オーディオシステム
【課題】 リスナが聴き疲れしないような音声で、右耳用ラウドスピーカからリスナの右耳に専ら入力すべき音声を出力するとともに、左耳用ラウドスピーカからリスナの左耳に専ら入力すべき音声を出力することができるオーディオシステムを提供する。
【解決手段】 左耳用ラウドスピーカ２００ＬＳ、及び右耳用ラウドスピーカ２００ＲＳと、リスナの左耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記左耳用ラウドスピーカに入力するとともに、リスナの右耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記右耳用のラウドスピーカに入力するオーディオ装置３００を備えたオーディオシステム１００であって、前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ右耳及び左耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力する。
【解決手段】 左耳用ラウドスピーカ２００ＬＳ、及び右耳用ラウドスピーカ２００ＲＳと、リスナの左耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記左耳用ラウドスピーカに入力するとともに、リスナの右耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記右耳用のラウドスピーカに入力するオーディオ装置３００を備えたオーディオシステム１００であって、前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ右耳及び左耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、左耳用ラウドスピーカに、リスナの左耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号を入力するとともに、右耳用ラウドスピーカに、リスナの右耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号を入力するオーディオシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リスナの前方右側及び前方左側に配置された左右のラウドスピーカにバイノーラル信号等を入力するオーディオシステムが一般的に使用されるようになっている（例えば、特許文献１）。このバイノーラル信号とは、リスナの左耳に到達させるべき音声を左耳用スピーカから出力し、リスナの右耳に到達させるべき音声を右耳用スピーカから出力することにより、リスナに対する所定の定位感を実現するものである。
【０００３】
このため、左耳に到達させるべき音声が右耳に入力されたり、右耳に到達させるべき音声が左耳に入力されると、せっかくの所定の定位感が薄れてしまう。この右耳に到達する左耳に入力させるべき音声と左耳に到達する右耳に入力させるべき音声をクロストークという。しかしながら、ヘッドフォンではなくラウドスピーカから音声を放音すると、図５で示すように、クロストークが生じてしまう。
【０００４】
この様な不都合を防止するために、従来のオーディオシステムではクロストーク成分をキャンセルする信号を左右スピーカに入力するオーディオ信号に加算していた。すなわち、右スピーカからリスナの左耳に到達するクロストークをキャンセルする信号を左スピーカに入力するオーディオ信号に加算していた。これとともに、左スピーカからリスナの右耳に到達するクロストークをキャンセルする信号を右スピーカに入力するオーディオ信号に加算していた。
【０００５】
このようなキャンセル信号によってクロストーク成分がリスナの耳口に入力される前に打ち消され、クロストーク成分がリスナの耳口に入力されることを防止していた。これによって、ラウドスピーカから音声を出力する構成であっても、クロストークを防止して、リスナに所定の位置Ｐに音源があるように認識させることができる。
【特許文献１】特開２０００−０５９８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のオーディオシステムでは、この様に左右各チャンネルのオーディオ信号に、クロストークをキャンセルするための信号を付加する処理を行うため、この処理を施した音声を長時間聴くとリスナが聴き疲れをおこしていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、リスナが聴き疲れしないような音声で右耳用ラウドスピーカからリスナの右耳に専ら入力すべき音声を出力するとともに、左耳用ラウドスピーカからリスナの左耳に専ら入力すべき音声を出力することができるオーディオシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明では以下の手段を採用している。
【０００９】
（１）本発明は、左耳用ラウドスピーカ、及び右耳用ラウドスピーカと、
リスナの左耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記左耳用ラウドスピーカに入力するとともに、リスナの右耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記右耳用ラウドスピーカに入力するオーディオ装置を備えたオーディオシステムであって、前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、それぞれ所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ左耳及び右耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力するものである。
【００１０】
上記構成では、左耳用ラウドスピーカに対して、リスナの左耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号が入力される。これによって、左耳用ラウドスピーカからリスナの左耳に専ら入力するべき音声が放音される。これとともに、右耳用ラウドスピーカに対して、リスナの右耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号が入力される。これによって、右耳用ラウドスピーカからリスナの右耳に専ら入力するべき音声が放音される。
【００１１】
ここで、左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ右耳及び左耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力する。このため、左耳用ラウドスピーカからは、聴取位置において、左耳のみに到達して右耳には到達しない音声ビームを出力することが可能となる。また、右耳用ラウドスピーカからは、聴取位置において、右耳のみに到達して左耳には到達しない音声ビームを出力することが可能となる。
【００１２】
これによって、左耳用スピーカからの音声が右耳に到達することや、右耳用スピーカからの音声が左耳に到達することを効果的に防止することが可能となる。この左耳用スピーカから出力されて右耳に到達する音声、及び右耳用スピーカから出力されて左耳に到達する音声をクロストークという。このクロストークが生じると、リスナは右耳に到達する音声と左耳に到達する音声の音量及び入力タイミングから音源の方向を認識してしまう。このクロストークを防止し、左耳に専ら入力すべき音声を左耳に入力し、右耳に専ら入力すべき音声を右耳に入力することで、リスナに所定の定位感を与えることが可能となる。
【００１３】
ここでは、このクロストークをキャンセルするための音声信号処理をオーディオ装置でオーディオ信号に施すことなく、左耳用ラウドスピーカと右耳用ラウドスピーカの特性のみでクロストークを防止する。このため、クロストークをキャンセルするための音声信号処理を施したオーディオ信号の音声と比較して、聴き疲れのしない音声を出力することが可能となる。
【００１４】
（２）本発明は、前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、ライン状に配列された複数のスピーカユニットを備えたアレイスピーカであり、前記オーディオ装置は、左方向に音声ビームを形成するように左耳のオーディオ信号を処理するとともに、右方向に音声ビームを形成するように右耳のオーディオ信号を処理する信号処理部を備える、ことを特徴とする。
【００１５】
この様に、前方左耳用及び右耳用ラウドスピーカはアレイスピーカである。そして、信号処理部によって、左方向に音声ビームを形成するように左耳のオーディオ信号が処理されて、左耳用のアレイスピーカに入力される。また、右方向に音声ビームを形成するように右耳のオーディオ信号が処理されて、右耳用のアレイスピーカに入力される。このため、所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ右耳及び左耳のみに到達するような狭い指向特性で音声ビームを出力することが可能となる。
【００１６】
なお、マトリクス状や千鳥格子上に配列されたスピーカユニットを備えたアレイスピーカであっても、「ライン状に配列されたスピーカユニットを備えた」構成であるため、ここでのアレイスピーカに含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クロストークをキャンセルするための音声信号処理をオーディオ装置でオーディオ信号に施すことなく、左耳用ラウドスピーカと右耳用ラウドスピーカの特性のみでクロストークを防止することができる。これによって、クロストークをキャンセルするための音声信号処理を施したオーディオ信号の音声と比較して、聴き疲れのしない音声を出力するオーディオシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜図４を参照して本発明の実施形態であるオーディオシステム１００について説明する。図１は、本実施形態にかかるオーディオシステム１００のスピーカ２００の配置及びスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳから出力される音声を説明するための図である。オーディオシステム１００は、５．１チャンネル方式のシステムである。すなわち、オーディオシステム１００はチャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｒｓ，ｌｓのオーディオ信号を出力する。 このため、オーディオシステム１００は、チャンネルｌ，ｒ，ｃの音声を入力するためのスピーカ２００Ｌ，２００Ｒの他に、チャンネルｌｓ，ｒｓの音声を入力するためのスピーカ２００ＬＳ（左耳用ラウドスピーカ），２００ＲＳ（右耳用ラウドスピーカ）を備える。これらのスピーカ２００Ｌ，２００ＬＳは聴取位置ｌｐに居るリスナの前方左側（図面奥左側）に配置され，スピーカ２００Ｒ，２００ＲＳはリスナの前方右側（図面奥右側）に配置される。
【００１９】
なお、５．１チャンネル方式では、上記チャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｒｓ，ｌｓのオーディオ信号の他にサブウーファに出力するチャンネルもあるが、本実施形態ではこのチャンネル及びサブウーファに関する説明を省略する。また、これらのスピーカ２００Ｌ，２００Ｒ，２００ＬＳ，２００ＲＳを区別しない場合には、スピーカ２００と記載する。
【００２０】
チャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号はバイノーラルオーディオ信号であり、リスナの左耳に専ら到達させるべきオーディオ信号がスピーカ２００ＬＳに入力されるとともに、右耳に専ら到達させるべきオーディオ信号がスピーカ２００ＲＳに入力される。このオーディオ信号は、位置Ｐに定位するように周波数特性が調整されている（詳細は後述する）。これによって、リスナにチャンネルｌｓ，ｒｓの音声の音源が位置Ｐにあると認識させることができる。
【００２１】
このような構成では、リスナの右耳にスピーカ２００ＬＳからの音声（クロストーク）が入力されたり、リスナの右耳にスピーカ２００ＲＳからの音声（クロストーク）が入力されると、せっかく付与した定位感が薄れてしまう。
【００２２】
本実施形態では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを、アレイスピーカで構成し、左サラウンド信号をリスナの左耳に向けて音声ビーム化し、右サラウンド信号をリスナの右耳に向けて音声ビーム化するようにしている。同図はこのアレイスピーカの機能を象徴的に表したものである。そして、スピーカ２００ＬＳは、聴取位置ｌｐにおいて、リスナの両耳のうち右耳のみに音声が到達するような狭い指向性で音声ビームを出力する。また、スピーカ２００ＲＳは、リスナの両耳のうち右耳のみに音声が到達するような狭い指向性で音声ビームを出力する。
【００２３】
これによって、上述したようなクロストークが防止される。なお、ここではスピーカ２００Ｌ，２００Ｒは、通常のラウドスピーカであり、リスナの聴取位置ｌｐ全体をカバーする指向範囲で聴取位置ｌｐに音声が到達するように音声を出力するが、これらもアレイスピーカで構成してもよい。
【００２４】
このように、オーディオシステム１００では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの特性でクロストークキャンセルを防止するのであって、オーディオ信号処理によってクロストークを防止するのではない。このため、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳから出力される音声は、クロストークキャンセルをするオーディオ信号処理を施した音声のような聴き疲れのする音声とはならない。
【００２５】
以下に、図２及び図３を用いてスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの構成を説明する。図２（Ａ）は、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳが音声ビームを出力する原理を示す図である。図３は、図２で示すスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからの音声ビームの焦点合わせの原理を説明するための図である。
【００２６】
図２を参照して、（Ａ）で示すように、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳはスピーカユニットｓｕをライン状に複数配列してなるアレイスピーカである。（Ｂ）で示すように、各スピーカユニットｓｕからの出力音声は放射状（円形）に伝播する。このため、同じオーディオ信号が各スピーカユニットｓｕから出力された場合には、各スピーカユニットｓｕから放音された音声は、各スピーカユニットｓｕの正面方向に伝播する成分のみ位相が一致して強め合う。そして、他の斜め方向へ伝播する成分は隣接するスピーカユニットｓｕからの成分と干渉し合うことで打ち消される。
【００２７】
これによって、各スピーカユニットｓｕの合成された成分は各スピーカユニットｓｕの正面方向に伝播する音声ビームが主力となる。この音声ビームは、図３で示すように、各スピーカユニットｓｕに入力するオーディオ信号の遅延時間を調整することで、焦点合わせを行うことができる。この焦点合わせは、各スピーカユニットｓｕから出力された音声が同時に焦点に到達するように各スピーカユニットｓｕに入力するオーディオ信号に遅延時間（図中の矢印で示す時間）を付与することで行われる。
【００２８】
上述したように、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳではスピーカユニットｓｕの配列方向で音声ビームの指向方向を制御することができる。このため、この配列方向が図１の左右方向に一致するように、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳは配置される。
【００２９】
図４は、オーディオシステム１００の構成を概略的に示すブロック図である。オーディオシステム１００は上述したスピーカ２００Ｌ，２００Ｒ，２００ＬＳ，２００ＲＳと、これらのスピーカ２００を接続するオーディオ装置３００とを備える。オーディオ装置３００は、オーディオインタフェース１、信号処理部２、ＤＡコンバータ３、増幅部４及びコントロール部５を備える。
【００３０】
オーディオインタフェース１は、入力端子６ａに接続された図略のオーディオ再生装置から入力端子６ａを介してデジタルのオーディオ信号を入力するためのインタフェース回路である。信号処理部２は、オーディオインタフェース１から入力したオーディオ信号を各チャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｌｓ，ｒｓに分離し、この分離したオーディオ信号に対してフィルタ処理（周波数特性制御）、スピーカ２００への出力レベル、遅延時間の調整等の信号処理を施す。
【００３１】
信号処理部２は、例えばＤＳＰ（DigitalSignal Processor）等から成り、信号処理を施したオーディオ信号を、チャンネルｌ，ｒについては対応するＤＡコンバータ３に対して出力する。これとともに、信号処理部２はセンタチャンネルｃのオーディオ信号については、２つに分離して加算部７１，７２にそれぞれ入力する。
【００３２】
加算部７１は信号処理部２−ＤＡコンバータ３（３１）の信号経路に配置されており、加算部７２は信号処理部２−ＤＡコンバータ３（３２）の信号経路に配置されている。これらの加算部７１，７２によって、チャンネルｃのオーディオ信号がチャンネルｌ，ｒのオーディオ信号にそれぞれ加算される。この加算されたオーディオ信号が、ＤＡコンバータ３１，３２にそれぞれ入力される。
【００３３】
また、信号処理部２は、チャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号については、後述するリア定位付加部８に入力する。
【００３４】
ＤＡコンバータ３は、入力したデジタルのオーディオ信号をアナログ信号に変換する。ＤＡコンバータ３は各スピーカ２００毎に設けられておりスピーカ２００Ｌに対応するものがＤＡコンバータ３１である。スピーカ２００Ｒに対応するものがＤＡコンバータ３２である。スピーカ２００ＬＳに対応するものがＤＡコンバータ３３である。スピーカＲＳに対応するものがＤＡコンバータ３４である。
【００３５】
ＤＡコンバータ３１，３２には、加算部７１，７２を介してチャンネルｃのオーディオ信号が加算されたチャンネルｌ，ｒのオーディオ信号が入力される。ＤＡコンバータ３３，３４にはチャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号が入力される。
【００３６】
増幅部４（４１〜４４）は、各スピーカ２００毎に設けられており、ＤＡコンバータ３から入力したオーディオ信号の信号レベルを増幅して出力端子６ｂに接続されたスピーカ２００に入力する。これによって、スピーカ２００Ｌ，２００Ｒ，２００ＬＳ，２００ＲＳからチャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｌｓ，ｒｓの音声がそれぞれ放音される。
【００３７】
コントロール部５は、メモリ等の記憶部、ユーザの操作を受け付ける操作部等とともに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）からなり、メモリに記憶されるプログラムを実行することで、本オーディオ装置３００の各部の動作を制御する。
【００３８】
また、上記構成に加えて、オーディオ装置３００は、チャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号に対して音声信号処理を行うためにリア定位付加部８、信号補正部９及びディレイ調整部１０を備える。リア定位付加部８は、例えば例えばＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ等で実現され、所定の位置Ｐへチャンネルｌ，ｒの音声を定位させるために、オーディオ信号の周波数特性を補正する。
【００３９】
音声が音源から人間の耳口に到達する際に、音源から耳口までの距離や方向に応じて音声が減衰し、周波数特性が変化する。この他に、頭部による反射や周り込み、耳介での反射等によっても周波数特性が変化する。この周波数特性の変化に基づいて、リスナは経験的に音源の方向や距離を認識する。
【００４０】
このため、周波数特性を補正することで、リア定位付加部８は所定の方向及び距離に（位置Ｐに）音源があるとリスナに認識させるようにする。リア定位付加部８は、チャンネルｌのオーディオ信号の周波数特性を補正するＬＳリア定位付加部８Ａと、チャンネルｒのオーディオ信号の周波数特性を補正するＲＳリア定位付加部８Ｂからなる。
【００４１】
ＬＳリア定位付加部８Ａには、信号処理部２からチャンネルｌｓのオーディオ信号が入力される。ＬＳリア定位付加部８Ａは入力されたオーディオ信号を、スピーカ２００ＬＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ１）とスピーカ２００ＲＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ２）の２つに分離する。
【００４２】
ＬＳリア定位付加部８Ａには、図１で示すように位置Ｐからリスナの左耳までの頭部伝達関数（HTRF）ｈ１に対応するフィルタ係数が設定されている。また、位置Ｐからリスナの右耳までの頭部伝達関数ｈ２に対応するフィルタ係数が設定されている。この頭部伝達関数とは、音源からリスナの耳口までの音声の伝達関数である。
【００４３】
ＬＳリア定位付加部８Ａは、オーディオ信号ｘ１を頭部伝達関数ｈ１に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これとともに、オーディオ信号ｘ２を頭部伝達関数ｈ２に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これによって、音声が位置Ｐに定位するように、チャンネルｌｓのオーディオ信号の周波数特性を補正することができる。
【００４４】
ＲＳリア定位付加部８Ｂは、頭部伝達関数ｈ１，ｈ２に対応するフィルタ係数が設定されている。ＲＳリア定位付加部８Ｂには、信号処理部２からチャンネルｒｓのオーディオ信号が入力される。ＲＳリア定位付加部８Ｂもまた、入力されたオーディオ信号をスピーカ２００ＲＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ３）とスピーカ２００ＬＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ４）の２つに分離する。
【００４５】
そして、ＲＳリア定位付加部８Ｂも、ＬＳリア定位付加部８Ａと同様に、オーディオ信号ｘ３を頭部伝達関数ｈ２に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これとともに、オーディオ信号ｘ４を頭部伝達関数ｈ１に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これによって、音声が位置Ｐに定位するように、チャンネルｒｓのオーディオ信号の周波数特性を補正することができる。
【００４６】
上述したように周波数特性が補正された後、オーディオ信号ｘ１はＬＳリア定位付加部８Ａから対応する信号補正部９（９Ａ）に入力される。また、オーディオ信号ｘ１はＲＳリア定位付加部付加部８Ｂから対応する信号補正部９（９Ｂ）に入力される。このＬＳリア定位付加部８Ａから信号補正部９（９Ａ）までの信号経路には加算部１１Ａが配置されている。また、ＲＳリア定位付加部８Ｂから信号補正部９（９Ｂ）までの信号経路には加算部１１Ｂが配置されている。
【００４７】
ＬＳリア定位付加部８Ａからのオーディオ信号ｘ２は加算部１１Ｂに入力される。この加算部１１Ｂでオーディオ信号ｘ３にオーディオ信号ｘ２が加算された後、加算信号（オーディオ信号ｘ１１）が信号補正部９（９Ｂ）に入力される。また、ＲＳリア定位付加部８Ｂからのオーディオ信号ｘ４は加算部１１Ａに入力される。この加算部１１Ａでオーディオ信号ｘ１にオーディオ信号ｘ４が加算された後、加算信号（オーディオ信号ｘ１２）は信号補正部９（９Ａ）に入力される。
【００４８】
信号補正部９は、例えばＦＩＲ(FiniteImpulse Response)フィルタ等で実現される。信号補正部９は、リア定位付加部８と同様に入力されたオーディオ信号の周波数特性を補正する。もっとも、信号補正部９での周波数特性の補正の目的は、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからリスナの耳口に到達する音声の周波数特性をフラットに補正するためである。
【００４９】
スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからの音声はリスナの耳口に到達する際に、距離に応じて減衰して周波数特性が変化する。また、頭部による反射や周り込み、耳介での反射等によっても周波数特性が変化する。上述したように、人間は周波数特性の変化から音源の方向や音源からの距離を認識する。このため、何らオーディオ信号の補正を行わないと、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからリスナの耳口までの周波数特性の変化に影響されて、リスナは位置Ｐに音声が定位すると認識できなくなる。
【００５０】
このため、信号補正部９は、この周波数特性の変化前の状態で音声がリスナの耳口に到達するように（フラットに）オーディオ信号の周波数特性を補正する。
【００５１】
信号補正部９は、ＬＳｃｈ信号補正部９ＡとＲＳｃｈ信号補正部９Ｂとからなる。ＬＳｃｈ信号補正部９Ａには、スピーカ２００ＬＳからリスナの左耳までの頭部伝達関数ｈ３に対応したフィルタ係数が設定されている。
【００５２】
ここで、スピーカ２００ＬＳの各スピーカユニットｓｕからリスナの左耳までの距離はそれぞれ異なる。このため、ＬＳｃｈ信号補正部９Ａには、この各スピーカユニットｓｕからリスナの左耳までの頭部伝達関数ｈ３のフィルタ係数が設定される。すなわち、スピーカユニットｓｕの個数分の異なったフィルタ係数が設定されることになる。
【００５３】
ＬＳｃｈ信号補正部９Ａには、上述したようにオーディオ信号ｘ１１が入力される。ＬＳｃｈ信号補正部９Ａは、スピーカ２００ＬＳのスピーカユニットｓｕの個数分だけ、入力したオーディオ信号ｘ１１を分離する。そして、ＬＳｃｈ信号補正部９Ａは、分離した各オーディオ信号ｘ１１をそれぞれ対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行うことで、周波数特性を補正する。ＬＳｃｈ信号補正部９Ａはこの補正後の各オーディオ信号ｘ１１を対応するディレイ調整部１０（１０Ａ）に入力する。
【００５４】
ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂには、スピーカ２００ＲＳからリスナの右耳までの頭部伝達関数ｈ４に対応したフィルタ係数が設定されている。ここで、スピーカ２００ＲＳの各スピーカユニットｓｕからリスナの右耳までの距離はそれぞれ異なる。このため、ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂには、この各スピーカユニットｓｕからリスナの右耳までの頭部伝達関数ｈ４のフィルタ係数が設定される。すなわち、スピーカユニットｓｕの個数分の異なったフィルタ係数が設定されることになる。
【００５５】
ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂには、上述したようにオーディオ信号ｘ１２が入力される。ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂは、スピーカ２００ＲＳのスピーカユニットｓｕの個数分だけ、入力したオーディオ信号ｘ１２を分離する。この分離した各オーディオ信号ｘ１２をそれぞれ対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行うことで、ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂはオーディオ信号ｘ１２の周波数特性を補正する。ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂはこの補正後の各オーディオ信号ｘ１２を対応するディレイ調整部１０（１０Ｂ）に入力する。
【００５６】
上述したように、ＬＳｃｈ信号補正部９Ａ及びＲＳｃｈ信号補正部９Ｂでは、スピーカＲＳ，ＬＳのスピーカユニットｓｕの個数分だけオーディオ信号ｘ１１，ｘ１２が分離される。そして、分離された各オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２には、その信号が入力されるスピーカユニットｓｕからリスナの耳までの頭部伝達関数の逆関数に基づく周波数特性が付与される。 これによって、各スピーカユニットｓｕからリスナの耳口までの頭部伝達関数の違いを踏まえて、オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２の周波数特性を十分にフラットに補正することができる。このため、スピーカＬＳ，ＲＳからリスナの耳口までの周波数特性の変化に影響されず、リスナは位置Ｐに音声が定位すると認識することができる。
【００５７】
ディレイ調整部１０は、オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２に遅延時間を付与する。オーディオ信号ｘ１１に遅延時間を付与するものがディレイ調整部１０Ａであり、オーディオ信号ｘ１２に遅延時間を付与するものがディレイ調整部１０Ｂである。ディレイ調整部１０Ａには各オーディオ信号ｘ１１が、ディレイ調整部１０Ｂには各オーディオ信号ｘ１２が入力される。
【００５８】
そして、ディレイ調整部１０Ａ，１０Ｂが、図３で示したように、各オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２に遅延時間を付与する。これによって、スピーカ２００ＬＳから出力される音声ビームの焦点がリスナの左耳に合わせられるとともに、スピーカ２００ＲＳから出力される音声ビームの焦点がリスナの右耳に合わせられる。
【００５９】
遅延時間を付与されたオーディオ信号ｘ１１はディレイ調整部１０ＡからＤＡコンバータ３３に入力される。これとともに、遅延時間を付与されたオーディオ信号ｘ１２はディレイ調整部１０ＢからＤＡコンバータ３４に入力される。この後、オーディオ信号ｘ１１はＤＡコンバータ３３−増幅部４３を介してスピーカ２００ＬＳに入力される。また、オーディオ信号ｘ１２はＤＡコンバータ３４−増幅部４４を介してスピーカ２００ＲＳに入力される。
【００６０】
これによって、スピーカ２００ＬＳからはオーディオ信号ｘ１１の音声ビームが出力されるが、この音声ビームは右耳には到達せずに左耳にのみ到達する。また、スピーカ２００ＲＳからはオーディオ信号ｘ１２の音声ビームが出力されるが、この音声ビームは左耳には到達せずに右耳にのみ到達する。このため、スピーカ２００ＬＳからの音声が右耳に到達するクロストークや、スピーカ２００ＲＳからの音声が左耳に到達するクロストークが生じない。
【００６１】
上述したように、本実施形態では、アレイスピーカであるスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを用いている。そして、スピーカ２００ＬＳからの音声がリスナの両耳のうち右耳に到達しないような狭い指向範囲でリスナの左耳に音声ビームを指向させる。そして、スピーカＲＳからの音声がリスナの両耳のうち左耳到達しないような狭い指向範囲でリスナの右耳に音声ビームを指向させる。
【００６２】
この様にして、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの特性を利用してクロストークが防止されている。すなわち、本実施形態では、オーディオ信号処理クロストークをキャンセルするためのオーディオ信号処理を行うことでクロストークを防止するのではない。このため、長時間聴いても聴き疲れすることなく、リスナにチャンネルｌｓ，ｒｓの音声を聴かせることができる。
【００６３】
本実施形態は、以下の変形例を採用することができる。
【００６４】
（１）本実施形態では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳのみをアレイスピーカで構成しているが、スピーカ２００Ｌ，２００Ｒをアレイスピーカで構成してもよい。また、アレイスピーカで構成したスピーカ２００Ｌ，２００Ｒからｌ，ｒチャンネルの音声を出力し、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを設けない構成であってもよい。
【００６５】
（２）また、本実施形態では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳのスピーカユニットｓｕの配列は一列のライン状であるが、これに限定されない。音声ビームの焦点合わせが可能な配列であればよく、例えば、マトリクス状や千鳥格子状等にスピーカユニットｓｕが配列されてもよい。
【００６６】
（３）また、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを別体で設ける構成であるが、この構成に限定されない。例えば、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを１台のアレイスピーカで構成してもよい。この場合には、１台のアレイスピーカのスピーカユニット群のうち一部からリスナの右耳に指向する音声ビームが出力され、他の一部からリスナの左耳に指向する音声ビームが出力される。
【００６７】
（４）なお、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳはアレイスピーカであるが、これに限定されない。スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳは、聴取位置ｌｐにおいて、リスナの両耳のうちそれぞれ左耳及び右耳のみに到達するような狭い指向範囲で音声を出力することが可能なスピーカであればよい。
【００６８】
（５）また、５．１チャンネルのマルチチャンネル方式のオーディオシステム１００について説明したが、チャンネル数はこれに限定されない。左耳に専ら入力すべき音声及び右耳に専ら入力すべき音声の少なくとも２チャンネルのオーディオ信号を対応するスピーカ２００に入力する構成であればよい。
【００６９】
（６）なお、本実施形態では、リスナは所定の聴取位置ｌｐで音声を聴かなくてはならないが、リスナの移動に追随して音声ビームの指向方向が制御される構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態にかかるオーディオシステムのスピーカの配置及びスピーカから出力される音声を説明するための図である。
【図２】スピーカの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のスピーカが音声ビームを出力する原理を示す図である。
【図３】図２で示すスピーカからの音声ビームの焦点合わせの原理を説明するための図である。
【図４】オーディオシステムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】クロストークを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００−オーディオシステム ２００ＬＳ−スピーカ（左耳用スピーカ） ２００ＲＳ−スピーカ（右耳用スピーカ） ３００−オーディオ装置 １１−ディレイ調整部（信号処理部）
Ｐ−定位位置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、左耳用ラウドスピーカに、リスナの左耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号を入力するとともに、右耳用ラウドスピーカに、リスナの右耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号を入力するオーディオシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リスナの前方右側及び前方左側に配置された左右のラウドスピーカにバイノーラル信号等を入力するオーディオシステムが一般的に使用されるようになっている（例えば、特許文献１）。このバイノーラル信号とは、リスナの左耳に到達させるべき音声を左耳用スピーカから出力し、リスナの右耳に到達させるべき音声を右耳用スピーカから出力することにより、リスナに対する所定の定位感を実現するものである。
【０００３】
このため、左耳に到達させるべき音声が右耳に入力されたり、右耳に到達させるべき音声が左耳に入力されると、せっかくの所定の定位感が薄れてしまう。この右耳に到達する左耳に入力させるべき音声と左耳に到達する右耳に入力させるべき音声をクロストークという。しかしながら、ヘッドフォンではなくラウドスピーカから音声を放音すると、図５で示すように、クロストークが生じてしまう。
【０００４】
この様な不都合を防止するために、従来のオーディオシステムではクロストーク成分をキャンセルする信号を左右スピーカに入力するオーディオ信号に加算していた。すなわち、右スピーカからリスナの左耳に到達するクロストークをキャンセルする信号を左スピーカに入力するオーディオ信号に加算していた。これとともに、左スピーカからリスナの右耳に到達するクロストークをキャンセルする信号を右スピーカに入力するオーディオ信号に加算していた。
【０００５】
このようなキャンセル信号によってクロストーク成分がリスナの耳口に入力される前に打ち消され、クロストーク成分がリスナの耳口に入力されることを防止していた。これによって、ラウドスピーカから音声を出力する構成であっても、クロストークを防止して、リスナに所定の位置Ｐに音源があるように認識させることができる。
【特許文献１】特開２０００−０５９８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のオーディオシステムでは、この様に左右各チャンネルのオーディオ信号に、クロストークをキャンセルするための信号を付加する処理を行うため、この処理を施した音声を長時間聴くとリスナが聴き疲れをおこしていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、リスナが聴き疲れしないような音声で右耳用ラウドスピーカからリスナの右耳に専ら入力すべき音声を出力するとともに、左耳用ラウドスピーカからリスナの左耳に専ら入力すべき音声を出力することができるオーディオシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明では以下の手段を採用している。
【０００９】
（１）本発明は、左耳用ラウドスピーカ、及び右耳用ラウドスピーカと、
リスナの左耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記左耳用ラウドスピーカに入力するとともに、リスナの右耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記右耳用ラウドスピーカに入力するオーディオ装置を備えたオーディオシステムであって、前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、それぞれ所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ左耳及び右耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力するものである。
【００１０】
上記構成では、左耳用ラウドスピーカに対して、リスナの左耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号が入力される。これによって、左耳用ラウドスピーカからリスナの左耳に専ら入力するべき音声が放音される。これとともに、右耳用ラウドスピーカに対して、リスナの右耳に専ら入力するべき音声のオーディオ信号が入力される。これによって、右耳用ラウドスピーカからリスナの右耳に専ら入力するべき音声が放音される。
【００１１】
ここで、左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ右耳及び左耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力する。このため、左耳用ラウドスピーカからは、聴取位置において、左耳のみに到達して右耳には到達しない音声ビームを出力することが可能となる。また、右耳用ラウドスピーカからは、聴取位置において、右耳のみに到達して左耳には到達しない音声ビームを出力することが可能となる。
【００１２】
これによって、左耳用スピーカからの音声が右耳に到達することや、右耳用スピーカからの音声が左耳に到達することを効果的に防止することが可能となる。この左耳用スピーカから出力されて右耳に到達する音声、及び右耳用スピーカから出力されて左耳に到達する音声をクロストークという。このクロストークが生じると、リスナは右耳に到達する音声と左耳に到達する音声の音量及び入力タイミングから音源の方向を認識してしまう。このクロストークを防止し、左耳に専ら入力すべき音声を左耳に入力し、右耳に専ら入力すべき音声を右耳に入力することで、リスナに所定の定位感を与えることが可能となる。
【００１３】
ここでは、このクロストークをキャンセルするための音声信号処理をオーディオ装置でオーディオ信号に施すことなく、左耳用ラウドスピーカと右耳用ラウドスピーカの特性のみでクロストークを防止する。このため、クロストークをキャンセルするための音声信号処理を施したオーディオ信号の音声と比較して、聴き疲れのしない音声を出力することが可能となる。
【００１４】
（２）本発明は、前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、ライン状に配列された複数のスピーカユニットを備えたアレイスピーカであり、前記オーディオ装置は、左方向に音声ビームを形成するように左耳のオーディオ信号を処理するとともに、右方向に音声ビームを形成するように右耳のオーディオ信号を処理する信号処理部を備える、ことを特徴とする。
【００１５】
この様に、前方左耳用及び右耳用ラウドスピーカはアレイスピーカである。そして、信号処理部によって、左方向に音声ビームを形成するように左耳のオーディオ信号が処理されて、左耳用のアレイスピーカに入力される。また、右方向に音声ビームを形成するように右耳のオーディオ信号が処理されて、右耳用のアレイスピーカに入力される。このため、所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ右耳及び左耳のみに到達するような狭い指向特性で音声ビームを出力することが可能となる。
【００１６】
なお、マトリクス状や千鳥格子上に配列されたスピーカユニットを備えたアレイスピーカであっても、「ライン状に配列されたスピーカユニットを備えた」構成であるため、ここでのアレイスピーカに含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クロストークをキャンセルするための音声信号処理をオーディオ装置でオーディオ信号に施すことなく、左耳用ラウドスピーカと右耳用ラウドスピーカの特性のみでクロストークを防止することができる。これによって、クロストークをキャンセルするための音声信号処理を施したオーディオ信号の音声と比較して、聴き疲れのしない音声を出力するオーディオシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜図４を参照して本発明の実施形態であるオーディオシステム１００について説明する。図１は、本実施形態にかかるオーディオシステム１００のスピーカ２００の配置及びスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳから出力される音声を説明するための図である。オーディオシステム１００は、５．１チャンネル方式のシステムである。すなわち、オーディオシステム１００はチャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｒｓ，ｌｓのオーディオ信号を出力する。 このため、オーディオシステム１００は、チャンネルｌ，ｒ，ｃの音声を入力するためのスピーカ２００Ｌ，２００Ｒの他に、チャンネルｌｓ，ｒｓの音声を入力するためのスピーカ２００ＬＳ（左耳用ラウドスピーカ），２００ＲＳ（右耳用ラウドスピーカ）を備える。これらのスピーカ２００Ｌ，２００ＬＳは聴取位置ｌｐに居るリスナの前方左側（図面奥左側）に配置され，スピーカ２００Ｒ，２００ＲＳはリスナの前方右側（図面奥右側）に配置される。
【００１９】
なお、５．１チャンネル方式では、上記チャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｒｓ，ｌｓのオーディオ信号の他にサブウーファに出力するチャンネルもあるが、本実施形態ではこのチャンネル及びサブウーファに関する説明を省略する。また、これらのスピーカ２００Ｌ，２００Ｒ，２００ＬＳ，２００ＲＳを区別しない場合には、スピーカ２００と記載する。
【００２０】
チャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号はバイノーラルオーディオ信号であり、リスナの左耳に専ら到達させるべきオーディオ信号がスピーカ２００ＬＳに入力されるとともに、右耳に専ら到達させるべきオーディオ信号がスピーカ２００ＲＳに入力される。このオーディオ信号は、位置Ｐに定位するように周波数特性が調整されている（詳細は後述する）。これによって、リスナにチャンネルｌｓ，ｒｓの音声の音源が位置Ｐにあると認識させることができる。
【００２１】
このような構成では、リスナの右耳にスピーカ２００ＬＳからの音声（クロストーク）が入力されたり、リスナの右耳にスピーカ２００ＲＳからの音声（クロストーク）が入力されると、せっかく付与した定位感が薄れてしまう。
【００２２】
本実施形態では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを、アレイスピーカで構成し、左サラウンド信号をリスナの左耳に向けて音声ビーム化し、右サラウンド信号をリスナの右耳に向けて音声ビーム化するようにしている。同図はこのアレイスピーカの機能を象徴的に表したものである。そして、スピーカ２００ＬＳは、聴取位置ｌｐにおいて、リスナの両耳のうち右耳のみに音声が到達するような狭い指向性で音声ビームを出力する。また、スピーカ２００ＲＳは、リスナの両耳のうち右耳のみに音声が到達するような狭い指向性で音声ビームを出力する。
【００２３】
これによって、上述したようなクロストークが防止される。なお、ここではスピーカ２００Ｌ，２００Ｒは、通常のラウドスピーカであり、リスナの聴取位置ｌｐ全体をカバーする指向範囲で聴取位置ｌｐに音声が到達するように音声を出力するが、これらもアレイスピーカで構成してもよい。
【００２４】
このように、オーディオシステム１００では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの特性でクロストークキャンセルを防止するのであって、オーディオ信号処理によってクロストークを防止するのではない。このため、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳから出力される音声は、クロストークキャンセルをするオーディオ信号処理を施した音声のような聴き疲れのする音声とはならない。
【００２５】
以下に、図２及び図３を用いてスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの構成を説明する。図２（Ａ）は、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳが音声ビームを出力する原理を示す図である。図３は、図２で示すスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからの音声ビームの焦点合わせの原理を説明するための図である。
【００２６】
図２を参照して、（Ａ）で示すように、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳはスピーカユニットｓｕをライン状に複数配列してなるアレイスピーカである。（Ｂ）で示すように、各スピーカユニットｓｕからの出力音声は放射状（円形）に伝播する。このため、同じオーディオ信号が各スピーカユニットｓｕから出力された場合には、各スピーカユニットｓｕから放音された音声は、各スピーカユニットｓｕの正面方向に伝播する成分のみ位相が一致して強め合う。そして、他の斜め方向へ伝播する成分は隣接するスピーカユニットｓｕからの成分と干渉し合うことで打ち消される。
【００２７】
これによって、各スピーカユニットｓｕの合成された成分は各スピーカユニットｓｕの正面方向に伝播する音声ビームが主力となる。この音声ビームは、図３で示すように、各スピーカユニットｓｕに入力するオーディオ信号の遅延時間を調整することで、焦点合わせを行うことができる。この焦点合わせは、各スピーカユニットｓｕから出力された音声が同時に焦点に到達するように各スピーカユニットｓｕに入力するオーディオ信号に遅延時間（図中の矢印で示す時間）を付与することで行われる。
【００２８】
上述したように、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳではスピーカユニットｓｕの配列方向で音声ビームの指向方向を制御することができる。このため、この配列方向が図１の左右方向に一致するように、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳは配置される。
【００２９】
図４は、オーディオシステム１００の構成を概略的に示すブロック図である。オーディオシステム１００は上述したスピーカ２００Ｌ，２００Ｒ，２００ＬＳ，２００ＲＳと、これらのスピーカ２００を接続するオーディオ装置３００とを備える。オーディオ装置３００は、オーディオインタフェース１、信号処理部２、ＤＡコンバータ３、増幅部４及びコントロール部５を備える。
【００３０】
オーディオインタフェース１は、入力端子６ａに接続された図略のオーディオ再生装置から入力端子６ａを介してデジタルのオーディオ信号を入力するためのインタフェース回路である。信号処理部２は、オーディオインタフェース１から入力したオーディオ信号を各チャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｌｓ，ｒｓに分離し、この分離したオーディオ信号に対してフィルタ処理（周波数特性制御）、スピーカ２００への出力レベル、遅延時間の調整等の信号処理を施す。
【００３１】
信号処理部２は、例えばＤＳＰ（DigitalSignal Processor）等から成り、信号処理を施したオーディオ信号を、チャンネルｌ，ｒについては対応するＤＡコンバータ３に対して出力する。これとともに、信号処理部２はセンタチャンネルｃのオーディオ信号については、２つに分離して加算部７１，７２にそれぞれ入力する。
【００３２】
加算部７１は信号処理部２−ＤＡコンバータ３（３１）の信号経路に配置されており、加算部７２は信号処理部２−ＤＡコンバータ３（３２）の信号経路に配置されている。これらの加算部７１，７２によって、チャンネルｃのオーディオ信号がチャンネルｌ，ｒのオーディオ信号にそれぞれ加算される。この加算されたオーディオ信号が、ＤＡコンバータ３１，３２にそれぞれ入力される。
【００３３】
また、信号処理部２は、チャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号については、後述するリア定位付加部８に入力する。
【００３４】
ＤＡコンバータ３は、入力したデジタルのオーディオ信号をアナログ信号に変換する。ＤＡコンバータ３は各スピーカ２００毎に設けられておりスピーカ２００Ｌに対応するものがＤＡコンバータ３１である。スピーカ２００Ｒに対応するものがＤＡコンバータ３２である。スピーカ２００ＬＳに対応するものがＤＡコンバータ３３である。スピーカＲＳに対応するものがＤＡコンバータ３４である。
【００３５】
ＤＡコンバータ３１，３２には、加算部７１，７２を介してチャンネルｃのオーディオ信号が加算されたチャンネルｌ，ｒのオーディオ信号が入力される。ＤＡコンバータ３３，３４にはチャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号が入力される。
【００３６】
増幅部４（４１〜４４）は、各スピーカ２００毎に設けられており、ＤＡコンバータ３から入力したオーディオ信号の信号レベルを増幅して出力端子６ｂに接続されたスピーカ２００に入力する。これによって、スピーカ２００Ｌ，２００Ｒ，２００ＬＳ，２００ＲＳからチャンネルｌ，ｒ，ｃ，ｌｓ，ｒｓの音声がそれぞれ放音される。
【００３７】
コントロール部５は、メモリ等の記憶部、ユーザの操作を受け付ける操作部等とともに、ＣＰＵ（Central Processing Unit）からなり、メモリに記憶されるプログラムを実行することで、本オーディオ装置３００の各部の動作を制御する。
【００３８】
また、上記構成に加えて、オーディオ装置３００は、チャンネルｌｓ，ｒｓのオーディオ信号に対して音声信号処理を行うためにリア定位付加部８、信号補正部９及びディレイ調整部１０を備える。リア定位付加部８は、例えば例えばＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ等で実現され、所定の位置Ｐへチャンネルｌ，ｒの音声を定位させるために、オーディオ信号の周波数特性を補正する。
【００３９】
音声が音源から人間の耳口に到達する際に、音源から耳口までの距離や方向に応じて音声が減衰し、周波数特性が変化する。この他に、頭部による反射や周り込み、耳介での反射等によっても周波数特性が変化する。この周波数特性の変化に基づいて、リスナは経験的に音源の方向や距離を認識する。
【００４０】
このため、周波数特性を補正することで、リア定位付加部８は所定の方向及び距離に（位置Ｐに）音源があるとリスナに認識させるようにする。リア定位付加部８は、チャンネルｌのオーディオ信号の周波数特性を補正するＬＳリア定位付加部８Ａと、チャンネルｒのオーディオ信号の周波数特性を補正するＲＳリア定位付加部８Ｂからなる。
【００４１】
ＬＳリア定位付加部８Ａには、信号処理部２からチャンネルｌｓのオーディオ信号が入力される。ＬＳリア定位付加部８Ａは入力されたオーディオ信号を、スピーカ２００ＬＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ１）とスピーカ２００ＲＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ２）の２つに分離する。
【００４２】
ＬＳリア定位付加部８Ａには、図１で示すように位置Ｐからリスナの左耳までの頭部伝達関数（HTRF）ｈ１に対応するフィルタ係数が設定されている。また、位置Ｐからリスナの右耳までの頭部伝達関数ｈ２に対応するフィルタ係数が設定されている。この頭部伝達関数とは、音源からリスナの耳口までの音声の伝達関数である。
【００４３】
ＬＳリア定位付加部８Ａは、オーディオ信号ｘ１を頭部伝達関数ｈ１に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これとともに、オーディオ信号ｘ２を頭部伝達関数ｈ２に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これによって、音声が位置Ｐに定位するように、チャンネルｌｓのオーディオ信号の周波数特性を補正することができる。
【００４４】
ＲＳリア定位付加部８Ｂは、頭部伝達関数ｈ１，ｈ２に対応するフィルタ係数が設定されている。ＲＳリア定位付加部８Ｂには、信号処理部２からチャンネルｒｓのオーディオ信号が入力される。ＲＳリア定位付加部８Ｂもまた、入力されたオーディオ信号をスピーカ２００ＲＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ３）とスピーカ２００ＬＳに入力する用のオーディオ信号（オーディオ信号ｘ４）の２つに分離する。
【００４５】
そして、ＲＳリア定位付加部８Ｂも、ＬＳリア定位付加部８Ａと同様に、オーディオ信号ｘ３を頭部伝達関数ｈ２に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これとともに、オーディオ信号ｘ４を頭部伝達関数ｈ１に対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行う。これによって、音声が位置Ｐに定位するように、チャンネルｒｓのオーディオ信号の周波数特性を補正することができる。
【００４６】
上述したように周波数特性が補正された後、オーディオ信号ｘ１はＬＳリア定位付加部８Ａから対応する信号補正部９（９Ａ）に入力される。また、オーディオ信号ｘ１はＲＳリア定位付加部付加部８Ｂから対応する信号補正部９（９Ｂ）に入力される。このＬＳリア定位付加部８Ａから信号補正部９（９Ａ）までの信号経路には加算部１１Ａが配置されている。また、ＲＳリア定位付加部８Ｂから信号補正部９（９Ｂ）までの信号経路には加算部１１Ｂが配置されている。
【００４７】
ＬＳリア定位付加部８Ａからのオーディオ信号ｘ２は加算部１１Ｂに入力される。この加算部１１Ｂでオーディオ信号ｘ３にオーディオ信号ｘ２が加算された後、加算信号（オーディオ信号ｘ１１）が信号補正部９（９Ｂ）に入力される。また、ＲＳリア定位付加部８Ｂからのオーディオ信号ｘ４は加算部１１Ａに入力される。この加算部１１Ａでオーディオ信号ｘ１にオーディオ信号ｘ４が加算された後、加算信号（オーディオ信号ｘ１２）は信号補正部９（９Ａ）に入力される。
【００４８】
信号補正部９は、例えばＦＩＲ(FiniteImpulse Response)フィルタ等で実現される。信号補正部９は、リア定位付加部８と同様に入力されたオーディオ信号の周波数特性を補正する。もっとも、信号補正部９での周波数特性の補正の目的は、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからリスナの耳口に到達する音声の周波数特性をフラットに補正するためである。
【００４９】
スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからの音声はリスナの耳口に到達する際に、距離に応じて減衰して周波数特性が変化する。また、頭部による反射や周り込み、耳介での反射等によっても周波数特性が変化する。上述したように、人間は周波数特性の変化から音源の方向や音源からの距離を認識する。このため、何らオーディオ信号の補正を行わないと、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳからリスナの耳口までの周波数特性の変化に影響されて、リスナは位置Ｐに音声が定位すると認識できなくなる。
【００５０】
このため、信号補正部９は、この周波数特性の変化前の状態で音声がリスナの耳口に到達するように（フラットに）オーディオ信号の周波数特性を補正する。
【００５１】
信号補正部９は、ＬＳｃｈ信号補正部９ＡとＲＳｃｈ信号補正部９Ｂとからなる。ＬＳｃｈ信号補正部９Ａには、スピーカ２００ＬＳからリスナの左耳までの頭部伝達関数ｈ３に対応したフィルタ係数が設定されている。
【００５２】
ここで、スピーカ２００ＬＳの各スピーカユニットｓｕからリスナの左耳までの距離はそれぞれ異なる。このため、ＬＳｃｈ信号補正部９Ａには、この各スピーカユニットｓｕからリスナの左耳までの頭部伝達関数ｈ３のフィルタ係数が設定される。すなわち、スピーカユニットｓｕの個数分の異なったフィルタ係数が設定されることになる。
【００５３】
ＬＳｃｈ信号補正部９Ａには、上述したようにオーディオ信号ｘ１１が入力される。ＬＳｃｈ信号補正部９Ａは、スピーカ２００ＬＳのスピーカユニットｓｕの個数分だけ、入力したオーディオ信号ｘ１１を分離する。そして、ＬＳｃｈ信号補正部９Ａは、分離した各オーディオ信号ｘ１１をそれぞれ対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行うことで、周波数特性を補正する。ＬＳｃｈ信号補正部９Ａはこの補正後の各オーディオ信号ｘ１１を対応するディレイ調整部１０（１０Ａ）に入力する。
【００５４】
ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂには、スピーカ２００ＲＳからリスナの右耳までの頭部伝達関数ｈ４に対応したフィルタ係数が設定されている。ここで、スピーカ２００ＲＳの各スピーカユニットｓｕからリスナの右耳までの距離はそれぞれ異なる。このため、ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂには、この各スピーカユニットｓｕからリスナの右耳までの頭部伝達関数ｈ４のフィルタ係数が設定される。すなわち、スピーカユニットｓｕの個数分の異なったフィルタ係数が設定されることになる。
【００５５】
ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂには、上述したようにオーディオ信号ｘ１２が入力される。ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂは、スピーカ２００ＲＳのスピーカユニットｓｕの個数分だけ、入力したオーディオ信号ｘ１２を分離する。この分離した各オーディオ信号ｘ１２をそれぞれ対応するフィルタ係数で畳み込み演算を行うことで、ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂはオーディオ信号ｘ１２の周波数特性を補正する。ＲＳｃｈ信号補正部９Ｂはこの補正後の各オーディオ信号ｘ１２を対応するディレイ調整部１０（１０Ｂ）に入力する。
【００５６】
上述したように、ＬＳｃｈ信号補正部９Ａ及びＲＳｃｈ信号補正部９Ｂでは、スピーカＲＳ，ＬＳのスピーカユニットｓｕの個数分だけオーディオ信号ｘ１１，ｘ１２が分離される。そして、分離された各オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２には、その信号が入力されるスピーカユニットｓｕからリスナの耳までの頭部伝達関数の逆関数に基づく周波数特性が付与される。 これによって、各スピーカユニットｓｕからリスナの耳口までの頭部伝達関数の違いを踏まえて、オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２の周波数特性を十分にフラットに補正することができる。このため、スピーカＬＳ，ＲＳからリスナの耳口までの周波数特性の変化に影響されず、リスナは位置Ｐに音声が定位すると認識することができる。
【００５７】
ディレイ調整部１０は、オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２に遅延時間を付与する。オーディオ信号ｘ１１に遅延時間を付与するものがディレイ調整部１０Ａであり、オーディオ信号ｘ１２に遅延時間を付与するものがディレイ調整部１０Ｂである。ディレイ調整部１０Ａには各オーディオ信号ｘ１１が、ディレイ調整部１０Ｂには各オーディオ信号ｘ１２が入力される。
【００５８】
そして、ディレイ調整部１０Ａ，１０Ｂが、図３で示したように、各オーディオ信号ｘ１１，ｘ１２に遅延時間を付与する。これによって、スピーカ２００ＬＳから出力される音声ビームの焦点がリスナの左耳に合わせられるとともに、スピーカ２００ＲＳから出力される音声ビームの焦点がリスナの右耳に合わせられる。
【００５９】
遅延時間を付与されたオーディオ信号ｘ１１はディレイ調整部１０ＡからＤＡコンバータ３３に入力される。これとともに、遅延時間を付与されたオーディオ信号ｘ１２はディレイ調整部１０ＢからＤＡコンバータ３４に入力される。この後、オーディオ信号ｘ１１はＤＡコンバータ３３−増幅部４３を介してスピーカ２００ＬＳに入力される。また、オーディオ信号ｘ１２はＤＡコンバータ３４−増幅部４４を介してスピーカ２００ＲＳに入力される。
【００６０】
これによって、スピーカ２００ＬＳからはオーディオ信号ｘ１１の音声ビームが出力されるが、この音声ビームは右耳には到達せずに左耳にのみ到達する。また、スピーカ２００ＲＳからはオーディオ信号ｘ１２の音声ビームが出力されるが、この音声ビームは左耳には到達せずに右耳にのみ到達する。このため、スピーカ２００ＬＳからの音声が右耳に到達するクロストークや、スピーカ２００ＲＳからの音声が左耳に到達するクロストークが生じない。
【００６１】
上述したように、本実施形態では、アレイスピーカであるスピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを用いている。そして、スピーカ２００ＬＳからの音声がリスナの両耳のうち右耳に到達しないような狭い指向範囲でリスナの左耳に音声ビームを指向させる。そして、スピーカＲＳからの音声がリスナの両耳のうち左耳到達しないような狭い指向範囲でリスナの右耳に音声ビームを指向させる。
【００６２】
この様にして、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳの特性を利用してクロストークが防止されている。すなわち、本実施形態では、オーディオ信号処理クロストークをキャンセルするためのオーディオ信号処理を行うことでクロストークを防止するのではない。このため、長時間聴いても聴き疲れすることなく、リスナにチャンネルｌｓ，ｒｓの音声を聴かせることができる。
【００６３】
本実施形態は、以下の変形例を採用することができる。
【００６４】
（１）本実施形態では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳのみをアレイスピーカで構成しているが、スピーカ２００Ｌ，２００Ｒをアレイスピーカで構成してもよい。また、アレイスピーカで構成したスピーカ２００Ｌ，２００Ｒからｌ，ｒチャンネルの音声を出力し、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを設けない構成であってもよい。
【００６５】
（２）また、本実施形態では、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳのスピーカユニットｓｕの配列は一列のライン状であるが、これに限定されない。音声ビームの焦点合わせが可能な配列であればよく、例えば、マトリクス状や千鳥格子状等にスピーカユニットｓｕが配列されてもよい。
【００６６】
（３）また、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを別体で設ける構成であるが、この構成に限定されない。例えば、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳを１台のアレイスピーカで構成してもよい。この場合には、１台のアレイスピーカのスピーカユニット群のうち一部からリスナの右耳に指向する音声ビームが出力され、他の一部からリスナの左耳に指向する音声ビームが出力される。
【００６７】
（４）なお、スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳはアレイスピーカであるが、これに限定されない。スピーカ２００ＬＳ，２００ＲＳは、聴取位置ｌｐにおいて、リスナの両耳のうちそれぞれ左耳及び右耳のみに到達するような狭い指向範囲で音声を出力することが可能なスピーカであればよい。
【００６８】
（５）また、５．１チャンネルのマルチチャンネル方式のオーディオシステム１００について説明したが、チャンネル数はこれに限定されない。左耳に専ら入力すべき音声及び右耳に専ら入力すべき音声の少なくとも２チャンネルのオーディオ信号を対応するスピーカ２００に入力する構成であればよい。
【００６９】
（６）なお、本実施形態では、リスナは所定の聴取位置ｌｐで音声を聴かなくてはならないが、リスナの移動に追随して音声ビームの指向方向が制御される構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態にかかるオーディオシステムのスピーカの配置及びスピーカから出力される音声を説明するための図である。
【図２】スピーカの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のスピーカが音声ビームを出力する原理を示す図である。
【図３】図２で示すスピーカからの音声ビームの焦点合わせの原理を説明するための図である。
【図４】オーディオシステムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図５】クロストークを説明するための図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００−オーディオシステム ２００ＬＳ−スピーカ（左耳用スピーカ） ２００ＲＳ−スピーカ（右耳用スピーカ） ３００−オーディオ装置 １１−ディレイ調整部（信号処理部）
Ｐ−定位位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
左耳用ラウドスピーカ、及び右耳用ラウドスピーカと、
リスナの左耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記左耳用ラウドスピーカに入力するとともに、リスナの右耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記右耳用ラウドスピーカに入力するオーディオ装置を備えたオーディオシステムであって、
前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、それぞれ所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ左耳及び右耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力するものである、
ことを特徴とするオーディオシステム。
【請求項２】
前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、ライン状に配列された複数のスピーカユニットを備えたアレイスピーカであり、
前記オーディオ装置は、左方向に音声ビームを形成するように左耳のオーディオ信号を処理するとともに、右方向に音声ビームを形成するように右耳のオーディオ信号を処理する信号処理部を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオシステム。
【請求項１】
左耳用ラウドスピーカ、及び右耳用ラウドスピーカと、
リスナの左耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記左耳用ラウドスピーカに入力するとともに、リスナの右耳に専ら入力するべきオーディオ信号を前記右耳用ラウドスピーカに入力するオーディオ装置を備えたオーディオシステムであって、
前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、それぞれ所定の聴取位置においてリスナの両耳のうちそれぞれ左耳及び右耳のみに音声が到達する狭い指向特性で音声を出力するものである、
ことを特徴とするオーディオシステム。
【請求項２】
前記左耳用及び右耳用ラウドスピーカは、ライン状に配列された複数のスピーカユニットを備えたアレイスピーカであり、
前記オーディオ装置は、左方向に音声ビームを形成するように左耳のオーディオ信号を処理するとともに、右方向に音声ビームを形成するように右耳のオーディオ信号を処理する信号処理部を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−３５２７３２（Ｐ２００６−３５２７３２Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７８８８３（Ｐ２００５−１７８８８３）
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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