音声信号処理装置及び音声信号処理プログラム
【課題】過不足、違和感の無い、リアルな仮想音場空間を作り出す。
【解決手段】まず、初期反射パラメータ算出処理を行なう。スイッチＳＷをＡ側に接続し、テスト信号生成部１６からのテスト信号を用いて視聴対象物距離Ｌ１を検出し（１２）、これを演算部１３で記憶する。演算部１３はこれに基づいて初期反射遅延量Ｔｒｅｆを算出する。メモリ１５には加えて仮想スピーカ距離と初期反射レベルＬｒｅｆとの関係も記憶されている。実際の信号の再生処理ではスイッチＳＷをＢ側に接続し、フロントチャンネル信号に対して初期反射遅延量Ｔｒｅｆ及び初期反射レベルＬｒｅｆに基づいて初期反射音を算出してフロントチャンネル信号に含める。
【解決手段】まず、初期反射パラメータ算出処理を行なう。スイッチＳＷをＡ側に接続し、テスト信号生成部１６からのテスト信号を用いて視聴対象物距離Ｌ１を検出し（１２）、これを演算部１３で記憶する。演算部１３はこれに基づいて初期反射遅延量Ｔｒｅｆを算出する。メモリ１５には加えて仮想スピーカ距離と初期反射レベルＬｒｅｆとの関係も記憶されている。実際の信号の再生処理ではスイッチＳＷをＢ側に接続し、フロントチャンネル信号に対して初期反射遅延量Ｔｒｅｆ及び初期反射レベルＬｒｅｆに基づいて初期反射音を算出してフロントチャンネル信号に含める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチチャンネル音声信号の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像ソースとともに再生される音声信号として、５．１チャンネルなどのマルチチャンネル音声信号を用いて立体感のある音声再生を行う手法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、マルチチャンネルシステムにおいて、音源の後ろの壁からの反射音及び横壁からの反射音に相当する音を作り出すことにより、スピーカより遠い方向への奥行き感を増強し、映画館のようなスクリーン方向への音の広がりを実現することを提案している。
【０００４】
特許文献２は、音声信号に対する頭部伝達関数処理によりアレイスピーカ装置の後ろ側に仮想点音源を定位させることにより、アレイスピーカ装置の設置環境にかかわらず聴取者にサラウンドサウンドを提供する手法を記載している。
【０００５】
特許文献３は、直接音に加えて、初期反射音及び残響音を付加することにより、臨場感の高い音場を作ることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１９６５０９号公報
【特許文献２】特許第４４４９９９８号公報
【特許文献３】特許第３２５８８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のいずれの文献においても、前方の音源の奥行方向において具体的にどの程度の遅延を行うべきかについては明確ではない。例えば特許文献１では、「遅延時間及びそれらの信号を原音に対して混ぜる比率を適当に決めることによりセンタ方向への奥行き感を創出することができる」旨を記載するに過ぎない（特許文献１、段落００１４参照）。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、部屋の大きさに合わせて適切な反射音の付加制御を行うことにより、過不足、違和感の無い、リアルな仮想音場空間を作り出すことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカとを備える表示装置と共に用いられる音声信号処理装置であって、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力部と、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段と、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段と、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段と、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の発明は、モニタ、少なくとも左右のフロントスピーカ及びコンピュータを備える表示装置と共実行される音声信号処理プログラムであって、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力手段、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の音声信号処理装置を適用した音声信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例に係る視聴空間の構成例を示す。
【図３】信号処理部の構成例を示す。
【図４】視聴対象物距離の算出方法を示す。
【図５】初期反射遅延量の算出方法を示す。
【図６】スピーカとの距離を変化させた場合の初期反射音のレベル変化を示すグラフである。
【図７】初期反射パラメータ算出処理のフローチャートである。
【図８】再生処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適な実施形態では、モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカとを備える表示装置と共に用いられる音声信号処理装置は、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力部と、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段と、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段と、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段と、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段と、を備える。
【００１３】
上記の音声信号処理装置は、左右のフロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る。また、モニタの位置又はフロントスピーカの位置である視聴対象物と視聴位置との視聴対象物距離を検出し、これに基づいて、モニタの後方に仮想スピーカを想定して仮想スピーカ距離を決定する。そして、仮想スピーカからフロントチャンネル信号が再生されたとした場合の初期反射遅延量を算出し、それに基づいて初期反射音を生成し、フロントチャンネル信号に含める。よって、この処理により得られたフロントチャンネル信号を再生することにより、視聴者はモニタの後方に想定された仮想スピーカから音声が出力されているような奥行き感を得ることができる。
【００１４】
上記の音声信号処理装置の一態様では、前記初期パラメータ算出手段は、前記初期反射遅延量及び初期反射レベルを算出し、前記信号出力手段は、前記初期反射遅延量及び前記初期反射レベルに基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出する。
【００１５】
上記の音声信号処理装置の一態様では、前記視聴対象物距離検出手段は、前記視聴位置を含む空間にテスト音を出力する放音手段と、前記放音手段により放音されたテスト音を前記視聴位置において集音する集音手段と、前記放音手段により放音されたテスト音に対する、前記集音手段により集音されたテスト音の遅延量に基づいて、前記視聴位置とフロントスピーカとの距離を算出し、当該フロントスピーカの距離に基づいて前記視聴対象物距離を算出する算出手段と、を備える。
【００１６】
この態様では、視聴環境にテスト音を放音し、集音することによりフロントスピーカとの距離を算出し、これに基づいてモニタなどとの距離である視聴対象物距離を算出する。よって、視聴対象物距離を自動で検出することができ、自動的に適切な初期反射パラメータを設定することが可能となる。
【００１７】
上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記視聴対象物距離検出手段は、前記視聴位置と左右のフロントスピーカとの距離の平均値を算出する手段と、前記視聴位置と前記モニタの中央とを結ぶ方向と、前記視聴位置と前記左右のフロントスピーカとを結ぶ方向とのなす角、及び、前記左右のフロントスピーカの距離の平均値に基づいて前記視聴対象物距離を算出する手段と、を備える。
【００１８】
この態様では、左右のフロントスピーカと視聴位置との距離を自動測定し、これに基づいて視聴対象物距離を算出するので、センタースピーカを含まないスピーカ構成を使用する場合でも、適切な初期反射音を生成することができる。
【００１９】
好適な例では、前記仮想スピーカ距離決定手段は、前記仮想スピーカ距離を前記視聴対象物距離の２倍に決定する。これにより、再生システムが配置された部屋の大きさに応じて、違和感の無い適切な奥行き感を創出することが可能となる。
【００２０】
上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記初期反射パラメータ算出手段は、前記仮想スピーカ距離に基づいて前記初期反射遅延量を算出する手段と、前記仮想スピーカ距離が短いほど前記初期反射レベルを小さく設定する手段と、を備える。
【００２１】
この態様では、算出された仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量及び初期反射レベルを設定するので、部屋の大きさに応じた適切な初期反射音を生成することができる。
【００２２】
本発明の他の実施形態では、モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカと、上記の音声信号処理装置と、を備える表示装置を構成することができる。
【００２３】
本発明の他の実施形態では、モニタ、少なくとも左右のフロントスピーカ及びコンピュータを備える表示装置と共に実行される音声信号処理プログラムは、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力手段、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段、として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータにより実行することにより、上記の音声信号処理装置を実現することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
【００２５】
[全体構成]
図１は、本発明の音声信号処理装置を適用した音声信号再生装置の構成を示すブロック図である。音声信号再生装置１は、デコーダ２と、本発明に係る音声信号処理装置の実施例である信号処理部１００と、Ｄ／Ａ変換器３と、アンプ４と、スピーカ５ＦＬ、５ＦＲ、５Ｃ、５ＳＬ、５ＳＲ及び５ＬＦＥと、マイク６とを備える。
【００２６】
デコーダ２は、信号ソースから圧縮ストリームＳＴを受け取る。信号ソースとしては、例えばＤＶＤ、ＢＤ、ハードディスクレコーダなどが挙げられる。これらの記録媒体には映像信号と音声信号とが記録されるが、デコーダ２は映像信号と音声信号とを含む圧縮ストリームを受け取ってもよいし、音声信号のみの圧縮ストリームを受け取ってもよい。
【００２７】
デコーダ２は、受け取った圧縮ストリームＳＴを復号化し、ディジタルの音声信号を生成する。具体的には、デコーダ２は、左フロントチャンネル信号ＦＬ、右フロントチャンネル信号ＦＲ、左サラウンドチャンネル信号ＳＬ、右サラウンドチャンネル信号ＳＲ、センターチャンネル信号Ｃ及びＬＦＥ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｆｆｅｃｔ）信号ＬＦＥを生成し、信号処理部１００へ供給する。以下、「チャンネル」を「ｃｈ」とも表記する。
【００２８】
信号処理部１００は、入力された信号に基づいて、フロントｃｈ信号に対する信号処理を行い、処理後の信号をＤ／Ａ変換器３へ供給する。具体的には、信号処理部１００は、センターｃｈ信号Ｃ、サラウンドｃｈ信号ＳＲ及びＳＬ並びにＬＦＥ信号ＬＦＥをそのままＤ／Ａ変換器３へ出力するとともに、信号処理により得られたフロントｃｈ信号ＦＬｘ及びＦＲｘをＤ／Ａ変換器３へ出力する。なお、この信号処理については後に詳しく説明する。
【００２９】
Ｄ／Ａ変換器３は、受け取った信号ＦＬｘ、ＦＲｘ、ＳＬ、ＳＲ、Ｃ及びＬＦＥをそれぞれＤ／Ａ変換し、アンプ４へ出力する。アンプ４は各信号を増幅し、各チャンネルのスピーカ５ＦＬ、５ＦＲ、５Ｃ、５ＳＬ、５ＳＲ及び５ＬＦＥへ出力する。
【００３０】
[信号処理]
次に、信号処理部１００が実行する信号処理について説明する。本実施例では、ユーザのリスニングルームなどの視聴空間の大きさに合わせて再生音に反射音を付加することにより、過不足、違和感の無いリアルな仮想音場空間を実現する。
【００３１】
実施例に係る視聴空間の構成例を図２に示す。図示のように、部屋７の１つの壁７ｗに沿ってＴＶ９が配置され、ＴＶ９の内部又は近傍に、センタースピーカ５Ｃ、フロントスピーカ５ＦＬ及び５ＦＲが配置される。ＴＶ９の前方ほぼ中央に視聴位置ＬＰが設定され、視聴者（ユーザ）は視聴位置ＬＰにおいてＴＶ９に表示される映像及び各スピーカから出力される音声を視聴する。視聴位置ＬＰの後方には、サラウンドスピーカ５ＳＬ及び５ＳＲが配置される。なお、ＬＦＥｃｈのスピーカ５ＬＦＥは部屋７内の任意の場所に配置されるので、図示を省略する。
【００３２】
また、本実施例では、視聴位置から見て部屋のＴＶの後方に仮想音場空間８を想定し、仮想音場空間８の奥の壁８ｗに沿って仮想スピーカ５ＶＬ及び５ＶＲを想定する。そして、左右のフロントスピーカ５ＦＬ、５ＦＲから出力される信号に対して信号処理を施し、視聴位置ＬＰの視聴者が、左右のフロントスピーカ５ＦＬ、５ＦＲから出力される信号をあたかも仮想スピーカ５ＶＬ、５ＶＲから出力されているように感じるようにする。これにより、再生される音声に奥行き感を与えることができる。
【００３３】
まず、仮想空間について説明する。仮想音場空間８は、実音場、即ち、実際の部屋７の大きさによって理想の大きさが変わってくる。実音場が小さいのに過剰に大きい仮想音場空間を想定すると違和感が生じるし、逆に実音場が大きいのに仮想音場空間が小さいと奥行き感を創出する効果が不足することになる。発明者の実験では、ＴＶ９又はセンタースピーカ５Ｃ（以下、「視聴対象物」と呼ぶ。）と視聴位置ＬＰとの距離（以下、「視聴対象物距離」と呼ぶ。）Ｌ１に対して仮想音場空間８の奥行距離Ｌ２を変化させて多数の視聴者に対して実験を行ったところ、仮想音場空間８の理想的な奥行距離Ｌ２は視聴位置ＬＰから視聴対象物までの視聴対象物距離Ｌ１とほぼ等しいことがわかった。よって、仮想音場空間８の奥行の距離Ｌ２は、視聴対象物距離Ｌ１の０．８〜１．２倍程度であり、好適にはＬ２＝Ｌ１となる。よって、好適には視聴位置ＬＰと仮想スピーカ５ＶＬ、５ＶＲとの距離（以下「仮想スピーカ距離Ｄ」と呼ぶ。）は、視聴対象物距離Ｌ１の約２倍となる。
【００３４】
次に、具体的な信号処理について説明する。本実施例では、信号処理部１００は、入力されたフロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲに対して、初期反射音を付加する処理を行い、処理後の信号をフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘとしてＡＤ変換器３へ出力する。なお、フロントｃｈ信号以外の信号については、信号処理部１００は特に処理を行わず、入力された信号をそのままＤＡ変換器３へ出力する。
【００３５】
ここで、信号処理部１００は、フロントｃｈ信号ＦＬが仮想スピーカ５ＶＬから出力された場合の初期反射音を算出してフロントｃｈ信号ＦＬに加算することにより、フロントｃｈ信号ＦＬｘを生成する。同様に、信号処理部１００は、フロントｃｈ信号ＦＲが仮想スピーカ５ＶＲから出力された場合の初期反射音を算出してフロントｃｈ信号ＦＲに加算することにより、フロントｃｈ信号ＦＲｘを生成する。
【００３６】
信号処理部１００の構成例を図３に示す。信号処理部１００は、ＡＤ変換器１１と、距離検出部１２と、演算部１３と、制御部１４と、メモリ１５と、テスト信号生成部１６と、初期反射音処理部２０と、を備える。信号処理部１００は、初期反射パラメータ算出処理と再生処理とを実行する。初期反射パラメータ算出処理は、実際の信号ソースの信号を再生する前に行われる前処理であり、テスト信号を用いて部屋７における視聴対処物距離Ｌ１を測定し、それに基づいて、左右のフロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲに加算すべき初期反射音を生成するために必要な初期反射パラメータ、具体的には初期反射遅延量及び初期反射レベルを決定する処理である。一方、再生処理は、そうして決定された初期反射パラメータを用いて、実際の信号ソース信号に対する適切な初期反射音を生成し、フロントｃｈ信号に付加して再生する処理である。
【００３７】
まず、初期反射パラメータ算出処理について説明する。信号処理部１００は、スイッチＳＷを端子Ａ側に接続し、テスト信号生成部１６から予め用意されたテスト信号、好ましくはパルス性のテスト信号を出力する。このテスト信号は、ＤＡ変換器３によりアナログ信号に変換され、アンプ４により増幅されてフロントスピーカ５ＦＬ又は５ＦＲから部屋７内へテスト音として放出される。マイク６は視聴位置ＬＰに配置されており、部屋７へ放音されたテスト音を集音し、ＡＤ変換器１１へ送る。集音されたテスト音はＡＤ変換器１１でディジタル信号に変換され、マイク６により集音されたテスト信号（以下、「集音テスト信号」と呼ぶ。）として距離検出部１２へ送られる。
【００３８】
距離検出部１２は、視聴位置ＬＰとＴＶ９又はセンタースピーカ５Ｃとの距離である視聴対象物距離を検出する。具体的に、距離検出部１２は、ＡＤ変換器１１から入力された集音テスト信号と、テスト信号生成部１６が生成したテスト信号（以下、「出力テスト信号」と呼ぶ。）とを比較する。出力テスト信号に対する集音テスト信号の遅れは、マイク６、信号処理部１００、ＤＡ変換器３、アンプ４及びスピーカ５により構成される系内での遅れ分を無視すれば、左右のスピーカ５ＦＬ又は５ＦＲと視聴位置ＬＰと間を音波が伝搬する時間に相当する。即ち、距離検出部１２は、出力テスト信号に対する集音テスト信号の遅れ時間に音速を乗算し、視聴位置ＬＰと左右のスピーカ５ＦＬ及び５ＦＲとの距離を算出する。
【００３９】
次に、距離検出部１２は、視聴位置ＬＰとＴＶ９又はセンタースピーカ５Ｃとの距離である視聴対象物距離Ｌ１を算出する。図４は視聴対象物距離を算出する方法を示す。視聴位置ＬＰと左フロントスピーカ５ＦＬとの距離を「Ｌｆｌ」とし、視聴位置ＬＰと右フロントスピーカ５ＦＲとの距離を「Ｌｆｒ」とする。標準的な配置として、視聴位置とＴＶ９の中央又はセンタースピーカ５Ｃとを結ぶ方向と、視聴位置ＬＰと左右のフロントスピーカ５ＦＬ又は５ＦＲとを結ぶ方向とのなす角を３０°と仮定すると、視聴対象物距離Ｌ１は以下の式により求められる。
【００４０】
Ｌ１＝（Ｌｆｌ＋Ｌｆｒ）／２×（√３／２） （１）
こうして距離検出部１２は、視聴対象物距離Ｌ１を算出し、これを演算部１３へ供給する。なお、この例において、距離検出部１２が視聴位置ＬＰと左右のフロントスピーカ５ＦＬ及び５ＦＲとの距離を用いて視聴対象物距離Ｌ１を算出しているのは、部屋７に設定される再生システムが５ｃｈ構成ではなく、センタースピーカを含まない４ｃｈ又は２ｃｈの場合があることを考慮したからである。即ち、上記の方法によれば、センターｃｈを含まないスピーカ構成であったとしても、左右のフロントスピーカを用いて視聴対象物距離Ｌ１を求めることができる。
【００４１】
演算部１３は、まず前述のように、仮想スピーカ距離Ｄを視聴対象物距離Ｌ１の２倍として算出する。即ち、
Ｄ＝Ｌ１×２ （２）
とする。そして、演算部１３は、こうして得られた仮想スピーカ距離Ｄをメモリ１５に記憶する。
【００４２】
また演算部１３は、初期反射遅延量を算出する。初期反射遅延量を算出する方法を図５に示す。図５は、図２に示す部屋７及び仮想音場空間８を横方向から見た図であり、視聴位置ＬＰとＴＶ９との間の視聴対象物距離が「Ｌ１」、ＴＶ９と仮想スピーカ５ＶＲ又は５ＶＬとの距離が「Ｌ２」、視聴位置ＬＰと仮想スピーカ５ＶＲ又は５ＶＬとの間の仮想スピーカ距離が「Ｄ」として示されている。また、上下方向においては、標準的な例として、視聴位置ＬＰ、ＴＶ９、仮想スピーカ５ＶＬ又は５ＶＲはいずれも床から１ｍの高さに配置されているものとする。
【００４３】
この条件において、破線７５は仮想スピーカ５ＦＬ又は５ＦＲからの初期反射音（床による反射とする）の経路を示す。よって、破線７５に示す初期反射音の経路の距離Ｄｖは、
Ｄｖ＝（１＋（Ｄ／２）２）０．５×２ （３）
となる。一方、直接音の経路の距離は仮想スピーカ距離Ｄに等しい。よって、直接音に対する初期反射音の遅延である初期反射遅延量Τｒｅｆは初期反射音の距離Ｄｖと直接音の距離Ｄとの差に基づいて、
Τｒｅｆ＝（Ｄｖ−Ｄ）／ｃ （ｃ：音速） （４）
となる。なお、初期反射音の距離Ｄｖと直接音の距離Ｄとの差は、仮想スピーカ距離Ｄが長くなるほど小さくなる。また、上記の式において、仮想スピーカからの直接音距離Ｄ及び初期反射音距離Ｄｖは、自動音場補正などにより距離補正されているものとする。そして、演算部１３は、こうして得られた初期反射遅延量Τｒｅｆをメモリ１５に記憶する。
【００４４】
メモリ１５には、上記のようにして得られた仮想スピーカ距離Ｄ及び初期反射遅延量Τｒｅｆが記憶されている。加えて、メモリ１５には、仮想スピーカ距離Ｄと初期反射レベルＬｒｅｆとの関係を規定したマップなどが記憶されている。具体的には、仮想スピーカ距離Ｄが短いほど、初期反射レベルＬｒｅｆを小さくする。これは一般的な視聴者の感覚によるものであり、実験においても裏付けられている。図６（ａ）〜（ｃ）は、スピーカと視聴位置との距離を変化させ、スピーカから出力したパルス性テスト信号を測定点に配置したマイクで集音した場合の波形を示す。図示のように、スピーカと測定点との距離が近いほど反射音のレベル（振幅）が小さくなっている。よって、予め行った実験の結果などに基づいて、仮想スピーカ距離Ｄが短いほど初期反射レベルＬｒｅｆが小さくなるように仮想スピーカ距離Ｄと初期反射レベルとの対応関係を決定してマップなどを作成し、メモリ１５に記憶すればよい。
【００４５】
こうして、仮想スピーカ距離Ｄ、初期反射遅延量Τｒｅｆ、及び、初期反射レベルＬｒｅｆを規定するマップなどがメモリ１５に記憶された状態となると、ユーザの再生指示に応じて、音声信号再生装置１は信号ソースからの信号を再生する再生処理を実行する。再生処理においては、図１に示すように、信号ソースから出力される圧縮ストリームＳＴがデコーダ２により各チャンネルの信号にデコードされ、信号処理部１００へ送られる。信号処理部１００は、フロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲ以外の信号をそのままＤＡ変換器３へ出力するとともに、フロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲを図３に示す初期反射音処理部２０へ供給する。
【００４６】
初期反射音処理部２０は、遅延器２１、減衰器２２及び加算器２３を備える。初期反射音処理部２０へ入力されたフロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲは、直接音Ｓｄｒｔとしてそのまま加算器２３へ入力されるとともに、遅延器２１、減衰器２２を介して初期反射音Ｓｒｅｆとして加算器２３へ入力される。再生処理においては、制御部１４は、メモリ１５から初期反射遅延量Ｔｒｅｆを取得して遅延器２１へ設定するとともに、メモリ１５から初期反射レベルＬｒｅｆを取得して減衰器２２へ設定する。よって、加算器２３は、フロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲを初期反射遅延量Ｔｒｅｆ分だけ遅延させ、かつ、初期反射レベルＬｒｅｆまで減衰させた初期反射音Ｓｒｅｆを直接音Ｓｄｒｔに加算してフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘとしてスイッチＳＷへ出力する。再生処理においては、スイッチＳＷは端子Ｂ側に接続されており、フロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘをＤＡ変換器３へ出力する。
【００４７】
そして、図１に示すように、各チャンネルの信号は、ＤＡ変換器３によりアナログ信号に変換され、アンプ４により増幅されて、スピーカ５から出力される。こうして、音声信号再生装置１は、仮想スピーカ５ＶＬ、５ＶＲの位置に基づく初期反射音を含むフロントｃｈ信号を含む信号を再生する。よって、視聴者は実際の部屋７よりの大きさに対して違和感の無い、適度な前方奥行き感を得ることができる。
【００４８】
[信号処理フロー]
次に、上述した初期反射パラメータ算出処理及び再生処理のフローについて説明する。
【００４９】
図７は、初期反射パラメータ算出処理のフローチャートを示す。この処理は、信号処理部１００を構成するマイクロコンピュータなどが、予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。
【００５０】
まず、信号処理部１００は、テスト信号生成部１６によりテスト信号を生成してスピーカ５から出力し、これをマイク６で集音する（ステップＳ１１）。そして、距離検出部１２は、テスト信号の遅延量に基づいて視聴対象物距離Ｌ１を算出し、さらに仮想スピーカ距離Ｄを算出する（ステップＳ１２）。
【００５１】
次に、演算部１３は、仮想スピーカ距離Ｄに基づいて、前述の式（３）、（４）により初期反射遅延量Ｔｒｅｆを算出し（ステップＳ１３）、さらに予め用意されたマップなどを参照して初期反射レベルＬｒｅｆを決定する（ステップＳ１４）。こうして、信号処理部１００は初期反射パラメータ算出処理を終了する。
【００５２】
図８は、再生処理のフローチャートを示す。この処理も、信号処理部１００を構成するマイクロコンピュータなどが、予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。
【００５３】
視聴者によりあるコンテンツの再生が指示されると、信号処理部１００の制御部１４は、メモリ１５から初期反射遅延量Ｔｒｅｆと、初期反射レベルＬｒｅｆとを読み出し、遅延器２１と減衰器２２にそれぞれ設定する（ステップＳ２１）。次に、信号ソースから圧縮ストリームＳＴが入力信号として音声信号再生装置１へ供給されると、信号処理部１００の初期反射音処理部２０は、設定された初期反射遅延量Ｔｒｅｆ及び初期反射レベルＬｒｅｆに基づいて初期反射音を生成し、フロントｃｈ信号に加算してフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘを生成する。そして、音声信号処理装置１は、処理反射音が加算されたフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘを含む各チャンネルの信号を再生する（ステップＳ２３）。
【００５４】
以上説明したように、本実施例では、部屋の大きさに合わせて仮想スピーカを想定し、フロントｃｈ信号に適切な初期反射音を付加して再生するので、過不足、違和感の無いリアルな仮想空間を作り出すことができる。
【００５５】
[変形例]
上記の例では、視聴対象物距離Ｌ１を、視聴位置ＬＰと左右のフロントスピーカ５ＦＬ、５ＦＲとの距離に基づいて算出しているが、センタースピーカを備えるスピーカ構成の場合には、センタースピーカとの距離を測定し、これを視聴対象物距離Ｌ１として使用してもよい。また、自動スピーカ距離測定機能を有しないシステムにおいては、ユーザが自らの部屋における視聴位置とＴＶとの距離を視聴対象物位置Ｌ１として入力し、これを用いて初期反射パラメータを算出することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ＡＶレシーバー、一般のＴＶ、ＤＶＤ／ＢＤプレイヤーなど、映像とともにマルチチャンネルの音声信号を再生する装置に利用することができる。例えば、ＡＶレシーバーとＴＶを組み合わせた音響システムにおいても、ＴＶのモニタと、ＡＶレシーバーと接続する左右のフロントスピーカと共に用いられ、当該音声信号処理装置をＡＶレシーバー内に組み込まれたシステムを包含する。また、その他の考えられる変形例を包含する。
【符号の説明】
【００５７】
１ 音声再生装置
２ デコーダ
３ ＤＡ変換器
４ アンプ
５ スピーカ
６ マイク
２０ 初期反射パラメータ生成部
１００ 信号処理部
ＬＰ 視聴位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチチャンネル音声信号の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
映像ソースとともに再生される音声信号として、５．１チャンネルなどのマルチチャンネル音声信号を用いて立体感のある音声再生を行う手法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、マルチチャンネルシステムにおいて、音源の後ろの壁からの反射音及び横壁からの反射音に相当する音を作り出すことにより、スピーカより遠い方向への奥行き感を増強し、映画館のようなスクリーン方向への音の広がりを実現することを提案している。
【０００４】
特許文献２は、音声信号に対する頭部伝達関数処理によりアレイスピーカ装置の後ろ側に仮想点音源を定位させることにより、アレイスピーカ装置の設置環境にかかわらず聴取者にサラウンドサウンドを提供する手法を記載している。
【０００５】
特許文献３は、直接音に加えて、初期反射音及び残響音を付加することにより、臨場感の高い音場を作ることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４１９６５０９号公報
【特許文献２】特許第４４４９９９８号公報
【特許文献３】特許第３２５８８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のいずれの文献においても、前方の音源の奥行方向において具体的にどの程度の遅延を行うべきかについては明確ではない。例えば特許文献１では、「遅延時間及びそれらの信号を原音に対して混ぜる比率を適当に決めることによりセンタ方向への奥行き感を創出することができる」旨を記載するに過ぎない（特許文献１、段落００１４参照）。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、部屋の大きさに合わせて適切な反射音の付加制御を行うことにより、過不足、違和感の無い、リアルな仮想音場空間を作り出すことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカとを備える表示装置と共に用いられる音声信号処理装置であって、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力部と、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段と、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段と、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段と、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項８に記載の発明は、モニタ、少なくとも左右のフロントスピーカ及びコンピュータを備える表示装置と共実行される音声信号処理プログラムであって、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力手段、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の音声信号処理装置を適用した音声信号再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例に係る視聴空間の構成例を示す。
【図３】信号処理部の構成例を示す。
【図４】視聴対象物距離の算出方法を示す。
【図５】初期反射遅延量の算出方法を示す。
【図６】スピーカとの距離を変化させた場合の初期反射音のレベル変化を示すグラフである。
【図７】初期反射パラメータ算出処理のフローチャートである。
【図８】再生処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適な実施形態では、モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカとを備える表示装置と共に用いられる音声信号処理装置は、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力部と、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段と、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段と、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段と、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段と、を備える。
【００１３】
上記の音声信号処理装置は、左右のフロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る。また、モニタの位置又はフロントスピーカの位置である視聴対象物と視聴位置との視聴対象物距離を検出し、これに基づいて、モニタの後方に仮想スピーカを想定して仮想スピーカ距離を決定する。そして、仮想スピーカからフロントチャンネル信号が再生されたとした場合の初期反射遅延量を算出し、それに基づいて初期反射音を生成し、フロントチャンネル信号に含める。よって、この処理により得られたフロントチャンネル信号を再生することにより、視聴者はモニタの後方に想定された仮想スピーカから音声が出力されているような奥行き感を得ることができる。
【００１４】
上記の音声信号処理装置の一態様では、前記初期パラメータ算出手段は、前記初期反射遅延量及び初期反射レベルを算出し、前記信号出力手段は、前記初期反射遅延量及び前記初期反射レベルに基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出する。
【００１５】
上記の音声信号処理装置の一態様では、前記視聴対象物距離検出手段は、前記視聴位置を含む空間にテスト音を出力する放音手段と、前記放音手段により放音されたテスト音を前記視聴位置において集音する集音手段と、前記放音手段により放音されたテスト音に対する、前記集音手段により集音されたテスト音の遅延量に基づいて、前記視聴位置とフロントスピーカとの距離を算出し、当該フロントスピーカの距離に基づいて前記視聴対象物距離を算出する算出手段と、を備える。
【００１６】
この態様では、視聴環境にテスト音を放音し、集音することによりフロントスピーカとの距離を算出し、これに基づいてモニタなどとの距離である視聴対象物距離を算出する。よって、視聴対象物距離を自動で検出することができ、自動的に適切な初期反射パラメータを設定することが可能となる。
【００１７】
上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記視聴対象物距離検出手段は、前記視聴位置と左右のフロントスピーカとの距離の平均値を算出する手段と、前記視聴位置と前記モニタの中央とを結ぶ方向と、前記視聴位置と前記左右のフロントスピーカとを結ぶ方向とのなす角、及び、前記左右のフロントスピーカの距離の平均値に基づいて前記視聴対象物距離を算出する手段と、を備える。
【００１８】
この態様では、左右のフロントスピーカと視聴位置との距離を自動測定し、これに基づいて視聴対象物距離を算出するので、センタースピーカを含まないスピーカ構成を使用する場合でも、適切な初期反射音を生成することができる。
【００１９】
好適な例では、前記仮想スピーカ距離決定手段は、前記仮想スピーカ距離を前記視聴対象物距離の２倍に決定する。これにより、再生システムが配置された部屋の大きさに応じて、違和感の無い適切な奥行き感を創出することが可能となる。
【００２０】
上記の音声信号処理装置の他の一態様では、前記初期反射パラメータ算出手段は、前記仮想スピーカ距離に基づいて前記初期反射遅延量を算出する手段と、前記仮想スピーカ距離が短いほど前記初期反射レベルを小さく設定する手段と、を備える。
【００２１】
この態様では、算出された仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量及び初期反射レベルを設定するので、部屋の大きさに応じた適切な初期反射音を生成することができる。
【００２２】
本発明の他の実施形態では、モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカと、上記の音声信号処理装置と、を備える表示装置を構成することができる。
【００２３】
本発明の他の実施形態では、モニタ、少なくとも左右のフロントスピーカ及びコンピュータを備える表示装置と共に実行される音声信号処理プログラムは、フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力手段、前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段、前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段、前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段、前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段、として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータにより実行することにより、上記の音声信号処理装置を実現することができる。
【実施例】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
【００２５】
[全体構成]
図１は、本発明の音声信号処理装置を適用した音声信号再生装置の構成を示すブロック図である。音声信号再生装置１は、デコーダ２と、本発明に係る音声信号処理装置の実施例である信号処理部１００と、Ｄ／Ａ変換器３と、アンプ４と、スピーカ５ＦＬ、５ＦＲ、５Ｃ、５ＳＬ、５ＳＲ及び５ＬＦＥと、マイク６とを備える。
【００２６】
デコーダ２は、信号ソースから圧縮ストリームＳＴを受け取る。信号ソースとしては、例えばＤＶＤ、ＢＤ、ハードディスクレコーダなどが挙げられる。これらの記録媒体には映像信号と音声信号とが記録されるが、デコーダ２は映像信号と音声信号とを含む圧縮ストリームを受け取ってもよいし、音声信号のみの圧縮ストリームを受け取ってもよい。
【００２７】
デコーダ２は、受け取った圧縮ストリームＳＴを復号化し、ディジタルの音声信号を生成する。具体的には、デコーダ２は、左フロントチャンネル信号ＦＬ、右フロントチャンネル信号ＦＲ、左サラウンドチャンネル信号ＳＬ、右サラウンドチャンネル信号ＳＲ、センターチャンネル信号Ｃ及びＬＦＥ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｅｆｆｅｃｔ）信号ＬＦＥを生成し、信号処理部１００へ供給する。以下、「チャンネル」を「ｃｈ」とも表記する。
【００２８】
信号処理部１００は、入力された信号に基づいて、フロントｃｈ信号に対する信号処理を行い、処理後の信号をＤ／Ａ変換器３へ供給する。具体的には、信号処理部１００は、センターｃｈ信号Ｃ、サラウンドｃｈ信号ＳＲ及びＳＬ並びにＬＦＥ信号ＬＦＥをそのままＤ／Ａ変換器３へ出力するとともに、信号処理により得られたフロントｃｈ信号ＦＬｘ及びＦＲｘをＤ／Ａ変換器３へ出力する。なお、この信号処理については後に詳しく説明する。
【００２９】
Ｄ／Ａ変換器３は、受け取った信号ＦＬｘ、ＦＲｘ、ＳＬ、ＳＲ、Ｃ及びＬＦＥをそれぞれＤ／Ａ変換し、アンプ４へ出力する。アンプ４は各信号を増幅し、各チャンネルのスピーカ５ＦＬ、５ＦＲ、５Ｃ、５ＳＬ、５ＳＲ及び５ＬＦＥへ出力する。
【００３０】
[信号処理]
次に、信号処理部１００が実行する信号処理について説明する。本実施例では、ユーザのリスニングルームなどの視聴空間の大きさに合わせて再生音に反射音を付加することにより、過不足、違和感の無いリアルな仮想音場空間を実現する。
【００３１】
実施例に係る視聴空間の構成例を図２に示す。図示のように、部屋７の１つの壁７ｗに沿ってＴＶ９が配置され、ＴＶ９の内部又は近傍に、センタースピーカ５Ｃ、フロントスピーカ５ＦＬ及び５ＦＲが配置される。ＴＶ９の前方ほぼ中央に視聴位置ＬＰが設定され、視聴者（ユーザ）は視聴位置ＬＰにおいてＴＶ９に表示される映像及び各スピーカから出力される音声を視聴する。視聴位置ＬＰの後方には、サラウンドスピーカ５ＳＬ及び５ＳＲが配置される。なお、ＬＦＥｃｈのスピーカ５ＬＦＥは部屋７内の任意の場所に配置されるので、図示を省略する。
【００３２】
また、本実施例では、視聴位置から見て部屋のＴＶの後方に仮想音場空間８を想定し、仮想音場空間８の奥の壁８ｗに沿って仮想スピーカ５ＶＬ及び５ＶＲを想定する。そして、左右のフロントスピーカ５ＦＬ、５ＦＲから出力される信号に対して信号処理を施し、視聴位置ＬＰの視聴者が、左右のフロントスピーカ５ＦＬ、５ＦＲから出力される信号をあたかも仮想スピーカ５ＶＬ、５ＶＲから出力されているように感じるようにする。これにより、再生される音声に奥行き感を与えることができる。
【００３３】
まず、仮想空間について説明する。仮想音場空間８は、実音場、即ち、実際の部屋７の大きさによって理想の大きさが変わってくる。実音場が小さいのに過剰に大きい仮想音場空間を想定すると違和感が生じるし、逆に実音場が大きいのに仮想音場空間が小さいと奥行き感を創出する効果が不足することになる。発明者の実験では、ＴＶ９又はセンタースピーカ５Ｃ（以下、「視聴対象物」と呼ぶ。）と視聴位置ＬＰとの距離（以下、「視聴対象物距離」と呼ぶ。）Ｌ１に対して仮想音場空間８の奥行距離Ｌ２を変化させて多数の視聴者に対して実験を行ったところ、仮想音場空間８の理想的な奥行距離Ｌ２は視聴位置ＬＰから視聴対象物までの視聴対象物距離Ｌ１とほぼ等しいことがわかった。よって、仮想音場空間８の奥行の距離Ｌ２は、視聴対象物距離Ｌ１の０．８〜１．２倍程度であり、好適にはＬ２＝Ｌ１となる。よって、好適には視聴位置ＬＰと仮想スピーカ５ＶＬ、５ＶＲとの距離（以下「仮想スピーカ距離Ｄ」と呼ぶ。）は、視聴対象物距離Ｌ１の約２倍となる。
【００３４】
次に、具体的な信号処理について説明する。本実施例では、信号処理部１００は、入力されたフロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲに対して、初期反射音を付加する処理を行い、処理後の信号をフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘとしてＡＤ変換器３へ出力する。なお、フロントｃｈ信号以外の信号については、信号処理部１００は特に処理を行わず、入力された信号をそのままＤＡ変換器３へ出力する。
【００３５】
ここで、信号処理部１００は、フロントｃｈ信号ＦＬが仮想スピーカ５ＶＬから出力された場合の初期反射音を算出してフロントｃｈ信号ＦＬに加算することにより、フロントｃｈ信号ＦＬｘを生成する。同様に、信号処理部１００は、フロントｃｈ信号ＦＲが仮想スピーカ５ＶＲから出力された場合の初期反射音を算出してフロントｃｈ信号ＦＲに加算することにより、フロントｃｈ信号ＦＲｘを生成する。
【００３６】
信号処理部１００の構成例を図３に示す。信号処理部１００は、ＡＤ変換器１１と、距離検出部１２と、演算部１３と、制御部１４と、メモリ１５と、テスト信号生成部１６と、初期反射音処理部２０と、を備える。信号処理部１００は、初期反射パラメータ算出処理と再生処理とを実行する。初期反射パラメータ算出処理は、実際の信号ソースの信号を再生する前に行われる前処理であり、テスト信号を用いて部屋７における視聴対処物距離Ｌ１を測定し、それに基づいて、左右のフロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲに加算すべき初期反射音を生成するために必要な初期反射パラメータ、具体的には初期反射遅延量及び初期反射レベルを決定する処理である。一方、再生処理は、そうして決定された初期反射パラメータを用いて、実際の信号ソース信号に対する適切な初期反射音を生成し、フロントｃｈ信号に付加して再生する処理である。
【００３７】
まず、初期反射パラメータ算出処理について説明する。信号処理部１００は、スイッチＳＷを端子Ａ側に接続し、テスト信号生成部１６から予め用意されたテスト信号、好ましくはパルス性のテスト信号を出力する。このテスト信号は、ＤＡ変換器３によりアナログ信号に変換され、アンプ４により増幅されてフロントスピーカ５ＦＬ又は５ＦＲから部屋７内へテスト音として放出される。マイク６は視聴位置ＬＰに配置されており、部屋７へ放音されたテスト音を集音し、ＡＤ変換器１１へ送る。集音されたテスト音はＡＤ変換器１１でディジタル信号に変換され、マイク６により集音されたテスト信号（以下、「集音テスト信号」と呼ぶ。）として距離検出部１２へ送られる。
【００３８】
距離検出部１２は、視聴位置ＬＰとＴＶ９又はセンタースピーカ５Ｃとの距離である視聴対象物距離を検出する。具体的に、距離検出部１２は、ＡＤ変換器１１から入力された集音テスト信号と、テスト信号生成部１６が生成したテスト信号（以下、「出力テスト信号」と呼ぶ。）とを比較する。出力テスト信号に対する集音テスト信号の遅れは、マイク６、信号処理部１００、ＤＡ変換器３、アンプ４及びスピーカ５により構成される系内での遅れ分を無視すれば、左右のスピーカ５ＦＬ又は５ＦＲと視聴位置ＬＰと間を音波が伝搬する時間に相当する。即ち、距離検出部１２は、出力テスト信号に対する集音テスト信号の遅れ時間に音速を乗算し、視聴位置ＬＰと左右のスピーカ５ＦＬ及び５ＦＲとの距離を算出する。
【００３９】
次に、距離検出部１２は、視聴位置ＬＰとＴＶ９又はセンタースピーカ５Ｃとの距離である視聴対象物距離Ｌ１を算出する。図４は視聴対象物距離を算出する方法を示す。視聴位置ＬＰと左フロントスピーカ５ＦＬとの距離を「Ｌｆｌ」とし、視聴位置ＬＰと右フロントスピーカ５ＦＲとの距離を「Ｌｆｒ」とする。標準的な配置として、視聴位置とＴＶ９の中央又はセンタースピーカ５Ｃとを結ぶ方向と、視聴位置ＬＰと左右のフロントスピーカ５ＦＬ又は５ＦＲとを結ぶ方向とのなす角を３０°と仮定すると、視聴対象物距離Ｌ１は以下の式により求められる。
【００４０】
Ｌ１＝（Ｌｆｌ＋Ｌｆｒ）／２×（√３／２） （１）
こうして距離検出部１２は、視聴対象物距離Ｌ１を算出し、これを演算部１３へ供給する。なお、この例において、距離検出部１２が視聴位置ＬＰと左右のフロントスピーカ５ＦＬ及び５ＦＲとの距離を用いて視聴対象物距離Ｌ１を算出しているのは、部屋７に設定される再生システムが５ｃｈ構成ではなく、センタースピーカを含まない４ｃｈ又は２ｃｈの場合があることを考慮したからである。即ち、上記の方法によれば、センターｃｈを含まないスピーカ構成であったとしても、左右のフロントスピーカを用いて視聴対象物距離Ｌ１を求めることができる。
【００４１】
演算部１３は、まず前述のように、仮想スピーカ距離Ｄを視聴対象物距離Ｌ１の２倍として算出する。即ち、
Ｄ＝Ｌ１×２ （２）
とする。そして、演算部１３は、こうして得られた仮想スピーカ距離Ｄをメモリ１５に記憶する。
【００４２】
また演算部１３は、初期反射遅延量を算出する。初期反射遅延量を算出する方法を図５に示す。図５は、図２に示す部屋７及び仮想音場空間８を横方向から見た図であり、視聴位置ＬＰとＴＶ９との間の視聴対象物距離が「Ｌ１」、ＴＶ９と仮想スピーカ５ＶＲ又は５ＶＬとの距離が「Ｌ２」、視聴位置ＬＰと仮想スピーカ５ＶＲ又は５ＶＬとの間の仮想スピーカ距離が「Ｄ」として示されている。また、上下方向においては、標準的な例として、視聴位置ＬＰ、ＴＶ９、仮想スピーカ５ＶＬ又は５ＶＲはいずれも床から１ｍの高さに配置されているものとする。
【００４３】
この条件において、破線７５は仮想スピーカ５ＦＬ又は５ＦＲからの初期反射音（床による反射とする）の経路を示す。よって、破線７５に示す初期反射音の経路の距離Ｄｖは、
Ｄｖ＝（１＋（Ｄ／２）２）０．５×２ （３）
となる。一方、直接音の経路の距離は仮想スピーカ距離Ｄに等しい。よって、直接音に対する初期反射音の遅延である初期反射遅延量Τｒｅｆは初期反射音の距離Ｄｖと直接音の距離Ｄとの差に基づいて、
Τｒｅｆ＝（Ｄｖ−Ｄ）／ｃ （ｃ：音速） （４）
となる。なお、初期反射音の距離Ｄｖと直接音の距離Ｄとの差は、仮想スピーカ距離Ｄが長くなるほど小さくなる。また、上記の式において、仮想スピーカからの直接音距離Ｄ及び初期反射音距離Ｄｖは、自動音場補正などにより距離補正されているものとする。そして、演算部１３は、こうして得られた初期反射遅延量Τｒｅｆをメモリ１５に記憶する。
【００４４】
メモリ１５には、上記のようにして得られた仮想スピーカ距離Ｄ及び初期反射遅延量Τｒｅｆが記憶されている。加えて、メモリ１５には、仮想スピーカ距離Ｄと初期反射レベルＬｒｅｆとの関係を規定したマップなどが記憶されている。具体的には、仮想スピーカ距離Ｄが短いほど、初期反射レベルＬｒｅｆを小さくする。これは一般的な視聴者の感覚によるものであり、実験においても裏付けられている。図６（ａ）〜（ｃ）は、スピーカと視聴位置との距離を変化させ、スピーカから出力したパルス性テスト信号を測定点に配置したマイクで集音した場合の波形を示す。図示のように、スピーカと測定点との距離が近いほど反射音のレベル（振幅）が小さくなっている。よって、予め行った実験の結果などに基づいて、仮想スピーカ距離Ｄが短いほど初期反射レベルＬｒｅｆが小さくなるように仮想スピーカ距離Ｄと初期反射レベルとの対応関係を決定してマップなどを作成し、メモリ１５に記憶すればよい。
【００４５】
こうして、仮想スピーカ距離Ｄ、初期反射遅延量Τｒｅｆ、及び、初期反射レベルＬｒｅｆを規定するマップなどがメモリ１５に記憶された状態となると、ユーザの再生指示に応じて、音声信号再生装置１は信号ソースからの信号を再生する再生処理を実行する。再生処理においては、図１に示すように、信号ソースから出力される圧縮ストリームＳＴがデコーダ２により各チャンネルの信号にデコードされ、信号処理部１００へ送られる。信号処理部１００は、フロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲ以外の信号をそのままＤＡ変換器３へ出力するとともに、フロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲを図３に示す初期反射音処理部２０へ供給する。
【００４６】
初期反射音処理部２０は、遅延器２１、減衰器２２及び加算器２３を備える。初期反射音処理部２０へ入力されたフロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲは、直接音Ｓｄｒｔとしてそのまま加算器２３へ入力されるとともに、遅延器２１、減衰器２２を介して初期反射音Ｓｒｅｆとして加算器２３へ入力される。再生処理においては、制御部１４は、メモリ１５から初期反射遅延量Ｔｒｅｆを取得して遅延器２１へ設定するとともに、メモリ１５から初期反射レベルＬｒｅｆを取得して減衰器２２へ設定する。よって、加算器２３は、フロントｃｈ信号ＦＬ、ＦＲを初期反射遅延量Ｔｒｅｆ分だけ遅延させ、かつ、初期反射レベルＬｒｅｆまで減衰させた初期反射音Ｓｒｅｆを直接音Ｓｄｒｔに加算してフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘとしてスイッチＳＷへ出力する。再生処理においては、スイッチＳＷは端子Ｂ側に接続されており、フロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘをＤＡ変換器３へ出力する。
【００４７】
そして、図１に示すように、各チャンネルの信号は、ＤＡ変換器３によりアナログ信号に変換され、アンプ４により増幅されて、スピーカ５から出力される。こうして、音声信号再生装置１は、仮想スピーカ５ＶＬ、５ＶＲの位置に基づく初期反射音を含むフロントｃｈ信号を含む信号を再生する。よって、視聴者は実際の部屋７よりの大きさに対して違和感の無い、適度な前方奥行き感を得ることができる。
【００４８】
[信号処理フロー]
次に、上述した初期反射パラメータ算出処理及び再生処理のフローについて説明する。
【００４９】
図７は、初期反射パラメータ算出処理のフローチャートを示す。この処理は、信号処理部１００を構成するマイクロコンピュータなどが、予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。
【００５０】
まず、信号処理部１００は、テスト信号生成部１６によりテスト信号を生成してスピーカ５から出力し、これをマイク６で集音する（ステップＳ１１）。そして、距離検出部１２は、テスト信号の遅延量に基づいて視聴対象物距離Ｌ１を算出し、さらに仮想スピーカ距離Ｄを算出する（ステップＳ１２）。
【００５１】
次に、演算部１３は、仮想スピーカ距離Ｄに基づいて、前述の式（３）、（４）により初期反射遅延量Ｔｒｅｆを算出し（ステップＳ１３）、さらに予め用意されたマップなどを参照して初期反射レベルＬｒｅｆを決定する（ステップＳ１４）。こうして、信号処理部１００は初期反射パラメータ算出処理を終了する。
【００５２】
図８は、再生処理のフローチャートを示す。この処理も、信号処理部１００を構成するマイクロコンピュータなどが、予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。
【００５３】
視聴者によりあるコンテンツの再生が指示されると、信号処理部１００の制御部１４は、メモリ１５から初期反射遅延量Ｔｒｅｆと、初期反射レベルＬｒｅｆとを読み出し、遅延器２１と減衰器２２にそれぞれ設定する（ステップＳ２１）。次に、信号ソースから圧縮ストリームＳＴが入力信号として音声信号再生装置１へ供給されると、信号処理部１００の初期反射音処理部２０は、設定された初期反射遅延量Ｔｒｅｆ及び初期反射レベルＬｒｅｆに基づいて初期反射音を生成し、フロントｃｈ信号に加算してフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘを生成する。そして、音声信号処理装置１は、処理反射音が加算されたフロントｃｈ信号ＦＬｘ、ＦＲｘを含む各チャンネルの信号を再生する（ステップＳ２３）。
【００５４】
以上説明したように、本実施例では、部屋の大きさに合わせて仮想スピーカを想定し、フロントｃｈ信号に適切な初期反射音を付加して再生するので、過不足、違和感の無いリアルな仮想空間を作り出すことができる。
【００５５】
[変形例]
上記の例では、視聴対象物距離Ｌ１を、視聴位置ＬＰと左右のフロントスピーカ５ＦＬ、５ＦＲとの距離に基づいて算出しているが、センタースピーカを備えるスピーカ構成の場合には、センタースピーカとの距離を測定し、これを視聴対象物距離Ｌ１として使用してもよい。また、自動スピーカ距離測定機能を有しないシステムにおいては、ユーザが自らの部屋における視聴位置とＴＶとの距離を視聴対象物位置Ｌ１として入力し、これを用いて初期反射パラメータを算出することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、ＡＶレシーバー、一般のＴＶ、ＤＶＤ／ＢＤプレイヤーなど、映像とともにマルチチャンネルの音声信号を再生する装置に利用することができる。例えば、ＡＶレシーバーとＴＶを組み合わせた音響システムにおいても、ＴＶのモニタと、ＡＶレシーバーと接続する左右のフロントスピーカと共に用いられ、当該音声信号処理装置をＡＶレシーバー内に組み込まれたシステムを包含する。また、その他の考えられる変形例を包含する。
【符号の説明】
【００５７】
１ 音声再生装置
２ デコーダ
３ ＤＡ変換器
４ アンプ
５ スピーカ
６ マイク
２０ 初期反射パラメータ生成部
１００ 信号処理部
ＬＰ 視聴位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカとを備える表示装置と共に用いられる音声信号処理装置であって、
フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力部と、
前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段と、
前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段と、
前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段と、
前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段と、を備えることを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項２】
前記初期パラメータ算出手段は、前記初期反射遅延量及び初期反射レベルを算出し、
前記信号出力手段は、前記初期反射遅延量及び前記初期反射レベルに基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出することを特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記視聴対象物距離検出手段は、
前記視聴位置を含む空間にテスト音を出力する放音手段と、
前記放音手段により放音されたテスト音を前記視聴位置において集音する集音手段と、
前記放音手段により放音されたテスト音に対する、前記集音手段により集音されたテスト音の遅延量に基づいて、前記視聴位置とフロントスピーカとの距離を算出し、当該フロントスピーカの距離に基づいて前記視聴対象物距離を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記視聴対象物距離検出手段は、前記視聴位置と左右のフロントスピーカとの距離の平均値を算出する手段と、
前記視聴位置と前記モニタの中央とを結ぶ方向と、前記視聴位置と前記左右のフロントスピーカとを結ぶ方向とのなす角、及び、前記左右のフロントスピーカの距離の平均値に基づいて前記視聴対象物距離を算出する手段と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記仮想スピーカ距離決定手段は、前記仮想スピーカ距離を前記視聴対象物距離の２倍に決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
前記初期反射パラメータ算出手段は、
前記仮想スピーカ距離に基づいて前記初期反射遅延量を算出する手段と、
前記仮想スピーカ距離が短いほど前記初期反射レベルを小さく設定する手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の音声信号処理装置。
【請求項７】
モニタと、
少なくとも左右のフロントスピーカと、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音声信号処理装置と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
モニタ、少なくとも左右のフロントスピーカ及びコンピュータを備える表示装置と共に実行される音声信号処理プログラムであって、
フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力手段、
前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段、
前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段、
前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段、
前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする音声信号処理プログラム。
【請求項９】
前記初期パラメータ算出手段は、前記初期反射遅延量及び初期反射レベルを算出し、
前記信号出力手段は、前記初期反射遅延量及び前記初期反射レベルに基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出することを特徴とする請求項８に記載の音声信号処理プログラム。
【請求項１】
モニタと、少なくとも左右のフロントスピーカとを備える表示装置と共に用いられる音声信号処理装置であって、
フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力部と、
前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段と、
前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段と、
前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段と、
前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段と、を備えることを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項２】
前記初期パラメータ算出手段は、前記初期反射遅延量及び初期反射レベルを算出し、
前記信号出力手段は、前記初期反射遅延量及び前記初期反射レベルに基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出することを特徴とする請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記視聴対象物距離検出手段は、
前記視聴位置を含む空間にテスト音を出力する放音手段と、
前記放音手段により放音されたテスト音を前記視聴位置において集音する集音手段と、
前記放音手段により放音されたテスト音に対する、前記集音手段により集音されたテスト音の遅延量に基づいて、前記視聴位置とフロントスピーカとの距離を算出し、当該フロントスピーカの距離に基づいて前記視聴対象物距離を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記視聴対象物距離検出手段は、前記視聴位置と左右のフロントスピーカとの距離の平均値を算出する手段と、
前記視聴位置と前記モニタの中央とを結ぶ方向と、前記視聴位置と前記左右のフロントスピーカとを結ぶ方向とのなす角、及び、前記左右のフロントスピーカの距離の平均値に基づいて前記視聴対象物距離を算出する手段と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記仮想スピーカ距離決定手段は、前記仮想スピーカ距離を前記視聴対象物距離の２倍に決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
前記初期反射パラメータ算出手段は、
前記仮想スピーカ距離に基づいて前記初期反射遅延量を算出する手段と、
前記仮想スピーカ距離が短いほど前記初期反射レベルを小さく設定する手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の音声信号処理装置。
【請求項７】
モニタと、
少なくとも左右のフロントスピーカと、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音声信号処理装置と、を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
モニタ、少なくとも左右のフロントスピーカ及びコンピュータを備える表示装置と共に実行される音声信号処理プログラムであって、
フロントチャンネル信号を含む入力信号を受け取る入力手段、
前記モニタの位置又は前記フロントスピーカの位置である視聴対象物位置と視聴位置との距離である視聴対象物距離を検出する視聴対象物距離検出手段、
前記視聴対象物距離に基づいて、視聴位置から見てモニタの後方に仮想スピーカを想定し、当該仮想スピーカと視聴位置との距離である仮想スピーカ距離を決定する仮想スピーカ距離決定手段、
前記仮想スピーカ距離に基づいて、初期反射遅延量を算出する初期反射パラメータ算出手段、
前記初期反射遅延量に基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出し、フロントチャンネル信号に加算して出力する信号出力手段、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする音声信号処理プログラム。
【請求項９】
前記初期パラメータ算出手段は、前記初期反射遅延量及び初期反射レベルを算出し、
前記信号出力手段は、前記初期反射遅延量及び前記初期反射レベルに基づいてフロントチャンネル信号に対する初期反射音を算出することを特徴とする請求項８に記載の音声信号処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３５２０２（Ｐ２０１２−２３５２０２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００８６４（Ｐ２０１１−１００８６４）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【Ｆターム（参考）】
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