JP4350905B2 - サラウンド処理システム - Google Patents
サラウンド処理システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4350905B2 JP4350905B2 JP2000577859A JP2000577859A JP4350905B2 JP 4350905 B2 JP4350905 B2 JP 4350905B2 JP 2000577859 A JP2000577859 A JP 2000577859A JP 2000577859 A JP2000577859 A JP 2000577859A JP 4350905 B2 JP4350905 B2 JP 4350905B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surround
- signal
- speaker
- output
- processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 243
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 106
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 56
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 claims description 12
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Stereophonic System (AREA)
Description
関連出願の参照
日本国特許出願平成１０年第２９６７０８号（平成１０年１０月１９日出願）の明細書、請求の範囲、図面および要約を含む全開示内容は、これら全開示内容を参照することによって本出願に合体される。
技術分野
この発明は音像定位処理に関し、特に複数の受聴者に対する仮想音源の定位処理に関するものである。
背景技術
マルチチャネル音声の再生には、前方左スピーカ、前方右スピーカに加えて、前方中央スピーカ、サラウンド左スピーカ、サラウンド右スピーカが用いられる。サラウンド左スピーカ、サラウンド右スピーカは、受聴者の横方向もしくは後方に設置され、受聴者を包み込むような音場を生成する。しかしながら、サラウンド左スピーカ、サラウンド右スピーカの設置には物理的なスペース等の問題があるため、これを仮想音源として生成する装置が提案されている。この装置では、前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号は、それぞれ、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えられる。サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲは、図３１に示すように、フィルタ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄによって処理された後、前方左スピーカ４Ｌ、前方右スピーカ４Ｒに与えられる。フィルタ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの伝達関数Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２を下記のように設定すれば、あたかも受聴者２の後ろにスピーカＸＬ、ＸＲがあるかのごとく受聴者２の聴覚に訴えることができる。
Ｈ１１＝（ｈＲＲｈＬ’Ｌ−ｈＲＬｈＬ’Ｒ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
Ｈ１２＝（ｈＬＬｈＬ’Ｒ−ｈＬＲｈＬ’Ｌ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
Ｈ２１＝（ｈＲＲｈＲ’Ｌ−ｈＲＬｈＲ’Ｒ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
Ｈ２２＝（ｈＬＬｈＲ’Ｒ−ｈＬＲｈＲ’Ｌ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
なお、ここで、ｈＲＬはスピーカ４Ｒから受聴者２の左耳２Ｌまでの伝達関数、ｈＲＲはスピーカ４Ｒから受聴者２の右耳２Ｒまでの伝達関数、ｈＬＬはスピーカ４Ｌから受聴者２の左耳２Ｌまでの伝達関数、ｈＬＲはスピーカ４Ｌから受聴者２の右耳２Ｒまでの伝達関数である。
この方式を用いれば、物理的なサラウンドスピーカがなくとも、サラウンド音源を得ることができる。
また、図３２に示すように、サラウンド左チャネル信号ＳＬおよびサラウンド右チャネル信号ＳＲを仮想定位処理せず、単に逆相にするなどの移相処理を施して、前方左スピーカ４Ｌおよび前方右スピーカ４Ｒから再生する簡易な方法も提案されている。
しかしながら、図３１のような装置においては、仮想的なサラウンド音源が適切に得られる受聴者２の位置は、中心線（受聴者２と前方中央スピーカを結ぶ線）８に沿った前後わずかな範囲内である。このため、受聴者が２人いる場合には、２人の受聴者に対して同時に適切なサラウンド効果を与えることは実質的に不可能であった。
また、上記簡易な方法によれば、中心線８からはずれた位置では、左スピーカ４Ｌおよび右スピーカ４Ｒが受聴者２に対して左右非対称となるので、サラウンド信号が偏った方向に定位してしまう場合がある。
この発明は上記のような問題点を解決して、左右方向に受聴者が並んでも仮想的なサラウンド音源が得られるサラウンド処理システムを提供することを目的とする。また、左右方向に受聴者が並んでも、いずれの受聴者にとってもサラウンド信号が偏って定位することのない簡易なサラウンド処理システムを提供することを目的とする。
発明の開示
この発明は上記のような問題点を解決して、左右方向に受聴者が並んでも仮想的なサラウンド音源が得られるサラウンド処理システムを提供することを目的とする。
この発明によるサラウンド処理方法は、
第１の受聴者および第２の受聴者に対し、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカによって、仮想的にサラウンド右音源、サラウンド左音源を生成するサラウンド処理方法において、
第１の受聴者の左前方に前方左スピーカを配し、右前方に前方中央スピーカを配し、
第２の受聴者の左前方に前方中央スピーカを配し、右前方に前方右スピーカを配するとともに、
第１の受聴者と第２の受聴者の中間点と前方中央スピーカとを結ぶ中央線に関して、前方左スピーカと前記右スピーカ、第１の受聴者と第２の受聴者が対称な位置関係となるように配置を行い、
サラウンド右音源およびサラウンド左音源から、モノラルの音響が出力されるように、与えられたサラウンド信号に対して仮想定位処理を施して仮想音源生成のための信号を生成して、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、
前方左スピーカと前方右スピーカに仮想音源生成のための信号として同じ信号を与えることにより、第１の受聴者および第２の受聴者の双方に対して、仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成すること、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理システムは、
前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号を、それぞれ、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、
仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理システムは、
サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、
仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理システムは、
サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
サラウンドチャネル信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、
仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、前方左チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、前方右チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも前方中央チャネル信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
少なくとも前方左チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンドチャネル信号を加算した信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンドチャネル信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、前方左チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、前方右チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
少なくとも前方左チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した信号を加算した信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
本発明の特徴は、上記のように広く示すことができるが、その構成や内容は、目的および特徴とともに、図面を考慮に入れた上で、以下の開示によりさらに明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
図１に、この発明の一実施形態によるサラウンド処理システムの概念的構成図を示す。このシステムは、サラウンド処理装置５と、その出力に接続された前方左スピーカＳＰＬ、前方中央スピーカＳＰＣ、前方右スピーカＳＰＲを備えている。
図２に、この実施形態におけるスピーカの配置と受聴者の位置関係を示す。第１の受聴者２の左前方には前方左スピーカＳＰＬが配置され、右前方には前方中央スピーカＳＰＣが配置されている。第２の受聴者３の左前方には前方中央スピーカＳＰＣが配置され、右前方には前方右スピーカＳＰＲが配置されている。
受聴者２と受聴者３の中間点５と、前方中央スピーカＳＰＣとを結ぶ中央線１４に関して、前方左スピーカＳＰＬと前方右スピーカＳＰＲとが対称になっている。また、受聴者２と受聴者３の位置も、中央線１４に関して対称になっている。
図１において、サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲは、加算手段１０において混合される。したがって、サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲがステレオ信号として与えられている場合には、モノラル化されることとなる。サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲがモノラル信号として与えられている場合には、混合した後も同じモノラル信号が得られる。
仮想定位処理手段１２は、第１入力１６、第２入力１８に与えられた信号に対して仮想定位処理を施し、スピーカＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲに与えることにより、受聴者２の左に、第１入力１６の音響を発する仮想音源（図２の仮想サラウンド左音源ＸＬ２）を生成し、受聴者２の右に、第２入力１８の音響を発する仮想音源（図２の仮想サラウンド右音源ＸＲ２）を生成するためのものである。
仮想定位処理手段１２の第１入力１６、第２入力１８の双方には、加算手段１０からのモノラルのサラウンド信号が、それぞれ、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として与えられている。
仮想定位処理手段１２の第１の仮想定位出力は、前方左スピーカＳＰＬおよび前方右スピーカＳＰＲに与えられ、第２の仮想定位出力は、前方中央スピーカＳＰＣに与えられる。これにより、受聴者２に対して、その左右に、仮想サラウンド左音源ＸＬ２、仮想サラウンド右音源ＸＲ２が生成される（図２参照）。したがって、受聴者２は、仮想サラウンド左音源ＸＬ２からは第１のモノラル信号が出力され、仮想サラウンド右音源ＸＲ２からは第２のモノラル信号が出力されるかのような効果を得ることができる。
同様に、受聴者３に対しても、その左右に、仮想サラウンド左音源ＸＬ３、仮想サラウンド右音源ＸＲ３が生成される。ただし、受聴者２と受聴者３は、スピーカに関して対称な位置関係にあるので、受聴者３においては、仮想サラウンド左音源ＸＬ３からは第２のモノラル信号が再生され、仮想サラウンド右音源ＸＲ３からは第１のモノラル信号が再生されるかのような効果が得られる。つまり、受聴者２と受聴者３では、仮想サラウンド音源からの音が、左右反転することとなる。しかし、この実施形態では、サラウンド信号をモノラルにして、仮想定位処理を施しているので、実質的な左右反転の影響はない。
上記のようにして、左右に並んだ２人の受聴者２、３の双方に対して、仮想音源によるサラウンド効果を与えることができる。なお、受聴者２、３の前後にさらに受聴者がいるような場合（つまり受聴者が３人以上の場合）についても、各受聴者について同様のサラウンド効果を与えることができる。
ところで、モノラル信号のような相関の大きい信号を、受聴者の両横から出力すると、受聴者の頭の中に音像が定位して不自然な感じを与える。これを取り除くため、図３Ｃに示すように、非相関化処理手段１１を設けて、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号の相関度を小さくするようにしてもよい。
なお、サラウンド信号が１つのモノラル信号として与えられる場合には、図１の加算手段１０を省略して、図３Ａのような構成とすることもできる。つまり、与えられた１つのモノラル信号から、直接、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号を得るようにしてもよい。また、図３Ｂに示すように、非相関化処理手段１１を設けてもよい。
図４に、サラウンド処理装置を、ＤＳＰ２２を用いて実現した場合のハードウエア構成を示す。この装置は、前方左チャネル信号ＦＬ、中央チャネル信号ＦＣ、前方右チャネル信号ＦＲ、サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲ、低音信号ＬＦＥを入力として、これらを３つのスピーカＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲとサブウーファ・スピーカＳＰＳによって、再現するためのものである。
信号ＦＬ、ＦＣ、ＦＲ、ＳＬ、ＳＲ、ＬＦＥは、サラウンドエンコードされたディジタルビットストリームまたはアナログ信号をＡ／Ｄ変換器によってディジタル化したデータを、マルチチャンネル・サラウンドデコーダ（図示せず）に入力して、デコードを行うことによって得られる。これら信号は、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２２に与えられる。マルチチャンネル・サラウンドデコーダは、ＤＳＰ２２と別個にしても良いし、ＤＳＰ２２に内蔵させても良い。
ＤＳＰ２２は、メモリ２６に記憶されたプログラムにしたがって、このディジタルデータに対する加算、減算、フィルタリング、遅延等の処理を行い、前方左スピーカ用信号ＬＯＵＴ、前方中央スピーカ用信号ＣＯＵＴ、前方右スピーカ用信号ＲＯＵＴ、サブウーファ・スピーカ用信号ＳＵＢＯＵＴを生成する。これら信号は、Ｄ／Ａコンバータ２４によってアナログ信号に変換され、スピーカＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲ、ＳＰＳに与えられる。なお、メモリ２６へのプログラムの格納等の処理は、マイクロプロセッサ２０によって行う。このプログラムは、ＲＯＭ等に予め焼き付けられたものであってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ等の他の記録媒体からインストールされたものであってもよい。
なお、この実施形態においては、図５に示すように、中央線１４に関して、スピーカＳＰＬ、ＳＰＲが対称に配置され、受聴者２、３が対称に位置しているものとして説明を行う。ただし、ウーファー・スピーカＳＰＳによって出力される低音は、波長が長く指向性が弱いため、どのような位置に置いても良い。
また、この実施形態では、前方中央に画像表示のためのモニタ３０が設けられており、当該モニタ３０に前方中央スピーカＳＰＣが内蔵されている。もちろん、モニタ３０と前方中央スピーカＳＰＣは、別体として設けるようにしても良い。あるいは、前方左スピーカＳＰＬ、前方中央スピーカＳＰＣ、前方右スピーカＳＰＲ、ウーファー・スピーカＳＰＳのいずれか１つ以上をモニタ３０に内蔵するようにしても良い。
図６に、メモリ２６のプログラムに基づいて、ＤＳＰ２２が行う処理を、シグナルフローの形式にて示す。この実施形態においては、加算処理１０によって、サラウンド左チャネル信号ＳＬとサラウンド右チャネル信号ＳＲを混合して、モノラル化している。加算処理１０の出力は、余分な低周波成分をカットするためハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２を経た後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号に分岐されて、非相関処理３４に与えられる。
非相関処理３４においては、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号の間の相関を小さくする処理を行う。モノラル信号のような相関の大きい信号を、受聴者の両横から出力すると、受聴者の頭の中に音像が定位して不自然な感じを与える。そこで、この実施形態では、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号の相関度を小さくするために、両信号に相対的な位相差を設けて相関度を小さくするようにしている。理論的には、９０度の位相差を設けることにより相関度を０にすることができる。ただし、９０度の位相差を設けた場合には、相対的に位相の進んでいるチャネルの方向に音像が偏って定位しやすい傾向にある。したがって、より好ましくは、１４０度から１６０度の相対的な位相差を設けるようにすると良い。これにより、受聴者の周りに包含感のある音場を創成することができる。
この実施形態では、２つのオールパスフィルタ（ＡＰＦ）３６、３８によって、位相処理を行うようにしている。ＡＰＦ３６の一例を図７Ａに、その位相特性を図８の曲線４０に示す。また、ＡＰＦ３８の一例を図７Ｂに、その位相特性を図８の曲線４２に示す。この実施形態では、周波数２００Ｈｚ〜１ＫＨｚの領域において、位相差が１５０度となるようにしている。
なお、この実施形態では、移相処理によって非相関処理を行ったが、図９に示すように、櫛形フィルタを用いて一定の領域毎に交互に２つのチャネルに振り分けて、モノラル信号を疑似ステレオ化する処理を行ってもよい。また、ＴＨＸシステムのようにピッチシフトによって相関度を低下させる処理などによって非相関処理を行ってもよい。
上記のようにして非相関処理が施された第１のモノラル信号、第２のモノラル信号は、仮想定位処理１２に与えられる。この実施形態では、第１のフィルタ１０１、第２のフィルタ１０２、第３のフィルタ１０３、第４のフィルタ１０４、加算処理４４、４５によって、仮想定位処理１２が構成されている。第１のモノラル信号は、第１のフィルタ１０１、第２のフィルタ１０２に与えられ、第２のモノラル信号は、第３のフィルタ１０３、第４のフィルタ１０４に与えられる。第１のフィルタ１０１の出力と第４のフィルタ１０４の出力は、加算処理４４によって加算されて第１の仮想定位出力となる。第２のフィルタ１０２の出力と第３のフィルタ１０３の出力は、加算処理４５によって加算されて第２の仮想定位出力となる。
ここで、各フィルタ１０１，１０２、１０３、１０４の伝達関数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４は、下記のようにして決定する。
図５に示すように、前方左スピーカＳＰＬから受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ１、前方左スピーカＳＰＬから受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ２、前方中央スピーカＳＰＣから受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ３、前方中央スピーカＳＰＣから受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ４、前方右スピーカＳＰＲから受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ５、前方右スピーカＳＰＲから受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ６とする。また、受聴者２の左側の仮想音源ＸＬ２から受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数および右側の仮想音源ＸＲ２から受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ７、受聴者２の左側の仮想音源ＸＬ２から受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数および右側の仮想音源ＸＲ２から受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ８とする。また、スピーカＳＰＬ、ＳＰＲの信号をｅ１、スピーカＳＰＣの信号をｅ２とし、受聴者２の左耳２Ｌでの信号をＶＬ、受聴者２の右耳２Ｒでの信号をＶＲとする。なお、受聴者３については、左右対称の関係となる。
上記において、ＶＬ、ＶＲは次式で表される。
ＶＬ＝（Ｈ１＋Ｈ５）・ｅ１＋Ｈ３・ｅ２
ＶＲ＝（Ｈ２＋Ｈ６）・ｅ１＋Ｈ４・ｅ２
一方、非相関化処理の施された第１のモノラル信号をｅＬ、第２のモノラル信号をｅＲとし、ｅＬを受聴者２の左側の仮想音源ＸＬ２、ｅＲを受聴者２の右側の仮想音源ＸＲ２から再生しているようにするためには、ＶＬ、ＶＲは次式を満足する必要がある。
ＶＬ＝Ｈ７・ｅＬ＋Ｈ８・ｅＲ
ＶＲ＝Ｈ８・ｅＬ＋Ｈ７・ｅＲ
これを、図６の４つのフィルタ１０１、１０２、１０３、１０４で実現するためには、前記の各ＶＬおよびＶＲがそれぞれ等しいとすることで、各フィルタ１０１、１０２、１０３、１０４の伝達関数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を決定することができる。すなわち、下記の伝達関数を用いることにより、受聴者２に対して、仮想サラウンド音源ＸＬ２、ＸＲ２（図２参照）を与えることができる。
ｈ１＝（Ｈ７Ｈ４−Ｈ８Ｈ３）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ２＝（Ｈ８（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ７（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ３＝（Ｈ７（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ８（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ４＝（Ｈ８Ｈ４−Ｈ７Ｈ３）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
また、受聴者３に対しては、左右の信号が逆になった仮想サラウンド音源ＸＬ３、ＸＲ３を与えることになるが、サラウンド信号をモノラルとしているので、左右反転による不自然感はない。
また、ここでは、サラウンド信号がモノラルであるので、上記のフィルタを用いた仮想定位処理は、仮想音源ＸＬ２から受聴者２の右耳２Ｒへのクロストーク、仮想音源ＸＲ２から受聴者２の左耳２Ｌへのクロストークをキャンセルすることによっても、実質的に実現することができる。このようなクロストークキャンセルフィルタとする場合には、上記各フィルタの伝達関数において、Ｈ７＝Ｈ１、Ｈ８＝０とするかまたは、Ｈ７＝１、Ｈ８＝０とすればよい。
第１の仮想定位出力は、加算処理４６において前方左チャネル信号ＦＬと加算された後に、前方左スピーカ用の信号Ｌ ＯＵＴとして出力される。また、第１の仮想定位出力は、加算処理５０において前方右チャネル信号ＦＲと加算された後に、前方右スピーカ用の信号Ｒ ＯＵＴとして出力される。さらに、第２の仮想定位出力は、加算処理４８において前方中央チャネル信号と加算された後に、前方中央信号ＣＯＵＴとして出力される。
この実施形態では、サラウンド信号をモノラルとして、その方向性を無くしている。しかし、ステレオ信号である前方左チャネル信号ＦＬ、前方右チャネル信号ＦＲが、前方左スピーカＳＰＬ、前方右スピーカＳＰＲによって再生されるので、これにより方向性が維持される。
さらに、この実施形態では、加算処理５２、５４によって、前方左チャネル信号にサラウンド左チャネル信号を加算し、前方右チャネル信号にサラウンド右チャネル信号を加算するようにしている。したがって、サラウンド信号がステレオで与えられている場合には、サラウンド信号によって表現される方向性を、前方からの音響として維持することができる。
ウーファー・スピーカ用の信号ＳＵＢＯＵＴは、低音信号ＬＦＥに前方左チャネル信号ＦＬ、中央チャネル信号ＦＣ、前方右チャネル信号ＦＲを、加算処理５６によって加算して形成される。
なお、図６において、ｋ１〜ｋ９は係数処理を示しており、同じ符号を付した係数処理の係数は等しいことを示している。
図１０に、仮想定位処理の他の形態を示す。この実施形態においては、減算処理６０によって、第１のモノラル信号ＳＭ１から第２のモノラル信号ＳＭ２を減算して、第５のフィルタ１０５に与えている。また、加算処理６２によって、第１のモノラル信号ＳＭ１と第２のモノラル信号ＳＭ２を加算して、第６のフィルタ１０６に与えている。第５のフィルタ１０５の出力は第７のフィルタ１０７に与えられ、第６のフィルタ１０６の出力は第８のフィルタ１０８に与えられる。
第８のフィルタ１０８の出力と第５のフィルタ１０５の出力は、加算処理６４において加算されて、第１の仮想定位出力ｅ１となる。ただし、第８のフィルタにおいて設定されている遅延時間と同等の遅延処理６８を、第５のフィルタ１０５の出力に施した後、加算処理６４によって加算するようにしている。同様に、第６のフィルタ１０６の出力に第７のフィルタ１０７の遅延時間に等しい遅延処理７０を施したものと、第７のフィルタ１０７の出力を加算処理６６によって加算して、第２の仮想定位出力ｅ２としている。
図１０の構成によれば、第６のフィルタ１０６の伝達関数ｈａ、第７のフィルタ１０７の伝達関数ｈｂ、第５のフィルタ１０５の伝達関数ｈｃ、第８のフィルタの伝達関数ｈｄは、下記のとおりとなる。
ｈａ＝（Ｈ７＋Ｈ８）（Ｈ１−Ｈ２＋Ｈ５−Ｈ６）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈｂ＝−（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ５＋Ｈ６）／（Ｈ３＋Ｈ４）
ｈｃ＝（Ｈ７−Ｈ８）（Ｈ３＋Ｈ４）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈｄ＝−（Ｈ３−Ｈ４）／（Ｈ１−Ｈ２＋Ｈ５−Ｈ６）
Ｈ７＝Ｈ１、Ｈ８＝０とし、仮想定位処理をクロストーク・キャンセル・フィルタによって実現した場合の各フィルタの周波数特性を図１１に示す。この図からも明らかなように、第７のフィルタ１０７（ｈｂ）と第８のフィルタ１０８（ｈｄ）は、低周波領域のゲインが小さくその特性が平坦である。したがって、第７のフィルタ１０７、第８のフィルタ１０８の低周波領域における精度を、第５のフィルタ１０５、第６のフィルタ１０６の低周波領域における精度よりも小さくしつつ、仮想定位処理全体としての精度を保つことができる。
たとえば、各フィルタを、図１２に示すようなＦＩＲ型フィルタを用いて構成した場合について説明する。ＦＩＲ型フィルタにおいては、遅延処理の数をタップ数と呼ぶ。したがって、タップ数が多くなるほど、低周波領域の精度が高くなる。
一方、ＤＳＰ２２の処理能力の限界から、全体として設けることのできるタップ数合計には上限がある。この実施形態によれば、第７のフィルタ１０７、第８のフィルタ１０８のタップ数を小さくして、その分、第５のフィルタ１０５、第６のフィルタのタップ数を増やして、必要な部分の精度を向上させている。したがって、与えられた処理能力の中で、仮想定位処理の精度向上を図ることができる。
上記においては、ＦＩＲ型フィルタを用いて、タップ数を変えることにより、低周波領域における精度が要求されないフィルタは、低周波領域の精度を相対的に低く、低周波領域における精度が要求されるフィルタには、低周波領域の精度を相対的に高くするようにしている。
しかし、低周波領域の精度が要求されるフィルタについては、図１３に示すように、ＦＩＲ型フィルタ７２とＩＩＲ型フィルタ７４の並列接続したものを用いるようにしてもよい。
さらに、図１４に示すように、ＦＩＲ型フィルタ７２の中間タップに、ＩＩＲ型フィルタ７４を並列接続するようにしても良い。図１４のようにすれば、所望の特性を持つフィルタの設計が容易となる。
また、低周波領域の精度が要求されるフィルタについて、フィルタバンク方式を採用して、ダウンサンプルした後にＦＩＲフィルタを通すようにしても良い。フィルタバンク方式を用いれば、少ないタップ数によって、実質的に大きなタップ数のＦＩＲ型フィルタを実現することができる。
ところで、図１５に示すように、中央にモニタ３０が設けられている場合には、受聴者２、３はともにモニタ３０の方を向くことが多い。このような場合を想定すると、前方中央スピーカＳＰＣから両耳への伝達関数Ｈ３とＨ４は等しくなる。したがって、図６に示す仮想定位処理１２を用いると、各フィルタの特性ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４は下記のとおりとなる。
ｈ１＝（Ｈ７Ｈ３−Ｈ８Ｈ３）／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ２＝（Ｈ８（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ７（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ３＝（Ｈ７（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ８（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ４＝（Ｈ８Ｈ３−Ｈ７Ｈ３）／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
すなわち、ｈ１＝−ｈ４の関係となるので、図１６に示すように仮想定位処理を簡素化することができる。
図１６において、減算処理７６において、第１のモノラル信号ＳＭ１から第２のモノラル信号ＳＭ２が減算され、第９のフィルタ１０９に与えられる。第９のフィルタ１０９の出力は、第１の仮想定位出力ｅ１とされる。
第１のモノラル信号ＳＭ１は第１０のフィルタ１１０にも与えられる。第２のモノラル信号ＳＭ２は、第１１のフィルタ１１１にも与えられる。第１０のフィルタ１１０の出力と第１１のフィルタ１１１の出力は、加算処理７８において加算され、第２の仮想定位出力ｅ２とされる。
以上のように、この実施形態によれば、少ない個数のフィルタによって、仮想定位処理を実現することができる。なお、参考のため、仮想定位処理をクロストークキャンセルフィルタとして実現した場合の第９、第１０、第１１のフィルタの周波数特性を、図１７に示す。
図１６に示す仮想定位処理と同等の処理を、図１８によって実現することもできる。図１８においては、減算処理８４において、第１のモノラル信号ＳＭ１から、第２のモノラル信号ＳＭ２を減算して、第１２のフィルタ１１２に与えている。また、加算処理８６において、第１のモノラル信号ＳＭ１と、第２のモノラル信号ＳＭ２を加算し、第１４のフィルタ１１４に与えている。第１２のフィルタ１１２の出力は、第１の仮想定位出力とされる。
また、第１２のフィルタ１１２の出力は、第１３のフィルタ１１３にも与えられる。加算処理９０によって、第１３のフィルタ１１３の出力と第１４のフィルタ１１４の出力が加算され、第２の仮想定位出力とされる。
第１２のフィルタ１１２の伝達関数ｈｃは、図１６の第９のフィルタ１０９の伝達関数ｈ１と同じである。第１３のフィルタ１１３の伝達関数ｈｂ、第１４のフィルタ１１４の伝達関数ｈａは、下記のとおりである。
ｈａ＝（Ｈ７＋Ｈ８）／Ｈ３
ｈｂ＝−（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ５＋Ｈ６）／Ｈ３
図１８における仮想定位処理においてＨ７＝Ｈ１，Ｈ８＝０とし、クロストークキャンセルフィルタによって仮想定位処理を実現した場合の、各フィルタの周波数特性を、図１９に示す。この図からも明らかなように、第１２のフィルタ１１２に比べて、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４は、低周波領域における精度が要求されていない。したがって、第１２のフィルタ１１２の低周波領域における精度を、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４の低周波領域における精度よりも高くし、全体としての処理負担を増やすことなく、精度を向上することができる。
図２０に、各フィルタ１１２，１１３、１１４としてＦＩＲ型フィルタを用い、第１２のフィルタ１１２のタップ数を１２８タップ、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４のタップ数を３２タップとして実現した場合のシグナルフローを示す。図２０では、ＦＩＲ型フィルタを用いて、タップ数を増やすことによって、低周波領域における精度を上げている。しかし、図１０の実施形態に関連して説明したように、図１３、図１４のように、ＦＩＲ型フィルタとＩＩＲ型フィルタを並列接続することによって低周波領域における精度を向上させても良い。さらに、低周波領域における精度向上を図りたいフィルタを、前述のフィルタバンク方式によって形成するようにしても良い。
なお、第１２のフィルタ１１２、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４においては、逆フィルタの処理を行うために、必要に応じて遅延時間を設定する場合がある。図２０の実施例では、第１３のフィルタ１１３の遅延時間と同等の遅延処理９２を、第１２のフィルタ１１２の出力に施している。同様の遅延処理９４を、第１４のフィルタ１１４の出力に施している。
なお、遅延処理も考慮すると、仮想定位処理を上記クロストークキャンセルフィルタとして実現した場合の、各フィルタ１１２、１１３、１１４の伝達関数ｈｃ、ｈｂ，ｈａは、下記のとおりとなる。
ｈａ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ１／Ｈ３
ｈｂ＝−δ（ｔ−ｔｍ）＊（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ５＋Ｈ６）／Ｈ３
ｈｃ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ１／（（Ｈ１＋Ｈ５）−（Ｈ２＋Ｈ６））
ここで、δ（ｔ−ｔｌ）は第１４のフィルタ１１４、第１２のフィルタ１１２に設定した遅延時間、δ（ｔ−ｔｍ）は第１３のフィルタ１１３に設定した遅延時間である。
ここで、受聴者２、３およびスピーカ配置の関係を見直してみる。図２１において、前方左スピーカＳＰＬ、前方右スピーカＳＰＲは、前方中央スピーカＳＰＣに対して、対称に配置されている。前方左スピーカＳＰＬと、前方右スピーカＳＰＲとの間隔ＷＳに対して、スピーカと受聴者との距離Ｘが十分に大きいとき、前方中央スピーカＳＰＣを向く受聴者にとって、ＳＰＬ、受聴者、ＳＰＣによって形成される角度θと、ＳＰＣ、受聴者、ＳＰＲによって形成される角度θとは、ほぼ等しくなる。このような条件を考慮すると、ＳＰＬから見たＳＰＲのスピーカの関係は、受聴者からの距離による距離減衰ｋＬＲとディレイδ（ｔ−ｔＬＲ）が異なるだけであり、図２１の伝達関数Ｈ１〜Ｈ６は、下記のようにまとめられる。
Ｈ１＝Ｈ（−θ）ｄｅｇ
Ｈ２＝Ｈ（＋θ）ｄｅｇ
Ｈ３＝Ｈ４＝ｋＬＣ＊δ（ｔ−ｔＬＣ）Ｈ０ｄｅｇ
Ｈ６＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ１＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ（−θ）ｄｅｇ
Ｈ５＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ２＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ（＋θ）ｄｅｇ
ここで、図２０のフィルタ１１４，１１３，１１２の伝達関数ｈａ、ｈｂ、ｈｃは、それぞれ下記のように簡素化される。
ｈｃ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ（−θ）ｄｅｇ／（（Ｈ（−θ）ｄｅｇ−Ｈ（＋θ）ｄｅｇ）＊（１−ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））
＝１／（１−ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））＊ｈｃ’
ｈｂ＝−δ（ｔ−ｔｍ）＊（（Ｈ（−θ）ｄｅｇ−Ｈ（＋θ）ｄｅｇ））＊（１−ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））／（ｋＬＣ＊δ（ｔ−ｔＬＣ）＊Ｈ０ｄｅｇ）
＝ｈｂ１＊（１＋ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））＊（１／ｋＬＣ）／δ（ｔ−ｔＬＣ）
ｈａ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ（−θ）ｄｅｇ／（ｋＬＣ＊δ（ｔ−ｔＬＣ）＊Ｈ０ｄｅｇ）
＝ｈａ１＊（１／ｋＬＣ）／δ（ｔ−ｔＬＣ）
つまり、図２２に示すように、第１２のフィルタ１１２は、ｈｃ’の伝達関数を持つフィルタ１１２ａと、その出力信号をｎＬＲサンプル遅延させる遅延処理１１２ｃと、これをｋＬＲ倍する乗算処理１１２ｄと、フィルタ１１２ａの出力信号と乗算処理１１２ｄの出力信号を加算する加算処理１１２ｅとして構成することができる。第１３のフィルタ１１３は、ｈｂ’の伝達関数を持つフィルタ１１３ａと、これを１／ｋＬＣ倍する乗算処理１１３ｂと、この出力をｎＬＲサンプル遅延させる遅延処理１１３ｃと、これをｋＬＲ倍する乗算処理１１３ｄと、乗算処理１１３ｄの出力を乗算処理１１３ｂの出力に加算する加算処理１１３ｅとして構成することができる。さらに、第１４のフィルタ１１４は、ｈａ’の伝達関数を持つフィルタ１１４ａと、この出力を１／ｋＬＣ倍する乗算処理１１４ｂとして構成することができる。
なお、第２の仮想定位出力ｅ２をつくるｈａ、ｈｂに共通なディレイの逆フィルタ１／δ（ｔ−ｔＬＣ）は、時間的にｔＬＣ進めることを意味しており、これを実現することはできない。したがって、相対的に、第１の仮想定位出力ｅ１をｔＬＣ遅らせることでこれを実現している。すなわち、図２０のｍの遅延処理９２に変えて、ｍ＋ｎＬＣの遅延処理９６を行うようにしている。
図２３に、Ｈ７＝Ｈ１，Ｈ８＝０とし、クロストークキャンセルフィルタによって仮想定位処理を実現した場合の、図２０のフィルタ１１２、１１３、１１４の伝達関数ｈｃ、ｈｂ、ｈａと、図２２のフィルタ１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの伝達関数ｈｃ’、ｈｂ’、ｈａ’を比較して示す。各フィルタともに、図２２の場合の方が、インパルス応答の継続時間が短くなっており（特に、フィルタ１１２ａ）、ＦＩＲ型フィルタのタップ数を少なくできることが理解できる。
さらに、図２２の構成においては、上記ｈａ、ｈｂ、ｈｃの各式から明らかなように、フィルタの伝達関数ｈａ’、ｈｂ’、ｈｃ’は、スピーカを配置する角度（図２１のθ）のみをパラメータとしている。これにより、受聴者２、３とスピーカとの距離（図２１のＸ）およびスピーカＳＰＬとＳＰＲの距離（図２１のＷＳ）によって変わる距離減衰およびディレイを独立して変更することが可能となっている。
従来は、上記の角度θと距離Ｘ、ＷＳの影響を分離して扱うことができなかったため、予め、各配置についての最適なパラメータを準備することは、メモリ容量上、困難であった。しかし、図２２の実施形態によれば、角度θと、距離Ｘ、ＷＳを独立して扱うことができるので、角度θに伴うフィルタの伝達関数ｈａ’、ｈｂ’、ｈｃ’のパラメータと、距離Ｘ、ＷＳに伴う減衰処理１１２ｄ、１１３ｂ、１１３ｄ、１１４ｂの値、遅延処理１１２ｃ、１１３ｃ、９６の値を、予めテーブルとしてメモリ２６に記憶しておき、両者を組み合わせて、最適な特性を得ることができる。
したがって、装置の設置時に受聴者が角度θや距離Ｘ、ＷＳを入力することにより、テーブルより最適なパラメータや値を選択して、配置に応じた適切なサラウンド効果を得ることができる。この場合、受聴者による角度や距離の入力は、本装置に設けた入力部または、リモコン入力部から行うようにすることができる。
なお、メモリ２６の容量に余裕が有れば、図２２の実施形態以外においても、各配置について、パラメータや値を予めテーブルに記憶しておき、最適な設定を行うことができる。
なお、図２２において、遅延処理１１２ｃ、乗算処理１１２ｄ、加算処理１１２ｅによって構成される帰還遅延処理ループにおいては、図２５Ａの周波数特性に示すように、高い周波数帯域において非常に鋭いピークが周期的に現れる。したがって、この帰還遅延処理ループを、図２４に示すように、ＦＩＲ型フィルタによって構成するようにしても良い。このようにすれば、図２５Ｂに示すように、高い周波数領域におけるピークが取り除かれ、耳障りな音を排除することができる。また、ＦＩＲ型フィルタに変えて、ローパスフィルタを設けても同様の効果が得られる。
前述のように、受聴者２，３が前方中央スピーカＳＰＣの方を向いていると仮定すれば、伝達関数Ｈ３＝Ｈ４となり、図６に示す仮想定位処理１２は、図１６のように簡略化することができた。図２６に、さらに簡略化された構成を有する仮想定位処理の一例を示す。この実施形態においては、受聴者２，３の左右耳の応答をほぼ同じとする仮想定位処理、すなわち、仮想スピーカＸＬ２およびＸＲ２、ならびに仮想スピーカＸＬ３およびＸＲ３が、受聴者２ならびに受聴者３に対して、それぞれ左右対称に配置されていることに相当する状態とするような仮想処理を行っている。
図２７は、受聴者２に着目して仮想スピーカＸＬ２，ＸＲ２の配置と受聴者２の位置関係を略記した図面である。図２７に示す伝達関数Ｈ７、Ｈ８は、図１５に示す伝達関数Ｈ１，Ｈ２，Ｈ５，Ｈ６を用いて、つぎのように表される。
Ｈ７＝０．５＊（Ｈ１＋Ｈ５）
Ｈ８＝０．５＊（Ｈ２＋Ｈ６）
また、図１５の場合と同様に、受聴者が前方中央スピーカＳＰＣの方を向いているとすれば、伝達関数Ｈ３，Ｈ４は下記の関係を有することとなる。
Ｈ３＝Ｈ４
これらの関係を、図６に示す仮想定位処理１２の各フィルタ特性ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を表す式（上述）に代入すると、次のようになる。
ｈ１＝０．５
ｈ２＝０
ｈ３＝０．５＊（Ｈ１＋Ｈ５＋Ｈ２＋Ｈ６）／Ｈ３
ｈ４＝−０．５
すなわち、図６に示す仮想定位処理１２を図２６に示すようにフィルタを一つに簡略化することができる。図２６において、非相関化処理の施された第１のモノラル信号ｅＬ、第２のモノラル信号をｅＲは、それぞれ、係数処理１５０，１５２において１／２倍される。係数処理１５２の出力は、第１５のフィルタ１１５に与えられる。第１５のフィルタ１１５の出力は、第２の仮想定位出力ｅ２とされる。
一方、減算処理１５４において、係数処理１５０の出力から係数処理１５２の出力が減算され、遅延処理１５６に与えられる。遅延処理１５６の出力は、第１の仮想定位出力ｅ１とされる。遅延処理１５６における遅延時間は、第１５のフィルタ１１５の遅延時間にほぼ等しくなるよう設定されている。
このように、受聴者２，３の左右耳の応答をほぼ同じとする仮想定位処理を行うことにより、非対称な位置関係のスピーカについて、左右対称に配置する効果が得られる。ここに上記非相関化処理を導入することにより、極めて簡単な構成でありながら、左右それぞれの受聴者２および３において、偏りがなく拡がり感のあるサラウンドチャネル信号の簡易再生が可能となるのである。
上述の各実施形態においては、サラウンド信号についてのみ仮想定位処理を行う場合を例に説明したが、前方左チャネル信号ＦＬ、前方右チャネル信号ＦＲについても、併せて、仮想定位処理（前方音場拡大処理）を行うことができる。図２８に、このような処理形態の一例をシグナルフローの形式で示す。
図２８に示すように、この実施形態においては、加算処理１６０によって、前方左信号ＦＬと前方右信号ＦＲとを混合してモノラル化している。加算処理１６０の出力は、さらに、加算処理１６２において、前方中央信号ＦＣに加算される。
前方左信号ＦＬ、加算処理１６２の出力、前方右信号ＦＲには、それぞれ、遅延処理１６４Ｌ、１６４Ｃ、１６４Ｒ（これらを併せて、遅延処理１６４という）において、遅延が与えられる。当該遅延処理は、後述するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２、非相関処理３４、仮想定位処理１２における信号の遅延を補償するためのものであり、これらの処理の合計遅延時間にほぼ等しい遅延が、遅延処理１６４において付与される。
一方、減算処理１６６において、前方左信号ＦＬと前方右信号ＦＲとの差信号を得ている。減算処理１６６の出力は、加算処理１６８において、サラウンドチャネル信号Ｓに加算される。
加算処理１６８の出力は、図６の場合と同様に、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２を経た後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号に分岐されて、非相関処理３４に与えられ、非相関化処理がなされる。非相関処理が施された第１のモノラル信号、第２のモノラル信号は、仮想定位処理１２に与えられる。
仮想定位処理１２の第１の仮想定位出力は、加算処理１７０において遅延処理１６４Ｌの出力と加算された後に、前方左スピーカ用の信号Ｌ ＯＵＴとして出力される。また、第１の仮想定位出力は、加算処理１７４において遅延処理１６４Ｒの出力と加算された後に、前方右スピーカ用の信号Ｒ ＯＵＴとして出力される。さらに、第２の仮想定位出力は、加算処理１７２において遅延処理１６４Ｃの出力と加算された後に、前方中央信号Ｃ ＯＵＴとして出力される。
この実施形態におけるスピーカの配置と受聴者の位置関係は、図５と同様である。図２９は、受聴者２に着目してスピーカの配置と受聴者の位置関係を略記した図面である。
図２９に示すように、前方左チャネル信号ＦＬおよび前方右チャネル信号ＦＲは、それぞれ、前方左スピーカＳＰＬおよび前方右スピーカＳＰＲから出力されるが、これら前方左チャネル信号ＦＬおよび前方右チャネル信号ＦＲを混合してモノラル化した信号が、前方中央チャネル信号ＦＣに加算されて前方中央スピーカＳＰＣから出力される。
一方、前方左チャネル信号ＦＬおよび前方右チャネル信号ＦＲの差信号が、サラウンドチャネル信号Ｓとともに仮想定位処理１２において処理され、仮想スピーカＸＬ２、ＸＲ２の出力となる。
このように、前方左信号ＦＬと前方右信号ＦＲとの差信号を仮想定位処理１２に与えて処理することにより、本来のスピーカによる前方左チャネル信号、前方右チャネル信号を側方に向かって広げることができ、スピーカ間の幅が小さい場合であっても、大きな前方ステージを確保することができる。また、このような処理を、サラウンドチャネル信号に対して仮想定位を行うための仮想定位処理１２を利用して行っているので、処理の簡素化、構成の簡素化を図ることができるのである。
受聴者３の場合も、受聴者２の場合と同様になる。したがって、受聴者が複数の場合であっても、左右に並んで配置された複数の受聴者に対して音場の逆転を生じさせることなく、前方左チャネル信号、前方右チャネル信号を側方に向かって広げることができるのである。
なお、この実施形態においては、仮想定位処理として図６に示す仮想定位処理１２を例に説明したが、仮想定位処理はこれに限定されるものではない。たとえば、仮想定位処理として、図１０、図１６，図１８，図２０，図２２，または図２６に示すような処理を行うようにしてもよい。
図３０にさらに他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローを示す。この実施形態においては、スピーカＳＰＬ、ＳＰＲとスピーカＳＰＣの特性が異なる場合に、その特性差を補償するための、フィルタ２００（補償用フィルタ手段）および減衰処理２０２、２０４（補償用振幅調整手段）を設けている。フィルタ２００によって、スピーカＳＰＣとスピーカＳＰＬ、ＳＰＲの周波数特性の差を補い、減衰処理によってスピーカＳＰＣとスピーカＳＰＬ、ＳＰＲのゲインに関する特性の差を補うことができる。これにより、異なるスピーカを用いても、同じスピーカを用いたと同様の音場を得ることができる。
なお、上記各実施形態では、ＤＳＰによってフィルタ処理や減衰処理などを行ったが、アナログ回路によってこれを実現しても良い。
また、上記各実施形態において、固定小数点処理によって演算を行うＤＳＰを用いる場合には、演算オーバーフローを考慮して、係数処理（スケーリング）を行うことが好ましい。
上記各実施形態では、ＤＳＰ２２を用いて実現しているが、シグナルフローに示す各機能は、その一部または全部をハードウエア回路によって構成することもできる。
この発明にかかるサラウンド処理方法は、第１の受聴者と第２の受聴者の中間点と前方中央スピーカとを結ぶ中央線に関して、前方左スピーカと前記右スピーカ、第１の受聴者と第２の受聴者が対称な位置関係となるように配置を行い、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から、モノラルの音響が出力されるように、与えられたサラウンド信号に対して仮想定位処理を施して仮想音源生成のための信号を生成して、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、前方左スピーカと前方右スピーカに仮想音源生成のための信号として同じ信号を与えることにより、第１の受聴者および第２の受聴者の双方に対して、仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成することを特徴としている。
第１の受聴者と第２の受聴者の位置は、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカについて左右対称となっているので、前方左スピーカと前方右スピーカに仮想音源生成のための信号として同じ信号を与えることにより、第１の受聴者、第２の受聴者の双方に対して、サラウンド左音源、サラウンド右音源を生成することができる。この場合、第１の受聴者と第２の受聴者において、仮想的に生成されるサラウンド左音源、サラウンド右音源からの音響は、左右が反転したものとなる。しかし、これをモノラルの音響として出力するようにしているので、第１の受聴者と第２の受聴者において、左右の方向感が逆になることがなく、サラウンド効果を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理システムおよびサラウンド処理装置は、サラウンドチャネル信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたことを特徴としている。
したがって、左右に並んだ２人の受聴者に対しても、サラウンド左音源、サラウンド右音源を与えることができるとともに、２人の受聴者に対して、左右の方向感が逆になることがなく、サラウンド効果を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理システムは、サラウンド左チャネル信号を前方左スピーカに与え、サラウンド右チャネル信号を前方右スピーカに与えるようにしている。また、請求項１０のサラウンド処理装置は、前方左スピーカ用信号にさらに、サラウンド左チャネル信号を含むようにし、前方右スピーカ用信号にさらに、サラウンド右チャネル信号を含むようにしている。
したがって、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号をモノラル化することによって失われた方向性を、前方左スピーカ、前方右スピーカによって再現することができ、より品質の高いサラウンド音響を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理システムは、画像表示のためのディスプレイ装置を備えており、少なくとも前記中央スピーカが当該ディスプレイ装置に収納されていることを特徴としている。
したがって、左右に並んだ２人の受聴者に対して、画像を提示しつつ、サラウンド効果を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンドチャネル信号を加算した信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたことを特徴とする。
したがって、左右に並んで配置された二人の受聴者に対して音場の逆転を生じさせることなく、本来のスピーカによる前方左チャネル信号、前方右チャネル信号を側方に向かって広げることができ、スピーカ間の幅が小さい場合であっても、大きな前方ステージを確保することができる。また、このような処理を、サラウンドチャネル信号に対して仮想定位を行うための仮想定位処理を利用して行っているので、処理の簡素化、構成の簡素化を図ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第１のモノラル信号および第２のモノラル信号の相関を小さくするための非相関処理を施した後、仮想定位処理手段に与えることを特徴としている。したがって、仮想サラウンド左右音源からのモノラル音響が、不自然に偏って定位したり、受聴者の頭中に定位したりすることなく、広がりのあるサラウンド音響を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第１のフィルタ手段と、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第２のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第３のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第４のフィルタ手段と、第１のフィルタ手段と第４のフィルタ手段の出力を加算して第１の仮想定位出力とする第１の加算手段と、第２のフィルタ手段と第３のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする第２の加算手段とを備えていることを特徴としている。
したがって、左右に並んだ２人の受聴者に対しても、サラウンド左音源、サラウンド右音源を与えることができるとともに、２人の受聴者に対して、左右の方向感が逆になることがなく、サラウンド効果を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第５のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第６のフィルタ手段と、第５のフィルタ手段の出力を受けて処理を行う第７のフィルタ手段と、第６のフィルタ手段の出力を受けて処理を行う第８のフィルタ手段と、第５のフィルタ手段と第８のフィルタ手段の出力を加算して第１の仮想定位出力とする第１の加算手段と、第６のフィルタ手段と第７のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする第２の加算手段とを備えたことを特徴としている。
第７のフィルタ手段および第８のフィルタ手段は、それぞれ、第５のフィルタ手段と第６のフィルタ手段の出力を受けて、処理を行うようになっている。したがって、第７のフィルタ手段と第８のフィルタ手段の処理負担を軽減することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第７および第８のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段を、第５および第６のフィルタ手段にそれぞれ備えたことを特徴としている。したがって、第７および第８のフィルタ手段に遅延時間を設定した場合であっても、この遅延時間を補償することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号を減算処理した信号を受けて処理を行い、第１の仮想定位出力とする第９のフィルタ手段と、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第１０のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第１１のフィルタ手段と、第１０のフィルタ手段と第１１のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする加算手段とを備えたことを特徴としている。
受聴者が前方中央スピーカの方を向いた場合のように、前方中央スピーカから受聴者の左耳までの伝達関数と、前方中央スピーカから受聴者の右耳までの伝達関数とがほぼ等しくなる場合には、３つのフィルタ手段によってサラウンド効果を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とを減算処理したものを受けて処理を行い、第１の仮想定位出力とする第１２のフィルタ手段と、第１２のフィルタの出力を受けて処理を行う第１３のフィルタ手段と、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とを加算処理したものを受けて処理を行う第１４のフィルタ手段と、第１３のフィルタ手段と第１４のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする加算手段とを備えたことを特徴としている。
第１３のフィルタが第１２のフィルタの出力を受けて処理を行うようになっているので、第１３のフィルタの処理負担を軽減することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１３のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段を、第１２および第１４のフィルタ手段にそれぞれ備えていることを特徴としている。したがって、第１３のフィルタ手段に遅延時間を設定した場合であっても、この遅延時間を補償することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第１２のフィルタ手段の低周波領域における精度を、第１３のフィルタ手段、第１４のフィルタ手段の低周波領域における精度よりも高くしたことを特徴としている。したがって、低周波領域の精度が要求される第１２のフィルタ手段に処理能力を集中的に配分し、限られた処理能力の中で、仮想定位処理手段全体としての処理精度を向上させることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第１２のフィルタ手段が、フィルタ処理を行う処理手段と当該フィルタ処理の出力に接続された遅延減衰帰還ループとを備えており、第１３のフィルタ手段が、フィルタ処理を行う処理手段と、当該フィルタ処理の出力に、当該出力を遅延減衰させた出力を加算する手段とを備えており、第１４のフィルタ手段が、フィルタ処理を行う処理手段と当該フィルタ処理の出力を減衰させる手段とを備えており、第１２のフィルタ手段の出力は、遅延処理を施した後、第１の仮想定位出力とされ、第１３のフィルタ手段の出力および第１４のフィルタ手段の出力は、加算して、第２の仮想定位出力とされることを特徴としている。したがって、各フィルタ処理を行う手段の負担が軽減される。また、受聴者とスピーカとの角度によるパラメータの変更と、スピーカと受聴者の距離、スピーカ間の距離による減衰量、遅延量の変更を独立に制御することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第２のモノラル信号を受けて処理を行い第２の仮想定位出力とする第１５のフィルタ手段と、第１５のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段であって第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とを減算処理したものに遅延処理を施した後第１の仮想定位出力とする遅延処理手段とを備えたことを特徴とする。したがって、極めて簡単な構成でありながら、偏りがなく拡がり感のある（簡易な）サラウンドチャネル信号の再生が可能となる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカと受聴者との位置関係によって変化する、フィルタのパラメータを記憶手段に予め記憶しておき、入力された前記位置関係に応じて最適のパラメータを選択することを特徴としている。したがって、配置に対応した、最適なサラウンド効果を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、前方左スピーカ、前方右スピーカの特性と前方中央スピーカの特性との相違を補償するための補償用振幅調整手段または補償用フィルタ手段を設けたことを特徴としている。したがって、前方左スピーカ、前方右スピーカの特性と前方中央スピーカの特性が異なっていても、品質の高いサラウンド効果を得ることができる。
上記においては、本発明を好ましい実施形態として説明したが、各用語は、限定のために用いたのではなく、説明のために用いたものであって、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、添付のクレームの範囲において、変更することができるものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の一実施形態によるサラウンド処理システムの概略を示す図である。
図２は、受聴者２、３とスピーカの配置関係を示す図である。
図３ＡないしＣは、サラウンド信号が、１つの入力としてモノラルにて与えられる場合の処理を示す図である。
図４は、サラウンド処理装置をＤＳＰを用いて実現した場合のハードウエア構成を示す図である。
図５は、受聴者２、３とスピーカの配置関係および伝達関数を示す図である。
図６は、ＤＳＰを用いて実現した場合のサラウンド処理装置のシグナルフローである。
図７ＡないしＢは、オールパスフィルタの一例を示す図である。
図８は、オールパスフィルタの移相特性を示す図である。
図９は、櫛形フィルタによる非相関処理を示すシグナルフローである。
図１０は、仮想定位処理のシグナルフローである。
図１１は、図１０のフィルタの周波数特性である。
図１２は、ＦＩＲ型フィルタの基本構成を示す図である。
図１３は、ＦＩＲ型フィルタと２次ＩＩＲ型フィルタとを並列接続した図である。
図１４は、ＦＩＲ型フィルタの中間タップにＩＩＲ型フィルタを並列接続した図である。
図１５は、受聴者２、３が、モニタ３０の方を向いた場合の伝達関数を示す図である。
図１６は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図１７は、図１６の各フィルタの特性を示す図である。
図１８は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図１９は、図１８の各フィルタの特性を示す図である。
図２０は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２１は、受聴者２、３とスピーカとの位置関係および伝達関数を示す図である。
図２２は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２３は、図２０、図２２の各フィルタの特性を示す図である。
図２４は、遅延減衰帰還ループの他の例を示すシグナルフローである。
図２５ＡないしＢは、図２２、図２４の帰還ループの特性を示す図である。
図２６は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２７は、受聴者２に着目して仮想スピーカＸＬ２，ＸＲ２の配置と受聴者２の位置関係を略記した図面である。
図２８は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２９は、受聴者２に着目してスピーカの配置と受聴者の位置関係を略記した図面である。
図３０は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図３１は、一般的な仮想定位処理を示す図である。
図３２は、一般的な簡易サラウンド信号再生方法を示す図である。
日本国特許出願平成１０年第２９６７０８号（平成１０年１０月１９日出願）の明細書、請求の範囲、図面および要約を含む全開示内容は、これら全開示内容を参照することによって本出願に合体される。
技術分野
この発明は音像定位処理に関し、特に複数の受聴者に対する仮想音源の定位処理に関するものである。
背景技術
マルチチャネル音声の再生には、前方左スピーカ、前方右スピーカに加えて、前方中央スピーカ、サラウンド左スピーカ、サラウンド右スピーカが用いられる。サラウンド左スピーカ、サラウンド右スピーカは、受聴者の横方向もしくは後方に設置され、受聴者を包み込むような音場を生成する。しかしながら、サラウンド左スピーカ、サラウンド右スピーカの設置には物理的なスペース等の問題があるため、これを仮想音源として生成する装置が提案されている。この装置では、前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号は、それぞれ、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えられる。サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲは、図３１に示すように、フィルタ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄによって処理された後、前方左スピーカ４Ｌ、前方右スピーカ４Ｒに与えられる。フィルタ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの伝達関数Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２を下記のように設定すれば、あたかも受聴者２の後ろにスピーカＸＬ、ＸＲがあるかのごとく受聴者２の聴覚に訴えることができる。
Ｈ１１＝（ｈＲＲｈＬ’Ｌ−ｈＲＬｈＬ’Ｒ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
Ｈ１２＝（ｈＬＬｈＬ’Ｒ−ｈＬＲｈＬ’Ｌ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
Ｈ２１＝（ｈＲＲｈＲ’Ｌ−ｈＲＬｈＲ’Ｒ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
Ｈ２２＝（ｈＬＬｈＲ’Ｒ−ｈＬＲｈＲ’Ｌ）／（ｈＬＬｈＲＲ−ｈＬＲｈＲＬ）
なお、ここで、ｈＲＬはスピーカ４Ｒから受聴者２の左耳２Ｌまでの伝達関数、ｈＲＲはスピーカ４Ｒから受聴者２の右耳２Ｒまでの伝達関数、ｈＬＬはスピーカ４Ｌから受聴者２の左耳２Ｌまでの伝達関数、ｈＬＲはスピーカ４Ｌから受聴者２の右耳２Ｒまでの伝達関数である。
この方式を用いれば、物理的なサラウンドスピーカがなくとも、サラウンド音源を得ることができる。
また、図３２に示すように、サラウンド左チャネル信号ＳＬおよびサラウンド右チャネル信号ＳＲを仮想定位処理せず、単に逆相にするなどの移相処理を施して、前方左スピーカ４Ｌおよび前方右スピーカ４Ｒから再生する簡易な方法も提案されている。
しかしながら、図３１のような装置においては、仮想的なサラウンド音源が適切に得られる受聴者２の位置は、中心線（受聴者２と前方中央スピーカを結ぶ線）８に沿った前後わずかな範囲内である。このため、受聴者が２人いる場合には、２人の受聴者に対して同時に適切なサラウンド効果を与えることは実質的に不可能であった。
また、上記簡易な方法によれば、中心線８からはずれた位置では、左スピーカ４Ｌおよび右スピーカ４Ｒが受聴者２に対して左右非対称となるので、サラウンド信号が偏った方向に定位してしまう場合がある。
この発明は上記のような問題点を解決して、左右方向に受聴者が並んでも仮想的なサラウンド音源が得られるサラウンド処理システムを提供することを目的とする。また、左右方向に受聴者が並んでも、いずれの受聴者にとってもサラウンド信号が偏って定位することのない簡易なサラウンド処理システムを提供することを目的とする。
発明の開示
この発明は上記のような問題点を解決して、左右方向に受聴者が並んでも仮想的なサラウンド音源が得られるサラウンド処理システムを提供することを目的とする。
この発明によるサラウンド処理方法は、
第１の受聴者および第２の受聴者に対し、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカによって、仮想的にサラウンド右音源、サラウンド左音源を生成するサラウンド処理方法において、
第１の受聴者の左前方に前方左スピーカを配し、右前方に前方中央スピーカを配し、
第２の受聴者の左前方に前方中央スピーカを配し、右前方に前方右スピーカを配するとともに、
第１の受聴者と第２の受聴者の中間点と前方中央スピーカとを結ぶ中央線に関して、前方左スピーカと前記右スピーカ、第１の受聴者と第２の受聴者が対称な位置関係となるように配置を行い、
サラウンド右音源およびサラウンド左音源から、モノラルの音響が出力されるように、与えられたサラウンド信号に対して仮想定位処理を施して仮想音源生成のための信号を生成して、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、
前方左スピーカと前方右スピーカに仮想音源生成のための信号として同じ信号を与えることにより、第１の受聴者および第２の受聴者の双方に対して、仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成すること、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理システムは、
前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号を、それぞれ、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、
仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理システムは、
サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、
仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理システムは、
サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
サラウンドチャネル信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、
仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、前方左チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、前方右チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも前方中央チャネル信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
少なくとも前方左チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンドチャネル信号を加算した信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンドチャネル信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、前方左チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、前方右チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
この発明によるサラウンド処理装置は、
少なくとも前方左チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した信号を加算した信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とする。
本発明の特徴は、上記のように広く示すことができるが、その構成や内容は、目的および特徴とともに、図面を考慮に入れた上で、以下の開示によりさらに明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態
図１に、この発明の一実施形態によるサラウンド処理システムの概念的構成図を示す。このシステムは、サラウンド処理装置５と、その出力に接続された前方左スピーカＳＰＬ、前方中央スピーカＳＰＣ、前方右スピーカＳＰＲを備えている。
図２に、この実施形態におけるスピーカの配置と受聴者の位置関係を示す。第１の受聴者２の左前方には前方左スピーカＳＰＬが配置され、右前方には前方中央スピーカＳＰＣが配置されている。第２の受聴者３の左前方には前方中央スピーカＳＰＣが配置され、右前方には前方右スピーカＳＰＲが配置されている。
受聴者２と受聴者３の中間点５と、前方中央スピーカＳＰＣとを結ぶ中央線１４に関して、前方左スピーカＳＰＬと前方右スピーカＳＰＲとが対称になっている。また、受聴者２と受聴者３の位置も、中央線１４に関して対称になっている。
図１において、サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲは、加算手段１０において混合される。したがって、サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲがステレオ信号として与えられている場合には、モノラル化されることとなる。サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲがモノラル信号として与えられている場合には、混合した後も同じモノラル信号が得られる。
仮想定位処理手段１２は、第１入力１６、第２入力１８に与えられた信号に対して仮想定位処理を施し、スピーカＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲに与えることにより、受聴者２の左に、第１入力１６の音響を発する仮想音源（図２の仮想サラウンド左音源ＸＬ２）を生成し、受聴者２の右に、第２入力１８の音響を発する仮想音源（図２の仮想サラウンド右音源ＸＲ２）を生成するためのものである。
仮想定位処理手段１２の第１入力１６、第２入力１８の双方には、加算手段１０からのモノラルのサラウンド信号が、それぞれ、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として与えられている。
仮想定位処理手段１２の第１の仮想定位出力は、前方左スピーカＳＰＬおよび前方右スピーカＳＰＲに与えられ、第２の仮想定位出力は、前方中央スピーカＳＰＣに与えられる。これにより、受聴者２に対して、その左右に、仮想サラウンド左音源ＸＬ２、仮想サラウンド右音源ＸＲ２が生成される（図２参照）。したがって、受聴者２は、仮想サラウンド左音源ＸＬ２からは第１のモノラル信号が出力され、仮想サラウンド右音源ＸＲ２からは第２のモノラル信号が出力されるかのような効果を得ることができる。
同様に、受聴者３に対しても、その左右に、仮想サラウンド左音源ＸＬ３、仮想サラウンド右音源ＸＲ３が生成される。ただし、受聴者２と受聴者３は、スピーカに関して対称な位置関係にあるので、受聴者３においては、仮想サラウンド左音源ＸＬ３からは第２のモノラル信号が再生され、仮想サラウンド右音源ＸＲ３からは第１のモノラル信号が再生されるかのような効果が得られる。つまり、受聴者２と受聴者３では、仮想サラウンド音源からの音が、左右反転することとなる。しかし、この実施形態では、サラウンド信号をモノラルにして、仮想定位処理を施しているので、実質的な左右反転の影響はない。
上記のようにして、左右に並んだ２人の受聴者２、３の双方に対して、仮想音源によるサラウンド効果を与えることができる。なお、受聴者２、３の前後にさらに受聴者がいるような場合（つまり受聴者が３人以上の場合）についても、各受聴者について同様のサラウンド効果を与えることができる。
ところで、モノラル信号のような相関の大きい信号を、受聴者の両横から出力すると、受聴者の頭の中に音像が定位して不自然な感じを与える。これを取り除くため、図３Ｃに示すように、非相関化処理手段１１を設けて、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号の相関度を小さくするようにしてもよい。
なお、サラウンド信号が１つのモノラル信号として与えられる場合には、図１の加算手段１０を省略して、図３Ａのような構成とすることもできる。つまり、与えられた１つのモノラル信号から、直接、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号を得るようにしてもよい。また、図３Ｂに示すように、非相関化処理手段１１を設けてもよい。
図４に、サラウンド処理装置を、ＤＳＰ２２を用いて実現した場合のハードウエア構成を示す。この装置は、前方左チャネル信号ＦＬ、中央チャネル信号ＦＣ、前方右チャネル信号ＦＲ、サラウンド左チャネル信号ＳＬ、サラウンド右チャネル信号ＳＲ、低音信号ＬＦＥを入力として、これらを３つのスピーカＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲとサブウーファ・スピーカＳＰＳによって、再現するためのものである。
信号ＦＬ、ＦＣ、ＦＲ、ＳＬ、ＳＲ、ＬＦＥは、サラウンドエンコードされたディジタルビットストリームまたはアナログ信号をＡ／Ｄ変換器によってディジタル化したデータを、マルチチャンネル・サラウンドデコーダ（図示せず）に入力して、デコードを行うことによって得られる。これら信号は、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２２に与えられる。マルチチャンネル・サラウンドデコーダは、ＤＳＰ２２と別個にしても良いし、ＤＳＰ２２に内蔵させても良い。
ＤＳＰ２２は、メモリ２６に記憶されたプログラムにしたがって、このディジタルデータに対する加算、減算、フィルタリング、遅延等の処理を行い、前方左スピーカ用信号ＬＯＵＴ、前方中央スピーカ用信号ＣＯＵＴ、前方右スピーカ用信号ＲＯＵＴ、サブウーファ・スピーカ用信号ＳＵＢＯＵＴを生成する。これら信号は、Ｄ／Ａコンバータ２４によってアナログ信号に変換され、スピーカＳＰＬ、ＳＰＣ、ＳＰＲ、ＳＰＳに与えられる。なお、メモリ２６へのプログラムの格納等の処理は、マイクロプロセッサ２０によって行う。このプログラムは、ＲＯＭ等に予め焼き付けられたものであってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ等の他の記録媒体からインストールされたものであってもよい。
なお、この実施形態においては、図５に示すように、中央線１４に関して、スピーカＳＰＬ、ＳＰＲが対称に配置され、受聴者２、３が対称に位置しているものとして説明を行う。ただし、ウーファー・スピーカＳＰＳによって出力される低音は、波長が長く指向性が弱いため、どのような位置に置いても良い。
また、この実施形態では、前方中央に画像表示のためのモニタ３０が設けられており、当該モニタ３０に前方中央スピーカＳＰＣが内蔵されている。もちろん、モニタ３０と前方中央スピーカＳＰＣは、別体として設けるようにしても良い。あるいは、前方左スピーカＳＰＬ、前方中央スピーカＳＰＣ、前方右スピーカＳＰＲ、ウーファー・スピーカＳＰＳのいずれか１つ以上をモニタ３０に内蔵するようにしても良い。
図６に、メモリ２６のプログラムに基づいて、ＤＳＰ２２が行う処理を、シグナルフローの形式にて示す。この実施形態においては、加算処理１０によって、サラウンド左チャネル信号ＳＬとサラウンド右チャネル信号ＳＲを混合して、モノラル化している。加算処理１０の出力は、余分な低周波成分をカットするためハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２を経た後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号に分岐されて、非相関処理３４に与えられる。
非相関処理３４においては、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号の間の相関を小さくする処理を行う。モノラル信号のような相関の大きい信号を、受聴者の両横から出力すると、受聴者の頭の中に音像が定位して不自然な感じを与える。そこで、この実施形態では、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号の相関度を小さくするために、両信号に相対的な位相差を設けて相関度を小さくするようにしている。理論的には、９０度の位相差を設けることにより相関度を０にすることができる。ただし、９０度の位相差を設けた場合には、相対的に位相の進んでいるチャネルの方向に音像が偏って定位しやすい傾向にある。したがって、より好ましくは、１４０度から１６０度の相対的な位相差を設けるようにすると良い。これにより、受聴者の周りに包含感のある音場を創成することができる。
この実施形態では、２つのオールパスフィルタ（ＡＰＦ）３６、３８によって、位相処理を行うようにしている。ＡＰＦ３６の一例を図７Ａに、その位相特性を図８の曲線４０に示す。また、ＡＰＦ３８の一例を図７Ｂに、その位相特性を図８の曲線４２に示す。この実施形態では、周波数２００Ｈｚ〜１ＫＨｚの領域において、位相差が１５０度となるようにしている。
なお、この実施形態では、移相処理によって非相関処理を行ったが、図９に示すように、櫛形フィルタを用いて一定の領域毎に交互に２つのチャネルに振り分けて、モノラル信号を疑似ステレオ化する処理を行ってもよい。また、ＴＨＸシステムのようにピッチシフトによって相関度を低下させる処理などによって非相関処理を行ってもよい。
上記のようにして非相関処理が施された第１のモノラル信号、第２のモノラル信号は、仮想定位処理１２に与えられる。この実施形態では、第１のフィルタ１０１、第２のフィルタ１０２、第３のフィルタ１０３、第４のフィルタ１０４、加算処理４４、４５によって、仮想定位処理１２が構成されている。第１のモノラル信号は、第１のフィルタ１０１、第２のフィルタ１０２に与えられ、第２のモノラル信号は、第３のフィルタ１０３、第４のフィルタ１０４に与えられる。第１のフィルタ１０１の出力と第４のフィルタ１０４の出力は、加算処理４４によって加算されて第１の仮想定位出力となる。第２のフィルタ１０２の出力と第３のフィルタ１０３の出力は、加算処理４５によって加算されて第２の仮想定位出力となる。
ここで、各フィルタ１０１，１０２、１０３、１０４の伝達関数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４は、下記のようにして決定する。
図５に示すように、前方左スピーカＳＰＬから受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ１、前方左スピーカＳＰＬから受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ２、前方中央スピーカＳＰＣから受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ３、前方中央スピーカＳＰＣから受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ４、前方右スピーカＳＰＲから受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ５、前方右スピーカＳＰＲから受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ６とする。また、受聴者２の左側の仮想音源ＸＬ２から受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数および右側の仮想音源ＸＲ２から受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数をＨ７、受聴者２の左側の仮想音源ＸＬ２から受聴者２の右耳２Ｒへの伝達関数および右側の仮想音源ＸＲ２から受聴者２の左耳２Ｌへの伝達関数をＨ８とする。また、スピーカＳＰＬ、ＳＰＲの信号をｅ１、スピーカＳＰＣの信号をｅ２とし、受聴者２の左耳２Ｌでの信号をＶＬ、受聴者２の右耳２Ｒでの信号をＶＲとする。なお、受聴者３については、左右対称の関係となる。
上記において、ＶＬ、ＶＲは次式で表される。
ＶＬ＝（Ｈ１＋Ｈ５）・ｅ１＋Ｈ３・ｅ２
ＶＲ＝（Ｈ２＋Ｈ６）・ｅ１＋Ｈ４・ｅ２
一方、非相関化処理の施された第１のモノラル信号をｅＬ、第２のモノラル信号をｅＲとし、ｅＬを受聴者２の左側の仮想音源ＸＬ２、ｅＲを受聴者２の右側の仮想音源ＸＲ２から再生しているようにするためには、ＶＬ、ＶＲは次式を満足する必要がある。
ＶＬ＝Ｈ７・ｅＬ＋Ｈ８・ｅＲ
ＶＲ＝Ｈ８・ｅＬ＋Ｈ７・ｅＲ
これを、図６の４つのフィルタ１０１、１０２、１０３、１０４で実現するためには、前記の各ＶＬおよびＶＲがそれぞれ等しいとすることで、各フィルタ１０１、１０２、１０３、１０４の伝達関数ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を決定することができる。すなわち、下記の伝達関数を用いることにより、受聴者２に対して、仮想サラウンド音源ＸＬ２、ＸＲ２（図２参照）を与えることができる。
ｈ１＝（Ｈ７Ｈ４−Ｈ８Ｈ３）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ２＝（Ｈ８（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ７（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ３＝（Ｈ７（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ８（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ４＝（Ｈ８Ｈ４−Ｈ７Ｈ３）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
また、受聴者３に対しては、左右の信号が逆になった仮想サラウンド音源ＸＬ３、ＸＲ３を与えることになるが、サラウンド信号をモノラルとしているので、左右反転による不自然感はない。
また、ここでは、サラウンド信号がモノラルであるので、上記のフィルタを用いた仮想定位処理は、仮想音源ＸＬ２から受聴者２の右耳２Ｒへのクロストーク、仮想音源ＸＲ２から受聴者２の左耳２Ｌへのクロストークをキャンセルすることによっても、実質的に実現することができる。このようなクロストークキャンセルフィルタとする場合には、上記各フィルタの伝達関数において、Ｈ７＝Ｈ１、Ｈ８＝０とするかまたは、Ｈ７＝１、Ｈ８＝０とすればよい。
第１の仮想定位出力は、加算処理４６において前方左チャネル信号ＦＬと加算された後に、前方左スピーカ用の信号Ｌ ＯＵＴとして出力される。また、第１の仮想定位出力は、加算処理５０において前方右チャネル信号ＦＲと加算された後に、前方右スピーカ用の信号Ｒ ＯＵＴとして出力される。さらに、第２の仮想定位出力は、加算処理４８において前方中央チャネル信号と加算された後に、前方中央信号ＣＯＵＴとして出力される。
この実施形態では、サラウンド信号をモノラルとして、その方向性を無くしている。しかし、ステレオ信号である前方左チャネル信号ＦＬ、前方右チャネル信号ＦＲが、前方左スピーカＳＰＬ、前方右スピーカＳＰＲによって再生されるので、これにより方向性が維持される。
さらに、この実施形態では、加算処理５２、５４によって、前方左チャネル信号にサラウンド左チャネル信号を加算し、前方右チャネル信号にサラウンド右チャネル信号を加算するようにしている。したがって、サラウンド信号がステレオで与えられている場合には、サラウンド信号によって表現される方向性を、前方からの音響として維持することができる。
ウーファー・スピーカ用の信号ＳＵＢＯＵＴは、低音信号ＬＦＥに前方左チャネル信号ＦＬ、中央チャネル信号ＦＣ、前方右チャネル信号ＦＲを、加算処理５６によって加算して形成される。
なお、図６において、ｋ１〜ｋ９は係数処理を示しており、同じ符号を付した係数処理の係数は等しいことを示している。
図１０に、仮想定位処理の他の形態を示す。この実施形態においては、減算処理６０によって、第１のモノラル信号ＳＭ１から第２のモノラル信号ＳＭ２を減算して、第５のフィルタ１０５に与えている。また、加算処理６２によって、第１のモノラル信号ＳＭ１と第２のモノラル信号ＳＭ２を加算して、第６のフィルタ１０６に与えている。第５のフィルタ１０５の出力は第７のフィルタ１０７に与えられ、第６のフィルタ１０６の出力は第８のフィルタ１０８に与えられる。
第８のフィルタ１０８の出力と第５のフィルタ１０５の出力は、加算処理６４において加算されて、第１の仮想定位出力ｅ１となる。ただし、第８のフィルタにおいて設定されている遅延時間と同等の遅延処理６８を、第５のフィルタ１０５の出力に施した後、加算処理６４によって加算するようにしている。同様に、第６のフィルタ１０６の出力に第７のフィルタ１０７の遅延時間に等しい遅延処理７０を施したものと、第７のフィルタ１０７の出力を加算処理６６によって加算して、第２の仮想定位出力ｅ２としている。
図１０の構成によれば、第６のフィルタ１０６の伝達関数ｈａ、第７のフィルタ１０７の伝達関数ｈｂ、第５のフィルタ１０５の伝達関数ｈｃ、第８のフィルタの伝達関数ｈｄは、下記のとおりとなる。
ｈａ＝（Ｈ７＋Ｈ８）（Ｈ１−Ｈ２＋Ｈ５−Ｈ６）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈｂ＝−（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ５＋Ｈ６）／（Ｈ３＋Ｈ４）
ｈｃ＝（Ｈ７−Ｈ８）（Ｈ３＋Ｈ４）／（Ｈ４（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈｄ＝−（Ｈ３−Ｈ４）／（Ｈ１−Ｈ２＋Ｈ５−Ｈ６）
Ｈ７＝Ｈ１、Ｈ８＝０とし、仮想定位処理をクロストーク・キャンセル・フィルタによって実現した場合の各フィルタの周波数特性を図１１に示す。この図からも明らかなように、第７のフィルタ１０７（ｈｂ）と第８のフィルタ１０８（ｈｄ）は、低周波領域のゲインが小さくその特性が平坦である。したがって、第７のフィルタ１０７、第８のフィルタ１０８の低周波領域における精度を、第５のフィルタ１０５、第６のフィルタ１０６の低周波領域における精度よりも小さくしつつ、仮想定位処理全体としての精度を保つことができる。
たとえば、各フィルタを、図１２に示すようなＦＩＲ型フィルタを用いて構成した場合について説明する。ＦＩＲ型フィルタにおいては、遅延処理の数をタップ数と呼ぶ。したがって、タップ数が多くなるほど、低周波領域の精度が高くなる。
一方、ＤＳＰ２２の処理能力の限界から、全体として設けることのできるタップ数合計には上限がある。この実施形態によれば、第７のフィルタ１０７、第８のフィルタ１０８のタップ数を小さくして、その分、第５のフィルタ１０５、第６のフィルタのタップ数を増やして、必要な部分の精度を向上させている。したがって、与えられた処理能力の中で、仮想定位処理の精度向上を図ることができる。
上記においては、ＦＩＲ型フィルタを用いて、タップ数を変えることにより、低周波領域における精度が要求されないフィルタは、低周波領域の精度を相対的に低く、低周波領域における精度が要求されるフィルタには、低周波領域の精度を相対的に高くするようにしている。
しかし、低周波領域の精度が要求されるフィルタについては、図１３に示すように、ＦＩＲ型フィルタ７２とＩＩＲ型フィルタ７４の並列接続したものを用いるようにしてもよい。
さらに、図１４に示すように、ＦＩＲ型フィルタ７２の中間タップに、ＩＩＲ型フィルタ７４を並列接続するようにしても良い。図１４のようにすれば、所望の特性を持つフィルタの設計が容易となる。
また、低周波領域の精度が要求されるフィルタについて、フィルタバンク方式を採用して、ダウンサンプルした後にＦＩＲフィルタを通すようにしても良い。フィルタバンク方式を用いれば、少ないタップ数によって、実質的に大きなタップ数のＦＩＲ型フィルタを実現することができる。
ところで、図１５に示すように、中央にモニタ３０が設けられている場合には、受聴者２、３はともにモニタ３０の方を向くことが多い。このような場合を想定すると、前方中央スピーカＳＰＣから両耳への伝達関数Ｈ３とＨ４は等しくなる。したがって、図６に示す仮想定位処理１２を用いると、各フィルタの特性ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４は下記のとおりとなる。
ｈ１＝（Ｈ７Ｈ３−Ｈ８Ｈ３）／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ２＝（Ｈ８（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ７（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ３＝（Ｈ７（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ８（Ｈ２＋Ｈ６））／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
ｈ４＝（Ｈ８Ｈ３−Ｈ７Ｈ３）／（Ｈ３（Ｈ１＋Ｈ５）−Ｈ３（Ｈ２＋Ｈ６））
すなわち、ｈ１＝−ｈ４の関係となるので、図１６に示すように仮想定位処理を簡素化することができる。
図１６において、減算処理７６において、第１のモノラル信号ＳＭ１から第２のモノラル信号ＳＭ２が減算され、第９のフィルタ１０９に与えられる。第９のフィルタ１０９の出力は、第１の仮想定位出力ｅ１とされる。
第１のモノラル信号ＳＭ１は第１０のフィルタ１１０にも与えられる。第２のモノラル信号ＳＭ２は、第１１のフィルタ１１１にも与えられる。第１０のフィルタ１１０の出力と第１１のフィルタ１１１の出力は、加算処理７８において加算され、第２の仮想定位出力ｅ２とされる。
以上のように、この実施形態によれば、少ない個数のフィルタによって、仮想定位処理を実現することができる。なお、参考のため、仮想定位処理をクロストークキャンセルフィルタとして実現した場合の第９、第１０、第１１のフィルタの周波数特性を、図１７に示す。
図１６に示す仮想定位処理と同等の処理を、図１８によって実現することもできる。図１８においては、減算処理８４において、第１のモノラル信号ＳＭ１から、第２のモノラル信号ＳＭ２を減算して、第１２のフィルタ１１２に与えている。また、加算処理８６において、第１のモノラル信号ＳＭ１と、第２のモノラル信号ＳＭ２を加算し、第１４のフィルタ１１４に与えている。第１２のフィルタ１１２の出力は、第１の仮想定位出力とされる。
また、第１２のフィルタ１１２の出力は、第１３のフィルタ１１３にも与えられる。加算処理９０によって、第１３のフィルタ１１３の出力と第１４のフィルタ１１４の出力が加算され、第２の仮想定位出力とされる。
第１２のフィルタ１１２の伝達関数ｈｃは、図１６の第９のフィルタ１０９の伝達関数ｈ１と同じである。第１３のフィルタ１１３の伝達関数ｈｂ、第１４のフィルタ１１４の伝達関数ｈａは、下記のとおりである。
ｈａ＝（Ｈ７＋Ｈ８）／Ｈ３
ｈｂ＝−（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ５＋Ｈ６）／Ｈ３
図１８における仮想定位処理においてＨ７＝Ｈ１，Ｈ８＝０とし、クロストークキャンセルフィルタによって仮想定位処理を実現した場合の、各フィルタの周波数特性を、図１９に示す。この図からも明らかなように、第１２のフィルタ１１２に比べて、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４は、低周波領域における精度が要求されていない。したがって、第１２のフィルタ１１２の低周波領域における精度を、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４の低周波領域における精度よりも高くし、全体としての処理負担を増やすことなく、精度を向上することができる。
図２０に、各フィルタ１１２，１１３、１１４としてＦＩＲ型フィルタを用い、第１２のフィルタ１１２のタップ数を１２８タップ、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４のタップ数を３２タップとして実現した場合のシグナルフローを示す。図２０では、ＦＩＲ型フィルタを用いて、タップ数を増やすことによって、低周波領域における精度を上げている。しかし、図１０の実施形態に関連して説明したように、図１３、図１４のように、ＦＩＲ型フィルタとＩＩＲ型フィルタを並列接続することによって低周波領域における精度を向上させても良い。さらに、低周波領域における精度向上を図りたいフィルタを、前述のフィルタバンク方式によって形成するようにしても良い。
なお、第１２のフィルタ１１２、第１３のフィルタ１１３、第１４のフィルタ１１４においては、逆フィルタの処理を行うために、必要に応じて遅延時間を設定する場合がある。図２０の実施例では、第１３のフィルタ１１３の遅延時間と同等の遅延処理９２を、第１２のフィルタ１１２の出力に施している。同様の遅延処理９４を、第１４のフィルタ１１４の出力に施している。
なお、遅延処理も考慮すると、仮想定位処理を上記クロストークキャンセルフィルタとして実現した場合の、各フィルタ１１２、１１３、１１４の伝達関数ｈｃ、ｈｂ，ｈａは、下記のとおりとなる。
ｈａ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ１／Ｈ３
ｈｂ＝−δ（ｔ−ｔｍ）＊（Ｈ１＋Ｈ２＋Ｈ５＋Ｈ６）／Ｈ３
ｈｃ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ１／（（Ｈ１＋Ｈ５）−（Ｈ２＋Ｈ６））
ここで、δ（ｔ−ｔｌ）は第１４のフィルタ１１４、第１２のフィルタ１１２に設定した遅延時間、δ（ｔ−ｔｍ）は第１３のフィルタ１１３に設定した遅延時間である。
ここで、受聴者２、３およびスピーカ配置の関係を見直してみる。図２１において、前方左スピーカＳＰＬ、前方右スピーカＳＰＲは、前方中央スピーカＳＰＣに対して、対称に配置されている。前方左スピーカＳＰＬと、前方右スピーカＳＰＲとの間隔ＷＳに対して、スピーカと受聴者との距離Ｘが十分に大きいとき、前方中央スピーカＳＰＣを向く受聴者にとって、ＳＰＬ、受聴者、ＳＰＣによって形成される角度θと、ＳＰＣ、受聴者、ＳＰＲによって形成される角度θとは、ほぼ等しくなる。このような条件を考慮すると、ＳＰＬから見たＳＰＲのスピーカの関係は、受聴者からの距離による距離減衰ｋＬＲとディレイδ（ｔ−ｔＬＲ）が異なるだけであり、図２１の伝達関数Ｈ１〜Ｈ６は、下記のようにまとめられる。
Ｈ１＝Ｈ（−θ）ｄｅｇ
Ｈ２＝Ｈ（＋θ）ｄｅｇ
Ｈ３＝Ｈ４＝ｋＬＣ＊δ（ｔ−ｔＬＣ）Ｈ０ｄｅｇ
Ｈ６＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ１＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ（−θ）ｄｅｇ
Ｈ５＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ２＝ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ）＊Ｈ（＋θ）ｄｅｇ
ここで、図２０のフィルタ１１４，１１３，１１２の伝達関数ｈａ、ｈｂ、ｈｃは、それぞれ下記のように簡素化される。
ｈｃ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ（−θ）ｄｅｇ／（（Ｈ（−θ）ｄｅｇ−Ｈ（＋θ）ｄｅｇ）＊（１−ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））
＝１／（１−ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））＊ｈｃ’
ｈｂ＝−δ（ｔ−ｔｍ）＊（（Ｈ（−θ）ｄｅｇ−Ｈ（＋θ）ｄｅｇ））＊（１−ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））／（ｋＬＣ＊δ（ｔ−ｔＬＣ）＊Ｈ０ｄｅｇ）
＝ｈｂ１＊（１＋ｋＬＲ＊δ（ｔ−ｔＬＲ））＊（１／ｋＬＣ）／δ（ｔ−ｔＬＣ）
ｈａ＝δ（ｔ−ｔｌ）＊Ｈ（−θ）ｄｅｇ／（ｋＬＣ＊δ（ｔ−ｔＬＣ）＊Ｈ０ｄｅｇ）
＝ｈａ１＊（１／ｋＬＣ）／δ（ｔ−ｔＬＣ）
つまり、図２２に示すように、第１２のフィルタ１１２は、ｈｃ’の伝達関数を持つフィルタ１１２ａと、その出力信号をｎＬＲサンプル遅延させる遅延処理１１２ｃと、これをｋＬＲ倍する乗算処理１１２ｄと、フィルタ１１２ａの出力信号と乗算処理１１２ｄの出力信号を加算する加算処理１１２ｅとして構成することができる。第１３のフィルタ１１３は、ｈｂ’の伝達関数を持つフィルタ１１３ａと、これを１／ｋＬＣ倍する乗算処理１１３ｂと、この出力をｎＬＲサンプル遅延させる遅延処理１１３ｃと、これをｋＬＲ倍する乗算処理１１３ｄと、乗算処理１１３ｄの出力を乗算処理１１３ｂの出力に加算する加算処理１１３ｅとして構成することができる。さらに、第１４のフィルタ１１４は、ｈａ’の伝達関数を持つフィルタ１１４ａと、この出力を１／ｋＬＣ倍する乗算処理１１４ｂとして構成することができる。
なお、第２の仮想定位出力ｅ２をつくるｈａ、ｈｂに共通なディレイの逆フィルタ１／δ（ｔ−ｔＬＣ）は、時間的にｔＬＣ進めることを意味しており、これを実現することはできない。したがって、相対的に、第１の仮想定位出力ｅ１をｔＬＣ遅らせることでこれを実現している。すなわち、図２０のｍの遅延処理９２に変えて、ｍ＋ｎＬＣの遅延処理９６を行うようにしている。
図２３に、Ｈ７＝Ｈ１，Ｈ８＝０とし、クロストークキャンセルフィルタによって仮想定位処理を実現した場合の、図２０のフィルタ１１２、１１３、１１４の伝達関数ｈｃ、ｈｂ、ｈａと、図２２のフィルタ１１２ａ、１１３ａ、１１４ａの伝達関数ｈｃ’、ｈｂ’、ｈａ’を比較して示す。各フィルタともに、図２２の場合の方が、インパルス応答の継続時間が短くなっており（特に、フィルタ１１２ａ）、ＦＩＲ型フィルタのタップ数を少なくできることが理解できる。
さらに、図２２の構成においては、上記ｈａ、ｈｂ、ｈｃの各式から明らかなように、フィルタの伝達関数ｈａ’、ｈｂ’、ｈｃ’は、スピーカを配置する角度（図２１のθ）のみをパラメータとしている。これにより、受聴者２、３とスピーカとの距離（図２１のＸ）およびスピーカＳＰＬとＳＰＲの距離（図２１のＷＳ）によって変わる距離減衰およびディレイを独立して変更することが可能となっている。
従来は、上記の角度θと距離Ｘ、ＷＳの影響を分離して扱うことができなかったため、予め、各配置についての最適なパラメータを準備することは、メモリ容量上、困難であった。しかし、図２２の実施形態によれば、角度θと、距離Ｘ、ＷＳを独立して扱うことができるので、角度θに伴うフィルタの伝達関数ｈａ’、ｈｂ’、ｈｃ’のパラメータと、距離Ｘ、ＷＳに伴う減衰処理１１２ｄ、１１３ｂ、１１３ｄ、１１４ｂの値、遅延処理１１２ｃ、１１３ｃ、９６の値を、予めテーブルとしてメモリ２６に記憶しておき、両者を組み合わせて、最適な特性を得ることができる。
したがって、装置の設置時に受聴者が角度θや距離Ｘ、ＷＳを入力することにより、テーブルより最適なパラメータや値を選択して、配置に応じた適切なサラウンド効果を得ることができる。この場合、受聴者による角度や距離の入力は、本装置に設けた入力部または、リモコン入力部から行うようにすることができる。
なお、メモリ２６の容量に余裕が有れば、図２２の実施形態以外においても、各配置について、パラメータや値を予めテーブルに記憶しておき、最適な設定を行うことができる。
なお、図２２において、遅延処理１１２ｃ、乗算処理１１２ｄ、加算処理１１２ｅによって構成される帰還遅延処理ループにおいては、図２５Ａの周波数特性に示すように、高い周波数帯域において非常に鋭いピークが周期的に現れる。したがって、この帰還遅延処理ループを、図２４に示すように、ＦＩＲ型フィルタによって構成するようにしても良い。このようにすれば、図２５Ｂに示すように、高い周波数領域におけるピークが取り除かれ、耳障りな音を排除することができる。また、ＦＩＲ型フィルタに変えて、ローパスフィルタを設けても同様の効果が得られる。
前述のように、受聴者２，３が前方中央スピーカＳＰＣの方を向いていると仮定すれば、伝達関数Ｈ３＝Ｈ４となり、図６に示す仮想定位処理１２は、図１６のように簡略化することができた。図２６に、さらに簡略化された構成を有する仮想定位処理の一例を示す。この実施形態においては、受聴者２，３の左右耳の応答をほぼ同じとする仮想定位処理、すなわち、仮想スピーカＸＬ２およびＸＲ２、ならびに仮想スピーカＸＬ３およびＸＲ３が、受聴者２ならびに受聴者３に対して、それぞれ左右対称に配置されていることに相当する状態とするような仮想処理を行っている。
図２７は、受聴者２に着目して仮想スピーカＸＬ２，ＸＲ２の配置と受聴者２の位置関係を略記した図面である。図２７に示す伝達関数Ｈ７、Ｈ８は、図１５に示す伝達関数Ｈ１，Ｈ２，Ｈ５，Ｈ６を用いて、つぎのように表される。
Ｈ７＝０．５＊（Ｈ１＋Ｈ５）
Ｈ８＝０．５＊（Ｈ２＋Ｈ６）
また、図１５の場合と同様に、受聴者が前方中央スピーカＳＰＣの方を向いているとすれば、伝達関数Ｈ３，Ｈ４は下記の関係を有することとなる。
Ｈ３＝Ｈ４
これらの関係を、図６に示す仮想定位処理１２の各フィルタ特性ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４を表す式（上述）に代入すると、次のようになる。
ｈ１＝０．５
ｈ２＝０
ｈ３＝０．５＊（Ｈ１＋Ｈ５＋Ｈ２＋Ｈ６）／Ｈ３
ｈ４＝−０．５
すなわち、図６に示す仮想定位処理１２を図２６に示すようにフィルタを一つに簡略化することができる。図２６において、非相関化処理の施された第１のモノラル信号ｅＬ、第２のモノラル信号をｅＲは、それぞれ、係数処理１５０，１５２において１／２倍される。係数処理１５２の出力は、第１５のフィルタ１１５に与えられる。第１５のフィルタ１１５の出力は、第２の仮想定位出力ｅ２とされる。
一方、減算処理１５４において、係数処理１５０の出力から係数処理１５２の出力が減算され、遅延処理１５６に与えられる。遅延処理１５６の出力は、第１の仮想定位出力ｅ１とされる。遅延処理１５６における遅延時間は、第１５のフィルタ１１５の遅延時間にほぼ等しくなるよう設定されている。
このように、受聴者２，３の左右耳の応答をほぼ同じとする仮想定位処理を行うことにより、非対称な位置関係のスピーカについて、左右対称に配置する効果が得られる。ここに上記非相関化処理を導入することにより、極めて簡単な構成でありながら、左右それぞれの受聴者２および３において、偏りがなく拡がり感のあるサラウンドチャネル信号の簡易再生が可能となるのである。
上述の各実施形態においては、サラウンド信号についてのみ仮想定位処理を行う場合を例に説明したが、前方左チャネル信号ＦＬ、前方右チャネル信号ＦＲについても、併せて、仮想定位処理（前方音場拡大処理）を行うことができる。図２８に、このような処理形態の一例をシグナルフローの形式で示す。
図２８に示すように、この実施形態においては、加算処理１６０によって、前方左信号ＦＬと前方右信号ＦＲとを混合してモノラル化している。加算処理１６０の出力は、さらに、加算処理１６２において、前方中央信号ＦＣに加算される。
前方左信号ＦＬ、加算処理１６２の出力、前方右信号ＦＲには、それぞれ、遅延処理１６４Ｌ、１６４Ｃ、１６４Ｒ（これらを併せて、遅延処理１６４という）において、遅延が与えられる。当該遅延処理は、後述するハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２、非相関処理３４、仮想定位処理１２における信号の遅延を補償するためのものであり、これらの処理の合計遅延時間にほぼ等しい遅延が、遅延処理１６４において付与される。
一方、減算処理１６６において、前方左信号ＦＬと前方右信号ＦＲとの差信号を得ている。減算処理１６６の出力は、加算処理１６８において、サラウンドチャネル信号Ｓに加算される。
加算処理１６８の出力は、図６の場合と同様に、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２を経た後、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号に分岐されて、非相関処理３４に与えられ、非相関化処理がなされる。非相関処理が施された第１のモノラル信号、第２のモノラル信号は、仮想定位処理１２に与えられる。
仮想定位処理１２の第１の仮想定位出力は、加算処理１７０において遅延処理１６４Ｌの出力と加算された後に、前方左スピーカ用の信号Ｌ ＯＵＴとして出力される。また、第１の仮想定位出力は、加算処理１７４において遅延処理１６４Ｒの出力と加算された後に、前方右スピーカ用の信号Ｒ ＯＵＴとして出力される。さらに、第２の仮想定位出力は、加算処理１７２において遅延処理１６４Ｃの出力と加算された後に、前方中央信号Ｃ ＯＵＴとして出力される。
この実施形態におけるスピーカの配置と受聴者の位置関係は、図５と同様である。図２９は、受聴者２に着目してスピーカの配置と受聴者の位置関係を略記した図面である。
図２９に示すように、前方左チャネル信号ＦＬおよび前方右チャネル信号ＦＲは、それぞれ、前方左スピーカＳＰＬおよび前方右スピーカＳＰＲから出力されるが、これら前方左チャネル信号ＦＬおよび前方右チャネル信号ＦＲを混合してモノラル化した信号が、前方中央チャネル信号ＦＣに加算されて前方中央スピーカＳＰＣから出力される。
一方、前方左チャネル信号ＦＬおよび前方右チャネル信号ＦＲの差信号が、サラウンドチャネル信号Ｓとともに仮想定位処理１２において処理され、仮想スピーカＸＬ２、ＸＲ２の出力となる。
このように、前方左信号ＦＬと前方右信号ＦＲとの差信号を仮想定位処理１２に与えて処理することにより、本来のスピーカによる前方左チャネル信号、前方右チャネル信号を側方に向かって広げることができ、スピーカ間の幅が小さい場合であっても、大きな前方ステージを確保することができる。また、このような処理を、サラウンドチャネル信号に対して仮想定位を行うための仮想定位処理１２を利用して行っているので、処理の簡素化、構成の簡素化を図ることができるのである。
受聴者３の場合も、受聴者２の場合と同様になる。したがって、受聴者が複数の場合であっても、左右に並んで配置された複数の受聴者に対して音場の逆転を生じさせることなく、前方左チャネル信号、前方右チャネル信号を側方に向かって広げることができるのである。
なお、この実施形態においては、仮想定位処理として図６に示す仮想定位処理１２を例に説明したが、仮想定位処理はこれに限定されるものではない。たとえば、仮想定位処理として、図１０、図１６，図１８，図２０，図２２，または図２６に示すような処理を行うようにしてもよい。
図３０にさらに他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローを示す。この実施形態においては、スピーカＳＰＬ、ＳＰＲとスピーカＳＰＣの特性が異なる場合に、その特性差を補償するための、フィルタ２００（補償用フィルタ手段）および減衰処理２０２、２０４（補償用振幅調整手段）を設けている。フィルタ２００によって、スピーカＳＰＣとスピーカＳＰＬ、ＳＰＲの周波数特性の差を補い、減衰処理によってスピーカＳＰＣとスピーカＳＰＬ、ＳＰＲのゲインに関する特性の差を補うことができる。これにより、異なるスピーカを用いても、同じスピーカを用いたと同様の音場を得ることができる。
なお、上記各実施形態では、ＤＳＰによってフィルタ処理や減衰処理などを行ったが、アナログ回路によってこれを実現しても良い。
また、上記各実施形態において、固定小数点処理によって演算を行うＤＳＰを用いる場合には、演算オーバーフローを考慮して、係数処理（スケーリング）を行うことが好ましい。
上記各実施形態では、ＤＳＰ２２を用いて実現しているが、シグナルフローに示す各機能は、その一部または全部をハードウエア回路によって構成することもできる。
この発明にかかるサラウンド処理方法は、第１の受聴者と第２の受聴者の中間点と前方中央スピーカとを結ぶ中央線に関して、前方左スピーカと前記右スピーカ、第１の受聴者と第２の受聴者が対称な位置関係となるように配置を行い、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から、モノラルの音響が出力されるように、与えられたサラウンド信号に対して仮想定位処理を施して仮想音源生成のための信号を生成して、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、前方左スピーカと前方右スピーカに仮想音源生成のための信号として同じ信号を与えることにより、第１の受聴者および第２の受聴者の双方に対して、仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成することを特徴としている。
第１の受聴者と第２の受聴者の位置は、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカについて左右対称となっているので、前方左スピーカと前方右スピーカに仮想音源生成のための信号として同じ信号を与えることにより、第１の受聴者、第２の受聴者の双方に対して、サラウンド左音源、サラウンド右音源を生成することができる。この場合、第１の受聴者と第２の受聴者において、仮想的に生成されるサラウンド左音源、サラウンド右音源からの音響は、左右が反転したものとなる。しかし、これをモノラルの音響として出力するようにしているので、第１の受聴者と第２の受聴者において、左右の方向感が逆になることがなく、サラウンド効果を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理システムおよびサラウンド処理装置は、サラウンドチャネル信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたことを特徴としている。
したがって、左右に並んだ２人の受聴者に対しても、サラウンド左音源、サラウンド右音源を与えることができるとともに、２人の受聴者に対して、左右の方向感が逆になることがなく、サラウンド効果を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理システムは、サラウンド左チャネル信号を前方左スピーカに与え、サラウンド右チャネル信号を前方右スピーカに与えるようにしている。また、請求項１０のサラウンド処理装置は、前方左スピーカ用信号にさらに、サラウンド左チャネル信号を含むようにし、前方右スピーカ用信号にさらに、サラウンド右チャネル信号を含むようにしている。
したがって、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号をモノラル化することによって失われた方向性を、前方左スピーカ、前方右スピーカによって再現することができ、より品質の高いサラウンド音響を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理システムは、画像表示のためのディスプレイ装置を備えており、少なくとも前記中央スピーカが当該ディスプレイ装置に収納されていることを特徴としている。
したがって、左右に並んだ２人の受聴者に対して、画像を提示しつつ、サラウンド効果を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンドチャネル信号を加算した信号を、第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として仮想定位処理手段に与え、前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたことを特徴とする。
したがって、左右に並んで配置された二人の受聴者に対して音場の逆転を生じさせることなく、本来のスピーカによる前方左チャネル信号、前方右チャネル信号を側方に向かって広げることができ、スピーカ間の幅が小さい場合であっても、大きな前方ステージを確保することができる。また、このような処理を、サラウンドチャネル信号に対して仮想定位を行うための仮想定位処理を利用して行っているので、処理の簡素化、構成の簡素化を図ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第１のモノラル信号および第２のモノラル信号の相関を小さくするための非相関処理を施した後、仮想定位処理手段に与えることを特徴としている。したがって、仮想サラウンド左右音源からのモノラル音響が、不自然に偏って定位したり、受聴者の頭中に定位したりすることなく、広がりのあるサラウンド音響を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第１のフィルタ手段と、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第２のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第３のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第４のフィルタ手段と、第１のフィルタ手段と第４のフィルタ手段の出力を加算して第１の仮想定位出力とする第１の加算手段と、第２のフィルタ手段と第３のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする第２の加算手段とを備えていることを特徴としている。
したがって、左右に並んだ２人の受聴者に対しても、サラウンド左音源、サラウンド右音源を与えることができるとともに、２人の受聴者に対して、左右の方向感が逆になることがなく、サラウンド効果を与えることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第５のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第６のフィルタ手段と、第５のフィルタ手段の出力を受けて処理を行う第７のフィルタ手段と、第６のフィルタ手段の出力を受けて処理を行う第８のフィルタ手段と、第５のフィルタ手段と第８のフィルタ手段の出力を加算して第１の仮想定位出力とする第１の加算手段と、第６のフィルタ手段と第７のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする第２の加算手段とを備えたことを特徴としている。
第７のフィルタ手段および第８のフィルタ手段は、それぞれ、第５のフィルタ手段と第６のフィルタ手段の出力を受けて、処理を行うようになっている。したがって、第７のフィルタ手段と第８のフィルタ手段の処理負担を軽減することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第７および第８のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段を、第５および第６のフィルタ手段にそれぞれ備えたことを特徴としている。したがって、第７および第８のフィルタ手段に遅延時間を設定した場合であっても、この遅延時間を補償することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号を減算処理した信号を受けて処理を行い、第１の仮想定位出力とする第９のフィルタ手段と、第１のモノラル信号を受けて処理を行う第１０のフィルタ手段と、第２のモノラル信号を受けて処理を行う第１１のフィルタ手段と、第１０のフィルタ手段と第１１のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする加算手段とを備えたことを特徴としている。
受聴者が前方中央スピーカの方を向いた場合のように、前方中央スピーカから受聴者の左耳までの伝達関数と、前方中央スピーカから受聴者の右耳までの伝達関数とがほぼ等しくなる場合には、３つのフィルタ手段によってサラウンド効果を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とを減算処理したものを受けて処理を行い、第１の仮想定位出力とする第１２のフィルタ手段と、第１２のフィルタの出力を受けて処理を行う第１３のフィルタ手段と、第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とを加算処理したものを受けて処理を行う第１４のフィルタ手段と、第１３のフィルタ手段と第１４のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする加算手段とを備えたことを特徴としている。
第１３のフィルタが第１２のフィルタの出力を受けて処理を行うようになっているので、第１３のフィルタの処理負担を軽減することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、仮想定位処理手段が、第１３のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段を、第１２および第１４のフィルタ手段にそれぞれ備えていることを特徴としている。したがって、第１３のフィルタ手段に遅延時間を設定した場合であっても、この遅延時間を補償することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第１２のフィルタ手段の低周波領域における精度を、第１３のフィルタ手段、第１４のフィルタ手段の低周波領域における精度よりも高くしたことを特徴としている。したがって、低周波領域の精度が要求される第１２のフィルタ手段に処理能力を集中的に配分し、限られた処理能力の中で、仮想定位処理手段全体としての処理精度を向上させることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第１２のフィルタ手段が、フィルタ処理を行う処理手段と当該フィルタ処理の出力に接続された遅延減衰帰還ループとを備えており、第１３のフィルタ手段が、フィルタ処理を行う処理手段と、当該フィルタ処理の出力に、当該出力を遅延減衰させた出力を加算する手段とを備えており、第１４のフィルタ手段が、フィルタ処理を行う処理手段と当該フィルタ処理の出力を減衰させる手段とを備えており、第１２のフィルタ手段の出力は、遅延処理を施した後、第１の仮想定位出力とされ、第１３のフィルタ手段の出力および第１４のフィルタ手段の出力は、加算して、第２の仮想定位出力とされることを特徴としている。したがって、各フィルタ処理を行う手段の負担が軽減される。また、受聴者とスピーカとの角度によるパラメータの変更と、スピーカと受聴者の距離、スピーカ間の距離による減衰量、遅延量の変更を独立に制御することができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、第２のモノラル信号を受けて処理を行い第２の仮想定位出力とする第１５のフィルタ手段と、第１５のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段であって第１のモノラル信号と第２のモノラル信号とを減算処理したものに遅延処理を施した後第１の仮想定位出力とする遅延処理手段とを備えたことを特徴とする。したがって、極めて簡単な構成でありながら、偏りがなく拡がり感のある（簡易な）サラウンドチャネル信号の再生が可能となる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカと受聴者との位置関係によって変化する、フィルタのパラメータを記憶手段に予め記憶しておき、入力された前記位置関係に応じて最適のパラメータを選択することを特徴としている。したがって、配置に対応した、最適なサラウンド効果を得ることができる。
この発明にかかるサラウンド処理装置は、前方左スピーカ、前方右スピーカの特性と前方中央スピーカの特性との相違を補償するための補償用振幅調整手段または補償用フィルタ手段を設けたことを特徴としている。したがって、前方左スピーカ、前方右スピーカの特性と前方中央スピーカの特性が異なっていても、品質の高いサラウンド効果を得ることができる。
上記においては、本発明を好ましい実施形態として説明したが、各用語は、限定のために用いたのではなく、説明のために用いたものであって、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、添付のクレームの範囲において、変更することができるものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の一実施形態によるサラウンド処理システムの概略を示す図である。
図２は、受聴者２、３とスピーカの配置関係を示す図である。
図３ＡないしＣは、サラウンド信号が、１つの入力としてモノラルにて与えられる場合の処理を示す図である。
図４は、サラウンド処理装置をＤＳＰを用いて実現した場合のハードウエア構成を示す図である。
図５は、受聴者２、３とスピーカの配置関係および伝達関数を示す図である。
図６は、ＤＳＰを用いて実現した場合のサラウンド処理装置のシグナルフローである。
図７ＡないしＢは、オールパスフィルタの一例を示す図である。
図８は、オールパスフィルタの移相特性を示す図である。
図９は、櫛形フィルタによる非相関処理を示すシグナルフローである。
図１０は、仮想定位処理のシグナルフローである。
図１１は、図１０のフィルタの周波数特性である。
図１２は、ＦＩＲ型フィルタの基本構成を示す図である。
図１３は、ＦＩＲ型フィルタと２次ＩＩＲ型フィルタとを並列接続した図である。
図１４は、ＦＩＲ型フィルタの中間タップにＩＩＲ型フィルタを並列接続した図である。
図１５は、受聴者２、３が、モニタ３０の方を向いた場合の伝達関数を示す図である。
図１６は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図１７は、図１６の各フィルタの特性を示す図である。
図１８は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図１９は、図１８の各フィルタの特性を示す図である。
図２０は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２１は、受聴者２、３とスピーカとの位置関係および伝達関数を示す図である。
図２２は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２３は、図２０、図２２の各フィルタの特性を示す図である。
図２４は、遅延減衰帰還ループの他の例を示すシグナルフローである。
図２５ＡないしＢは、図２２、図２４の帰還ループの特性を示す図である。
図２６は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２７は、受聴者２に着目して仮想スピーカＸＬ２，ＸＲ２の配置と受聴者２の位置関係を略記した図面である。
図２８は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図２９は、受聴者２に着目してスピーカの配置と受聴者の位置関係を略記した図面である。
図３０は、他の実施形態による仮想定位処理のシグナルフローである。
図３１は、一般的な仮想定位処理を示す図である。
図３２は、一般的な簡易サラウンド信号再生方法を示す図である。
Claims (23)
- 第１の受聴者および第２の受聴者に対し、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカによって、仮想的にサラウンド右音源、サラウンド左音源を生成するサラウンド処理方法において、
第１の受聴者の左前方に前方左スピーカを配し、右前方に前方中央スピーカを配し、
第２の受聴者の左前方に前方中央スピーカを配し、右前方に前方右スピーカを配するとともに、
第１の受聴者と第２の受聴者の中間点と前方中央スピーカとを結ぶ中央線に関して、前方左スピーカと前記右スピーカ、第１の受聴者と第２の受聴者が対称な位置関係となるように配置を行い、
サラウンド右音源およびサラウンド左音源から、非相関化処理されたモノラルの音響がそれぞれ出力されるように、与えられたサラウンド信号に対して前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づく仮想定位処理を施して仮想音源生成のための信号を生成して、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、
前方左スピーカと前方右スピーカに仮想音源生成のための信号として同じ信号を与えることにより、第１の受聴者および第２の受聴者の双方に対して、仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成すること、
を特徴とするサラウンド処理方法。 - 前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号を、それぞれ、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカに与えるとともに、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、非相関化処理された第１のモノラル信号および第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、 仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理システム。 - サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、非相関化処理された第１のモノラル信号および第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理システム。 - 請求項２または３のサラウンド処理システムにおいて、
サラウンド左チャネル信号を前方左スピーカに与え、
サラウンド右チャネル信号を前方右スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とするもの。 - サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するサラウンド処理システムにおいて、
サラウンドチャネル信号を、非相関化処理された第１のモノラル信号および第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を前方左スピーカおよび前方右スピーカに与え、
仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を前方中央スピーカに与えるようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理システム。 - 請求項２、３、４または５のサラウンド処理システムにおいて、
画像表示のためのディスプレイ装置を備えており、
少なくとも前記中央スピーカが当該ディスプレイ装置に収納されていることを特徴とするもの。 - 前方左チャネル信号、前方中央チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、非相関化処理された第１のモノラル信号および第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、前方左チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、前方右チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも前方中央チャネル信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理装置。 - サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した後、非相関化処理された第１のモノラル信号および第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理装置。 - 少なくとも前方左チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンドチャネル信号を加算した信号を、非相関化処理された第１のモノラル信号および第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理装置。 - 請求項７〜９のいずれかのサラウンド処理装置において、
前記前方左スピーカ用信号として、さらに、サラウンド左チャネル信号を含むようにし、
前記前方右スピーカ用信号として、さらに、サラウンド右チャネル信号を含むようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理装置。 - サラウンドチャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
サラウンドチャネル信号を、非相関化処理された第１のモノラル信号、第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、前方左チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、前方右チャネル信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理装置。 - 少なくとも前方左チャネル信号、前方右チャネル信号、サラウンド左チャネル信号、サラウンド右チャネル信号を受けて、前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカにより仮想的にサラウンド左音源、サラウンド右音源を生成するためのサラウンド処理装置において、
前方左チャネル信号および前方右チャネル信号を減算処理した信号ならびにサラウンド左チャネル信号およびサラウンド右チャネル信号を混合した信号を加算した信号を、非相関化処理された第１のモノラル信号および第２のモノラル信号として前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカ、サラウンド左音源およびサラウンド右音源から受聴者の両耳への全ての伝達関数に基づくフィルタを含む仮想定位処理手段に与え、
前方左スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方右スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方右チャネル信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第１の仮想定位出力を含む信号を出力し、
前方中央スピーカ用信号として、少なくとも、仮想定位処理手段の遅延時間にほぼ等しい遅延を前方左チャネル信号と前方右チャネル信号とを加算した信号に与えて得られる信号および仮想定位処理手段の第２の仮想定位出力を含む信号を出力するようにしたこと、
を特徴とするサラウンド処理装置。 - 請求項７〜１２のいずれかのサラウンド処理装置において、
前記仮想定位処理手段は、
前記第１のモノラル信号を受けて処理を行う第１のフィルタ手段と、 前記第１のモノラル信号を受けて処理を行う第２のフィルタ手段と、
前記第２のモノラル信号を受けて処理を行う第３のフィルタ手段と、 前記第２のモノラル信号を受けて処理を行う第４のフィルタ手段と、
第１のフィルタ手段と第４のフィルタ手段の出力を加算して第１の仮想定位出力とする第１の加算手段と、
第２のフィルタ手段と第３のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする第２の加算手段と、
を備えていることを特徴とするもの。 - 請求項７〜１２のいずれかのサラウンド処理装置において、
前記仮想定位処理手段は、
前記第１のモノラル信号を受けて処理を行う第５のフィルタ手段と、
前記第２のモノラル信号を受けて処理を行う第６のフィルタ手段と、
第５のフィルタ手段の出力を受けて処理を行う第７のフィルタ手段と、
第６のフィルタ手段の出力を受けて処理を行う第８のフィルタ手段と、
第５のフィルタ手段と第８のフィルタ手段の出力を加算して第１の仮想定位出力とする第１の加算手段と、
第６のフィルタ手段と第７のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする第２の加算手段と、
を備えていることを特徴とするもの。 - 請求項１４のサラウンド処理装置において、
前記仮想定位処理手段は、前記第７のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段を、前記第６のフィルタ手段と前記第２の加算手段との間に備え、前記第８のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段を、前記第５のフィルタ手段と前記第１の加算手段との間に備えていることを特徴とするもの。 - 請求項７〜１２のいずれかのサラウンド処理装置において、
前記仮想定位処理手段は、
前記第１のモノラル信号と前記第２のモノラル信号を減算処理した信号を受けて処理を行い、第１の仮想定位出力とする第９のフィルタ手段と、
前記第１のモノラル信号を受けて処理を行う第１０のフィルタ手段と、
前記第２のモノラル信号を受けて処理を行う第１１のフィルタ手段と、
第１０のフィルタ手段と第１１のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする加算手段と、
を備えたことを特徴とするもの。 - 請求項７〜１２のいずれかのサラウンド処理装置において、
前記仮想定位処理手段は、
前記第１のモノラル信号と前記第２のモノラル信号とを減算処理したものを受けて処理を行い、第１の仮想定位出力とする第１２のフィルタ手段と、
第１２のフィルタの出力を受けて処理を行う第１３のフィルタ手段と、
前記第１のモノラル信号と前記第２のモノラル信号とを加算処理したものを受けて処理を行う第１４のフィルタ手段と、
第１３のフィルタ手段と第１４のフィルタ手段の出力を加算して第２の仮想定位出力とする加算手段と、
を備えたことを特徴とするもの。 - 請求項１７のサラウンド処理装置において、
前記仮想定位処理手段は、前記第１３のフィルタ手段の遅延時間に等しい遅延時間を有する遅延処理手段を、前記第１２のフィルタ手段の出力と前記第1の仮想定位出力との間および前記第１４のフィルタ手段の出力と前記加算手段との間にそれぞれ備えていることを特徴とするもの。 - 請求項１７または１８のサラウンド処理装置において、
第１２のフィルタ手段の低周波領域における精度を、第１３のフィルタ手段、第１４のフィルタ手段の低周波領域における精度よりも高くしたことを特徴とするもの。 - 請求項１７、１８または１９のサラウンド処理装置において、
前記第１２のフィルタ手段は、フィルタ処理を行う処理手段と当該フィルタ処理の出力に接続された遅延減衰帰還ループとを備えており、
前記第１３のフィルタ手段は、フィルタ処理を行う処理手段と、当該フィルタ処理の出力に、当該出力を遅延減衰させた出力を加算する手段とを備えており、
前記第１４のフィルタ手段は、フィルタ処理を行う処理手段と当該フィルタ処理の出力を減衰させる手段とを備えており、 第１２のフィルタ手段の出力は、遅延処理を施した後、第１の仮想定位出力とされ、
第１３のフィルタ手段の出力および第１４のフィルタ手段の出力は、第２の仮想定位出力とされること、
を特徴とするもの。 - 請求項７〜１２のいずれかのサラウンド処理装置において、
前記第２のモノラル信号を受けて処理を行い、第２の仮想定位出力とする第１５のフィルタ手段と、
前記第１５のフィルタ手段の遅延時間にほぼ等しい遅延時間を有する遅延処理手段であって、前記第１のモノラル信号と前記第２のモノラル信号とを減算処理したものに遅延処理を施した後、第１の仮想定位出力とする遅延処理手段と、
を備えたことを特徴とするもの。 - 請求項７〜２１のいずれかのサラウンド処理装置において、
前方左スピーカ、前方中央スピーカ、前方右スピーカと受聴者との位置関係によって変化する、フィルタのパラメータを記憶手段に予め記憶しておき、
入力された前記位置関係に応じて最適のパラメータを選択することを特徴とするもの。 - 請求項７〜２２のいずれかのサラウンド処理装置において、
前方左スピーカ、前方右スピーカの特性と前方中央スピーカの特性との相違を補償するための補償用振幅調整手段または補償用フィルタ手段が設けられていることを特徴とするもの。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29670898 | 1998-10-19 | ||
| PCT/JP1999/005694 WO2000024226A1 (fr) | 1998-10-19 | 1999-10-15 | Systeme d'ambiophonie |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP4350905B2 true JP4350905B2 (ja) | 2009-10-28 |
Family
ID=17837066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000577859A Expired - Fee Related JP4350905B2 (ja) | 1998-10-19 | 1999-10-15 | サラウンド処理システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6956954B1 (ja) |
| JP (1) | JP4350905B2 (ja) |
| CN (1) | CN1281098C (ja) |
| WO (1) | WO2000024226A1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7242782B1 (en) * | 1998-07-31 | 2007-07-10 | Onkyo Kk | Audio signal processing circuit |
| JP2004507952A (ja) * | 2000-08-28 | 2004-03-11 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 音声生成システム |
| JP3682032B2 (ja) * | 2002-05-13 | 2005-08-10 | 株式会社ダイマジック | オーディオ装置並びにその再生用プログラム |
| US7471736B2 (en) * | 2003-09-30 | 2008-12-30 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Frequency based modulator compensation |
| US7680289B2 (en) * | 2003-11-04 | 2010-03-16 | Texas Instruments Incorporated | Binaural sound localization using a formant-type cascade of resonators and anti-resonators |
| JP2005341257A (ja) * | 2004-05-27 | 2005-12-08 | Yamaha Corp | コードレススピーカ用アダプタ、コードレススピーカ用送信機およびオーディオアンプ |
| GB2419265B (en) * | 2004-10-18 | 2009-03-11 | Wolfson Ltd | Improved audio processing |
| US8077888B2 (en) | 2005-12-29 | 2011-12-13 | Microsoft Corporation | Positioning audio output for users surrounding an interactive display surface |
| JP5032463B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2012-09-26 | パイオニア株式会社 | 立体音響再生装置及び立体音響再生用プログラム |
| US8180067B2 (en) * | 2006-04-28 | 2012-05-15 | Harman International Industries, Incorporated | System for selectively extracting components of an audio input signal |
| US8036767B2 (en) * | 2006-09-20 | 2011-10-11 | Harman International Industries, Incorporated | System for extracting and changing the reverberant content of an audio input signal |
| JP4611951B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2011-01-12 | シャープ株式会社 | 音声再生装置、映像音声再生装置、及びその音場モード切り替え方法 |
| US8705748B2 (en) * | 2007-05-04 | 2014-04-22 | Creative Technology Ltd | Method for spatially processing multichannel signals, processing module, and virtual surround-sound systems |
| JP4655098B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2011-03-23 | ヤマハ株式会社 | 音声信号出力装置、音声信号出力方法およびプログラム |
| US20100027799A1 (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-04 | Sony Ericsson Mobile Communications Ab | Asymmetrical delay audio crosstalk cancellation systems, methods and electronic devices including the same |
| EP2190221B1 (en) * | 2008-11-20 | 2018-09-12 | Harman Becker Automotive Systems GmbH | Audio system |
| US8363866B2 (en) * | 2009-01-30 | 2013-01-29 | Panasonic Automotive Systems Company Of America | Audio menu navigation method |
| CN102687536B (zh) | 2009-10-05 | 2017-03-08 | 哈曼国际工业有限公司 | 用于音频信号的空间提取的系统 |
| US8542854B2 (en) | 2010-03-04 | 2013-09-24 | Logitech Europe, S.A. | Virtual surround for loudspeakers with increased constant directivity |
| US9264813B2 (en) | 2010-03-04 | 2016-02-16 | Logitech, Europe S.A. | Virtual surround for loudspeakers with increased constant directivity |
| CN102026086B (zh) * | 2010-12-01 | 2013-08-21 | 国光电器股份有限公司 | 一种多声道缩混成3声道环绕声的方法 |
| FR3002406B1 (fr) * | 2013-02-18 | 2015-04-03 | Sonic Emotion Labs | Procede et dispositif de generation de signaux d'alimentation destines a un systeme de restitution sonore |
| CN109076302B (zh) | 2016-04-21 | 2020-12-25 | 株式会社索思未来 | 信号处理装置 |
| WO2017192972A1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | Dts, Inc. | Immersive audio reproduction systems |
| US10979844B2 (en) | 2017-03-08 | 2021-04-13 | Dts, Inc. | Distributed audio virtualization systems |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4977247A (en) | 1986-02-14 | 1990-12-11 | Genex Corporation | Immobilized protein G variants and the use thereof |
| JPH03128400U (ja) * | 1990-03-12 | 1991-12-24 | ||
| JPH06165298A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-10 | Nissan Motor Co Ltd | 音響再生装置 |
| US6144747A (en) * | 1997-04-02 | 2000-11-07 | Sonics Associates, Inc. | Head mounted surround sound system |
| JP3500746B2 (ja) | 1994-12-21 | 2004-02-23 | 松下電器産業株式会社 | 音像定位装置及びフィルタ設定方法 |
| US5844993A (en) * | 1995-01-25 | 1998-12-01 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Surround signal processing apparatus |
| JPH08265899A (ja) | 1995-01-26 | 1996-10-11 | Victor Co Of Japan Ltd | サラウンド信号処理装置及び映像音声再生装置 |
| JPH09327099A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Sony Corp | 音響再生装置 |
| TW411723B (en) * | 1996-11-15 | 2000-11-11 | Koninkl Philips Electronics Nv | A mono-stereo conversion device, an audio reproduction system using such a device and a mono-stereo conversion method |
| US6721425B1 (en) * | 1997-02-07 | 2004-04-13 | Bose Corporation | Sound signal mixing |
| US6175489B1 (en) * | 1998-06-04 | 2001-01-16 | Compaq Computer Corporation | Onboard speaker system for portable computers which maximizes broad spatial impression |
| GB2343347B (en) * | 1998-06-20 | 2002-12-31 | Central Research Lab Ltd | A method of synthesising an audio signal |
-
1999
- 1999-10-15 JP JP2000577859A patent/JP4350905B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-15 WO PCT/JP1999/005694 patent/WO2000024226A1/ja active Application Filing
- 1999-10-15 US US09/555,908 patent/US6956954B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-15 CN CN99801819.8A patent/CN1281098C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1287767A (zh) | 2001-03-14 |
| CN1281098C (zh) | 2006-10-18 |
| US6956954B1 (en) | 2005-10-18 |
| WO2000024226A1 (fr) | 2000-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4350905B2 (ja) | サラウンド処理システム | |
| US7801312B2 (en) | Audio signal processing circuit | |
| KR100644617B1 (ko) | 7.1 채널 오디오 재생 방법 및 장치 | |
| US8442237B2 (en) | Apparatus and method of reproducing virtual sound of two channels | |
| US7386139B2 (en) | Sound image control system | |
| JP5540581B2 (ja) | 音声信号処理装置および音声信号処理方法 | |
| US8340303B2 (en) | Method and apparatus to generate spatial stereo sound | |
| EP1545154A2 (en) | A virtual surround sound device | |
| JP2001507879A (ja) | ステレオ音響エキスパンダ | |
| US6067360A (en) | Apparatus for localizing a sound image and a method for localizing the same | |
| KR100713666B1 (ko) | 가상음원장치 및 이것을 이용한 음향장치 | |
| WO2007004433A1 (ja) | 音像定位制御装置 | |
| JPH10136497A (ja) | 音像定位装置 | |
| JPH0851698A (ja) | サラウンド信号処理装置及び映像音声再生装置 | |
| JP2006303799A (ja) | 音響信号再生装置 | |
| JP4297077B2 (ja) | 仮想音像定位処理装置、仮想音像定位処理方法およびプログラム並びに音響信号再生方式 | |
| KR100725818B1 (ko) | 최적 가상음원을 제공하는 음향재생장치 및 음향재생방법 | |
| JP5423265B2 (ja) | 音響処理装置 | |
| JP3368835B2 (ja) | 音響信号処理回路 | |
| JP2985704B2 (ja) | サラウンド信号処理装置 | |
| JP2009105565A (ja) | 仮想音像定位処理装置および仮想音像定位処理方法 | |
| JP2003111198A (ja) | 音声信号処理方法および音声再生システム | |
| JP4943098B2 (ja) | 音響再生システム及び音響再生方法 | |
| JP3911714B2 (ja) | ヘッドホン用前方定位補正装置 | |
| JP3925633B2 (ja) | 音声再生装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060605 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060725 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060904 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061004 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20061117 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20070105 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090723 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150731 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150731 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |