｆに与えられると、調節パターン選択部１０４ｆにおいて、与えられた情報に応じて距離感調節パターンが選択され、周波数成分パワー調節部１０４ｄに与えられる。

ＦＦＴ処理部１０４ｃから、ゲイン調節済のｓＬ（ｎ）の周波数成分毎のパワー情報が与えられ、調節パターン選択部１０４ｆから、選択された距離感調節パターンが与えられると、周波数成分パワー調節部１０４ｄにおいて、与えられた距離感調節パターンに従って、与えられた周波数成分毎のパワー情報が調節され、調節済の周波数成分毎のパワー情報が、周波数成分パワー調節部１０４ｄから逆ＦＦＴ処理部１０４ｅに与えられる。

周波数成分パワー調節部１０４ｄから、距離感が調節された周波数成分毎のパワー情報が与えられると、逆ＦＦＴ処理部１０４ｅにおいて、周波数成分パワー調節部１０４ｄから与えられた周波数成分毎のパワー情報に対し、逆ＦＦＴ処理が行われ、ｓＬ’（ｎ）として音を出力する手段に与えられる。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば以下のような効果を奏することが可能となる。

上述の通り、現実空間上を伝搬する音は、周波数が高くなるほど距離による減衰率が高くなるという特性があるため、周波数成分調節部１０４ｂ、１０５ｂにより、ゲイン調節済のｓＬ（ｎ）、ｓＲ（ｎ）について高域成分のパワー調節を行うことにより、現実空間における上記の特性を擬似的に再現することができ、第１の実施形態と比較して、更に高精度な距離感を付与することが可能となる。

（Ｃ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｃ―１）第１の実施形態のゲイン調節部１０４ａ及びゲイン調節部１０５ａにおいては、与えられた距離ＤＩＳＴが同じでも、ｓＬ（ｎ）とｓＲ（ｎ）で異なるゲイン調節を行っても良い。例えば、聴取者の左右の耳の聴力が異なる場合、聴力の弱い方の耳に伝達する聴用信号のゲインを、他方の耳のものよりも大きくしても良い。

（Ｃ−２）第１の実施形態において、ＨＲＴＦ選択部１０１の標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａには、１つの標準ＨＲＴＦ群２０１が記憶されていたが、２つ以上の標準ＨＲＴＦ群を記憶して、方向ＤＩＲ、距離ＤＩＳＴに応じて、標準ＨＲＴＦ群を選択して適用しても良い。例えば、それぞれ標準距離の異なる標準ＨＲＴＦ群を複数用意しておき、距離ＤＩＳＴに、より近い標準距離の標準ＨＲＴＦを適用しても良い。又、例えば、複数聴取者の体格や聴力などに応じて作成されたＨＲＴＦ群を、聴取者ごとに用意しておき、聴取者が、適用する標準ＨＲＴＦを選択できる手段を有して、選択されたＨＲＴＦ群を適用するようにしても良い。

（Ｃ−３）第１の実施形態においては、ＨＲＴＦ選択部１０１の標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａに記憶された標準ＨＲＴＦ群２０１は、聴取者にから見て水平方向における平面上のＨＲＴＦしか有していなかったが、聴取者を中心とした標準距離を半径とする球面上のＨＲＴＦとしても良い。又、この場合、ＨＲＴＦ選択部１０１には、音源点を示す情報として、方向ＤＩＲに、聴取者からの仰角・俯角を示す情報も加えて与え、それらの情報に基づいてＨＲＴＦの選択をしても良い。又、標準ＨＲＴＦ群２０１におけるＨＲＴＦは、完全な球の面上だけでなく、楕円球など他の形状の面上に配置されたものであっても良い。

（Ｃ−４）上記の各実施形態においては、ＨＲＴＦ選択部１０１の標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａに記憶されたＨＲＴＦ群は、左右共用のものであったが、右耳用と左耳用を個別に用意しても良い。その際、片方の耳用のＨＲＴＦ群のみを、標準ＨＲＴＦ記憶部１０１ａに記憶しておき、記憶した片方の耳用のＨＲＴＦ群に基づいて、他方の耳用のＨＲＴＦを算出して適用しても良い。他方の耳用のＨＲＴＦを算出する方法としては、例えば、右耳用のＨＲＴＦのみを記憶しておき、左右の対称関係に基づいて、左耳用のＨＲＴＦを求めることが挙げられる。

（Ｃ−５）上記の各実施形態の音像定位処理装置において、聴取者の対象は人間に限られるものではなく、犬や猫など音像定位能を有する他の生物に用いても良い。

（Ｃ−６）上記の各実施形態の音像定位処理装置は、電話端末に適用したものを示したが、電話端末に限られるものではなく、例えば、携帯音楽プレイヤーなど、音信号に基づいて聴取者に音を出力する手段を有する他の音出力装置に適用しても良い。又、例えば、ＤＶＤプレイヤーなどの、画像と共に音出力をする装置に適用しても良い。

（Ｃ−７）上記の各実施形態において、左耳用信号調節部１０４は、左耳用信号生成部１０２に対して後置されているが、前置して、調整済のｓ（ｎ）を、左耳用信号生成部１０２に与える構成としても良い。又、及び右耳用信号調節部１０５も同様に、右耳用信号生成部１０３に対して前置しても良い。

第１の実施形態の音像定位処理装置の全体構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の音源点が標準距離と一致する場合の、ＨＲＴＦの求め方について示した説明図である。 第１の実施形態の音源点が標準距離よりも遠い場合の、ＨＲＴＦの求め方について示した説明図である。 第１の実施形態の音源点が標準距離よりも近い場合の、ＨＲＴＦの求め方について示した説明図である。 第２の実施形態の音像定位処理装置の全体構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の左耳受聴用信号調節部及び、右耳受聴用信号調節部の内部構成を示すブロック図である。 第２の実施形態の距離感調節パターンの第１の例を示す説明図である。 第２の実施形態の距離感調節パターンの第２の例を示す説明図である。

符号の説明

１００…音像定位処理装置、１０１…ＨＲＴＦ選択部、１０１ａ…標準ＨＲＴＦ記憶部、１０２…左耳用信号生成部、１０３…右耳用信号生成部、１０４…左耳用信号調節部、１０４ａ…ゲイン調節部、１０５…右耳用信号調節部、１０５ａ…ゲイン調節部。

Claims (5)

1. 聴取者に聴取させるための聴取用音信号と、上記聴取者の位置を基準とした擬似音源位置の情報とが与えられると、上記聴取者にとって上記聴取用音信号に基づく音が、擬似的に上記擬似音源位置から聞こえるように、上記聴取用音信号に方向感及び距離感を付与する音像定位処理装置であって、
   仮想聴取者からの一又は複数の方向について基準となる位置における標準頭部伝達関数を記憶する標準頭部伝達関数記憶手段と、
   上記擬似音源位置の情報が与えられたとき、上記擬似音源位置における右耳用及び左耳用の頭部伝達関数として、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つを選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数を選択して補間された頭部伝達関数を形成する頭部伝達関数選択手段と、
   上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数を用いて、上記聴取用音信号に方向・距離感を付与する方向・距離感付与手段と、
   上記方向・距離感付与手段から出力された右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号、又は、上記方向・距離感付与手段へ入力される、同一信号でなる右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号に対し、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数に係る距離と、右耳又は左耳の位置と上記擬似音源位置との距離の差分又は比率に応じたゲイン調整により距離感の修正を行う距離感修正手段とを有し、
   上記頭部伝達関数選択手段は、上記聴取者の各耳の位置と上記擬似音源位置とを通る直線と、全ての標準頭部伝達関数に係る基準位置を有する面との交点、又は、その近傍位置について、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つ選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数選択して補間した標準頭部伝達関数を形成する
   ことを特徴とする音像定位処理装置。
2. 上記標準頭部伝達関数はそれぞれ、仮想聴取者から所定距離の球面上にある基準位置についてのものであることを特徴とする請求項１に記載の音像定位処理装置。
3. 上記距離感修正手段は、上記聴取用音信号における高域成分のパワー調節を行って距離感を修正することを特徴とする請求項２に記載の音像定位処理装置。
4. 聴取者に聴取させるための聴取用音信号と、任意の位置である擬似音源位置の情報とが与えられると、上記聴取者にとって上記聴取用音信号に基づく音が、擬似的に上記擬似音源位置から聞こえるように、上記聴取用音信号に方向感及び距離感を付与する音像定位処理プログラムであって、
   音出力装置に搭載されたコンピュータを、
   仮想聴取者からの一又は複数の方向について基準となる位置における標準頭部伝達関数を記憶する標準頭部伝達関数記憶手段と、
   上記擬似音源位置の情報が与えられたとき、上記擬似音源位置における右耳用及び左耳用の頭部伝達関数として、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つを選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数を選択して補間された頭部伝達関数を形成する頭部伝達関数選択手段と、
   上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数を用いて、上記聴取用音信号に方向・距離感を付与する方向・距離感付与手段と、
   上記方向・距離感付与手段から出力された右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号、又は、上記方向・距離感付与手段へ入力される、同一信号でなる右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号に対し、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数に係る距離と、右耳又は左耳の位置と上記擬似音源位置との距離の差分又は比率に応じたゲイン調整により距離感の修正を行う距離感修正手段として機能させ、
   上記頭部伝達関数選択手段は、上記聴取者の各耳の位置と上記擬似音源位置とを通る直線と、全ての標準頭部伝達関数に係る基準位置を有する面との交点、又は、その近傍位置について、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つ選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数選択して補間した標準頭部伝達関数を形成する
   ことを特徴とする音像定位処理プログラム。
5. 聴取者に聴取させるための聴取用音信号と、上記聴取者の位置を基準とした擬似音源位置の情報とが与えられると、上記聴取者にとって上記聴取用音信号に基づく音が、擬似的に上記擬似音源位置から聞こえるように、上記聴取用音信号に方向感及び距離感を付与する音像定位処理方法であって、
   標準頭部伝達関数記憶手段と、頭部伝達関数選択手段と、方向・距離感付与手段と、距離感修正手段とを有し、
   上記標準頭部伝達関数記憶手段は、仮想聴取者からの一又は複数の方向について基準となる位置における標準頭部伝達関数を記憶し、
   上記頭部伝達関数選択手段は、上記擬似音源位置の情報が与えられたとき、上記擬似音源位置における右耳用及び左耳用の頭部伝達関数として、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つを選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数を選択して補間された頭部伝達関数を形成し、
   上記方向・距離感付与手段は、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数を用いて、上記聴取用音信号に方向・距離感を付与し、
   上記距離感修正手段は、上記方向・距離感付与手段から出力された右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号、又は、上記方向・距離感付与手段へ入力される、同一信号でなる右耳用及び左耳用の上記聴取用音信号に対し、上記頭部伝達関数選択手段により求められた右耳用及び左耳用の頭部伝達関数に係る距離と、右耳又は左耳の位置と上記擬似音源位置との距離の差分又は比率に応じたゲイン調整により距離感の修正を行い、
   上記頭部伝達関数選択手段は、上記聴取者の各耳の位置と上記擬似音源位置とを通る直線と、全ての標準頭部伝達関数に係る基準位置を有する面との交点、又は、その近傍位置について、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から１つ選択し、又は、記憶されている上記標準頭部伝達関数の中から複数選択して補間した標準頭部伝達関数を形成する
   ことを特徴とする音像定位処理方法。

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