WO2006092995A1

WO2006092995A1 - 音響再生装置

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Publication number: WO2006092995A1
Application number: PCT/JP2006/303144
Authority: WO
Inventors: Yoshiki Ohta
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Current assignee: Pioneer Corp
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Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2006-09-08
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Abstract

　直接音成分と残響成分の相関を高くすることによって効果的な臨場感を提供することができる音響再生装置を提供すること。　信号処理部２００は、設定された残響制御係数に基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号の残響成分を生成する残響制御回路２４０と、各チャンネルのオーディオ信号および生成された残響成分の各スピーカへの出力制御を行う出力制御部２５０と、システム制御部１２５の制御の下、信号処理部２００内の各部を制御する信号処理制御部２６０と、を有し、予め定められたスピーカの出力先に伴い、各チャンネルのオーディオ信号および各残響成分を、当該該当するスピーカに出力するようになっている。

Description

明細書

音響再生装置

技術分野

[0001] 本発明は、入力された音信号に残響成分を生成して拡声制御する音響再生装置の技術分野に属する。

背景技術

[0002] 近年、音楽などの音源を再生する際に、当該音源が再生される音場空間の音場補正を行う AVアンプなどの再生装置が実用に供されており、また、最近では、音源が再生される音場空間の特性に基づいて当該音源の残響特性を補正し、音場空間の残響制御を行う技術が注目されて、る。

[0003] 特に、このような残響特性を補正する技術としては、当該残響特性を補正するために理想的な残響特性、例えば、残響時間が設定されると、設定された残響特性に基づいて、有限インパルス応答型フィルタ、すなわち、 FIR (Finite Impulse Response)フィルタを用いて、リスニングルームに拡声され、任意の聴取位置で取得された拡声音の残響特性を近似させる方法が提案されている (例えば、特許文献 1)。

特許文献 1：特開平 2003 - 255955号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しカゝしながら、従来の音場補正システムにあっては、直接音成分として提供される残響成分の元になる音信号と、間接音成分として提供される当該残響成分を同じスピー力によって拡声するようになつていたため、拡声音における直接音成分と残響成分との相関が高くなり、効果的に臨場感を提供することができない場合がある。

[0005] 本発明は、上記の課題の一例を解決するものとして、直接音成分と残響成分の相関を低くすることによって効果的な臨場感を提供することができる音響再生装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006] 上記の課題を解決するために、請求項 1に記載の発明は、入力された複数の音信号に基づいて当該各音信号の特性に応じた各スピーカである該当スピーカをそれぞれ拡声させる音響再生装置であって、音源として各音信号を取得する取得手段と、前記取得された各音信号における残響成分を生成する生成手段と、前記取得された各音信号を各該当スピーカから拡声させるとともに、前記生成された各残響成分を当該該当スピーカとは異なる非該当スピーカから出力させる出力制御手段と、を備える構成を有している。

図面の簡単な説明

[0007] [図 1]本願に係るサラウンドシステムの第 1実施形態の構成を示すブロック図である。

[図 2]第 1実施形態における信号処理部の構成を示すブロック図である。

[図 3]各残響制御回路に入力されたオーディオ信号の該当するスピーカのチャンネルに対応させた出力先のスピーカを示す図である。

[図 4]スピーカの決定方法を説明するための図である。

[図 5]スピーカと（1— IACC〔E3〕）の関係を示す図である。

[図 6]スピーカと（1— IACC〔L3〕）の関係を示す図である。

[図 7]第 1実施形態における信号処理部の残響制御回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

[0008] 100 · ·· サラウンドシステム

120 · ·· 信号処理装置

130 · · · スピーカシステム

128 · ·· 操作部

129 · · · システム制御部

200 · ·· 信号処理部

240 · ·· 残響制御回路

250 · ·· 出力制御部 241 · · - フィルタ処理部

242 · ·· 残響成分生成部

243 · ·· 第 1周波数合成部

244 · ·· 第 2周波数合成部 245 … 第 3周波数合成部

246 … 分配器

247 … 第 1生成部

248 … 第 2生成部

249 … 成分混合調整部

発明を実施するための最良の形態

[0009] 次に、本願に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。

[0010] なお、以下に説明する実施形態は、 5. lchのサラウンドシステム（以下、単に、サラゥンドシステムという。 )における信号処理装置に対して本願の音響再生装置を適用した場合の実施形態である。

[0011] まず、図 1を用いて本実施形態におけるサラウンドシステムの構成について説明する。なお、図 1は、本実施形態のサラウンドシステムの構成を示すブロック図である。

[0012] 本実施形態のサラウンドシステム 100は、図 1に示すように、リスニングルーム 10、すなわち、聴取者に対して再生される音を提供する音場空間に設置されるようになつており、音源の再生または取得を行うとともに、当該再生された音または取得された音に対して所定の信号処理を行うようになっている。そして、このサラウンドシステム 1 00は、 5. lchのスピーカシステム 130によって、信号処理された音を各スピーカ毎に拡声し、聴取者に対して臨場感 (サラウンド感)のある音場空間を提供するようになつている。

[0013] このサラウンドシステム 100は、記録メディアなどの音源を再生することにより、または、テレビジョン信号などの外部から音源を取得することにより、各スピーカに対応するチャンネル（チャネルとも言う。 )成分を有する一定の形式のビットストリームデータを出力する音源出力装置 110と、当該音源出力装置 110から出力されたビットストリームを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードし、各チャンネルのオーディオ信号毎に信号処理を行うとともに、リスニングルーム 10の残響特性その他の空間特性を解析する信号処理装置 120と、各チャンネルに対応する、すなわち、各特性を有する各種のスピーカからなるスピーカシステム 130と、から構成される。

[0014] なお、チャンネルとは、各スピーカに出力されるオーディオ信号の信号伝送路をいい、各チャンネルは、他のチャンネルと基本的には異なる特性を有するオーディオ信号を伝送するようになって！/、る。

[0015] 音源出力装置 110は、例えば、 CD (Compact disc)、 DVD (Digital Versatile Disc) などのメディア再生装置またはデジタルテレビジョン放送を受信する受信装置力構成される。この音源出力装置 110は、 CDなどの音源を再生することにより、または、放送された音源を取得し、 5. lchに対応する各チャンネル成分を有するビットストリームデータを信号処理装置 120に出力するようになって、る。

[0016] 信号処理装置 120には、音源出力装置 110から出力された各チャンネル成分を有するビットストリームデータが入力されるようになっており、この信号処理装置 120は、入力されたビットストリームデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするようになっている。

[0017] また、この信号処理装置 120は、

(1)デコードされた各オーディオ信号に対して周波数特性の調整、

(2)デコードされた各オーディオ信号に対して予め設定された周波数帯域毎に残響成分の生成および当該生成された残響成分における拡声するスピーカへの出力制御、

(3)デコードされた各オーディオ信号における信号レベルおよび遅延量の調整、を行うようになっており、当該信号処理された各オーディオ信号をアナログ信号に変換して音量レベルを調整するようになっている。そして、この信号処理装置 120は、音量レベルが調整された各オーディオ信号をスピーカシステム 130の各スピーカに出力するようになっている。

[0018] なお、本実施形態における信号処理装置 120の構成およびその動作の詳細については、後述する。

[0019] スピーカシステム 130は、聴取者の前方正面に配置されるセンタースピーカ 131と、聴取者の前方に配置されるとともにセンタースピーカ 131の右側または左側に配置されるフロント左スピーカ（以下、 FLスピーカという。 ) 132FLおよびフロント右スピー力（以下、 FR^ピー力という。 ) 132FRと、聴取者の後方に配置されるとともに、 FLスピー力 132FLおよび FRスピーカ 132FRのそれぞれの右側または左側に配置されるサラウンド左スピーカ（以下、 SLスピーカという。） 133SLおよびサラウンド右スピーカ (以下、 SR^ピー力という。 ) 133SRと、任意の位置に配置される低域再生用スピー力（以下、サブウーハという。） 134と、を有している。

[0020] 具体的には、センタースピーカ 131、 FLスピーカ 132FLおよび FRスピーカ 132F R、 SLスピーカ 133SLおよび SRスピーカ 133SRは、オーディオ信号を拡声する際の周波数帯域のほぼ全域にわたって再生可能な周波数特性を有する全帯域型のスピー力により構成されるとともに、その放射軸を聴取位置に向けて各信号を拡声するようになつている。また、サブウーハ 134は、所定の低域の周波数帯域を拡声する際に用いられるようになって、る。

[0021] 次に、本実施形態の信号処理装置 120の構成およびその動作について説明する。

[0022] 本実施形態の信号処理装置 120は、図 1に示すように、各チャンネル成分を有する所定の形式のビットストリームデータが入力され、各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードする際に用、る信号形式のオーディオデータに変換する入力処理部 121 と、変換されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、各チャンネル毎に信号処理を行う信号処理部 200と、各チャンネルのォーディォ信号に対してデジタル Zアナログ (以下、 DZAという。）変換を行う DZA変換器 122と、各チャンネル毎に各チャンネルの信号の再生レベルを増幅する電力増幅器 123と、各部の設定およびその他の操作を行うための操作部 124と、各部を制御するシステム制御部 125と、を有している。

[0023] なお、例えば、本実施形態の入力処理部 121は、本発明の取得手段を構成し、信号処理部 200は、本発明の生成手段および出力制御手段を構成する。

[0024] 入力処理部 121には、各チャンネル成分を有する所定の形式のビットストリームデータが入力されるようになっており、この入力処理部 121は、入力されたビットストリームデータを所定形式のオーディオデータに変換し、当該変換されたオーディオデータを信号処理部 200に出力するようになって、る。

[0025] 信号処理部 200には、入力処理部 121から出力されたオーディオデータが入力されるようになっており、この信号処理部 200は、入力されたオーディオデータを各チヤンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、各チャンネル毎に所定の信号処理を行、、該当するチャンネルのオーディオ信号をそれぞれ各 DZA変 122に出力するようになっている。

[0026] 具体的には、信号処理部 200は、後述するように、入力された信号に対して、周波数特性の調整、遅延時間の制御、信号レベル制御、および、残響成分の生成などの各信号処理を行う際に必要となる係数を決定し、当該決定された各係数に基づいて各信号処理を行うとともに、入力された各信号および生成された各信号の残響成分の各スピーカへの出力制御を行い、各 DZA変 l22に出力するようになっている

[0027] なお、本実施形態における信号処理部 200の構成およびその動作の詳細については、後述する。

[0028] DZ A変換器 122には、各チャンネル毎にそれぞれ信号処理が行われた各オーディォ信号が入力されるようになっており、この DZA変換器 122は、入力されたデジタル信号である各オーディオ信号およびテスト信号をアナログ信号に変換して各電力増幅器 123にそれぞれ出力するようになっている。

[0029] 電力増幅器 123には、各チャンネル毎に信号処理されたオーディオ信号が入力されるようになっており、この電力増幅器 123は、システム制御部 125の制御の下、操作部 124によって指定された音量の指示に基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号の再生レベルを増幅し、増幅された各オーディオ信号を各チャンネルに対応する各スピーカに出力するようになって、る。

[0030] 操作部 124は、各種確認ボタン、選択ボタン及び数字キー等の多数のキーを含むリモートコントロール装置または各種キーボタンにより構成されており、所定の操作指示を入力するために用いられるようになつている。特に、本実施形態の操作部 124は、各係数を直接設定することができるとともに、所定の残響時間に対応した後述する残響パラメータを設定することができるようになって、る。

[0031] システム制御部 125は、各スピーカよりオーディオ信号を拡声してオーディオ信号の拡声を行うための全般的な機能を総括的に制御するようになっている。特に、このシステム制御部 125は、ユーザの操作に基づ、てオーディオ信号を拡声する際の残響制御係数を設定する処理を行うようになってヽる。 [0032] 例えば、本実施形態のシステム制御部 125は、解析されたリスニングルーム 10の残響特性によって算出された、または、操作部 124を介して設定された残響パラメータ（後述する α )のデータに基づいて、残響制御係数を算出し、当該算出された各残響制御係数を、それぞれ、各残響制御回路 240に設定するようになっている。

[0033] 特に、本実施形態のシステム制御部 125は、各残響パラメータを算出する場合には、リスニングルーム 10の任意の聴取位置における各スピーカカも拡声された拡声音を、図示しないマイクロホンなどの機器を用いて計測および解析させ、その残響減衰特性の近似直線力もリスニングルーム 10の残響時間を算出するようになっている。そして、このシステム制御部 125は、残響時間に基づいて、残響付加量に比例し、一対一に対応するパラメータ. (残響パラメータ)を算出するようになっている。さらに、このシステム制御部 125は、後述するように、当該残響パラメータに基づいて残響制御係数を算出するようになって、る。

[0034] なお、この残響減衰特性とは、リスニングルーム 10における任意の聴取位置において聴取する拡声音の振幅レベル (強度）の時間的な減衰を示す特性を!ヽぅ。例えば、所定のテスト信号における集音信号に基づいて、各周波数帯域毎に、任意のスピー力から聴取位置にぉ、て定常音の再生を停止させた時間を基準として、振幅レベル力 S60dB減衰するまでの時間を残響時間という。

[0035] 次に、図 2および図 3を用いて本実施形態の信号処理部 200の構成およびその動作について説明する。なお、図 2は、本実施形態における信号処理部 200の構成を示すブロック図であり、図 3は、各残響制御回路 240に入力されたオーディオ信号の該当するスピーカのチャンネルに対応させた出力先のスピーカを示す図である。

[0036] 信号処理部 200は、上述のように、入力されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、システム制御部 125の制御の下、デコードされた各チャンネル毎のオーディオ信号に対して各チャンネル毎に所定の信号処理を行うようになっている。

[0037] 具体的には、この信号処理部 200は、入力されたオーディオデータに基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするデコーダ 210と、各チャンネル毎のォ一ディォ信号の周波数特性を調整する周波数特性調整回路 220と、他のチャンネルとのチャンネル間における信号レベルを調整するとともに、各チャンネル毎に入力された信号を遅延させる信号レベル Z遅延調整部 230と、後述するように設定された残響制御係数に基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号の残響成分を生成する残響制御回路 240と、各チャンネルのオーディオ信号および生成された残響成分の各スピーカへの出力制御を行う出力制御部 250と、システム制御部 125の制御の下、信号処理部 200内の各部を制御する信号処理制御部 260と、を有している。

[0038] なお、この信号処理部 200は、各チャンネル毎に、周波数特性調整回路 220、信号レベル Z遅延調整部 230および残響制御回路 240を有しており、信号処理制御部 260と各部は、バス Bにより接続されている。また、例えば、本実施形態の残響制御回路 240は、本発明の生成手段を構成し、出力制御部 250は、本発明の出力制御手段を構成する。

[0039] デコーダ 210には、オーディオデータが入力されるようになっており、このデコーダ 210は、入力されたオーディオデータを、各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードし、各チャンネル毎に周波数特性調整回路 220に出力するようになっている。

[0040] 各周波数特性調整回路 220には、信号処理制御部 260の制御の下、各周波数帯域毎に、信号成分の利得 (ゲイン)を調整するためのフィルタ係数が設定されるようになっている。また、この各周波数特性調整回路 220には、入力された各チャンネル毎のオーディオ信号が入力されるようになっており、設定された各フィルタ係数に基づ Vヽて入力された信号に対して周波数特性の調整を行!ヽ、各信号レベル Z遅延調整部 230に出力するようになっている。

[0041] 各信号レベル Z遅延調整部 230には、信号処理制御部 260の制御の下、各チヤンネル毎に、チャンネル間における減衰率を調整するための係数 (以下、減衰係数という。）と、各チャンネルに該当するオーディオ信号またはテスト信号における遅延量 (遅延時間）を調整するための係数 (以下、遅延制御係数という。）と、が設定されるようになつている。また、この各信号レベル Z遅延調整部 230には、各周波数帯域毎に周波数特性が調整されたオーディオ信号が入力されるようになっており、この各信号レベル Z遅延調整部 230は、設定された減衰係数および遅延制御係数に基づ!/、て、入力されたオーディオ信号に対してチャンネル間における減衰率および遅延量を調整し、当該減衰率および遅延量が調整されたオーディオ信号を各残響制御回路 2 40に出力するようになって、る。

[0042] 各残響制御回路 240には、信号処理制御部 260によって後述するように決定された残響制御係数がそれぞれ設定されるようになっており、当該各残響制御回路 240 は、信号レベルが調整されたオーディオ信号に対して残響成分を生成し、出力制御部 250に出力するようになっている。

[0043] 具体的には、各残響制御回路 240には、信号レベルおよび遅延量が調整されたォ一ディォ信号が入力されるようになっており、この各残響制御回路 240は、各チャンネル毎に入力されたオーディオ信号を複数の周波数帯域毎に分割するようになっている。また、この各残響制御回路 240は、後述する残響制御係数に基づいて入力されたオーディオ信号に各周波数帯域毎の残響成分を生成し、当該生成された残響成分と入力されたオーディオ信号 (以下、直接音成分という。）を出力制御部 250に出力するようになっている。

[0044] なお、本実施形態における残響制御回路 240の構成およびその動作の詳細は、後述する。

[0045] 出力制御部 250には、各残響制御回路 240から出力された各チャンネルのオーディォ信号および当該各残響制御回路 240にて生成された残響成分が入力されるようになっている。この出力制御部 250は、直接音成分を各チャンネル毎に定められたスピーカ（以下、該当スピーカともいう。 )に出力するとともに、残響成分を、後述するように、予め定められたスピーカの出力先に伴い、該当スピーカとは異なるスピーカ（以下、非該当スピーカという。）に出力するようになっている。すなわち、この出力制御部 250は、残響成分については、直接音成分が出力されないスピーカに出力するようになつている。

[0046] 通常、各チャンネルのオーディオ信号に残響成分を付加し、当該残響成分が付加された各オーディオ信号を各チャンネルのスピーカから拡声させる場合に、残響成分が当該残響成分の元になるオーディオ信号と同じスピーカから拡声される。したがつて、聴取者においては、オーディオ信号の拡声によって生じる残響成分が一方向のみからしカゝ聴取することができな!/ヽので、自然な残響感を提供することができな、場合が多い。すなわち、コンサートホールなどの所定のリスニング環境においては、任意の音によって生ずる残響成分は、様々な方向から聴取者に到達するため、当該リスニング環境を再現するためには、残響成分を様々な方向から聴取者に提供すればよいとされる。

[0047] 一方、残響成分を様々な方向から聴取者に提供したとしても、高い臨場感が得られるものでなぐ高い臨場感を提供するためには、聴取者に到達する際に残響成分の相関性を考慮した一定の基準に基づいて当該残響成分を提供することが必要となる

[0048] 本実施形態では、出力制御部 250は、当該基準となる指標に、任意のリスニングルーム 10において聴取者に直接的に到達する直接音成分の指標となる（1 IACC (I nteraural Cross-Correlation Coefficient)〔E3〕）と、当該聴取者に間接的に到達する間接音成分の指標となる（1 IACC〔L3〕 )を用いて、残響成分を拡声するスピーカを予め決定し、当該決定されたスピーカ配置に基づいて、残響制御回路 240にて生成された各チャンネルの残響成分の出力を制御するようになって!/ヽる。

[0049] 例えば、本実施形態では、所定の装置にて、この（1 IACC〔E3〕 )と（1 IACC〔 L3〕）との 2つ指標の平均を予め算出し、図 3に示すように、元のチャンネル、すなわち、各残響制御回路 240に入力されたオーディオ信号の該当するスピーカのチャンネルに対応させた出力先のスピーカを決定するようになっている。そして、出力制御部 250は、当該決定されたスピーカに対応するように、後述する第 1残響成分および第 2残響成分の各残響成分と、直接音成分と、を出力するようになっている。

[0050] ここで、各残響制御回路 240に入力されたオーディオ信号の該当するスピーカのチャンネルに対応させた出力先のスピーカの決定方法について説明する。なお、図 4は、スピーカの決定方法を説明するための図であり、図 5は、スピーカと（1 IACC [E3])の関係を示す図である。また、図 6は、スピーカと（1— IACC[L3])の関係を示す図である。

[0051] この（1— IACC〔E3〕）とは、別名 BQI (Binaural Quality Index)といい、リスニングノレーム 10の主観的プリファレンスと極めて相関が高いことを示す指標である。また、この IACC〔E3〕は、リスニングルーム 10において任意の場所における聴取者に直接音成分が届いてから 80msecまでの（Early)成分において、中心周波数 500Hz、 lkH z、 2kHzの三バンドの両耳間相関係数を平均化したものである。一方、（1 IACC〔 L3〕）とは、聴取者における音の包まれ感を示し、 LEV (Listener Envelopment )との関連性を示す指標である。また、この IACC〔L3〕は、リスニングルーム 10において任意の場所における聴取者に直接音成分が届いてから 80msecから 1000msecまでの成分において、中心周波数 500Hz、 lkHz、 2kHzの三バンドの両耳間相関係数を平均化したものである。

[0052] 例えば、図 4に示すように、基準となる任意のスピーカ（以下、基準スピーカという。 ) 力も直接音成分を出力した際に、残響成分を出力する FLスピーカとピー力、または、 SLスピーカと SRスピーカなど左右対象となるスピーカの配設位置を、聴取位置を中心に 360度回転させてみると、スピーカ 1の配置角度、スピーカ 2の配置角度における各両耳相関係数は、図 5および図 6に示すように、（1 IACC〔E3〕）と（1 IACC〔L3〕）の指標とも、スピーカ 1の配置角度 120度、スピーカ 2の配置角度 240 度としたとき、または、スピーカ 1とスピーカ 2の配置角度を逆、具体的には、スピーカ 1の配置角度 240度、スピーカ 2の配置角度 120度としたときに高くなる。

[0053] すなわち、基準となるスピーカ力直接音成分が拡声され、両耳相関係数が低い配置角度にて残響成分が拡声されると、直接音成分とは相関が無くなり、同じ周波数成分を有する信号であっても異なる成分の音と認識するようになる。

[0054] したがって、任意のスピーカから直接音成分を拡声した場合に、左右対称となるスピー力から残響成分を拡声すると、スピーカの配置角度が 120度、および、 250度の角度で両耳相関係数が高くなるので、本実施形態では、各チャンネルのオーディオ信号である直接音成分を拡声するスピーカに対してスピーカの配置角度が 120度、および、 250度の配置位置に配置されるであろうスピーカから残響成分を拡声させるように各残響成分の出力先のスピーカが決定されるようになって!/、る。

[0055] 信号処理制御部 260は、システム制御部 125の指示の下、解析されたリスニングルーム 10の空間特性または操作部 124を介して設定された値に基づいて、各周波数特性調整回路 220、各信号レベル Z遅延調整部 230および各残響制御回路 240のフィルタ係数、減衰係数、遅延制御係数の各係数の決定およびその設定を行うようになっている。また、この信号処理制御部 260は、解析されたリスニングルーム 10の残響特性によって算出された、または、操作部 124を介して設定された残響パラメ一タのデータに基づいて、各残響制御回路 240における各残響成分の生成制御を行うための残響制御係数を各周波数帯域毎に算出し、当該算出された各残響制御係数を、それぞれ、各残響制御回路 240に設定するようになっている。

[0056] 例えば、本実施形態の信号処理制御部 260260は、残響時間を示す残響付加量と一対一に対応する残響パラメータに基づいて残響制御係数 glおよび g2を各残響制御回路 240毎に、かつ、各周波数帯域毎に算出するようになっている。

[0057] ここで、パラメータ glは、残響パラメータをひとすると、 gl = a ^(ml)にて算出されるものである。また、パラメータ glは、 gl < lを満足させる値であるとともに、パラメータ 1)は、予め定められた自然数を示す。ただし、（ml)は各残響制御回路 240毎および各周波数帯域毎に異なる値を用いることが望ましいが、各残響制御回路 240毎または各周波数帯域毎に同一の値を示すようにしてもょ、。

[0058] 一方、パラメータ g2は、ノラメータ glと同様に、残響パラメータを aとすると、 g2 = a ^(m にて算出されるものである。また、パラメータ g2は、 g2く 1を満足させる値であるとともに、パラメータ (m2)は、予め定められた自然数を示す。ただし、（m2)は各残響制御回路 240毎および各周波数帯域毎に異なる値を示すことが望ましいが、各残響制御回路 240毎または各周波数帯域毎に同一の値を示すようにしてもよい。

[0059] 次に、図 7を用いて本実施形態における各残響制御回路 240の構成およびその動作について説明する。なお、図 7は、本実施形態における残響制御回路 240の構成を示すブロック図である。また、本実施形態における各残響制御回路 240は同様の構成を有している。

[0060] 各残響制御回路 240には、信号レベルおよび遅延量が調整された各チャンネルのオーディオ信号が入力されるようになっている。この各残響制御回路 240は、オーディォ信号が入力されると、当該入力されたオーディオ信号を複数の周波数帯域毎に分割するようになっており、信号処理制御部 260によって設定された残響制御係数に基づいて入力されたオーディオ信号に対して各周波数帯域毎に残響成分を生成するようになつている。そして、各残響制御回路 240は、周波数帯域毎に生成された残響成分と周波数帯域毎に分割されたオーディオ信号を合成して各 DZA変 1 22に出力するようになって、る。

[0061] また、各残響制御回路 240には、信号処理制御部 260の制御の下、当該信号処理制御部 260によって上述のように算出された残響制御係数が設定されるようになっている。

[0062] 具体的には、この各残響制御回路 240は、図 7に示すように、入力されたオーディォ信号を予め定められた周波数帯域毎に分割するフィルタ処理部 241と、信号処理制御部 260によって残響制御係数が設定されるとともに、当該設定された残響制御係数に基づいて分割された各周波数帯域毎に残響成分を生成する残響成分生成部 242と、各周波数帯域毎に生成された残響成分を合成する第 1周波数合成部 243 および第 2周波数合成部 244と、周波数帯域毎に分割されたオーディオ信号を合成する第 3周波数合成部 245と、を有している。

[0063] なお、この残響成分生成部 242に設定される残響制御係数は、各チャンネル毎および各周波数帯域毎にそれぞれ設定されるようになっている。

[0064] フィルタ処理部 241には、当該フィルタ処理部 241に接続された信号レベル Ζ遅延調整部 230から出力された一のチャンネルにおけるオーディオ信号が入力されるようになっている。また、このフィルタ処理部 241、一のチャンネルにおけるオーディオ信号が入力されると、入力されたオーディオ信号を予め定められた周波数帯域毎の信号成分に分割し、当該分割された各信号成分をそれぞれ各残響成分生成部 242〖こ出力するようになっている。

[0065] 例えば、本実施形態のフィルタ処理部 241は、 500Hz, lkHz、 2kHz, 4kHz, 8k Hzおよび 16kHzの各周波数を中心周波数とする周波数帯域に分割するようになつており、分割された各信号成分をそれぞれ各残響成分生成部 242に出力するようになっている。

[0066] 各残響成分生成部 242は、信号処理制御部 260によって当該各残響成分生成部 242に対応する残響制御係数が設定されるようになっている。また、各残響成分生成部 242は、分割されたオーディオ信号の一の信号成分に対して、設定された残響制御係数に基づいて残響成分を生成するようになっており、生成された残響成分と入力された信号成分を第 1周波数合成部 243、第 2周波数合成部 244および第 3周波数合成部 245に出力するようになって、る。

[0067] 具体的には、各残響成分生成部 242は、入力されたオーディオ信号に対して各周波数帯域毎に予め定められた周波数帯域の成分に複数に分配する分配器 246と、残響制御係数が設定され、当該設定された残響制御係数に基づ!/、て分配された一の成分に対して第 1の残響成分である第 1残響成分を生成する第 1生成部 247と、残響制御係数が設定され、当該設定された残響制御係数に基づ、て分配された一の成分に対して第 2の残響成分である第 2残響成分を生成する第 2生成部 248と、第 1 残響成分と第 2残響成分に基づいて第 1生成部 247及び第 2生成部 248に帰還させる残響成分 (以下、帰還残響成分という。）を生成する成分混合調整部 249と、を有している。

[0068] なお、図 6には、各残響成分生成部 242が周波数帯域毎に第 1残響成分生成部 2 42から第 n残響成分生成部 242までの各残響成分生成部 242が示されてヽるが、例えば、本実施形態では、 500Hz, lkHz、 2kHz, 4kHz, 8kHzおよび 16kHzの各周波数を中心周波数とする周波数帯域毎に低域の周波数帯域力順に第 1残響成分生成部 242252から第 6残響成分生成部 242まで設けられている。また、例えば、本実施形態の残響成分生成部 242は、本発明の生成手段を構成する。

[0069] 各分配器 246には、フィルタ処理部 241から出力された該当する一の信号成分が入力されるようになっており、この各分配器 246は、入力された信号成分を、第 1生成部 247、第 2生成部 248および第 3周波数合成部 245にそれぞれ分配するようになつている。

[0070] 具体的には、この各分配器 246は、入力された信号成分に対してそれぞれ異なる係数を乗算することによって、第 1の信号成分 (以下、第 1信号成分という。）および第 2の信号成分 (以下、第 2信号成分という。）を生成し、当該生成された第 1信号成分および第 2信号成分を第 1生成部 247または第 2生成部 248にそれぞれ出力するようになっている。一方、この各分配器 246は、第 1周波数合成部 243に対しては、そのままの信号成分 (上述の直接音成分)を直接出力するようになって!/、る。

[0071] なお、この各分配器 246は、第 1生成部 247および第 2生成部 248において残響成分を生成する際の帰還補償を行うために分配する信号成分に、それぞれ、予め設定された係数 blまたは b2 (以下、初期係数という。）を乗算するようになっている。

[0072] 第 1生成部 247には、信号処理制御部 260によって当該残響制御回路 240でかつ当該周波数帯域に該当する残響制御係数が設定されるようになっており、例えば、本実施形態では、第 1生成部 247の内部に設けられたメモリ（図示せず）に設定されるようになっている。

[0073] また、この第 1生成部 247には、分配器 246から出力され、初期係数が乗算された第 1信号成分と、後述するように、成分混合調整部 249から出力され、予め定められた遅延時間を有する帰還残響成分と、が入力されるようになっている。そして、この第 1生成部 247は、入力された第 1信号成分に予め定められた遅延時間を有する帰還残響成分を加算するとともに、設定された残響制御係数に基づいて、加算された第 1 信号成分における予め定められた遅延時間を有する残響成分を生成し、生成された残響成分を第 1残響成分として第 1周波数合成部 243および成分混合調整部 249に出力するようになっている。

[0074] 例えば、この第 1生成部 247は、オーディオ信号の一の信号成分が残響制御回路 240に入力されると、内部のメモリに設定された残響制御係数に基づいて第 1信号成分に対して (式 1)に示す演算を行い、第 1残響成分を生成するようになっており、生成された第 1残響成分を第 1周波数合成部 243および成分混合調整部 249に出力するようになっている。

[数 1] 第 1残饗成分 = (第 1信号成分） x z ( ^{m l} ) X _g l · · ' · (式 1 ) ただし、パラメータ glは、上述したように、信号処理制御部 260にて算出され、設定された残響制御係数の一つである。また、（ml)は各残響制御回路 240毎および各第 1生成部 247毎に異なる値を示すことが望ましいが、各残響制御回路 240毎または各第 1生成部 247毎に同一の値を示すようにしてもよい。

[0075] なお、第 1生成部 247において生成される第 1残響成分は、（式 1)に示すように、パラメータ ocが大きくなれば残響時間が増加し、パラメータ ocが減少すれば残響時間が減少するようになっている。また、成分混合調整部 249から出力され、予め定められた遅延時間を有する帰還残響成分は、後述するように、第 1残響成分および第 2 残響成分が混合されてヽる残響成分である。

[0076] 第 2生成部 248には、第 1生成部 247と同様に、信号処理制御部 260によって当該残響制御回路 240でかつ当該周波数帯域に該当する残響制御係数が設定されるようになつており、例えば、本実施形態では、第 2生成部 248の内部に設けられたメモリ (図示せず）に設定されるようになっている。

[0077] また、この第 2生成部 248には、分配器 246から出力され、初期係数が乗算された第 2信号成分と、後述するように、成分混合調整部 249から出力され、予め定められた遅延時間を有する帰還残響成分と、が入力されるようになっている。そして、この第 2生成部 248は、入力された第 2信号成分に予め定められた遅延時間を有する帰還残響成分を加算するとともに、設定された残響制御係数に基づいて、加算された第 1 信号成分における予め定められた遅延時間を有する残響成分を生成し、生成された残響成分を第 2残響成分として第 2周波数合成部 244および成分混合調整部 249に出力するようになっている。

[0078] 例えば、この第 2生成部 248は、オーディオ信号の一の信号成分が残響制御回路 240に入力されると、内部のメモリに設定された残響制御係数に基づいて第 2信号成分に対して (式 2)に示す演算を行い、第 2残響成分を生成するようになっており、生成された第 2残響成分を第 2周波数合成部 244および成分混合調整部 249に出力するようになっている。

[数 2] 第 2残響成分 = (第 2信号成分） X Z ⁽ - ^{ffl 2 )} X g 2 · · ' . (式 2 ) ただし、パラメータ g2は、上述したように、パラメータ glと同様に、信号処理制御部 26 0にて算出され、設定された残響制御係数の一つである。また、（m2)は各残響制御回路 240毎および各第 2生成部 248毎に異なる値を示すことが望ま U、が、各残響制御回路 240毎または各第 2生成部 248毎に同一の値を示すようにしてもよい。

[0079] なお、第 1生成部 247と同様に、第 2生成部 248において生成される第 2残響成分は、（式 2)に示すように、パラメータ aが大きくなれば残響時間が増加し、パラメータ αが減少すれば残響時間が減少するようになっている。また、成分混合調整部 249 から出力され、予め定められた遅延時間を有する帰還残響成分は、後述するように、第 1残響成分および第 2残響成分が混合されている残響成分である。

[0080] 成分混合調整部 249には、第 1生成部 247から出力された第 1残響成分と第 2生成部 248から出力された第 2残響成分とが入力されるようになっており、この成分混合調整部 249は、入力された第 1残響成分および第 2残響成分に基づいて帰還残響成分を生成し、生成された帰還残響成分を第 1生成部 247および第 2生成部 248に出力、すなわち、帰還させるようになつている。

[0081] 例えば、成分混合調整部 249は、入力された第 1残響成分と第 2残響成分を用いて (式 3)に示す演算をし、第 1残響成分と第 2残響成分を混合するようになっており、 (式 3)の行列式を用いて生成された残響成分を帰還残響成分として第 1生成部 247 および第 2生成部 248に出力するようになって、る。

[数 3]

(βい； (第 1残響成分，第 2残響成分） A · · . (式 3 ) ただし、 B1および B2は帰還残響成分を示し、成分混合調整部 249は、第 1帰還残響成分 B1は第 1生成部 247255に帰還させ、第 2帰還残響成分 B2は第 2生成部 24 8256に帰還させる。また、（式 3)に示す行列 Aは、（式 4)によって示され、当該行列 Aはュ-タリ行列である。

[数 4]

(式 4 )

[0082] なお、行列 Aがュ-タリ行列（A^_1= AT)であると、上述の gl < lおよび g2< lの条件とともに、当該残響成分生成部 242の帰還回路は安定することとなる。

[0083] 第 1周波数合成部 243には、各残響成分生成部 242において生成された第 1残響成分が入力されるようになっており、この第 1周波数合成部 243は、入力された各第 1 残響成分を合成し、当該チャンネルの第 1残響成分におけるオーディオ信号を再生成し、出力制御部 250に出力するようになって、る。

[0084] 第 2周波数合成部 244には、各残響成分生成部 242において生成された第 2残響成分が入力されるようになっており、この第 2周波数合成部 244は、入力された各第 2 残響成分を合成し、当該チャンネルの第 2残響成分におけるオーディオ信号を再生成し、出力制御部 250に出力するようになって、る。

[0085] 第 3周波数合成部 245には、各周波数帯域に分割されたオーディオ信号の一信号成分が入力されるようになっており、この第 3周波数合成部 245は、入力された各周波数帯域に分割されたオーディオ信号の一信号成分を合成し、当該チャンネルのォ一ディォ信号を再生成し、出力制御部 250に出力するようになっている。

[0086] なお、本実施形態の残響成分生成部 242では、第 1生成部 247、第 2生成部 248 および成分混合調整部 249によって、フィードバックディレイネットワーク（FDN： Feed back Delay Network)を構成するようになっており、本実施形態の残響成分生成部 24 2は、当該フィードバックディレイネットワークを用いて残響成分を生成するようになつている。

[0087] 以上本実施形態によれば、入力された複数のオーディオ信号に基づいて当該各ォ一ディォ信号の特性に応じた各スピーカである該当スピーカをそれぞれ拡声させる信号処理装置 120であって、音源として各オーディオ信号を取得する入力処理装置 121と、取得された各オーディオ信号における残響成分を生成する残響制御回路 2 40と、取得された各オーディオ信号を各該当スピーカから拡声させるとともに、生成された各残響成分を当該該当スピーカとは異なる非該当スピーカから出力させる出力制御部 250と、を備える構成を有している。

[0088] この構成により、本実施形態の信号処理装置 120は、得られた各オーディオ信号を各該当スピーカから拡声させるとともに、生成された各残響成分を当該該当スピーカとは異なる非該当スピーカ力出力させるので、直接音成分と残響成分の相関を高くすることができるとともに、効果的な臨場感を提供することができる。

[0089] また、本実施形態の信号処理装置 120は、残響制御回路 240が、各オーディオ信号毎に少なくとも 2種類の残響成分を生成するとともに、出力制御部 250が、各ォーディォ信号における各残響成分を、それぞれ、聴取者に対して対称的に配置されるスピーカから出力させる構成を有して、る。

[0090] この構成により、本実施形態の信号処理装置 120は、各オーディオ信号における各残響成分を、それぞれ、聴取者に対して対称的に配置されるスピーカから出力させるので、直接音成分と残響成分の相関を低くすることができるとともに、効果的な臨場感を提供することができる。

[0091] また、本実施形態の信号処理装置 120は、残響制御回路 240が、パラメータ ocを変化させることによって、少なくとも 2種類の残響成分の付加量を調整する。この構成により、容易にかつ的確にオーディオ信号に対して残響成分を生成することができるとともに、直接音成分と残響成分の相関を低くすることができる。

[0092] また、本実施形態の信号処理装置 120は、残響制御回路 240が、一のパラメータに基づ!/ヽて少なくとも 2種類の残響成分を生成する構成を有してヽるので、容易にかつ的確にオーディオ信号に対して複数の残響成分を生成することができる。

[0093] また、本実施形態の信号処理装置 120は、出力制御部 250が、スピーカから拡声された際に聴取者に直接的に到達する直接音成分の両耳相関係数と当該スピーカ力拡声された際に聴取者に間接的に到達する間接音成分の両耳相関係数の 2種類の相関係数に基づいて残響成分を出力するスピーカを定める構成を有している。

[0094] この構成により、本実施形態の信号処理装置 120は、直接音成分の両耳相関係数

、例えば、 IACC (Interaural Cross-Correction Coefficient) (E3)と間接音成分の両耳相関係数、例えば、 IACC (Interaural Cross-Correction Coefficient) (L3)の 2種類の相関係数に基づいて残響成分を出力するスピーカを定めるので、直接音成分と残響成分の相関を低くすることができるとともに、効果的な臨場感を提供することができる。

[0095] なお、本実施形態では、各チャンネル毎および予め設定された周波数帯域毎に残響パラメータを算出し、残響制御回路 240に各周波数帯域毎に残響時間係数を設定するようになっているが、予め設定された周波数帯域毎に分割せずに、各チャンネル毎に全周波数帯域における残響パラメータを算出するとともに、当該算出された残響パラメータに基づいて残響制御係数を算出し、当該算出された残響制御係数を各チャンネル毎の残響制御回路 240に設定するようにしてもょ、。 [0096] また、本実施形態では、各チャンネル毎に残響パラメータを算出し、残響制御回路 240に各周波数帯域毎に残響時間係数を設定するようになっているが、全チャンネルー度に残響パラメータを算出するようにしてもよいし、全チャンネル唯一の残響パラメータを算出するようにしてもょ、。

[0097] また、本実施形態では、各残響制御回路 240は、 2系統のパスにおける各残響成分を混合し、残響制御係数データに基づヽて残響成分を生成するようになって!/ヽる力 1系統または 3系統以上のノスよって残響成分を生成してもよ、。

[0098] また、本実施形態では、各残響制御回路 240は、予め定められた周波数帯域毎に残響成分を生成するようになっているが、入力されたオーディオ信号を複数の周波数帯域毎に分割せずに、当該残響成分を生成してもよい。

[0099] この場合に、各残響制御回路 240において、オーディオ信号およびテスト信号の全周波数帯域に対して残響成分の生成および付加を行う残響成分生成部 242を設けることによって、または、予め定められた各周波数帯域毎に残響成分を生成する残響成分生成部 242を縦列に設けることによって、当該残響成分を生成してもよい。

[0100] また、本実施形態では、各残響制御回路 240は、 2系統のパスにおける各残響成分を混合し、残響制御係数データに基づヽて残響成分を生成するようになって!/ヽる力残響制御係数データを用いて生成すべき残響成分の遅延時間を生成すればよぐ上述以外の方法によって残響成分を生成することも可能である。

[0101] また、本実施形態では、 5. lchのサラウンドシステム 100を用いて残響時間の設定処理について説明している力勿論、 7. lchのサラウンドシステム 100についても、または、擬似的なサラウンド効果を適用する装置を備えることにより、 AVアンプなどのステレオ用音響再生装置などの他の音響再生装置についても、適用することができる。

[0102] また、本実施形態では、信号処理装置 120において、音源出力装置 110において出力されたデジタル信号に基づヽて残響成分の付加その他の信号処理を行うようになっているが、勿論、当該信号処理装置 120において、音源出力装置 110から出力されたアナログ信号またはその他の外部力入力されたアナログ信号に基づいて信号処理を行うようにしてもょヽ。また、 2005年 3月 1日に出願された明細書、特許請求の範囲、図面、要約を含む日本の特許出願（No. 2005-56356)の全ての開示は、その全てを参照することよって、ここに組み込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 入力された複数の音信号に基づいて当該各音信号の特性に応じた各スピーカである該当スピーカをそれぞれ拡声させる音響再生装置であって、

音源として各音信号を取得する取得手段と、

前記取得された各音信号における残響成分を生成する生成手段と、

前記取得された各音信号を各該当スピーカから拡声させるとともに、前記生成された各残響成分を当該該当スピーカとは異なる非該当スピーカ力出力させる出力制御手段と、

を備えることを特徴とする音響再生装置。

[2] 請求項 1に記載の音響再生装置にお!、て、

前記生成手段が、前記各音信号毎に少なくとも 2種類の残響成分を生成するとともに、

前記出力制御手段が、各音信号における各残響成分を、それぞれ、聴取者に対して対称的に配置される該当スピーカから出力させることを特徴とする音響再生装置。

[3] 請求項 2に記載の音響再生装置において、

前記生成手段が、残響付加量に対応したパラメータを変化させることによって、少なくとも 2種類の残響成分を生成することを特徴とする音響再生装置。

[4] 請求項 3に記載の音響再生装置において、

前記生成手段が、一のパラメータに基づいて少なくとも 2種類の残響成分を生成することを特徴とする音響再生装置。

[5] 請求項 1乃至 4の何れか一項に記載の音響再生装置において、

前記出力制御手段が、所定の両耳相関係数に基づいて前記残響成分を出力するスピーカを定めることを特徴とする音響再生装置。

[6] 請求項 5に記載の音響再生装置において、

前記出力制御手段が、スピーカから拡声された際に聴取者に直接的に到達する直接音成分の両耳相関係数と当該スピーカ力拡声された際に聴取者に間接的に到達する間接音成分の両耳相関係数の 2種類の相関係数に基づいて前記残響成分を出力するスピーカを定めることを特徴とする音響再生装置。

[7] 請求項 6に記載の音響再生装置において、

前記出力制御手段が、前記直接音成分の両耳相関係数として IACC dnteraural C ross-Correction Coefficient) (E3)を用いるとともに、前記間接音成分の両耳相関係数として IACC (Interaural Cross-Correction Coefficient) (L3)を用い、当該

IACC (E3)と IACC (L3)の 2種類の相関係数に基づいて前記残響成分を出力するスピーカを定めることを特徴とする音響再生装置。

[8] 請求項 1乃至 7の何れか一項に記載の音響再生装置において、

前記生成手段が、予め定められた周波数帯域毎に前記残響成分を生成することを特徴とする音響再生装置。