定位解析装置および音響処理装置
【課題】ステレオ信号の定位位置を簡便に推定する。
【解決手段】信号取得部３４は、ステレオ信号Ｓ0(t)を構成する音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を加算した和信号Ｍ[k]と音響信号Ｌ[k]から音響信号Ｒ[k]を減算した差信号Ｓ[k]とを取得する。比算定部４２は、和信号Ｍ[k]に対する差信号Ｓ[k]の振幅比ｐ[k]を帯域Ｂ[k]毎に算定する。定位推定部４４は、比算定部４２が算定した振幅比ｐ[k]に応じてステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。
【解決手段】信号取得部３４は、ステレオ信号Ｓ0(t)を構成する音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を加算した和信号Ｍ[k]と音響信号Ｌ[k]から音響信号Ｒ[k]を減算した差信号Ｓ[k]とを取得する。比算定部４２は、和信号Ｍ[k]に対する差信号Ｓ[k]の振幅比ｐ[k]を帯域Ｂ[k]毎に算定する。定位推定部４４は、比算定部４２が算定した振幅比ｐ[k]に応じてステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ信号の定位位置（音源方向）を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音像が所望の位置に定位するステレオ信号をモノラルの音響信号から生成する技術が従来から提案されている。例えば非特許文献１には、図７や以下の数式(a1)および数式(a2)に示すように、モノラルの音響信号Ｘmono[k]（記号ｋは帯域を示す変数）に係数αL[k]および係数αR[k]を乗算することで左チャネルの音響信号Ｌ[k]と右チャネルの音響信号Ｒ[k]とを生成する技術が開示されている。
【数１】
【０００３】
係数αL[k]および係数αR[k]は、以下の数式(b1)および数式(b2)の演算で例えば目標の定位位置ｙ[k]に応じて算定される。定位位置ｙ[k]は、例えば利用者（音響信号の編集者）が０以上かつ１以下の範囲内で帯域毎に任意に指定する。
【数２】
図８や数式(b1)および数式(b2)から理解されるように、定位位置ｙ[k]が小さい（目標の定位位置が左方に位置する）ほど音響信号Ｌ[k]の音量が増加し、定位位置ｙ[k]が大きい（目標の定位位置が右方に位置する）ほど音響信号Ｒ[k]の音量が増加する。定位位置ｙ[k]を0.5とした場合が中央方向の定位に相当する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】MarC Vinyes, Jordi Bonada, Alex Loscos, "Demixing Commercial Music Productions wia Human-Assisted Time-Frequency Masking"，Audio Engineering Society 120th Convention, France, 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、目標の定位位置ｙ[k]に応じてステレオ形式の音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を生成する以上の処理とは逆に、例えばＣＤ等の記録媒体に記録された既存の音響信号Ｒ[k]および音響信号Ｌ[k]から帯域Ｂ[k]毎の定位位置ｙ[k]を推定できれば、例えばステレオ信号のうち音像が特定の位置に定位する音響成分の選択的な抑制や強調に適用できて便利である。そこで、音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]から定位位置ｙ[k]を推定する方法を検討する。
【０００６】
前掲の数式(b1)および数式(b2)から以下の数式(c)が導出される。
【数３】
数式(a1)および数式(a2)の関係を数式(c)に適用して変形することで以下の数式(d)が導出される。
【数４】
すなわち、既存のステレオ信号における音響信号Ｒ[k]の振幅|Ｒ[k]|と音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|とを数式(d)に適用することで帯域Ｂ[k]毎の定位位置ｙ[k]を推定することが可能である。しかし、振幅|Ｌ[k]|に対する振幅|Ｒ[k]|の比（以下「左右振幅比」という）ｐLR[k]（ｐLR[k]＝|Ｒ[k]|/|Ｌ[k]|）を含む演算は、以下に説明するように実際には容易ではない。
【０００７】
図９は、数式(d)の関係を図示したグラフである。横軸が左右振幅比ｐLR[k]を意味し、縦軸が数式(d)で算定される定位位置ｙ[k]を意味する。数式(d)および図９から理解されるように、数式(d)の左右振幅比ｐLR[k]の数値は０から理論的には無限大までの広範囲にわたる。したがって、左右振幅比ｐLR[k]の各数値と定位位置ｙ[k]の各数値とを対応させたテーブルを定位位置ｙ[k]の特定に利用する場合には、非常に大きいサイズのテーブルを用意する必要がある。数式(d)をテイラー展開した近似式で定位位置ｙ[k]を算定する場合には、定位位置ｙ[k]を高精度に推定するために高次のテイラー展開が必要である。また、振幅|Ｌ[k]|は０となり得るから（ゼロ除算）、振幅|Ｌ[k]|が０の場合にも定位位置ｙ[k]を安定的に算定するための特別な措置が必要である。以上の事情を考慮して、本発明は、ステレオ信号の定位位置を簡便に推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために本発明が採用する手段を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、以下の説明では、本発明の要素と後述の実施形態の要素との対応を括弧書で付記するが、本発明の範囲を実施形態の例示に限定する趣旨ではない。
【０００９】
本発明の定位解析装置は、ステレオ信号（例えばステレオ信号Ｓ0(t)）を構成する第１音響信号（例えば音響信号Ｌ[k]）および第２音響信号（例えば音響信号Ｒ[k]）を加算した和信号（例えば和信号Ｍ[k]）と第１音響信号から第２音響信号を減算した差信号（例えば差信号Ｓ[k]）とを取得する信号取得手段（例えば信号取得部３４）と、和信号に対する差信号の比（例えば和差振幅比ｐ[k]）を算定する比算定手段（例えば比算定部４２）と、比算定手段が算定した比に応じてステレオ信号の推定定位位置（例えば推定定位位置Ｙ[k]）を特定する定位推定手段（例えば定位推定部４４）とを具備する。以上の構成では、第１音響信号および第２音響信号を加算した和信号と第１音響信号から第２音響信号を減算した差信号との比に応じてステレオ信号の推定定位位置が特定される。したがって、例えば第１音響信号と第２音響信号との振幅比に応じてステレオ信号の定位位置を推定する構成と比較して簡便にステレオ信号の定位位置を推定することが可能である。
【００１０】
本発明の好適な態様において、信号取得手段は、第１音響信号および第２音響信号を加算して和信号を生成する加算手段（例えば加算部３４２）と、第１音響信号から第２音響信号を減算して差信号を生成する減算手段（例えば減算部３４４）とを含む。以上の態様においては、例えばＣＤ等の記録媒体に記録された一般的なステレオ信号について推定定位位置を特定することが可能である。
【００１１】
なお、音響信号の指向特性の類似性を考慮すると、以上の定位解析装置における和信号および差信号をＭＳ方式の収音機器のＭ信号およびＳ信号に置換することも可能である。すなわち、本発明の他の態様の定位解析装置は、単一指向性または無指向性のＭ信号と双指向性のＳ信号とを取得する信号取得手段（例えば信号取得部３４）と、Ｍ信号に対するＳ信号の比を算定する比算定手段（例えば比算定部４２）と、比算定手段が算定した比に応じて推定定位位置を特定する定位推定手段とを具備する。
【００１２】
本発明の好適な態様において、定位推定手段は、比算定手段が算定した比の逆正接（アークタンジェント）に応じた数値を推定定位位置として特定する。以上の構成によれば、数式(b1)の係数αL[k]と数式(b2)のαR[k]とを利用して生成されたステレオ信号の定位位置を高精度に推定することが可能である。
【００１３】
本発明の好適な態様において、比算定手段は、和信号に対する差信号の比を複数の帯域の各々について算定し、定位推定手段は、比算定手段が各帯域について算定した比に応じてステレオ信号の帯域毎に推定定位位置を特定する。以上の態様によれば、ステレオ信号の帯域毎に推定定位位置が特定されるから、音像の位置が相違する複数種の音響を混合したステレオ信号について音像毎の定位位置を特定することが可能である。
【００１４】
本発明は、以上の各形態に係る定位解析装置を適用した音響処理装置（例えば音響処理装置２００）としても実施される。本発明の好適な態様に係る音響処理装置は、ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算して和信号を生成する加算手段と、第１音響信号から第２音響信号を減算して差信号を生成する減算手段と、和信号に対する差信号の比を複数の帯域の各々について算定する比算定手段と、比算定手段が各帯域について算定した比に応じてステレオ信号の帯域毎に推定定位位置を特定する定位推定手段と、対象定位範囲を指定する範囲指定手段と、ステレオ信号のうち推定定位位置が対象定位範囲内にある帯域の音響成分を抑圧または強調する音響処理手段とを具備する。以上の構成によれば、本発明の定位解析装置と同様の効果に加えて、音像が特定の位置に定位する音響成分を簡便かつ高精度に抑圧または強調できるという効果が実現される。
【００１５】
以上の各態様に係る定位解析装置は、推定定位位置の特定に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。本発明に係るプログラムは、ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算した和信号と第１音響信号から第２音響信号を減算した差信号とを取得する信号取得処理と、和信号に対する差信号の比を算定する比算定処理と、比算定処理で算定した比に応じてステレオ信号の推定定位位置を特定する定位推定処理とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明に係る定位解析装置と同様の作用および効果が奏される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る定位解析装置のブロック図である。
【図２】定位位置と和差振幅比との関係を示すグラフである。
【図３】和差振幅比と推定定位位置との関係を示すグラフである。
【図４】推定定位位置の特定に使用されるテーブルの模式図である。
【図５】第２実施形態に係る音響処理装置のブロック図である。
【図６】定位画像の模式図である。
【図７】ステレオ信号を生成する過程の模式図である。
【図８】目標の定位位置とステレオ信号の生成に適用される係数との関係を示すグラフである。
【図９】左右振幅比と定位位置との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る定位解析装置１００のブロック図である。図１に示すように、定位解析装置１００には信号供給装置１２が接続される。信号供給装置１２は、図７を参照して説明したように定位位置（音源方向）ｙ[k]が帯域Ｂ[k]毎に相違するように収録または加工された時間領域のステレオ信号Ｓ0(t)を定位解析装置１００に供給する。ステレオ信号Ｓ0(t)は、左チャネルの音響信号ＳL(t)と右チャネルの音響信号ＳR(t)とで構成される。定位解析装置１００は、ステレオ信号Ｓ0(t)の定位位置ｙ[k]の推定値（以下「推定定位位置」という）Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。例えば周囲の音響に応じたステレオ信号Ｓ0(t)を収音する収音機器（ステレオマイク）や、可搬型または内蔵型の記録媒体からステレオ信号Ｓ0(t)を取得して定位解析装置１００に出力する再生装置や、通信網からステレオ信号Ｓ0(t)を受信して定位解析装置１００に出力する通信装置が信号供給装置１２として採用され得る。
【００１８】
図１に示すように、定位解析装置１００は、演算処理装置２２と記憶装置２４とを具備するコンピュータシステムで実現される。記憶装置２４は、演算処理装置２２が実行するプログラムや演算処理装置２２が使用する各種の情報を記憶する。半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の記録媒体または複数種の記録媒体の組合せが記憶装置２４として任意に利用される。ステレオ信号Ｓ0(t)を記憶装置２４に格納した構成（したがって信号供給装置１２は省略され得る）も好適である。
【００１９】
演算処理装置２２は、記憶装置２４に記憶されたプログラムを実行することで複数の機能（周波数解析部３２，信号取得部３４，推定処理部３６）を実現する。なお、演算処理装置２２の各機能を複数の集積回路に分散した構成や、専用の電子回路（DSP）が各機能を実現する構成も採用され得る。
【００２０】
周波数解析部３２は、音響信号ＳL(t)および音響信号ＳR(t)の周波数スペクトル（複素スペクトル）を時間軸上の単位期間（フレーム）毎に順次に生成する。周波数解析部３２による処理には、例えば短時間フーリエ変換等の公知の周波数分析が任意に採用され得る。音響信号ＳL(t)を帯域Ｂ[k]毎に区分した音響信号Ｌ[k]と音響信号ＳR(t)を帯域Ｂ[k]毎に区分した音響信号Ｒ[k]とが周波数スペクトルから特定される。記号ｋは周波数軸上に設定された複数の周波数帯域の何れかを示す変数である。なお、通過帯域が相違する複数の帯域通過フィルタで構成されるフィルタバンクも周波数解析部３２として採用され得る。
【００２１】
信号取得部３４は、帯域Ｂ[k]毎の和信号Ｍ[k]と帯域Ｂ[k]毎の差信号Ｓ[k]とを単位期間毎に順次に取得する。具体的には、信号取得部３４は、加算部３４２と減算部３４４とを含んで構成される。加算部３４２は、音響信号Ｌ[k]と音響信号Ｒ[k]とを帯域Ｂ[k]毎に加算することで和信号Ｍ[k]を生成する（Ｍ[k]＝Ｒ[k]＋Ｌ[k]）。減算部３４４は、音響信号Ｌ[k]から音響信号Ｒ[k]を減算することで帯域Ｂ[k]毎に差信号Ｓ[k]を生成する（Ｓ[k]＝Ｌ[k]−Ｒ[k]）。
【００２２】
推定処理部３６は、信号取得部３４が生成した和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]からステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置（推定音源方向）Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。推定定位位置Ｙ[k]の特定は例えば単位期間毎に順次に実行される。和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]と推定定位位置Ｙ[k]との関係を以下に詳述する。
【００２３】
前掲の数式(b1)および数式(b2)から以下の数式(A1)および数式(A2)が導出される。
【数５】
【００２４】
和信号Ｍ[k]の振幅ＡM[k]（ＡM[k]＝|Ｍ[k]|）に対する差信号Ｓ[k]の振幅ＡS[k]（ＡS[k]＝|Ｓ[k]|の比（以下「和差振幅比」という）ｐ[k]は、以下の数式(B)で表現される。なお、数式(B)の導出には、数式(a1)および数式(a2)の関係を適用した。
【数６】
【００２５】
数式(B)に数式(A1)および数式(A2)を適用することで以下の数式(C)が導出される。
【数７】
図２は、数式(C)の関係を図示したグラフである。横軸が定位位置ｙ[k]を意味し、縦軸が和差振幅比ｐ[k]を意味する。図２から理解されるように、定位位置ｙ[k]が０以上かつ１以下の範囲内で変化する場合を想定すると、和差振幅比ｐ[k]は−１以上かつ＋１以下の範囲内の数値となる。
【００２６】
数式(C)の定位位置ｙ[k]を推定定位位置Ｙ[k]に置換して変形すると、以下の数式(D)が導出される。すなわち、推定定位位置Ｙ[k]は、和差振幅比ｐ[k]を変数とする逆正接関数（アークタンジェント）として表現される。
【数８】
図３は、数式(D)の関係を図示したグラフである。横軸が和差振幅比ｐ[k]を意味し、縦軸が推定定位位置Ｙ[k]を意味する。前述の通り和差振幅比ｐ[k]が−１以上かつ＋１以下の範囲内で変化する場合、推定定位位置Ｙ[k]は０以上かつ１以下の範囲内の数値となる。
【００２７】
図１の推定処理部３６は、信号取得部３４が取得した和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]の和差振幅比ｐ[k]と推定定位位置Ｙ[k]との関係が数式(D)の関係に合致または近似するように、和差振幅比ｐ[k]に応じた推定定位位置Ｙ[k]を特定する。具体的には、推定処理部３６は、比算定部４２と定位推定部４４とを含んで構成される。
【００２８】
比算定部４２は、信号取得部３４が取得した和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]の和差振幅比ｐ[k]を帯域Ｂ[k]毎に算定する。すなわち、比算定部４２は、和信号Ｍ[k]の振幅ＡM[k]と差信号Ｓ[k]の振幅ＡS[k]とを算定し、振幅ＡS[k]を振幅ＡM[k]で除算することで和差振幅比ｐ[k]を算定する。和差振幅比ｐ[k]の分母に相当する振幅ＡM[k]の和信号Ｍ[k]は音響信号Ｌ[k]と音響信号Ｒ[k]との加算であるから、音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|および音響信号Ｒ[k]の振幅|Ｒ[k]|の一方が０の場合でも和差振幅比ｐ[k]は有意な数値となる（すなわちゼロ除算は発生しない）。
【００２９】
定位推定部４４は、比算定部４２が算定した和差振幅比ｐ[k]に応じてステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。具体的には、定位推定部４４は、記憶装置２４に記憶されたテーブルＴBLを推定定位位置Ｙ[k]の特定に利用する。図４に示すように、テーブルＴBLは、和差振幅比ｐ[k]の各数値（ｐ1，ｐ2，……）と推定定位位置Ｙ[k]の各数値（Ｙ1，Ｙ2，……）とを対応付ける。定位推定部４４は、比算定部４２が算定した和差振幅比ｐ[k]に対応する推定定位位置Ｙ[k]を記憶装置２４内のテーブルＴBLから帯域Ｂ[k]毎に特定する。テーブルＴBL内で相対応する和差振幅比ｐ[k]と推定定位位置Ｙ[k]との関係は数式(D)の関係に合致または近似する。したがって、定位推定部４４は、和差振幅比ｐ[k]の逆正接に応じた推定定位位置Ｙ[k]を特定する。
【００３０】
以上に説明したように、第１実施形態によれば、ステレオ信号Ｓ0(t)から帯域Ｂ[k]毎の推定定位位置Ｙ[k]を特定することが可能である。音響信号Ｌ[k]と音響信号Ｒ[k]との左右振幅比ｐLR[k]に応じて数式(d)で定位位置ｙ[k]を推定する構成（以下「対比例」という）では、左右振幅比ｐLR[k]の数値が数値は０から無限大までの広範囲にわたるから、左右振幅比ｐLR[k]と定位位置ｙ[k]とを対応させたテーブルを利用して定位位置ｙ[k]を特定する場合にはテーブルが非常に大きいサイズとなる。他方、第１実施形態で推定定位位置Ｙ[k]の特定に使用される和差振幅比ｐ[k]は−１以上かつ＋１以下の範囲内の数値である。したがって、所期の分解能を実現するために必要なテーブルＴBLのサイズは対比例と比較して充分に低減される。また、音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|および音響信号Ｒ[k]の振幅|Ｒ[k]|の一方が０の場合でも和差振幅比ｐ[k]は有意な数値となるから、音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|が０の場合に左右振幅比ｐLR[k]がゼロ除算となる対比例と比較して推定定位位置Ｙ[k]を安定的に特定できるという利点もある。以上に説明したように、第１実施形態によれば、ステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を簡便に特定することが可能である。
【００３１】
＜Ｂ：第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各態様において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３２】
図５は、本発明の第２実施形態に係る音響処理装置２００のブロック図である。音響処理装置２００は、音響信号ＳL(t)と音響信号ＳR(t)とで構成されるステレオ信号Ｓ0(t)から、音像が特定の範囲（以下「対象定位範囲」という）内に位置する音響成分を抑圧または強調した左チャネルの音響信号ＱL(t)と右チャネルの音響信号ＱR(t)とを生成する。図５に示すように、音響信号ＳL(t)および音響信号ＳR(t)を供給する信号供給装置１２のほか入力装置１４と表示装置１６と放音装置１８とが音響処理装置２００に接続される。
【００３３】
入力装置１４（例えばマウスやキーボード）は、利用者からの指示を受付ける。表示装置１６（例えば液晶表示装置）は、音響処理装置２００から指示された画像を表示する。放音装置１８（例えばステレオスピーカ）は、音響処理装置２００が生成した音響信号ＱL(t)および音響信号ＱR(t)に応じた音響を再生する。
【００３４】
図５に示すように、音響処理装置２００は、演算処理装置６２と記憶装置６４とを具備するコンピュータシステムで実現される。記憶装置６４は、演算処理装置６２が実行するプログラムや各種の情報を記憶する。演算処理装置６２は、記憶装置６４に記憶されたプログラムを実行することで複数の機能（定位解析部７２，表示制御部７４，範囲指定部７６，音響処理部７８）を実現する。定位解析部７２は、第１実施形態の定位解析装置１００と同様の構成（すなわち、周波数解析部３２と信号取得部３４と推定処理部３６とを含む要素）であり、信号供給装置１２から供給される音響信号ＳL(t)および音響信号ＳR(t)からステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。したがって、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。
【００３５】
表示制御部７４は、定位解析部７２が帯域Ｂ[k]毎に特定した推定定位位置Ｙ[k]を利用者が確認するために参照する図６の定位画像１６２を生成して表示装置１６に表示させる。定位画像１６２は、相交差する定位軸（横軸）１６４と周波数軸１６６とで規定される平面内に複数の定位点ｑを配置した画像である。定位軸１６４は、各帯域Ｂ[k]の推定定位位置Ｙ[m]を意味する。すなわち、周波数軸１６６上の各帯域Ｂ[k]に対応する座標と、定位軸１６４のうち定位解析部７２が帯域Ｂ[k]毎に特定した各推定定位位置Ｙ[k]に対応する座標との交点に定位点ｑが配置される。したがって、利用者は、定位画像１６２を視認することで、ステレオ信号Ｓ0(t)の各帯域Ｂ[k]の音響成分の推定定位位置Ｙ[k]を容易かつ直感的に把握することが可能である。
【００３６】
図５の範囲指定部７６は、対象定位範囲Ａを可変に指定する。具体的には、図６に示すように、範囲指定部７６は、入力装置１４に対する操作で利用者が選択した範囲を対象定位範囲Ａとして指定する。対象定位範囲Ａの位置やサイズは利用者からの指示に応じて可変に設定される。利用者は、定位画像１６２内の各定位点ｑの分布を確認しながら、所望の推定定位位置Ｙ[k]や所望の帯域Ｂ[k]に対応する定位点ｑを内包するように対象定位範囲Ａを選択する。
【００３７】
図５の音響処理部７８は、信号供給装置１２から供給されるステレオ信号Ｓ0(t)のうち、範囲指定部７６が指定した対象定位範囲Ａ内に推定定位位置Ｙ[k]が位置する帯域Ｂ[k]の音響成分を抑圧または強調する。具体的には、音響処理部７８は、対象定位範囲Ａ内に位置する定位点ｑ（すなわち推定定位位置Ｙ[k]が対象定位範囲Ａ内に位置する定位点ｑ）に対応した各帯域Ｂ[k]を目標帯域として選択し、周波数領域の音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]の各々のうち目標帯域内の音響成分を強調または抑圧する。以上の処理後の音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を時間領域に変換した音響信号ＱL(t)および音響信号ＱR(t)が放音装置１８に供給される。
【００３８】
なお、音響処理部７８が目標帯域の音響成分を抑圧または強調する方法は任意である。例えば、相異なる周波数に対応する複数の係数値（スペクトルゲイン）のうち各目標帯域に対応する係数値を０に設定するとともに目標帯域以外の各係数値を１に設定した係数列を音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]の各々に乗算することで各目標帯域の音響成分が抑圧（理想的には除去）される。また、各目標帯域に対応する係数値を１に設定するとともに目標帯域以外の各係数値を０に設定した係数列を音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]に乗算すれば、各目標帯域の音響成分を強調（抽出）することが可能である。
【００３９】
以上に説明したように、第２実施形態においては、推定定位位置Ｙ[m]が対象定位範囲Ａ内に位置する目標帯域の音響成分を抑圧または強調することが可能である。したがって、例えば音像の位置が相違する複数種の音響（例えば楽器の演奏音や歌唱音）が混合されたステレオ信号Ｓ0(t)から特定の方向に定位する音響（例えば中央方向に定位する歌唱音）のみを選択的に抑圧する（いわゆるマイナスワン）ことが可能である。
【００４０】
＜Ｃ：変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【００４１】
（１）変形例１
定位推定部４４が和差振幅比ｐ[k]から推定定位位置Ｙ[k]を特定する方法は任意である。例えば、数式(D)をテイラー展開した近似式に和差振幅比ｐ[k]を代入することで定位推定部４４が推定定位位置Ｙ[k]を算定する構成も採用され得る。以上の構成では、数式(d)をテイラー展開で近似する場合と比較して、低次のテイラー展開による近似式を使用した場合でも推定定位位置Ｙ[k]を高精度に特定できるという利点がある。したがって、第１実施形態と同様にステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を簡便に特定することが可能である。以上の例示から理解されるように、定位推定部４４は、比算定部４２が算定した和差振幅比ｐ[k]に応じて推定定位位置Ｙ[k]を特定する要素として包括され、推定定位位置Ｙ[k]の具体的な方法（例えばテーブルＴBLから検索するか数式(D)の演算で算定するか）は任意である。
【００４２】
（２）変形例２
複数の帯域Ｂ[k]の各々について推定定位位置Ｙ[k]を特定する構成は本発明において必須ではない。例えば、ステレオ信号Ｓ0(t)から抽出された１個の所定の帯域Ｂ[k]について推定定位位置Ｙ[k]を特定する構成や、ステレオ信号Ｓ0(t)の全帯域を対象として推定定位位置Ｙを特定する構成も採用され得る。
【００４３】
（３）変形例３
以上の各形態では、音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を加算した和信号Ｍ[k]と音響信号Ｌ[k]から音響信号Ｒ[k]を減算した差信号Ｓ[k]とを生成したが、指向特性の類似性を考慮すると、前述の各形態における和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]を、ＭＳ（Middle-Side）方式の収音機器が生成するＭ信号（Ｍマイクの収音信号）およびＳ信号（Ｓマイクの収音信号）に置換することも可能である。すなわち、信号取得部３４は、単一指向性または無指向性のＭ信号を和信号Ｍ[k]の代わりにＭマイクから取得し、双指向性のＳ信号を差信号Ｓ[k]の代わりにＳマイクから取得する。比算定部４２は、Ｍ信号およびＳ信号の振幅比ｐ[k]を帯域Ｂ[k]毎に算定する。以上のようにＭ信号およびＳ信号を利用する構成でも、前述の各形態と同様の作用および効果が実現され得る。以上の例示から理解されるように、信号取得部３４は、音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を加算した和信号Ｍ[k]と音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]の一方から他方を減算した差信号Ｓ[k]とを取得する要素のほか、単一指向性または無指向性のＭ信号と双指向性のＳ信号とを取得する要素としても特定される。
【００４４】
（４）変形例４
第２実施形態では、定位解析部７２が特定した推定定位位置Ｙ[k]を特定の音響成分の抑圧または強調に利用したが、推定定位位置Ｙ[k]を利用する方法は任意である。例えば、推定定位位置Ｙ[k]を適用した図６の定位画像１６２をステレオ信号Ｓ0(t)の解析結果として利用者に提示する解析装置としても本発明は実施され得る。また、第２実施形態では音響成分の抑圧や強調を例示したが、推定定位位置Ｙ[k]が対象定位範囲Ａ内に位置する目標帯域の音響成分に対して効果付与等の音響処理を選択的に実行する構成も好適である。
【００４５】
（５）変形例５
以上の形態では定位位置ｙ[k]および推定定位位置Ｙ[k]を０以上かつ１以下の数値としたが、定位位置ｙ[k]や推定定位位置Ｙ[k]の数値の範囲は任意である。したがって、和差振幅比ｐ[k]の値域も−１以上かつ＋１以下の範囲には限定されない。
【符号の説明】
【００４６】
１００……定位解析装置、１２……信号供給装置、１４……入力装置、１６……表示装置、１８……放音装置、２２，６２……演算処理装置、２４，６４……記憶装置、３２……周波数解析部、３４……信号取得部、３６……推定処理部、３４２……加算部、３４４……減算部、４２……比算定部、４４……定位推定部、２００……音響処理装置、７２……定位解析部、７４……表示制御部、７６……範囲指定部、７８……音響処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ信号の定位位置（音源方向）を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音像が所望の位置に定位するステレオ信号をモノラルの音響信号から生成する技術が従来から提案されている。例えば非特許文献１には、図７や以下の数式(a1)および数式(a2)に示すように、モノラルの音響信号Ｘmono[k]（記号ｋは帯域を示す変数）に係数αL[k]および係数αR[k]を乗算することで左チャネルの音響信号Ｌ[k]と右チャネルの音響信号Ｒ[k]とを生成する技術が開示されている。
【数１】
【０００３】
係数αL[k]および係数αR[k]は、以下の数式(b1)および数式(b2)の演算で例えば目標の定位位置ｙ[k]に応じて算定される。定位位置ｙ[k]は、例えば利用者（音響信号の編集者）が０以上かつ１以下の範囲内で帯域毎に任意に指定する。
【数２】
図８や数式(b1)および数式(b2)から理解されるように、定位位置ｙ[k]が小さい（目標の定位位置が左方に位置する）ほど音響信号Ｌ[k]の音量が増加し、定位位置ｙ[k]が大きい（目標の定位位置が右方に位置する）ほど音響信号Ｒ[k]の音量が増加する。定位位置ｙ[k]を0.5とした場合が中央方向の定位に相当する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】MarC Vinyes, Jordi Bonada, Alex Loscos, "Demixing Commercial Music Productions wia Human-Assisted Time-Frequency Masking"，Audio Engineering Society 120th Convention, France, 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、目標の定位位置ｙ[k]に応じてステレオ形式の音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を生成する以上の処理とは逆に、例えばＣＤ等の記録媒体に記録された既存の音響信号Ｒ[k]および音響信号Ｌ[k]から帯域Ｂ[k]毎の定位位置ｙ[k]を推定できれば、例えばステレオ信号のうち音像が特定の位置に定位する音響成分の選択的な抑制や強調に適用できて便利である。そこで、音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]から定位位置ｙ[k]を推定する方法を検討する。
【０００６】
前掲の数式(b1)および数式(b2)から以下の数式(c)が導出される。
【数３】
数式(a1)および数式(a2)の関係を数式(c)に適用して変形することで以下の数式(d)が導出される。
【数４】
すなわち、既存のステレオ信号における音響信号Ｒ[k]の振幅|Ｒ[k]|と音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|とを数式(d)に適用することで帯域Ｂ[k]毎の定位位置ｙ[k]を推定することが可能である。しかし、振幅|Ｌ[k]|に対する振幅|Ｒ[k]|の比（以下「左右振幅比」という）ｐLR[k]（ｐLR[k]＝|Ｒ[k]|/|Ｌ[k]|）を含む演算は、以下に説明するように実際には容易ではない。
【０００７】
図９は、数式(d)の関係を図示したグラフである。横軸が左右振幅比ｐLR[k]を意味し、縦軸が数式(d)で算定される定位位置ｙ[k]を意味する。数式(d)および図９から理解されるように、数式(d)の左右振幅比ｐLR[k]の数値は０から理論的には無限大までの広範囲にわたる。したがって、左右振幅比ｐLR[k]の各数値と定位位置ｙ[k]の各数値とを対応させたテーブルを定位位置ｙ[k]の特定に利用する場合には、非常に大きいサイズのテーブルを用意する必要がある。数式(d)をテイラー展開した近似式で定位位置ｙ[k]を算定する場合には、定位位置ｙ[k]を高精度に推定するために高次のテイラー展開が必要である。また、振幅|Ｌ[k]|は０となり得るから（ゼロ除算）、振幅|Ｌ[k]|が０の場合にも定位位置ｙ[k]を安定的に算定するための特別な措置が必要である。以上の事情を考慮して、本発明は、ステレオ信号の定位位置を簡便に推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために本発明が採用する手段を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、以下の説明では、本発明の要素と後述の実施形態の要素との対応を括弧書で付記するが、本発明の範囲を実施形態の例示に限定する趣旨ではない。
【０００９】
本発明の定位解析装置は、ステレオ信号（例えばステレオ信号Ｓ0(t)）を構成する第１音響信号（例えば音響信号Ｌ[k]）および第２音響信号（例えば音響信号Ｒ[k]）を加算した和信号（例えば和信号Ｍ[k]）と第１音響信号から第２音響信号を減算した差信号（例えば差信号Ｓ[k]）とを取得する信号取得手段（例えば信号取得部３４）と、和信号に対する差信号の比（例えば和差振幅比ｐ[k]）を算定する比算定手段（例えば比算定部４２）と、比算定手段が算定した比に応じてステレオ信号の推定定位位置（例えば推定定位位置Ｙ[k]）を特定する定位推定手段（例えば定位推定部４４）とを具備する。以上の構成では、第１音響信号および第２音響信号を加算した和信号と第１音響信号から第２音響信号を減算した差信号との比に応じてステレオ信号の推定定位位置が特定される。したがって、例えば第１音響信号と第２音響信号との振幅比に応じてステレオ信号の定位位置を推定する構成と比較して簡便にステレオ信号の定位位置を推定することが可能である。
【００１０】
本発明の好適な態様において、信号取得手段は、第１音響信号および第２音響信号を加算して和信号を生成する加算手段（例えば加算部３４２）と、第１音響信号から第２音響信号を減算して差信号を生成する減算手段（例えば減算部３４４）とを含む。以上の態様においては、例えばＣＤ等の記録媒体に記録された一般的なステレオ信号について推定定位位置を特定することが可能である。
【００１１】
なお、音響信号の指向特性の類似性を考慮すると、以上の定位解析装置における和信号および差信号をＭＳ方式の収音機器のＭ信号およびＳ信号に置換することも可能である。すなわち、本発明の他の態様の定位解析装置は、単一指向性または無指向性のＭ信号と双指向性のＳ信号とを取得する信号取得手段（例えば信号取得部３４）と、Ｍ信号に対するＳ信号の比を算定する比算定手段（例えば比算定部４２）と、比算定手段が算定した比に応じて推定定位位置を特定する定位推定手段とを具備する。
【００１２】
本発明の好適な態様において、定位推定手段は、比算定手段が算定した比の逆正接（アークタンジェント）に応じた数値を推定定位位置として特定する。以上の構成によれば、数式(b1)の係数αL[k]と数式(b2)のαR[k]とを利用して生成されたステレオ信号の定位位置を高精度に推定することが可能である。
【００１３】
本発明の好適な態様において、比算定手段は、和信号に対する差信号の比を複数の帯域の各々について算定し、定位推定手段は、比算定手段が各帯域について算定した比に応じてステレオ信号の帯域毎に推定定位位置を特定する。以上の態様によれば、ステレオ信号の帯域毎に推定定位位置が特定されるから、音像の位置が相違する複数種の音響を混合したステレオ信号について音像毎の定位位置を特定することが可能である。
【００１４】
本発明は、以上の各形態に係る定位解析装置を適用した音響処理装置（例えば音響処理装置２００）としても実施される。本発明の好適な態様に係る音響処理装置は、ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算して和信号を生成する加算手段と、第１音響信号から第２音響信号を減算して差信号を生成する減算手段と、和信号に対する差信号の比を複数の帯域の各々について算定する比算定手段と、比算定手段が各帯域について算定した比に応じてステレオ信号の帯域毎に推定定位位置を特定する定位推定手段と、対象定位範囲を指定する範囲指定手段と、ステレオ信号のうち推定定位位置が対象定位範囲内にある帯域の音響成分を抑圧または強調する音響処理手段とを具備する。以上の構成によれば、本発明の定位解析装置と同様の効果に加えて、音像が特定の位置に定位する音響成分を簡便かつ高精度に抑圧または強調できるという効果が実現される。
【００１５】
以上の各態様に係る定位解析装置は、推定定位位置の特定に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。本発明に係るプログラムは、ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算した和信号と第１音響信号から第２音響信号を減算した差信号とを取得する信号取得処理と、和信号に対する差信号の比を算定する比算定処理と、比算定処理で算定した比に応じてステレオ信号の推定定位位置を特定する定位推定処理とをコンピュータに実行させる。以上のプログラムによれば、本発明に係る定位解析装置と同様の作用および効果が奏される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る定位解析装置のブロック図である。
【図２】定位位置と和差振幅比との関係を示すグラフである。
【図３】和差振幅比と推定定位位置との関係を示すグラフである。
【図４】推定定位位置の特定に使用されるテーブルの模式図である。
【図５】第２実施形態に係る音響処理装置のブロック図である。
【図６】定位画像の模式図である。
【図７】ステレオ信号を生成する過程の模式図である。
【図８】目標の定位位置とステレオ信号の生成に適用される係数との関係を示すグラフである。
【図９】左右振幅比と定位位置との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る定位解析装置１００のブロック図である。図１に示すように、定位解析装置１００には信号供給装置１２が接続される。信号供給装置１２は、図７を参照して説明したように定位位置（音源方向）ｙ[k]が帯域Ｂ[k]毎に相違するように収録または加工された時間領域のステレオ信号Ｓ0(t)を定位解析装置１００に供給する。ステレオ信号Ｓ0(t)は、左チャネルの音響信号ＳL(t)と右チャネルの音響信号ＳR(t)とで構成される。定位解析装置１００は、ステレオ信号Ｓ0(t)の定位位置ｙ[k]の推定値（以下「推定定位位置」という）Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。例えば周囲の音響に応じたステレオ信号Ｓ0(t)を収音する収音機器（ステレオマイク）や、可搬型または内蔵型の記録媒体からステレオ信号Ｓ0(t)を取得して定位解析装置１００に出力する再生装置や、通信網からステレオ信号Ｓ0(t)を受信して定位解析装置１００に出力する通信装置が信号供給装置１２として採用され得る。
【００１８】
図１に示すように、定位解析装置１００は、演算処理装置２２と記憶装置２４とを具備するコンピュータシステムで実現される。記憶装置２４は、演算処理装置２２が実行するプログラムや演算処理装置２２が使用する各種の情報を記憶する。半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の記録媒体または複数種の記録媒体の組合せが記憶装置２４として任意に利用される。ステレオ信号Ｓ0(t)を記憶装置２４に格納した構成（したがって信号供給装置１２は省略され得る）も好適である。
【００１９】
演算処理装置２２は、記憶装置２４に記憶されたプログラムを実行することで複数の機能（周波数解析部３２，信号取得部３４，推定処理部３６）を実現する。なお、演算処理装置２２の各機能を複数の集積回路に分散した構成や、専用の電子回路（DSP）が各機能を実現する構成も採用され得る。
【００２０】
周波数解析部３２は、音響信号ＳL(t)および音響信号ＳR(t)の周波数スペクトル（複素スペクトル）を時間軸上の単位期間（フレーム）毎に順次に生成する。周波数解析部３２による処理には、例えば短時間フーリエ変換等の公知の周波数分析が任意に採用され得る。音響信号ＳL(t)を帯域Ｂ[k]毎に区分した音響信号Ｌ[k]と音響信号ＳR(t)を帯域Ｂ[k]毎に区分した音響信号Ｒ[k]とが周波数スペクトルから特定される。記号ｋは周波数軸上に設定された複数の周波数帯域の何れかを示す変数である。なお、通過帯域が相違する複数の帯域通過フィルタで構成されるフィルタバンクも周波数解析部３２として採用され得る。
【００２１】
信号取得部３４は、帯域Ｂ[k]毎の和信号Ｍ[k]と帯域Ｂ[k]毎の差信号Ｓ[k]とを単位期間毎に順次に取得する。具体的には、信号取得部３４は、加算部３４２と減算部３４４とを含んで構成される。加算部３４２は、音響信号Ｌ[k]と音響信号Ｒ[k]とを帯域Ｂ[k]毎に加算することで和信号Ｍ[k]を生成する（Ｍ[k]＝Ｒ[k]＋Ｌ[k]）。減算部３４４は、音響信号Ｌ[k]から音響信号Ｒ[k]を減算することで帯域Ｂ[k]毎に差信号Ｓ[k]を生成する（Ｓ[k]＝Ｌ[k]−Ｒ[k]）。
【００２２】
推定処理部３６は、信号取得部３４が生成した和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]からステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置（推定音源方向）Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。推定定位位置Ｙ[k]の特定は例えば単位期間毎に順次に実行される。和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]と推定定位位置Ｙ[k]との関係を以下に詳述する。
【００２３】
前掲の数式(b1)および数式(b2)から以下の数式(A1)および数式(A2)が導出される。
【数５】
【００２４】
和信号Ｍ[k]の振幅ＡM[k]（ＡM[k]＝|Ｍ[k]|）に対する差信号Ｓ[k]の振幅ＡS[k]（ＡS[k]＝|Ｓ[k]|の比（以下「和差振幅比」という）ｐ[k]は、以下の数式(B)で表現される。なお、数式(B)の導出には、数式(a1)および数式(a2)の関係を適用した。
【数６】
【００２５】
数式(B)に数式(A1)および数式(A2)を適用することで以下の数式(C)が導出される。
【数７】
図２は、数式(C)の関係を図示したグラフである。横軸が定位位置ｙ[k]を意味し、縦軸が和差振幅比ｐ[k]を意味する。図２から理解されるように、定位位置ｙ[k]が０以上かつ１以下の範囲内で変化する場合を想定すると、和差振幅比ｐ[k]は−１以上かつ＋１以下の範囲内の数値となる。
【００２６】
数式(C)の定位位置ｙ[k]を推定定位位置Ｙ[k]に置換して変形すると、以下の数式(D)が導出される。すなわち、推定定位位置Ｙ[k]は、和差振幅比ｐ[k]を変数とする逆正接関数（アークタンジェント）として表現される。
【数８】
図３は、数式(D)の関係を図示したグラフである。横軸が和差振幅比ｐ[k]を意味し、縦軸が推定定位位置Ｙ[k]を意味する。前述の通り和差振幅比ｐ[k]が−１以上かつ＋１以下の範囲内で変化する場合、推定定位位置Ｙ[k]は０以上かつ１以下の範囲内の数値となる。
【００２７】
図１の推定処理部３６は、信号取得部３４が取得した和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]の和差振幅比ｐ[k]と推定定位位置Ｙ[k]との関係が数式(D)の関係に合致または近似するように、和差振幅比ｐ[k]に応じた推定定位位置Ｙ[k]を特定する。具体的には、推定処理部３６は、比算定部４２と定位推定部４４とを含んで構成される。
【００２８】
比算定部４２は、信号取得部３４が取得した和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]の和差振幅比ｐ[k]を帯域Ｂ[k]毎に算定する。すなわち、比算定部４２は、和信号Ｍ[k]の振幅ＡM[k]と差信号Ｓ[k]の振幅ＡS[k]とを算定し、振幅ＡS[k]を振幅ＡM[k]で除算することで和差振幅比ｐ[k]を算定する。和差振幅比ｐ[k]の分母に相当する振幅ＡM[k]の和信号Ｍ[k]は音響信号Ｌ[k]と音響信号Ｒ[k]との加算であるから、音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|および音響信号Ｒ[k]の振幅|Ｒ[k]|の一方が０の場合でも和差振幅比ｐ[k]は有意な数値となる（すなわちゼロ除算は発生しない）。
【００２９】
定位推定部４４は、比算定部４２が算定した和差振幅比ｐ[k]に応じてステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。具体的には、定位推定部４４は、記憶装置２４に記憶されたテーブルＴBLを推定定位位置Ｙ[k]の特定に利用する。図４に示すように、テーブルＴBLは、和差振幅比ｐ[k]の各数値（ｐ1，ｐ2，……）と推定定位位置Ｙ[k]の各数値（Ｙ1，Ｙ2，……）とを対応付ける。定位推定部４４は、比算定部４２が算定した和差振幅比ｐ[k]に対応する推定定位位置Ｙ[k]を記憶装置２４内のテーブルＴBLから帯域Ｂ[k]毎に特定する。テーブルＴBL内で相対応する和差振幅比ｐ[k]と推定定位位置Ｙ[k]との関係は数式(D)の関係に合致または近似する。したがって、定位推定部４４は、和差振幅比ｐ[k]の逆正接に応じた推定定位位置Ｙ[k]を特定する。
【００３０】
以上に説明したように、第１実施形態によれば、ステレオ信号Ｓ0(t)から帯域Ｂ[k]毎の推定定位位置Ｙ[k]を特定することが可能である。音響信号Ｌ[k]と音響信号Ｒ[k]との左右振幅比ｐLR[k]に応じて数式(d)で定位位置ｙ[k]を推定する構成（以下「対比例」という）では、左右振幅比ｐLR[k]の数値が数値は０から無限大までの広範囲にわたるから、左右振幅比ｐLR[k]と定位位置ｙ[k]とを対応させたテーブルを利用して定位位置ｙ[k]を特定する場合にはテーブルが非常に大きいサイズとなる。他方、第１実施形態で推定定位位置Ｙ[k]の特定に使用される和差振幅比ｐ[k]は−１以上かつ＋１以下の範囲内の数値である。したがって、所期の分解能を実現するために必要なテーブルＴBLのサイズは対比例と比較して充分に低減される。また、音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|および音響信号Ｒ[k]の振幅|Ｒ[k]|の一方が０の場合でも和差振幅比ｐ[k]は有意な数値となるから、音響信号Ｌ[k]の振幅|Ｌ[k]|が０の場合に左右振幅比ｐLR[k]がゼロ除算となる対比例と比較して推定定位位置Ｙ[k]を安定的に特定できるという利点もある。以上に説明したように、第１実施形態によれば、ステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を簡便に特定することが可能である。
【００３１】
＜Ｂ：第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各態様において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３２】
図５は、本発明の第２実施形態に係る音響処理装置２００のブロック図である。音響処理装置２００は、音響信号ＳL(t)と音響信号ＳR(t)とで構成されるステレオ信号Ｓ0(t)から、音像が特定の範囲（以下「対象定位範囲」という）内に位置する音響成分を抑圧または強調した左チャネルの音響信号ＱL(t)と右チャネルの音響信号ＱR(t)とを生成する。図５に示すように、音響信号ＳL(t)および音響信号ＳR(t)を供給する信号供給装置１２のほか入力装置１４と表示装置１６と放音装置１８とが音響処理装置２００に接続される。
【００３３】
入力装置１４（例えばマウスやキーボード）は、利用者からの指示を受付ける。表示装置１６（例えば液晶表示装置）は、音響処理装置２００から指示された画像を表示する。放音装置１８（例えばステレオスピーカ）は、音響処理装置２００が生成した音響信号ＱL(t)および音響信号ＱR(t)に応じた音響を再生する。
【００３４】
図５に示すように、音響処理装置２００は、演算処理装置６２と記憶装置６４とを具備するコンピュータシステムで実現される。記憶装置６４は、演算処理装置６２が実行するプログラムや各種の情報を記憶する。演算処理装置６２は、記憶装置６４に記憶されたプログラムを実行することで複数の機能（定位解析部７２，表示制御部７４，範囲指定部７６，音響処理部７８）を実現する。定位解析部７２は、第１実施形態の定位解析装置１００と同様の構成（すなわち、周波数解析部３２と信号取得部３４と推定処理部３６とを含む要素）であり、信号供給装置１２から供給される音響信号ＳL(t)および音響信号ＳR(t)からステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を帯域Ｂ[k]毎に特定する。したがって、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が実現される。
【００３５】
表示制御部７４は、定位解析部７２が帯域Ｂ[k]毎に特定した推定定位位置Ｙ[k]を利用者が確認するために参照する図６の定位画像１６２を生成して表示装置１６に表示させる。定位画像１６２は、相交差する定位軸（横軸）１６４と周波数軸１６６とで規定される平面内に複数の定位点ｑを配置した画像である。定位軸１６４は、各帯域Ｂ[k]の推定定位位置Ｙ[m]を意味する。すなわち、周波数軸１６６上の各帯域Ｂ[k]に対応する座標と、定位軸１６４のうち定位解析部７２が帯域Ｂ[k]毎に特定した各推定定位位置Ｙ[k]に対応する座標との交点に定位点ｑが配置される。したがって、利用者は、定位画像１６２を視認することで、ステレオ信号Ｓ0(t)の各帯域Ｂ[k]の音響成分の推定定位位置Ｙ[k]を容易かつ直感的に把握することが可能である。
【００３６】
図５の範囲指定部７６は、対象定位範囲Ａを可変に指定する。具体的には、図６に示すように、範囲指定部７６は、入力装置１４に対する操作で利用者が選択した範囲を対象定位範囲Ａとして指定する。対象定位範囲Ａの位置やサイズは利用者からの指示に応じて可変に設定される。利用者は、定位画像１６２内の各定位点ｑの分布を確認しながら、所望の推定定位位置Ｙ[k]や所望の帯域Ｂ[k]に対応する定位点ｑを内包するように対象定位範囲Ａを選択する。
【００３７】
図５の音響処理部７８は、信号供給装置１２から供給されるステレオ信号Ｓ0(t)のうち、範囲指定部７６が指定した対象定位範囲Ａ内に推定定位位置Ｙ[k]が位置する帯域Ｂ[k]の音響成分を抑圧または強調する。具体的には、音響処理部７８は、対象定位範囲Ａ内に位置する定位点ｑ（すなわち推定定位位置Ｙ[k]が対象定位範囲Ａ内に位置する定位点ｑ）に対応した各帯域Ｂ[k]を目標帯域として選択し、周波数領域の音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]の各々のうち目標帯域内の音響成分を強調または抑圧する。以上の処理後の音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を時間領域に変換した音響信号ＱL(t)および音響信号ＱR(t)が放音装置１８に供給される。
【００３８】
なお、音響処理部７８が目標帯域の音響成分を抑圧または強調する方法は任意である。例えば、相異なる周波数に対応する複数の係数値（スペクトルゲイン）のうち各目標帯域に対応する係数値を０に設定するとともに目標帯域以外の各係数値を１に設定した係数列を音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]の各々に乗算することで各目標帯域の音響成分が抑圧（理想的には除去）される。また、各目標帯域に対応する係数値を１に設定するとともに目標帯域以外の各係数値を０に設定した係数列を音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]に乗算すれば、各目標帯域の音響成分を強調（抽出）することが可能である。
【００３９】
以上に説明したように、第２実施形態においては、推定定位位置Ｙ[m]が対象定位範囲Ａ内に位置する目標帯域の音響成分を抑圧または強調することが可能である。したがって、例えば音像の位置が相違する複数種の音響（例えば楽器の演奏音や歌唱音）が混合されたステレオ信号Ｓ0(t)から特定の方向に定位する音響（例えば中央方向に定位する歌唱音）のみを選択的に抑圧する（いわゆるマイナスワン）ことが可能である。
【００４０】
＜Ｃ：変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
【００４１】
（１）変形例１
定位推定部４４が和差振幅比ｐ[k]から推定定位位置Ｙ[k]を特定する方法は任意である。例えば、数式(D)をテイラー展開した近似式に和差振幅比ｐ[k]を代入することで定位推定部４４が推定定位位置Ｙ[k]を算定する構成も採用され得る。以上の構成では、数式(d)をテイラー展開で近似する場合と比較して、低次のテイラー展開による近似式を使用した場合でも推定定位位置Ｙ[k]を高精度に特定できるという利点がある。したがって、第１実施形態と同様にステレオ信号Ｓ0(t)の推定定位位置Ｙ[k]を簡便に特定することが可能である。以上の例示から理解されるように、定位推定部４４は、比算定部４２が算定した和差振幅比ｐ[k]に応じて推定定位位置Ｙ[k]を特定する要素として包括され、推定定位位置Ｙ[k]の具体的な方法（例えばテーブルＴBLから検索するか数式(D)の演算で算定するか）は任意である。
【００４２】
（２）変形例２
複数の帯域Ｂ[k]の各々について推定定位位置Ｙ[k]を特定する構成は本発明において必須ではない。例えば、ステレオ信号Ｓ0(t)から抽出された１個の所定の帯域Ｂ[k]について推定定位位置Ｙ[k]を特定する構成や、ステレオ信号Ｓ0(t)の全帯域を対象として推定定位位置Ｙを特定する構成も採用され得る。
【００４３】
（３）変形例３
以上の各形態では、音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を加算した和信号Ｍ[k]と音響信号Ｌ[k]から音響信号Ｒ[k]を減算した差信号Ｓ[k]とを生成したが、指向特性の類似性を考慮すると、前述の各形態における和信号Ｍ[k]および差信号Ｓ[k]を、ＭＳ（Middle-Side）方式の収音機器が生成するＭ信号（Ｍマイクの収音信号）およびＳ信号（Ｓマイクの収音信号）に置換することも可能である。すなわち、信号取得部３４は、単一指向性または無指向性のＭ信号を和信号Ｍ[k]の代わりにＭマイクから取得し、双指向性のＳ信号を差信号Ｓ[k]の代わりにＳマイクから取得する。比算定部４２は、Ｍ信号およびＳ信号の振幅比ｐ[k]を帯域Ｂ[k]毎に算定する。以上のようにＭ信号およびＳ信号を利用する構成でも、前述の各形態と同様の作用および効果が実現され得る。以上の例示から理解されるように、信号取得部３４は、音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]を加算した和信号Ｍ[k]と音響信号Ｌ[k]および音響信号Ｒ[k]の一方から他方を減算した差信号Ｓ[k]とを取得する要素のほか、単一指向性または無指向性のＭ信号と双指向性のＳ信号とを取得する要素としても特定される。
【００４４】
（４）変形例４
第２実施形態では、定位解析部７２が特定した推定定位位置Ｙ[k]を特定の音響成分の抑圧または強調に利用したが、推定定位位置Ｙ[k]を利用する方法は任意である。例えば、推定定位位置Ｙ[k]を適用した図６の定位画像１６２をステレオ信号Ｓ0(t)の解析結果として利用者に提示する解析装置としても本発明は実施され得る。また、第２実施形態では音響成分の抑圧や強調を例示したが、推定定位位置Ｙ[k]が対象定位範囲Ａ内に位置する目標帯域の音響成分に対して効果付与等の音響処理を選択的に実行する構成も好適である。
【００４５】
（５）変形例５
以上の形態では定位位置ｙ[k]および推定定位位置Ｙ[k]を０以上かつ１以下の数値としたが、定位位置ｙ[k]や推定定位位置Ｙ[k]の数値の範囲は任意である。したがって、和差振幅比ｐ[k]の値域も−１以上かつ＋１以下の範囲には限定されない。
【符号の説明】
【００４６】
１００……定位解析装置、１２……信号供給装置、１４……入力装置、１６……表示装置、１８……放音装置、２２，６２……演算処理装置、２４，６４……記憶装置、３２……周波数解析部、３４……信号取得部、３６……推定処理部、３４２……加算部、３４４……減算部、４２……比算定部、４４……定位推定部、２００……音響処理装置、７２……定位解析部、７４……表示制御部、７６……範囲指定部、７８……音響処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算した和信号と前記第１音響信号から前記第２音響信号を減算した差信号とを取得する信号取得手段と、
前記和信号に対する前記差信号の比を算定する比算定手段と、
前記比算定手段が算定した比に応じて前記ステレオ信号の推定定位位置を特定する定位推定手段と
を具備する定位解析装置。
【請求項２】
単一指向性または無指向性のＭ信号と双指向性のＳ信号とを取得する信号取得手段と、
前記Ｍ信号に対する前記Ｓ信号の比を算定する比算定手段と、
前記比算定手段が算定した比に応じて推定定位位置を特定する定位推定手段と
を具備する定位解析装置。
【請求項３】
前記定位推定手段は、前記比算定手段が算定した比の逆正接に応じた数値を前記推定定位位置として特定する
請求項１または請求項２の定位解析装置。
【請求項４】
前記比算定手段は、前記和信号に対する前記差信号の比を複数の帯域の各々について算定し、
前記定位推定手段は、前記比算定手段が各帯域について算定した比に応じて前記ステレオ信号の帯域毎に前記推定定位位置を特定する
請求項１から請求項３の何れかの定位解析装置。
【請求項５】
ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算して和信号を生成する加算手段と、
前記第１音響信号から前記第２音響信号を減算して前記差信号を生成する減算手段と、
前記和信号に対する前記差信号の比を複数の帯域の各々について算定する比算定手段と、
前記比算定手段が各帯域について算定した比に応じて前記ステレオ信号の帯域毎に推定定位位置を特定する定位推定手段と、
対象定位範囲を指定する範囲指定手段と、
前記ステレオ信号のうち前記推定定位位置が前記対象定位範囲内にある帯域の音響成分を抑圧または強調する音響処理手段と
を具備する音響処理装置。
【請求項１】
ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算した和信号と前記第１音響信号から前記第２音響信号を減算した差信号とを取得する信号取得手段と、
前記和信号に対する前記差信号の比を算定する比算定手段と、
前記比算定手段が算定した比に応じて前記ステレオ信号の推定定位位置を特定する定位推定手段と
を具備する定位解析装置。
【請求項２】
単一指向性または無指向性のＭ信号と双指向性のＳ信号とを取得する信号取得手段と、
前記Ｍ信号に対する前記Ｓ信号の比を算定する比算定手段と、
前記比算定手段が算定した比に応じて推定定位位置を特定する定位推定手段と
を具備する定位解析装置。
【請求項３】
前記定位推定手段は、前記比算定手段が算定した比の逆正接に応じた数値を前記推定定位位置として特定する
請求項１または請求項２の定位解析装置。
【請求項４】
前記比算定手段は、前記和信号に対する前記差信号の比を複数の帯域の各々について算定し、
前記定位推定手段は、前記比算定手段が各帯域について算定した比に応じて前記ステレオ信号の帯域毎に前記推定定位位置を特定する
請求項１から請求項３の何れかの定位解析装置。
【請求項５】
ステレオ信号を構成する第１音響信号および第２音響信号を加算して和信号を生成する加算手段と、
前記第１音響信号から前記第２音響信号を減算して前記差信号を生成する減算手段と、
前記和信号に対する前記差信号の比を複数の帯域の各々について算定する比算定手段と、
前記比算定手段が各帯域について算定した比に応じて前記ステレオ信号の帯域毎に推定定位位置を特定する定位推定手段と、
対象定位範囲を指定する範囲指定手段と、
前記ステレオ信号のうち前記推定定位位置が前記対象定位範囲内にある帯域の音響成分を抑圧または強調する音響処理手段と
を具備する音響処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１４７３３７（Ｐ２０１２−１４７３３７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２６２（Ｐ２０１１−５２６２）
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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