[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5826996B2 - Acoustic signal conversion device and program thereof, and three-dimensional acoustic panning device and program thereof - Google Patents

Acoustic signal conversion device and program thereof, and three-dimensional acoustic panning device and program thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5826996B2
JP5826996B2 JP2010192244A JP2010192244A JP5826996B2 JP 5826996 B2 JP5826996 B2 JP 5826996B2 JP 2010192244 A JP2010192244 A JP 2010192244A JP 2010192244 A JP2010192244 A JP 2010192244A JP 5826996 B2 JP5826996 B2 JP 5826996B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reproduction
speaker
original
sound
speakers
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
Application number
JP2010192244A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012049967A (en
Inventor
安藤 彰男
彰男 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Priority to JP2010192244A priority Critical patent/JP5826996B2/en
Publication of JP2012049967A publication Critical patent/JP2012049967A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5826996B2 publication Critical patent/JP5826996B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Stereophonic System (AREA)

Description

本発明は、あるチャンネル数に対応する音響信号を、そのチャンネル数と異なるチャンネル数に対応する音響信号に変換する音響信号変換装置およびそのプログラム、ならびに、3次元音響パンニング装置およびそのプログラムに関する。   The present invention relates to an acoustic signal conversion device that converts an acoustic signal corresponding to a certain number of channels into an acoustic signal that corresponds to a number of channels different from the number of channels, a program thereof, and a three-dimensional acoustic panning device and a program thereof.

従来、5.1チャンネルサラウンドシステム用の音響信号を、2チャンネルステレオシステム用の音響信号に変換するダウンミックス法については、ITU−R(国際電気通信連合 無線通信部門)の規格で定められている。   Conventionally, a downmix method for converting an audio signal for a 5.1 channel surround system into an audio signal for a 2 channel stereo system is defined by the ITU-R (International Telecommunication Union Radiocommunication Division) standard. .

また、これ以外に、ある音響システム用に制作されたコンテンツ(音響信号)を、チャンネル数やスピーカ数が異なる他の音響システム用のコンテンツ(音響信号)に変換する技術が種々開示されている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載された発明は、原音場での音響信号(原音響信号)の物理量を成分とする原音場ベクトルと、再生音場での音響信号(再生音響信号)の物理量を成分とする原音場ベクトルとの二乗誤差が最小となる変換行列を求め、原音響信号を、再生音場における予め定めたスピーカ(チャンネル)に対応する再生音響信号に変換するものである。
In addition to this, various technologies for converting content (acoustic signals) produced for a certain acoustic system into content (acoustic signals) for other acoustic systems having different numbers of channels and speakers (audio signals) are disclosed ( For example, see Patent Document 1).
The invention described in Patent Document 1 includes an original sound field vector whose component is a physical quantity of an acoustic signal (original acoustic signal) in an original sound field, and a physical quantity of an acoustic signal (reproduced acoustic signal) in a reproduced sound field as components. A conversion matrix that minimizes a square error with the original sound field vector is obtained, and the original sound signal is converted into a reproduction sound signal corresponding to a predetermined speaker (channel) in the reproduction sound field.

また、近年、複数のスピーカを用いて、仮想音像を、上下方向、左右方向、前後方向の3次元的にパンニングする技術が種々開示されている(例えば、特許文献2参照)。
この特許文献2に記載された発明は、受音点における音圧の方向を示す音圧ベクトル等の音響物理量ベクトルを、音声エンジニアが想定する仮想音像と、実際の3次元音響システムにおいて複数のスピーカにより形成される音像とで一致させることで、音響信号を予め定めた複数のスピーカに対応する音響信号に変換するものである。
In recent years, various techniques for three-dimensional panning of a virtual sound image in a vertical direction, a horizontal direction, and a front-rear direction using a plurality of speakers have been disclosed (see, for example, Patent Document 2).
In the invention described in Patent Document 2, an acoustic physical quantity vector such as a sound pressure vector indicating the direction of sound pressure at a sound receiving point is used as a virtual sound image assumed by a speech engineer, and a plurality of speakers in an actual three-dimensional sound system. The sound signal is converted into an acoustic signal corresponding to a plurality of predetermined speakers by matching with the sound image formed by.

特開2009−218655号公報JP 2009-218655 A 特開2007−194900号公報JP 2007-194900 A

前記した従来の技術によれば、音響信号のチャンネル数を任意に変換でき、例えば、スーパーハイビジョン用の22.2マルチチャンネルシステムや、WFS(Wave Field Synthesis)など、多数のスピーカを用いる音響システム用のコンテンツを、家庭などの少ないスピーカ数で再生可能なコンテンツに変換することができる。また、例えば、22.2マルチチャンネルシステムのコンテンツを制作する際に、5.1チャンネルサラウンドシステム用に制作されたコンテンツを利用することができる。   According to the above-described conventional technology, the number of channels of an acoustic signal can be arbitrarily converted. For example, for an acoustic system using a large number of speakers such as 22.2 multi-channel system for Super Hi-Vision and WFS (Wave Field Synthesis). Can be converted into content that can be played back with a small number of speakers, such as at home. Further, for example, when producing content of a 22.2 multi-channel system, the content produced for the 5.1 channel surround system can be used.

しかし、従来の技術は、元のチャンネルの音響信号ごとに、音響信号を分配するための変換後の複数のチャンネル(スピーカ)を予め定めておく必要があった。すなわち、従来の技術は、チャンネル数やスピーカ数が異なる他の音響システム用の音響信号に変換する場合、臨場感を損なわずに、予め定めたチャンネル(スピーカ)の再生音響信号に変換することはできるが、多数のチャンネル(スピーカ)の中から、3次元音響再生の基本単位となる3つのチャンネルを自動的に選択する手法が開示されていなかった。   However, in the conventional technique, it is necessary to previously determine a plurality of converted channels (speakers) for distributing the acoustic signal for each acoustic signal of the original channel. That is, in the conventional technology, when converting to an acoustic signal for another acoustic system having a different number of channels or speakers, conversion into a reproduced acoustic signal of a predetermined channel (speaker) without impairing realism is possible. However, there has been no disclosure of a method for automatically selecting three channels as a basic unit for three-dimensional sound reproduction from a large number of channels (speakers).

また、このように、あるチャンネル数に対応する音響信号を、そのチャンネル数と異なるチャンネル数に対応する音響信号に変換する際に、変換後のチャンネルを自動的に選択する技術は、従来存在せず、その自動化が強く要望されていた。   In addition, there is no conventional technique for automatically selecting a converted channel when converting an acoustic signal corresponding to a certain number of channels into an acoustic signal corresponding to a number of channels different from the number of channels. There was a strong demand for automation.

本発明は、以上のような要望に鑑みてなされたものであり、あるチャンネル数に対応する音響信号を、チャンネル数が異なる音響信号に変換する際に、再生側のチャンネルの中から、3次元音響再生の基本単位となる3つのチャンネルを自動的に選択することが可能な音響信号変換装置およびそのプログラム、ならびに、3次元音響パンニング装置およびそのプログラムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described demands. When an acoustic signal corresponding to a certain number of channels is converted into an acoustic signal having a different number of channels, three-dimensionally, among the channels on the reproduction side, the present invention has been made. It is an object of the present invention to provide an acoustic signal converter and its program capable of automatically selecting three channels as basic units for sound reproduction, and a three-dimensional acoustic panning device and its program.

本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項1に記載の音響信号変換装置は、1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換する音響信号変換装置において、記憶手段と、再生チャンネル決定手段と、重み係数計算手段と、音響信号分配手段と、を備える構成とした。   The present invention has been devised to solve the above problems. First, the acoustic signal converter according to claim 1 converts an original acoustic signal having one or more channels into a reproduced acoustic signal having a different number of channels. The acoustic signal conversion device to be converted is configured to include storage means, reproduction channel determination means, weight coefficient calculation means, and acoustic signal distribution means.

かかる構成において、音響信号変換装置は、記憶手段に、原音響信号のチャンネルに対応する原スピーカの位置と、再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの位置とを記憶する。これらの位置は、3次元音響空間における受音点を原点とした座標位置である。
そして、音響信号変換装置は、再生チャンネル決定手段によって、記憶手段に記憶されている各スピーカの位置に基づいて、原スピーカごとに、3次元音響空間における受音点を原点として、3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、当該原スピーカの方向を包含する3つの再生スピーカの組を決定する。これによって、1つの原スピーカの原音響信号を3次元空間上で再生可能な3つの再生スピーカが選択されることになる。
In such a configuration, the acoustic signal conversion apparatus stores the position of the original speaker corresponding to the channel of the original acoustic signal and the position of the reproduction speaker corresponding to the channel of the reproduced acoustic signal in the storage unit. These positions are coordinate positions with the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space as the origin.
Then, the acoustic signal conversion device uses the reproduction channel determination unit to generate three reproduction speakers based on the position of each speaker stored in the storage unit, with the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space as the origin for each original speaker. A set of three reproduction speakers including the direction of the original speaker is determined in the direction area specified by the direction. As a result, three reproduction speakers capable of reproducing the original sound signal of one original speaker in a three-dimensional space are selected.

そして、音響信号変換装置は、重み係数計算手段によって、原スピーカの位置と、当該原スピーカに対して再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、原スピーカに対応する原音響信号の受音点における音響物理量と、決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、再生スピーカの組の各再生スピーカに対する原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する。なお、この分配比率は、1つの原スピーカの位置と、3つの再生スピーカの位置とが特定されれば、受音点において音響物理量が一致する条件のものとで、原スピーカに対応する原音響信号に対する各再生チャンネルの分配比率(重み係数)は一意に特定されることになる。
そして、音響信号変換装置は、音響信号分配手段によって、1以上のチャンネル数の原音響信号を、重み係数計算手段で計算された原スピーカに対する再生スピーカへの重み係数に基づいて分配して、再生スピーカに対応したチャンネル数の再生音響信号を生成する。
Then, the acoustic signal conversion device supports the original speaker based on the position of the original speaker by the weighting coefficient calculation means and each position of the reproduction speaker set determined by the reproduction channel determination means for the original speaker. A set of reproduction speakers according to an arithmetic expression determined in advance so that the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the original sound signal to be matched matches the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the reproduced sound signal corresponding to the determined reproduction speaker set. The distribution ratio of the original sound signal to each reproduction speaker is calculated as a weighting coefficient. Note that this distribution ratio is based on the condition that if the position of one original speaker and the position of three reproduction speakers are specified, the acoustic physical quantities coincide with each other at the sound receiving point. The distribution ratio (weighting coefficient) of each reproduction channel with respect to the signal is uniquely specified.
Then, the acoustic signal converter distributes the original acoustic signals having the number of channels of 1 or more by the acoustic signal distribution unit based on the weighting factor to the reproduction speaker with respect to the original speaker calculated by the weighting factor calculation unit, and reproduces it. A reproduced sound signal having the number of channels corresponding to the speaker is generated.

さらに、請求項に記載の音響信号変換装置は、再生チャンネル決定手段が、原スピーカごとに、受音点を原点とした仮想球面において、原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する球面三角形選択手段と、を備える構成とした。 Furthermore, the acoustic signal conversion apparatus according to claim 1, playback channel determining means for each original speaker, in the virtual sphere the sound receiving point with the origin, the direction of the original speaker from the origin, three reproduction speaker An inclusion relation determining means for determining whether or not to be included in a spherical triangle specified by the direction of the original sound, and selecting a plurality of directions of three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker, and this inclusion And a spherical triangle selection means for selecting a set of three reproduction speakers constituting a spherical triangle that minimizes the area of the spherical triangle specified by the direction of the three reproduction speakers selected by the relationship determination means. .

かかる構成において、音響信号変換装置は、包含関係判定手段によって、原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する。この1方向を含む球面三角形は複数存在する。そこで、音響信号変換装置は、球面三角形選択手段によって、球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する。この球面三角形の面積が大きいと、3つの再生スピーカによる音像定位が不明瞭になる可能性があるからである。   In such a configuration, the acoustic signal conversion device selects a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker by the inclusion relation determining means. There are a plurality of spherical triangles including this one direction. Therefore, the acoustic signal conversion device selects a set of three reproduction speakers constituting the spherical triangle having the smallest area of the spherical triangle by the spherical triangle selection means. This is because if the area of the spherical triangle is large, the sound image localization by the three reproduction speakers may become unclear.

また、請求項に記載の音響信号変換装置は、1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換する音響信号変換装置において、記憶手段と、再生チャンネル決定手段と、重み係数計算手段と、音響信号分配手段と、を備える構成とした。
さらに、請求項2に記載の音響信号変換装置は、再生チャンネル決定手段が、原スピーカごとに、受音点を原点とした仮想球面において、原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択する球面三角形選択手段と、を備える構成とした。
The acoustic signal converter according to claim 2 is an acoustic signal converter for converting an original acoustic signal having one or more channels into a reproduced acoustic signal having a different number of channels, a storage unit, a reproduction channel determination unit, The weight coefficient calculation means and the acoustic signal distribution means are provided.
Furthermore, in the acoustic signal conversion device according to claim 2, the reproduction channel determining means has a virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin for each original speaker, and the direction of the original speaker from the origin is that of the three reproduction speakers. An inclusion relationship determining means for determining whether or not to be included in a spherical triangle specified by a direction and selecting a plurality of directions of three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker; and the inclusion relationship Spherical triangle selection means for selecting a plurality of sets of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles in ascending order of the area of the spherical triangle specified by the direction of the three reproduction speakers selected by the determination means; It was set as the structure provided.

かかる構成において、音響信号変換装置は、包含関係判定手段によって、原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、球面三角形選択手段によって、面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する。   In such a configuration, the acoustic signal conversion device selects a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker by the inclusion relation determining means, and the spherical triangle selection means in advance in ascending order of area. A set of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles is selected.

そして、音響信号変換装置は、重み係数計算手段によって、3つの再生スピーカごとに計算した重み係数を仮の重み係数とし、さらに、球面三角形選択手段で選択された球面三角形の面積の逆数に応じたを、当該仮の重み係数に乗算することで、再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算する。これによって、1チャンネル分の原音響信号が3つの再生スピーカを組とする予め定めた組数の再生スピーカに分配されることになる。 Then, the acoustic signal converter uses the weighting factor calculation means to set the weighting factor calculated for each of the three reproduction speakers as a temporary weighting factor, and further according to the inverse of the area of the spherical triangle selected by the spherical triangle selection means. By multiplying the temporary weighting factor by the value , the weighting factor of the original sound signal for the reproduction speaker is calculated. As a result, the original sound signal for one channel is distributed to a predetermined number of reproduction speakers including three reproduction speakers.

また、請求項に記載の音響信号変換プログラムは、1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換するために、コンピュータを、再生チャンネル決定手段、重み係数計算手段、音響信号分配手段、として機能させる構成とした。
さらに、請求項3に記載の音響信号変換プログラムは、再生チャンネル決定手段が、原スピーカごとに、受音点を原点とした仮想球面において、原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、その選択した3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する構成とした。
The acoustic signal conversion program according to claim 3, in order to convert one or more of the number of channels of the original audio signal in different playback sound signals channel number, a computer, playback channel determining means, the weighting factor calculation means, The acoustic signal distribution means is configured to function.
Furthermore, in the acoustic signal conversion program according to the third aspect, the reproduction channel determination means has a virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin for each original speaker, and the direction of the original speaker from the origin corresponds to the three reproduction speakers. It is determined whether or not it is included in the spherical triangle specified by the direction, a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker are selected, and the three reproduction speakers of the selected three reproduction speakers are selected. The configuration is such that a set of three reproduction speakers constituting the spherical triangle that minimizes the area of the spherical triangle specified by the direction is selected.

また、請求項4に記載の音響信号変換プログラムは、1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換するために、コンピュータを、再生チャンネル決定手段、重み係数計算手段、音響信号分配手段、として機能させる構成とした。According to another aspect of the present invention, there is provided an audio signal conversion program for converting a source audio signal having one or more channels into a reproduction audio signal having a different number of channels, a reproduction channel determination unit, a weight coefficient calculation unit, The acoustic signal distribution means is configured to function.
さらに、請求項4に記載の音響信号変換プログラムは、再生チャンネル決定手段が、原スピーカごとに、受音点を原点とした仮想球面において、原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、その選択した3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択する。そして、重み係数計算手段が、3つの再生スピーカごとに計算した重み係数を仮の重み係数とし、さらに、その3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積の逆数に応じた値を、当該仮の重み係数に乗算することで、再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算する構成とした。Furthermore, in the acoustic signal conversion program according to the fourth aspect, the reproduction channel determination means has a virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin for each original speaker, and the direction of the original speaker from the origin corresponds to the three reproduction speakers. It is determined whether or not it is included in the spherical triangle specified by the direction, a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker are selected, and the three reproduction speakers of the selected three reproduction speakers are selected. A plurality of sets of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles are selected in ascending order of the area of the spherical triangle specified by the direction. Then, the weighting factor calculation means sets the weighting factor calculated for each of the three reproduction speakers as a temporary weighting factor, and further sets a value corresponding to the reciprocal of the area of the spherical triangle specified in the direction of the three reproduction speakers, By multiplying the temporary weighting factor, the weighting factor of the original sound signal for the reproduction speaker is calculated.

また、請求項5に記載の3次元音響パンニング装置は、音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成する3次元音響パンニング装置において、記憶手段と、再生チャンネル決定手段と、重み係数計算手段と、音響信号分配手段と、を備える構成とした。   The three-dimensional acoustic panning apparatus according to claim 5 is a three-dimensional acoustic panning apparatus that generates a reproduced acoustic signal of a plurality of channels that localizes an original acoustic signal serving as a sound source as a sound image at a specified localization position. And a reproduction channel determination means, a weight coefficient calculation means, and an acoustic signal distribution means.

かかる構成において、音響信号変換装置は、記憶手段に、再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの位置を記憶する。この位置は、3次元音響空間における受音点を原点とした座標位置である。
そして、3次元音響パンニング装置は、再生チャンネル決定手段によって、記憶手段に記憶されている再生スピーカの位置と指定された定位位置とに基づいて、3次元音響空間における受音点を原点として、3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、定位位置の方向を包含する3つの再生スピーカの組を決定する。これによって、音源となる原音響信号を3次元空間上の定位位置で再生可能な3つの再生スピーカが選択されることになる。
In such a configuration, the acoustic signal conversion device stores the position of the reproduction speaker corresponding to the channel of the reproduction acoustic signal in the storage unit. This position is a coordinate position with the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space as the origin.
The three-dimensional sound panning apparatus uses the sound receiving point in the three-dimensional sound space as the origin based on the position of the reproduction speaker stored in the storage means and the specified localization position by the reproduction channel determination means. A set of three reproduction speakers including the direction of the localization position is determined in the direction area specified by the directions of the two reproduction speakers. As a result, three reproduction speakers capable of reproducing the original sound signal as a sound source at a localization position in the three-dimensional space are selected.

そして、3次元音響パンニング装置は、重み係数計算手段によって、定位位置と、当該定位位置に対して再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、原音響信号の受音点における音響物理量と、決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、再生スピーカの組の各再生スピーカに対する原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する。
そして、3次元音響パンニング装置は、音響信号分配手段によって、原音響信号を、重み係数計算手段で計算された重み係数に基づいて分配して、再生スピーカごとの再生音響信号を生成する。
The three-dimensional sound panning apparatus receives the original sound signal based on the localization position by the weighting coefficient calculation means and each position of the reproduction speaker set determined by the reproduction channel determination means with respect to the localization position. Based on a predetermined arithmetic expression so that the acoustic physical quantity at the sound point matches the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the reproduced sound signal corresponding to the determined reproduction speaker set, the source for each reproduction speaker of the reproduction speaker set is determined. The distribution ratio of the acoustic signal is calculated as a weighting factor.
In the three-dimensional sound panning apparatus, the sound signal distribution unit distributes the original sound signal based on the weighting factor calculated by the weighting factor calculation unit, and generates a playback sound signal for each playback speaker.

さらに、請求項5に記載の3次元音響パンニング装置は、再生チャンネル決定手段が、受音点を原点とした仮想球面において、原点から定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する球面三角形選択手段と、を備える構成とした。 Furthermore, in the three-dimensional acoustic panning apparatus according to claim 5, the reproduction channel determination means specifies the direction of the localization position from the origin in the direction of the three reproduction speakers in the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin. An inclusion relationship determining means for determining whether or not the image is included in a spherical triangle and selecting a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the localization position; And a spherical triangle selection means for selecting a set of three reproduction speakers constituting a spherical triangle that minimizes the area of the spherical triangle specified in the direction of the three reproduction speakers.

かかる構成において、3次元音響パンニング装置は、包含関係判定手段によって、定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する。そして、3次元音響パンニング装置は、球面三角形選択手段によって、球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する。これによって、原音響信号が分配される3つの再生スピーカが特定されることになる。   In such a configuration, the three-dimensional acoustic panning apparatus selects a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the localization position by the inclusion relation determining unit. Then, the three-dimensional acoustic panning apparatus selects a set of three reproduction speakers constituting the spherical triangle that minimizes the area of the spherical triangle by the spherical triangle selection means. As a result, three reproduction speakers to which the original sound signal is distributed are specified.

また、請求項に記載の3次元音響パンニング装置は、音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成する3次元音響パンニング装置において、記憶手段と、再生チャンネル決定手段と、重み係数計算手段と、音響信号分配手段と、を備える構成とした。
さらに、請求項6に記載の3次元音響パンニング装置は、再生チャンネル決定手段が、受音点を原点とした仮想球面において、原点から定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択する球面三角形選択手段と、を備える構成とした。
The three-dimensional acoustic panning apparatus according to claim 6 is a three-dimensional acoustic panning apparatus that generates a reproduced acoustic signal of a plurality of channels that localizes an original acoustic signal serving as a sound source as a sound image at a specified localization position. And a reproduction channel determination means, a weight coefficient calculation means, and an acoustic signal distribution means.
Furthermore, 3-dimensional acoustic panning device according to claim 6, playback channel determining means, in the virtual sphere in which the sound receiving point as the origin, the direction of the localization position from the origin, identified in the direction of the three reproduction speaker An inclusion relation determining means for selecting a plurality of directions of three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the localization position, and selecting by this inclusion relation determining means And a spherical triangle selection means for selecting a plurality of sets of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles in ascending order of the area of the spherical triangle specified by the direction of the three reproduction speakers. .

かかる構成において、3次元音響パンニング装置は、包含関係判定手段によって、定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、球面三角形選択手段によって、面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する。
そして、3次元音響パンニング装置は、重み係数計算手段によって、3つの再生スピーカごとに計算した重み係数を仮の重み係数とし、さらに、球面三角形選択手段で選択された球面三角形の面積の逆数に応じたを、当該仮の重み係数に乗算することで、再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算する。これによって、原音響信号が3つの再生スピーカを組とする予め定めた組数の再生スピーカに分配されることになる。
In such a configuration, the three-dimensional acoustic panning apparatus selects a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle that includes the direction of the localization position by the inclusion relation determining unit, and the spherical triangle selection unit by the order of the smaller area. A set of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles is selected.
The three-dimensional acoustic panning apparatus uses the weight coefficient calculated for each of the three reproduction speakers by the weight coefficient calculation means as a temporary weight coefficient, and further according to the inverse of the area of the spherical triangle selected by the spherical triangle selection means. the value is multiplied by the weighting coefficient of the temporary, it calculates the weight coefficient of the original audio signal for playback speaker. As a result, the original sound signal is distributed to a predetermined number of reproduction speakers each including three reproduction speakers.

また、請求項に記載の3次元音響パンニングプログラムは、音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成するために、コンピュータを、再生チャンネル決定手段、重み係数計算手段、音響信号分配手段、として機能させる構成とした。
さらに、請求項7に記載の3次元音響パンニングプログラムは、再生チャンネル決定手段が、受音点を原点とした仮想球面において、原点から定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、選択した3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する構成とした。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional sound panning program for determining a reproduction channel to generate a reproduction sound signal of a plurality of channels for localizing an original sound signal serving as a sound source as a sound image at a specified localization position. It is configured to function as a means, a weight coefficient calculation means, and an acoustic signal distribution means.
Furthermore, in the three-dimensional sound panning program according to claim 7, the reproduction channel determination means specifies the direction from the origin to the localization position in the direction of the three reproduction speakers in the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin. It is determined whether or not it is included in a spherical triangle, a plurality of three reproduction speaker directions constituting the spherical triangle including the direction of the localization position are selected, and a spherical surface specified by the selected three reproduction speaker directions A set of three reproduction speakers constituting a spherical triangle having the smallest triangular area was selected.

また、請求項8に記載の3次元音響パンニングプログラムは、音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成するために、コンピュータを、再生チャンネル決定手段、重み係数計算手段、音響信号分配手段、として機能させる構成とした。The three-dimensional sound panning program according to claim 8 is configured to determine a reproduction channel in order to generate a reproduction sound signal of a plurality of channels for localizing an original sound signal serving as a sound source as a sound image at a specified localization position. It is configured to function as a means, a weight coefficient calculation means, and an acoustic signal distribution means.
さらに、請求項8に記載の3次元音響パンニングプログラムは、再生チャンネル決定手段が、受音点を原点とした仮想球面において、原点から定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、その選択した3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択する。そして、重み係数計算手段が、3つの再生スピーカごとに計算した重み係数を仮の重み係数とし、さらに、その3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形の面積の逆数に応じた比率を、当該仮の重み係数に乗算することで、再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算する構成とした。Furthermore, in the three-dimensional sound panning program according to claim 8, the reproduction channel determination means specifies the direction from the origin to the localization position in the direction of the three reproduction speakers in the virtual spherical surface having the sound receiving point as the origin. It is determined whether or not it is included in the spherical triangle, a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the localization position are selected, and the direction of the selected three reproduction speakers is specified. A plurality of sets of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles are selected in ascending order of the area of the spherical triangle. Then, the weighting factor calculation means sets the weighting factor calculated for each of the three reproduction speakers as a temporary weighting factor, and further, a ratio according to the reciprocal of the area of the spherical triangle specified in the direction of the three reproduction speakers, By multiplying the temporary weighting factor, the weighting factor of the original sound signal for the reproduction speaker is calculated.

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
請求項1〜4に記載の発明によれば、あるチャンネル数に対応する原音響信号を、そのチャンネル数と異なるチャンネル数に対応する再生音響信号に変換する際に、スピーカの位置さえ設定すれば、原音響信号をどの再生スピーカに割り当てるのかを人手を介さずに求めることができる。これによって、本発明は、臨場感を保ったまま、自動的に原音響信号を、チャンネル数の異なる再生音響信号に変換することができる。
The present invention has the following excellent effects.
According to the first to fourth aspects of the present invention, when the original sound signal corresponding to a certain number of channels is converted into a reproduced sound signal corresponding to the number of channels different from the number of channels, only the position of the speaker is set. Thus, it is possible to determine to which reproduction speaker the original sound signal is assigned without human intervention. Accordingly, the present invention can automatically convert the original sound signal into a reproduced sound signal having a different number of channels while maintaining a sense of reality.

請求項1〜4に記載の発明によれば、あるチャンネル数に対応する原音響信号を、そのチャンネル数と異なるチャンネル数に対応する再生音響信号に変換する際に、スピーカの位置さえ設定すれば、人手を介さず自動的に少ないチャンネル数の再生音響信号に変換することができる。これによって、本発明は、原音響信号を、少ないチャンネル数で明瞭に音像を再生させることが可能な再生音響信号に変換することができる。 According to the first to fourth aspects of the present invention, when the original sound signal corresponding to a certain number of channels is converted into a reproduced sound signal corresponding to the number of channels different from the number of channels, only the position of the speaker is set. Therefore, it can be automatically converted into a reproduced sound signal with a small number of channels without human intervention. Accordingly, the present invention can convert the original sound signal into a reproduced sound signal that can clearly reproduce a sound image with a small number of channels.

請求項58に記載の発明によれば、音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成する際に、定位位置と、スピーカの位置さえ設定すれば、原音響信号をどの再生スピーカに割り当てるのかを人手を介さずに求めることができる。これによって、本発明は、臨場感を保ったまま、自動的に原音響信号を、指定された位置に定位可能な再生音響信号を生成することができる。
請求項5〜8に記載の発明によれば、音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成する際に、定位位置と、スピーカの位置さえ設定すれば、人手を介さず自動的に少ないチャンネル数の再生音響信号に変換することができる。これによって、本発明は、原音響信号を、少ないチャンネル数で明瞭に音像を再生させることが可能な再生音響信号に変換することができる。
According to the fifth to eighth aspects of the present invention, when generating a reproduction sound signal of a plurality of channels that localizes an original sound signal serving as a sound source as a sound image at a specified localization position, the localization position and even the position of the speaker are generated. If set, it is possible to determine to which reproduction speaker the original sound signal is assigned without human intervention. Thus, the present invention can automatically generate a reproduced sound signal capable of localizing the original sound signal at a designated position while maintaining a sense of reality.
According to the fifth to eighth aspects of the present invention, when generating a reproduction sound signal of a plurality of channels that localizes an original sound signal serving as a sound source as a sound image at a specified localization position, the localization position and even the speaker position are generated. If set, it can be automatically converted to a reproduced sound signal having a small number of channels without human intervention. Accordingly, the present invention can convert the original sound signal into a reproduced sound signal that can clearly reproduce a sound image with a small number of channels.

本発明の第1実施形態に係る音響信号変換装置の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the acoustic signal converter which concerns on 1st Embodiment of this invention. 球面三角形の包含関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the inclusion relation of a spherical triangle. 球面三角形の面積を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the area of a spherical triangle. 本発明の第1実施形態に係る音響信号変換装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the acoustic signal converter which concerns on 1st Embodiment of this invention. 受音点において音響物理量を一致させる原理を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principle which makes an acoustic physical quantity correspond in a sound receiving point. 22.2チャンネルスピーカ(LFEは除く)の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a 22.2 channel speaker (except LFE). 10チャンネルスピーカの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a 10 channel speaker. 図6のスピーカ配置の音響信号から図7のスピーカ配置の音響信号に変換する際の重み係数を示す図である。It is a figure which shows the weighting coefficient at the time of converting into the acoustic signal of the speaker arrangement | positioning of FIG. 7 from the acoustic signal of the speaker arrangement | positioning of FIG. 本発明の第2実施形態に係る3次元音響パンニング装置の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the three-dimensional sound panning apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る3次元音響パンニング装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the three-dimensional sound panning apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
<第1実施形態>
[音響信号変換装置の構成]
最初に、図1を参照して、本発明の第1実施形態に係る音響信号変換装置の構成について説明する。音響信号変換装置1は、あるチャンネル数(nチャンネル)の音響信号を、そのチャンネル数とは異なるチャンネル数(mチャンネル)の音響信号に変換するものである。なお、以下の説明において、入力されるnチャンネルの音響信号を、n次元ベクトル信号s(t)=(s(t) s(t) … s(t))と表記することとし、出力されるmチャンネルの音響信号を、m次元ベクトル信号q(t)=(q(t) q(t) … q(t))と表記する。なお、Tはベクトルの転置を示す。また、入力される音響信号(原音響信号)のチャンネルを原音チャンネル、出力される音響信号(再生音響信号)のチャンネルを再生チャンネルと呼ぶこととする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
[Configuration of acoustic signal converter]
Initially, with reference to FIG. 1, the structure of the acoustic signal converter which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated. The acoustic signal converter 1 converts an acoustic signal having a certain number of channels (n channels) into an acoustic signal having a number of channels (m channels) different from the number of channels. In the following description, an input n-channel acoustic signal is expressed as an n-dimensional vector signal s (t) = (s 1 (t) s 2 (t)... S n (t)) T. The output m-channel acoustic signal is expressed as m-dimensional vector signal q (t) = (q 1 (t) q 2 (t)... Q m (t)) T. T indicates vector transposition. Also, the channel of the input acoustic signal (original acoustic signal) is referred to as the original sound channel, and the channel of the output acoustic signal (reproduced acoustic signal) is referred to as the reproduction channel.

ここでは、音響信号変換装置1は、フーリエ変換手段10と、スピーカ位置入力手段20と、記憶手段30と、重み行列演算手段40と、音響信号分配手段50と、フーリエ逆変換手段60と、を備えている。   Here, the acoustic signal conversion device 1 includes a Fourier transform unit 10, a speaker position input unit 20, a storage unit 30, a weight matrix calculation unit 40, an acoustic signal distribution unit 50, and a Fourier inverse transform unit 60. I have.

フーリエ変換手段10は、1以上のチャンネル(nチャンネル)を有する音響システム用の音響信号を時系列に入力し、それぞれのチャンネルの音響信号に対してフーリエ変換を行うものである。このように、音響信号をフーリエ変換することで、フーリエ変換手段10は、音響信号を周波数領域で表した信号に変換する。このフーリエ変換された音響信号は、音響信号分配手段50に出力される。なお、ここでは、入力される音響信号を時間領域の関数s(t)と表記するのに対し、フーリエ変換後の音響信号を周波数領域の関数として、s(ω)=(s(ω) s(ω) … s(ω))と表記する。 The Fourier transform means 10 inputs acoustic signals for an acoustic system having one or more channels (n channels) in time series, and performs Fourier transform on the acoustic signals of the respective channels. In this way, the Fourier transform unit 10 transforms the acoustic signal into a signal represented in the frequency domain by performing Fourier transform on the acoustic signal. The Fourier-transformed acoustic signal is output to the acoustic signal distribution means 50. Here, the input acoustic signal is expressed as a function s (t) in the time domain, whereas the acoustic signal after Fourier transform is expressed as a function in the frequency domain, and s (ω) = (s 1 (ω) s 2 (ω)... s n (ω)) T.

このフーリエ変換手段10に入力される音響信号のチャンネルの数は、特に限定するものではないが、例えば、スーパーハイビジョン用22.2マルチチャンネルシステムの音響信号であれば、低域効果音のチャンネルであるLFE(Low Frequency Effect)チャンネルを除く22チャンネルである。   The number of acoustic signal channels input to the Fourier transform means 10 is not particularly limited. For example, in the case of an acoustic signal of a 22.2 multi-channel system for Super Hi-Vision, a low-frequency sound effect channel is used. There are 22 channels excluding a certain LFE (Low Frequency Effect) channel.

スピーカ位置入力手段20は、チャンネル(原音チャンネル、再生チャンネル)に対応する3次元音響空間上の位置を示す位置情報(スピーカ位置情報)を入力するものである。なお、スピーカ位置情報は、3次元音響空間上の受音点r=(x y z)を原点(Tはベクトルの転置)とする3次元座標で示される情報である。 The speaker position input means 20 inputs position information (speaker position information) indicating a position in a three-dimensional acoustic space corresponding to a channel (original sound channel, reproduction channel). The speaker position information is information indicated by three-dimensional coordinates with the sound receiving point r = (x yz) T in the three-dimensional acoustic space as the origin (T is a transposition of a vector).

ここでは、スピーカ位置情報を、受音点を原点とする極座標で表し、原音チャンネルのスピーカ(原スピーカ)の位置(原スピーカ位置情報)を、ξ=(σ,θ,φ),i=1,2,…,nと表記し、再生チャンネルのスピーカ(再生スピーカ)の位置(再生スピーカ位置情報)を、ζ=(σ′,θ′,φ′),j=1,2,…,mと表記する。なお、σおよびσ′は受音点rからの距離、θおよびθ′は方位角、φおよびφ′は仰角である。
このスピーカ位置入力手段20は、入力されたスピーカ位置情報を記憶手段30に書き込み記憶する。
Here, the speaker position information is expressed in polar coordinates with the sound receiving point as the origin, and the position (original speaker position information) of the speaker (original speaker) of the original sound channel is expressed as ξ i = (σ i , θ i , φ i ). , I = 1, 2,..., N, and the position (reproduction speaker position information) of the reproduction channel speaker (reproduction speaker) is represented by ζ j = (σ ′ j , θ ′ j , φ ′ j ), j = 1, 2, ..., m. Σ i and σ ′ j are distances from the sound receiving point r, θ i and θ ′ j are azimuth angles, and φ i and φ ′ j are elevation angles.
The speaker position input unit 20 writes and stores the input speaker position information in the storage unit 30.

記憶手段30は、スピーカ位置入力手段20で入力されたスピーカ位置情報(原スピーカ位置情報、再生スピーカ位置情報)を記憶するものであって、ハードディスク、メモリ等の一般的な記憶媒体である。
この記憶手段30には、原スピーカ位置情報ξ=(σ,θ,φ)が、識別情報i=1,2,…,nに対応付けられて記憶され、再生スピーカ位置情報ζ=(σ′,θ′,φ′)が、識別情報j=1,2,…,mに対応付けられて記憶される。
The storage unit 30 stores speaker position information (original speaker position information and reproduction speaker position information) input by the speaker position input unit 20 and is a general storage medium such as a hard disk or a memory.
In this storage means 30, original speaker position information ξ i = (σ i , θ i , φ i ) is stored in association with identification information i = 1, 2,..., N, and reproduced speaker position information ζ. j = (σ ′ j , θ ′ j , φ ′ j ) is stored in association with the identification information j = 1, 2,..., m.

重み行列演算手段40は、原音チャンネルの音響信号を、再生チャンネルの音響信号に変換するための行列(重み行列)を演算するものである。この重み行列演算手段40は、演算により求めた重み行列Wを音響信号分配手段50に出力する。
ここでは、重み行列演算手段40は、原音チャンネル選択手段41と、再生チャンネル決定手段42と、重み係数計算手段43と、を備えている。
The weight matrix calculating means 40 calculates a matrix (weight matrix) for converting the sound signal of the original sound channel into the sound signal of the reproduction channel. The weight matrix calculation means 40 outputs the weight matrix W obtained by the calculation to the acoustic signal distribution means 50.
Here, the weight matrix calculation means 40 includes an original sound channel selection means 41, a reproduction channel determination means 42, and a weight coefficient calculation means 43.

原音チャンネル選択手段41は、記憶手段30に記憶されている原スピーカ位置情報から、順次、1チャンネルごとに原音チャンネルを選択するものである。ここでは、原音チャンネル選択手段41は、i=1,2,…,nの順に原スピーカの位置を選択し、再生チャンネル決定手段42に出力する。   The original sound channel selection unit 41 sequentially selects an original sound channel for each channel from the original speaker position information stored in the storage unit 30. Here, the original sound channel selection means 41 selects the positions of the original speakers in the order of i = 1, 2,..., N, and outputs them to the reproduction channel determination means 42.

再生チャンネル決定手段42は、原音チャンネル選択手段41で選択された原音チャンネル(原スピーカ)に対して、音響信号を分配する再生チャンネル(再生スピーカ)を決定するものである。この再生チャンネル決定手段42は、原スピーカごとに、3次元音響空間における受音点を原点として、3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、当該原スピーカの方向を包含する3つの再生スピーカの組を決定する。
このとき、再生チャンネル決定手段42は、受音点を原点とした仮想球面において、受音点からの原スピーカ方向を含み、受音点から3つの再生スピーカ方向によって構成される仮想球面上の球面三角形の中で、面積が最小となる3つの再生スピーカ方向に存在する再生スピーカを、1つの原音チャンネルに対する再生チャンネルとして特定する。これによって、原音チャンネルの音響信号を分配する3つの再生チャンネルを特定することが可能になる。
ここでは、再生チャンネル決定手段42は、包含関係判定手段42aと、球面三角形選択手段42bと、を備えている。
The reproduction channel determination unit 42 determines a reproduction channel (reproduction speaker) that distributes an acoustic signal to the original sound channel (original speaker) selected by the original sound channel selection unit 41. The reproduction channel determination means 42 performs three reproductions including the direction of the original speaker in the direction area specified by the direction of the three reproduction speakers with the sound receiving point in the three-dimensional sound space as the origin for each original speaker. Determine the set of speakers.
At this time, the reproduction channel determination means 42 includes a spherical surface on the virtual spherical surface that includes the original speaker direction from the sound receiving point and includes three reproduction speaker directions from the sound receiving point in the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin. Among the triangles, the reproduction speakers existing in the three reproduction speaker directions having the smallest area are specified as the reproduction channels for one original sound channel. This makes it possible to specify three reproduction channels that distribute the sound signal of the original sound channel.
Here, the reproduction channel determination means 42 includes inclusion relation determination means 42a and spherical triangle selection means 42b.

包含関係判定手段42aは、原音チャンネル選択手段41で選択されたチャンネルの原スピーカ方向が、3つの再生スピーカ方向で特定される球面三角形内に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカ方向を包含する3つの再生スピーカ方向を特定するものである。なお、原スピーカ方向を包含する3つの再生スピーカ方向は複数存在する。そこで、包含関係判定手段42aは、1つの原スピーカ方向に対して、任意の3つの再生スピーカ方向の組を複数選択し、球面三角形選択手段42bに出力する。   The inclusion relation determining means 42a determines whether or not the original speaker direction of the channel selected by the original sound channel selecting means 41 is included in a spherical triangle specified by the three reproduction speaker directions, and the original speaker direction. To specify three reproduction speaker directions. There are a plurality of three reproduction speaker directions including the original speaker direction. Therefore, the inclusion relation determining unit 42a selects a plurality of arbitrary sets of three reproduction speaker directions with respect to one original speaker direction, and outputs them to the spherical triangle selection unit 42b.

ここで、原スピーカ方向が、3つの再生スピーカ方向で特定される球面三角形内に包含されるか否かは、図2に示すように受音点rを始点として、各再生スピーカ方向ζ,j=1,2,3に延びる半直線が仮想球面と交差する3つの頂点で構成される球面三角形の内部に、受音点rを始点として、原スピーカ方向ξに延びる半直線が仮想球面と交差する点が含まれるか否かによる。 Here, whether or not the original speaker direction is included in the spherical triangle specified by the three reproduction speaker directions is determined based on each reproduction speaker direction ζ j , starting from the sound receiving point r as shown in FIG. Inside the spherical triangle formed by three vertices where the half line extending j = 1, 2, 3 intersects the virtual sphere, the half line extending from the sound receiving point r to the original speaker direction ξ is the virtual sphere. Depends on whether intersecting points are included.

ここで、包含関係判定手段42aが行う包含関係の判定手法について説明する。受音点を原点とした球面を、単位長の半径を持つ球(仮想球面)としたとき、原スピーカ方向ξは、ξ=(1,θ,φ)で表すことができ、3つの再生スピーカ方向ζ,j=1,2,3は、ζ=(1,θ′,φ′),j=1,2,3で表すことができる。なお、以降において、方向のみを表す場合、動径成分“1”を省略して、方向ξ=(θ,φ)、方向ζ=(θ′,φ′),j=1,2,3と表すこととする。
このとき、原スピーカ方向ξが、3つの再生スピーカ方向ζ,j=1,2,3に含まれるか否かは、ベクトル積を用いて判定することができる。
ここで、3つのベクトル積を、以下の(1)式で定義する。
Here, an inclusion relationship determination method performed by the inclusion relationship determination unit 42a will be described. When the spherical surface having the sound receiving point as the origin is a sphere having a unit length radius (virtual spherical surface), the original speaker direction ξ can be expressed by ξ = (1, θ, φ), and three reproduction speakers. The directions ζ j , j = 1, 2, 3 can be represented by ζ j = (1, θ ′ j , φ ′ j ), j = 1, 2, 3. Hereinafter, when only the direction is expressed, the radial component “1” is omitted, the direction ξ = (θ, φ), the direction ζ j = (θ ′ j , φ ′ j ), j = 1, 2. , 3.
At this time, whether or not the original speaker direction ξ is included in the three reproduction speaker directions ζ j , j = 1, 2, 3 can be determined using a vector product.
Here, three vector products are defined by the following equation (1).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

原スピーカ方向ξが3つの再生スピーカ方向ζ,j=1,2,3で特定される球面三角形に含まれる場合、(1)式の3つのベクトルV,V,Vは、同じ方向(各要素の符号が同一)を向くことになる。
そこで、包含関係判定手段42aは、以下の(2)式に示す論理式が満たされる場合に、原スピーカ方向ξが3つの再生スピーカ方向ζに含まれていると判定する。
When the original speaker direction ξ is included in the spherical triangle specified by the three reproduction speaker directions ζ j , j = 1, 2, 3, the three vectors V 1 , V 2 , V 3 in the equation (1) are the same. It will face in the direction (the sign of each element is the same).
Therefore, the inclusion relationship determination unit 42a determines that the original speaker direction ξ is included in the three reproduction speaker directions ζ j when a logical expression shown in the following expression (2) is satisfied.

Figure 0005826996
Figure 0005826996

つまり、包含関係判定手段42aは、3つのベクトルV,V,Vが同じ方向を向いている場合に、3つの再生スピーカ方向ζで特定される球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する。
このように、包含関係判定手段42aは、この(2)式を満たす、原スピーカ方向ξに対する3つの再生スピーカ方向ζ,j=1,2,3の組を複数特定し、球面三角形選択手段42bに出力する。
In other words, the inclusion relation determining means 42a has three reproduction speakers that form a spherical triangle identified by the three reproduction speaker directions ζ j when the three vectors V 1 , V 2 , and V 3 face the same direction. Select multiple directions.
As described above, the inclusion relation determining means 42a specifies a plurality of sets of three reproduction speaker directions ζ j , j = 1, 2, 3 with respect to the original speaker direction ξ satisfying the expression (2), and spherical triangle selection means. To 42b.

球面三角形選択手段42bは、包含関係判定手段42aで特定された3つの再生スピーカ方向の複数の組において、3つの再生スピーカ方向で特定される球面三角形の面積が最小となる組を選択するものである。すなわち、球面三角形選択手段42bは、1つの原スピーカ方向ごとに、予め定めた半径において、球面三角形の面積が最小となる3つの再生スピーカ方向の組を選択することで、当該方向に存在する3つの再生スピーカの組の各位置を選択する。このように選択された3つの再生スピーカの位置は、重み係数計算手段43に出力される。   The spherical triangle selection unit 42b selects a group in which the area of the spherical triangle specified in the three reproduction speaker directions is the smallest among the plurality of sets in the three reproduction speaker directions specified by the inclusion relation determination unit 42a. is there. In other words, the spherical triangle selection means 42b selects a set of three reproduction speaker directions in which the area of the spherical triangle is minimum at a predetermined radius for each original speaker direction, and thus exists in that direction. Each position of the set of two playback speakers is selected. The positions of the three reproduction speakers selected in this way are output to the weight coefficient calculation means 43.

ここで、球面三角形選択手段42bが行う球面三角形の面積の演算方法について説明する。球面三角形の各辺は、2点を球の大円(球の中心を通る円)上で結んだ弧となる。この弧の長さは、半径“1”の球面上では、2つの方向のなす角度(ラジアン)に等しい。ところで、球の中心(受音点)から、2つの方向を(θ,φ),(θ,φ)、2つの方向のなす角をajkとしたとき、これら2方向のベクトルの内積によって、以下の(3)式が成立する。 Here, a method of calculating the area of the spherical triangle performed by the spherical triangle selection unit 42b will be described. Each side of the spherical triangle becomes an arc connecting two points on a great circle of the sphere (a circle passing through the center of the sphere). The length of the arc is equal to an angle (radian) formed by two directions on a spherical surface having a radius “1”. By the way, when the two directions are (θ j , φ j ), (θ k , φ k ) and the angle formed by the two directions is a jk from the center (sound receiving point) of the sphere, The following equation (3) is established by the inner product of

Figure 0005826996
Figure 0005826996

従って、角ajk(すなわち、2方向を大円で結んだ弧の長さ)は、以下の(4)式で表すことができる。 Therefore, the angle a jk (that is, the length of the arc connecting the two directions with a great circle) can be expressed by the following equation (4).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

ここで、球面三角形を、図3のように、方向ζ=(θ,φ),ζ=(θ,φ),ζ=(θ,φ)において、各辺A,B,Cの長さをそれぞれajk,akl,ajlとし、辺A,Bのなす角をαjl、辺B,Cのなす角をαjk、辺C,Aのなす角をαklとしたとき、球面三角形の面積Sは、以下の(5)式で与えられる。 Here, as shown in FIG. 3, the spherical triangle is formed on each side in the direction ζ j = (θ j , φ j ), ζ k = (θ k , φ k ), ζ l = (θ l , φ l ). The lengths of A, B, and C are a jk , a kl , and a jl , respectively, the angle between sides A and B is α jl , the angle between sides B and C is α jk , and the angle between sides C and A is When α kl is set, the area S of the spherical triangle is given by the following equation (5).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

また、球面三角形の基本公式より、以下の(6)式が成り立つ。   Further, the following formula (6) is established from the basic formula of the spherical triangle.

Figure 0005826996
Figure 0005826996

よって、球面三角形の面積Sは、以下の(7)式で算出することができる。   Therefore, the area S of the spherical triangle can be calculated by the following equation (7).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

すなわち、球面三角形選択手段42bは、包含関係判定手段42aで特定された3つの再生スピーカ方向の複数の組において、3つの再生スピーカ方向で特定される球面三角形の面積を前記(7)式で算出し、面積が最小となる3つの再生スピーカ方向を示す3つの再生スピーカの位置を選択する。
なお、再生チャンネル決定手段42は、原音チャンネル選択手段41から、順次原音チャンネルが選択されるたびに、順次当該原音チャンネルに対応した3つの再生チャンネルを決定する。
That is, the spherical triangle selection means 42b calculates the area of the spherical triangle specified by the three reproduction speaker directions in the plurality of sets of the three reproduction speaker directions specified by the inclusion relation determination means 42a by the above equation (7). Then, the positions of the three reproduction speakers indicating the three reproduction speaker directions having the smallest area are selected.
Note that the reproduction channel determination unit 42 sequentially determines three reproduction channels corresponding to the original sound channel each time the original sound channel is sequentially selected from the original sound channel selection unit 41.

これによって、再生チャンネル決定手段42は、1つの原音チャンネルを、3つの再生チャンネルに音響信号を分配する際に、面積最小の球面三角形で特定される再生スピーカの組を選択するため、記憶手段30に記憶されている再生スピーカの中から、音像をより明確に定位させる再生スピーカを決定することができる。   As a result, the reproduction channel determination means 42 selects the reproduction speaker set specified by the spherical triangle with the smallest area when distributing the sound signal of one original sound channel to the three reproduction channels, so that the storage means 30 is selected. Can be determined from among the reproduction loudspeakers stored in the above.

重み係数計算手段43は、個々の原音チャンネル(原スピーカ)の音響信号を、再生チャンネル決定手段42によって決定された3つの再生チャンネル(再生スピーカ)に分配するための重み(重み係数)を計算するものである。この重み係数計算手段43は、計算により求めた重み係数を、音響信号分配手段50に出力する。   The weight coefficient calculation means 43 calculates weights (weight coefficients) for distributing the acoustic signals of the individual original sound channels (original speakers) to the three reproduction channels (reproduction speakers) determined by the reproduction channel determination means 42. Is. The weighting coefficient calculating means 43 outputs the weighting coefficient obtained by the calculation to the acoustic signal distributing means 50.

具体的には、重み係数計算手段43は、原音チャンネルで特定される原スピーカの位置を(σ,θ,φ)、再生スピーカの位置を(σ′,θ′,φ′),j=1,2,3としたとき、各再生スピーカに対する重み係数w=(wを、以下の(8)式により計算する。 Specifically, the weight coefficient calculation means 43 determines the position of the original speaker specified by the original sound channel (σ, θ, φ), the position of the reproduction speaker (σ ′ j , θ ′ j , φ ′ j ), When j = 1, 2, 3, the weight coefficient w = (w 1 w 2 w 3 ) T for each reproduction speaker is calculated by the following equation (8).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

ここで、eは自然対数の底、iは虚数単位、kは波数(位相定数、波長定数)であって、k=2π/λ(λは音波の波長)で表される係数である。また、D′,D′,D′,Dは、以下の(9)式に示す値である。 Here, e is the base of the natural logarithm, i is the imaginary unit, k is the wave number (phase constant, wavelength constant), and is a coefficient represented by k = 2π / λ (λ is the wavelength of the sound wave). Further, D ′ 1 , D ′ 2 , D ′ 3 , D are values shown in the following equation (9).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

なお、前記(8)式に示した重み係数wは、nチャンネルを有する音響システムの受音点と、mチャンネルを有する音響システムの受音点とで、音響物理量が一致するように予め定めた係数である。この重み係数によって、受音点において音響物理量が一致する原理については、後で詳細に説明する。
このように、重み係数計算手段43は、1つの原スピーカが再生する音響信号を、3つの再生スピーカで再生するための各スピーカへの分配比率(重み係数)を、原スピーカの数だけ計算する。
The weighting factor w shown in the equation (8) is determined in advance so that the acoustic physical quantities match between the sound receiving point of the acoustic system having n channels and the sound receiving point of the acoustic system having m channels. It is a coefficient. The principle that the acoustic physical quantities coincide with each other at the sound receiving point by this weighting coefficient will be described in detail later.
In this way, the weighting factor calculating means 43 calculates the distribution ratio (weighting factor) to each speaker for reproducing the acoustic signal reproduced by one original speaker to the three reproducing speakers by the number of original speakers. .

ここでは、重み係数計算手段43は、以下の(10)式に示すように、n個の原音チャンネル(原スピーカ)の各音響信号を、m個の再生チャンネル(再生スピーカ)の各音響信号へ変換するためのm(行)×n(列)の重み行列Wを生成することとする。   Here, as shown in the following equation (10), the weight coefficient calculation means 43 converts each acoustic signal of n original sound channels (original speakers) to each acoustic signal of m reproduction channels (reproduction speakers). It is assumed that an m (row) × n (column) weight matrix W for conversion is generated.

Figure 0005826996
Figure 0005826996

ここで、各列(w1n2n … wmnは、n番目の原音チャンネルに対するm個の再生チャンネルへの重み係数を示している。なお、ここでは、1つの原音チャンネルの音響信号を3つの再生チャンネルの音響信号に分配するため、n番目の原音チャンネルが、例えば、1〜3番目(m=1〜3)の再生チャンネルに分配される場合、w1n,w2n,w3nに重み係数が設定されることになり、他のw4n〜wmnについては、重み係数“0”が設定されることになる。
これによって、重み係数計算手段43は、nチャンネルの音響信号を、mチャンネルの音響信号に変換するための重み行例Wを生成する。
Here, each column (w 1n w 2n ... W mn ) T indicates a weighting factor for m reproduction channels for the nth original sound channel. Here, since the sound signal of one original sound channel is distributed to the sound signals of three reproduction channels, the nth original sound channel is distributed to, for example, the first to third (m = 1 to 3) reproduction channels. In this case, weighting factors are set for w 1n , w 2n , and w 3n , and a weighting factor “0” is set for the other w 4n to w mn .
As a result, the weight coefficient calculation unit 43 generates a weighting example W for converting the n-channel acoustic signal into the m-channel acoustic signal.

音響信号分配手段50は、nチャンネルの原音音響信号を、重み行列演算手段40で生成された重み係数(重み行列)を用いて分配(重み付き加算演算)して、mチャンネルの再生音響信号を生成するものである。   The sound signal distribution means 50 distributes the n-channel original sound signal using the weighting coefficient (weight matrix) generated by the weight matrix calculation means 40 (weighted addition calculation), and outputs the m-channel reproduced sound signal. Is to be generated.

ここでは、音響信号分配手段50は、以下の(11)式に示すように、フーリエ変換手段10でフーリエ変換された音響信号s(ω)=(s(ω) s(ω) … s(ω))に、重み行列演算手段40で生成された重み行列W(前記(9)式)を用いて、行列の積を演算することで、mチャンネルの再生チャンネルの音響信号q(ω)=(q(ω) q(ω) … q(ω))を生成する。 Here, as shown in the following equation (11), the acoustic signal distribution unit 50 performs the acoustic signal s (ω) = (s 1 (ω) s 2 (ω). n (ω)) By calculating the product of the matrix using the weight matrix W (formula (9)) generated by the weight matrix calculator 40 for T , the acoustic signal q ( ω) = (q 1 (ω) q 2 (ω)... q m (ω)) T is generated.

Figure 0005826996
Figure 0005826996

このように生成されたmチャンネルの音響信号は、フーリエ逆変換手段60に出力される。   The m-channel acoustic signal generated in this way is output to the inverse Fourier transform means 60.

フーリエ逆変換手段60は、音響信号分配手段50で生成された周波数領域のmチャンネルの音響信号に対して、フーリエ変換手段10で行ったフーリエ変換の逆変換を行うものである。このように、音響信号をフーリエ逆変換することで、フーリエ逆変換手段60は、音響信号を時間領域で表した信号に変換する。このフーリエ逆変換された音響信号は、生成対象のmチャンネルの音響信号q(t)=(q(t) q(t) … q(t))として外部に出力される。 The inverse Fourier transform means 60 performs inverse transform of the Fourier transform performed by the Fourier transform means 10 on the m-channel acoustic signal in the frequency domain generated by the acoustic signal distribution means 50. In this way, by performing Fourier inverse transform on the acoustic signal, the Fourier inverse transform means 60 transforms the acoustic signal into a signal represented in the time domain. The acoustic signal subjected to inverse Fourier transform is output to the outside as the m-channel acoustic signal q (t) = (q 1 (t) q 2 (t)... Q m (t)) T to be generated.

以上説明したように音響信号変換装置1を構成することで、あるチャンネル数に対応する音響信号を、そのチャンネル数と異なるチャンネル数に対応する音響信号に変換する際に、多数のチャンネルの中から、3次元音響再生の基本単位となる3つのチャンネルを選択することができる。
これによって、音響信号変換装置1は、スピーカの位置情報さえ入力されれば、元の音響信号に基づく臨場感を保ったまま、異なるチャンネル数の音響信号に変換することができる。
また、音響信号変換装置1は、一般的なコンピュータを前記した各手段として機能させるプログラム(音響信号変換プログラム)により動作させることができる。
By configuring the acoustic signal conversion device 1 as described above, when converting an acoustic signal corresponding to a certain number of channels into an acoustic signal corresponding to a number of channels different from the number of channels, from among a number of channels. It is possible to select three channels that are basic units for three-dimensional sound reproduction.
As a result, as long as the position information of the speaker is input, the acoustic signal conversion device 1 can convert the acoustic signal into an acoustic signal having a different number of channels while maintaining a sense of reality based on the original acoustic signal.
The acoustic signal conversion device 1 can be operated by a program (acoustic signal conversion program) that causes a general computer to function as each of the above-described means.

[音響信号変換装置の動作]
次に、図4を参照(構成については適宜図1参照)して、本発明の第1実施形態に係る音響信号変換装置の動作について説明する。
[Operation of acoustic signal converter]
Next, referring to FIG. 4 (refer to FIG. 1 as appropriate for the configuration), the operation of the acoustic signal converter according to the first embodiment of the present invention will be described.

まず、音響信号変換装置1は、スピーカ位置入力手段20によって、原音チャンネルのスピーカ(原スピーカ)の位置(原スピーカ位置情報)ξ=(σ,θ,φ),i=1,2,…,nと、再生チャンネルのスピーカ(再生スピーカ)の位置(再生スピーカ位置情報)ζ=(σ′,θ′,φ′),j=1,2,…,mとを入力する(ステップS1)。そして、スピーカ位置入力手段20は、入力したスピーカ位置情報(原スピーカ位置情報、再生スピーカ位置情報)を記憶手段30に書き込み記憶する。 First, the acoustic signal conversion device 1 uses the speaker position input means 20 to position the speaker (original speaker) of the original sound channel (original speaker position information) ξ i = (σ i , θ i , φ i ), i = 1, 2,..., N and the position of the reproduction channel speaker (reproduction speaker position) (reproduction speaker position information) ζ j = (σ ′ j , θ ′ j , φ ′ j ), j = 1, 2,. Is input (step S1). Then, the speaker position input unit 20 writes and stores the input speaker position information (original speaker position information and reproduction speaker position information) in the storage unit 30.

その後、音響信号変換装置1は、原音チャンネル選択手段41によって、記憶手段30に記憶されている原スピーカ位置情報から、原音チャンネル(原スピーカの位置)を1つ選択する(ステップS2)。なお、この選択は、原スピーカを特定する予め対応付けられた識別情報の順番に行えばよい。   After that, the acoustic signal conversion apparatus 1 selects one original sound channel (original speaker position) from the original speaker position information stored in the storage means 30 by the original sound channel selection means 41 (step S2). Note that this selection may be performed in the order of identification information associated with the original speaker in advance.

そして、音響信号変換装置1は、再生チャンネル決定手段42によって、ステップS2で選択された原音チャンネルに対して、音響信号を分配する再生チャンネルを決定する。すなわち、音響信号変換装置1は、包含関係判定手段42aによって、受音点を原点とした仮想球面において、3つの再生スピーカ方向で特定される複数の球面三角形で、ステップS2で選択された原音チャンネルの原スピーカ方向を包含するか否かを判定し、原スピーカ方向を包含する球面三角形、すなわち、球面三角形の各頂点の方向に位置する3つの再生スピーカの位置の組を複数選択する(ステップS3)。   Then, the acoustic signal conversion apparatus 1 determines the reproduction channel for distributing the acoustic signal to the original sound channel selected in step S2 by the reproduction channel determination unit 42. That is, the acoustic signal conversion apparatus 1 uses the inclusion relationship determination unit 42a to select the original sound channel selected in step S2 with a plurality of spherical triangles specified in three reproduction speaker directions on the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin. Is determined to include the original speaker direction, and a plurality of spherical triangles including the original speaker direction, that is, a set of three reproduction speaker positions positioned in the direction of each vertex of the spherical triangle are selected (step S3). ).

その後、音響信号変換装置1は、再生チャンネル決定手段42の球面三角形選択手段42bによって、ステップS3で選択された球面三角形の面積を算出(前記(7)式参照)し、面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカ方向に存在する3つの再生スピーカを特定する(ステップS4)。   After that, the acoustic signal conversion apparatus 1 calculates the area of the spherical triangle selected in step S3 by the spherical triangle selection means 42b of the reproduction channel determination means 42 (see the equation (7)), and the spherical surface having the smallest area. Three reproduction speakers existing in the three reproduction speaker directions constituting the triangle are specified (step S4).

そして、音響信号変換装置1は、重み係数計算手段43によって、ステップS4で特定された3つの再生スピーカの位置と、ステップS2で選択された原スピーカの位置とに基づいて、原音チャンネル(原スピーカ)の音響信号を、3つの再生チャンネル(再生スピーカ)に分配するための重み(重み係数)を計算(前記(8)式参照)する(ステップS5)。   Then, the acoustic signal conversion device 1 uses the weight coefficient calculation means 43 based on the positions of the three reproduction speakers specified in step S4 and the positions of the original speakers selected in step S2, to determine the original sound channel (original speaker). ) Is calculated (see equation (8) above) for distributing the sound signal of 3) to the three reproduction channels (reproduction speakers) (step S5).

ここで、原音チャンネル選択手段41が、すべての原音チャンネルを選択したか否かを判定する(ステップS6)。そして、すべての原音チャンネルを選択した場合(ステップS6でYes)、音響信号変換装置1は、ステップS7に動作を進める。一方、すべての原音チャンネルを選択していない場合(ステップS6でNo)、音響信号変換装置1は、ステップS2に戻って、他の原音チャンネル(原スピーカ)を選択し、すべての原音チャンネルに対して、再生チャンネル(再生スピーカ)に分配するための重みを計算する。これによって、nチャンネルの音響信号を、mチャンネルの音響信号に変換する重み行列を生成することができる。   Here, it is determined whether or not the original sound channel selection means 41 has selected all the original sound channels (step S6). And when all the original sound channels are selected (Yes in step S6), the acoustic signal converter 1 advances the operation to step S7. On the other hand, when all the original sound channels have not been selected (No in step S6), the acoustic signal converter 1 returns to step S2, selects another original sound channel (original speaker), and selects all the original sound channels. Thus, the weight for distribution to the reproduction channel (reproduction speaker) is calculated. This makes it possible to generate a weight matrix that converts an n-channel acoustic signal into an m-channel acoustic signal.

その後、音響信号変換装置1は、フーリエ変換手段10によって、外部から入力したnチャンネルの音響信号(s(t) s(t) … s(t))をフーリエ変換する(ステップS7)。これによって、音響信号を周波数領域で表した音響信号に変換する。
そして、音響信号変換装置1は、音響信号分配手段50によって、ステップS2〜S6で生成された重み(重み係数)を用いて、nチャンネルの音響信号の各周波数成分に対して重み加算演算を行うことで音響信号を分配し、mチャンネルの音響信号を生成する(ステップS8)。
After that, the acoustic signal converter 1 performs Fourier transform on the n-channel acoustic signals (s 1 (t) s 2 (t)... S n (t)) T input from the outside by the Fourier transform unit 10 (step S7). ). As a result, the acoustic signal is converted into an acoustic signal represented in the frequency domain.
Then, the acoustic signal conversion device 1 performs a weight addition operation on each frequency component of the n-channel acoustic signal using the weights (weighting coefficients) generated in steps S2 to S6 by the acoustic signal distribution unit 50. Thus, the acoustic signal is distributed to generate an m-channel acoustic signal (step S8).

そして、音響信号変換装置1は、フーリエ逆変換手段60によって、ステップS8で生成されたmチャンネルの音響信号を、フーリエ逆変換することで、音響信号を時間領域で表した音響信号(q(t) q(t) … q(t))に変換し、外部に出力する(ステップS9)。
以上の動作によって、音響信号変換装置1は、スピーカの位置を設定するだけで、nチャンネルの音響信号を、チャンネル数の異なるmチャンネルの音響信号に変換することができる。
Then, the acoustic signal conversion device 1 performs Fourier inverse transform on the m-channel acoustic signal generated in step S8 by the Fourier inverse transform unit 60, whereby the acoustic signal (q 1 ( t) q 2 (t)... q m (t)) Converted to T and output to the outside (step S9).
Through the above operation, the acoustic signal conversion device 1 can convert an n-channel acoustic signal into an m-channel acoustic signal having a different number of channels by simply setting the position of the speaker.

[重み係数について]
次に、図5を参照して、前記(8)式により、受音点において音響物理量が一致する原理について説明する。図5は、nチャンネルの音響信号を、m×nの重み行列Wを用いて、mチャンネルの音響信号に変換した際の受音点における音響物理量を一致させる重み係数を説明するための図である。
[About weighting factors]
Next, with reference to FIG. 5, the principle that the acoustic physical quantities coincide with each other at the sound receiving point will be described using the equation (8). FIG. 5 is a diagram for explaining a weighting coefficient for matching acoustic physical quantities at sound receiving points when an n-channel acoustic signal is converted into an m-channel acoustic signal using an m × n weight matrix W. is there.

ここで、nチャンネルの音響信号をmチャンネルの音響信号に変換するには、受音点において、音圧や粒子速度といった音響物理量を一致させる必要がある。
すなわち、図5に示すように、nチャンネルの音響信号s(t)をフーリエ変換した後の音響信号s(ω)を原スピーカ位置に基づく音場の音響伝搬により伝搬した際の受音点での音響物理量と、音響信号s(ω)にm×n重み行列Wを掛けることで生成したmチャンネルの音響信号q(ω)を再生スピーカ位置に基づく音場の音響伝搬により伝搬した際の受音点での音響物理量とが一致すればよい。
Here, in order to convert an n-channel acoustic signal into an m-channel acoustic signal, it is necessary to match the acoustic physical quantities such as sound pressure and particle velocity at the sound receiving point.
That is, as shown in FIG. 5, at the sound receiving point when the acoustic signal s (ω) after the Fourier transform of the n-channel acoustic signal s (t) is propagated by the acoustic propagation of the sound field based on the original speaker position. M-channel acoustic signal q (ω) generated by multiplying the acoustic signal s (ω) and the m × n weight matrix W by the acoustic propagation of the sound field based on the reproduction speaker position. It suffices if the acoustic physical quantity at the sound point matches.

以下、受音点において音響物理量を一致させる原理について具体的に説明する。
ここで、(a)〜(e)の仮定をおく。
(a)各スピーカは点音源で近似できる。
(b)スピーカから単位距離の点における音圧は、スピーカ入力信号の音圧に比例する(ここで、比例係数をGとする)。
(c)スピーカからの進行波のみを考慮する。
(d)室内での反射音は、スピーカからの直接音に比べ無視できるものとする。
(e)kσmin≪1と仮定する(kは波数であり、σminはスピーカと受音点との距離のうち最小のものを表す)。
Hereinafter, the principle of matching the acoustic physical quantities at the sound receiving points will be specifically described.
Here, the assumptions (a) to (e) are made.
(A) Each speaker can be approximated by a point sound source.
(B) The sound pressure at a unit distance from the speaker is proportional to the sound pressure of the speaker input signal (here, the proportionality coefficient is G).
(C) Only the traveling wave from the speaker is considered.
(D) The reflected sound in the room is negligible compared to the direct sound from the speaker.
(E) Assume kσ min << 1 (k is the wave number, and σ min represents the minimum distance between the speaker and the sound receiving point).

一般に、音の振る舞いは、音圧と粒子速度といった音響物理量によって規定される。音圧は、時間と位置とを変数とするスカラ量であり、粒子速度は、時間と位置とを変数とする3次元ベクトル量である。
ここで、受音点を原点とする極座標を用いて、スピーカの位置(σ,θ,φ)を表す。また、スピーカの方向はσを省略し(θ,φ)と表す。なお、σは受音点からの距離、θは方位角、φは仰角である。
In general, the behavior of sound is defined by acoustic physical quantities such as sound pressure and particle velocity. The sound pressure is a scalar quantity with time and position as variables, and the particle velocity is a three-dimensional vector quantity with time and position as variables.
Here, the position (σ, θ, φ) of the speaker is represented using polar coordinates with the sound receiving point as the origin. The direction of the speaker is expressed as (θ, φ) with σ omitted. Here, σ is a distance from the sound receiving point, θ is an azimuth angle, and φ is an elevation angle.

この位置(σ,θ,φ)におかれた変換前の音響システムのスピーカ(原スピーカ)に音響信号s(t)を入力した場合、受音点における音圧のフーリエ変換p(ω)と、粒子速度のフーリエ変換u(ω)は、前記(a)〜(e)の仮定のもとで、以下の(12)式、(13)式で表される。   When the sound signal s (t) is input to the speaker (original speaker) of the sound system before conversion placed at this position (σ, θ, φ), the Fourier transform p (ω) of the sound pressure at the sound receiving point The Fourier transform u (ω) of the particle velocity is expressed by the following equations (12) and (13) under the assumptions of (a) to (e).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

Figure 0005826996
Figure 0005826996

ここで、eは自然対数の底、iは虚数単位、kは波数、ρは空気密度、cは音波の伝搬速度である。また、hは以下の(14)式で定義したベクトルである。   Here, e is the base of the natural logarithm, i is the imaginary unit, k is the wave number, ρ is the air density, and c is the propagation velocity of the sound wave. H is a vector defined by the following equation (14).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

一方、方向(θ′,φ′),j=1,2,3におかれた変換後の3つのスピーカ(再生スピーカ)に音響信号s(t)に重みw=(w,w,wのそれぞれの重みを乗じた信号ws(t),ws(t),ws(t)を入力した場合、受音点における音圧のフーリエ変換p′(ω)と、粒子速度のフーリエ変換u′(ω)は、前記(a)〜(e)の仮定のもとで、以下の(15)式、(16)式で表される。 On the other hand, the weights w = (w 1 , w) of the acoustic signal s (t) are applied to the three converted speakers (reproduction speakers) placed in the direction (θ ′ j , φ ′ j ), j = 1, 2, 3 2 , w 3 ) When signals w 1 s (t), w 2 s (t), and w 3 s (t) multiplied by respective weights of T are input, Fourier transform p ′ of sound pressure at the sound receiving point (Ω) and the Fourier transform u ′ (ω) of the particle velocity are expressed by the following equations (15) and (16) under the assumptions of (a) to (e).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

Figure 0005826996
Figure 0005826996

ここで、H′は以下の(17)式で定義した行列である。   Here, H ′ is a matrix defined by the following equation (17).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

従って、受音点で音圧を一致させる条件は、前記(12)式および(15)式より、以下の(18)式となる。   Therefore, the condition for making the sound pressures coincide at the sound receiving point is the following equation (18) from the equations (12) and (15).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

また、受音点で粒子速度を一致させる条件は、前記(13)式および(16)式より、以下の(19)式となる。   Further, the condition for matching the particle velocities at the sound receiving point is the following equation (19) from the equations (13) and (16).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

この(19)式から、粒子速度を一致させる重みwは、以下の(20)式に示すように解析的に解くことができる。   From the equation (19), the weight w for matching the particle velocities can be analytically solved as shown in the following equation (20).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

ここで、D′,D′,D′,D′は、以下の(21)式で示す値である。 Here, D ′, D ′ 1 , D ′ 2 and D ′ 3 are values represented by the following expression (21).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

さらに、前記(20)式を、条件(18)式を満足するように変形すると、重みwは、以下の(22)式(前記(8)式と同じ)で与えられる。   Further, when the equation (20) is transformed so as to satisfy the condition (18), the weight w is given by the following equation (22) (same as the equation (8)).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

ここで、Dは以下の(23)式に示す値である。   Here, D is a value shown in the following equation (23).

Figure 0005826996
Figure 0005826996

このように、重み係数計算手段43(図1参照)は、重み(重み係数)を(22)式により求めることで、受音点において、nチャンネルの音響信号と、mチャンネルの音響信号との音響物理量を一致させることができ、臨場感を保ったまま、音響信号の変換を行うことができる。   As described above, the weighting factor calculating unit 43 (see FIG. 1) obtains the weighting (weighting factor) by the equation (22), so that the n-channel acoustic signal and the m-channel acoustic signal are obtained at the sound receiving point. The acoustic physical quantities can be matched, and the acoustic signal can be converted while maintaining a sense of reality.

なお、音響物理量を一致させる場合、厳密に音圧と粒子速度をそれぞれ一致させる必要はなく、例えば、粒子速度のみを一致させることとしてもよい。その場合、重み係数計算手段43(図1参照)は、前記(20)式を用いて重み係数を計算することとしてもよい。   In addition, when making an acoustic physical quantity correspond, it is not necessary to make sound pressure and particle velocity correspond exactly, for example, it is good also as making only particle velocity correspond. In that case, the weighting factor calculating means 43 (see FIG. 1) may calculate the weighting factor using the equation (20).

[音響信号変換例]
次に、図6〜図8を参照して、スーパーハイビジョン用22.2マルチチャンネルシステムの音響信号のうち、LFEチャンネルを除いた22チャンネルの音響信号を、10チャンネルの音響信号に変換する例について説明する。
[Example of acoustic signal conversion]
Next, referring to FIG. 6 to FIG. 8, an example of converting 22-channel acoustic signals excluding the LFE channel among the acoustic signals of the Super Hi-Vision 22.2 multi-channel system into 10-channel acoustic signals. explain.

図6は、音響信号変換前のスーパーハイビジョン用22.2マルチチャンネルシステムのスピーカ位置を図示したものである。図6中、○印は受音点の位置を示し、●印はスピーカ(原スピーカ)の位置を示している。ここでは、仰角0°で方位角が0°,30°,60°,90°,120°,150°,180°,225°,270°,315°の方向に10個、仰角45°で方位角が0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,315°の方向に8個、仰角90°の方向に1個,仰角−30°で方位角が45°,90°,135°の方向に3個、計22個のスピーカを配置した例を示している。   FIG. 6 shows the speaker position of the 22.2 multi-channel system for Super Hi-Vision before acoustic signal conversion. In FIG. 6, ◯ indicates the position of the sound receiving point, and ● indicates the position of the speaker (original speaker). Here, the elevation angle is 0 °, the azimuth is 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, 150 °, 180 °, 225 °, 270 °, 315 °, and the azimuth is 45 °. 8 in the direction of 0 °, 45 °, 90 °, 135 °, 180 °, 225 °, 270 °, 315 °, 1 in the direction of 90 ° elevation, -30 ° in elevation and 45 ° azimuth , 90 °, 135 °, three speakers, a total of 22 speakers are arranged.

図7は、10チャンネルのマルチチャンネルシステムのスピーカ位置を図示したものである。図7中、○印は受音点の位置を示し、●印はスピーカ(再生スピーカ)の位置を示している。ここでは、仰角0°で方位角が30°,75°,105°,150°,210°,330°の方向に6個、仰角45°で方位角が90°,202.5°,337.5°の方向に3個、仰角−30°で方位角が90°の方向に1個、計22個のスピーカを配置した例を示している。
なお、図6,図7は、各スピーカを、受音点から、同一距離、すなわち、同一球面上に配置した例を示している。
FIG. 7 illustrates the speaker positions of a 10-channel multi-channel system. In FIG. 7, ◯ indicates the position of the sound receiving point, and ● indicates the position of the speaker (reproducing speaker). Here, the elevation angle is 0 °, the azimuth angles are 30 °, 75 °, 105 °, 150 °, 210 °, and 330 °, and the elevation angle is 45 ° and the azimuth angles are 90 °, 202.5 °, and 337. In this example, a total of 22 speakers are arranged, three in the direction of 5 °, and one in the direction with an elevation angle of −30 ° and an azimuth angle of 90 °.
6 and 7 show examples in which the speakers are arranged at the same distance from the sound receiving point, that is, on the same spherical surface.

このように、図6に示した22チャンネルの音響信号を、図7に示した10チャンネルの音響信号に変換した結果を図8に示す。
図8に示した表のうち、左欄は、原音響空間のスピーカ(原スピーカ)の方向、すなわち、図6に示した22.2マルチチャンネルシステムの原スピーカ位置の方向を示している。また、右欄のうち、上欄は、左欄の原スピーカの音響信号を分配する3つの再生音響空間のスピーカ(再生スピーカ)の方向、すなわち、図7に示した10チャンネルの再生スピーカ位置の方向のうち3つの方向を示している。また、右欄のうち、下欄は、上欄の各再生スピーカ方向に対して左欄の原スピーカに対する音響信号を分配する重み係数を示している。
FIG. 8 shows the result of converting the 22-channel acoustic signal shown in FIG. 6 into the 10-channel acoustic signal shown in FIG.
In the table shown in FIG. 8, the left column indicates the direction of the speaker (original speaker) in the original acoustic space, that is, the direction of the original speaker position of the 22.2 multi-channel system shown in FIG. In the right column, the upper column indicates the directions of the speakers (reproduction speakers) in the three reproduction acoustic spaces that distribute the sound signals of the original speakers in the left column, that is, the reproduction channel positions of the 10 channels shown in FIG. Three of the directions are shown. In the right column, the lower column indicates the weighting coefficient for distributing the acoustic signal to the original speaker in the left column with respect to each reproduction speaker direction in the upper column.

例えば、図6の方向(0,0)の原スピーカを基準にした場合、当該原スピーカに対する音響信号は、図7の方向(30,0),(330,0),(337.5,45)の各再生スピーカに対して、それぞれ“0.500”,“0.500”,“0.000”の重み係数が乗算されて分配されることになる。   For example, when the original speaker in the direction (0, 0) in FIG. 6 is used as a reference, the acoustic signals for the original speaker are the directions (30, 0), (330, 0), (337.5, 45) in FIG. ) Are multiplied by weighting coefficients of “0.500”, “0.500”, and “0.000”, respectively, and distributed.

また、例えば、図7の方向(30,0)の再生スピーカを基準にした場合、当該再生スピーカに分配される音響信号は、図6の方向(0,0)の原スピーカの音響信号に重み係数“0.500”を乗算した音響信号と、方向(30,0)の原スピーカの音響信号に重み係数“1.000”を乗算した音響信号と、方向(60,0)の原スピーカの音響信号に重み係数“0.341”を乗算した音響信号と、方向(45,−30)の原スピーカの音響信号に重み係数“0.059”を乗算した音響信号とを加算した音響信号となる。   For example, when the reproduction speaker in the direction (30, 0) in FIG. 7 is used as a reference, the acoustic signal distributed to the reproduction speaker is weighted to the acoustic signal of the original speaker in the direction (0, 0) in FIG. The acoustic signal multiplied by the coefficient “0.500”, the acoustic signal of the original speaker in the direction (30, 0) multiplied by the weighting factor “1.000”, and the original speaker of the direction (60, 0) An acoustic signal obtained by adding the acoustic signal obtained by multiplying the acoustic signal by the weighting factor “0.341” and the acoustic signal obtained by multiplying the acoustic signal of the original speaker in the direction (45, −30) by the weighting factor “0.059”; Become.

<第2実施形態>
[3次元音響パンニング装置の構成]
次に、図9を参照して、本発明の第2実施形態に係る3次元音響パンニング装置(音響信号変換装置)の構成について説明する。3次元音響パンニング装置2は、音源となる1チャンネルの音響信号を、複数のチャンネル数の音響信号に変換するものである。すなわち、3次元音響パンニング装置2は、1チャンネルの音響信号を、3次元音響空間において、複数のチャンネル(スピーカ)によって音像として定位させる音響信号を生成するものである。
Second Embodiment
[Configuration of three-dimensional acoustic panning apparatus]
Next, the configuration of a three-dimensional acoustic panning apparatus (acoustic signal conversion apparatus) according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The three-dimensional acoustic panning apparatus 2 converts a single channel acoustic signal serving as a sound source into acoustic signals having a plurality of channels. That is, the three-dimensional acoustic panning apparatus 2 generates an acoustic signal that localizes a one-channel acoustic signal as a sound image by a plurality of channels (speakers) in a three-dimensional acoustic space.

この3次元音響パンニング装置2は、図1で説明した音響信号変換装置1において、入力する音響信号が1チャンネルの音響信号であって、原スピーカ位置が、音像を定位させたい位置に相当する。   In the three-dimensional sound panning apparatus 2, in the sound signal conversion apparatus 1 described with reference to FIG. 1, the input sound signal is a one-channel sound signal, and the original speaker position corresponds to the position where the sound image is to be localized.

ここでは、3次元音響パンニング装置2は、フーリエ変換手段10と、スピーカ位置入力手段20Bと、記憶手段30Bと、重み行列演算手段40Bと、音響信号分配手段50と、フーリエ逆変換手段60と、定位位置入力手段70と、を備えている。スピーカ位置入力手段20B、記憶手段30B、重み行列演算手段40Bおよび定位位置入力手段70以外の構成については、図1で説明した音響信号変換装置1と同一の構成であるため、同一の符号を付して説明を省略する。   Here, the three-dimensional acoustic panning apparatus 2 includes a Fourier transform means 10, a speaker position input means 20B, a storage means 30B, a weight matrix calculation means 40B, an acoustic signal distribution means 50, a Fourier inverse transform means 60, Localization position input means 70. The components other than the speaker position input unit 20B, the storage unit 30B, the weight matrix calculation unit 40B, and the localization position input unit 70 are the same as those in the acoustic signal conversion apparatus 1 described in FIG. Therefore, the description is omitted.

スピーカ位置入力手段20Bは、再生チャンネルに対応する3次元音響空間上の位置を示す位置情報(スピーカ位置情報)を入力するものである。
ここでは、スピーカ位置情報を、受音点を原点とする極座標で表し、再生チャンネルのスピーカ(再生スピーカ)の位置(再生スピーカ位置情報)を、ζ=(σ′,θ′,φ′),j=1,2,…,mと表記する。なお、σ′は受音点からの距離、θ′は方位角、φ′は仰角である。このスピーカ位置入力手段20Bは、入力したスピーカ位置情報を記憶手段30Bに書き込み記憶する。
The speaker position input means 20B inputs position information (speaker position information) indicating the position in the three-dimensional acoustic space corresponding to the reproduction channel.
Here, the speaker position information is expressed in polar coordinates with the sound receiving point as the origin, and the position of the reproduction channel speaker (reproduction speaker) (reproduction speaker position information) is represented by ζ j = (σ ′ j , θ ′ j , φ ′ J ), j = 1, 2,. Σ ′ j is a distance from the sound receiving point, θ ′ j is an azimuth angle, and φ ′ j is an elevation angle. The speaker position input unit 20B writes and stores the input speaker position information in the storage unit 30B.

記憶手段30Bは、スピーカ位置入力手段20Bで入力されたスピーカ位置情報(再生スピーカ位置情報)を記憶するものであって、ハードディスク、メモリ等の一般的な記憶媒体である。この記憶手段30Bには、再生スピーカ位置情報ζ=(σ′,θ′,φ′)が、識別情報j=1,2,…,mに対応付けられて記憶される。 The storage unit 30B stores speaker position information (reproduced speaker position information) input by the speaker position input unit 20B, and is a general storage medium such as a hard disk or a memory. In this storage means 30B, reproduction speaker position information ζ j = (σ ′ j , θ ′ j , φ ′ j ) is stored in association with identification information j = 1, 2,.

重み行列演算手段40Bは、入力された音響信号を、再生チャンネルの音響信号に変換するための行列(重み行列)を演算するものである。ここでは、入力される音響信号は1チャンネルであるため、重み行列演算手段40Bは、図1で説明した重み行列演算手段40から、原音チャンネル選択手段41を省略して構成している。
また、入力される音響信号は1チャンネルであるため、再生チャンネル(再生スピーカ)の数がm個であれば、重み行列演算手段40Bは、重み係数計算手段43において、前記(10)式で、m(行)×1(列)の重み行列Wを生成することになる。
重み行列演算手段40B内部の他の構成については、重み行列演算手段40と同一であるため、説明を省略する。
The weight matrix calculating means 40B calculates a matrix (weight matrix) for converting the input acoustic signal into the acoustic signal of the reproduction channel. Here, since the input acoustic signal is one channel, the weight matrix calculating means 40B is configured by omitting the original sound channel selecting means 41 from the weight matrix calculating means 40 described in FIG.
In addition, since the input acoustic signal is one channel, if the number of reproduction channels (reproduction speakers) is m, the weight matrix calculation unit 40B uses the weight coefficient calculation unit 43 in the equation (10), A weight matrix W of m (rows) × 1 (columns) is generated.
The other components inside the weight matrix calculating means 40B are the same as those of the weight matrix calculating means 40, and thus the description thereof is omitted.

定位位置入力手段70は、音像を定位させたい3次元音響空間上の位置を示す位置情報(定位位置情報)を入力するものである。なお、この定位位置情報は、図1で説明した音響信号変換装置1において、入力する音響信号が1チャンネルの音響信号の場合の音源となる原スピーカ位置と同じ位置情報である。ここでは、定位位置情報を、受音点を原点とする極座標で表し、ξ=(σ,θ,φ)と表記する。なお、σは受音点からの距離、θは方位角、φは仰角である。
この定位位置入力手段70は、入力された定位位置情報を重み行列演算手段40Bに出力する。
The localization position input means 70 inputs position information (localization position information) indicating the position in the three-dimensional acoustic space where the sound image is to be localized. Note that this localization position information is the same position information as the original speaker position serving as a sound source when the input acoustic signal is a one-channel acoustic signal in the acoustic signal converter 1 described with reference to FIG. Here, the localization position information is expressed in polar coordinates with the sound receiving point as the origin, and expressed as ξ 1 = (σ 1 , θ 1 , φ 1 ). Σ 1 is the distance from the sound receiving point, θ 1 is the azimuth angle, and φ 1 is the elevation angle.
The localization position input means 70 outputs the input localization position information to the weight matrix calculation means 40B.

そして、重み行列演算手段40Bが、複数の再生チャンネルの音響信号によって、入力された音響信号s(t)の音像を定位位置に定位させるための重み行列を演算する。なお、再生チャンネル決定手段42は、図1において説明した原スピーカ位置の方向の換わりに、定位位置の方向によって、球面三角形の包含関係を判定し、球面三角形を選択すればよい。 Then, the weight matrix calculating means 40B calculates a weight matrix for localizing the sound image of the input acoustic signal s 1 (t) to the localization position by the acoustic signals of the plurality of reproduction channels. Note that the reproduction channel determination means 42 may determine the inclusion relation of the spherical triangles according to the direction of the localization position instead of the direction of the original speaker position described in FIG. 1, and select the spherical triangle.

これによって、3次元音響パンニング装置2は、音像の定位位置情報と、再生用のスピーカの位置情報さえ入力されれば、複数のチャンネル数の音響信号によって、指定された位置に音像を定位させる音響信号を生成することができる。   As a result, the three-dimensional sound panning apparatus 2 can perform sound localization that localizes a sound image to a specified position by an acoustic signal of a plurality of channels as long as the localization information of the sound image and the position information of the speaker for reproduction are input. A signal can be generated.

また、3次元音響パンニング装置2は、一般的なコンピュータを前記した各手段として機能させるプログラム(3次元音響パンニングプログラム)により動作させることができる。   The three-dimensional sound panning apparatus 2 can be operated by a program (a three-dimensional sound panning program) that causes a general computer to function as each of the means described above.

[3次元音響パンニング装置の動作]
次に、図10を参照(構成については適宜図9参照)して、本発明の第2実施形態に係る3次元音響パンニング装置の動作について説明する。
[Operation of 3D Acoustic Panning Device]
Next, the operation of the three-dimensional acoustic panning apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

まず、3次元音響パンニング装置2は、スピーカ位置入力手段20Bによって、再生チャンネルのスピーカ(再生スピーカ)の位置(再生スピーカ位置情報)ζ=(σ′,θ′,φ′),j=1,2,…,mを入力する(ステップS1B)。そして、スピーカ位置入力手段20Bは、入力したスピーカ位置情報(再生スピーカ位置情報)を記憶手段30Bに書き込み記憶する。 First, the three-dimensional acoustic panning apparatus 2 uses the speaker position input means 20B to determine the position of the reproduction channel speaker (reproduction speaker) (reproduction speaker position information) ζ j = (σ ′ j , θ ′ j , φ ′ j ), j = 1, 2,..., m are input (step S1B). Then, the speaker position input unit 20B writes and stores the input speaker position information (reproduced speaker position information) in the storage unit 30B.

そして、3次元音響パンニング装置2は、定位位置入力手段70によって、音像を定位させたい3次元音響空間上の位置を示す位置情報(定位位置情報)ξ=(σ,θ,φ)を入力する(ステップS2B)。 The three-dimensional acoustic panning apparatus 2 uses the localization position input means 70 to position information (localization position information) ξ 1 = (σ 1 , θ 1 , φ 1 ) indicating the position in the three-dimensional acoustic space where the sound image is to be localized. ) Is input (step S2B).

そして、3次元音響パンニング装置2は、再生チャンネル決定手段42によって、ステップS2Bで入力された定位位置に音像を定位させるために、入力する音響信号を分配する再生チャンネルを決定する。すなわち、3次元音響パンニング装置2は、包含関係判定手段42aによって、受音点を原点とした仮想球面において、すべての3つの再生スピーカ方向で特定される球面三角形で、ステップS2Bで入力された定位位置の方向を包含するか否かを判定し、定位位置方向を包含する球面三角形、すなわち、球面三角形の各頂点の方向に位置する3つの再生スピーカの位置の組を複数選択する(ステップS3B)。   In the three-dimensional sound panning apparatus 2, the reproduction channel determining unit 42 determines a reproduction channel for distributing the input acoustic signal in order to localize the sound image at the localization position input in step S2B. That is, the three-dimensional acoustic panning device 2 uses the inclusion relationship determination unit 42a to determine the localization input in step S2B with spherical triangles specified in all three reproduction speaker directions on the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin. It is determined whether or not the position direction is included, and a plurality of spherical triangles including the localization position direction, that is, a set of three reproduction speaker positions positioned in the direction of each vertex of the spherical triangle are selected (step S3B). .

以降の動作であるステップS4,S5,S7〜S9の動作については、図4で説明した音響信号変換装置1の動作と同一であるため説明を省略する。
以上の動作によって、3次元音響パンニング装置2は、音像の定位位置およびスピーカの位置を設定するだけで、1チャンネルの音源の音響信号を、音像を定位させる複数のチャンネルの音響信号に変換することができる。
The subsequent operations of steps S4, S5, S7 to S9 are the same as the operations of the acoustic signal converter 1 described in FIG.
By the above operation, the three-dimensional acoustic panning device 2 converts the sound signal of the sound source of one channel into the sound signals of a plurality of channels that localize the sound image only by setting the localization position of the sound image and the position of the speaker. Can do.

[変形例]
以上、本発明の実施形態に係る音響信号変換装置1および3次元音響パンニング装置2の構成および動作について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
例えば、ここでは、重み行列演算手段40,40Bは、包含関係判定手段42aによって、原スピーカ方向(定位位置方向)が、3つの再生スピーカ方向に包含されるか否かを、ベクトル積を用いた論理式(前記(2)式参照)で求めた。
[Modification]
As mentioned above, although the structure and operation | movement of the acoustic signal converter 1 and the three-dimensional acoustic panning apparatus 2 which concern on embodiment of this invention were demonstrated, this invention is not limited to this embodiment.
For example, here, the weight matrix calculation means 40 and 40B use a vector product to determine whether or not the original speaker direction (localization position direction) is included in three reproduction speaker directions by the inclusion relation determination means 42a. It calculated | required by the logical formula (refer said Formula (2)).

しかし、重み行列演算手段40,40Bは、包含関係判定手段42aによって、原スピーカ方向(定位位置方向)と、すべての3つの再生スピーカ方向の組とから、すべての球面三角形ごとに、当該球面三角形を構成する再生スピーカに対する重みを前記(8)式または前記(20)式により演算し、すべての重みが非負の値である場合に、原スピーカ方向(定位位置方向)が当該球面三角形で特定される3つの再生スピーカ方向に包含されると判定することとしてもよい。この場合、すでに各再生スピーカへの重みは計算されているため、重み係数計算手段43は、包含関係判定手段42aの内部処理として組み込まれることになる。   However, the weight matrix calculation means 40 and 40B, for each spherical triangle from the set of the original speaker direction (localization position direction) and all three reproduction speaker directions, are included in the spherical triangle by the inclusion relation determining means 42a. When the weights for the reproduction speakers constituting the sound are calculated by the above formula (8) or the above formula (20) and all the weights are non-negative values, the original speaker direction (localization position direction) is specified by the spherical triangle. It is also possible to determine that it is included in the three playback speaker directions. In this case, since the weight to each reproduction speaker has already been calculated, the weight coefficient calculation means 43 is incorporated as an internal process of the inclusion relation determination means 42a.

また、ここでは、重み行列演算手段40,40Bは、球面三角形選択手段42bによって、面積最小の球面三角形を構成する再生スピーカと特定し、重み係数計算手段43によって、3つの再生スピーカに対する重み係数を計算した。   Further, here, the weight matrix calculation means 40 and 40B are identified as the reproduction speaker constituting the spherical triangle with the smallest area by the spherical triangle selection means 42b, and the weight coefficient for the three reproduction speakers is obtained by the weight coefficient calculation means 43. Calculated.

しかし、重み行列演算手段40,40Bは、球面三角形選択手段42bによって、予め定めた数の球面三角形を選択することとしてもよい。例えば、面積が小さい順に2つの球面三角形を構成する最大6つ(2つの球面三角形の頂点が共通する場合、“6”から共通の頂点数を引いた数がスピーカ数となる)の再生スピーカを特定し、重み係数計算手段43によって、最大6つの再生スピーカに対する重み係数を計算してもよい。   However, the weight matrix calculation means 40, 40B may select a predetermined number of spherical triangles by the spherical triangle selection means 42b. For example, a maximum of six playback speakers constituting two spherical triangles in the order of decreasing area (when the vertices of two spherical triangles are common, the number obtained by subtracting the number of common vertices from “6” is the number of speakers). The weighting coefficient calculation means 43 may specify and weighting coefficients for up to six reproduction speakers may be calculated.

この場合、重み係数計算手段43は、2つの球面三角形に対してそれぞれ求めた重み係数を仮の重み係数として、2つの球面三角形の面積の逆数に応じた値を乗算することで、それぞれの再生スピーカに対する重み係数とする。もちろん、選択する球面三角形の数が3以上であっても同様に球面三角形の面積の逆数に応じて、重み係数を求めることができることはいうまでもない。   In this case, the weighting factor calculation means 43 uses the weighting factor obtained for each of the two spherical triangles as a temporary weighting factor and multiplies the values according to the reciprocals of the areas of the two spherical triangles, thereby reproducing each reproduction. The weight coefficient for the speaker. Of course, it goes without saying that even if the number of spherical triangles to be selected is three or more, the weighting coefficient can be obtained in accordance with the reciprocal of the area of the spherical triangle.

また、ここでは、重み行列演算手段40,40Bは、球面三角形選択手段42bによって、面積最小の球面三角形を構成する再生スピーカを選択した。
しかし、重み行列演算手段40,40Bは、球面三角形選択手段42bによって、仮想球面上において、原スピーカ方向に対応する位置と、この位置を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカ方向に対応する位置との距離をそれぞれ計算し、この3つの距離の総和が最小となる球面三角形を選択することとしてもよい。
Here, the weight matrix calculation means 40 and 40B have selected the reproduction speaker constituting the spherical triangle with the smallest area by the spherical triangle selection means 42b.
However, the weight matrix calculation means 40 and 40B correspond to the position corresponding to the original speaker direction on the virtual spherical surface and the three reproduction speaker directions constituting the spherical triangle including this position by the spherical triangle selection means 42b. It is also possible to calculate the distance to the position and select the spherical triangle that minimizes the sum of these three distances.

また、このとき、球面三角形選択手段42bは、球面三角形を選択する際に、前記したように、予め定めた数の球面三角形を選択することとしてもよい。例えば、3つの距離の総和が小さい順、あるいは、3つの距離の最小距離が小さい順に2つの球面三角形を選択することとしてもよい。この場合、重み係数計算手段43は、前記したように、2つの球面三角形に対してそれぞれ求めた重み係数を仮の重み係数として、2つの球面三角形の面積の逆数に応じた値を乗算することで、それぞれの再生スピーカに対する重み係数とすればよい。   At this time, the spherical triangle selection means 42b may select a predetermined number of spherical triangles as described above when selecting the spherical triangle. For example, two spherical triangles may be selected in ascending order of the sum of the three distances or in ascending order of the minimum distance of the three distances. In this case, as described above, the weighting factor calculating unit 43 multiplies a value corresponding to the reciprocal of the area of the two spherical triangles by using the weighting factor obtained for each of the two spherical triangles as a temporary weighting factor. Thus, the weight coefficient for each reproduction speaker may be used.

1 音響信号変換装置
2 3次元音響パンニング装置
10 フーリエ変換手段
20,20B スピーカ位置入力手段
30,30B 記憶手段
40,40B 重み行列演算手段
41 原音チャンネル選択手段
42 再生チャンネル決定手段
42a 包含関係判定手段
42b 球面三角形選択手段
43 重み係数計算手段
50 音響信号分配手段
60 フーリエ逆変換手段
70 定位位置入力手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acoustic signal converter 2 Three-dimensional sound panning apparatus 10 Fourier transform means 20, 20B Speaker position input means 30, 30B Storage means 40, 40B Weight matrix calculation means 41 Original sound channel selection means 42 Playback channel determination means 42a Inclusion relation determination means 42b Spherical triangle selection means 43 Weight coefficient calculation means 50 Acoustic signal distribution means 60 Fourier inverse transform means 70 Localization position input means

Claims (8)

1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換する音響信号変換装置において、
前記原音響信号のチャンネルに対応する原スピーカの位置と、前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの位置とを記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶されている各スピーカの位置に基づいて、前記原スピーカごとに、3次元音響空間における受音点を原点として、3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、当該原スピーカの方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段と、
前記原スピーカの位置と、当該原スピーカに対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、前記原スピーカに対応する原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組の各再生スピーカに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段と、
前記1以上のチャンネル数の原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された原スピーカに対する再生スピーカへの重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカに対応したチャンネル数の再生音響信号を生成する音響信号分配手段と、を備え
前記再生チャンネル決定手段は、
前記原スピーカごとに、前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、
この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する球面三角形選択手段と、を備えることを特徴とする音響信号変換装置。
In an acoustic signal converter for converting an original acoustic signal having a number of channels of 1 or more into a reproduced acoustic signal having a different number of channels,
Storage means for storing the position of the original speaker corresponding to the channel of the original acoustic signal and the position of the reproduction speaker corresponding to the channel of the reproduced acoustic signal;
Based on the position of each speaker stored in the storage means, for each original speaker, the original point is set in the direction area specified by the directions of the three reproduction speakers with the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space as the origin. Reproduction channel determination means for determining a set of the three reproduction speakers including the direction of the speaker;
Based on the position of the original speaker and each position of the set of reproduction speakers determined by the reproduction channel determination means for the original speaker, the sound at the sound receiving point of the original sound signal corresponding to the original speaker The original value for each reproduction speaker of the reproduction speaker set is calculated by a predetermined arithmetic expression so that the physical quantity matches the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the reproduction acoustic signal corresponding to the determined reproduction speaker set. A weighting factor calculating means for calculating a distribution ratio of the acoustic signal as a weighting factor;
The original audio signals having the number of channels of 1 or more are distributed on the basis of the weighting factor to the reproduction speaker with respect to the original speaker calculated by the weighting coefficient calculating means, and the reproduced audio signal having the number of channels corresponding to the reproduction speaker is distributed. An acoustic signal distribution means for generating ,
The reproduction channel determination means includes
For each of the original speakers, in the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin, it is determined whether or not the direction of the original speaker from the origin is included in the spherical triangle specified by the directions of the three reproduction speakers. An inclusion relationship determining means for selecting a plurality of directions of three reproduction speakers constituting a spherical triangle that includes the direction of the original speaker;
Spherical triangle selection means for selecting a set of three reproduction speakers constituting a spherical triangle that minimizes the area of the spherical triangle specified by the direction of the three reproduction speakers selected by the inclusion relation determining means. The acoustic signal converter characterized by the above-mentioned.
1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換する音響信号変換装置において、
前記原音響信号のチャンネルに対応する原スピーカの位置と、前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの位置とを記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶されている各スピーカの位置に基づいて、前記原スピーカごとに、3次元音響空間における受音点を原点として、3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、当該原スピーカの方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段と、
前記原スピーカの位置と、当該原スピーカに対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、前記原スピーカに対応する原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組の各再生スピーカに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段と、
前記1以上のチャンネル数の原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された原スピーカに対する再生スピーカへの重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカに対応したチャンネル数の再生音響信号を生成する音響信号分配手段と、を備え
前記再生チャンネル決定手段は、
前記原スピーカごとに、前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、
この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択する球面三角形選択手段と、を備え、
前記重み係数計算手段が、前記3つの再生スピーカごとに計算した前記重み係数を仮の重み係数とし、さらに、前記球面三角形選択手段で選択された球面三角形の面積の逆数に応じた値を、当該仮の重み係数に乗算することで、前記再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算することを特徴とする音響信号変換装置。
In an acoustic signal converter for converting an original acoustic signal having a number of channels of 1 or more into a reproduced acoustic signal having a different number of channels,
Storage means for storing the position of the original speaker corresponding to the channel of the original acoustic signal and the position of the reproduction speaker corresponding to the channel of the reproduced acoustic signal;
Based on the position of each speaker stored in the storage means, for each original speaker, the original point is set in the direction area specified by the directions of the three reproduction speakers with the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space as the origin. Reproduction channel determination means for determining a set of the three reproduction speakers including the direction of the speaker;
Based on the position of the original speaker and each position of the set of reproduction speakers determined by the reproduction channel determination means for the original speaker, the sound at the sound receiving point of the original sound signal corresponding to the original speaker The original value for each reproduction speaker of the reproduction speaker set is calculated by a predetermined arithmetic expression so that the physical quantity matches the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the reproduction acoustic signal corresponding to the determined reproduction speaker set. A weighting factor calculating means for calculating a distribution ratio of the acoustic signal as a weighting factor;
The original audio signals having the number of channels of 1 or more are distributed on the basis of the weighting factor to the reproduction speaker with respect to the original speaker calculated by the weighting coefficient calculating means, and the reproduced audio signal having the number of channels corresponding to the reproduction speaker is distributed. An acoustic signal distribution means for generating ,
The reproduction channel determination means includes
For each of the original speakers, in the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin, it is determined whether or not the direction of the original speaker from the origin is included in the spherical triangle specified by the directions of the three reproduction speakers. An inclusion relationship determining means for selecting a plurality of directions of three reproduction speakers constituting a spherical triangle that includes the direction of the original speaker;
Spherical triangle selection for selecting a plurality of sets of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles in ascending order of the area of the spherical triangle specified by the direction of the three reproduction speakers selected by the inclusion relation determining means Means, and
The weighting factor calculation means uses the weighting factor calculated for each of the three reproduction speakers as a temporary weighting factor, and further sets a value corresponding to the inverse of the area of the spherical triangle selected by the spherical triangle selection means. by multiplying the weighting factor of the temporary, acoustic signal conversion apparatus characterized that you calculate the weight coefficient of the original audio signal for the reproduction speaker.
1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換するために、コンピュータを、
前記原音響信号のチャンネルに対応する原スピーカごとに、3次元音響空間における受音点を原点として、前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの中で3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、当該原スピーカの方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段、
前記原スピーカの位置と、当該原スピーカに対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、前記原スピーカに対応する原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組のそれぞれに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段、
前記1以上のチャンネル数の原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された原スピーカに対する再生スピーカへの重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカに対応したチャンネル数の再生音響信号を生成する音響信号分配手段、として機能させ
前記再生チャンネル決定手段が、前記原スピーカごとに、前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、その選択した3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択することを特徴とする音響信号変換プログラム。
In order to convert an original sound signal having one or more channels into a reproduced sound signal having a different number of channels,
For each original speaker corresponding to the channel of the original sound signal, the sound receiving point in the three-dimensional sound space is set as the origin, and the direction of three playback speakers among the playback speakers corresponding to the channel of the playback sound signal is specified. Reproduction channel determination means for determining a set of the three reproduction speakers including the direction of the original speaker in the direction area;
Based on the position of the original speaker and each position of the set of reproduction speakers determined by the reproduction channel determination means for the original speaker, the sound at the sound receiving point of the original sound signal corresponding to the original speaker The original acoustic signal for each of the reproduction speaker sets is calculated by a predetermined arithmetic expression so that the physical quantity and the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the reproduced acoustic signal corresponding to the determined reproduction speaker set match. Weighting factor calculation means for calculating the distribution ratio of
The original audio signals having the number of channels of 1 or more are distributed on the basis of the weighting factor to the reproduction speaker with respect to the original speaker calculated by the weighting coefficient calculating means, and the reproduced audio signal having the number of channels corresponding to the reproduction speaker is distributed. Function as acoustic signal distribution means to generate ,
The reproduction channel determining means is included in a spherical triangle in which the direction of the original speaker from the origin is specified by the directions of the three reproduction speakers in a virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin for each of the original speakers. The area of the spherical triangle specified by the direction of the selected three reproduction speakers is selected by selecting a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker. acoustic signal conversion program but, wherein you to select a set of three reproduction speaker that constitutes a spherical triangle with the smallest.
1以上のチャンネル数の原音響信号をチャンネル数の異なる再生音響信号に変換するために、コンピュータを、
前記原音響信号のチャンネルに対応する原スピーカごとに、3次元音響空間における受音点を原点として、前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの中で3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、当該原スピーカの方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段、
前記原スピーカの位置と、当該原スピーカに対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、前記原スピーカに対応する原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組のそれぞれに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段、
前記1以上のチャンネル数の原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された原スピーカに対する再生スピーカへの重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカに対応したチャンネル数の再生音響信号を生成する音響信号分配手段、として機能させ、
前記再生チャンネル決定手段が、前記原スピーカごとに、前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から当該原スピーカの方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該原スピーカの方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、その選択した3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択し、
前記重み係数計算手段が、前記3つの再生スピーカごとに計算した前記重み係数を仮の重み係数とし、さらに、前記再生チャンネル決定手段面積の小さい順に選択された3つの再生スピーカで特定される球面三角形の面積の逆数に応じた値を、当該仮の重み係数に乗算することで、前記再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算することを特徴とする音響信号変換プログラム。
In order to convert an original sound signal having one or more channels into a reproduced sound signal having a different number of channels,
For each original speaker corresponding to the channel of the original sound signal, the sound receiving point in the three-dimensional sound space is set as the origin, and the direction of three playback speakers among the playback speakers corresponding to the channel of the playback sound signal is specified. Reproduction channel determination means for determining a set of the three reproduction speakers including the direction of the original speaker in the direction area;
Based on the position of the original speaker and each position of the set of reproduction speakers determined by the reproduction channel determination means for the original speaker, the sound at the sound receiving point of the original sound signal corresponding to the original speaker The original acoustic signal for each of the reproduction speaker sets is calculated by a predetermined arithmetic expression so that the physical quantity and the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the reproduced acoustic signal corresponding to the determined reproduction speaker set match. Weighting factor calculation means for calculating the distribution ratio of
The original audio signals having the number of channels of 1 or more are distributed on the basis of the weighting factor to the reproduction speaker with respect to the original speaker calculated by the weighting coefficient calculating means, and the reproduced audio signal having the number of channels corresponding to the reproduction speaker is distributed. Function as acoustic signal distribution means to generate,
The reproduction channel determining means is included in a spherical triangle in which the direction of the original speaker from the origin is specified by the directions of the three reproduction speakers in a virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin for each of the original speakers. The area of the spherical triangle specified by the direction of the selected three reproduction speakers is selected by selecting a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the original speaker. A plurality of sets of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles in ascending order of
The weighting coefficient calculating means uses the weighting coefficient calculated for each of the three reproduction speakers as a temporary weighting coefficient, and further specifies a spherical surface specified by the three reproduction speakers selected in ascending order of area by the reproduction channel determination means. An acoustic signal conversion program for calculating a weighting factor of an original acoustic signal for the reproduction speaker by multiplying the temporary weighting factor by a value corresponding to a reciprocal of a triangular area.
音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成する3次元音響パンニング装置において、
前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの位置を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶されている再生スピーカの位置と指定された定位位置とに基づいて、3次元音響空間における受音点を原点として、3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、前記定位位置の方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段と、
前記定位位置と、当該定位位置に対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、前記原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組の各再生スピーカに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段と、
前記原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカごとの再生音響信号を生成する音響信号分配手段と、を備え
前記再生チャンネル決定手段は、
前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から前記定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、
この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択する球面三角形選択手段と、を備えることを特徴とする3次元音響パンニング装置。
In a three-dimensional acoustic panning device that generates a reproduced acoustic signal of a plurality of channels that localizes an original acoustic signal as a sound source as a sound image at a specified localization position,
Storage means for storing the position of a reproduction speaker corresponding to the channel of the reproduction acoustic signal;
Based on the position of the reproduction speaker stored in the storage means and the specified localization position, the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space is set as the origin, and the direction area specified by the direction of the three reproduction speakers is Reproduction channel determination means for determining a set of the three reproduction speakers including the direction of the localization position;
Based on the localization position and each position of the reproduction speaker set determined by the reproduction channel determination means with respect to the localization position, the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the original sound signal, and the determined The distribution ratio of the original sound signal to each playback speaker of the set of playback speakers is determined by a predetermined arithmetic expression so that the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the playback sound signal corresponding to the set of playback speakers matches. A weighting factor calculating means for calculating as a weighting factor;
Sound signal distribution means for distributing the original sound signal based on the weight coefficient calculated by the weight coefficient calculation means to generate a reproduction sound signal for each reproduction speaker ;
The reproduction channel determination means includes
In the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin, it is determined whether or not the direction of the localization position from the origin is included in a spherical triangle specified by the directions of three reproduction speakers, and the direction of the localization position Inclusion relation determining means for selecting a plurality of directions of three reproduction speakers constituting a spherical triangle including
Spherical triangle selection means for selecting a set of three reproduction speakers constituting a spherical triangle that minimizes the area of the spherical triangle specified by the direction of the three reproduction speakers selected by the inclusion relation determining means. A three-dimensional acoustic panning device.
音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成する3次元音響パンニング装置において、
前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの位置を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶されている再生スピーカの位置と指定された定位位置とに基づいて、3次元音響空間における受音点を原点として、3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、前記定位位置の方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段と、
前記定位位置と、当該定位位置に対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組の各位置とに基づいて、前記原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組の各再生スピーカに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段と、
前記原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカごとの再生音響信号を生成する音響信号分配手段と、を備え
前記再生チャンネル決定手段は、
前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から前記定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択する包含関係判定手段と、
この包含関係判定手段で選択された3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択する球面三角形選択手段と、を備え、
前記重み係数計算手段が、前記3つの再生スピーカごとに計算した前記重み係数を仮の重み係数とし、さらに、前記球面三角形選択手段で選択された球面三角形の面積の逆数に応じた値を、当該仮の重み係数に乗算することで、前記再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算することを特徴とする3次元音響パンニング装置。
In a three-dimensional acoustic panning device that generates a reproduced acoustic signal of a plurality of channels that localizes an original acoustic signal as a sound source as a sound image at a specified localization position,
Storage means for storing the position of a reproduction speaker corresponding to the channel of the reproduction acoustic signal;
Based on the position of the reproduction speaker stored in the storage means and the specified localization position, the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space is set as the origin, and the direction area specified by the direction of the three reproduction speakers is Reproduction channel determination means for determining a set of the three reproduction speakers including the direction of the localization position;
Based on the localization position and each position of the reproduction speaker set determined by the reproduction channel determination means with respect to the localization position, the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the original sound signal, and the determined The distribution ratio of the original sound signal to each playback speaker of the set of playback speakers is determined by a predetermined arithmetic expression so that the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the playback sound signal corresponding to the set of playback speakers matches. A weighting factor calculating means for calculating as a weighting factor;
Sound signal distribution means for distributing the original sound signal based on the weight coefficient calculated by the weight coefficient calculation means to generate a reproduction sound signal for each reproduction speaker ;
The reproduction channel determination means includes
In the virtual spherical surface with the sound receiving point as the origin, it is determined whether or not the direction of the localization position from the origin is included in a spherical triangle specified by the directions of three reproduction speakers, and the direction of the localization position Inclusion relation determining means for selecting a plurality of directions of three reproduction speakers constituting a spherical triangle including
Spherical triangle selection for selecting a plurality of sets of three reproduction speakers constituting a predetermined number of spherical triangles in ascending order of the area of the spherical triangle specified by the direction of the three reproduction speakers selected by the inclusion relation determining means Means, and
The weighting factor calculation means uses the weighting factor calculated for each of the three reproduction speakers as a temporary weighting factor, and further sets a value corresponding to the inverse of the area of the spherical triangle selected by the spherical triangle selection means. by multiplying the weighting factor of the temporary, the stereophonic sound panning and wherein that you calculate the weight coefficient of the original audio signal for the reproduction speaker.
音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成するために、コンピュータを、
3次元音響空間における受音点を原点として、前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの中で3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、前記定位位置の方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段、
前記定位位置と、当該定位位置に対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組に各位置とに基づいて、前記原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組の各再生スピーカに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段、
前記原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカごとの再生音響信号を生成する音響信号分配手段、として機能させ
前記再生チャンネル決定手段が、前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から前記定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、選択した3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積が最小となる球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を選択することを特徴とする3次元音響パンニングプログラム。
In order to generate a multi-channel playback acoustic signal that localizes the original acoustic signal as a sound source as a sound image at a specified localization position,
The above 3 including the direction of the localization position in a direction area specified by the directions of three reproduction speakers among the reproduction speakers corresponding to the channel of the reproduction acoustic signal with the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space as the origin. Playback channel determination means for determining a set of two playback speakers;
Based on the localization position and the position of the reproduction speaker set determined by the reproduction channel determination means with respect to the localization position, the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the original sound signal, and the determined The distribution ratio of the original sound signal to each playback speaker of the set of playback speakers is determined by a predetermined arithmetic expression so that the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the playback sound signal corresponding to the set of playback speakers matches. Weighting factor calculation means for calculating as a weighting factor,
Distributing the original sound signal based on the weighting coefficient calculated by the weighting coefficient calculating means to function as sound signal distributing means for generating a reproduction sound signal for each reproduction speaker ;
The reproduction channel determination means determines whether or not the direction of the localization position from the origin is included in a spherical triangle specified by the directions of three reproduction speakers in a virtual spherical surface with the sound receiving point as an origin. Then, a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the localization position are selected, and a spherical triangle having a minimum area of the spherical triangle specified by the selected three reproduction speaker directions is selected. stereophonic sound panning program characterized you to select a set of three reproduction speaker constituting.
音源となる原音響信号を指定された定位位置に音像として定位させる複数チャンネルの再生音響信号を生成するために、コンピュータを、
3次元音響空間における受音点を原点として、前記再生音響信号のチャンネルに対応する再生スピーカの中で3つの再生スピーカの方向で特定される方向領域に、前記定位位置の方向を包含する前記3つの再生スピーカの組を決定する再生チャンネル決定手段、
前記定位位置と、当該定位位置に対して前記再生チャンネル決定手段で決定された再生スピーカの組に各位置とに基づいて、前記原音響信号の前記受音点における音響物理量と、前記決定された再生スピーカの組に対応する再生音響信号の前記受音点における音響物理量とが一致するように予め定めた演算式により、前記再生スピーカの組の各再生スピーカに対する前記原音響信号の分配比率を、重み係数として計算する重み係数計算手段、
前記原音響信号を、前記重み係数計算手段で計算された重み係数に基づいて分配して、前記再生スピーカごとの再生音響信号を生成する音響信号分配手段、として機能させ、
前記再生チャンネル決定手段が、前記受音点を原点とした仮想球面において、前記原点から前記定位位置の方向が、3つの再生スピーカの方向で特定される球面三角形に包含されるか否かを判定し、当該定位位置の方向を包含する球面三角形を構成する3つの再生スピーカの方向を複数選択し、その選択した3つの再生スピーカの方向で特定される前記球面三角形の面積の小さい順に予め定めた数の球面三角形を構成する3つの再生スピーカの組を複数選択し、
前記重み係数計算手段が、前記3つの再生スピーカごとに計算した前記重み係数を仮の重み係数とし、さらに、前記再生チャンネル決定手段面積の小さい順に選択された3つの再生スピーカで特定される球面三角形の面積の逆数に応じた値を、当該仮の重み係数に乗算することで、前記再生スピーカに対する原音響信号の重み係数を計算することを特徴とする3次元音響パンニングプログラム。
In order to generate a multi-channel playback acoustic signal that localizes the original acoustic signal as a sound source as a sound image at a specified localization position,
The above 3 including the direction of the localization position in a direction area specified by the directions of three reproduction speakers among the reproduction speakers corresponding to the channel of the reproduction acoustic signal with the sound receiving point in the three-dimensional acoustic space as the origin. Playback channel determination means for determining a set of two playback speakers;
Based on the localization position and the position of the reproduction speaker set determined by the reproduction channel determination means with respect to the localization position, the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the original sound signal, and the determined The distribution ratio of the original sound signal to each playback speaker of the set of playback speakers is determined by a predetermined arithmetic expression so that the acoustic physical quantity at the sound receiving point of the playback sound signal corresponding to the set of playback speakers matches. Weighting factor calculation means for calculating as a weighting factor,
Distributing the original sound signal based on the weighting coefficient calculated by the weighting coefficient calculating means to function as sound signal distributing means for generating a reproduction sound signal for each reproduction speaker;
The reproduction channel determination means determines whether or not the direction of the localization position from the origin is included in a spherical triangle specified by the directions of three reproduction speakers in a virtual spherical surface with the sound receiving point as an origin. Then, a plurality of directions of the three reproduction speakers constituting the spherical triangle including the direction of the localization position are selected, and the directions of the spherical triangles specified by the selected three reproduction speaker directions are determined in ascending order. Select a set of three playback speakers that make up a number of spherical triangles,
The weighting coefficient calculating means uses the weighting coefficient calculated for each of the three reproduction speakers as a temporary weighting coefficient, and further specifies a spherical surface specified by the three reproduction speakers selected in ascending order of area by the reproduction channel determination means. A three-dimensional sound panning program characterized by calculating a weighting factor of an original sound signal for the reproduction speaker by multiplying the temporary weighting factor by a value corresponding to an inverse number of a triangular area.
JP2010192244A 2010-08-30 2010-08-30 Acoustic signal conversion device and program thereof, and three-dimensional acoustic panning device and program thereof Expired - Fee Related JP5826996B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010192244A JP5826996B2 (en) 2010-08-30 2010-08-30 Acoustic signal conversion device and program thereof, and three-dimensional acoustic panning device and program thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010192244A JP5826996B2 (en) 2010-08-30 2010-08-30 Acoustic signal conversion device and program thereof, and three-dimensional acoustic panning device and program thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012049967A JP2012049967A (en) 2012-03-08
JP5826996B2 true JP5826996B2 (en) 2015-12-02

Family

ID=45904291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010192244A Expired - Fee Related JP5826996B2 (en) 2010-08-30 2010-08-30 Acoustic signal conversion device and program thereof, and three-dimensional acoustic panning device and program thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5826996B2 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI607654B (en) * 2011-07-01 2017-12-01 杜比實驗室特許公司 Apparatus, method and non-transitory medium for enhanced 3d audio authoring and rendering
EP2645748A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-02 Thomson Licensing Method and apparatus for decoding stereo loudspeaker signals from a higher-order Ambisonics audio signal
EP2848009B1 (en) * 2012-05-07 2020-12-02 Dolby International AB Method and apparatus for layout and format independent 3d audio reproduction
JP5843705B2 (en) * 2012-06-19 2016-01-13 シャープ株式会社 Audio control device, audio reproduction device, television receiver, audio control method, program, and recording medium
KR102037418B1 (en) * 2012-12-04 2019-10-28 삼성전자주식회사 Apparatus and Method for providing audio thereof
JP6187131B2 (en) * 2013-10-17 2017-08-30 ヤマハ株式会社 Sound image localization device
JP6254864B2 (en) * 2014-02-05 2017-12-27 日本放送協会 Multiple sound source placement apparatus and multiple sound source placement method
JP6914009B2 (en) * 2016-05-24 2021-08-04 日本放送協会 Audio processor, audio processing method and program
JP7132027B2 (en) * 2017-08-16 2022-09-06 日本放送協会 Sound processing device and program
JP7222668B2 (en) * 2017-11-17 2023-02-15 日本放送協会 Sound processing device and program
US11659331B2 (en) * 2021-01-22 2023-05-23 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Systems and methods for audio balance adjustment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08502867A (en) * 1992-10-29 1996-03-26 ウィスコンシン アラムニ リサーチ ファンデーション Method and device for producing directional sound
WO2007083739A1 (en) * 2006-01-19 2007-07-26 Nippon Hoso Kyokai Three-dimensional acoustic panning device
JP4928177B2 (en) * 2006-07-05 2012-05-09 日本放送協会 Sound image forming device
JP2009253526A (en) * 2008-04-03 2009-10-29 Nissan Motor Co Ltd Sound field controller and sound field controlling method
JP5401864B2 (en) * 2008-08-01 2014-01-29 ヤマハ株式会社 Acoustic apparatus and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012049967A (en) 2012-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5826996B2 (en) Acoustic signal conversion device and program thereof, and three-dimensional acoustic panning device and program thereof
JP7367785B2 (en) Audio processing device and method, and program
KR101828138B1 (en) Segment-wise Adjustment of Spatial Audio Signal to Different Playback Loudspeaker Setup
CN101960866B (en) Audio spatialization and environmental simulation
CN105323684A (en) Method for approximating synthesis of sound field, monopole contribution determination device, and sound rendering system
IL290671B1 (en) Rendering of audio objects with apparent size to arbitrary loudspeaker layouts
CN104769968A (en) Audio rendering system
JP2010252220A (en) Three-dimensional acoustic panning apparatus and program therefor
KR20150005477A (en) Virtual sound image localization in two and three dimensional space
CN108632709B (en) Immersive broadband 3D sound field playback method
JP5010148B2 (en) 3D panning device
JP2014045282A (en) Reverberation adding device, reverberation adding program
Koyama Boundary integral approach to sound field transform and reproduction
Mickiewicz et al. Spatialization of sound recordings using intensity impulse responses
JP7440174B2 (en) Sound equipment, sound processing method and program
US20240284137A1 (en) Location Based Audio Rendering

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130827

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20140326

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140527

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150203

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150915

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151015

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5826996

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees