ワイドモノサウンドの再生方法及びシステム
【課題】 正面で狭く形成されたモノサウンドを、２チャンネルのスピーカを使用して広げるワイドモノサウンドの再生方法及び装置を提供する。
【解決手段】 入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる仮想音源の生成過程と、生成された仮想音源のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセリング過程とを含む。
【解決手段】 入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる仮想音源の生成過程と、生成された仮想音源のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセリング過程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ再生システムに係り、特に、正面で狭く形成されたモノサウンドを、２チャンネルのスピーカを使用して広げるワイドモノサウンドの再生方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、モノサウンドは、シングルチャンネルを通じて再生される。最近には、モノサウンドから仮想ステレオサウンドに合成する技術が開発されている。
【０００３】
モノサウンド再生システムに関連した技術が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
図１に示すように、信号Ｍは、左全域フィルタ１０２及び右全域フィルタ１０４に提供される。左全域フィルタ１０２は、＋４５°のリーディング位相シフトを生成する位相リ―ドフィルタである。右全域フィルタ１０４は、−４５°のリーディング位相シフトを生成する位相リ―ドフィルタである。フィルタ１０２の出力は、加算器１２０の第１入力と、合算器１２２の非反転に提供される。フィルタ１０４の出力は、加算器１２０の第２入力及び加算器１２２の反転入力に提供される。合算器１２２の出力は、合算器１２６の非反転入力に提供される。
【０００５】
また、フィルタ１０４の出力は、パースペクティブフィルタ１２４の入力に提供される。パースペクティブフィルタ３２４の出力は、合算器１２６の反転入力及び加算器１２８の第２入力に提供される。また、フィルタ１０２の出力は、合算器１２６の非反転入力及び加算器３２８の第３入力に提供される。加算器１２８の出力は、高域フィルタ１０８及び加算器１０６の第１入力に提供される。合算器１２６の出力は、高域フィルタ１１０及び加算器１０６の第２入力に提供される。加算器１０６の出力は、低域フィルタ１０９に提供される。
【０００６】
高域フィルタ１０８の出力は、加算器１１２の第１入力に提供され、低域フィルタ１０９の出力は、加算器１１２の第２入力に提供される。加算器１１２の出力は、右チャンネル出力増幅器１１６の入力に提供され、増幅器１１６の出力は、左チャンネル出力に提供される。
【０００７】
高域フィルタ１１０の出力は、加算器１１４の第１入力に提供され、低域フィルタ１０９の出力は、加算器１１４の第２入力に提供される。加算器１１４の出力は、右チャンネル出力増幅器１１８の入力に提供され、増幅器１１８の出力は、右チャンネル出力に提供される。
【０００８】
したがって、図１のような従来のワイドモノサウンドの再生システムは、ステレオイメージを生成するために、左右入力信号から発生した差信号成分を処理する。差信号成分は、低域及び高域の可聴周波数の増幅により特徴づけられた等化を通じて処理される。その処理された差信号は、左右入力信号、そして本来の左右信号から発生した和信号と結合される。
【０００９】
従来のワイドモノサウンドの再生システムは、入力されるモノサウンドに対してそれぞれ異なる周波数帯域に分離し、その分離されたサウンドに対して、適切なレベル補正を行って再結合した。したがって、従来のワイドモノサウンドの再生システムは、計算量が少ないため、具現が容易であるが、人間の音源方向の認知に重要な役割を行う頭及び耳殻に対して考慮されておらず、性能が悪いという短所があった。また、従来のワイドモノサウンドの再生システムは、モノサウンドから非相関の二つの信号を生成する過程で位相を変化させるので、音色の変化をもたらしうるという問題点がある。
【特許文献１】米国特許第６,５９０,９８３Ｂ１（１９９８年１０月１３日、ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＹＮＴＨＥＳＩＺＩＮＧ ＰＳＥＵＤＯ−ＳＴＥＲＥＯＰＨＯＮＩＣ ＯＵＴＰＵＴＳ ＦＲＯＭ Ａ ＭＯＮＯＰＨＯＮＩＣ ＩＮＰＵＴ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、入力されるモノサウンドを非相関された多様な信号に分け、各信号に対して異なる頭伝達関数（Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＨＲＴＦ）を利用して形成された、複数の仮想のスピーカを通じて再生するワイドモノサウンドの再生方法及びシステムを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の技術的課題を解決するために、本発明は、ワイドモノサウンドの再生方法において、（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる仮想音源の生成過程と、（ｃ）前記生成された仮想音源のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセリング過程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、モノサウンド信号を立体サウンドで再生する方法において、（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させ、前記非対称的な仮想の位置に定位された各信号のクロストークをキャンセリングするワイドニングフィルタリング過程と、（ｃ）前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセリングされた仮想音源との間のゲイン及びディレイを調整するダイレクトフィルタリング過程とを含み、前記ワイドニングフィルタリング過程は、
【００１３】
【数３】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表し、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、それぞれ右にθ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表すことを特徴とする。
【００１４】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ワイドモノサウンドの再生システムにおいて、入力されるモノサウンドを、非相関された複数頓着信号に分離する信号分離部と、前記信号分離部で分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させるバイノーラル合成部と、所定の音響伝達関数に基づいて、前記バイノーラル合成部で仮想の位置で定位された仮想音源間のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセラ部と、前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセラ部でクロストークキャンセリングされた仮想音源との間の信号特性を調整するダイレクトフィルタ部と、前記ダイレクトフィルタ部から出力される信号と、前記クロストークキャンセラ部から出力される信号とを合算して、左右スピーカに出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、本発明は、２個のスピーカの間隔の狭い製品（例えば、パソコン、ＴＶ、ノード型パソコン、携帯電話など）を利用してモノサウンドを再生する場合、ステレオサウンドステージを広げる。
【００１６】
たとえ、本発明の実施形態が二つの実際のスピーカ（たとえば、２８０−１−２８０−２）を参照して記述されたとしても、本発明の一般的な発明の概念は、一つの実際のスピーカを使用して行われうる。たとえば、シングルフロントセンタースピーカを有するセルラーホンのようなさらに他のサウンド再生システムの一実施形態で、複数の非対称の仮想のスピーカは、シングルフロントスピーカの周りのワイド角度で配置されうる。
【００１７】
したがって、入力されるモノサウンドに対して、ＨＲＴＦを使用してサウンドステージを広げることによって、既存の左右信号の差信号を使用する方法に比べて、さらに広いサウンドステージが感じられる。また、本発明は、周波数バンドを分けて、それぞれ異なるＨＲＴＦを非対称的に通過させるので、位相を変化させて左右信号を生成する既存の方法に比べて、音色の変化が少ないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明する。
【００１９】
図２は、本発明に係るワイドモノサウンドの再生システムの全体ブロック図である。図２のモノサウンド再生システムは、信号分離部２１０、非対称バイノーラル合成部２２０、クロストークキャンセラ２３０、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０を備える。
【００２０】
図２に示すように、信号分離部２１０は、入力されるモノサウンドを周波数バンド別または位相別に区分して、非相関された複数の信号に分離する。例えば、信号分離部２１０は、入力されるモノサウンドを低域フィルタリング及び高域フィルタリングを通じて、それぞれ低域周波数及び高域周波数成分の信号に分離する。
【００２１】
非対称バイノーラル合成部２２０は、任意の位置に対する仮想音源を形成するために、信号分離部２１０で分離された各信号に対して、相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的に定位させる。すなわち、非対称バイノーラル合成部２２０は、ＨＲＴＦを利用した仮想のスピーカを、人間の頭の正面中央を中心に非対称的に配置させる。
【００２２】
本発明の実施形態が、たとえ聴取者の頭を参照して記述されたとしても、聴取者は、実際に聴取点に位置される必要がない。本記載は、本発明の一般的な発明の概念の範囲に限定されず、モノサウンド再生システムが使用されるとき、聞取者の頭が典型的に位置する場所を証明することのみが含まれる。
【００２３】
クロストークキャンセラ部２３０は、非対称バイノーラル合成部２２０で生成された仮想音源に対して、二つの実際のスピーカと聞取者の量耳との間のクロストークをキャンセリングする。すなわち、クロストークキャンセラ部２３０は、左側（または右側）スピーカ２８０−１、２８０−２で再生される信号が、聞取者の右耳（または左耳）で聞こえないように、両信号のクロストークをキャンセリングする。
【００２４】
左ダイレクトフィルタ部２４０及び右ダイレクトフィルタ部２５０は、ゲイン及びディレイのみからなるフィルタであって、ａｚ−ｂであり、入力されるモノサウンド及びクロストークキャンセラ部２３０でクロストークキャンセリングされた仮想音源間の信号特性を調整する。ここで、ａは、出力信号レベルであり、ｂは、時間遅延値であり、インパルス応答や位相特性、または聴取実験を通じて求める。すなわち、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、仮想のスピーカ出力と実際のスピーカ出力間の時間遅延及び出力レベルの差を調整して、自然な声を生成する。
【００２５】
最終的に、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０でフィルタリングされたモノサウンド信号と、クロストークキャンセラ部２３０でクロストークキャンセリングされた仮想音源信号とが合わせられて、それぞれ左スピーカ２８０−１及び右スピーカ２８０−２に出力される。
【００２６】
図３は、図２のワイドモノサウンドの再生システムの一実施形態についての概念図である。図３に示すように、入力されるモノサウンド信号ｘは、信号分離部２１０を通じて非相関された相異なる二つの信号ｘ１、ｘ２に分離される。その分離された信号は、人間の頭の正面中央を中心に非対称的に配置された仮想のスピーカで再生される。仮想のスピーカは、点線で表示され、一実施形態で聴取者の正面中央から相異なる角度θ１、θ２で測定された４個のＨＲＴＦを反映して４個に形成される。また、仮想のスピーカの異なる個数及び非対称配列が使用されうる。すなわち、分離された信号ｘ１は、左側に第１角度θ１に位置した仮想のスピーカと、右側に第２角度θ２に位置した仮想のスピーカとで再生され、分離された信号ｘ２は、左側に第２角度θ２に位置した仮想のスピーカと、右側に第１角度θ１に位置した仮想のスピーカとで再生される。このとき、仮想のスピーカは、人間の頭の正面中央を中心に左右対称に配置される。しかし、分離された各信号ｘ１、ｘ２は、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称に仮想のスピーカに入力される。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂは、図２の信号分離部２１０の一実施形態である。図４Ａに示すように、モノサウンド信号ｘは、ＬＰＦ ４１２及びＨＰＦ ４１４を通じて低域成分の信号ｘ１及び低域成分の信号ｘ２に分離される。
【００２８】
図４Ｂに示すように、モノサウンド信号ｘは、ＬＰＦ ４１６及び合算器４１８を通じて低域成分の信号ｘ１と、元来信号ｘ及び高域成分の信号ｘ１が合算された信号ｘ２とに分離される。これらの実施形態の一つが、ワイドモノサウンドの再生システムに使用されうる。
【００２９】
図５は、図２のワイドモノサウンドの再生システムの一実施形態についての詳細図である。図５に示すように、信号分離部５１２は、信号をバンド別に分離するＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を使用する。したがって、入力されるモノサウンド信号ｘは、ＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を通じて二つの周波数バンドに分けられる。
【００３０】
非対称バイノーラル合成部２２０は、聴取者の正面中央で左右に相異なる角度で測定されたＨＲＴＦ ＢＬ（−θ１）、ＢＲ（−θ１）、ＢＬθ２、ＢＲ（θ２）、ＢＲ（−θ２）、ＢＬ（−θ２）、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）を備え、信号分離部２１０で分離された各信号をＨＲＴＦとコンボリューションさせて、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる。ここで、ＢＬ（−θ１）及びＢＲ（−θ１）は、聴取者の正面の左側θ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。そして、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、聴取者の正面の右側θ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。そして、ＢＲ（−θ２）、ＢＬ（−θ２）は、聴取者の正面の左側θ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。そして、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、聴取者の正面の右側θ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。例えば、音源をＢＬ（−θ１）とコンボリューションして、左側チャンネルで再生し、ＢＲ（−θ１）とコンボリューションして、右側チャンネルで再生すれば、聴取者は、仮想の音源が−θ１角度であるように感じられる。
【００３１】
ＬＰＦ５１２を通過した信号は、ＢＬ（−θ１）、ＢＲ（−θ１）、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）とそれぞれコンボリューションされ、ＨＰＦ ５１４を通過した信号は、
ＢＲ（−θ２）、ＢＬ（−θ２）、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）とそれぞれコンボリューションされる。
【００３２】
このとき、ＢＬ（−θ１）とコンボリューションされた信号及びＢＬ（θ２）とコンボリューションされた信号とが合わせられ（５１２）、ＢＲ（−θ１）とコンボリューションされた信号及びＢＲ（θ２）とコンボリューションされた信号とが合わせられる（５２２）。また、ＢＬ（−θ２）とコンボリューションされた信号及びＢＬ（θ１）とコンボリューションされた信号とが合わせられ（５２３）、ＢＲ（−θ２）とコンボリューションされた信号及びＢＲ（θ１）とコンボリューションされた信号とが合わせられる（５２４）。合算部５２１の出力及び合算部５２３の出力が合わせられて（５２５）、左側チャンネルに出力される。そして、合算部５２２の出力及び合算部５２４の出力が合わせられて（５２６）、右側チャンネルに出力される。
【００３３】
したがって、ＬＰＦ ５１２を通過した信号は、聴取者の正面左側にθ１角度に位置した仮想のスピーカと、右側にθ２角度に位置した仮想のスピーカとで再生され、ＨＰＦ ５１４を通過した信号は、聴取者の正面左側にθ２角度に位置した仮想のスピーカと、右側にθ１角度に位置した仮想のスピーカとで再生される。結局、ＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を通過した信号は、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位される。
【００３４】
クロストークキャンセラ部２３０は、非対称バイノーラル合成部２６０から出力される二つのチャンネルの信号を、クロストークキャンセレーションアルゴリズムが適用されたトランスオーラルフィルタ係数Ｃ１１（Ｚ）、Ｃ２１（Ｚ）、Ｃ１２（Ｚ）、Ｃ２２（Ｚ）を通じてデジタルフィルタリングする。
【００３５】
図５のようなシステムは、分離された信号に対して非対称的にバイノーラル合成したが、図３に示すように、仮想のスピーカが全体的には対称的な形態を有している。したがって、次式のようなＨＲＴＦ自体の対称性を利用し、同じ入力及び同じ出力を有するＨＲＴＦをコンボリューションする前にあらかじめ合わせれば、図６のように、構造を簡略化できる。
【００３６】
ＢＬ（θ１）＝ＢＲ（−θ１）、ＢＲ（θ１）＝ＢＬ（−θ１）、ＢＬ（θ２）＝ＢＲ（−θ２）、ＢＲ（θ２）＝ＢＬ（−θ２）
図６に示すように、全体的に見れば、仮想のスピーカを対称的に配置して、非対称バイノーラル合成部２２０が対称的な構造を有するため、音相が一方向に傾く現象を防止できる。また、非対称バイノーラル合成部２２０に入力される二チャンネルの信号は、モノサウンド信号からそれぞれＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を通過した相異なる信号であるので、聞取者の正面中央にファントムイメージとして生成されない。
【００３７】
ここで、非対称バイノーラル合成部２２０及びクロストークキャンセラ部２３０の係数は変わらない値であるので、相互乗算して、次のようにワイドニングフィルタ行列で形成されうる。
【００３８】
【数４】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表し、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、それぞれ右側にθ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。
【００３９】
図７は、図６の非対称バイノーラル合成部２２０及びクロストークキャンセラ部２３０をワイドニングフィルタ行列式により最適化したブロック図である。図７に示すように、非対称バイノーラル合成部２１０及びクロストークキャンセラ部２２０を合わせて、ワイドニングフィルタ部７１０と定義する。ステレオサウンドが、ワイドニングフィルタ部７１０を通過して２個のスピーカを通じて再生されれば、前方に広く配置した仮想のスピーカを通じて音がするように感じられる。この場合、仮想のスピーカの数及び位置によって、ステレオサウンドが広くなるが、仮想のスピーカが位置していない正面中央での声が空いたように感じられるので、聴取者は、不安感と共に音色が変質した不自然な音を聞く。これを解決するために、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０を定義して、実際に左スピーカ２８０−１及び右スピーカ２８０−２を通じても声を出力させる。左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、実際のスピーカ及び仮想のスピーカの出力の大きさ及び時間遅延を調整する。左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０の時間遅延は、音色を変えないために、あらかじめ設計されたワイドニングフィルタ７１０の時間遅延と合わせる。左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、実際のスピーカと仮想のスピーカとの間の出力レベルの比率を決定する。したがって、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、ステレオサウンドが分離される程度を調整できる。極端な場合に、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０の大きさが０に近ければ、仮想のスピーカのみを通じて声が再生されるので、ステレオサウンドステージが広くなる一方、真中での声が空き、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０の大きさが非常に大きければ、実際のスピーカのみを通じて声が再生されるので、ワイドステレオ効果がなくなる。したがって、数多くの聴取実験を通じてダイレクトフィルタの大きさを決定せねばならない。図７に示すように、ワイドニングフィルタ７１０は、二つのチャンネルに入力される信号を仮想音源に形成して、仮想のスピーカに出力させ、左ダイレクトフィルタ（Ａ（ｚ））２４０及び右ダイレクトフィルタ（Ａ（ｚ））２５０は、入力される二チャンネルの信号及び仮想音源の信号の特性を調節して、実際のスピーカに出力させる。
【００４０】
また、本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られうるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、フラッシュメモリ、光データ記録装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードとして保存かつ実行されうる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ワイドモノサウンドの再生方法及びシステムに係り、一般的に、パソコン、ＴＶ、ノート型パソコン、携帯電話などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のモノサウンド再生システムのブロック図である。
【図２】本発明に係るワイドモノサウンドの再生システムの全体ブロック図である。
【図３】図２のワイドモノサウンドの再生システムで、ワイドモノサウンドで再生する方法の概念図である。
【図４Ａ】図２の信号分離部の一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】図２の信号分離部の一実施形態を示す図である。
【図５】図２のワイドモノサウンドの再生システムの詳細図である。
【図６】図５のワイドモノサウンドの再生システムを簡略化したブロック図である。
【図７】図６のワイドモノサウンドの再生システムを最適化したブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
２１０ 信号分離部
ｘ１、ｘ２ 信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ再生システムに係り、特に、正面で狭く形成されたモノサウンドを、２チャンネルのスピーカを使用して広げるワイドモノサウンドの再生方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、モノサウンドは、シングルチャンネルを通じて再生される。最近には、モノサウンドから仮想ステレオサウンドに合成する技術が開発されている。
【０００３】
モノサウンド再生システムに関連した技術が、特許文献１に開示されている。
【０００４】
図１に示すように、信号Ｍは、左全域フィルタ１０２及び右全域フィルタ１０４に提供される。左全域フィルタ１０２は、＋４５°のリーディング位相シフトを生成する位相リ―ドフィルタである。右全域フィルタ１０４は、−４５°のリーディング位相シフトを生成する位相リ―ドフィルタである。フィルタ１０２の出力は、加算器１２０の第１入力と、合算器１２２の非反転に提供される。フィルタ１０４の出力は、加算器１２０の第２入力及び加算器１２２の反転入力に提供される。合算器１２２の出力は、合算器１２６の非反転入力に提供される。
【０００５】
また、フィルタ１０４の出力は、パースペクティブフィルタ１２４の入力に提供される。パースペクティブフィルタ３２４の出力は、合算器１２６の反転入力及び加算器１２８の第２入力に提供される。また、フィルタ１０２の出力は、合算器１２６の非反転入力及び加算器３２８の第３入力に提供される。加算器１２８の出力は、高域フィルタ１０８及び加算器１０６の第１入力に提供される。合算器１２６の出力は、高域フィルタ１１０及び加算器１０６の第２入力に提供される。加算器１０６の出力は、低域フィルタ１０９に提供される。
【０００６】
高域フィルタ１０８の出力は、加算器１１２の第１入力に提供され、低域フィルタ１０９の出力は、加算器１１２の第２入力に提供される。加算器１１２の出力は、右チャンネル出力増幅器１１６の入力に提供され、増幅器１１６の出力は、左チャンネル出力に提供される。
【０００７】
高域フィルタ１１０の出力は、加算器１１４の第１入力に提供され、低域フィルタ１０９の出力は、加算器１１４の第２入力に提供される。加算器１１４の出力は、右チャンネル出力増幅器１１８の入力に提供され、増幅器１１８の出力は、右チャンネル出力に提供される。
【０００８】
したがって、図１のような従来のワイドモノサウンドの再生システムは、ステレオイメージを生成するために、左右入力信号から発生した差信号成分を処理する。差信号成分は、低域及び高域の可聴周波数の増幅により特徴づけられた等化を通じて処理される。その処理された差信号は、左右入力信号、そして本来の左右信号から発生した和信号と結合される。
【０００９】
従来のワイドモノサウンドの再生システムは、入力されるモノサウンドに対してそれぞれ異なる周波数帯域に分離し、その分離されたサウンドに対して、適切なレベル補正を行って再結合した。したがって、従来のワイドモノサウンドの再生システムは、計算量が少ないため、具現が容易であるが、人間の音源方向の認知に重要な役割を行う頭及び耳殻に対して考慮されておらず、性能が悪いという短所があった。また、従来のワイドモノサウンドの再生システムは、モノサウンドから非相関の二つの信号を生成する過程で位相を変化させるので、音色の変化をもたらしうるという問題点がある。
【特許文献１】米国特許第６,５９０,９８３Ｂ１（１９９８年１０月１３日、ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＹＮＴＨＥＳＩＺＩＮＧ ＰＳＥＵＤＯ−ＳＴＥＲＥＯＰＨＯＮＩＣ ＯＵＴＰＵＴＳ ＦＲＯＭ Ａ ＭＯＮＯＰＨＯＮＩＣ ＩＮＰＵＴ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする技術的課題は、入力されるモノサウンドを非相関された多様な信号に分け、各信号に対して異なる頭伝達関数（Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＨＲＴＦ）を利用して形成された、複数の仮想のスピーカを通じて再生するワイドモノサウンドの再生方法及びシステムを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の技術的課題を解決するために、本発明は、ワイドモノサウンドの再生方法において、（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる仮想音源の生成過程と、（ｃ）前記生成された仮想音源のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセリング過程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、モノサウンド信号を立体サウンドで再生する方法において、（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させ、前記非対称的な仮想の位置に定位された各信号のクロストークをキャンセリングするワイドニングフィルタリング過程と、（ｃ）前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセリングされた仮想音源との間のゲイン及びディレイを調整するダイレクトフィルタリング過程とを含み、前記ワイドニングフィルタリング過程は、
【００１３】
【数３】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表し、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、それぞれ右にθ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表すことを特徴とする。
【００１４】
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、ワイドモノサウンドの再生システムにおいて、入力されるモノサウンドを、非相関された複数頓着信号に分離する信号分離部と、前記信号分離部で分離された各信号に対して相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させるバイノーラル合成部と、所定の音響伝達関数に基づいて、前記バイノーラル合成部で仮想の位置で定位された仮想音源間のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセラ部と、前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセラ部でクロストークキャンセリングされた仮想音源との間の信号特性を調整するダイレクトフィルタ部と、前記ダイレクトフィルタ部から出力される信号と、前記クロストークキャンセラ部から出力される信号とを合算して、左右スピーカに出力する出力部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、本発明は、２個のスピーカの間隔の狭い製品（例えば、パソコン、ＴＶ、ノード型パソコン、携帯電話など）を利用してモノサウンドを再生する場合、ステレオサウンドステージを広げる。
【００１６】
たとえ、本発明の実施形態が二つの実際のスピーカ（たとえば、２８０−１−２８０−２）を参照して記述されたとしても、本発明の一般的な発明の概念は、一つの実際のスピーカを使用して行われうる。たとえば、シングルフロントセンタースピーカを有するセルラーホンのようなさらに他のサウンド再生システムの一実施形態で、複数の非対称の仮想のスピーカは、シングルフロントスピーカの周りのワイド角度で配置されうる。
【００１７】
したがって、入力されるモノサウンドに対して、ＨＲＴＦを使用してサウンドステージを広げることによって、既存の左右信号の差信号を使用する方法に比べて、さらに広いサウンドステージが感じられる。また、本発明は、周波数バンドを分けて、それぞれ異なるＨＲＴＦを非対称的に通過させるので、位相を変化させて左右信号を生成する既存の方法に比べて、音色の変化が少ないという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付された図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を説明する。
【００１９】
図２は、本発明に係るワイドモノサウンドの再生システムの全体ブロック図である。図２のモノサウンド再生システムは、信号分離部２１０、非対称バイノーラル合成部２２０、クロストークキャンセラ２３０、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０を備える。
【００２０】
図２に示すように、信号分離部２１０は、入力されるモノサウンドを周波数バンド別または位相別に区分して、非相関された複数の信号に分離する。例えば、信号分離部２１０は、入力されるモノサウンドを低域フィルタリング及び高域フィルタリングを通じて、それぞれ低域周波数及び高域周波数成分の信号に分離する。
【００２１】
非対称バイノーラル合成部２２０は、任意の位置に対する仮想音源を形成するために、信号分離部２１０で分離された各信号に対して、相異なるＨＲＴＦを反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的に定位させる。すなわち、非対称バイノーラル合成部２２０は、ＨＲＴＦを利用した仮想のスピーカを、人間の頭の正面中央を中心に非対称的に配置させる。
【００２２】
本発明の実施形態が、たとえ聴取者の頭を参照して記述されたとしても、聴取者は、実際に聴取点に位置される必要がない。本記載は、本発明の一般的な発明の概念の範囲に限定されず、モノサウンド再生システムが使用されるとき、聞取者の頭が典型的に位置する場所を証明することのみが含まれる。
【００２３】
クロストークキャンセラ部２３０は、非対称バイノーラル合成部２２０で生成された仮想音源に対して、二つの実際のスピーカと聞取者の量耳との間のクロストークをキャンセリングする。すなわち、クロストークキャンセラ部２３０は、左側（または右側）スピーカ２８０−１、２８０−２で再生される信号が、聞取者の右耳（または左耳）で聞こえないように、両信号のクロストークをキャンセリングする。
【００２４】
左ダイレクトフィルタ部２４０及び右ダイレクトフィルタ部２５０は、ゲイン及びディレイのみからなるフィルタであって、ａｚ−ｂであり、入力されるモノサウンド及びクロストークキャンセラ部２３０でクロストークキャンセリングされた仮想音源間の信号特性を調整する。ここで、ａは、出力信号レベルであり、ｂは、時間遅延値であり、インパルス応答や位相特性、または聴取実験を通じて求める。すなわち、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、仮想のスピーカ出力と実際のスピーカ出力間の時間遅延及び出力レベルの差を調整して、自然な声を生成する。
【００２５】
最終的に、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０でフィルタリングされたモノサウンド信号と、クロストークキャンセラ部２３０でクロストークキャンセリングされた仮想音源信号とが合わせられて、それぞれ左スピーカ２８０−１及び右スピーカ２８０−２に出力される。
【００２６】
図３は、図２のワイドモノサウンドの再生システムの一実施形態についての概念図である。図３に示すように、入力されるモノサウンド信号ｘは、信号分離部２１０を通じて非相関された相異なる二つの信号ｘ１、ｘ２に分離される。その分離された信号は、人間の頭の正面中央を中心に非対称的に配置された仮想のスピーカで再生される。仮想のスピーカは、点線で表示され、一実施形態で聴取者の正面中央から相異なる角度θ１、θ２で測定された４個のＨＲＴＦを反映して４個に形成される。また、仮想のスピーカの異なる個数及び非対称配列が使用されうる。すなわち、分離された信号ｘ１は、左側に第１角度θ１に位置した仮想のスピーカと、右側に第２角度θ２に位置した仮想のスピーカとで再生され、分離された信号ｘ２は、左側に第２角度θ２に位置した仮想のスピーカと、右側に第１角度θ１に位置した仮想のスピーカとで再生される。このとき、仮想のスピーカは、人間の頭の正面中央を中心に左右対称に配置される。しかし、分離された各信号ｘ１、ｘ２は、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称に仮想のスピーカに入力される。
【００２７】
図４Ａ及び図４Ｂは、図２の信号分離部２１０の一実施形態である。図４Ａに示すように、モノサウンド信号ｘは、ＬＰＦ ４１２及びＨＰＦ ４１４を通じて低域成分の信号ｘ１及び低域成分の信号ｘ２に分離される。
【００２８】
図４Ｂに示すように、モノサウンド信号ｘは、ＬＰＦ ４１６及び合算器４１８を通じて低域成分の信号ｘ１と、元来信号ｘ及び高域成分の信号ｘ１が合算された信号ｘ２とに分離される。これらの実施形態の一つが、ワイドモノサウンドの再生システムに使用されうる。
【００２９】
図５は、図２のワイドモノサウンドの再生システムの一実施形態についての詳細図である。図５に示すように、信号分離部５１２は、信号をバンド別に分離するＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を使用する。したがって、入力されるモノサウンド信号ｘは、ＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を通じて二つの周波数バンドに分けられる。
【００３０】
非対称バイノーラル合成部２２０は、聴取者の正面中央で左右に相異なる角度で測定されたＨＲＴＦ ＢＬ（−θ１）、ＢＲ（−θ１）、ＢＬθ２、ＢＲ（θ２）、ＢＲ（−θ２）、ＢＬ（−θ２）、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）を備え、信号分離部２１０で分離された各信号をＨＲＴＦとコンボリューションさせて、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる。ここで、ＢＬ（−θ１）及びＢＲ（−θ１）は、聴取者の正面の左側θ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。そして、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、聴取者の正面の右側θ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。そして、ＢＲ（−θ２）、ＢＬ（−θ２）は、聴取者の正面の左側θ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。そして、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、聴取者の正面の右側θ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。例えば、音源をＢＬ（−θ１）とコンボリューションして、左側チャンネルで再生し、ＢＲ（−θ１）とコンボリューションして、右側チャンネルで再生すれば、聴取者は、仮想の音源が−θ１角度であるように感じられる。
【００３１】
ＬＰＦ５１２を通過した信号は、ＢＬ（−θ１）、ＢＲ（−θ１）、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）とそれぞれコンボリューションされ、ＨＰＦ ５１４を通過した信号は、
ＢＲ（−θ２）、ＢＬ（−θ２）、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）とそれぞれコンボリューションされる。
【００３２】
このとき、ＢＬ（−θ１）とコンボリューションされた信号及びＢＬ（θ２）とコンボリューションされた信号とが合わせられ（５１２）、ＢＲ（−θ１）とコンボリューションされた信号及びＢＲ（θ２）とコンボリューションされた信号とが合わせられる（５２２）。また、ＢＬ（−θ２）とコンボリューションされた信号及びＢＬ（θ１）とコンボリューションされた信号とが合わせられ（５２３）、ＢＲ（−θ２）とコンボリューションされた信号及びＢＲ（θ１）とコンボリューションされた信号とが合わせられる（５２４）。合算部５２１の出力及び合算部５２３の出力が合わせられて（５２５）、左側チャンネルに出力される。そして、合算部５２２の出力及び合算部５２４の出力が合わせられて（５２６）、右側チャンネルに出力される。
【００３３】
したがって、ＬＰＦ ５１２を通過した信号は、聴取者の正面左側にθ１角度に位置した仮想のスピーカと、右側にθ２角度に位置した仮想のスピーカとで再生され、ＨＰＦ ５１４を通過した信号は、聴取者の正面左側にθ２角度に位置した仮想のスピーカと、右側にθ１角度に位置した仮想のスピーカとで再生される。結局、ＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を通過した信号は、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位される。
【００３４】
クロストークキャンセラ部２３０は、非対称バイノーラル合成部２６０から出力される二つのチャンネルの信号を、クロストークキャンセレーションアルゴリズムが適用されたトランスオーラルフィルタ係数Ｃ１１（Ｚ）、Ｃ２１（Ｚ）、Ｃ１２（Ｚ）、Ｃ２２（Ｚ）を通じてデジタルフィルタリングする。
【００３５】
図５のようなシステムは、分離された信号に対して非対称的にバイノーラル合成したが、図３に示すように、仮想のスピーカが全体的には対称的な形態を有している。したがって、次式のようなＨＲＴＦ自体の対称性を利用し、同じ入力及び同じ出力を有するＨＲＴＦをコンボリューションする前にあらかじめ合わせれば、図６のように、構造を簡略化できる。
【００３６】
ＢＬ（θ１）＝ＢＲ（−θ１）、ＢＲ（θ１）＝ＢＬ（−θ１）、ＢＬ（θ２）＝ＢＲ（−θ２）、ＢＲ（θ２）＝ＢＬ（−θ２）
図６に示すように、全体的に見れば、仮想のスピーカを対称的に配置して、非対称バイノーラル合成部２２０が対称的な構造を有するため、音相が一方向に傾く現象を防止できる。また、非対称バイノーラル合成部２２０に入力される二チャンネルの信号は、モノサウンド信号からそれぞれＬＰＦ ５１２及びＨＰＦ ５１４を通過した相異なる信号であるので、聞取者の正面中央にファントムイメージとして生成されない。
【００３７】
ここで、非対称バイノーラル合成部２２０及びクロストークキャンセラ部２３０の係数は変わらない値であるので、相互乗算して、次のようにワイドニングフィルタ行列で形成されうる。
【００３８】
【数４】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表し、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、それぞれ右側にθ２角度で測定された左耳及び右耳のＨＲＴＦを表す。
【００３９】
図７は、図６の非対称バイノーラル合成部２２０及びクロストークキャンセラ部２３０をワイドニングフィルタ行列式により最適化したブロック図である。図７に示すように、非対称バイノーラル合成部２１０及びクロストークキャンセラ部２２０を合わせて、ワイドニングフィルタ部７１０と定義する。ステレオサウンドが、ワイドニングフィルタ部７１０を通過して２個のスピーカを通じて再生されれば、前方に広く配置した仮想のスピーカを通じて音がするように感じられる。この場合、仮想のスピーカの数及び位置によって、ステレオサウンドが広くなるが、仮想のスピーカが位置していない正面中央での声が空いたように感じられるので、聴取者は、不安感と共に音色が変質した不自然な音を聞く。これを解決するために、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０を定義して、実際に左スピーカ２８０−１及び右スピーカ２８０−２を通じても声を出力させる。左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、実際のスピーカ及び仮想のスピーカの出力の大きさ及び時間遅延を調整する。左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０の時間遅延は、音色を変えないために、あらかじめ設計されたワイドニングフィルタ７１０の時間遅延と合わせる。左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、実際のスピーカと仮想のスピーカとの間の出力レベルの比率を決定する。したがって、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０は、ステレオサウンドが分離される程度を調整できる。極端な場合に、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０の大きさが０に近ければ、仮想のスピーカのみを通じて声が再生されるので、ステレオサウンドステージが広くなる一方、真中での声が空き、左ダイレクトフィルタ２４０及び右ダイレクトフィルタ２５０の大きさが非常に大きければ、実際のスピーカのみを通じて声が再生されるので、ワイドステレオ効果がなくなる。したがって、数多くの聴取実験を通じてダイレクトフィルタの大きさを決定せねばならない。図７に示すように、ワイドニングフィルタ７１０は、二つのチャンネルに入力される信号を仮想音源に形成して、仮想のスピーカに出力させ、左ダイレクトフィルタ（Ａ（ｚ））２４０及び右ダイレクトフィルタ（Ａ（ｚ））２５０は、入力される二チャンネルの信号及び仮想音源の信号の特性を調節して、実際のスピーカに出力させる。
【００４０】
また、本発明は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られうるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、フラッシュメモリ、光データ記録装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードとして保存かつ実行されうる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ワイドモノサウンドの再生方法及びシステムに係り、一般的に、パソコン、ＴＶ、ノート型パソコン、携帯電話などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のモノサウンド再生システムのブロック図である。
【図２】本発明に係るワイドモノサウンドの再生システムの全体ブロック図である。
【図３】図２のワイドモノサウンドの再生システムで、ワイドモノサウンドで再生する方法の概念図である。
【図４Ａ】図２の信号分離部の一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】図２の信号分離部の一実施形態を示す図である。
【図５】図２のワイドモノサウンドの再生システムの詳細図である。
【図６】図５のワイドモノサウンドの再生システムを簡略化したブロック図である。
【図７】図６のワイドモノサウンドの再生システムを最適化したブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
２１０ 信号分離部
ｘ１、ｘ２ 信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイドモノサウンドの再生方法において、
（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、
（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なる頭伝達関数を反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる仮想音源の生成過程と、
（ｃ）前記生成された仮想音源のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセリング過程とを含むワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項２】
前記入力されるモノサウンドと前記クロストークキャンセリングされた仮想音源との間の信号特性を調整するダイレクトフィルタリング過程をさらに含む請求項１に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項３】
前記ダイレクトフィルタリング過程は、クロストークキャンセリングされた仮想音源の出力レベル及び時間遅延によって信号特性が決定されることを特徴とする請求項２に記載のモノサウンド再生方法。
【請求項４】
前記信号分離過程は、入力されるモノサウンドを周波数バンド別に分離することを特徴とする請求項１に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項５】
前記信号分離過程は、入力されるモノサウンドを位相別に分離することを特徴とする請求項１に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項６】
前記仮想音源の生成過程は、前記分離された第１信号を左右の異なる仮想の位置に定位させ、前記分離された第２信号を左右の異なる仮想の位置に定位されるが、前記第１信号が定位された仮想の位置と対称的な仮想の位置に定位させることを特徴とする請求項１に記載のモノサウンド再生方法。
【請求項７】
前記仮想音源の生成過程は、分離された第１信号は、左側に第１角度に位置した仮想のスピーカと、右側に第１角度より大きな第２角度に位置した仮想のスピーカとで再生され、分離された第２信号は、左側に前記第２角度に位置した仮想のスピーカと、右側に第１角度θ１に位置した仮想のスピーカとで再生されることを特徴とする請求項１に記載のモノサウンド再生方法。
【請求項８】
ワイドモノサウンドの再生方法において、
（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、
（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なる頭伝達関数を反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させ、前記非対称的な仮想の位置に定位された各信号のクロストークをキャンセリングするワイドニングフィルタリング過程と、
（ｃ）前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセリングされた仮想音源との間のゲイン及びディレイを調整するダイレクトフィルタリング過程とを含むことを特徴とするワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項９】
前記ワイドニングフィルタリング過程は、
【数１】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表し、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、それぞれ右にθ２角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表すことを特徴とする請求項８に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項１０】
前記ワイドニングフィルタリング過程は、
第１セットの所定の頭伝達関数を、複数の非相関信号の一つに適用して、聴取点に対して少なくとも二つ以上の非対称点に第１非相関信号を定位させる過程と、
第２セットの所定の頭伝達関数を、第２複数の非相関信号の他の一つに適用して、聴取点に対して少なくとも他の二つ以上の非対称点に第１非相関信号を定位させる過程と、
前記適用された前記第１セットの所定の頭伝達関数から出力された右耳成分と、前記適用された前記第２セットの所定の頭伝達関数から出力された左耳成分とを合算して、右耳成分信号を生成する過程と、
前記適用された前記第１セットの所定の頭伝達関数から出力された左耳成分と、前記適用された前記第２セットの所定の頭伝達関数から出力された右耳成分とを合算して、左耳成分信号を生成する過程と、
所定のクロストークキャンセレーション係数のマトリックスを使用して、前記右耳成分信号と左耳成分信号との間にクロストークをキャンセリングする過程とを含むことを特徴とする請求項８に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項１１】
前記第１セットの所定の頭伝達関数は、
第１聴取点上の第１角度に、第１非相関信号の一部分を定位させるための左耳及び右耳の第１頭伝達関数及び第２頭伝達関数と、
第２聴取点上の第１角度と異なる第２角度に、第１非相関信号の他の部分を定位させるための左耳及び右耳の第３頭伝達関数及び第４頭伝達関数とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項１２】
ワイドモノサウンドの再生システムにおいて、
入力されるモノサウンドを、非相関された複数頓着信号に分離する信号分離部と、
前記信号分離部で分離された各信号に対して相異なる頭伝達関数を反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させるバイノーラル合成部と、
所定の音響伝達関数に基づいて、前記バイノーラル合成部で仮想の位置で定位された仮想音源間のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセラ部と、
前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセラ部でクロストークキャンセリングされた仮想音源との間の信号特性を調整するダイレクトフィルタ部と、
前記ダイレクトフィルタ部から出力される信号と、前記クロストークキャンセラ部から出力される信号とを合算して、左右スピーカに出力する出力部とを備えることを特徴とするワイドモノサウンドの再生システム。
【請求項１３】
前記信号分離部は、
入力されるモノサウンドの低域成分をフィルタリングする低域フィルタと、
入力されるモノサウンドの高域成分をフィルタリングする高域フィルタとを備えることを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドの再生システム。
【請求項１４】
前記バイノーラル合成部の頭伝達関数係数行列と、前記クロストークキャンセラ部のフィルタ係数行列とをコンボリューションして、ワイドニングフィルタ係数行列から構成し、そのワイドニングフィルタ係数行列は、
【数２】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表し、ＢＬ（θ２）及びＢＲ（θ２）は、それぞれ右側にθ２角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表すことを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドシステム。
【請求項１５】
前記ダイレクトフィルタ部は、ゲイン及びディレイからなるフィルタであることを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドシステム。
【請求項１６】
前記ダイレクトフィルタ部は、前記入力されるモノサウンド信号をゲイン及びディレイを調整して、それぞれ左右に分離して出力する左右フィルタを備えることを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドシステム。
【請求項１７】
モノサウンドシステムにおいて、
第１スピーカ及び第２スピーカのうち少なくとも何れか一つに対応するシングルチャンネルサウンド信号を発生させ、前記シングルチャンネルサウンド信号から第１信号及び第２信号を決定し、前記システムの聴取点に対してワイド角度で第１信号及び第２信号のそれぞれに出力するために、複数の非対称の仮想のスピーカを発生させる仮想サウンドソース発生部を備えることを特徴とするモノサウンドシステム。
【請求項１】
ワイドモノサウンドの再生方法において、
（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、
（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なる頭伝達関数を反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させる仮想音源の生成過程と、
（ｃ）前記生成された仮想音源のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセリング過程とを含むワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項２】
前記入力されるモノサウンドと前記クロストークキャンセリングされた仮想音源との間の信号特性を調整するダイレクトフィルタリング過程をさらに含む請求項１に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項３】
前記ダイレクトフィルタリング過程は、クロストークキャンセリングされた仮想音源の出力レベル及び時間遅延によって信号特性が決定されることを特徴とする請求項２に記載のモノサウンド再生方法。
【請求項４】
前記信号分離過程は、入力されるモノサウンドを周波数バンド別に分離することを特徴とする請求項１に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項５】
前記信号分離過程は、入力されるモノサウンドを位相別に分離することを特徴とする請求項１に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項６】
前記仮想音源の生成過程は、前記分離された第１信号を左右の異なる仮想の位置に定位させ、前記分離された第２信号を左右の異なる仮想の位置に定位されるが、前記第１信号が定位された仮想の位置と対称的な仮想の位置に定位させることを特徴とする請求項１に記載のモノサウンド再生方法。
【請求項７】
前記仮想音源の生成過程は、分離された第１信号は、左側に第１角度に位置した仮想のスピーカと、右側に第１角度より大きな第２角度に位置した仮想のスピーカとで再生され、分離された第２信号は、左側に前記第２角度に位置した仮想のスピーカと、右側に第１角度θ１に位置した仮想のスピーカとで再生されることを特徴とする請求項１に記載のモノサウンド再生方法。
【請求項８】
ワイドモノサウンドの再生方法において、
（ａ）入力されるモノサウンドを、非相関された複数の信号に分離する信号分離過程と、
（ｂ）前記分離された各信号に対して相異なる頭伝達関数を反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させ、前記非対称的な仮想の位置に定位された各信号のクロストークをキャンセリングするワイドニングフィルタリング過程と、
（ｃ）前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセリングされた仮想音源との間のゲイン及びディレイを調整するダイレクトフィルタリング過程とを含むことを特徴とするワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項９】
前記ワイドニングフィルタリング過程は、
【数１】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表し、ＢＬ（θ２）、ＢＲ（θ２）は、それぞれ右にθ２角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表すことを特徴とする請求項８に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項１０】
前記ワイドニングフィルタリング過程は、
第１セットの所定の頭伝達関数を、複数の非相関信号の一つに適用して、聴取点に対して少なくとも二つ以上の非対称点に第１非相関信号を定位させる過程と、
第２セットの所定の頭伝達関数を、第２複数の非相関信号の他の一つに適用して、聴取点に対して少なくとも他の二つ以上の非対称点に第１非相関信号を定位させる過程と、
前記適用された前記第１セットの所定の頭伝達関数から出力された右耳成分と、前記適用された前記第２セットの所定の頭伝達関数から出力された左耳成分とを合算して、右耳成分信号を生成する過程と、
前記適用された前記第１セットの所定の頭伝達関数から出力された左耳成分と、前記適用された前記第２セットの所定の頭伝達関数から出力された右耳成分とを合算して、左耳成分信号を生成する過程と、
所定のクロストークキャンセレーション係数のマトリックスを使用して、前記右耳成分信号と左耳成分信号との間にクロストークをキャンセリングする過程とを含むことを特徴とする請求項８に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項１１】
前記第１セットの所定の頭伝達関数は、
第１聴取点上の第１角度に、第１非相関信号の一部分を定位させるための左耳及び右耳の第１頭伝達関数及び第２頭伝達関数と、
第２聴取点上の第１角度と異なる第２角度に、第１非相関信号の他の部分を定位させるための左耳及び右耳の第３頭伝達関数及び第４頭伝達関数とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のワイドモノサウンドの再生方法。
【請求項１２】
ワイドモノサウンドの再生システムにおいて、
入力されるモノサウンドを、非相関された複数頓着信号に分離する信号分離部と、
前記信号分離部で分離された各信号に対して相異なる頭伝達関数を反映して、人間の頭の正面中央を中心に左右非対称的な仮想の位置に定位させるバイノーラル合成部と、
所定の音響伝達関数に基づいて、前記バイノーラル合成部で仮想の位置で定位された仮想音源間のクロストークをキャンセリングするクロストークキャンセラ部と、
前記入力されるモノサウンドと、前記クロストークキャンセラ部でクロストークキャンセリングされた仮想音源との間の信号特性を調整するダイレクトフィルタ部と、
前記ダイレクトフィルタ部から出力される信号と、前記クロストークキャンセラ部から出力される信号とを合算して、左右スピーカに出力する出力部とを備えることを特徴とするワイドモノサウンドの再生システム。
【請求項１３】
前記信号分離部は、
入力されるモノサウンドの低域成分をフィルタリングする低域フィルタと、
入力されるモノサウンドの高域成分をフィルタリングする高域フィルタとを備えることを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドの再生システム。
【請求項１４】
前記バイノーラル合成部の頭伝達関数係数行列と、前記クロストークキャンセラ部のフィルタ係数行列とをコンボリューションして、ワイドニングフィルタ係数行列から構成し、そのワイドニングフィルタ係数行列は、
【数２】
ここで、Ｗ１１、Ｗ１２、Ｗ２１、Ｗ２２は、ワイドニングフィルタ係数であり、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２は、クロストークキャンセラ係数であり、ＢＬ（θ１）、ＢＲ（θ１）は、それぞれ右にθ１角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表し、ＢＬ（θ２）及びＢＲ（θ２）は、それぞれ右側にθ２角度で測定された左耳及び右耳の頭伝達関数を表すことを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドシステム。
【請求項１５】
前記ダイレクトフィルタ部は、ゲイン及びディレイからなるフィルタであることを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドシステム。
【請求項１６】
前記ダイレクトフィルタ部は、前記入力されるモノサウンド信号をゲイン及びディレイを調整して、それぞれ左右に分離して出力する左右フィルタを備えることを特徴とする請求項１２に記載のワイドモノサウンドシステム。
【請求項１７】
モノサウンドシステムにおいて、
第１スピーカ及び第２スピーカのうち少なくとも何れか一つに対応するシングルチャンネルサウンド信号を発生させ、前記シングルチャンネルサウンド信号から第１信号及び第２信号を決定し、前記システムの聴取点に対してワイド角度で第１信号及び第２信号のそれぞれに出力するために、複数の非対称の仮想のスピーカを発生させる仮想サウンドソース発生部を備えることを特徴とするモノサウンドシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２８６２４（Ｐ２００７−２８６２４Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９３０４３（Ｐ２００６−１９３０４３）
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
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