音声信号生成装置、音場再生装置、音声信号生成方法およびコンピュータプログラム
【課題】 受聴者の受聴領域全体に対して、空間的に干渉を起こさずに増強した低音を伝えることが可能な、新規かつ改良された音場再生装置、音声信号生成装置、音場再生方法およびコンピュータプログラムを提供すること。
【解決手段】 音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と、音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と、を含むことを特徴とする、音声信号生成装置が提供される。
【解決手段】 音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と、音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と、を含むことを特徴とする、音声信号生成装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号生成装置、音場再生装置、音声信号生成方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨場感のある音を再生するために、複数のスピーカを用いて多チャンネルの音声信号を再生するステレオ再生システムが広く知られている。例えば、５．１チャンネルサラウンドシステムは、５つのスピーカと１つのサブウーファースピーカを用いて音の再生を行う。ＩＴＵ−Ｒ ＢＳ７７５（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｃｔｏｒ）の規定に従ってスピーカを配置し、それぞれのチャンネルに対応するスピーカから異なる音波が出力され、それを受聴者が耳にすることによって、受聴者は臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００３】
５．１チャンネルサラウンドシステムのようなステレオ再生システムは、所定の受聴位置においては、目的となる音像定位を得ることができる。しかし、このようなステレオ再生システムは、目的となる音像定位を得られる範囲が狭いため、所定の受聴位置以外の場所においては、受聴者が耳にする再生音が、所定の受聴位置で耳にする再生音と比較して大きく異なってしまう。
【０００４】
そこで、本来の音源が存在した音場そのものを、空間に物理的に再現することを目的とするマルチチャンネルオーディオシステムがある。マルチチャンネルオーディオシステムは、音場合成技術の一つである波面合成技術を用いるものであり、複数のスピーカからなるアレイスピーカから音波を出力することによって音場を再現する。アレイスピーカから出力される音波は、干渉のない波となって受聴者に伝わる。その音波を受聴者が耳にすることによって、受聴者は臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００５】
また、マルチチャンネルオーディオシステムは仮想的に音源を配置し、その配置した音源から音が発せられているものとするように波面を合成することで、受聴者はあたかもその場所から音が発せられているかのように臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００６】
図１０は、音源からの波面を模式的に表している説明図である。図１０の（ａ）は１つの音源（スピーカ）から音声を出力する際の波面を模式的に表し、図１０の（ｂ）はマルチチャンネルオーディオシステムで音声を出力する際の波面を模式的に表している。図１０の（ｂ）に示したように、個々のスピーカから放射される音声のタイミングとレベルを制御することにより、あたかも１つの音源から音声が発せられているかのような波面を生成することができる。
【０００７】
このようなマルチチャンネルオーディオシステムは、ステレオ再生システムに比べて目的となる音像定位を得られる範囲が広い。そのため、広い室内において、より多くの受聴者が臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００８】
図１１は、波面合成によって２つの音源からの波面を再現する場合について説明する説明図である。図１１に示したように、波面合成技術を用いることによって音場の任意の位置から発せられる波面を、アレイスピーカから発する音声によって再現することができる。
【０００９】
波面合成技術を用いれば、上述のように音場の任意の位置から発せられる波面を再現することができるため、受聴者はより臨場感のある音場を楽しむことができる。図１２は、ステレオ方式とマルチチャンネルオーディオシステムとによる受聴イメージの違いについて説明する説明図である。図１２の（ａ）はステレオ方式による５つの仮想音源の受聴イメージ（音像）を示しており、図１２の（ｂ）はマルチチャンネルオーディオシステムによる５つの仮想音源の受聴イメージ（音像）を示している。
【００１０】
図１２の（ａ）に示したように、ステレオ方式によれば、受聴者が左右のスピーカＳＰＬ、ＳＰＲの中央に位置した場合でなければ所望の音場を再現することができず、しかも音源を左右のスピーカＳＰＬ、ＳＰＲ間のライン上に配置されたものとしてしか音像を得ることができなかった。一方、図１２の（ｂ）に示したように、マルチチャンネルオーディオシステムによれば、ｍ個のスピーカＳＰ１、ＳＰ２、・・・、ＳＰｍから発せられる音声によって形成される音場は、ステレオ方式の場合よりも広い範囲で所望の音場を再現することができ、さらに、音源を奥行き方向も含めた任意の位置に配置し、音像もそのように知覚させることができる。従って、モニタＭＯで表示する映像に合わせて音源を任意の位置に配置することで、受聴者はより臨場感のある音場を楽しむことができる。
【００１１】
マルチチャンネルオーディオシステムを用いて音を再生する際には、再生音の基となる音源データに、仮想的に音源を配置する位置情報と、想定しているシステムの構成、例えばアレイスピーカを構成するスピーカの数や想定する受聴者の受聴位置の情報を予め含めておく。そして、マルチチャンネルオーディオシステムにおいて音源データに含まれるそれらの情報に基づいて音の再生を行うことで、臨場感のある音を表現することができる（特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１６７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
マルチチャンネルオーディオシステムにおいては、一般的にアレイスピーカには小口径のスピーカを用いる。図１３は、一般的な小口径のスピーカの周波数特性について説明する説明図である。図１３に示したように、小口径のスピーカはおよそ１５０Ｈｚを境に振幅が落ち始め、７０〜８０Ｈｚの辺りでは−１０ｄＢ程度レベルが小さくなってしまう。このように、小口径のスピーカは低音域を十分に再生することができない。従って、波面合成によって仮想音源を形成するマルチチャンネルオーディオシステムは、受聴者の受聴領域全体に対して、低音部を十分に再生できないという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、受聴者の受聴領域全体に対して、増強した低音を伝えることが可能な、新規かつ改良された音声信号生成装置、音場再生装置、音声信号生成方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域を含む受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成装置であって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；を含むことを特徴とする、音声信号生成装置が提供される。
【００１６】
かかる構成によれば、増幅部は音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成部は音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。その結果、低周波領域が増強された、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成することができる。
【００１７】
上記音声信号生成装置は、所定のレベル未満である低周波音声情報を元の音声情報から分離する低周波成分分離部をさらに含み、増幅部は、低周波成分分離部で分離した低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成してもよい。かかる構成によれば、低周波成分分離部は所定のレベル未満である低周波音声情報を元の音声情報から分離し、増幅部は低周波成分分離部で分離した低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成する。その結果、元の音声情報から低周波音声情報を分離することで、低周波領域が増幅された、波面合成によって仮想音源を形成するための増幅低周波音声信号を生成することができる。
【００１８】
上記音声信号生成装置は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置の情報である低周波音源位置情報を算出する低周波音源位置情報算出部をさらに含んでいてもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置の情報である低周波音源位置情報を算出する。その結果、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源をその他の仮想音源とは別に配置することができる。
【００１９】
低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が低周波仮想音源から出力される音の波面の曲率半径が他の仮想音源から出力される音の波面の曲率半径より大きくなるように算出してもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が低周波仮想音源から出力される音の波面の曲率半径が他の仮想音源から出力される音の波面の曲率半径より大きくなるように算出する。その結果、低周波仮想音源からの音声を出力するスピーカの数が多くなり、より大きな低域増強効果を得ることができる。
【００２０】
低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置がアレイスピーカの中心線上となるように算出してもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置がアレイスピーカの中心線上となるように算出する。その結果、想定受聴者位置を含む受聴領域に均一に低周波領域の音声が増強されたような音場を再生することができる。
【００２１】
低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が最も大きな低周波の音を発する仮想音源の近傍となるように算出してもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が最も大きな低周波の音を発する仮想音源の近傍となるように算出する。その結果、最も大きな低周波の音を発する仮想音源からの低周波領域の音声が増強されたような音場を再生することができる。
【００２２】
上記音声信号生成装置は、増幅低周波音声情報および低周波音源位置情報を用いて波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの低周波音声信号を生成する低周波音声信号生成部をさらに含んでいてもよい。かかる構成によれば、低周波音声信号生成部は増幅低周波音声情報および低周波音源位置情報を用いて波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの低周波音声信号を生成する。その結果、低周波音声信号によってｍ個のスピーカはそれぞれ低周波音声を出力し、出力した低周波音声によって波面合成が行われて、仮想音源が形成される。
【００２３】
上記所定の周波数は１５０Ｈｚであってもよい。その結果、アレイスピーカを構成する個々のスピーカの低周波領域の増幅量が大きくなくても、アレイスピーカ全体では低音感を増強することができる。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴者位置を含む受聴領域に再生する音場再生装置であって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；ｍチャネルの音声信号を波面合成し、ｍチャネルの音声を出力することで、想定受聴者位置を含む受聴領域に音場を再生する音声出力部と；を含むことを特徴とする、音場再生装置が提供される。
【００２５】
かかる構成によれば、増幅部は音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成部は音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成し、音声出力部はｍチャネルの音声信号を波面合成し、ｍチャネルの音声を出力することで、想定受聴者位置を含む受聴領域に音場を再生する。その結果、低周波領域が増強された音声信号を生成し、その音声信号に基づいてアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強された仮想音源による音場を再生することができる。
【００２６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴者位置を含む受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成方法であって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；を含むことを特徴とする、音声信号生成方法が提供される。
【００２７】
かかる構成によれば、増幅ステップは音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成ステップは音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。その結果、低周波領域が増強された、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成することができる。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴者位置を含む受聴領域に再生するための音声信号を生成するコンピュータプログラムであって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；を含むことを特徴とする、コンピュータプログラムが提供される。
【００２９】
かかる構成によれば、増幅ステップは音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成ステップは音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。その結果、低周波領域が増強された、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、受聴者の受聴領域全体に対して増強した低音を伝えることが可能な、新規かつ改良された音場再生装置、音声信号生成装置、音場再生方法およびコンピュータプログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３２】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置および音声信号生成装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。以下、図１を用いて本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【００３３】
図１に示したように、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置１０は、音声信号生成装置１００と、ｍ個（ｍは任意の自然数）のアンプ１９０ａ、１９０ｂ、・・・、１９０ｍと、ｍ個のスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍと、を含んで構成される。
【００３４】
音声信号生成装置１００は、ｎ個（ｎは任意の自然数）の音源からなる音声データを入力し、ｍ個（ｍは任意の自然数）の音声信号を出力するものである。ｍ個の音声信号は、波面合成によって仮想音源を形成するためのものであり、仮想音源を形成することで、受聴者はあたかもその場所から音が発せられているかのように臨場感のある音を楽しむことができる。音声データは、各仮想音源の位置情報や音声情報を含んでおり、音声情報には、各仮想音源の種類や出力レベル、音の持続時間等の情報を含めることができる。
【００３５】
アンプ１９０ａ、１９０ｂ、・・・、１９０ｍは、音声信号生成装置１００で生成された音声信号を増幅するものである。スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍは、本発明の音声出力部の一例であり、アンプ１９０ａ、１９０ｂ、・・・、１９０ｍで増幅された音声信号が入力され、音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させることで音声を出力する。なお、本実施形態においてはアンプとスピーカを別々の構成としたが、アンプ内蔵型スピーカを用いてもよい。その場合は、アンプ内蔵型スピーカが本発明の音声出力部となる。
【００３６】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００の構成について説明する。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００の構成について説明する説明図である。以下、図２を用いて本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００の構成について説明する。
【００３８】
図２に示したように、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００は、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎと、低周波音源位置情報算出部１２０と、音声信号生成部１３０と、低周波音声信号生成部１４０と、増幅部１４２と、ミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍと、を含んで構成される。
【００３９】
低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎは、音声信号生成装置１００に入力された各音源の音声情報を入力し、所定の周波数以下である低周波成分の音声信号を分離する。低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎによって、ｎ個の音源による音声信号は低周波成分とそれ以外の成分へ分離される。低周波成分とそれ以外の成分への分離には、例えば所望する周波数帯を通過させることができるバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００４０】
低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離する基準となる周波数は、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍの最低共振周波数ｆ０であってもよく、それ以外の周波数であってもよい。スピーカ１９２ａ、・・・、１９２ｍの最低共振周波数ｆ０は、一般的に１５０Ｈｚ程度であるため、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離する基準となる周波数は１５０Ｈｚであることが望ましい。
【００４１】
低周波音源位置情報算出部１２０は、音声信号生成装置１００に入力された音源の音源位置情報を入力し、所定の周波数以下である低周波成分の音源を配置する位置の算出を行う。算出した低周波成分の音源の配置位置情報は低周波音声信号生成部１４０に送られる。
【００４２】
音声信号生成部１３０は、ｎ個の音源の音声情報および音源位置情報を用いて、ｍ個のスピーカ１９２ａ、・・・、１９２ｍから出力する音声の波面を合成することによって仮想音源を形成するために必要なｍチャネルの音声信号を生成する。
【００４３】
低周波音声信号生成部１４０は、低周波音源位置情報算出部１２０が算出したｍ個の音源による音源位置情報と、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎが分離した低周波成分のｎ個の音源の音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。
【００４４】
増幅部１４２は、低周波音声信号生成部１４０で生成したｎ個の低周波音声情報を所定量増幅する処理を行う。増幅部１４２での増幅処理には、各種の増幅回路を用いてもよい。増幅量はスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍの種類によって変更することができるが、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置１０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【００４５】
ミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍは、音声信号生成部１３０が出力したｍチャネルの音声信号と、増幅部１４２が出力したｍチャネルの音声信号とから、それぞれ１つずつ入力し、両者を合成した音声信号を出力するものである。
【００４６】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置の構成について説明した。次に、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明する。
【００４７】
音場再生装置１０には、ｎ個の音源の音声データが入力される。音声データには、上述のように仮想空間における音源の配置場所の情報である音源位置情報と、音源から発せられる音声の情報である音声情報とが含まれる。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。音場再生装置１０は、それらの情報を基に音声信号を生成し、波面合成技術によって空間内に均一な波面となるように、生成した音声情報に基づいてスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから音声を出力することで、受聴者はあたかも音源が空間内の任意の場所に配置されているかのような音を楽しむことができる。
【００４８】
ｎ個の音源位置情報とｎ個の音声情報は、音声信号生成装置１００に入力される。音源位置情報と音声情報が入力された音声信号生成装置１００は、内部で音声信号の生成処理を行い、ｍ個のスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の音声信号を出力する。
【００４９】
音声信号生成装置１００では、ｎ個の音源の音源位置情報および音声情報を基にｍ個の音声信号を出力するが、ｍ個の音声信号を出力する際に所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を増幅し、増幅した音声情報を用いて音声信号を出力することで、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから発せられる音声に低音感を与えることができる。低周波領域の音声情報を増幅する方法として、音声情報をそのまま増幅する方法と、音声情報の分離を行い、分離された低周波領域の音声情報を増幅する方法とがある。本発明の第１の実施形態では、後者によって低周波領域を増幅する方法について説明する。また、音声情報の分離を行う際には、低周波領域の音声を増幅してそのまま仮想音源から出力する方法と、低周波領域の音声を低周波音源として新たに配置し、低周波音源からの音声を含めて波面合成して出力する方法がある。本発明の第１の実施形態では後者によって低周波領域を増幅する方法について説明する。
【００５０】
ｎ個の音声情報は、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎに入力される。入力された音声情報は、所定の周波数以下の低周波成分と、それ以外の成分に分離される。所定の周波数は、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍの最低共振周波数ｆ０であってもよい。一般的に、アレイスピーカを構成するスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍのような小型のスピーカの最低共振周波数ｆ０は、１５０Ｈｚ程度であるので、１５０Ｈｚを境に低周波成分とそれ以外の成分に分離してもよい。また、本実施形態においては低周波成分分離部を音源毎に設けているが、本発明はこれに限られず、低周波成分分離部を１つだけ設けて分離を行ってもよい。
【００５１】
また、ｎ個の音源位置情報は、音声信号を生成する音声信号生成部１３０と、低周波音源を配置する位置を算出する低周波音源位置情報算出部１２０とに入力される。
【００５２】
低周波音源位置情報算出部１２０は、低周波音源を配置する位置を算出するものである。低周波音源位置情報算出部１２０で算出する低周波音源の配置位置は、固定にしてもよく、再現したい音場に応じて決定してもよい。低周波音源の配置位置は、例えばアレイスピーカの中心線上となるように配置してもよく、仮想音源の中で最も大きな低周波の音を発する音源の近傍となるように配置してもよい。例えば、音源がバイオリン、チェロ、コントラバスの３種類からなる音場を再現する場合に、低周波音源をコントラバスの位置の近くに配置してもよい。最も大きな低周波の音を発する音源の近傍に低周波音源を配置することで、受聴者はより自然な低音感を得ることができる。低周波音源位置情報算出部１２０で算出した低周波音源の配置位置の情報は、低周波音声信号生成部１４０に入力される。
【００５３】
低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離された、所定の周波数以上の成分が含まれる音声情報は、ｎ個の音源位置情報とともに音声信号生成部１３０に入力され、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍ個の音声信号を生成する。
【００５４】
そして、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離された、所定の周波数以下の成分が含まれる低周波音声情報は、低周波音源位置情報算出部１２０で算出した低周波音源の配置位置の情報とともに低周波音声信号生成部１４０に入力される。低周波音声信号生成部１４０では波面合成によって低周波音源を形成するためのｍ個の所定の周波数以下の低周波音声信号を生成する。そして、増幅部１４２で低周波音声信号生成部１４０で生成したｍ個の低周波音声信号を増幅する。
【００５５】
音声信号生成部１３０で生成されたｍ個の音声信号および低周波音声信号生成部１４０で生成されて増幅部１４２で増幅されたｍ個の低周波音声信号は、それぞれミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍに入力される。ミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍは、ｍ個の音声信号およびｍ個の低周波音声信号を合成して、ｍ個のスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから波面合成によって音声を出力するための音声信号を出力する。
【００５６】
以上のように、音声信号生成装置１００では、ｎ個の音源の音源位置情報および音声情報を基にｍ個の音声信号を出力する。
【００５７】
波面合成によって、アレイスピーカ面における仮想音源から発せられる音声の波面の曲率半径が大きくなれば、アレイスピーカを構成するスピーカの中の多くのスピーカが音声を出力することになる。１つの仮想音源から発せられる音声を多くのスピーカから出力することによって、１個のスピーカにおける負担は小さくなる。従って、低周波音源からの音声出力を８〜１０ｄＢ程度電気的にブーストしても、スピーカの振動板の振幅を、スピーカの振幅可能範囲に収めることができる。
【００５８】
図３は、本発明の第１の実施形態にかかる低周波音源の配置位置と、低周波音源から発せられる音声の波面について説明する説明図である。図３に示した例によれば、低周波音源はアレイスピーカの中心線上に、アレイスピーカ面における曲率半径が他の仮想音源から発せられる音声の波面の曲率半径よりも大きくなるように配置している。低周波音源の配置位置をアレイスピーカの中心線上とすることで、空間内に均一に低音を再生することができる。空間内に均一に低音を再生することによって、受聴者は自然な低音感を得ることができる。
【００５９】
なお、低周波成分の音声を発する低周波音源の配置位置については図３に示した例に限られない。図３では、低周波音源位置をアレイスピーカの中心線上に、アレイスピーカ面における曲率半径が他の仮想音源から発せられる音声の波面の曲率半径よりも大きくなるように配置したが、上述したように、低周波音源位置をｎ個の音源の中で最も大きな周波数成分を有する音源の近傍となるように配置してもよい。低周波音源位置を、ｎ個の音源の中で最も大きな周波数成分を有する音源の近傍となるように配置することで、受聴者は自然な低音感を得ることができる。なお、最も大きな周波数成分を有する音源の近傍となるように低周波音源を配置した場合においても、アレイスピーカ面における曲率半径が大きくなるように配置することが望ましい。また、低周波音源を配置する際には、少なくともアレイスピーカの全長の１／４よりも大きい曲率半径を有する波面となるように低周波音源を配置することが望ましい。
【００６０】
図４は、低周波領域の増幅前後の周波数特性の変化について説明する説明図である。図４に示したように、低周波領域のみを増幅させることで、アレイスピーカを構成する比較的小口径のスピーカであっても、スピーカに負担を与えずに低域の音を再現することができる。
【００６１】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生方法について説明した。なお、本実施形態においては、低周波音声信号生成部１４０で低周波音声信号を生成した後に増幅部１４２で低周波領域の増幅を行ったが、本発明はかかる例に限られず、先に低周波領域の増幅を行った後に、低周波音声信号の生成を行ってもよい。
【００６２】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置、音声信号生成装置および音声信号生成方法によれば、低音域を分離して増幅し、波面合成によってアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、音源ごとに音声信号生成部を設けて音声信号を生成する音場再生装置および音場再生方法について説明する。
【００６４】
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図５を用いて本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明する。
【００６５】
図５に示したように、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置２０は、ｎ個（ｎは任意の自然数）の音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎと、ｍ（ｍは任意の自然数）個のミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍと、ｍ個のアンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍと、ｍ個のスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍと、を含んで構成される。
【００６６】
音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎは、ｎ個の音源の音源位置情報および音声情報を音源単位でそれぞれ入力し、入力された音源位置情報および音声情報に基づいて、波面合成によって仮想音源音声を再生するためのｍ個の音声信号を生成するものである。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。
【００６７】
ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍは、音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎで生成されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、合成して音声信号を出力するものである。
【００６８】
アンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍは、ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍから出力された音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍは、本発明の音声出力部の一例であって、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。なお、本実施形態においてもアンプとスピーカを別々の構成としたが、アンプ内蔵型スピーカを用いてもよい。その場合は、アンプ内蔵型スピーカが本発明の音声出力部となる。
【００６９】
以上、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明した。次に、本発明の第２の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明する。
【００７０】
音場再生装置２０には、第１の実施形態にかかる音場再生装置１０と同様に、ｎ個の音源の音声データが入力される。音声データには、仮想空間における音源の配置場所の情報である音源位置情報と、音源から発せられる音声の情報である音声情報とが含まれる。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。音場再生装置２０は、それらの情報を基に音声信号を生成し、波面合成技術によって空間内に均一な波面となるように、スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから音声を出力することで、受聴者はあたかも音源が空間内の任意の場所に配置されているかのような音を楽しむことができる。
【００７１】
ｎ個の音源位置情報とｎ個の音声情報は、それぞれ音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎに入力される。音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎは、内部で音声信号の生成処理を行い、ｍ個のスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の音声信号を出力する。
【００７２】
ここで、ｍ個のスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから出力する音声の低音感を高めるために、音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎの内部で、所定の周波数以下の低周波領域の情報を増幅する処理を行う。増幅する処理は、音声信号を生成する前に行ってもよく、音声信号を生成した後に行ってもよい。増幅量はスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置２０は低音感が増強された臨場感のある音場を再現することができる。
【００７３】
音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎがそれぞれ生成したｍ個の音声信号は、それぞれミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍに入力される。ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍは入力された音声信号を合成して出力を行う。ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍが出力した音声信号は、アンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍ、スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍを通ることで音声が出力され、空間に仮想音源からなる音場が再生される。
【００７４】
以上、本発明の第２の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明した。
【００７５】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置および音声信号生成方法によれば、低音域を増幅し、波面合成によってアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、音声信号生成部の内部で低周波領域を増幅していたが、音声信号生成部に音声情報を入力する前に低周波領域の増幅を行ってもよい。
【００７７】
図６は、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。以下、図６を用いて本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【００７８】
図６に示したように、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置３０は、ｎ個（ｎは任意の自然数）の増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎと、ｎ個の音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎと、ｍ個（ｍは任意の自然数）のミキサ３５０ａ、３５０ｂ、・・・、３５０ｍと、ｍ個のアンプ３９０ａ、３９０ｂ、・・・、３９０ｍと、ｍ個のスピーカ３９２ａ、３９２ｂ、・・・、３９２ｍと、を含んで構成される。
【００７９】
図６に示した音場再生装置３０の構成のうち、ミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍと、アンプ３９０ａ、・・・、３９０ｍと、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍとは、図５で示した本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置２０のミキサ２５０ａ、・・・、２５０ｍ、アンプ２９０ａ、・・・、２９０ｍおよびスピーカ２９２ａ、・・・、２９２ｍと同一の機能を有する。従って、ここでは図５で示した本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置２０と異なる機能を有する増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎおよび音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎについて説明する。
【００８０】
増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎは、それぞれ音源１、・・・、音源ｎの音声情報を入力し、所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を増幅して出力するものである。出力された所定の周波数以下の低周波領域の音声情報は音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎに入力される。
【００８１】
音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎは、ｎ個の音源の音源位置情報および増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎを通過したｎ個の音源の音声情報を入力し、入力された音源位置情報および音声情報に基づいて、波面合成によって仮想音源音声を再生するためのｍ個の音声信号を生成するものである。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。
【００８２】
以上、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第３の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明する。
【００８３】
音場再生装置３０には、第１の実施形態にかかる音場再生装置１０と同様に、ｎ個の音源の音声データが入力される。音声データには、仮想空間における音源の配置場所の情報である音源位置情報と、音源から発せられる音声の情報である音声情報とが含まれる。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。音場再生装置２０は、それらの情報を基に音声信号を生成し、波面合成技術によって空間内に均一な波面となるように、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍから音声を出力することで、受聴者はあたかも音源が空間内の任意の場所に配置されているかのような音を楽しむことができる。
【００８４】
ｎ個の音源位置情報は、音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎに入力される。一方、ｎ個の音声情報は、音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎに入力される前に、増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎに入力される。増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎでは、ｎ個の音声情報に含まれる所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を増幅して出力する。増幅量はスピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置３０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【００８５】
ｎ個の音源位置情報と、増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎで所定の周波数以下の低周波領域が増幅されたｎ個の音声情報とを入力した音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎは、内部で音声信号の生成処理を行い、ｍ個のスピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の音声信号を出力する。
【００８６】
音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎがそれぞれ生成したｍ個の音声信号は、それぞれミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍに入力される。ミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍは入力された音声信号を合成して出力を行う。ミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍが出力した音声信号は、アンプ３９０ａ、・・・、３９０ｍ、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍを通過することで音声が出力され、空間に仮想音源からなる音場が再生される。
【００８７】
以上、本発明の第３の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明した。
【００８８】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置および音声信号生成方法によれば、低音域を増幅し、波面合成によってアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【００８９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態では、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込んで、読み込んだ音声信号を用いて波面合成によって音場を再生する音場再生装置および音声信号生成方法について説明する。
【００９０】
図７は、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図７を用いて本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明する。
【００９１】
図７に示したように、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置４０は、音声信号読込装置４２０と、ｍ個（ｍは任意の自然数）の増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍと、ｍ個のアンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍと、ｍ個のスピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍと、を含んで構成される。
【００９２】
音声信号読込装置４２０は、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込むものである。音声信号読込装置４２０は、ネットワーク送受信装置４３０と、デジタル放送受信装置４４０と、光ディスク読取装置４５０と、逆多重化部４６０と、を含んで構成される。
【００９３】
ネットワーク送受信装置４３０は、インターネットのようなネットワークから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を受信するものである。デジタル放送受信装置４４０は、デジタル放送信号を受信するものである。デジタル放送信号には、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号が含まれているものとする。光ディスク読取装置４５０は、光ディスクを読み取るものである。光ディスク読取装置４５０で読み取る光ディスクには、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号が含まれているものとする。
【００９４】
逆多重化部４６０は、ネットワーク送受信装置４３０、デジタル放送受信装置４４０、光ディスク読取装置４５０で読み取った音声信号を逆多重化し、ｍ個の音声信号を抽出するものである。逆多重化によって抽出されたｍ個の音声信号はそれぞれ増幅部４１０ａ、・・・、４１０ｍに入力される。
【００９５】
増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍは、逆多重化部４６０で逆多重化されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、所定の周波数以下の領域の低周波領域の音声信号を増幅して出力するものである。増幅して出力された低周波領域の音声信号はアンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍに入力される。
【００９６】
アンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍは、増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍから出力されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍは、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。
【００９７】
以上、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明した。次に、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明する。
【００９８】
音場再生装置４０は、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み取り、読み取った音声信号を基にスピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍから音を出力することによって、受聴者はあたかも空間内に配置された仮想音源から音が発せられているような音声を楽しむことができる。
【００９９】
インターネットのようなネットワークから多重化された音声信号が送信されてきた場合には、ネットワーク送受信装置４３０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部４６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１００】
デジタル放送によって多重化された音声信号が送信されてきた場合には、デジタル放送受信装置４４０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部４６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１０１】
光ディスクに多重化された音声信号が含まれているような場合には、光ディスク読取装置４５０で多重化された音声信号を読み取る。読み取られた音声信号は逆多重化部４６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１０２】
逆多重化部４６０で逆多重化されたｍ個の音声信号は、増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍにそれぞれ入力される。増幅量はスピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１〜第３の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置４０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【０１０３】
増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍから出力されたｍ個の音声信号は、それぞれアンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍに入力されて増幅され、増幅されたｍ個の音声信号は、スピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍを通過することで音声が出力され、空間に仮想音源からなる音場が再生される。
【０１０４】
以上、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明した。
【０１０５】
なお、本実施形態にかかる音声信号読込装置は、ネットワーク送受信装置と、デジタル放送受信装置と、光ディスク読取装置と、を含んでいるが、本発明はこれに限られず、ネットワーク送受信装置、デジタル放送受信装置および光ディスク読取装置の内のいずれか１つ、または２つを含んでいてもよい。
【０１０６】
以上説明したように、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置によれば、ネットワークやデジタル放送、光ディスクなどから読み取った音声信号の低周波領域を増幅することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【０１０７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態では、あらかじめ低周波成分の音声情報を抜き出して、低周波成分の音声信号を生成した後に、低周波成分を増幅する音場再生装置について説明する。
【０１０８】
図８は、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図８を用いて本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【０１０９】
図８に示したように、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置５０は、音声信号読込装置５２０と、低周波音声信号生成部５７０と、ｍ個（ｍは任意の自然数）のミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍと、ｍ個の増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍと、ｍ個のアンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍと、ｍ個のスピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍと、を含んで構成される。
【０１１０】
音声信号読込装置５２０は、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込むものである。音声信号読込装置５２０は、ネットワーク送受信装置５３０と、デジタル放送受信装置５４０と、光ディスク読取装置５５０と、逆多重化部５６０と、を含んで構成される。音声信号読込装置５２０の各部の構成のうち、ネットワーク送受信装置５３０と、デジタル放送受信装置５４０と、光ディスク読取装置５５０とは、本発明の第４の実施形態で説明した音声信号読込装置４２０の各部と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１１１】
逆多重化部５６０は、ネットワーク送受信装置５３０、デジタル放送受信装置５４０、光ディスク読取装置５５０で読み取った音声信号を逆多重化し、ｍ個の音声信号および所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出するものである。逆多重化によって抽出されたｍ個の音声信号はミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍに入力され、所定の周波数以下の低周波音声情報は低周波音声信号生成部５７０に入力される。
【０１１２】
低周波音声信号生成部５７０は、逆多重化部５６０で抽出された所定の周波数以下の低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍ個の低周波音声信号を生成するものである。生成されたｍ個の低周波音声信号はミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍに入力される。
【０１１３】
ミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍは、逆多重化部５６０で抽出したｍ個の音声信号と、低周波音声信号生成部５７０で生成したｍ個の低周波音声信号とを合成して出力するものである。ミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍから出力されたｍ個の音声信号は増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍに入力される。
【０１１４】
増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍは、ミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍで合成されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、所定の周波数以下の低周波領域の音声信号を増幅して出力するものである。増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍで増幅された所定の周波数以下の低周波領域の音声信号はアンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍに入力される。
【０１１５】
アンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍは、増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍから出力されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍは、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。
【０１１６】
以上、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明する。
【０１１７】
音場再生装置５０は、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み取り、読み取った音声信号を基にスピーカ５９２ａ、５９２、・・・、５９２ｍから音を出力する。これによって、受聴者はあたかも空間内に配置された仮想音源から音が発せられているような音声を楽しむことができる。
【０１１８】
インターネットのようなネットワークから多重化された音声信号が送信されてきた場合には、ネットワーク送受信装置５３０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部５６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１１９】
デジタル放送によって多重化された音声信号が送信されてきた場合には、デジタル放送受信装置５４０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部５６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１２０】
光ディスクに多重化された音声信号が含まれているような場合には、光ディスク読取装置５５０で多重化された音声信号を読み取る。読み取られた音声信号は逆多重化部５６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１２１】
ここで、本実施形態においては、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから読み取る情報には、予め所定の周波数以下の低周波音声情報が含まれている。従って、逆多重化部５６０で逆多重化処理を行うと、ｍ個の音声情報に加えて、所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出することができる。
【０１２２】
逆多重化部５６０で抽出した所定の周波数以下の低周波音声情報は、低周波音声信号生成部５７０に入力される。低周波音声信号生成部５７０では、低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成して出力する。ｍ個のスピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の低周波音声信号を生成する。
【０１２３】
低周波音声信号生成部５７０で生成されたｍ個の低周波音声信号は、逆多重化部５６０で抽出したｍ個の音声信号とともに、それぞれミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍに入力されて、音声信号と低周波音声信号とが合成される。そして合成された音声信号は増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍに入力されて、所定の周波数以下の低周波領域が増幅される。増幅量はスピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１〜第４の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置５０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【０１２４】
増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍで低周波領域が増幅された音声信号がアンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍで増幅され、スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍに入力されることで、スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍから音声が出力される。スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍからの音声の出力により、空間内に仮想音源が形成され、その仮想音源から音声が出力されているような音場を再現することができる。
【０１２５】
以上、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明した。
【０１２６】
なお、本実施形態にかかる音声信号読込装置も、ネットワーク送受信装置と、デジタル放送受信装置と、光ディスク読取装置と、を含んでいるが、本発明はこれに限られず、ネットワーク送受信装置、デジタル放送受信装置および光ディスク読取装置の内のいずれか１つ、または２つを含んでいてもよい。また、本実施形態においても、本発明の第１の実施形態と同様に、所定の周波数以下の周波数領域の音声情報を、別途低周波仮想音源として形成してもよい。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置によれば、予め所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を用意し、ネットワークやデジタル放送、光ディスクなどから読み取った低周波領域の音声情報を増幅することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【０１２８】
（第６の実施形態）
本発明の第５の実施形態では、ミキサで音声信号と低周波音声信号とを合成した後に、増幅部で低周波領域の増幅を行う音場再生装置を説明したが、本発明はこれに限られず、ミキサでの合成の前に、低周波領域の増幅を行ってもよい。本発明の第６の実施形態では、ミキサでの合成の前に増幅部を設けて、低周波音声信号の低周波領域の増幅を行う音場再生装置について説明する。
【０１２９】
図９は、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図９を用いて本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【０１３０】
図９に示したように、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置６０は、音声信号読込装置６２０と、低周波音声信号生成部６７０と、ミキサ６８０ａ、・・・、６８０ｍと、増幅部６１０ａ、・・・、５１０ｍと、アンプ６９０ａ、・・・、６９０ｍと、スピーカ６９２ａ、・・・、６９２ｍと、を含んで構成される。
【０１３１】
音声信号読込装置６２０は、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込むものである。音声信号読込装置６２０は、ネットワーク送受信装置６３０と、デジタル放送受信装置６４０と、光ディスク読取装置６５０と、逆多重化部６６０と、を含んで構成される。音声信号読込装置５２０の各部の構成、本発明の第５の実施形態で説明した音声信号読込装置５２０の各部と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１３２】
逆多重化部６６０は、ネットワーク送受信装置６３０、デジタル放送受信装置６４０、光ディスク読取装置６５０で読み取った音声信号を逆多重化し、ｍ個の音声信号および所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出するものである。逆多重化によって抽出されたｍ個の音声信号はミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍに入力され、所定の周波数以下の低周波音声情報は低周波音声信号生成部６７０に入力される。
【０１３３】
低周波音声信号生成部６７０は、逆多重化部６６０で抽出された所定の周波数以下の低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍ個の低周波音声信号を生成するものである。生成されたｍ個の低周波音声信号は増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍに入力される。
【０１３４】
増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍは、低周波音声信号生成部６７０で生成されたｍ個の低周波音声信号をそれぞれ入力し、所定の周波数以下の低周波領域を増幅して出力するものである。増幅された低周波音声信号はミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍに入力される。
【０１３５】
ミキサ６８０ａ、・・・、６８０ｍは、逆多重化部６６０で抽出したｍ個の音声信号と、低周波音声信号生成部６７０で生成して増幅部６１０ａ、・・・、６１０ｍで増幅されたｍ個の低周波音声信号とを合成して出力するものである。ミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍから出力されたｍ個の音声信号はアンプ６９０ａ、６９０ｂ、・・・、６９０ｍに入力される。
【０１３６】
アンプ６９０ａ、６９０ｂ、・・・、６９０ｍは、ミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍから出力されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍは、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ６９０ａ、６９２ｂ、・・・、６９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。
【０１３７】
以上、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明する。
【０１３８】
音場再生装置６０は、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置と同様に、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み取り、読み取った音声信号を基にスピーカ６９２ａ、・・・、６９２ｍから音を出力する。これによって、受聴者はあたかも空間内に配置された仮想音源から音が発せられているような音声を楽しむことができる。
【０１３９】
インターネットのようなネットワークから多重化された音声信号が送信されてきた場合には、ネットワーク送受信装置６３０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部６６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１４０】
デジタル放送によって多重化された音声信号が送信されてきた場合には、デジタル放送受信装置６４０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部６６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１４１】
光ディスクに多重化された音声信号が含まれているような場合には、光ディスク読取装置６５０で多重化された音声信号を読み取る。読み取られた音声信号は逆多重化部６６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１４２】
ここで、本実施形態においては、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから読み取る情報には、予め所定の周波数以下の低周波音声情報が含まれている。従って、逆多重化部６６０で逆多重化処理を行うと、ｍ個の音声情報に加えて、所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出することができる。
【０１４３】
逆多重化部６６０で抽出した所定の周波数以下の低周波音声情報は、低周波音声信号生成部６７０に入力される。低周波音声信号生成部６７０では、低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成して出力する。低周波音声信号生成部６７０では、ｍ個のスピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の低周波音声信号を生成する。
【０１４４】
低周波音声信号生成部６７０で生成されたｍ個の低周波音声信号は、増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍに入力されて、所定の周波数以下の低周波領域が増幅される。増幅量はスピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１〜第４の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置６０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【０１４５】
低周波領域が増幅されたｍ個の低周波音声信号は、逆多重化部６６０で抽出したｍ個の音声信号とともに、それぞれミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍに入力されて、音声信号と低周波音声信号とが合成される。そして合成された音声信号はアンプ６９０ａ、６９０ｂ、・・・、６９０ｍで増幅され、スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍに入力されることで、スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍから音声が出力される。スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍからの音声の出力により、空間内に仮想音源が形成され、その仮想音源から音声が出力されているような音場を再現することができる。
【０１４６】
以上、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明した。
【０１４７】
なお、本実施形態においては低周波音声信号生成部６７０でｍ個の低周波音声信号を生成してから、それぞれの低周波音声信号の所定の周波数以下の低周波領域を増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍで増幅していたが、本発明はこれに限られず、低周波音声信号生成部６７０でｍ個の低周波音声信号を生成する前に、増幅部を設けて音声情報の所定の周波数以下の低周波領域を増幅してもよい。低周波音声信号生成部６７０でｍ個の低周波音声信号を生成する前に増幅部を設けることで、増幅部が１つで済むという効果がある。
【０１４８】
また、本実施形態にかかる音声信号読込装置も、ネットワーク送受信装置と、デジタル放送受信装置と、光ディスク読取装置と、を含んでいるが、本発明はこれに限られず、ネットワーク送受信装置、デジタル放送受信装置および光ディスク読取装置の内のいずれか１つ、または２つを含んでいてもよい。また、本実施形態においても、本発明の第１の実施形態と同様に、所定の周波数以下の周波数領域の音声情報を、別途低周波仮想音源として形成してもよい。
【０１４９】
なお、上述した音声信号生成方法は、音場再生装置または音声信号生成装置の内部に記憶部を設け、記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを順次呼び出して実行されるようにしてもよい。記憶部として、各種のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いてもよい。
【０１５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置の構成について説明する説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる低周波音源の配置位置と、低周波音源から発せられる音声の波面について説明する説明図である。
【図４】低周波領域の増幅前後の周波数特性の変化について説明する説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図８】本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図９】本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図１０】音源からの波面を模式的に表している説明図である。
【図１１】波面合成によって２つの音源からの波面を再現する場合について説明する説明図である。
【図１２】ステレオ方式とマルチチャンネルオーディオシステムとによる受聴イメージの違いについて説明する説明図である。
【図１３】一般的な小口径のスピーカの周波数特性について説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 音場再生装置
１００ 音声信号生成装置
１１０ａ、・・・、１１０ｎ 低周波成分分離部
１２０ 低周波音源位置情報算出部
１３０、２２０ａ、・・・、２２０ｍ、３２０ａ、・・・、３２０ｍ、 音声信号生成部
１４０、５７０、６７０ 低周波音声信号生成部
１５０ａ、・・・、１５０ｍ、２５０ａ、・・・、２５０ｍ、３５０ａ、・・・、３５０ｍ、５８０ａ、・・・、５８０ｍ、６８０ａ、・・・、６８０ｍ ミキサ
１９０ａ、・・・、１９０ｍ、２９０ａ、・・・、２９０ｍ、３９０ａ、・・・、３９０ｍ、４９０ａ、・・・、４９０ｍ、５９０ａ、・・・、５９０ｍ、６９０ａ、・・・、６９０ｍ アンプ
１９２ａ、・・・、１９２ｍ、２９２ａ、・・・、２９２ｍ、３９２ａ、・・・、３９２ｍ、４９２ａ、・・・、４９２ｍ、５９２ａ、・・・、５９２ｍ、６９２ａ、・・・、６９２ｍ スピーカ
３１０ａ、・・・、３１０ｎ、４１０ａ、・・・、４１０ｍ、５１０ａ、・・・、５１０ｍ、６１０ａ、・・・、６１０ｍ 増幅部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号生成装置、音場再生装置、音声信号生成方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
臨場感のある音を再生するために、複数のスピーカを用いて多チャンネルの音声信号を再生するステレオ再生システムが広く知られている。例えば、５．１チャンネルサラウンドシステムは、５つのスピーカと１つのサブウーファースピーカを用いて音の再生を行う。ＩＴＵ−Ｒ ＢＳ７７５（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ Ｒａｄｉｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｃｔｏｒ）の規定に従ってスピーカを配置し、それぞれのチャンネルに対応するスピーカから異なる音波が出力され、それを受聴者が耳にすることによって、受聴者は臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００３】
５．１チャンネルサラウンドシステムのようなステレオ再生システムは、所定の受聴位置においては、目的となる音像定位を得ることができる。しかし、このようなステレオ再生システムは、目的となる音像定位を得られる範囲が狭いため、所定の受聴位置以外の場所においては、受聴者が耳にする再生音が、所定の受聴位置で耳にする再生音と比較して大きく異なってしまう。
【０００４】
そこで、本来の音源が存在した音場そのものを、空間に物理的に再現することを目的とするマルチチャンネルオーディオシステムがある。マルチチャンネルオーディオシステムは、音場合成技術の一つである波面合成技術を用いるものであり、複数のスピーカからなるアレイスピーカから音波を出力することによって音場を再現する。アレイスピーカから出力される音波は、干渉のない波となって受聴者に伝わる。その音波を受聴者が耳にすることによって、受聴者は臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００５】
また、マルチチャンネルオーディオシステムは仮想的に音源を配置し、その配置した音源から音が発せられているものとするように波面を合成することで、受聴者はあたかもその場所から音が発せられているかのように臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００６】
図１０は、音源からの波面を模式的に表している説明図である。図１０の（ａ）は１つの音源（スピーカ）から音声を出力する際の波面を模式的に表し、図１０の（ｂ）はマルチチャンネルオーディオシステムで音声を出力する際の波面を模式的に表している。図１０の（ｂ）に示したように、個々のスピーカから放射される音声のタイミングとレベルを制御することにより、あたかも１つの音源から音声が発せられているかのような波面を生成することができる。
【０００７】
このようなマルチチャンネルオーディオシステムは、ステレオ再生システムに比べて目的となる音像定位を得られる範囲が広い。そのため、広い室内において、より多くの受聴者が臨場感のある音を楽しむことができる。
【０００８】
図１１は、波面合成によって２つの音源からの波面を再現する場合について説明する説明図である。図１１に示したように、波面合成技術を用いることによって音場の任意の位置から発せられる波面を、アレイスピーカから発する音声によって再現することができる。
【０００９】
波面合成技術を用いれば、上述のように音場の任意の位置から発せられる波面を再現することができるため、受聴者はより臨場感のある音場を楽しむことができる。図１２は、ステレオ方式とマルチチャンネルオーディオシステムとによる受聴イメージの違いについて説明する説明図である。図１２の（ａ）はステレオ方式による５つの仮想音源の受聴イメージ（音像）を示しており、図１２の（ｂ）はマルチチャンネルオーディオシステムによる５つの仮想音源の受聴イメージ（音像）を示している。
【００１０】
図１２の（ａ）に示したように、ステレオ方式によれば、受聴者が左右のスピーカＳＰＬ、ＳＰＲの中央に位置した場合でなければ所望の音場を再現することができず、しかも音源を左右のスピーカＳＰＬ、ＳＰＲ間のライン上に配置されたものとしてしか音像を得ることができなかった。一方、図１２の（ｂ）に示したように、マルチチャンネルオーディオシステムによれば、ｍ個のスピーカＳＰ１、ＳＰ２、・・・、ＳＰｍから発せられる音声によって形成される音場は、ステレオ方式の場合よりも広い範囲で所望の音場を再現することができ、さらに、音源を奥行き方向も含めた任意の位置に配置し、音像もそのように知覚させることができる。従って、モニタＭＯで表示する映像に合わせて音源を任意の位置に配置することで、受聴者はより臨場感のある音場を楽しむことができる。
【００１１】
マルチチャンネルオーディオシステムを用いて音を再生する際には、再生音の基となる音源データに、仮想的に音源を配置する位置情報と、想定しているシステムの構成、例えばアレイスピーカを構成するスピーカの数や想定する受聴者の受聴位置の情報を予め含めておく。そして、マルチチャンネルオーディオシステムにおいて音源データに含まれるそれらの情報に基づいて音の再生を行うことで、臨場感のある音を表現することができる（特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１６７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
マルチチャンネルオーディオシステムにおいては、一般的にアレイスピーカには小口径のスピーカを用いる。図１３は、一般的な小口径のスピーカの周波数特性について説明する説明図である。図１３に示したように、小口径のスピーカはおよそ１５０Ｈｚを境に振幅が落ち始め、７０〜８０Ｈｚの辺りでは−１０ｄＢ程度レベルが小さくなってしまう。このように、小口径のスピーカは低音域を十分に再生することができない。従って、波面合成によって仮想音源を形成するマルチチャンネルオーディオシステムは、受聴者の受聴領域全体に対して、低音部を十分に再生できないという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、受聴者の受聴領域全体に対して、増強した低音を伝えることが可能な、新規かつ改良された音声信号生成装置、音場再生装置、音声信号生成方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域を含む受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成装置であって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；を含むことを特徴とする、音声信号生成装置が提供される。
【００１６】
かかる構成によれば、増幅部は音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成部は音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。その結果、低周波領域が増強された、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成することができる。
【００１７】
上記音声信号生成装置は、所定のレベル未満である低周波音声情報を元の音声情報から分離する低周波成分分離部をさらに含み、増幅部は、低周波成分分離部で分離した低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成してもよい。かかる構成によれば、低周波成分分離部は所定のレベル未満である低周波音声情報を元の音声情報から分離し、増幅部は低周波成分分離部で分離した低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成する。その結果、元の音声情報から低周波音声情報を分離することで、低周波領域が増幅された、波面合成によって仮想音源を形成するための増幅低周波音声信号を生成することができる。
【００１８】
上記音声信号生成装置は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置の情報である低周波音源位置情報を算出する低周波音源位置情報算出部をさらに含んでいてもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置の情報である低周波音源位置情報を算出する。その結果、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源をその他の仮想音源とは別に配置することができる。
【００１９】
低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が低周波仮想音源から出力される音の波面の曲率半径が他の仮想音源から出力される音の波面の曲率半径より大きくなるように算出してもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が低周波仮想音源から出力される音の波面の曲率半径が他の仮想音源から出力される音の波面の曲率半径より大きくなるように算出する。その結果、低周波仮想音源からの音声を出力するスピーカの数が多くなり、より大きな低域増強効果を得ることができる。
【００２０】
低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置がアレイスピーカの中心線上となるように算出してもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置がアレイスピーカの中心線上となるように算出する。その結果、想定受聴者位置を含む受聴領域に均一に低周波領域の音声が増強されたような音場を再生することができる。
【００２１】
低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が最も大きな低周波の音を発する仮想音源の近傍となるように算出してもよい。かかる構成によれば、低周波音源位置情報算出部は、増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置が最も大きな低周波の音を発する仮想音源の近傍となるように算出する。その結果、最も大きな低周波の音を発する仮想音源からの低周波領域の音声が増強されたような音場を再生することができる。
【００２２】
上記音声信号生成装置は、増幅低周波音声情報および低周波音源位置情報を用いて波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの低周波音声信号を生成する低周波音声信号生成部をさらに含んでいてもよい。かかる構成によれば、低周波音声信号生成部は増幅低周波音声情報および低周波音源位置情報を用いて波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの低周波音声信号を生成する。その結果、低周波音声信号によってｍ個のスピーカはそれぞれ低周波音声を出力し、出力した低周波音声によって波面合成が行われて、仮想音源が形成される。
【００２３】
上記所定の周波数は１５０Ｈｚであってもよい。その結果、アレイスピーカを構成する個々のスピーカの低周波領域の増幅量が大きくなくても、アレイスピーカ全体では低音感を増強することができる。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴者位置を含む受聴領域に再生する音場再生装置であって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；ｍチャネルの音声信号を波面合成し、ｍチャネルの音声を出力することで、想定受聴者位置を含む受聴領域に音場を再生する音声出力部と；を含むことを特徴とする、音場再生装置が提供される。
【００２５】
かかる構成によれば、増幅部は音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成部は音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成し、音声出力部はｍチャネルの音声信号を波面合成し、ｍチャネルの音声を出力することで、想定受聴者位置を含む受聴領域に音場を再生する。その結果、低周波領域が増強された音声信号を生成し、その音声信号に基づいてアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強された仮想音源による音場を再生することができる。
【００２６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴者位置を含む受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成方法であって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；を含むことを特徴とする、音声信号生成方法が提供される。
【００２７】
かかる構成によれば、増幅ステップは音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成ステップは音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。その結果、低周波領域が増強された、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成することができる。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴者位置を含む受聴領域に再生するための音声信号を生成するコンピュータプログラムであって：音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；を含むことを特徴とする、コンピュータプログラムが提供される。
【００２９】
かかる構成によれば、増幅ステップは音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成し、音声信号生成ステップは音声情報、増幅低周波音声情報および音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。その結果、低周波領域が増強された、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように本発明によれば、受聴者の受聴領域全体に対して増強した低音を伝えることが可能な、新規かつ改良された音場再生装置、音声信号生成装置、音場再生方法およびコンピュータプログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３２】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置および音声信号生成装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。以下、図１を用いて本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【００３３】
図１に示したように、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置１０は、音声信号生成装置１００と、ｍ個（ｍは任意の自然数）のアンプ１９０ａ、１９０ｂ、・・・、１９０ｍと、ｍ個のスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍと、を含んで構成される。
【００３４】
音声信号生成装置１００は、ｎ個（ｎは任意の自然数）の音源からなる音声データを入力し、ｍ個（ｍは任意の自然数）の音声信号を出力するものである。ｍ個の音声信号は、波面合成によって仮想音源を形成するためのものであり、仮想音源を形成することで、受聴者はあたかもその場所から音が発せられているかのように臨場感のある音を楽しむことができる。音声データは、各仮想音源の位置情報や音声情報を含んでおり、音声情報には、各仮想音源の種類や出力レベル、音の持続時間等の情報を含めることができる。
【００３５】
アンプ１９０ａ、１９０ｂ、・・・、１９０ｍは、音声信号生成装置１００で生成された音声信号を増幅するものである。スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍは、本発明の音声出力部の一例であり、アンプ１９０ａ、１９０ｂ、・・・、１９０ｍで増幅された音声信号が入力され、音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させることで音声を出力する。なお、本実施形態においてはアンプとスピーカを別々の構成としたが、アンプ内蔵型スピーカを用いてもよい。その場合は、アンプ内蔵型スピーカが本発明の音声出力部となる。
【００３６】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００の構成について説明する。
【００３７】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００の構成について説明する説明図である。以下、図２を用いて本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００の構成について説明する。
【００３８】
図２に示したように、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置１００は、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎと、低周波音源位置情報算出部１２０と、音声信号生成部１３０と、低周波音声信号生成部１４０と、増幅部１４２と、ミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍと、を含んで構成される。
【００３９】
低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎは、音声信号生成装置１００に入力された各音源の音声情報を入力し、所定の周波数以下である低周波成分の音声信号を分離する。低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎによって、ｎ個の音源による音声信号は低周波成分とそれ以外の成分へ分離される。低周波成分とそれ以外の成分への分離には、例えば所望する周波数帯を通過させることができるバンドパスフィルタを用いてもよい。
【００４０】
低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離する基準となる周波数は、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍの最低共振周波数ｆ０であってもよく、それ以外の周波数であってもよい。スピーカ１９２ａ、・・・、１９２ｍの最低共振周波数ｆ０は、一般的に１５０Ｈｚ程度であるため、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離する基準となる周波数は１５０Ｈｚであることが望ましい。
【００４１】
低周波音源位置情報算出部１２０は、音声信号生成装置１００に入力された音源の音源位置情報を入力し、所定の周波数以下である低周波成分の音源を配置する位置の算出を行う。算出した低周波成分の音源の配置位置情報は低周波音声信号生成部１４０に送られる。
【００４２】
音声信号生成部１３０は、ｎ個の音源の音声情報および音源位置情報を用いて、ｍ個のスピーカ１９２ａ、・・・、１９２ｍから出力する音声の波面を合成することによって仮想音源を形成するために必要なｍチャネルの音声信号を生成する。
【００４３】
低周波音声信号生成部１４０は、低周波音源位置情報算出部１２０が算出したｍ個の音源による音源位置情報と、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎが分離した低周波成分のｎ個の音源の音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する。
【００４４】
増幅部１４２は、低周波音声信号生成部１４０で生成したｎ個の低周波音声情報を所定量増幅する処理を行う。増幅部１４２での増幅処理には、各種の増幅回路を用いてもよい。増幅量はスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍの種類によって変更することができるが、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置１０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【００４５】
ミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍは、音声信号生成部１３０が出力したｍチャネルの音声信号と、増幅部１４２が出力したｍチャネルの音声信号とから、それぞれ１つずつ入力し、両者を合成した音声信号を出力するものである。
【００４６】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置の構成について説明した。次に、本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明する。
【００４７】
音場再生装置１０には、ｎ個の音源の音声データが入力される。音声データには、上述のように仮想空間における音源の配置場所の情報である音源位置情報と、音源から発せられる音声の情報である音声情報とが含まれる。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。音場再生装置１０は、それらの情報を基に音声信号を生成し、波面合成技術によって空間内に均一な波面となるように、生成した音声情報に基づいてスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから音声を出力することで、受聴者はあたかも音源が空間内の任意の場所に配置されているかのような音を楽しむことができる。
【００４８】
ｎ個の音源位置情報とｎ個の音声情報は、音声信号生成装置１００に入力される。音源位置情報と音声情報が入力された音声信号生成装置１００は、内部で音声信号の生成処理を行い、ｍ個のスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の音声信号を出力する。
【００４９】
音声信号生成装置１００では、ｎ個の音源の音源位置情報および音声情報を基にｍ個の音声信号を出力するが、ｍ個の音声信号を出力する際に所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を増幅し、増幅した音声情報を用いて音声信号を出力することで、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから発せられる音声に低音感を与えることができる。低周波領域の音声情報を増幅する方法として、音声情報をそのまま増幅する方法と、音声情報の分離を行い、分離された低周波領域の音声情報を増幅する方法とがある。本発明の第１の実施形態では、後者によって低周波領域を増幅する方法について説明する。また、音声情報の分離を行う際には、低周波領域の音声を増幅してそのまま仮想音源から出力する方法と、低周波領域の音声を低周波音源として新たに配置し、低周波音源からの音声を含めて波面合成して出力する方法がある。本発明の第１の実施形態では後者によって低周波領域を増幅する方法について説明する。
【００５０】
ｎ個の音声情報は、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎに入力される。入力された音声情報は、所定の周波数以下の低周波成分と、それ以外の成分に分離される。所定の周波数は、スピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍの最低共振周波数ｆ０であってもよい。一般的に、アレイスピーカを構成するスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍのような小型のスピーカの最低共振周波数ｆ０は、１５０Ｈｚ程度であるので、１５０Ｈｚを境に低周波成分とそれ以外の成分に分離してもよい。また、本実施形態においては低周波成分分離部を音源毎に設けているが、本発明はこれに限られず、低周波成分分離部を１つだけ設けて分離を行ってもよい。
【００５１】
また、ｎ個の音源位置情報は、音声信号を生成する音声信号生成部１３０と、低周波音源を配置する位置を算出する低周波音源位置情報算出部１２０とに入力される。
【００５２】
低周波音源位置情報算出部１２０は、低周波音源を配置する位置を算出するものである。低周波音源位置情報算出部１２０で算出する低周波音源の配置位置は、固定にしてもよく、再現したい音場に応じて決定してもよい。低周波音源の配置位置は、例えばアレイスピーカの中心線上となるように配置してもよく、仮想音源の中で最も大きな低周波の音を発する音源の近傍となるように配置してもよい。例えば、音源がバイオリン、チェロ、コントラバスの３種類からなる音場を再現する場合に、低周波音源をコントラバスの位置の近くに配置してもよい。最も大きな低周波の音を発する音源の近傍に低周波音源を配置することで、受聴者はより自然な低音感を得ることができる。低周波音源位置情報算出部１２０で算出した低周波音源の配置位置の情報は、低周波音声信号生成部１４０に入力される。
【００５３】
低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離された、所定の周波数以上の成分が含まれる音声情報は、ｎ個の音源位置情報とともに音声信号生成部１３０に入力され、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍ個の音声信号を生成する。
【００５４】
そして、低周波成分分離部１１０ａ、・・・、１１０ｎで分離された、所定の周波数以下の成分が含まれる低周波音声情報は、低周波音源位置情報算出部１２０で算出した低周波音源の配置位置の情報とともに低周波音声信号生成部１４０に入力される。低周波音声信号生成部１４０では波面合成によって低周波音源を形成するためのｍ個の所定の周波数以下の低周波音声信号を生成する。そして、増幅部１４２で低周波音声信号生成部１４０で生成したｍ個の低周波音声信号を増幅する。
【００５５】
音声信号生成部１３０で生成されたｍ個の音声信号および低周波音声信号生成部１４０で生成されて増幅部１４２で増幅されたｍ個の低周波音声信号は、それぞれミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍに入力される。ミキサ１５０ａ、・・・、１５０ｍは、ｍ個の音声信号およびｍ個の低周波音声信号を合成して、ｍ個のスピーカ１９２ａ、１９２ｂ、・・・、１９２ｍから波面合成によって音声を出力するための音声信号を出力する。
【００５６】
以上のように、音声信号生成装置１００では、ｎ個の音源の音源位置情報および音声情報を基にｍ個の音声信号を出力する。
【００５７】
波面合成によって、アレイスピーカ面における仮想音源から発せられる音声の波面の曲率半径が大きくなれば、アレイスピーカを構成するスピーカの中の多くのスピーカが音声を出力することになる。１つの仮想音源から発せられる音声を多くのスピーカから出力することによって、１個のスピーカにおける負担は小さくなる。従って、低周波音源からの音声出力を８〜１０ｄＢ程度電気的にブーストしても、スピーカの振動板の振幅を、スピーカの振幅可能範囲に収めることができる。
【００５８】
図３は、本発明の第１の実施形態にかかる低周波音源の配置位置と、低周波音源から発せられる音声の波面について説明する説明図である。図３に示した例によれば、低周波音源はアレイスピーカの中心線上に、アレイスピーカ面における曲率半径が他の仮想音源から発せられる音声の波面の曲率半径よりも大きくなるように配置している。低周波音源の配置位置をアレイスピーカの中心線上とすることで、空間内に均一に低音を再生することができる。空間内に均一に低音を再生することによって、受聴者は自然な低音感を得ることができる。
【００５９】
なお、低周波成分の音声を発する低周波音源の配置位置については図３に示した例に限られない。図３では、低周波音源位置をアレイスピーカの中心線上に、アレイスピーカ面における曲率半径が他の仮想音源から発せられる音声の波面の曲率半径よりも大きくなるように配置したが、上述したように、低周波音源位置をｎ個の音源の中で最も大きな周波数成分を有する音源の近傍となるように配置してもよい。低周波音源位置を、ｎ個の音源の中で最も大きな周波数成分を有する音源の近傍となるように配置することで、受聴者は自然な低音感を得ることができる。なお、最も大きな周波数成分を有する音源の近傍となるように低周波音源を配置した場合においても、アレイスピーカ面における曲率半径が大きくなるように配置することが望ましい。また、低周波音源を配置する際には、少なくともアレイスピーカの全長の１／４よりも大きい曲率半径を有する波面となるように低周波音源を配置することが望ましい。
【００６０】
図４は、低周波領域の増幅前後の周波数特性の変化について説明する説明図である。図４に示したように、低周波領域のみを増幅させることで、アレイスピーカを構成する比較的小口径のスピーカであっても、スピーカに負担を与えずに低域の音を再現することができる。
【００６１】
以上、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生方法について説明した。なお、本実施形態においては、低周波音声信号生成部１４０で低周波音声信号を生成した後に増幅部１４２で低周波領域の増幅を行ったが、本発明はかかる例に限られず、先に低周波領域の増幅を行った後に、低周波音声信号の生成を行ってもよい。
【００６２】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置、音声信号生成装置および音声信号生成方法によれば、低音域を分離して増幅し、波面合成によってアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【００６３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、音源ごとに音声信号生成部を設けて音声信号を生成する音場再生装置および音場再生方法について説明する。
【００６４】
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図５を用いて本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明する。
【００６５】
図５に示したように、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置２０は、ｎ個（ｎは任意の自然数）の音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎと、ｍ（ｍは任意の自然数）個のミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍと、ｍ個のアンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍと、ｍ個のスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍと、を含んで構成される。
【００６６】
音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎは、ｎ個の音源の音源位置情報および音声情報を音源単位でそれぞれ入力し、入力された音源位置情報および音声情報に基づいて、波面合成によって仮想音源音声を再生するためのｍ個の音声信号を生成するものである。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。
【００６７】
ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍは、音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎで生成されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、合成して音声信号を出力するものである。
【００６８】
アンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍは、ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍから出力された音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍは、本発明の音声出力部の一例であって、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。なお、本実施形態においてもアンプとスピーカを別々の構成としたが、アンプ内蔵型スピーカを用いてもよい。その場合は、アンプ内蔵型スピーカが本発明の音声出力部となる。
【００６９】
以上、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明した。次に、本発明の第２の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明する。
【００７０】
音場再生装置２０には、第１の実施形態にかかる音場再生装置１０と同様に、ｎ個の音源の音声データが入力される。音声データには、仮想空間における音源の配置場所の情報である音源位置情報と、音源から発せられる音声の情報である音声情報とが含まれる。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。音場再生装置２０は、それらの情報を基に音声信号を生成し、波面合成技術によって空間内に均一な波面となるように、スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから音声を出力することで、受聴者はあたかも音源が空間内の任意の場所に配置されているかのような音を楽しむことができる。
【００７１】
ｎ個の音源位置情報とｎ個の音声情報は、それぞれ音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎに入力される。音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎは、内部で音声信号の生成処理を行い、ｍ個のスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の音声信号を出力する。
【００７２】
ここで、ｍ個のスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから出力する音声の低音感を高めるために、音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎの内部で、所定の周波数以下の低周波領域の情報を増幅する処理を行う。増幅する処理は、音声信号を生成する前に行ってもよく、音声信号を生成した後に行ってもよい。増幅量はスピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置２０は低音感が増強された臨場感のある音場を再現することができる。
【００７３】
音声信号生成部２２０ａ、・・・、２２０ｎがそれぞれ生成したｍ個の音声信号は、それぞれミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍに入力される。ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍは入力された音声信号を合成して出力を行う。ミキサ２５０ａ、２５０ｂ、・・・、２５０ｍが出力した音声信号は、アンプ２９０ａ、２９０ｂ、・・・、２９０ｍ、スピーカ２９２ａ、２９２ｂ、・・・、２９２ｍを通ることで音声が出力され、空間に仮想音源からなる音場が再生される。
【００７４】
以上、本発明の第２の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明した。
【００７５】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置および音声信号生成方法によれば、低音域を増幅し、波面合成によってアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
本発明の第２の実施形態では、音声信号生成部の内部で低周波領域を増幅していたが、音声信号生成部に音声情報を入力する前に低周波領域の増幅を行ってもよい。
【００７７】
図６は、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。以下、図６を用いて本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【００７８】
図６に示したように、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置３０は、ｎ個（ｎは任意の自然数）の増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎと、ｎ個の音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎと、ｍ個（ｍは任意の自然数）のミキサ３５０ａ、３５０ｂ、・・・、３５０ｍと、ｍ個のアンプ３９０ａ、３９０ｂ、・・・、３９０ｍと、ｍ個のスピーカ３９２ａ、３９２ｂ、・・・、３９２ｍと、を含んで構成される。
【００７９】
図６に示した音場再生装置３０の構成のうち、ミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍと、アンプ３９０ａ、・・・、３９０ｍと、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍとは、図５で示した本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置２０のミキサ２５０ａ、・・・、２５０ｍ、アンプ２９０ａ、・・・、２９０ｍおよびスピーカ２９２ａ、・・・、２９２ｍと同一の機能を有する。従って、ここでは図５で示した本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置２０と異なる機能を有する増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎおよび音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎについて説明する。
【００８０】
増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎは、それぞれ音源１、・・・、音源ｎの音声情報を入力し、所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を増幅して出力するものである。出力された所定の周波数以下の低周波領域の音声情報は音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎに入力される。
【００８１】
音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎは、ｎ個の音源の音源位置情報および増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎを通過したｎ個の音源の音声情報を入力し、入力された音源位置情報および音声情報に基づいて、波面合成によって仮想音源音声を再生するためのｍ個の音声信号を生成するものである。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。
【００８２】
以上、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第３の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明する。
【００８３】
音場再生装置３０には、第１の実施形態にかかる音場再生装置１０と同様に、ｎ個の音源の音声データが入力される。音声データには、仮想空間における音源の配置場所の情報である音源位置情報と、音源から発せられる音声の情報である音声情報とが含まれる。音声情報には、音の種類、音の大きさ、音の持続時間などの情報が含まれる。音場再生装置２０は、それらの情報を基に音声信号を生成し、波面合成技術によって空間内に均一な波面となるように、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍから音声を出力することで、受聴者はあたかも音源が空間内の任意の場所に配置されているかのような音を楽しむことができる。
【００８４】
ｎ個の音源位置情報は、音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎに入力される。一方、ｎ個の音声情報は、音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎに入力される前に、増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎに入力される。増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎでは、ｎ個の音声情報に含まれる所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を増幅して出力する。増幅量はスピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置３０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【００８５】
ｎ個の音源位置情報と、増幅部３１０ａ、・・・、３１０ｎで所定の周波数以下の低周波領域が増幅されたｎ個の音声情報とを入力した音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎは、内部で音声信号の生成処理を行い、ｍ個のスピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の音声信号を出力する。
【００８６】
音声信号生成部３２０ａ、・・・、３２０ｎがそれぞれ生成したｍ個の音声信号は、それぞれミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍに入力される。ミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍは入力された音声信号を合成して出力を行う。ミキサ３５０ａ、・・・、３５０ｍが出力した音声信号は、アンプ３９０ａ、・・・、３９０ｍ、スピーカ３９２ａ、・・・、３９２ｍを通過することで音声が出力され、空間に仮想音源からなる音場が再生される。
【００８７】
以上、本発明の第３の実施形態にかかる音声信号生成方法について説明した。
【００８８】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置および音声信号生成方法によれば、低音域を増幅し、波面合成によってアレイスピーカから音声を出力することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【００８９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態では、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込んで、読み込んだ音声信号を用いて波面合成によって音場を再生する音場再生装置および音声信号生成方法について説明する。
【００９０】
図７は、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図７を用いて本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明する。
【００９１】
図７に示したように、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置４０は、音声信号読込装置４２０と、ｍ個（ｍは任意の自然数）の増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍと、ｍ個のアンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍと、ｍ個のスピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍと、を含んで構成される。
【００９２】
音声信号読込装置４２０は、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込むものである。音声信号読込装置４２０は、ネットワーク送受信装置４３０と、デジタル放送受信装置４４０と、光ディスク読取装置４５０と、逆多重化部４６０と、を含んで構成される。
【００９３】
ネットワーク送受信装置４３０は、インターネットのようなネットワークから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を受信するものである。デジタル放送受信装置４４０は、デジタル放送信号を受信するものである。デジタル放送信号には、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号が含まれているものとする。光ディスク読取装置４５０は、光ディスクを読み取るものである。光ディスク読取装置４５０で読み取る光ディスクには、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号が含まれているものとする。
【００９４】
逆多重化部４６０は、ネットワーク送受信装置４３０、デジタル放送受信装置４４０、光ディスク読取装置４５０で読み取った音声信号を逆多重化し、ｍ個の音声信号を抽出するものである。逆多重化によって抽出されたｍ個の音声信号はそれぞれ増幅部４１０ａ、・・・、４１０ｍに入力される。
【００９５】
増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍは、逆多重化部４６０で逆多重化されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、所定の周波数以下の領域の低周波領域の音声信号を増幅して出力するものである。増幅して出力された低周波領域の音声信号はアンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍに入力される。
【００９６】
アンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍは、増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍから出力されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍは、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。
【００９７】
以上、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明した。次に、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明する。
【００９８】
音場再生装置４０は、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み取り、読み取った音声信号を基にスピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍから音を出力することによって、受聴者はあたかも空間内に配置された仮想音源から音が発せられているような音声を楽しむことができる。
【００９９】
インターネットのようなネットワークから多重化された音声信号が送信されてきた場合には、ネットワーク送受信装置４３０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部４６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１００】
デジタル放送によって多重化された音声信号が送信されてきた場合には、デジタル放送受信装置４４０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部４６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１０１】
光ディスクに多重化された音声信号が含まれているような場合には、光ディスク読取装置４５０で多重化された音声信号を読み取る。読み取られた音声信号は逆多重化部４６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１０２】
逆多重化部４６０で逆多重化されたｍ個の音声信号は、増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍにそれぞれ入力される。増幅量はスピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１〜第３の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置４０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【０１０３】
増幅部４１０ａ、４１０ｂ、・・・、４１０ｍから出力されたｍ個の音声信号は、それぞれアンプ４９０ａ、４９０ｂ、・・・、４９０ｍに入力されて増幅され、増幅されたｍ個の音声信号は、スピーカ４９２ａ、４９２ｂ、・・・、４９２ｍを通過することで音声が出力され、空間に仮想音源からなる音場が再生される。
【０１０４】
以上、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明した。
【０１０５】
なお、本実施形態にかかる音声信号読込装置は、ネットワーク送受信装置と、デジタル放送受信装置と、光ディスク読取装置と、を含んでいるが、本発明はこれに限られず、ネットワーク送受信装置、デジタル放送受信装置および光ディスク読取装置の内のいずれか１つ、または２つを含んでいてもよい。
【０１０６】
以上説明したように、本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置によれば、ネットワークやデジタル放送、光ディスクなどから読み取った音声信号の低周波領域を増幅することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【０１０７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態では、あらかじめ低周波成分の音声情報を抜き出して、低周波成分の音声信号を生成した後に、低周波成分を増幅する音場再生装置について説明する。
【０１０８】
図８は、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図８を用いて本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【０１０９】
図８に示したように、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置５０は、音声信号読込装置５２０と、低周波音声信号生成部５７０と、ｍ個（ｍは任意の自然数）のミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍと、ｍ個の増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍと、ｍ個のアンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍと、ｍ個のスピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍと、を含んで構成される。
【０１１０】
音声信号読込装置５２０は、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込むものである。音声信号読込装置５２０は、ネットワーク送受信装置５３０と、デジタル放送受信装置５４０と、光ディスク読取装置５５０と、逆多重化部５６０と、を含んで構成される。音声信号読込装置５２０の各部の構成のうち、ネットワーク送受信装置５３０と、デジタル放送受信装置５４０と、光ディスク読取装置５５０とは、本発明の第４の実施形態で説明した音声信号読込装置４２０の各部と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１１１】
逆多重化部５６０は、ネットワーク送受信装置５３０、デジタル放送受信装置５４０、光ディスク読取装置５５０で読み取った音声信号を逆多重化し、ｍ個の音声信号および所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出するものである。逆多重化によって抽出されたｍ個の音声信号はミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍに入力され、所定の周波数以下の低周波音声情報は低周波音声信号生成部５７０に入力される。
【０１１２】
低周波音声信号生成部５７０は、逆多重化部５６０で抽出された所定の周波数以下の低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍ個の低周波音声信号を生成するものである。生成されたｍ個の低周波音声信号はミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍに入力される。
【０１１３】
ミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍは、逆多重化部５６０で抽出したｍ個の音声信号と、低周波音声信号生成部５７０で生成したｍ個の低周波音声信号とを合成して出力するものである。ミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍから出力されたｍ個の音声信号は増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍに入力される。
【０１１４】
増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍは、ミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍで合成されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、所定の周波数以下の低周波領域の音声信号を増幅して出力するものである。増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍで増幅された所定の周波数以下の低周波領域の音声信号はアンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍに入力される。
【０１１５】
アンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍは、増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍから出力されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍは、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。
【０１１６】
以上、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明する。
【０１１７】
音場再生装置５０は、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み取り、読み取った音声信号を基にスピーカ５９２ａ、５９２、・・・、５９２ｍから音を出力する。これによって、受聴者はあたかも空間内に配置された仮想音源から音が発せられているような音声を楽しむことができる。
【０１１８】
インターネットのようなネットワークから多重化された音声信号が送信されてきた場合には、ネットワーク送受信装置５３０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部５６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１１９】
デジタル放送によって多重化された音声信号が送信されてきた場合には、デジタル放送受信装置５４０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部５６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１２０】
光ディスクに多重化された音声信号が含まれているような場合には、光ディスク読取装置５５０で多重化された音声信号を読み取る。読み取られた音声信号は逆多重化部５６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１２１】
ここで、本実施形態においては、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから読み取る情報には、予め所定の周波数以下の低周波音声情報が含まれている。従って、逆多重化部５６０で逆多重化処理を行うと、ｍ個の音声情報に加えて、所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出することができる。
【０１２２】
逆多重化部５６０で抽出した所定の周波数以下の低周波音声情報は、低周波音声信号生成部５７０に入力される。低周波音声信号生成部５７０では、低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成して出力する。ｍ個のスピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の低周波音声信号を生成する。
【０１２３】
低周波音声信号生成部５７０で生成されたｍ個の低周波音声信号は、逆多重化部５６０で抽出したｍ個の音声信号とともに、それぞれミキサ５８０ａ、５８０ｂ、・・・、５８０ｍに入力されて、音声信号と低周波音声信号とが合成される。そして合成された音声信号は増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍに入力されて、所定の周波数以下の低周波領域が増幅される。増幅量はスピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１〜第４の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置５０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【０１２４】
増幅部５１０ａ、５１０ｂ、・・・、５１０ｍで低周波領域が増幅された音声信号がアンプ５９０ａ、５９０ｂ、・・・、５９０ｍで増幅され、スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍに入力されることで、スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍから音声が出力される。スピーカ５９２ａ、５９２ｂ、・・・、５９２ｍからの音声の出力により、空間内に仮想音源が形成され、その仮想音源から音声が出力されているような音場を再現することができる。
【０１２５】
以上、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明した。
【０１２６】
なお、本実施形態にかかる音声信号読込装置も、ネットワーク送受信装置と、デジタル放送受信装置と、光ディスク読取装置と、を含んでいるが、本発明はこれに限られず、ネットワーク送受信装置、デジタル放送受信装置および光ディスク読取装置の内のいずれか１つ、または２つを含んでいてもよい。また、本実施形態においても、本発明の第１の実施形態と同様に、所定の周波数以下の周波数領域の音声情報を、別途低周波仮想音源として形成してもよい。
【０１２７】
以上説明したように、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置によれば、予め所定の周波数以下の低周波領域の音声情報を用意し、ネットワークやデジタル放送、光ディスクなどから読み取った低周波領域の音声情報を増幅することで、低音感が増強され、なおかつ干渉が生じない音場を再生することができる。
【０１２８】
（第６の実施形態）
本発明の第５の実施形態では、ミキサで音声信号と低周波音声信号とを合成した後に、増幅部で低周波領域の増幅を行う音場再生装置を説明したが、本発明はこれに限られず、ミキサでの合成の前に、低周波領域の増幅を行ってもよい。本発明の第６の実施形態では、ミキサでの合成の前に増幅部を設けて、低周波音声信号の低周波領域の増幅を行う音場再生装置について説明する。
【０１２９】
図９は、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。以下、図９を用いて本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する。
【０１３０】
図９に示したように、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置６０は、音声信号読込装置６２０と、低周波音声信号生成部６７０と、ミキサ６８０ａ、・・・、６８０ｍと、増幅部６１０ａ、・・・、５１０ｍと、アンプ６９０ａ、・・・、６９０ｍと、スピーカ６９２ａ、・・・、６９２ｍと、を含んで構成される。
【０１３１】
音声信号読込装置６２０は、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み込むものである。音声信号読込装置６２０は、ネットワーク送受信装置６３０と、デジタル放送受信装置６４０と、光ディスク読取装置６５０と、逆多重化部６６０と、を含んで構成される。音声信号読込装置５２０の各部の構成、本発明の第５の実施形態で説明した音声信号読込装置５２０の各部と同一であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１３２】
逆多重化部６６０は、ネットワーク送受信装置６３０、デジタル放送受信装置６４０、光ディスク読取装置６５０で読み取った音声信号を逆多重化し、ｍ個の音声信号および所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出するものである。逆多重化によって抽出されたｍ個の音声信号はミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍに入力され、所定の周波数以下の低周波音声情報は低周波音声信号生成部６７０に入力される。
【０１３３】
低周波音声信号生成部６７０は、逆多重化部６６０で抽出された所定の周波数以下の低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍ個の低周波音声信号を生成するものである。生成されたｍ個の低周波音声信号は増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍに入力される。
【０１３４】
増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍは、低周波音声信号生成部６７０で生成されたｍ個の低周波音声信号をそれぞれ入力し、所定の周波数以下の低周波領域を増幅して出力するものである。増幅された低周波音声信号はミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍに入力される。
【０１３５】
ミキサ６８０ａ、・・・、６８０ｍは、逆多重化部６６０で抽出したｍ個の音声信号と、低周波音声信号生成部６７０で生成して増幅部６１０ａ、・・・、６１０ｍで増幅されたｍ個の低周波音声信号とを合成して出力するものである。ミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍから出力されたｍ個の音声信号はアンプ６９０ａ、６９０ｂ、・・・、６９０ｍに入力される。
【０１３６】
アンプ６９０ａ、６９０ｂ、・・・、６９０ｍは、ミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍから出力されたｍ個の音声信号をそれぞれ入力し、音声信号を増幅して出力するものである。スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍは、アレイスピーカを構成するものであり、アンプ６９０ａ、６９２ｂ、・・・、６９０ｍから出力された、増幅された音声信号をそれぞれ入力し、入力された音声信号に基づいて振動板（図示せず）を振動させて、音声として出力するものである。
【０１３７】
以上、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明した。次に、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明する。
【０１３８】
音場再生装置６０は、本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置と同様に、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから、波面合成によって仮想音源が形成されるように予め算出された音声信号を読み取り、読み取った音声信号を基にスピーカ６９２ａ、・・・、６９２ｍから音を出力する。これによって、受聴者はあたかも空間内に配置された仮想音源から音が発せられているような音声を楽しむことができる。
【０１３９】
インターネットのようなネットワークから多重化された音声信号が送信されてきた場合には、ネットワーク送受信装置６３０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部６６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１４０】
デジタル放送によって多重化された音声信号が送信されてきた場合には、デジタル放送受信装置６４０で多重化された音声信号を受信する。受信された音声信号は逆多重化部６６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１４１】
光ディスクに多重化された音声信号が含まれているような場合には、光ディスク読取装置６５０で多重化された音声信号を読み取る。読み取られた音声信号は逆多重化部６６０に送られ、逆多重化処理が行われてｍ個の音声信号となる。
【０１４２】
ここで、本実施形態においては、ネットワーク、デジタル放送または光ディスクから読み取る情報には、予め所定の周波数以下の低周波音声情報が含まれている。従って、逆多重化部６６０で逆多重化処理を行うと、ｍ個の音声情報に加えて、所定の周波数以下の低周波音声情報を抽出することができる。
【０１４３】
逆多重化部６６０で抽出した所定の周波数以下の低周波音声情報は、低周波音声信号生成部６７０に入力される。低周波音声信号生成部６７０では、低周波音声情報を入力し、波面合成によって仮想音源を形成するための音声信号を生成して出力する。低周波音声信号生成部６７０では、ｍ個のスピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍから音声を出力するために、ｍ個の低周波音声信号を生成する。
【０１４４】
低周波音声信号生成部６７０で生成されたｍ個の低周波音声信号は、増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍに入力されて、所定の周波数以下の低周波領域が増幅される。増幅量はスピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍの種類によって変更することができるが、本発明の第１〜第４の実施形態と同様に、およそ８〜１０ｄＢ程度増幅することが望ましい。低周波音声情報を所定量増幅することで、スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍから出力する音声の低音感を高めることができ、音場再生装置６０は、より臨場感のある音場を再現することができる。
【０１４５】
低周波領域が増幅されたｍ個の低周波音声信号は、逆多重化部６６０で抽出したｍ個の音声信号とともに、それぞれミキサ６８０ａ、６８０ｂ、・・・、６８０ｍに入力されて、音声信号と低周波音声信号とが合成される。そして合成された音声信号はアンプ６９０ａ、６９０ｂ、・・・、６９０ｍで増幅され、スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍに入力されることで、スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍから音声が出力される。スピーカ６９２ａ、６９２ｂ、・・・、６９２ｍからの音声の出力により、空間内に仮想音源が形成され、その仮想音源から音声が出力されているような音場を再現することができる。
【０１４６】
以上、本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置の動作について説明した。
【０１４７】
なお、本実施形態においては低周波音声信号生成部６７０でｍ個の低周波音声信号を生成してから、それぞれの低周波音声信号の所定の周波数以下の低周波領域を増幅部６１０ａ、６１０ｂ、・・・、６１０ｍで増幅していたが、本発明はこれに限られず、低周波音声信号生成部６７０でｍ個の低周波音声信号を生成する前に、増幅部を設けて音声情報の所定の周波数以下の低周波領域を増幅してもよい。低周波音声信号生成部６７０でｍ個の低周波音声信号を生成する前に増幅部を設けることで、増幅部が１つで済むという効果がある。
【０１４８】
また、本実施形態にかかる音声信号読込装置も、ネットワーク送受信装置と、デジタル放送受信装置と、光ディスク読取装置と、を含んでいるが、本発明はこれに限られず、ネットワーク送受信装置、デジタル放送受信装置および光ディスク読取装置の内のいずれか１つ、または２つを含んでいてもよい。また、本実施形態においても、本発明の第１の実施形態と同様に、所定の周波数以下の周波数領域の音声情報を、別途低周波仮想音源として形成してもよい。
【０１４９】
なお、上述した音声信号生成方法は、音場再生装置または音声信号生成装置の内部に記憶部を設け、記憶部に記憶されたコンピュータプログラムを順次呼び出して実行されるようにしてもよい。記憶部として、各種のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いてもよい。
【０１５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる音声信号生成装置の構成について説明する説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる低周波音源の配置位置と、低周波音源から発せられる音声の波面について説明する説明図である。
【図４】低周波領域の増幅前後の周波数特性の変化について説明する説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる音場再生装置の構成について説明する説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図８】本発明の第５の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図９】本発明の第６の実施形態にかかる音場再生装置について説明する説明図である。
【図１０】音源からの波面を模式的に表している説明図である。
【図１１】波面合成によって２つの音源からの波面を再現する場合について説明する説明図である。
【図１２】ステレオ方式とマルチチャンネルオーディオシステムとによる受聴イメージの違いについて説明する説明図である。
【図１３】一般的な小口径のスピーカの周波数特性について説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 音場再生装置
１００ 音声信号生成装置
１１０ａ、・・・、１１０ｎ 低周波成分分離部
１２０ 低周波音源位置情報算出部
１３０、２２０ａ、・・・、２２０ｍ、３２０ａ、・・・、３２０ｍ、 音声信号生成部
１４０、５７０、６７０ 低周波音声信号生成部
１５０ａ、・・・、１５０ｍ、２５０ａ、・・・、２５０ｍ、３５０ａ、・・・、３５０ｍ、５８０ａ、・・・、５８０ｍ、６８０ａ、・・・、６８０ｍ ミキサ
１９０ａ、・・・、１９０ｍ、２９０ａ、・・・、２９０ｍ、３９０ａ、・・・、３９０ｍ、４９０ａ、・・・、４９０ｍ、５９０ａ、・・・、５９０ｍ、６９０ａ、・・・、６９０ｍ アンプ
１９２ａ、・・・、１９２ｍ、２９２ａ、・・・、２９２ｍ、３９２ａ、・・・、３９２ｍ、４９２ａ、・・・、４９２ｍ、５９２ａ、・・・、５９２ｍ、６９２ａ、・・・、６９２ｍ スピーカ
３１０ａ、・・・、３１０ｎ、４１０ａ、・・・、４１０ｍ、５１０ａ、・・・、５１０ｍ、６１０ａ、・・・、６１０ｍ 増幅部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成装置であって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；
を含むことを特徴とする、音声信号生成装置。
【請求項２】
所定のレベル未満である前記低周波音声情報を元の前記音声情報から分離する低周波成分分離部をさらに含み、
前記増幅部は、前記低周波成分分離部で分離した前記低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成することを特徴とする、請求項１に記載の音声信号生成装置。
【請求項３】
前記増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置の情報である低周波音源位置情報を算出する低周波音源位置情報算出部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の音声信号生成装置。
【請求項４】
前記低周波音源位置情報算出部は、前記増幅低周波音声情報が含まれる前記低周波仮想音源の配置位置が前記低周波仮想音源から出力される音の波面の曲率半径が他の前記仮想音源から出力される音の波面の曲率半径より大きくなるように算出することを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項５】
前記低周波音源位置情報算出部は、前記増幅低周波音声情報が含まれる前記低周波仮想音源の配置位置が前記アレイスピーカの中心線上となるように算出することを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項６】
前記低周波音源位置情報算出部は、前記増幅低周波音声情報が含まれる前記低周波仮想音源の配置位置が最も大きな低周波の音を発する前記仮想音源の近傍となるように算出することを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項７】
前記増幅低周波音声情報および前記低周波音源位置情報を用いて波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの低周波音声信号を生成する低周波音声信号生成部をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項８】
前記所定の周波数は１５０Ｈｚであることを特徴とする、請求項１に記載の音声信号生成装置。
【請求項９】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生する音場再生装置であって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；
前記ｍチャネルの音声信号を波面合成し、ｍチャネルの音声を出力することで、前記想定受聴者位置を含む受聴領域に音場を再生する音声出力部と；
を含むことを特徴とする、音場再生装置。
【請求項１０】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成方法であって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；
を含むことを特徴とする、音声信号生成方法。
【請求項１１】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生するための音声信号を生成するコンピュータプログラムであって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；
を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。
【請求項１】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成装置であって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；
を含むことを特徴とする、音声信号生成装置。
【請求項２】
所定のレベル未満である前記低周波音声情報を元の前記音声情報から分離する低周波成分分離部をさらに含み、
前記増幅部は、前記低周波成分分離部で分離した前記低周波音声情報を増幅して増幅低周波音声情報を生成することを特徴とする、請求項１に記載の音声信号生成装置。
【請求項３】
前記増幅低周波音声情報が含まれる低周波仮想音源の配置位置の情報である低周波音源位置情報を算出する低周波音源位置情報算出部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の音声信号生成装置。
【請求項４】
前記低周波音源位置情報算出部は、前記増幅低周波音声情報が含まれる前記低周波仮想音源の配置位置が前記低周波仮想音源から出力される音の波面の曲率半径が他の前記仮想音源から出力される音の波面の曲率半径より大きくなるように算出することを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項５】
前記低周波音源位置情報算出部は、前記増幅低周波音声情報が含まれる前記低周波仮想音源の配置位置が前記アレイスピーカの中心線上となるように算出することを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項６】
前記低周波音源位置情報算出部は、前記増幅低周波音声情報が含まれる前記低周波仮想音源の配置位置が最も大きな低周波の音を発する前記仮想音源の近傍となるように算出することを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項７】
前記増幅低周波音声情報および前記低周波音源位置情報を用いて波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの低周波音声信号を生成する低周波音声信号生成部をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の音声信号生成装置。
【請求項８】
前記所定の周波数は１５０Ｈｚであることを特徴とする、請求項１に記載の音声信号生成装置。
【請求項９】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生する音場再生装置であって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅部と；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成部と；
前記ｍチャネルの音声信号を波面合成し、ｍチャネルの音声を出力することで、前記想定受聴者位置を含む受聴領域に音場を再生する音声出力部と；
を含むことを特徴とする、音場再生装置。
【請求項１０】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生するための音声信号を生成する音声信号生成方法であって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；
を含むことを特徴とする、音声信号生成方法。
【請求項１１】
音声情報および音源位置情報が含まれる音声データが入力され、アレイ状に配されたｍ個のスピーカからなるアレイスピーカから音声を出力することで、仮想空間内に配された仮想音源からなる音場を現実空間の想定受聴領域に再生するための音声信号を生成するコンピュータプログラムであって：
前記音声情報に含まれる、所定の周波数以下の周波数領域の情報である低周波音声情報を増幅し、増幅低周波音声情報を生成する増幅ステップと；
前記音声情報、前記増幅低周波音声情報および前記音源位置情報を用いて、波面合成によって仮想音源を形成するためのｍチャネルの音声信号を生成する音声信号生成ステップと；
を含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−１４７８３９（Ｐ２００８−１４７８３９Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０５７２（Ｐ２００６−３３０５７２）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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