音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法
【課題】様々な環境においても音場を適切に生成することができる音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法を提供する。
【解決手段】
本発明にかかる音場生成装置２は、２チャンネル以上のスピーカを有し、反射部４０に向けて音響信号を出力するスピーカ部３０と、スピーカ部３０より出力され反射部４０により反射されて聴取者６０に到達した音響信号の音像が聴取者６０の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、入力された音声信号に対して反射部４０により反射されて聴取者６０に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが聴取者６０の位置においてキャンセルされるように演算処理を行うクロストークキャンセル演算部２０と、音場生成環境の変化に応じて、クロストークキャンセル演算部２０において用いられる伝達関数を変更する伝達関数変更部２９と、を備えるものである。
【解決手段】
本発明にかかる音場生成装置２は、２チャンネル以上のスピーカを有し、反射部４０に向けて音響信号を出力するスピーカ部３０と、スピーカ部３０より出力され反射部４０により反射されて聴取者６０に到達した音響信号の音像が聴取者６０の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、入力された音声信号に対して反射部４０により反射されて聴取者６０に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが聴取者６０の位置においてキャンセルされるように演算処理を行うクロストークキャンセル演算部２０と、音場生成環境の変化に応じて、クロストークキャンセル演算部２０において用いられる伝達関数を変更する伝達関数変更部２９と、を備えるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法に関し、特に詳しくは２チャンネル以上のスピーカを用いて音場を生成する音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フロント部に搭乗するリスナーに対して、ステレオ再生するための車載スピーカシステムが開示されている。この車載スピーカシステムでは、インストルメンタルパネルに左右１対のスピーカを設けている。そして、スピーカからの再生音が、フロントガラスに反射して、運転席又は助手席のリスナーに到達している。右のスピーカからの再生音は、助手席のリスナーに届いており、左のスピーカからの再生音は、運転席のリスナーに届いている。入力信号がそのままスピーカから出力されるため、従来のステレオ音場のように聴取者前方の音場は再現できるが、聴取者後方の音像定位は再現できない。
【０００３】
特許文献２には、バイノーラル録音されたバイノーラル信号を変換する信号変換装置が開示されている。特許文献２では、再生音場内で生じるべきクロストークを打ち消すように、バイノーラル信号を変形バイノーラル信号に変換している。そして、変形バイノーラル信号が複数個のスピーカに与えられている。また、特許文献３ではステレオダイポール方式で再生する再生システムが開示されている。特許文献３の再生システムでは、ラウドスピーカ対の見開き角度を６〜２０度の範囲に定めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２８４８３号公報
【特許文献２】特開昭５２−４０１０１号公報
【特許文献３】特表２０００−５２９１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３の方法では、自動車の車内等の環境に適用することができないという問題がある。例えば、ステレオダイポール方式を用いた場合、耳元に向けてスーカを設置しても、ハンドルによる遮蔽やサイドガラスによる反射の影響が発生する。特に、自動車の車内は左右非対称な環境であり、例えば聴取者が運転者の場合、運転者から右側のサイドガラスまでの距離は、左側のサイドガラスまでの距離に比べて短くなる。よって、運転手の右耳に対して右側のサイドガラスによる反射の影響が大きく出てしまい左右の反射が不均一になってしまう。さらに、聴取者に直接音を届けるためにダッシュボード上にスピーカを配置することは、運転者の視野を妨げることになってしまうため、ダッシュボード上に、スピーカを配置することは適切ではない。さらに、自動者の車内などでは、音場生成環境が変化することもある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、様々な環境においても音場を適切に生成することができる音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る音場生成装置は、２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を変更する角度変更部と、を備えることを特徴とするものである。これにより、音場生成環境に適した方向で音声信号を伝播させることができるため、適切に音場を生成することができる。
本発明の一態様に係る音場生成装置は、２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークキャンセル部において用いられる前記伝達関数を変更する伝達関数変更部と、を備えることを特徴とするものである。これにより、音場生成環境に適した伝達関数を用いてクロストークをキャンセルすることができるため、適切に音場を生成することができる。
上記の音場生成装置において、前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号に対して、前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源となるように音像の定位を加えるための音像定位演算部を、さらに備え、前記音像定位演算部による演算によって前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号の音像が定位されていてもよい。
上記の音場生成装置において、前記聴取者に聴取させる音声信号をささやき声に変換するささやき声変換部をさらに備え、前記音像定位演算部は、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した前記ささやき声に変換された音響信号の音像が、前記聴取者の少なくとも一方の耳元に仮想音源として定位するように演算を行ってもよい。
上記の音場生成装置において、前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境中における前記聴取者が座るシートの位置に応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたウィンドウの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたシートに前記聴取者以外の人が座っているか否かに応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカ部のスピーカの角度の少なくとも一方が可変であり、前記音場生成環境中における前記聴取者が着座しているシートの位置に応じて、前反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を調整するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記入力された音声信号が、前記聴取者の位置においてバイノーラル記録された音声信号であってもよい。
本発明の一態様にかかる音場生成システムは、上記の音場生成装置と、前記スピーカ部からの音を前記聴取者に向けて反射する反射部と、を備えるものである。
上記の音場生成システムにおいて、前記反射部は、自動車の車体もしくは、車載機器であってもよい。
上記の音場生成システムにおいて、前記反射部が、自動車のフロントガラス、サイドガラス、及びルーフガラスの少なくとも一つであり、前記伝達係数変更部は、前記フロントガラス、前記サイドガラス、及び前記ルーフガラスの少なくとも一つの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成システムにおいて、前記自動車の左右のサイドガラスのうち、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも開けられている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部とせず他のガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届け、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも閉められている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届けるように前記スピーカの角度を変更することを特徴としてもよい。
本発明の一態様に係る音場生成方法は、２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有するスピーカ部より出力され反射部により反射されて聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号を入力するステップと、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うステップと、前記スピーカ部から出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するステップと、前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークをキャンセルする演算処理に用いられる前記伝達関数を変更するステップと、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、様々な環境においても音場を適切に生成することができる音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる音場生成システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる音場生成システムの全体構成を示す図である。
【図３】音像定位演算部を示すブロック図である。
【図４】クロストークキャンセル演算部を示す図である。
【図５】実施の形態１の設置例１を示す上面図である。
【図６】実施の形態１の設置例１を示す側面図である。
【図７】運転席を後方に移動した状態を示す側面図である。
【図８】実施の形態１の設置例２を示す上面図である。
【図９】実施の形態１の設置例３を示す上面図である。
【図１０】実施の形態１の設置例４を示す上面図である。
【図１１】実施の形態１の設置例５を示す上面図である。
【図１２】実施の形態１の設置例６を示す上面図である。
【図１３】実施の形態１の設置例７に用いられる左スピーカと左反射部を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態１の設置例７を示す上面図である。
【図１５】実施の形態１の設置例８に用いられるスピーカ部と反射部を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態１の設置例８を示す上面図である。
【図１７】実施の形態１の設置例９を示す上面図である。
【図１８】実施の形態１の設置例９を示す側面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２にかかる音場生成システムの構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態２にかかる音場生成システムの全体構成を示す図である。
【図２１】ダミーヘッドを用いてバイノーラル録音を行う収録現場を模式的に示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３かかる音場生成システムのスピーカユニット部の構成を示すブロック図である。
【図２３】自動車の助手席及び後部座席に着座している状態を模式的に示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態４かかる音場生成システムのスピーカユニット部の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の実施の形態５かかる音場生成システムのスピーカユニット部の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の実施の形態５にかかる音場生成システムを自動車内に設置した様子を示す上面図である。
【図２７】右サイドガラスを開けた状態を示す上面図である。
【図２８】右スピーカの向きを切り替えるサイドガラスの開閉位置を示す側面図である。
【図２９】本発明の実施の形態６にかかる音場生成システムを自動車内に設置した様子を示す上面図である。
【図３０】ルーフガラスを開けた状態を示す上面図である。
【図３１】スピーカの非対称配置を示す上面図である。
【図３２】スピーカの非対称配置を示す側面図である。
【図３３】本発明の実施の形態７にかかる音場生成システムの構成を示すブロック図である。
【図３４】本発明の実施の形態７にかかる音場生成システムの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態１に係る音場生成システムの構成を示すブロック図である。図２は音場生成システムの全体構成を模式的に示す図である。音場生成システム１は、音像定位演算部１０、クロストークキャンセル演算部２０、スピーカ部３０、反射部４０と、シート１１０、シートセンサ１１１を有している。音像定位演算部１０、クロストークキャンセル演算部２０、スピーカ部３０、が音場生成装置２を構成する。本実施の形態では、音場生成システム１におけるスピーカ部３０は、近接配置された２つのスピーカを有している。すなわち、スピーカ部３０は、左スピーカ３１と右スピーカ３２とを有している。
【００１１】
音声信号である入力信号ｐ（ｔ）が音像定位演算部１０に入力される。本実施の形態では、入力信号ｐ（ｔ）がモノラル信号であるとして、説明する。入力信号ｐ（ｔ）は、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＭＰ３プレイヤ等を再生することによって、音場生成装置２に入力される。音像定位演算部１０は、入力信号ｐ（ｔ）に対して、聴取者６０の聴取位置において仮想音源ｐ'（ｔ）を適切に定位させるための演算処理を行った左耳用のステレオ信号Ｌｓと、右耳用のステレオ信号Ｒｓとを得ることができる。すなわち、２チャンネルのステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓが生成される。なお、本実施形態では、２チャンネルの音声を出力する音場生成システムに付いて説明するが、チャンネル数は、２チャンネル以上であってもよい。
【００１２】
クロストークキャンセル演算部２０は、入力された音声信号に基づくステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓに対して、クロストークキャンセル処理を行う。これにより、聴取者６０の耳元においてクロストークがキャンセルされた音声信号としてのスピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐを得ることができる。すなわち、左スピーカ３１から放出された音による右耳６２への影響と、右スピーカ３２から放出された音による左耳６１への影響を低減することができる。実際にスピーカ部３０から音響信号を出力した時のクロストークをキャンセルさせ、音場を介して左耳６１に届く音響信号をステレオ信号Ｌｓと同一の音響信号となるような処理を行い、音場を介して右耳６２に届く音響信号をステレオ信号Ｒｓと同一の音響信号となるような処理を行う。
【００１３】
音像定位演算部１０およびクロストークキャンセル演算部２０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）によるＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ処理等により構成される。
【００１４】
スピーカ部３０は、ステレオスピーカであり、左スピーカ３１と右スピーカ３２を有している。スピーカ部３０は、聴取者６０に対して音像が定位され、クロストークがキャンセンされたスピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐに基づいて、音響信号を放射する。すなわち、左スピーカ３１はスピーカ信号Ｌｓｐに基づく音響信号を出力し、右スピーカ３２はスピーカ信号Ｒｓｐに基づく音響信号を出力する。スピーカ信号Ｌｓｐには、右スピーカ３２からの音が左耳６１に影響するのをキャンセルするためのキャンセル成分が含まれている、スピーカ信号Ｒｓｐには、左スピーカ３１からの音が右耳６２に影響するのをキャンセルするためのキャンセル成分が含まれている。
【００１５】
反射部４０は、スピーカ部３０の音響放出面に対向配置されている。左スピーカ３１と、右スピーカ３２は、反射部４０に向けて、スピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐに応じた音響信号を出力する。反射部４０は、左反射部４１と右反射部４２を有している。左反射部４１は、左スピーカ３１から放射された音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。右反射部４２は、右スピーカ３２から出力された音響信号を、聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。なお、左反射部４１と右反射部４２として、音響信号出力環境中の壁面や窓ガラス等を利用することができる。また、左反射部４１と右反射部４２がスピーカ部３０に設けられていても良い。
【００１６】
シート１１０は、聴取者６０が着座する座席であり、シートセンサ１１１は、シート１１０のシート位置を検出する。シートセンサ１１１で検出されたシート位置によって、シートセンサ１１１に搭乗した聴取者６０の耳の位置が推定される。シートセンサ１１１は、クロストークキャンセル演算部２０にシート位置を示す検出信号を出力し、クロストークキャンセル演算部２０は、後述するように、シート位置に応じて、伝達関数を変更する。
【００１７】
上記のように、左スピーカ３１から出力された音響信号のうちのステレオ信号Ｌｓの成分が、右耳６２に影響しないよう、クロストークがキャンセルされている。同様に、右スピーカ３２から出力された音響信号のうちのステレオ信号Ｒｓの成分が、左耳６１に影響しないよう、クロストークがキャンセルされている。よって、聴取者６０の左耳６１、右耳６２に届く信号Ｌｅ、Ｒｅは、クロストークがキャンセルされた状態となる。従って、仮想的な聴取者８０の位置における音場と同様の音場を生成することができる。
【００１８】
本実施形態では、上記のように音場を生成している。音像定位演算部１０で聴取者の位置で音像が定位されるように演算されているため、聴取者６０に適切な仮想音源を定位させることができる。さらに、クロストークがキャンセルされているため、聴取者６０は仮想音源からステレオ信号Ｒｓおよびステレオ信号Ｌｓが出力されているような聴取が可能となる。これにより、聴取者６０は立体感のある音場を聴取することができる。また、スピーカ部３０からの音が反射部４０を介して、聴取者６０に到達している。左スピーカ３１と右スピーカ３２を反射部４０に向けて配置することで、左スピーカ３１と右スピーカ３２からの直接音が聴取者６０に届かないようにしている。例えば、左スピーカ３１から出力された音響信号が直接左耳６１に到達することを防ぐことができる。反射部４０を介せず聴取者６０に到達する直接音と、反射部４０を介して聴取者６０に到達する反射音が混在することによる音場の乱れを低減することができる。
【００１９】
さらに、クロストークキャンセル演算部２０が、聴取者６０が座るシート１１０の位置に応じて伝達関数を変更しているため、スピーカ部３０と聴取者６０の相対位置に応じた伝達関数でクロストークがキャンセルされる。これにより、伝達関数を最適化することができ、より適切に音場を生成することができる。
【００２０】
次に、音像定位演算部１０における処理について説明する。図３は、音像定位演算部１０における処理を模式的に示す図である。音像定位演算部１０に入力されたモノラル信号である入力信号ｐ（ｔ）を音像定位演算部１０によりたたみ込み演算することによって、音像を定位させることができる。具体的には、音像定位演算部１０は、たたみ込み演算部１１、１２を有している。たたみ込み演算部１１が、入力信号ｐ（ｔ）と伝達関数ｂｌ（ｔ）のたたみ込み演算を行うことで、ステレオ信号Ｌｓを得ることができる。同様に、たたみ込み演算部１２が、入力信号ｐ（ｔ）と伝達関数ｂｒ（ｔ）とのたたみ込み演算を行うことで、ステレオ信号Ｒｓを得ることができる。具体的には、Ｌｓ（ｔ）＝ｐ（ｔ）＊ｂｌ（ｔ）、Ｒｓ（ｔ）＝ｐ（ｔ）＊ｂｒ（ｔ）となっている。ｂｌ（ｔ）、及びｂｒ（ｔ）は、再生する音像の位置に応じて、設定されている。音像定位演算部１０で算出されたステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓには、音像の位置に応じて、時間差、音量差等が与えられている。
【００２１】
次に、クロストークキャンセル演算部２０における処理について、図４を用いて説明する。クロストークキャンセル演算部２０におけるクロストークキャンセル処理は、例えば、特開昭５２−４０１０１号公報に記載のクロストークキャンセル処理等を用いる。図２に示すように、左スピーカ３１から左耳６１への伝達関数（伝達特性）をａ１１とし、左スピーカ３１から右耳６２への伝達関数をａ２１とし、右スピーカ３２から左耳６１への伝達関数をａ１２とし、右スピーカ３２から右耳６２への伝達関数をａ２２としている。このように、伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２は、左右のスピーカから左右の耳への伝送特性を示すフィルタ係数となる。左スピーカ３１に対する左耳６１の位置に応じて、伝達関数ａ１１が設定され、左スピーカ３１に対する右耳６２の位置に応じて、伝達関数ａ２１が設定される。同様に、右スピーカ３２に対する左耳６１の位置に応じて、伝達関数ａ１２が設定され、右スピーカ３２に対する右耳６２の位置に応じて、伝達関数ａ２２が設定される。伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２は、例えば、周波数の関数となっている。
【００２２】
クロストークキャンセル演算部２０は、左スピーカ３１から右耳６２への回り込みと、右スピーカ３２から左耳６１への回り込みをキャンセルするような、伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を設定する。伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２としては、反射部４０で反射された影響が考慮されている。すなわち、反射部４０で反射された音の、他方の耳に回り込む影響がキャンセルされるように、伝達関数が設定されている。
【００２３】
クロストークキャンセル演算部２０には、フィルタ２１、２２と、遅延器２３、２４と、反転器２５、２６と、加算器２７、２８が設けられている。ここで、フィルタ２１、２２と遅延器２３、２４は以下のようなフィルタ係数を有している。
【００２４】
フィルタ２１：ａ１１／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
フィルタ２２：ａ２２／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
遅延器２３：ａ１２／ａ１１
遅延器２４：ａ２１／ａ２２
【００２５】
従って、スピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐは以下の通りとなる。
Ｌｓｐ＝（Ｌｓ・ａ１１−Ｒｓ・ａ２１）／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
Ｒｓｐ＝（Ｒｓ・ａ２２−Ｌｓ・ａ１２）／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
【００２６】
クロストークキャンセル演算部２０は、伝達関数を用いて、ステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓからクロストークがキャンセルされたスピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐを算出している。このように、クロストークキャンセル演算部２０は、音像が定位されたスピーカ信号Ｌｓ、Ｒｓをスピーカ部３０から出力した場合に生じる音のクロストークをキャンセルする処理を行う。
【００２７】
さらに、クロストークキャンセル演算部２０には、伝達関数変更部２９が設けられている。伝達関数変更部２９には、シートセンサ１１１からの検出信号が入力され、シート位置に応じて伝達関数を切り替える。具体的には、伝達関数変更部２９は、メモリ等の記憶手段を備えており、複数の伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を記憶している。４つの伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を１セットとすると、伝達関数変更部２９は、複数セットの伝達関数を格納しており、シート位置に応じて伝達関数を変更する。シートセンサ１１１がシート位置が変更されたことを検出した場合、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替えることで、クロストークキャンセル演算部２０は、切り替えられた伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を用いてクロストークキャンセル処理を行う。
【００２８】
以下、上記の音場生成システム１を設置した設置例について説明する。以下の設置例では、自動車１００の車内が音場生成システム１の設置環境となっている。なお、音場生成システム１における反射部４０は、自動車１００の車内の車体もしくは、車体に取り付ける車載機器であって、反射が可能な面を持つ物体である。車体であれば、フロントガラス、サイドガラス、ルーフガラス、ダッシュボード、ルームミラー等であってもよく、車載機器であれば、カーナビゲーション、ドライブレコーダ等であっても良い。また、以下の複数の設置例の説明において共通する内容については、適宜省略して説明を行う。
【００２９】
設置例１．
上記の音場生成システム１の設置例１について、図５〜図７に基づき説明する。図５は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００の主要部を上から見た図である。図５において、紙面の上側が自動車１００の前方となっている。図６及び図７は、スピーカ部３０と反射部４０の配置を示す図であり、設置状態を側面から見た図である。図６及び図７において、紙面の左側が自動車１００の前方となっている。自動車１００には、フロントガラス１０１、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、運転席１０６が設けられている。なお、図５〜図７では、自動車１００の一部の構成について、省略している。
【００３０】
本設置例１では、左スピーカ３１と右スピーカ３２がダッシュボード１０９に埋め込まれた状態で設置され、左スピーカ３１と右スピーカ３２が左右に並んで設置されている。また、自動車１００のフロントガラス１０１が反射部４０となっており、左スピーカ３１と右スピーカ３２が反射部４０としてのフロントガラス１０１に向けて、音響信号を放射している。そして、反射部４０で反射した音響信号が、運転席１０６に搭乗した聴取者６０に到達する。このような設置形態とすることで、スピーカ部３０から出力された音響信号の直接音によるハンドル１０５などの遮蔽物の影響や、他の反射音による右サイドガラス１０２や左サイドガラス１０３による影響を防ぐことができるため、スピーカの設置により運転者の視界が遮られることが無い。
【００３１】
また、図６に示すように、スピーカ部３０の配置方向は、スピーカ部３０からの音響信号の出力方向を上方に向けて配置することが好ましい。例えば、スピーカ部３０からの音響信号の出力方向を鉛直上方にするとともに、フロントガラス１０１が鉛直方向から４５度傾斜している箇所の直下にスピーカ部３０を配置する。こうすることで、反射部４０で反射した音響信号は、水平方向に伝播して聴取者６０に到達する。さらに、音響信号が反射部４０に入射する位置をハンドル１０５よりも高くすることで、ハンドル１０５による音の遮蔽や反射を防ぐことができる。よって、聴取者６０に対し適切な音像を生成することができる。スピーカ部３０の形態としては、ヘッドアップディスプレイユニットの一部として設置することも可能である。なお、反射部４０の反射面の傾斜角度やスピーカ部３０からの音響信号の出力方向は、特に限定されるものではない。また、反射部４０の反射面は平面でもよく、曲面であってもよい。なお、音像定位演算部１０及びクロストークキャンセル演算部２０は、反射部の反射面形状に対応した演算を行うことが好ましい。
【００３２】
このように設置することで、反射部４０によって反射して聴取者６０に達する音響信号は、ハンドル１０５などの遮蔽物の影響を受けずに聴取者６０に届く。さらに、スピーカ部３０から反射部４０で反射した音が聴取者６０に届くため、他の余計な反射音が混在することにより、音場が乱れるのを防ぐことができる。よって、聴取者６０の位置において適切な音場を生成することができる。なお、聴取者６０は、運転手に限らず助手席等に搭乗した同乗者であってもよい。
【００３３】
本設置例では運転席１０６が、図１、図２で示したシート１１０となっており、シートセンサ１１１が運転席１０６のシート位置の変化を検出することで、伝達関数変更部２９が伝達関数を変更する。例えば、図６に示すシート位置から矢印方向に運転席１０６をスライドさせたとすると、図７に示すように運転席１０６のシート位置が後方向にずれるため、運転席１０６に座る聴取者６０に対するスピーカ部３０と反射部４０の位置関係が変化する。従って、スピーカ部３０から放出された音響信号が、聴取者６０の左耳６１、右耳６２に到達する距離等が変わるため、伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を異なるセットに切り替える。このように、音場生成環境に応じて伝達関数を変更することで、より適切に音場を生成することができる。なお、伝達関数の切り替えは、シート位置に応じて段階的に行っても良く、あるいは連続的に行っても良い。伝達関数を段階的に切り替える場合、運転席１０６のシート位置がある一定範囲までは伝達関数を同じとして、その範囲を越えたら伝達関数を変更する。伝達関数を連続的に切り替える場合、例えば、伝達関数をシート位置の座標を変数とする関数とする。
【００３４】
このように、聴取者６０が座る運転席１０６の位置が変化すると、左スピーカ３１、右スピーカ３２と左耳６１、右耳６２との位置関係が変化する。シート位置に応じて、適切な伝達関数を予め用意しておき、伝達関数変更部２９がシート位置に応じて伝達関数を切り替えて使用すれば、より適切に音場を生成することができる。なお、上記の説明では、聴取者６０を運転席１０６に座る運転手としたが、助手席や後部座席に座る同乗者が聴取者６０としてもよく、この場合も、助手席や後部座席のシート位置に応じて伝達関数変更部２９が伝達関数を変更する。
【００３５】
なお、シート位置を検出する方法は、特に限定されるものではない。例えば、運転席１０６が電動シートである場合、シートセンサ１１１がシートを移動するモータなどの回転数や回転速度を検出することでシート位置を検出することができる。運転席１０６が手動で移動するシートである場合、シートのスライド移動をガイドするガイド機構等にシートセンサ１１１となる位置センサが設けられる。もちろん、シートの前後方向のスライド移動だけでなく、シートの背もたれ部分の傾斜位置に応じて、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替えてもよい。
【００３６】
さらに、ダミーヘッドを用いて、反射部４０の影響を考慮した伝達関数を測定することも可能である。実際に音場生成システム１を設置する環境あるいは略同一の環境において、聴取者６０が着座した場合の頭部位置にダミーヘッドを配置する。そして、左スピーカ３１と右スピーカ３２のそれぞれに対して、インパルス応答を測定する。すなわち、左右の耳にマイクが設けられたダミーヘッドを運転席１０６に配置した状態で、左スピーカ３１からインパルス信号を出力すると、左反射部４１で反射されたインパルス信号がダミーヘッドの左右のマイクに到達する。同様に、右スピーカ３２についても左右のマイクでインパルス応答を測定する。このように、マイクで取得された信号によって音場生成環境に応じた伝達関数を求めることができる。シート位置を変化させて同様のインパルス応答測定を行っていくことで、シート位置に応じて適切な伝達関数を設定することができ、音場生成環境の変化があった場合でも、より適切に音場を生成することができる。
【００３７】
このようにすることで、反射部４０による反射を考慮した伝達関数を求めることができ、この伝達関数を用いることで、クロストークを確実にキャンセルすることできる。このため、より適切な音場を生成することができる。自動車１００の車内では、音を吸収する吸音面と音を反射する反射面が混在しているが、本設置例のように反射部４０を経由して音響信号を聴取者６０の耳に届けることで、音場生成空間の他の反射の影響を低減することができる。よって、様々な環境においても、適切な音場を生成することができる。
【００３８】
設置例２．
次に、設置例２について図８を用いて説明する。図８は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例２において、設置例１と同様の構成については適宜説明を省略する。設置例２では、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に左右に並んで設置されている。右サイドガラス１０２と左サイドガラス１０３をそれぞれ右反射部４２、左反射部４１としている。たとえば、右スピーカ３２は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、右反射部４２である右サイドガラス１０２は、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。左スピーカ３１は、左サイドガラス１０３に向けて音響信号を出力することにより、左反射部４１である左サイドガラス１０３は、左スピーカ３１からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
設置例３．
次に、設置例３について図９を用いて説明する。図９は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例３において、上記設置例と同様の構成については適宜説明を省略する。自動車１００の天井には、サンルーフとなるルーフガラス１０４が設けられている。ルーフガラス１０４は、運転席１０６の直上に設けられている。設置例３では、このルーフガラス１０４を反射部４０としている。たとえば、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に、左右に並んで設置されており、左スピーカ３１、右スピーカ３２は、ルーフガラス１０４に向けて音響信号を出力することにより、反射部４０であるルーフガラス１０４は、左スピーカ３１、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の左耳６１、右耳６２に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
設置例４．
次に、設置例４について図１０を用いて説明する。図１０は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例４において、上記設置例と同様の構成については適宜説明を省略する。自動車１００の天井には、サンルーフとなるルーフガラス１０４が設けられている。設置例１〜３では、運転席１０６に搭乗した運転手が聴取者６０となっていたが、本設置例４では、後部座席１０７に搭乗した同乗者が聴取者６０となっている。設置例４では、ルーフガラス１０４を反射部４０としている。たとえば、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に左右に並んで設置されており、左スピーカ３１、右スピーカ３２は、ルーフガラス１０４に向けて音響信号を出力する。反射部４０であるルーフガラス１０４は、左スピーカ３１、右スピーカ３２からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１、右耳６２に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、後部座席１０７のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
設置例５．
次に、設置例５について図１１を用いて説明する。図１１は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例５において、上記設置例と同様の構成については適宜説明を省略する。本設置例５では、設置例１〜３と同様に、運転席１０６に搭乗した運転手が聴取者６０となっている。設置例５では、左スピーカ３１と右スピーカ３２がダッシュボード１０９に左右に並んで設置されており、フロントガラス１０１と右サイドガラス１０２を反射部４０としている。左スピーカ３１は、フロントガラス１０１に向けて音響信号を出力することにより、反射部４０であるフロントガラス１０１は、左スピーカ３１からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。右スピーカ３２は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、反射部４０である右サイドガラス１０２は、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
本設置例では、一方の耳（ここでは左耳６１）に関してはフロントガラス１０１を反射部４０とし、他方の耳（ここでは右耳６２）に関してはサイドガラスを反射部４０としている。特に、サイドガラスに近い方の耳（右耳６２）では、サイドガラスを反射部４０とし、サイドガラスに遠い方の耳（左耳６１）では、フロントガラス１０１を反射部とするようにすることが好ましい。これにより、直接音の影響を低減することができる。もちろん、左ハンドル車の場合は左右が逆となる。すなわち、左ハンドル車の場合、左サイドガラス１０３を左反射部４１とし、フロントガラス１０１を右反射部４２とする。あるいは、助手席に搭乗する同乗者を聴取者６０とする場合、左サイドガラス１０３を左反射部４１とし、フロントガラス１０１を右反射部４２とする。もちろん、一方の耳に関しては、設置例３で示したように、フロントガラス１０１の代わりにルーフガラスを反射部４０としてもよい。
【００４３】
設置例６．
次に、設置例６について図１２を用いて説明する。図１２は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例６において、設置例１と同様の構成については適宜説明を省略する。設置例６では、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に前後に並んで設置されている。具体例としては、左スピーカ３１が前側、すなわちダッシュボード１０９の奥側に配置され、右スピーカ３２が後側、すなわちダッシュボード１０９の手前側に配置されており、右サイドガラス１０２を反射部４０としている。右スピーカ３２は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、右反射部４２である右サイドガラス１０２は、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。左スピーカ３１は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、左反射部４１である右サイドガラス１０２は、左スピーカ３１からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
設置例７．
次に、設置例７について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、左スピーカ３１と左反射部４１とを示す斜視図である。図１４は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。本設置例７では、自動車１００の各種ガラスを反射部４０として利用しておらず、ダッシュボード１０９に反射部４０を別途設置している。反射部４０は、図１３に示すように左反射部４１の反射面の角度が可変となっており、左反射部４１の取り付け角度を調整することで、左スピーカ３１から出力された音響信号の反射方向を変更することができる。また、右反射部４２についても同様に反射面の角度を可変としている。反射部４０の反射面の角度が変更された場合、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替える。
【００４５】
設置例７では、スピーカ部３０と反射部４０が図１４に示すようにダッシュボード１０９に設置されている。左反射部４１は、左スピーカ３１の前方に配置され、右反射部４２は、右スピーカ３２の前方に配置されているとともに、左反射部４１と右反射部４２の反射角度が可変となっている。図１４に示す例では、聴取者６０は助手席１０８に搭乗した同乗者としている。なお、左反射部４１と右反射部４２の反射角度は、一体的に可変としてもよいが、より適切な音場を生成するためには、独立して可変とすることが好ましい。また、上下方向、左右方向、前後方向の全てにおいて、反射角度を可変としてもよく、任意の方向のみにおいて可変としても良い。
【００４６】
本設置例においては、反射部４０の反射角度を調整することで、聴取者６０を切り替えることができる。すなわち、図１４では、聴取者６０が助手席１０８に搭乗した同乗者となっているが、図１４に示す状態からスピーカ部３０の反射角度を変更することにより、反射音が運転席１０６の運転者に届くようにすることができる。反射角度の調整は、モータ等の駆動機構を用いて自動で行うことができる。この場合、それぞれの聴取者６０に適した反射角度を予め設定しておき、聴取者６０を切り替える際にモータ等を駆動させ、予め設定された反射角度にすればよい。もちろん、反射部４０の反射角度を搭乗者が手動で変更しても良い。このようにすることで、搭乗者に応じて、反射角度を調整することができるため、個々の聴取者６０に対して、より適切な音場生成が可能となる。また、反射部４０の反射面は、平面であっても良く、曲面であっても良い。
【００４７】
このような設置例とすることで、ハンドル１０５などの遮蔽物の影響を低減することができ、スピーカ部３０からの直接音が聴取者６０に届くのを防ぐことができるため、反射部４０で反射せずに聴取者６０に届く直接音と反射部４０で反射して聴取者６０に届く反射音が混在することにより、音場が乱れるのを防ぐことができる。よって、音場を適切に生成することができる。また、聴取者６０を切り替えた場合、伝達関数変更部２９が伝達関数を変えているため、個々の聴取者６０に対して適切な音場を生成することができる。さらに、聴取者６０が助手席１０８の場合、助手席１０８のシート位置に応じて伝達関数を変更し、聴取者６０が運転席１０６の場合、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更することで、より適切に音場を生成することができる。
【００４８】
なお、上記の説明では反射部４０の反射面の角度を変えたが、スピーカ部３０の音響放射面の角度を変えるようにしても、同様の効果を得ることができる。さらに、スピーカ部３０の音響放射面の角度を変える場合、設置例１〜７に示したように、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、フロントガラス１０１、ルーフガラス１０４を反射部４０とすることもできる。
【００４９】
設置例８．
次に、設置例８について図１５を用いて説明する。図１５は音場生成システム１を設置
した左スピーカ３１、右スピーカ３２、左反射部４１、及び右反射部４２を示す図である。本設置例では、左スピーカ３１、右スピーカ３２、左反射部４１、及び右反射部４２が、ダッシュボード１０９に埋め込まれている。すなわち、ダッシュボード１０９には、２つの埋め込みが設けられ、一方の埋め込みに、左スピーカ３１と左反射部４１とが一体的に配置され、他方の埋め込みに右スピーカ３２と右反射部４２とが一体的に配置される。よって、ダッシュボード１０９に設けられた埋め込み部分の壁が、左反射部４１、及び右反射部４２として機能する。換言すると、本設置例では、反射部４０として、フロントガラス１０１、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、及びルーフガラス１０４を用いていない。このようにすることで、音場生成装置２を容易に設置することができる。もちろん、１つの埋め込みに、左スピーカ３１、右スピーカ３２、左反射部４１、及び右反射部４２を全て配置しても良い。
【００５０】
図１５に示す構成を自動車１００に配置した状態を図１６に示す。図１６は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。図１６に示すように、左スピーカ３１と右スピーカ３２の角度を調整することで、左スピーカ３１、右スピーカ３２からの音響信号の出力方向を変更することができ、音響信号が反射部４０を介して到達する到達位置を変更することができる。なお、左スピーカ３１と右スピーカ３２の音響放射面の角度は、独立して調整できるようにしてもよい。
【００５１】
左スピーカ３１、右スピーカ３２の向きを可変にして、シート位置に応じて左スピーカ３１と右スピーカ３２の出力方向を変化させることで、シート位置が変わった場合でも音響信号を最適な方向に出力することができる。また、シート位置が変わった場合に、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替えているため、より適切に音場を生成することができる。もちろん、左スピーカ３１と右スピーカ３２だけではなく、左反射部４１と右反射部４２の向きをさらに可変にしても良い。すなわち、スピーカ部３０と反射部４０の少なくとも一方の向きを可変にすれば、シート位置に応じて音響信号の出力方向を変更することができる。また、設置例７と同様にスピーカ部３０の向きを変えることで、聴取者６０を切り替えても良い。
【００５２】
設置例９．
次に、設置例９について図１７を用いて説明する。図１７は音場生成システム１を設置した左スピーカ３１、右スピーカ３２、カーナビゲーション本体１１７および、カーナビゲーション表示面１１８を示す図である。本設置例では、左スピーカ３１、右スピーカ３２、カーナビゲーション本体１１７が、ダッシュボード１０９に埋め込まれている。すなわち、ダッシュボード１０９には、３つの埋め込みが設けられ、１つはカーナビゲーション本体１１７を埋め込むために使用され、残り２つは、カーナビゲーション表示面１１８の後方に存在しており、左スピーカ３１と右スピーカ３２を埋め込むために使用される。そして、左スピーカ３１の音響信号をカーナビゲーション表示面１１８を反射面として、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。同様に、右スピーカ３２の音響信号をカーナビゲーション表示面１１８を反射面として、聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。また、伝達関数変更部２９は、カーナビゲーション表示面１１８を用いた伝達関数に切り替えているため、より適切に音場を生成することができる。
【００５３】
また、図１８に示すように、カーナビゲーション表示面１１８の後方に位置するスペースにスピーカ部３０が埋め込まれている。スピーカ部３０は、カーナビゲーション表示面１１８を反射面として、スピーカ部３０から出力した音響信号が聴取者６０に届くようなスピーカ角度を有して設置される。
【００５４】
実施の形態２．
本実施の形態では、入力信号として、バイノーラル録音された音源に基づくステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓを用いている。実施の形態２にかかる音場生成システム１は、図１９、及び図２０に示すような構成となる。実施の形態１の構成に比べて、音像定位演算部１０が省略されている。換言すると、クロストークキャンセル演算部２０には音像が定位されたステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓが直接入力される。図２１に示すような収録現場において、実音源Ｐ（ｔ）からの音響信号をダミーヘッド７０に設けられた左耳７１と右耳７２のマイク７３で録音する。こうすることで、実音源Ｐ（ｔ）からダミーヘッド７０までの伝達関数が加わったステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓを得ることができる。このため、ダミーヘッド７０に対する実音源Ｐ（ｔ）７４の位置が仮想音源ｐ'（ｔ）として音像が定位される。従って、実音源Ｐ（ｔ）７４がいずれの位置にあっても、その位置に対応する仮想音源ｐ'（ｔ）として聴取者６０に対し、音像を定位させることができる。実施形態１と同様にクロストークキャンセル演算部２０は、シートセンサ１１１での検出結果に応じてクロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を変更する。なお、その他の処理及び設置例については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。このような構成であっても、上記の各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
実施の形態３．
本実施の形態にかかる音場生成システム１について図２２及び図２３を用いて説明する。図２２は音場生成システムの構成を示すブロック図である。図２３は音場生成システムを自動車１００に設置した状態を示す上面図である。本実施の形態では、音場生成システム１が、各シート１１０の搭乗者の有無を検出する搭乗センサ１１２を有している。クロストークキャンセル演算部２０は、搭乗センサ１１２での検出結果に応じて、クロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を変更する。具体的には、搭乗センサ１１２が運転席１０６、後部座席１０７、助手席１０８等に設けられており、席毎に搭乗者が搭乗したか否かを検出することで、クロストークキャンセル演算部２０が搭乗者の配置に応じて、伝達関数を切り替える。
【００５６】
例えば、運転手のみ搭乗した状態と、運転手と同乗者が同乗した場合では、同乗者によって音の反射や吸収が起こるため、音場生成環境が変化する。例えば、助手席１０８に同乗者が乗った場合、反射部４０で反射した音響信号が同乗者によって遮蔽されたり、反射されたりするため、同乗者が後部座席１０７と助手席１０８に乗っていない場合、後部座席１０７のみに乗った場合、助手席１０８のみに乗った場合、後部座席１０７と助手席１０８の両方に乗った場合で、最適な伝達関数が異なる。クロストークキャンセル演算部２０には、各シート１１０の同乗者の有無に応じた最適な伝達関数が予め設定されている。搭乗センサ１１２がどのシート１１０に同乗者が座っているか否かを判定することで、クロストークキャンセル演算部２０は、搭乗センサ１１２の検出した搭乗人数等に応じて伝達係数を切り替える。
【００５７】
例えば、搭乗センサ１１２は、各シートのシートベルトが装着されたか否かを検出するセンサであり、各シートに設けられたシートベルトが装着された状態でそのシートに搭乗者が着座していると判定し、シートベルトが装着されていない状態でそのシートに搭乗者が着座していないと判定する。搭乗センサ１１２を、シート１１０に搭乗者が乗ったことを感知する力センサや接触センサ等として、搭乗センサ１１２がシートに加わる力などでシート毎に搭乗者の有無を検出してもよい。あるいは、搭乗センサ１１２を自動車１００の車内を撮像するカメラとして、カメラで撮像した車内の画像から各シート１１０に同乗者が座っているか否かを判定してもよい。このように、搭乗センサ１１２が、複数のシート１１０のうちどのシートに人が座っているか否かを検出し、クロストークキャンセル演算部２０は、搭乗センサ１１２に検出結果に応じて伝達関数を切り替えることで、伝達関数を最適化することができ、より適切に音場を生成することが可能になる。
【００５８】
実施の形態４．
本実施の形態にかかる音場生成システムについて、図２４を用いて説明する。図２４は音場生成システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る音場生成システム１は、ウィンドウ１１４の開閉位置を検出するウィンドウセンサ１１５を有している。クロストークキャンセル演算部２０が図４で示した伝達関数変更部２９を有しており、ウィンドウセンサ１１５の検出結果に応じて、伝達関数を変更している。音場生成環境中のウィンドウ１１４が開閉することで、音響信号の伝播方向が変化する。例えば、音響信号が入射する位置にウィンドウ１１４のガラスがある場合は音響信号が反射されるが、ウィンドウ１１４のガラスがない場合は、音響信号が反射しないため、ウィンドウ１１４の開閉位置に応じて音場生成環境が変化する。クロストークキャンセル演算部２０は、ウィンドウ１１４の開閉位置に応じた最適な伝達関数を用いてクロストークをキャンセルさせる。
【００５９】
ここで、図５や図９等で示した右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３がウィンドウ１１４として用いられているとすると、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３が上下に移動することによって、ウィンドウ１１４が開閉して、音場生成環境が変化する。あるいは、ルーフガラス１０４がウィンドウ１１４として用いられているとすると、ルーフガラス１０４が前後に移動した場合も、ウィンドウ１１４が開閉して、音場生成環境が変化する。右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、又はルーフガラス１０４などの開閉位置に応じて、伝達関数を変化させることで、より適切な音場を生成することができる。なお、伝達関数は、ウィンドウ１１４の開閉位置に応じて、段階的に変化させてもよく、連続的に変化させても良い。さらには、ウィンドウ１１４に限らず、音場生成環境に設けられたドアの開閉位置に応じて伝達関数を変更しても良い。
【００６０】
このように、実施の形態１〜４では、音場生成環境に応じて伝達関数を変更している。音場生成環境が変化すると左右のスピーカから左右の耳までの伝達特性が変化するため、実施の形態１〜４のように、伝達関数を変化させることで最適な伝達関数を用いてクロストークをキャンセルすることが可能となる。よって、様々な音場生成環境であっても、適切に音場を生成することができる。なお、音場生成環境に応じた伝達関数は、実際の音場生成環境とほぼ同じ音場生成環境でのインパルス応答測定により求められる。例えば、実際の音場生成環境とほぼ同じ音場生成環境にダミーヘッドを配置して、インパルス応答測定を行う。すなわち、同乗者を乗せた状態や、ウィンドウ１１４を開けた状態など音場生成環境を変化させて、インパルス応答を測定する。こうすることで、図４等で示した伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を最適化することができる。
【００６１】
実施の形態５．
本実施の形態にかかる音場生成システムについて、図２５乃至図２８を用いて説明する。図２５は音場生成システムの構成を示すブロック図であり、図２６及び図２７は音場生成システム１を設置した自動車１００を示す上面図であり、図２８は音場生成システム１を設置した自動車１００を示す側面図である。本実施の形態に係る音場生成システム１は、本実施の形態４の構成に加えて、スピーカ部３０の角度を変更する角度変更部１１６を有している。角度変更部１１６がスピーカ部３０の角度を調整するモータ等を有しており、ウィンドウ１１４がある開閉位置よりも開いた状態では、スピーカ部３０からの音響信号が直接、聴取者６０に届けられ、ある開閉位置より閉じた状態では反射部４０を介して聴取者６０に届けられるように、スピーカ部３０の角度を変更する。なお、その他の構成及び処理については上記の各実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
図２６に示すように右サイドガラス１０２が閉状態では右スピーカ３２からの音響信号が右サイドガラス１０２で反射して右耳６２に到達し、左スピーカ３１からの音響信号が左耳６１に直接到達している。図２７に示すように、運転席１０６に座った聴取者６０がウィンドウ１１４の右サイドガラス１０２を下げていったとすると、右スピーカ３２からの音響信号が入射する位置（図２７中の点線矢印参照）よりも右サイドガラス１０２が下になるため、右サイドガラス１０２が右反射部４２として機能せず、右耳６２には音響信号がほとんど届かなくなる。そこで、本実施形態では、右スピーカ３２が音響放出面の向きを変更することで、右スピーカ３２からの音響信号を右耳６２に直接到達させている。あるいは、右サイドガラス１０２以外の左サイドガラス１０３、フロントガラス１０１、又はルーフガラス１０４等を右反射部４２とするようにしてもよい。
【００６３】
ウィンドウ１１４に設けられた右サイドガラス１０２の位置に応じて、スピーカ部３０が音響放射面の向きを変えることで、スピーカ部３０からの音響信号を直接聴取者６０に到達させるか、反射部４０で反射して聴取者６０に到達させるかを選択することができる。なお、図２８に示すように、右サイドガラス１０２が耳の高さ（図２８中の点線位置）よりも下がった場合、スピーカ部３０が音響放出面の向きを変えて、音響信号を聴取者６０に直接届けることで、音場生成環境に変化が生じた場合でも、より適切に音場を生成することができる。特に、聴取者６０に近い方のサイドガラス（図２６〜図２８では、右サイドガラス１０２）の開閉位置に応じて、右スピーカ３２が音響放出面の向きを変えると、より適切に音場を生成することができる。
【００６４】
なお、音響信号を直接届ける場合と、右反射部４２を介して届ける場合のそれぞれに対して右スピーカ３２の音響放射面の向きを予め設定しておき、右サイドガラス１０２が所定の高さを越えた場合、右スピーカ３２が音響放射面の向きを変更する。もちろん、自動車１００が左ハンドル車の場合、左サイドガラス１０３の位置に応じて、左スピーカ３１がその向きを変更する。片側のサイドガラスだけでなく、両側のサイドガラスの開閉位置に応じて、角度変更部１１６がスピーカ部３０の向きを変えてもよい。さらに、設置例８で示したように、スピーカ部３０の角度に応じてクロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を変更する。右スピーカ３２の角度を変えた場合、クロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を切り替えることで、音場生成環境の変化に応じて、最適な音場を生成することができる。
【００６５】
実施の形態６．
本実施の形態にかかる音場生成装置及び音場生成システムについて、図２９及び図３０に基づき説明する。図２９及び図３０は、音場生成システム１を自動車内に設置した例を示す上面図である。本実施の形態にかかる音場生成システム１は、実施の形態５の図２５と同様の構成を有しているため、同様の内容については説明を省略する。
【００６６】
本実施の形態では、図２９に示すように、ルーフガラス１０４が閉状態のとき、ルーフガラス１０４が反射部４０となっている。聴取者６０が、ルーフガラス１０４を開けていき音響信号が到達する位置（例えば、図３０の点線で示す位置）よりもルーフガラス１０４が後ろに移動すると、ルーフガラス１０４が反射部４０として機能しなくなるため、角度変更部１１６がスピーカ部３０の向きを変える。これにより、図３０に示すように、スピーカ部３０からの音響信号が聴取者６０に直接届けられるため、実施の形態５と同様の効果を得ることができる。あるいは、ルーフガラス１０４以外の左サイドガラス１０３、フロントガラス１０１、右サイドガラス１０２等を反射部４０とするようにしてもよい。
【００６７】
なお、反射部４０に応じて、スピーカの設置位置を非対称としても良い。すなわち、聴取者６０から見て、各チャンネルのスピーカが、正面でかつ左右対称である必要はなく、一方のチャンネルのスピーカに対して前後左右にずれた位置に他方のチャンネルのスピーカを置いても良い。例えば、図３１に示すように、左右非対称な位置に左スピーカ３１と右スピーカ３２とを配置することができる。ここで、聴取者６０の中心を通る左右方向の中心線を中心線Ｓとすると、中心線Ｓから右スピーカ３２までの見開き角θ１が、中心線Ｓから左スピーカ３１までの見開き角θ２よりも小さくなっている。換言すると中心線Ｓまでの距離が左右のスピーカで異なっている。さらに、前後方向においても、聴取者６０から左スピーカ３１までの距離が、聴取者６０から右スピーカ３２までの距離よりも大きくなっている。
【００６８】
あるいは、図３２に示すように、上下方向の位置が異なっていても良い。上下方向、左右方向、及び前後方向の少なくとも一つにおいて、聴取者６０の左耳６１から左スピーカ３１までの距離と、聴取者６０の右耳６２から右スピーカ３２までの距離が異なっていてもよい。
【００６９】
なお、上記の説明では、音場生成システム１を車載装置とし、音場生成システム１が設置された音場生成環境を、自動車１００の車内とする例に付いて説明したが、設置場所はこれに限られるものではない。また、音場生成システム１における反射部４０は、自動車１００の車内の車体もしくは、車載機器以外であってもよい。
【００７０】
また、オートバイや自転車等のフードを反射部とした音場生成環境とすることも可能である。さらには、閉鎖空間である音場生成環境に、音場生成システム１を搭載することが好ましい。例えば、ショベルカーなどの重機における運転室や操作室、パチンコ店などの遊技場における遊技機など、騒音が大きい音場生成環境に設置することで、例えば、騒音の大きい環境であっても危険な方向から警告音を聴取者の耳元に到達させることができる。さらには、アミューズメントパークのアトラクション用の乗物に搭載しても良い。こうすることで、より臨場感のある音場の生成が可能となる。
【００７１】
また、上記の説明では、２チャンネルのスピーカにより音場を生成したが、３チャンネル以上のスピーカで、音場を生成してもよい。また、全てのチャンネルのスピーカからの音響信号を反射部で反射させる必要はなく、一部のチャンネルのスピーカからの音響信号は、反射部４０を経由せずに、聴取者６０に直接届けてもよい。スピーカ部３０と反射部４０の間に、スピーカ部３０からの音響信号を反射部４０に集束する音響レンズを設けても良い。さらには、各スピーカに指向性スピーカを用いることで、反射部４０以外への反射をさらに防ぐことができる。
【００７２】
実施の形態７.
本実施の形態７に係る音場生成システム３について、図３３、図３４を用いて説明する。図３３は、本実施の形態７に係る音場生成システム３の構成を示すブロック図である。図３４は、音場生成システム３の全体構成を模式的に示す図である。実施の形態１の構成に比べて、ささやき声変換部７０が追加されている。ささやき声変換部７０は、通常の音声をささやき声に変換する。具体的には、有声音である通常音声を、無声音化するが、この方法として、特開昭５８−１６８０９８号の雑音波形と周期的な音源波形の振幅を制御する方法や、特開２００８−１３９５７３号の線形予測法を用いて声道の伝達関数を求め、原音波形から減算した残差信号との振幅比を用いて白色雑音に乗算する方法、特開２００６−２３４９６９号のフォルマント成分を除去する方法、他にも混合正規分布モデル（ＧＭＭ：Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｍｏｄｅｌ）に基づいて、スペクトル系列等の特徴量を変換する特徴量変換法（例えば、A. Kain and M.W.Macon," Spectral voice conversion for text-to-speechsynthesis" Proc.ICASSP,pp.285-288, Seattle, U.S.A. May,1998.参照）で実現でき、あらゆる公知の手法を用いることが可能である。
【００７３】
ささやき声に変換された音声信号は音像定位演算部１０に入力され、畳み込み演算が行われる。本実施例では聴取者の右耳元に提供するため、たたみ込み演算部１１の伝達関数ｂｌ（ｔ）及び、たたみ込み演算部１２の伝達関数ｂｒ（ｔ）は、実頭やダミーヘッドの右耳元に音源を置いた場合の伝達関数を用いるが、より簡単な演算処理にするため、たたみ込み演算部１１の伝達関数ｂｌ（ｔ）を、以下の式（１）の通り設定してもよい。
ｂｌ（ｔ）＝０ ・・・ 式（１）
たたみ込み演算部１２の伝達関数ｂｒ（ｔ）を、以下の式（２）の通り設定してもよい。
ｂｒ（ｔ）＝Ａ（ｔ＝ｔ１） Ａは定数(振幅）、ｔ１はｔ１≧０の所定値
ｂｒ（ｔ）＝０（ｔ≠ｔ１） ・・・ 式（２）
【００７４】
なお、左耳元に提供する場合、上記の伝達関数の値が左右で逆となる。
クロストークキャンセル演算以降の手順は実施の形態１と同様である。すなわち、クロストークキャンセル演算部２０が、聴取者６０が座るシート１１０の位置に応じて伝達関数を変更し、スピーカ部３０と聴取者６０の相対位置に応じた伝達関数でクロストークがキャンセルされる。これにより、伝達関数を最適化することができ、より適切に音場を生成することができる。
【００７５】
本実施例では、音声をささやき声にし、耳元に定位するようにしたので音声が聴取者の耳元に聞こえ、ロードノイズやカーステレオのような周囲から聞こえる音が存在していても、明瞭度良く音声を聞くことができる。またささやき声は無声音のため高域の周波数が多く含まれている。聴取者以外の者（例えば、聴取者が運転手の場合、助手席に座っている者）にとっては、再生しているスピーカ部との距離が遠いため、ロードノイズやカーステレオの音にマスキングされ、聞こえにくい。したがって聴取者に必要な音声を聴取者のみに提供できる、という効果がある。
【００７６】
なお、本実施例では、ささやき声変換した後に音像定位演算を行っているが、音像定位演算後の音声信号Ｌｓ，Ｒｓをささやき声変換部に入力しても同じ効果が得られることは言うまでもない。例えば通常音声であらかじめ仮想音源として耳元に定位されている音声入力信号（バイノーラル信号）をささやき声変換部でささやき声に変換すれば、耳元にささやき声が提供され、より聞きやすくなる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 音場生成システム
２ 音場生成装置
３ 音場生成システム
１０ 音像定位演算部
１１ たたみ込み演算部
１２ たたみ込み演算部
２０ クロストークキャンセル演算部
２９ 伝達関数変更部
３０ スピーカ部
３１ 左スピーカ
３２ 右スピーカ
４０ 反射部
４１ 左反射部
４２ 右反射部
６０ 聴取者
６１ 左耳
６２ 右耳
７０ ささやき声変換部
１００ 自動車
１０１ フロントガラス
１０２ 右サイドガラス
１０３ 左サイドガラス
１０４ ルーフガラス
１０５ ハンドル
１０６ 運転席
１０７ 後部座席
１０８ 助手席
１０９ ダッシュボード
１１０ シート
１１１ シートセンサ
１１２ 搭乗センサ
１１４ ウィンドウ
１１５ ウィンドウセンサ
１１６ 角度変更部
１１７ カーナビゲーション本体
１１８ カーナビゲーション表示面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法に関し、特に詳しくは２チャンネル以上のスピーカを用いて音場を生成する音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フロント部に搭乗するリスナーに対して、ステレオ再生するための車載スピーカシステムが開示されている。この車載スピーカシステムでは、インストルメンタルパネルに左右１対のスピーカを設けている。そして、スピーカからの再生音が、フロントガラスに反射して、運転席又は助手席のリスナーに到達している。右のスピーカからの再生音は、助手席のリスナーに届いており、左のスピーカからの再生音は、運転席のリスナーに届いている。入力信号がそのままスピーカから出力されるため、従来のステレオ音場のように聴取者前方の音場は再現できるが、聴取者後方の音像定位は再現できない。
【０００３】
特許文献２には、バイノーラル録音されたバイノーラル信号を変換する信号変換装置が開示されている。特許文献２では、再生音場内で生じるべきクロストークを打ち消すように、バイノーラル信号を変形バイノーラル信号に変換している。そして、変形バイノーラル信号が複数個のスピーカに与えられている。また、特許文献３ではステレオダイポール方式で再生する再生システムが開示されている。特許文献３の再生システムでは、ラウドスピーカ対の見開き角度を６〜２０度の範囲に定めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２８４８３号公報
【特許文献２】特開昭５２−４０１０１号公報
【特許文献３】特表２０００−５２９１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３の方法では、自動車の車内等の環境に適用することができないという問題がある。例えば、ステレオダイポール方式を用いた場合、耳元に向けてスーカを設置しても、ハンドルによる遮蔽やサイドガラスによる反射の影響が発生する。特に、自動車の車内は左右非対称な環境であり、例えば聴取者が運転者の場合、運転者から右側のサイドガラスまでの距離は、左側のサイドガラスまでの距離に比べて短くなる。よって、運転手の右耳に対して右側のサイドガラスによる反射の影響が大きく出てしまい左右の反射が不均一になってしまう。さらに、聴取者に直接音を届けるためにダッシュボード上にスピーカを配置することは、運転者の視野を妨げることになってしまうため、ダッシュボード上に、スピーカを配置することは適切ではない。さらに、自動者の車内などでは、音場生成環境が変化することもある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、様々な環境においても音場を適切に生成することができる音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る音場生成装置は、２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を変更する角度変更部と、を備えることを特徴とするものである。これにより、音場生成環境に適した方向で音声信号を伝播させることができるため、適切に音場を生成することができる。
本発明の一態様に係る音場生成装置は、２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークキャンセル部において用いられる前記伝達関数を変更する伝達関数変更部と、を備えることを特徴とするものである。これにより、音場生成環境に適した伝達関数を用いてクロストークをキャンセルすることができるため、適切に音場を生成することができる。
上記の音場生成装置において、前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号に対して、前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源となるように音像の定位を加えるための音像定位演算部を、さらに備え、前記音像定位演算部による演算によって前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号の音像が定位されていてもよい。
上記の音場生成装置において、前記聴取者に聴取させる音声信号をささやき声に変換するささやき声変換部をさらに備え、前記音像定位演算部は、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した前記ささやき声に変換された音響信号の音像が、前記聴取者の少なくとも一方の耳元に仮想音源として定位するように演算を行ってもよい。
上記の音場生成装置において、前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境中における前記聴取者が座るシートの位置に応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたウィンドウの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたシートに前記聴取者以外の人が座っているか否かに応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカ部のスピーカの角度の少なくとも一方が可変であり、前記音場生成環境中における前記聴取者が着座しているシートの位置に応じて、前反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を調整するようにしてもよい。
上記の音場生成装置において、前記入力された音声信号が、前記聴取者の位置においてバイノーラル記録された音声信号であってもよい。
本発明の一態様にかかる音場生成システムは、上記の音場生成装置と、前記スピーカ部からの音を前記聴取者に向けて反射する反射部と、を備えるものである。
上記の音場生成システムにおいて、前記反射部は、自動車の車体もしくは、車載機器であってもよい。
上記の音場生成システムにおいて、前記反射部が、自動車のフロントガラス、サイドガラス、及びルーフガラスの少なくとも一つであり、前記伝達係数変更部は、前記フロントガラス、前記サイドガラス、及び前記ルーフガラスの少なくとも一つの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更するようにしてもよい。
上記の音場生成システムにおいて、前記自動車の左右のサイドガラスのうち、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも開けられている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部とせず他のガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届け、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも閉められている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届けるように前記スピーカの角度を変更することを特徴としてもよい。
本発明の一態様に係る音場生成方法は、２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有するスピーカ部より出力され反射部により反射されて聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号を入力するステップと、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うステップと、前記スピーカ部から出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するステップと、前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークをキャンセルする演算処理に用いられる前記伝達関数を変更するステップと、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、様々な環境においても音場を適切に生成することができる音場生成装置、音場生成システム、及び音場生成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる音場生成システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる音場生成システムの全体構成を示す図である。
【図３】音像定位演算部を示すブロック図である。
【図４】クロストークキャンセル演算部を示す図である。
【図５】実施の形態１の設置例１を示す上面図である。
【図６】実施の形態１の設置例１を示す側面図である。
【図７】運転席を後方に移動した状態を示す側面図である。
【図８】実施の形態１の設置例２を示す上面図である。
【図９】実施の形態１の設置例３を示す上面図である。
【図１０】実施の形態１の設置例４を示す上面図である。
【図１１】実施の形態１の設置例５を示す上面図である。
【図１２】実施の形態１の設置例６を示す上面図である。
【図１３】実施の形態１の設置例７に用いられる左スピーカと左反射部を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態１の設置例７を示す上面図である。
【図１５】実施の形態１の設置例８に用いられるスピーカ部と反射部を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態１の設置例８を示す上面図である。
【図１７】実施の形態１の設置例９を示す上面図である。
【図１８】実施の形態１の設置例９を示す側面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２にかかる音場生成システムの構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態２にかかる音場生成システムの全体構成を示す図である。
【図２１】ダミーヘッドを用いてバイノーラル録音を行う収録現場を模式的に示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態３かかる音場生成システムのスピーカユニット部の構成を示すブロック図である。
【図２３】自動車の助手席及び後部座席に着座している状態を模式的に示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態４かかる音場生成システムのスピーカユニット部の構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の実施の形態５かかる音場生成システムのスピーカユニット部の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の実施の形態５にかかる音場生成システムを自動車内に設置した様子を示す上面図である。
【図２７】右サイドガラスを開けた状態を示す上面図である。
【図２８】右スピーカの向きを切り替えるサイドガラスの開閉位置を示す側面図である。
【図２９】本発明の実施の形態６にかかる音場生成システムを自動車内に設置した様子を示す上面図である。
【図３０】ルーフガラスを開けた状態を示す上面図である。
【図３１】スピーカの非対称配置を示す上面図である。
【図３２】スピーカの非対称配置を示す側面図である。
【図３３】本発明の実施の形態７にかかる音場生成システムの構成を示すブロック図である。
【図３４】本発明の実施の形態７にかかる音場生成システムの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態１に係る音場生成システムの構成を示すブロック図である。図２は音場生成システムの全体構成を模式的に示す図である。音場生成システム１は、音像定位演算部１０、クロストークキャンセル演算部２０、スピーカ部３０、反射部４０と、シート１１０、シートセンサ１１１を有している。音像定位演算部１０、クロストークキャンセル演算部２０、スピーカ部３０、が音場生成装置２を構成する。本実施の形態では、音場生成システム１におけるスピーカ部３０は、近接配置された２つのスピーカを有している。すなわち、スピーカ部３０は、左スピーカ３１と右スピーカ３２とを有している。
【００１１】
音声信号である入力信号ｐ（ｔ）が音像定位演算部１０に入力される。本実施の形態では、入力信号ｐ（ｔ）がモノラル信号であるとして、説明する。入力信号ｐ（ｔ）は、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＭＰ３プレイヤ等を再生することによって、音場生成装置２に入力される。音像定位演算部１０は、入力信号ｐ（ｔ）に対して、聴取者６０の聴取位置において仮想音源ｐ'（ｔ）を適切に定位させるための演算処理を行った左耳用のステレオ信号Ｌｓと、右耳用のステレオ信号Ｒｓとを得ることができる。すなわち、２チャンネルのステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓが生成される。なお、本実施形態では、２チャンネルの音声を出力する音場生成システムに付いて説明するが、チャンネル数は、２チャンネル以上であってもよい。
【００１２】
クロストークキャンセル演算部２０は、入力された音声信号に基づくステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓに対して、クロストークキャンセル処理を行う。これにより、聴取者６０の耳元においてクロストークがキャンセルされた音声信号としてのスピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐを得ることができる。すなわち、左スピーカ３１から放出された音による右耳６２への影響と、右スピーカ３２から放出された音による左耳６１への影響を低減することができる。実際にスピーカ部３０から音響信号を出力した時のクロストークをキャンセルさせ、音場を介して左耳６１に届く音響信号をステレオ信号Ｌｓと同一の音響信号となるような処理を行い、音場を介して右耳６２に届く音響信号をステレオ信号Ｒｓと同一の音響信号となるような処理を行う。
【００１３】
音像定位演算部１０およびクロストークキャンセル演算部２０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）によるＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ処理等により構成される。
【００１４】
スピーカ部３０は、ステレオスピーカであり、左スピーカ３１と右スピーカ３２を有している。スピーカ部３０は、聴取者６０に対して音像が定位され、クロストークがキャンセンされたスピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐに基づいて、音響信号を放射する。すなわち、左スピーカ３１はスピーカ信号Ｌｓｐに基づく音響信号を出力し、右スピーカ３２はスピーカ信号Ｒｓｐに基づく音響信号を出力する。スピーカ信号Ｌｓｐには、右スピーカ３２からの音が左耳６１に影響するのをキャンセルするためのキャンセル成分が含まれている、スピーカ信号Ｒｓｐには、左スピーカ３１からの音が右耳６２に影響するのをキャンセルするためのキャンセル成分が含まれている。
【００１５】
反射部４０は、スピーカ部３０の音響放出面に対向配置されている。左スピーカ３１と、右スピーカ３２は、反射部４０に向けて、スピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐに応じた音響信号を出力する。反射部４０は、左反射部４１と右反射部４２を有している。左反射部４１は、左スピーカ３１から放射された音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。右反射部４２は、右スピーカ３２から出力された音響信号を、聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。なお、左反射部４１と右反射部４２として、音響信号出力環境中の壁面や窓ガラス等を利用することができる。また、左反射部４１と右反射部４２がスピーカ部３０に設けられていても良い。
【００１６】
シート１１０は、聴取者６０が着座する座席であり、シートセンサ１１１は、シート１１０のシート位置を検出する。シートセンサ１１１で検出されたシート位置によって、シートセンサ１１１に搭乗した聴取者６０の耳の位置が推定される。シートセンサ１１１は、クロストークキャンセル演算部２０にシート位置を示す検出信号を出力し、クロストークキャンセル演算部２０は、後述するように、シート位置に応じて、伝達関数を変更する。
【００１７】
上記のように、左スピーカ３１から出力された音響信号のうちのステレオ信号Ｌｓの成分が、右耳６２に影響しないよう、クロストークがキャンセルされている。同様に、右スピーカ３２から出力された音響信号のうちのステレオ信号Ｒｓの成分が、左耳６１に影響しないよう、クロストークがキャンセルされている。よって、聴取者６０の左耳６１、右耳６２に届く信号Ｌｅ、Ｒｅは、クロストークがキャンセルされた状態となる。従って、仮想的な聴取者８０の位置における音場と同様の音場を生成することができる。
【００１８】
本実施形態では、上記のように音場を生成している。音像定位演算部１０で聴取者の位置で音像が定位されるように演算されているため、聴取者６０に適切な仮想音源を定位させることができる。さらに、クロストークがキャンセルされているため、聴取者６０は仮想音源からステレオ信号Ｒｓおよびステレオ信号Ｌｓが出力されているような聴取が可能となる。これにより、聴取者６０は立体感のある音場を聴取することができる。また、スピーカ部３０からの音が反射部４０を介して、聴取者６０に到達している。左スピーカ３１と右スピーカ３２を反射部４０に向けて配置することで、左スピーカ３１と右スピーカ３２からの直接音が聴取者６０に届かないようにしている。例えば、左スピーカ３１から出力された音響信号が直接左耳６１に到達することを防ぐことができる。反射部４０を介せず聴取者６０に到達する直接音と、反射部４０を介して聴取者６０に到達する反射音が混在することによる音場の乱れを低減することができる。
【００１９】
さらに、クロストークキャンセル演算部２０が、聴取者６０が座るシート１１０の位置に応じて伝達関数を変更しているため、スピーカ部３０と聴取者６０の相対位置に応じた伝達関数でクロストークがキャンセルされる。これにより、伝達関数を最適化することができ、より適切に音場を生成することができる。
【００２０】
次に、音像定位演算部１０における処理について説明する。図３は、音像定位演算部１０における処理を模式的に示す図である。音像定位演算部１０に入力されたモノラル信号である入力信号ｐ（ｔ）を音像定位演算部１０によりたたみ込み演算することによって、音像を定位させることができる。具体的には、音像定位演算部１０は、たたみ込み演算部１１、１２を有している。たたみ込み演算部１１が、入力信号ｐ（ｔ）と伝達関数ｂｌ（ｔ）のたたみ込み演算を行うことで、ステレオ信号Ｌｓを得ることができる。同様に、たたみ込み演算部１２が、入力信号ｐ（ｔ）と伝達関数ｂｒ（ｔ）とのたたみ込み演算を行うことで、ステレオ信号Ｒｓを得ることができる。具体的には、Ｌｓ（ｔ）＝ｐ（ｔ）＊ｂｌ（ｔ）、Ｒｓ（ｔ）＝ｐ（ｔ）＊ｂｒ（ｔ）となっている。ｂｌ（ｔ）、及びｂｒ（ｔ）は、再生する音像の位置に応じて、設定されている。音像定位演算部１０で算出されたステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓには、音像の位置に応じて、時間差、音量差等が与えられている。
【００２１】
次に、クロストークキャンセル演算部２０における処理について、図４を用いて説明する。クロストークキャンセル演算部２０におけるクロストークキャンセル処理は、例えば、特開昭５２−４０１０１号公報に記載のクロストークキャンセル処理等を用いる。図２に示すように、左スピーカ３１から左耳６１への伝達関数（伝達特性）をａ１１とし、左スピーカ３１から右耳６２への伝達関数をａ２１とし、右スピーカ３２から左耳６１への伝達関数をａ１２とし、右スピーカ３２から右耳６２への伝達関数をａ２２としている。このように、伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２は、左右のスピーカから左右の耳への伝送特性を示すフィルタ係数となる。左スピーカ３１に対する左耳６１の位置に応じて、伝達関数ａ１１が設定され、左スピーカ３１に対する右耳６２の位置に応じて、伝達関数ａ２１が設定される。同様に、右スピーカ３２に対する左耳６１の位置に応じて、伝達関数ａ１２が設定され、右スピーカ３２に対する右耳６２の位置に応じて、伝達関数ａ２２が設定される。伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２は、例えば、周波数の関数となっている。
【００２２】
クロストークキャンセル演算部２０は、左スピーカ３１から右耳６２への回り込みと、右スピーカ３２から左耳６１への回り込みをキャンセルするような、伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を設定する。伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２としては、反射部４０で反射された影響が考慮されている。すなわち、反射部４０で反射された音の、他方の耳に回り込む影響がキャンセルされるように、伝達関数が設定されている。
【００２３】
クロストークキャンセル演算部２０には、フィルタ２１、２２と、遅延器２３、２４と、反転器２５、２６と、加算器２７、２８が設けられている。ここで、フィルタ２１、２２と遅延器２３、２４は以下のようなフィルタ係数を有している。
【００２４】
フィルタ２１：ａ１１／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
フィルタ２２：ａ２２／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
遅延器２３：ａ１２／ａ１１
遅延器２４：ａ２１／ａ２２
【００２５】
従って、スピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐは以下の通りとなる。
Ｌｓｐ＝（Ｌｓ・ａ１１−Ｒｓ・ａ２１）／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
Ｒｓｐ＝（Ｒｓ・ａ２２−Ｌｓ・ａ１２）／（ａ１１・ａ２２−ａ１２・ａ２１）
【００２６】
クロストークキャンセル演算部２０は、伝達関数を用いて、ステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓからクロストークがキャンセルされたスピーカ信号Ｌｓｐ、Ｒｓｐを算出している。このように、クロストークキャンセル演算部２０は、音像が定位されたスピーカ信号Ｌｓ、Ｒｓをスピーカ部３０から出力した場合に生じる音のクロストークをキャンセルする処理を行う。
【００２７】
さらに、クロストークキャンセル演算部２０には、伝達関数変更部２９が設けられている。伝達関数変更部２９には、シートセンサ１１１からの検出信号が入力され、シート位置に応じて伝達関数を切り替える。具体的には、伝達関数変更部２９は、メモリ等の記憶手段を備えており、複数の伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を記憶している。４つの伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を１セットとすると、伝達関数変更部２９は、複数セットの伝達関数を格納しており、シート位置に応じて伝達関数を変更する。シートセンサ１１１がシート位置が変更されたことを検出した場合、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替えることで、クロストークキャンセル演算部２０は、切り替えられた伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を用いてクロストークキャンセル処理を行う。
【００２８】
以下、上記の音場生成システム１を設置した設置例について説明する。以下の設置例では、自動車１００の車内が音場生成システム１の設置環境となっている。なお、音場生成システム１における反射部４０は、自動車１００の車内の車体もしくは、車体に取り付ける車載機器であって、反射が可能な面を持つ物体である。車体であれば、フロントガラス、サイドガラス、ルーフガラス、ダッシュボード、ルームミラー等であってもよく、車載機器であれば、カーナビゲーション、ドライブレコーダ等であっても良い。また、以下の複数の設置例の説明において共通する内容については、適宜省略して説明を行う。
【００２９】
設置例１．
上記の音場生成システム１の設置例１について、図５〜図７に基づき説明する。図５は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００の主要部を上から見た図である。図５において、紙面の上側が自動車１００の前方となっている。図６及び図７は、スピーカ部３０と反射部４０の配置を示す図であり、設置状態を側面から見た図である。図６及び図７において、紙面の左側が自動車１００の前方となっている。自動車１００には、フロントガラス１０１、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、運転席１０６が設けられている。なお、図５〜図７では、自動車１００の一部の構成について、省略している。
【００３０】
本設置例１では、左スピーカ３１と右スピーカ３２がダッシュボード１０９に埋め込まれた状態で設置され、左スピーカ３１と右スピーカ３２が左右に並んで設置されている。また、自動車１００のフロントガラス１０１が反射部４０となっており、左スピーカ３１と右スピーカ３２が反射部４０としてのフロントガラス１０１に向けて、音響信号を放射している。そして、反射部４０で反射した音響信号が、運転席１０６に搭乗した聴取者６０に到達する。このような設置形態とすることで、スピーカ部３０から出力された音響信号の直接音によるハンドル１０５などの遮蔽物の影響や、他の反射音による右サイドガラス１０２や左サイドガラス１０３による影響を防ぐことができるため、スピーカの設置により運転者の視界が遮られることが無い。
【００３１】
また、図６に示すように、スピーカ部３０の配置方向は、スピーカ部３０からの音響信号の出力方向を上方に向けて配置することが好ましい。例えば、スピーカ部３０からの音響信号の出力方向を鉛直上方にするとともに、フロントガラス１０１が鉛直方向から４５度傾斜している箇所の直下にスピーカ部３０を配置する。こうすることで、反射部４０で反射した音響信号は、水平方向に伝播して聴取者６０に到達する。さらに、音響信号が反射部４０に入射する位置をハンドル１０５よりも高くすることで、ハンドル１０５による音の遮蔽や反射を防ぐことができる。よって、聴取者６０に対し適切な音像を生成することができる。スピーカ部３０の形態としては、ヘッドアップディスプレイユニットの一部として設置することも可能である。なお、反射部４０の反射面の傾斜角度やスピーカ部３０からの音響信号の出力方向は、特に限定されるものではない。また、反射部４０の反射面は平面でもよく、曲面であってもよい。なお、音像定位演算部１０及びクロストークキャンセル演算部２０は、反射部の反射面形状に対応した演算を行うことが好ましい。
【００３２】
このように設置することで、反射部４０によって反射して聴取者６０に達する音響信号は、ハンドル１０５などの遮蔽物の影響を受けずに聴取者６０に届く。さらに、スピーカ部３０から反射部４０で反射した音が聴取者６０に届くため、他の余計な反射音が混在することにより、音場が乱れるのを防ぐことができる。よって、聴取者６０の位置において適切な音場を生成することができる。なお、聴取者６０は、運転手に限らず助手席等に搭乗した同乗者であってもよい。
【００３３】
本設置例では運転席１０６が、図１、図２で示したシート１１０となっており、シートセンサ１１１が運転席１０６のシート位置の変化を検出することで、伝達関数変更部２９が伝達関数を変更する。例えば、図６に示すシート位置から矢印方向に運転席１０６をスライドさせたとすると、図７に示すように運転席１０６のシート位置が後方向にずれるため、運転席１０６に座る聴取者６０に対するスピーカ部３０と反射部４０の位置関係が変化する。従って、スピーカ部３０から放出された音響信号が、聴取者６０の左耳６１、右耳６２に到達する距離等が変わるため、伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を異なるセットに切り替える。このように、音場生成環境に応じて伝達関数を変更することで、より適切に音場を生成することができる。なお、伝達関数の切り替えは、シート位置に応じて段階的に行っても良く、あるいは連続的に行っても良い。伝達関数を段階的に切り替える場合、運転席１０６のシート位置がある一定範囲までは伝達関数を同じとして、その範囲を越えたら伝達関数を変更する。伝達関数を連続的に切り替える場合、例えば、伝達関数をシート位置の座標を変数とする関数とする。
【００３４】
このように、聴取者６０が座る運転席１０６の位置が変化すると、左スピーカ３１、右スピーカ３２と左耳６１、右耳６２との位置関係が変化する。シート位置に応じて、適切な伝達関数を予め用意しておき、伝達関数変更部２９がシート位置に応じて伝達関数を切り替えて使用すれば、より適切に音場を生成することができる。なお、上記の説明では、聴取者６０を運転席１０６に座る運転手としたが、助手席や後部座席に座る同乗者が聴取者６０としてもよく、この場合も、助手席や後部座席のシート位置に応じて伝達関数変更部２９が伝達関数を変更する。
【００３５】
なお、シート位置を検出する方法は、特に限定されるものではない。例えば、運転席１０６が電動シートである場合、シートセンサ１１１がシートを移動するモータなどの回転数や回転速度を検出することでシート位置を検出することができる。運転席１０６が手動で移動するシートである場合、シートのスライド移動をガイドするガイド機構等にシートセンサ１１１となる位置センサが設けられる。もちろん、シートの前後方向のスライド移動だけでなく、シートの背もたれ部分の傾斜位置に応じて、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替えてもよい。
【００３６】
さらに、ダミーヘッドを用いて、反射部４０の影響を考慮した伝達関数を測定することも可能である。実際に音場生成システム１を設置する環境あるいは略同一の環境において、聴取者６０が着座した場合の頭部位置にダミーヘッドを配置する。そして、左スピーカ３１と右スピーカ３２のそれぞれに対して、インパルス応答を測定する。すなわち、左右の耳にマイクが設けられたダミーヘッドを運転席１０６に配置した状態で、左スピーカ３１からインパルス信号を出力すると、左反射部４１で反射されたインパルス信号がダミーヘッドの左右のマイクに到達する。同様に、右スピーカ３２についても左右のマイクでインパルス応答を測定する。このように、マイクで取得された信号によって音場生成環境に応じた伝達関数を求めることができる。シート位置を変化させて同様のインパルス応答測定を行っていくことで、シート位置に応じて適切な伝達関数を設定することができ、音場生成環境の変化があった場合でも、より適切に音場を生成することができる。
【００３７】
このようにすることで、反射部４０による反射を考慮した伝達関数を求めることができ、この伝達関数を用いることで、クロストークを確実にキャンセルすることできる。このため、より適切な音場を生成することができる。自動車１００の車内では、音を吸収する吸音面と音を反射する反射面が混在しているが、本設置例のように反射部４０を経由して音響信号を聴取者６０の耳に届けることで、音場生成空間の他の反射の影響を低減することができる。よって、様々な環境においても、適切な音場を生成することができる。
【００３８】
設置例２．
次に、設置例２について図８を用いて説明する。図８は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例２において、設置例１と同様の構成については適宜説明を省略する。設置例２では、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に左右に並んで設置されている。右サイドガラス１０２と左サイドガラス１０３をそれぞれ右反射部４２、左反射部４１としている。たとえば、右スピーカ３２は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、右反射部４２である右サイドガラス１０２は、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。左スピーカ３１は、左サイドガラス１０３に向けて音響信号を出力することにより、左反射部４１である左サイドガラス１０３は、左スピーカ３１からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
設置例３．
次に、設置例３について図９を用いて説明する。図９は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例３において、上記設置例と同様の構成については適宜説明を省略する。自動車１００の天井には、サンルーフとなるルーフガラス１０４が設けられている。ルーフガラス１０４は、運転席１０６の直上に設けられている。設置例３では、このルーフガラス１０４を反射部４０としている。たとえば、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に、左右に並んで設置されており、左スピーカ３１、右スピーカ３２は、ルーフガラス１０４に向けて音響信号を出力することにより、反射部４０であるルーフガラス１０４は、左スピーカ３１、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の左耳６１、右耳６２に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
設置例４．
次に、設置例４について図１０を用いて説明する。図１０は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例４において、上記設置例と同様の構成については適宜説明を省略する。自動車１００の天井には、サンルーフとなるルーフガラス１０４が設けられている。設置例１〜３では、運転席１０６に搭乗した運転手が聴取者６０となっていたが、本設置例４では、後部座席１０７に搭乗した同乗者が聴取者６０となっている。設置例４では、ルーフガラス１０４を反射部４０としている。たとえば、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に左右に並んで設置されており、左スピーカ３１、右スピーカ３２は、ルーフガラス１０４に向けて音響信号を出力する。反射部４０であるルーフガラス１０４は、左スピーカ３１、右スピーカ３２からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１、右耳６２に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、後部座席１０７のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
設置例５．
次に、設置例５について図１１を用いて説明する。図１１は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例５において、上記設置例と同様の構成については適宜説明を省略する。本設置例５では、設置例１〜３と同様に、運転席１０６に搭乗した運転手が聴取者６０となっている。設置例５では、左スピーカ３１と右スピーカ３２がダッシュボード１０９に左右に並んで設置されており、フロントガラス１０１と右サイドガラス１０２を反射部４０としている。左スピーカ３１は、フロントガラス１０１に向けて音響信号を出力することにより、反射部４０であるフロントガラス１０１は、左スピーカ３１からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。右スピーカ３２は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、反射部４０である右サイドガラス１０２は、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
本設置例では、一方の耳（ここでは左耳６１）に関してはフロントガラス１０１を反射部４０とし、他方の耳（ここでは右耳６２）に関してはサイドガラスを反射部４０としている。特に、サイドガラスに近い方の耳（右耳６２）では、サイドガラスを反射部４０とし、サイドガラスに遠い方の耳（左耳６１）では、フロントガラス１０１を反射部とするようにすることが好ましい。これにより、直接音の影響を低減することができる。もちろん、左ハンドル車の場合は左右が逆となる。すなわち、左ハンドル車の場合、左サイドガラス１０３を左反射部４１とし、フロントガラス１０１を右反射部４２とする。あるいは、助手席に搭乗する同乗者を聴取者６０とする場合、左サイドガラス１０３を左反射部４１とし、フロントガラス１０１を右反射部４２とする。もちろん、一方の耳に関しては、設置例３で示したように、フロントガラス１０１の代わりにルーフガラスを反射部４０としてもよい。
【００４３】
設置例６．
次に、設置例６について図１２を用いて説明する。図１２は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。なお、設置例６において、設置例１と同様の構成については適宜説明を省略する。設置例６では、左スピーカ３１と右スピーカ３２が、ダッシュボード１０９に前後に並んで設置されている。具体例としては、左スピーカ３１が前側、すなわちダッシュボード１０９の奥側に配置され、右スピーカ３２が後側、すなわちダッシュボード１０９の手前側に配置されており、右サイドガラス１０２を反射部４０としている。右スピーカ３２は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、右反射部４２である右サイドガラス１０２は、右スピーカ３２からの音響信号を、運転席１０６に搭乗した聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。左スピーカ３１は、右サイドガラス１０２に向けて音響信号を出力することにより、左反射部４１である右サイドガラス１０２は、左スピーカ３１からの音響信号を、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。さらに、伝達関数変更部２９が、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更する。このような設置例とすることで、上記の各設置例と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
設置例７．
次に、設置例７について図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、左スピーカ３１と左反射部４１とを示す斜視図である。図１４は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。本設置例７では、自動車１００の各種ガラスを反射部４０として利用しておらず、ダッシュボード１０９に反射部４０を別途設置している。反射部４０は、図１３に示すように左反射部４１の反射面の角度が可変となっており、左反射部４１の取り付け角度を調整することで、左スピーカ３１から出力された音響信号の反射方向を変更することができる。また、右反射部４２についても同様に反射面の角度を可変としている。反射部４０の反射面の角度が変更された場合、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替える。
【００４５】
設置例７では、スピーカ部３０と反射部４０が図１４に示すようにダッシュボード１０９に設置されている。左反射部４１は、左スピーカ３１の前方に配置され、右反射部４２は、右スピーカ３２の前方に配置されているとともに、左反射部４１と右反射部４２の反射角度が可変となっている。図１４に示す例では、聴取者６０は助手席１０８に搭乗した同乗者としている。なお、左反射部４１と右反射部４２の反射角度は、一体的に可変としてもよいが、より適切な音場を生成するためには、独立して可変とすることが好ましい。また、上下方向、左右方向、前後方向の全てにおいて、反射角度を可変としてもよく、任意の方向のみにおいて可変としても良い。
【００４６】
本設置例においては、反射部４０の反射角度を調整することで、聴取者６０を切り替えることができる。すなわち、図１４では、聴取者６０が助手席１０８に搭乗した同乗者となっているが、図１４に示す状態からスピーカ部３０の反射角度を変更することにより、反射音が運転席１０６の運転者に届くようにすることができる。反射角度の調整は、モータ等の駆動機構を用いて自動で行うことができる。この場合、それぞれの聴取者６０に適した反射角度を予め設定しておき、聴取者６０を切り替える際にモータ等を駆動させ、予め設定された反射角度にすればよい。もちろん、反射部４０の反射角度を搭乗者が手動で変更しても良い。このようにすることで、搭乗者に応じて、反射角度を調整することができるため、個々の聴取者６０に対して、より適切な音場生成が可能となる。また、反射部４０の反射面は、平面であっても良く、曲面であっても良い。
【００４７】
このような設置例とすることで、ハンドル１０５などの遮蔽物の影響を低減することができ、スピーカ部３０からの直接音が聴取者６０に届くのを防ぐことができるため、反射部４０で反射せずに聴取者６０に届く直接音と反射部４０で反射して聴取者６０に届く反射音が混在することにより、音場が乱れるのを防ぐことができる。よって、音場を適切に生成することができる。また、聴取者６０を切り替えた場合、伝達関数変更部２９が伝達関数を変えているため、個々の聴取者６０に対して適切な音場を生成することができる。さらに、聴取者６０が助手席１０８の場合、助手席１０８のシート位置に応じて伝達関数を変更し、聴取者６０が運転席１０６の場合、運転席１０６のシート位置に応じて伝達関数を変更することで、より適切に音場を生成することができる。
【００４８】
なお、上記の説明では反射部４０の反射面の角度を変えたが、スピーカ部３０の音響放射面の角度を変えるようにしても、同様の効果を得ることができる。さらに、スピーカ部３０の音響放射面の角度を変える場合、設置例１〜７に示したように、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、フロントガラス１０１、ルーフガラス１０４を反射部４０とすることもできる。
【００４９】
設置例８．
次に、設置例８について図１５を用いて説明する。図１５は音場生成システム１を設置
した左スピーカ３１、右スピーカ３２、左反射部４１、及び右反射部４２を示す図である。本設置例では、左スピーカ３１、右スピーカ３２、左反射部４１、及び右反射部４２が、ダッシュボード１０９に埋め込まれている。すなわち、ダッシュボード１０９には、２つの埋め込みが設けられ、一方の埋め込みに、左スピーカ３１と左反射部４１とが一体的に配置され、他方の埋め込みに右スピーカ３２と右反射部４２とが一体的に配置される。よって、ダッシュボード１０９に設けられた埋め込み部分の壁が、左反射部４１、及び右反射部４２として機能する。換言すると、本設置例では、反射部４０として、フロントガラス１０１、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、及びルーフガラス１０４を用いていない。このようにすることで、音場生成装置２を容易に設置することができる。もちろん、１つの埋め込みに、左スピーカ３１、右スピーカ３２、左反射部４１、及び右反射部４２を全て配置しても良い。
【００５０】
図１５に示す構成を自動車１００に配置した状態を図１６に示す。図１６は音場生成システム１を設置した状態を示す図であり、自動車１００を上から見た図である。図１６に示すように、左スピーカ３１と右スピーカ３２の角度を調整することで、左スピーカ３１、右スピーカ３２からの音響信号の出力方向を変更することができ、音響信号が反射部４０を介して到達する到達位置を変更することができる。なお、左スピーカ３１と右スピーカ３２の音響放射面の角度は、独立して調整できるようにしてもよい。
【００５１】
左スピーカ３１、右スピーカ３２の向きを可変にして、シート位置に応じて左スピーカ３１と右スピーカ３２の出力方向を変化させることで、シート位置が変わった場合でも音響信号を最適な方向に出力することができる。また、シート位置が変わった場合に、伝達関数変更部２９が伝達関数を切り替えているため、より適切に音場を生成することができる。もちろん、左スピーカ３１と右スピーカ３２だけではなく、左反射部４１と右反射部４２の向きをさらに可変にしても良い。すなわち、スピーカ部３０と反射部４０の少なくとも一方の向きを可変にすれば、シート位置に応じて音響信号の出力方向を変更することができる。また、設置例７と同様にスピーカ部３０の向きを変えることで、聴取者６０を切り替えても良い。
【００５２】
設置例９．
次に、設置例９について図１７を用いて説明する。図１７は音場生成システム１を設置した左スピーカ３１、右スピーカ３２、カーナビゲーション本体１１７および、カーナビゲーション表示面１１８を示す図である。本設置例では、左スピーカ３１、右スピーカ３２、カーナビゲーション本体１１７が、ダッシュボード１０９に埋め込まれている。すなわち、ダッシュボード１０９には、３つの埋め込みが設けられ、１つはカーナビゲーション本体１１７を埋め込むために使用され、残り２つは、カーナビゲーション表示面１１８の後方に存在しており、左スピーカ３１と右スピーカ３２を埋め込むために使用される。そして、左スピーカ３１の音響信号をカーナビゲーション表示面１１８を反射面として、聴取者６０の左耳６１に向けて反射する。同様に、右スピーカ３２の音響信号をカーナビゲーション表示面１１８を反射面として、聴取者６０の右耳６２に向けて反射する。また、伝達関数変更部２９は、カーナビゲーション表示面１１８を用いた伝達関数に切り替えているため、より適切に音場を生成することができる。
【００５３】
また、図１８に示すように、カーナビゲーション表示面１１８の後方に位置するスペースにスピーカ部３０が埋め込まれている。スピーカ部３０は、カーナビゲーション表示面１１８を反射面として、スピーカ部３０から出力した音響信号が聴取者６０に届くようなスピーカ角度を有して設置される。
【００５４】
実施の形態２．
本実施の形態では、入力信号として、バイノーラル録音された音源に基づくステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓを用いている。実施の形態２にかかる音場生成システム１は、図１９、及び図２０に示すような構成となる。実施の形態１の構成に比べて、音像定位演算部１０が省略されている。換言すると、クロストークキャンセル演算部２０には音像が定位されたステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓが直接入力される。図２１に示すような収録現場において、実音源Ｐ（ｔ）からの音響信号をダミーヘッド７０に設けられた左耳７１と右耳７２のマイク７３で録音する。こうすることで、実音源Ｐ（ｔ）からダミーヘッド７０までの伝達関数が加わったステレオ信号Ｌｓ、Ｒｓを得ることができる。このため、ダミーヘッド７０に対する実音源Ｐ（ｔ）７４の位置が仮想音源ｐ'（ｔ）として音像が定位される。従って、実音源Ｐ（ｔ）７４がいずれの位置にあっても、その位置に対応する仮想音源ｐ'（ｔ）として聴取者６０に対し、音像を定位させることができる。実施形態１と同様にクロストークキャンセル演算部２０は、シートセンサ１１１での検出結果に応じてクロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を変更する。なお、その他の処理及び設置例については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。このような構成であっても、上記の各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
実施の形態３．
本実施の形態にかかる音場生成システム１について図２２及び図２３を用いて説明する。図２２は音場生成システムの構成を示すブロック図である。図２３は音場生成システムを自動車１００に設置した状態を示す上面図である。本実施の形態では、音場生成システム１が、各シート１１０の搭乗者の有無を検出する搭乗センサ１１２を有している。クロストークキャンセル演算部２０は、搭乗センサ１１２での検出結果に応じて、クロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を変更する。具体的には、搭乗センサ１１２が運転席１０６、後部座席１０７、助手席１０８等に設けられており、席毎に搭乗者が搭乗したか否かを検出することで、クロストークキャンセル演算部２０が搭乗者の配置に応じて、伝達関数を切り替える。
【００５６】
例えば、運転手のみ搭乗した状態と、運転手と同乗者が同乗した場合では、同乗者によって音の反射や吸収が起こるため、音場生成環境が変化する。例えば、助手席１０８に同乗者が乗った場合、反射部４０で反射した音響信号が同乗者によって遮蔽されたり、反射されたりするため、同乗者が後部座席１０７と助手席１０８に乗っていない場合、後部座席１０７のみに乗った場合、助手席１０８のみに乗った場合、後部座席１０７と助手席１０８の両方に乗った場合で、最適な伝達関数が異なる。クロストークキャンセル演算部２０には、各シート１１０の同乗者の有無に応じた最適な伝達関数が予め設定されている。搭乗センサ１１２がどのシート１１０に同乗者が座っているか否かを判定することで、クロストークキャンセル演算部２０は、搭乗センサ１１２の検出した搭乗人数等に応じて伝達係数を切り替える。
【００５７】
例えば、搭乗センサ１１２は、各シートのシートベルトが装着されたか否かを検出するセンサであり、各シートに設けられたシートベルトが装着された状態でそのシートに搭乗者が着座していると判定し、シートベルトが装着されていない状態でそのシートに搭乗者が着座していないと判定する。搭乗センサ１１２を、シート１１０に搭乗者が乗ったことを感知する力センサや接触センサ等として、搭乗センサ１１２がシートに加わる力などでシート毎に搭乗者の有無を検出してもよい。あるいは、搭乗センサ１１２を自動車１００の車内を撮像するカメラとして、カメラで撮像した車内の画像から各シート１１０に同乗者が座っているか否かを判定してもよい。このように、搭乗センサ１１２が、複数のシート１１０のうちどのシートに人が座っているか否かを検出し、クロストークキャンセル演算部２０は、搭乗センサ１１２に検出結果に応じて伝達関数を切り替えることで、伝達関数を最適化することができ、より適切に音場を生成することが可能になる。
【００５８】
実施の形態４．
本実施の形態にかかる音場生成システムについて、図２４を用いて説明する。図２４は音場生成システムの構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る音場生成システム１は、ウィンドウ１１４の開閉位置を検出するウィンドウセンサ１１５を有している。クロストークキャンセル演算部２０が図４で示した伝達関数変更部２９を有しており、ウィンドウセンサ１１５の検出結果に応じて、伝達関数を変更している。音場生成環境中のウィンドウ１１４が開閉することで、音響信号の伝播方向が変化する。例えば、音響信号が入射する位置にウィンドウ１１４のガラスがある場合は音響信号が反射されるが、ウィンドウ１１４のガラスがない場合は、音響信号が反射しないため、ウィンドウ１１４の開閉位置に応じて音場生成環境が変化する。クロストークキャンセル演算部２０は、ウィンドウ１１４の開閉位置に応じた最適な伝達関数を用いてクロストークをキャンセルさせる。
【００５９】
ここで、図５や図９等で示した右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３がウィンドウ１１４として用いられているとすると、右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３が上下に移動することによって、ウィンドウ１１４が開閉して、音場生成環境が変化する。あるいは、ルーフガラス１０４がウィンドウ１１４として用いられているとすると、ルーフガラス１０４が前後に移動した場合も、ウィンドウ１１４が開閉して、音場生成環境が変化する。右サイドガラス１０２、左サイドガラス１０３、又はルーフガラス１０４などの開閉位置に応じて、伝達関数を変化させることで、より適切な音場を生成することができる。なお、伝達関数は、ウィンドウ１１４の開閉位置に応じて、段階的に変化させてもよく、連続的に変化させても良い。さらには、ウィンドウ１１４に限らず、音場生成環境に設けられたドアの開閉位置に応じて伝達関数を変更しても良い。
【００６０】
このように、実施の形態１〜４では、音場生成環境に応じて伝達関数を変更している。音場生成環境が変化すると左右のスピーカから左右の耳までの伝達特性が変化するため、実施の形態１〜４のように、伝達関数を変化させることで最適な伝達関数を用いてクロストークをキャンセルすることが可能となる。よって、様々な音場生成環境であっても、適切に音場を生成することができる。なお、音場生成環境に応じた伝達関数は、実際の音場生成環境とほぼ同じ音場生成環境でのインパルス応答測定により求められる。例えば、実際の音場生成環境とほぼ同じ音場生成環境にダミーヘッドを配置して、インパルス応答測定を行う。すなわち、同乗者を乗せた状態や、ウィンドウ１１４を開けた状態など音場生成環境を変化させて、インパルス応答を測定する。こうすることで、図４等で示した伝達関数ａ１１、ａ１２、ａ２１、ａ２２を最適化することができる。
【００６１】
実施の形態５．
本実施の形態にかかる音場生成システムについて、図２５乃至図２８を用いて説明する。図２５は音場生成システムの構成を示すブロック図であり、図２６及び図２７は音場生成システム１を設置した自動車１００を示す上面図であり、図２８は音場生成システム１を設置した自動車１００を示す側面図である。本実施の形態に係る音場生成システム１は、本実施の形態４の構成に加えて、スピーカ部３０の角度を変更する角度変更部１１６を有している。角度変更部１１６がスピーカ部３０の角度を調整するモータ等を有しており、ウィンドウ１１４がある開閉位置よりも開いた状態では、スピーカ部３０からの音響信号が直接、聴取者６０に届けられ、ある開閉位置より閉じた状態では反射部４０を介して聴取者６０に届けられるように、スピーカ部３０の角度を変更する。なお、その他の構成及び処理については上記の各実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００６２】
図２６に示すように右サイドガラス１０２が閉状態では右スピーカ３２からの音響信号が右サイドガラス１０２で反射して右耳６２に到達し、左スピーカ３１からの音響信号が左耳６１に直接到達している。図２７に示すように、運転席１０６に座った聴取者６０がウィンドウ１１４の右サイドガラス１０２を下げていったとすると、右スピーカ３２からの音響信号が入射する位置（図２７中の点線矢印参照）よりも右サイドガラス１０２が下になるため、右サイドガラス１０２が右反射部４２として機能せず、右耳６２には音響信号がほとんど届かなくなる。そこで、本実施形態では、右スピーカ３２が音響放出面の向きを変更することで、右スピーカ３２からの音響信号を右耳６２に直接到達させている。あるいは、右サイドガラス１０２以外の左サイドガラス１０３、フロントガラス１０１、又はルーフガラス１０４等を右反射部４２とするようにしてもよい。
【００６３】
ウィンドウ１１４に設けられた右サイドガラス１０２の位置に応じて、スピーカ部３０が音響放射面の向きを変えることで、スピーカ部３０からの音響信号を直接聴取者６０に到達させるか、反射部４０で反射して聴取者６０に到達させるかを選択することができる。なお、図２８に示すように、右サイドガラス１０２が耳の高さ（図２８中の点線位置）よりも下がった場合、スピーカ部３０が音響放出面の向きを変えて、音響信号を聴取者６０に直接届けることで、音場生成環境に変化が生じた場合でも、より適切に音場を生成することができる。特に、聴取者６０に近い方のサイドガラス（図２６〜図２８では、右サイドガラス１０２）の開閉位置に応じて、右スピーカ３２が音響放出面の向きを変えると、より適切に音場を生成することができる。
【００６４】
なお、音響信号を直接届ける場合と、右反射部４２を介して届ける場合のそれぞれに対して右スピーカ３２の音響放射面の向きを予め設定しておき、右サイドガラス１０２が所定の高さを越えた場合、右スピーカ３２が音響放射面の向きを変更する。もちろん、自動車１００が左ハンドル車の場合、左サイドガラス１０３の位置に応じて、左スピーカ３１がその向きを変更する。片側のサイドガラスだけでなく、両側のサイドガラスの開閉位置に応じて、角度変更部１１６がスピーカ部３０の向きを変えてもよい。さらに、設置例８で示したように、スピーカ部３０の角度に応じてクロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を変更する。右スピーカ３２の角度を変えた場合、クロストークキャンセル演算部２０が伝達関数を切り替えることで、音場生成環境の変化に応じて、最適な音場を生成することができる。
【００６５】
実施の形態６．
本実施の形態にかかる音場生成装置及び音場生成システムについて、図２９及び図３０に基づき説明する。図２９及び図３０は、音場生成システム１を自動車内に設置した例を示す上面図である。本実施の形態にかかる音場生成システム１は、実施の形態５の図２５と同様の構成を有しているため、同様の内容については説明を省略する。
【００６６】
本実施の形態では、図２９に示すように、ルーフガラス１０４が閉状態のとき、ルーフガラス１０４が反射部４０となっている。聴取者６０が、ルーフガラス１０４を開けていき音響信号が到達する位置（例えば、図３０の点線で示す位置）よりもルーフガラス１０４が後ろに移動すると、ルーフガラス１０４が反射部４０として機能しなくなるため、角度変更部１１６がスピーカ部３０の向きを変える。これにより、図３０に示すように、スピーカ部３０からの音響信号が聴取者６０に直接届けられるため、実施の形態５と同様の効果を得ることができる。あるいは、ルーフガラス１０４以外の左サイドガラス１０３、フロントガラス１０１、右サイドガラス１０２等を反射部４０とするようにしてもよい。
【００６７】
なお、反射部４０に応じて、スピーカの設置位置を非対称としても良い。すなわち、聴取者６０から見て、各チャンネルのスピーカが、正面でかつ左右対称である必要はなく、一方のチャンネルのスピーカに対して前後左右にずれた位置に他方のチャンネルのスピーカを置いても良い。例えば、図３１に示すように、左右非対称な位置に左スピーカ３１と右スピーカ３２とを配置することができる。ここで、聴取者６０の中心を通る左右方向の中心線を中心線Ｓとすると、中心線Ｓから右スピーカ３２までの見開き角θ１が、中心線Ｓから左スピーカ３１までの見開き角θ２よりも小さくなっている。換言すると中心線Ｓまでの距離が左右のスピーカで異なっている。さらに、前後方向においても、聴取者６０から左スピーカ３１までの距離が、聴取者６０から右スピーカ３２までの距離よりも大きくなっている。
【００６８】
あるいは、図３２に示すように、上下方向の位置が異なっていても良い。上下方向、左右方向、及び前後方向の少なくとも一つにおいて、聴取者６０の左耳６１から左スピーカ３１までの距離と、聴取者６０の右耳６２から右スピーカ３２までの距離が異なっていてもよい。
【００６９】
なお、上記の説明では、音場生成システム１を車載装置とし、音場生成システム１が設置された音場生成環境を、自動車１００の車内とする例に付いて説明したが、設置場所はこれに限られるものではない。また、音場生成システム１における反射部４０は、自動車１００の車内の車体もしくは、車載機器以外であってもよい。
【００７０】
また、オートバイや自転車等のフードを反射部とした音場生成環境とすることも可能である。さらには、閉鎖空間である音場生成環境に、音場生成システム１を搭載することが好ましい。例えば、ショベルカーなどの重機における運転室や操作室、パチンコ店などの遊技場における遊技機など、騒音が大きい音場生成環境に設置することで、例えば、騒音の大きい環境であっても危険な方向から警告音を聴取者の耳元に到達させることができる。さらには、アミューズメントパークのアトラクション用の乗物に搭載しても良い。こうすることで、より臨場感のある音場の生成が可能となる。
【００７１】
また、上記の説明では、２チャンネルのスピーカにより音場を生成したが、３チャンネル以上のスピーカで、音場を生成してもよい。また、全てのチャンネルのスピーカからの音響信号を反射部で反射させる必要はなく、一部のチャンネルのスピーカからの音響信号は、反射部４０を経由せずに、聴取者６０に直接届けてもよい。スピーカ部３０と反射部４０の間に、スピーカ部３０からの音響信号を反射部４０に集束する音響レンズを設けても良い。さらには、各スピーカに指向性スピーカを用いることで、反射部４０以外への反射をさらに防ぐことができる。
【００７２】
実施の形態７.
本実施の形態７に係る音場生成システム３について、図３３、図３４を用いて説明する。図３３は、本実施の形態７に係る音場生成システム３の構成を示すブロック図である。図３４は、音場生成システム３の全体構成を模式的に示す図である。実施の形態１の構成に比べて、ささやき声変換部７０が追加されている。ささやき声変換部７０は、通常の音声をささやき声に変換する。具体的には、有声音である通常音声を、無声音化するが、この方法として、特開昭５８−１６８０９８号の雑音波形と周期的な音源波形の振幅を制御する方法や、特開２００８−１３９５７３号の線形予測法を用いて声道の伝達関数を求め、原音波形から減算した残差信号との振幅比を用いて白色雑音に乗算する方法、特開２００６−２３４９６９号のフォルマント成分を除去する方法、他にも混合正規分布モデル（ＧＭＭ：Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｍｏｄｅｌ）に基づいて、スペクトル系列等の特徴量を変換する特徴量変換法（例えば、A. Kain and M.W.Macon," Spectral voice conversion for text-to-speechsynthesis" Proc.ICASSP,pp.285-288, Seattle, U.S.A. May,1998.参照）で実現でき、あらゆる公知の手法を用いることが可能である。
【００７３】
ささやき声に変換された音声信号は音像定位演算部１０に入力され、畳み込み演算が行われる。本実施例では聴取者の右耳元に提供するため、たたみ込み演算部１１の伝達関数ｂｌ（ｔ）及び、たたみ込み演算部１２の伝達関数ｂｒ（ｔ）は、実頭やダミーヘッドの右耳元に音源を置いた場合の伝達関数を用いるが、より簡単な演算処理にするため、たたみ込み演算部１１の伝達関数ｂｌ（ｔ）を、以下の式（１）の通り設定してもよい。
ｂｌ（ｔ）＝０ ・・・ 式（１）
たたみ込み演算部１２の伝達関数ｂｒ（ｔ）を、以下の式（２）の通り設定してもよい。
ｂｒ（ｔ）＝Ａ（ｔ＝ｔ１） Ａは定数(振幅）、ｔ１はｔ１≧０の所定値
ｂｒ（ｔ）＝０（ｔ≠ｔ１） ・・・ 式（２）
【００７４】
なお、左耳元に提供する場合、上記の伝達関数の値が左右で逆となる。
クロストークキャンセル演算以降の手順は実施の形態１と同様である。すなわち、クロストークキャンセル演算部２０が、聴取者６０が座るシート１１０の位置に応じて伝達関数を変更し、スピーカ部３０と聴取者６０の相対位置に応じた伝達関数でクロストークがキャンセルされる。これにより、伝達関数を最適化することができ、より適切に音場を生成することができる。
【００７５】
本実施例では、音声をささやき声にし、耳元に定位するようにしたので音声が聴取者の耳元に聞こえ、ロードノイズやカーステレオのような周囲から聞こえる音が存在していても、明瞭度良く音声を聞くことができる。またささやき声は無声音のため高域の周波数が多く含まれている。聴取者以外の者（例えば、聴取者が運転手の場合、助手席に座っている者）にとっては、再生しているスピーカ部との距離が遠いため、ロードノイズやカーステレオの音にマスキングされ、聞こえにくい。したがって聴取者に必要な音声を聴取者のみに提供できる、という効果がある。
【００７６】
なお、本実施例では、ささやき声変換した後に音像定位演算を行っているが、音像定位演算後の音声信号Ｌｓ，Ｒｓをささやき声変換部に入力しても同じ効果が得られることは言うまでもない。例えば通常音声であらかじめ仮想音源として耳元に定位されている音声入力信号（バイノーラル信号）をささやき声変換部でささやき声に変換すれば、耳元にささやき声が提供され、より聞きやすくなる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 音場生成システム
２ 音場生成装置
３ 音場生成システム
１０ 音像定位演算部
１１ たたみ込み演算部
１２ たたみ込み演算部
２０ クロストークキャンセル演算部
２９ 伝達関数変更部
３０ スピーカ部
３１ 左スピーカ
３２ 右スピーカ
４０ 反射部
４１ 左反射部
４２ 右反射部
６０ 聴取者
６１ 左耳
６２ 右耳
７０ ささやき声変換部
１００ 自動車
１０１ フロントガラス
１０２ 右サイドガラス
１０３ 左サイドガラス
１０４ ルーフガラス
１０５ ハンドル
１０６ 運転席
１０７ 後部座席
１０８ 助手席
１０９ ダッシュボード
１１０ シート
１１１ シートセンサ
１１２ 搭乗センサ
１１４ ウィンドウ
１１５ ウィンドウセンサ
１１６ 角度変更部
１１７ カーナビゲーション本体
１１８ カーナビゲーション表示面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、
前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、
前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を変更する角度変更部と、
を備えることを特徴とする音場生成装置。
【請求項２】
２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、
前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、
前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークキャンセル部において用いられる前記伝達関数を変更する伝達関数変更部と、
を備えることを特徴とする音場生成装置。
【請求項３】
前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号に対して、前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源となるように音像の定位を加えるための音像定位演算部を、さらに備え、
前記音像定位演算部による演算によって前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号の音像が定位されている請求項１または２に記載の音場生成装置。
【請求項４】
前記聴取者に聴取させる音声信号をささやき声に変換するささやき声変換部をさらに備え、
前記音像定位演算部は、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した前記ささやき声に変換された音響信号の音像が、前記聴取者の少なくとも一方の耳元に仮想音源として定位するように演算を行うことを特徴とする、請求項３に記載の音場生成装置。
【請求項５】
前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境中における前記聴取者が座るシートの位置に応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項６】
前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたウィンドウの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項７】
前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたシートに前記聴取者以外の人が座っているか否かに応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項８】
前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカ部におけるスピーカの角度の少なくとも一方が可変であり、
前記音場生成環境中における前記聴取者が着座しているシートの位置に応じて、前反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項９】
前記入力された音声信号が、前記聴取者の位置においてバイノーラル記録された音声信号であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の音場生成装置と、
前記スピーカ部からの音を前記聴取者に向けて反射する反射部と、を備えた音場生成システム。
【請求項１１】
前記反射部が、自動車の車体もしくは、車載機器であることを特徴とする請求項１０に記載の音場生成システム。
【請求項１２】
前記反射部が、自動車のフロントガラス、サイドガラス、及びルーフガラスの少なくとも一つであり、
前記伝達係数変更部は、前記フロントガラス、前記サイドガラス、及び前記ルーフガラスの少なくとも一つの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１０に記載の音場生成システム。
【請求項１３】
前記自動車の左右のサイドガラスのうち、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも開けられている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部とせず他のガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届け、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも閉められている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届けるように、前記スピーカ部の角度を変更することを特徴とする請求項１２に記載の音場生成システム。
【請求項１４】
２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有するスピーカ部より出力され反射部により反射されて聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号を入力するステップと、
前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うステップと、
前記スピーカ部から出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するステップと、
前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークをキャンセルする演算処理に用いられる前記伝達関数を変更するステップと、
を備えることを特徴とする音場生成方法。
【請求項１】
２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、
前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、
前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を変更する角度変更部と、
を備えることを特徴とする音場生成装置。
【請求項２】
２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有し、前記スピーカから出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するスピーカ部と、
前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号が入力され、前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うクロストークキャンセル部と、
前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークキャンセル部において用いられる前記伝達関数を変更する伝達関数変更部と、
を備えることを特徴とする音場生成装置。
【請求項３】
前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号に対して、前記聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源となるように音像の定位を加えるための音像定位演算部を、さらに備え、
前記音像定位演算部による演算によって前記クロストークキャンセル部に入力される音声信号の音像が定位されている請求項１または２に記載の音場生成装置。
【請求項４】
前記聴取者に聴取させる音声信号をささやき声に変換するささやき声変換部をさらに備え、
前記音像定位演算部は、前記スピーカ部より出力され前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した前記ささやき声に変換された音響信号の音像が、前記聴取者の少なくとも一方の耳元に仮想音源として定位するように演算を行うことを特徴とする、請求項３に記載の音場生成装置。
【請求項５】
前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境中における前記聴取者が座るシートの位置に応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項６】
前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたウィンドウの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項７】
前記伝達関数変更部は、前記音場生成環境に設けられたシートに前記聴取者以外の人が座っているか否かに応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項８】
前記反射部の反射面の角度、又は前記スピーカ部におけるスピーカの角度の少なくとも一方が可変であり、
前記音場生成環境中における前記聴取者が着座しているシートの位置に応じて、前反射部の反射面の角度、又は前記スピーカの角度の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項９】
前記入力された音声信号が、前記聴取者の位置においてバイノーラル記録された音声信号であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の音場生成装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の音場生成装置と、
前記スピーカ部からの音を前記聴取者に向けて反射する反射部と、を備えた音場生成システム。
【請求項１１】
前記反射部が、自動車の車体もしくは、車載機器であることを特徴とする請求項１０に記載の音場生成システム。
【請求項１２】
前記反射部が、自動車のフロントガラス、サイドガラス、及びルーフガラスの少なくとも一つであり、
前記伝達係数変更部は、前記フロントガラス、前記サイドガラス、及び前記ルーフガラスの少なくとも一つの開閉位置に応じて、前記伝達関数を変更することを特徴とする請求項１０に記載の音場生成システム。
【請求項１３】
前記自動車の左右のサイドガラスのうち、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも開けられている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部とせず他のガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届け、前記聴取者に近い方のサイドガラスが所定の位置よりも閉められている場合に、前記聴取者に近い方のサイドガラスを反射部として前記音響信号を前記聴取者に届けるように、前記スピーカ部の角度を変更することを特徴とする請求項１２に記載の音場生成システム。
【請求項１４】
２チャンネル以上の音声を出力するスピーカを有するスピーカ部より出力され反射部により反射されて聴取者に到達した音響信号の音像が前記聴取者の位置において仮想音源として定位されている音声信号を入力するステップと、
前記入力された音声信号に対して前記反射部により反射されて前記聴取者に到達した音響信号の各チャンネル間におけるクロストークが前記聴取者の位置においてキャンセルされるように、前記スピーカ部から前記聴取者までの伝達関数を用いて演算処理を行うステップと、
前記スピーカ部から出力された音を反射させて聴取者に音を伝達させる反射部に向けて音響信号を出力するステップと、
前記反射部および前記聴取者を構成要素として含む音場生成環境の変化に応じて、前記クロストークをキャンセルする演算処理に用いられる前記伝達関数を変更するステップと、
を備えることを特徴とする音場生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
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【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
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【公開番号】特開２０１２−２３１４４９（Ｐ２０１２−２３１４４９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４９５３（Ｐ２０１２−１４９５３）
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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