音声再生装置、映像音声再生装置、及びクロストークキャンセル方法
【課題】従来のバーチャルサラウンド技術では、左右フロントスピーカを利用してクロストークキャンセルを行っているため、サラウンド効果のある周波数領域が制限され、また、スイートスポットが狭い範囲に制限され、また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にずれてしまうという問題があった。
【解決手段】少なくとも左フロントスピーカＬと、右フロントスピーカＲと、センタスピーカＣを備えた音声再生装置において、左の耳で聞くための左フロントスピーカＬからの出力信号が右耳に届く信号をキャンセルするキャンセル信号をセンタスピーカＣより出力する第１クロストークキャンセル手段と、右の耳で聞くための右フロントスピーカＲからの出力信号が左耳に届く信号をキャンセルするキャンセル信号をセンタスピーカＣより出力する第２クロストークキャンセル手段とを備えたことを特徴とする音声再生装置。
【解決手段】少なくとも左フロントスピーカＬと、右フロントスピーカＲと、センタスピーカＣを備えた音声再生装置において、左の耳で聞くための左フロントスピーカＬからの出力信号が右耳に届く信号をキャンセルするキャンセル信号をセンタスピーカＣより出力する第１クロストークキャンセル手段と、右の耳で聞くための右フロントスピーカＲからの出力信号が左耳に届く信号をキャンセルするキャンセル信号をセンタスピーカＣより出力する第２クロストークキャンセル手段とを備えたことを特徴とする音声再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ装置などの少なくとも音声を再生することができる音声再生装置、又はテレビジョン受信機などの映像音声再生装置、及びクロストークキャンセル方法に係り、特に少なくとも左右フロントスピーカ及びセンタスピーカを備え、サラウンド効果のある周波数帯域の拡大やスイートスポット（サラウンド効果のある領域）の拡大が可能で、音声聴取位置がスイートスポットから外れた場合でも不自然な音像定位感を低減することのできる音声再生装置、又は映像音声再生装置、及びクロストークキャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声再生装置において、前方に設置されたスピーカのみで側方、あるいは後方などに仮想音源を生成して立体音響を再生するバーチャルサラウンド技術が種々提案されている。これらに関する従来技術として、例えば特開平６−１８９３９９号公報（特許文献１）、特開平９−３２２３００号公報（特許文献２）、特開平１０−６６１９８号公報（特許文献３）、特開平１１−２５２６９８号公報（特許文献４）などを挙げることができる。
【０００３】
これらの従来技術では、前方に設置された２チャンネルスピーカに互いの逆相の音を混入する方法、シュレーダー方式（特許文献３参照）による音像定位法、頭部伝達関数を用いて任意の位置に音像を定位させる方法などが取られている。これらのバーチャルサラウンド技術では、クロストーク（左スピーカ、または右スピーカから聴取者の反対側の耳に達する音）をキャンセルしてスピーカの外側に音像を定位させたり、音像を拡大することができ、これにより立体的な音響空間を実現している。頭部伝達関数を用いて任意の位置に音像を定位させる方法では、恰も任意の位置に設置された仮想スピーカから音声が出力されているように前方に設置された２チャンネルスピーカの音声の大きさ、位相がコントロールされ、このとき音場合成とクロストークキャンセルが同時に行われる。
【特許文献１】特開平６−１８９３９９号公報
【特許文献２】特開平９−３２２３００号公報
【特許文献３】特開平１０−６６１９８号公報
【特許文献４】特開平１１−２５２６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバーチャルサラウンド技術では、サラウンド効果のある周波数領域が制限され、また、スイートスポットが狭い範囲に制限され、また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にずれてしまうという問題があった。
【０００５】
これは高周波領域ではクロストークを打ち消すことが困難になり、また、高周波領域になると聴取者の位置がスイートスポットから外れやすくなるためである。また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にずれてしまうのは、２チャンネルスピーカがスイートスポットの両側に跨るように配置されているので、受聴者がスイートスポットを外れたときにセンターよりも聴取者寄りに音像が移動してしまう為である。
【０００６】
図６は、従来のバーチャルサラウンド技術の構成の一例を示したものである。
【０００７】
図６において、１は左チャンネルＬの信号源、２は右チャンネルＲの信号源、３はセンタチャンネルＣの信号源である。４は左フロントスピーカ、５は右フロントスピーカ、６はセンタスピーカである。７は受聴者である。８〜１１はクロストークキャンセル用フィルタであり、左チャンネルＬの信号源１から左フロントスピーカ４の間にｈ５、右チャンネルＲの信号源２から右フロントスピーカ５の間にｈ５、左チャンネルＬの信号源１から右フロントスピーカ５の間にｈ６、右チャンネルＲの信号源２から左フロントスピーカ４の間にｈ６として設定されている。１２、１３は信号加算器である。
【０００８】
各スピーカから受聴者７の耳までの伝達関数はそれぞれ図のようになっている。即ち左フロントスピーカ４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＬＬ、左フロントスピーカ４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＬＲ、右フロントスピーカ５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＲＬ、右フロントスピーカ５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＲＲ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＬ、センタスピーカ６から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＣＲである。左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈLvＬ、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈLvR、右仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈRvＬ、左仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈRvR、である。
【０００９】
このように左右のフロントスピーカ４、５からの音声は、それぞれのスピーカ側の耳に伝達関数ｈＬＬ、ｈＲＲで到達するものの他に、反対側の耳に伝達関数ｈＬＲ、ｈＲＬでクロスするように到達するものがある。クロストークキャンセル制御は、左右フロントスピーカ４、５から受聴者７の両耳に到達する音声が、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈLvＬ、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈLvR、右仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈRvＬ、左仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈRvR、で左右仮想スピーカ１４、１５から到達する音声と同じ音声になるように合成するものである。
【００１０】
クロストークキャンセル制御により、左右フロントスピーカ４、５から受聴者７の両耳に到達する音声が、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈLvＬ、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈLvR、右仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈRvＬ、左仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈRvR、で左右仮想スピーカ１４、１５から到達した音声と同じ音声として合成されているため、実際のフロントスピーカ４、５より外側に左仮想フロントスピーカ１４、右仮想フロントスピーカ１５の音像を定位させることができる。
【００１１】
図７はクロストークキャンセル制御機能を備えたテレビ受信機の音声を受聴者７が受音するときの、左右のフロントスピーカ４、５による干渉現象を説明する図である。図における寸法（左右フロントスピーカ４、５間の間隔＝７０[cm]+７０[cm]、左右フロントスピーカ４、５から受聴者７までの距離＝２００[cm]）は代表的な一例を示したものである。
【００１２】
このような寸法条件において左フロントスピーカ４から正相、右フロントスピーカ５から逆相の正弦波２ｋＨｚを出力し、受聴者７が受音位置を点線２０に沿って移動したときの音圧特性を測定し、図８に示した。受音位置０[cm]は点線２０上であって左右フロントスピーカの中間位置上（センタ位置）にあるときを示す。測定点は左耳、あるいは右耳の位置に相当する点である。この特性は櫛形特性でありセンタ位置付近とセンタ位置から離れた位置では櫛形特性の周期が多少異なっているが、その特性周期は受音位置がセンタ位置付近では約２６[cm]となり、クロストークキャンセルが行える範囲は狭い範囲に制限されることがわかる。図８は２ｋＨｚについての特性であるが、可聴域周波数帯域の更に高周波を考えると櫛形特性の周期が更に短くなり、ある程度の高周波領域になるとクロストークキャンセルを行うことが困難になる。
【００１３】
図９は図６から左フロントスピーカ４に関するクロストークキャンセル制御部分を取り出して示したものである。２１はスイートスポットと呼ばれている領域で、立体音響を再現できる領域を示している。このとき左仮想フロントスピーカ１４の音像が左フロントスピーカ４の更に左に定位される。
【００１４】
図１０は受聴者７が図９の位置から右方向にずれて、スイートスポット２１の領域から外れてしまった場合を示している。この場合にはクロストークはキャンセルされず、立体音響は再現されない。左右フロントスピーカ４、５の音声合成により、左右フロントスピーカのほぼ中間位置（中間位置より多少受聴者７に近いスピーカ側に寄る）に左仮想フロントスピーカ１４’が定位し、音像定位位置が不自然になる。
【００１５】
このように、従来のバーチャルサラウンド技術では、サラウンド効果のある周波数領域が制限され、また、スイートスポット２１が狭い範囲に制限され、また、受聴者７がスイートスポット２１を外れたとき音像定位位置が不自然な位置にずれてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、サラウンド効果のある周波数領域が拡大され、また、スイートスポットの範囲が拡大され、また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にならないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の音声再生装置は、少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置において、前記左フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第１クロストークキャンセル手段と、前記右フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第２クロストークキャンセル手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１クロストークキャンセル手段が、第１信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第１のクロストークキャンセル用フィルタと前記第１信号源と前記センタスピーカの間に具備する第２のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、前記第２クロストークキャンセル手段が、第２信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第３のクロストークキャンセル用フィルタと前記第２信号源と前記センタスピーカの間に具備する第４のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１と第３のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第２と第４のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１信号源は左チャンネルの信号源であり、前記第２信号源は右チャンネルの信号源であることを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１クロストークキャンセル手段が、第３信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第５のクロストークキャンセル用フィルタと前記第３信号源と前記センタスピーカの間に具備する第６のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、前記第２クロストークキャンセル手段が、第４信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第７のクロストークキャンセル用フィルタと前記第４信号源と前記センタスピーカの間に具備する第８のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第５と第７のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第６と第８のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第３信号源は左サラウンドチャンネルの信号源であり、前記第４信号源は右サラウンドチャンネルの信号源であることを特徴とする。
また、本発明の映像音声再生装置は、映像表示手段と、上記音声再生装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明のクロストークキャンセル方法は、少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置のクロストークキャンセル方法において、前記左フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成し、前記右フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、サラウンド効果のある周波数領域が拡大され、また、スイートスポットの範囲が拡大され、また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にならないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明による音声再生装置の第１の実施の形態を示すものである。
図１において、１は左チャンネルＬの信号源、２は右チャンネルＲの信号源、３はセンタスチャンネルＣの信号源である。４は左フロントスピーカ、５は右フロントスピーカ、６はセンタスピーカである。センタスピーカ６は左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置に配置される。テレビ受信機などの表示装置があるものは左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置であって、表示装置の上側又は下側に設けられる。７は受聴者である。また、２２は左サラウンドチャンネルＬｓの信号源、２３は右サラウンドチャンネルＲｓの信号源である。２４〜２７はクロストークキャンセル用フィルタであり、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２から左フロントスピーカ４の間にｈ１、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３から右フロントスピーカ５の間にｈ１、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２からセンタースピーカ６の間にｈ２、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３からセンタスピーカ６の間にｈ２として設定されている。２８、２９、３０は信号加算器である。
【００２１】
各スピーカから受聴者７の耳までの伝達関数はそれぞれ図のようになっている。即ち左フロントスピーカ４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＬＬ、左フロントスピーカ４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＬＲ、右フロントスピーカ５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＲＬ、右フロントスピーカ５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＲＲ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＬ、センタスピーカ６から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＣＲである。
【００２２】
３１、３２は左右サラウンドチャンネルＬｓ、Ｒｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２４〜２７を通して左右フロントスピーカ４、５、センタースピーカ６から音声出力することにより実現される仮想サラウンドスピーカであり、左仮想サラウンドスピーカ３１、右仮想サラウンドスピーカ３２を示す。各仮想サラウンドスピーカ３１、３２から受聴者７の耳までの伝達関数は、左仮想サラウンドスピーカ３１から受聴者７の左耳まではｈＬｓＬ、左仮想サラウンドスピーカ３１から受聴者７の右耳まではｈＬｓＲ、右仮想サラウンドスピーカ３２から受聴者７の左耳まではｈＲｓＬ、右仮想サラウンドスピーカ３２から受聴者７の右耳まではｈＲｓＲである。
【００２３】
例えば左仮想サラウンドスピーカ３１を図１の位置に定位させるには下記の関係を満足するようにクロストークキャンセル用フィルタ２４、２６の伝達関数ｈ１、ｈ２を設定する。
【００２４】
hLsL*Ls=(h1*hLL+h2*hCL)*Ls
hLsR*Ls=(h1*hLR+h2*hCR)*Ls
【００２５】
このとき右仮想サラウンドスピーカ３２に関するクロストークキャンセル用フィルタ２５、２７の伝達関数ｈ１、ｈ２も対称性を利用して同様に設定でき、左仮想サラウンドスピーカ３１と対称な位置に定位する。なお、上記伝達関数ｈＬＬ、ｈＬＲ、ｈＲＬ、ｈＲＲ、ｈＣＬ、ｈＣＲ、ｈＬｓＬ、ｈＬｓＲ、ｈＲｓＬ、ｈＲｓＲは実測により求めることができる。
【００２６】
従来技術が左右のフロントスピーカ４、５でクロストークキャンセルを行っていたのに対し、本実施の形態では左フロントスピーカ４とセンタースピーカ６、及び右フロントスピーカ５とセンタースピーカ６によりクロストークキャンセルを行う点が異なっている。このため、従来技術では信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器２９から右フロントスピーカ５に受聴者７の両耳に合成する信号を出力するところ、本実施の形態では信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器３０からセンタスピーカ６に受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。右サラウンドチャンネルの信号源２３に関しても同様にセンタスピーカ６から受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。
【００２７】
このようにクロストークキャンセルを行った場合の音圧特性を、従来の音圧特性と比較して図２に示した。図２において点線で示したものは左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５によりクロストークキャンセルしたときの音圧特性（従来技術）であり、実線で示したものは本実施の形態による左フロントスピーカ４とセンタスピーカ６によりクロストークキャンセルしたときの音圧特性である。この音圧特性は櫛形の特性を示している。
【００２８】
図２をみると、クロストークキャンセルを行う場合、センタースピーカ６から逆相信号を出力したほうが、受音位置がずれた場合の変動の周期が約２倍程度と大きいことがわかる。これは、受音位置が左右にずれても、受聴者７が感じる音圧の変動が小さいことを意味しており、結果としてスイートスポットの領域が広くなる。
【００２９】
逆に、音圧の櫛形特性の周期が、右フロントスピーカ５から逆相信号を出力した場合（従来技術）と同じになる周波数は、スピーカの間隔と信号波長の相対的な関係から約２倍の周波数になることがわかる。即ち、スイートスポットが同じであれば、センタースピーカ６でクロストークキャンセルを行うことにより、左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５でクロストークキャンセルを行う従来技術の場合に比べ、本実施の形態では制御可能な周波数帯域が約２倍程度拡大することがわかる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図３は本発明による音声再生装置の第２の実施の形態を示すものである。
【００３１】
本実施の形態では左右仮想サラウンドスピーカ３１、３２を生成する他に、実際の左右フロントスピーカ４、５の位置より外側に左右仮想フロントスピーカ３３、３４を生成する。
【００３２】
図３において、１は左チャンネルＬの信号源、２は右チャンネルＲの信号源、３はセンタチャンネルＣの信号源である。４は左フロントスピーカ、５は右フロントスピーカ、６はセンタスピーカである。センタスピーカ６は左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置に配置される。テレビ受信機などの表示装置があるものは左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置であって、表示装置の上側又は下側に設けられる。７は受聴者である。また、２２は左サラウンドチャンネルＬｓの信号源、２３は右サラウンドチャンネルＲｓの信号源である。２４〜２７および３８〜４１はクロストークキャンセル用フィルタであり、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２から左フロントスピーカ４の間にｈ１、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３から右フロントスピーカ５の間にｈ１、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２からセンタスピーカ６の間にｈ２、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３からセンタスピーカ６の間にｈ２として設定されている。
【００３３】
また、左チャンネルＬの信号源１から左フロントスピーカ４の間にｈ３、右チャンネルＲの信号源２から右フロントスピーカ５の間にｈ３、左チャンネルＬの信号源１からセンタースピーカ６の間にｈ４、右チャンネルＲの信号源２からセンタスピーカ６の間にｈ４として設定されている。３５、３６、３７は信号加算器である。
【００３４】
各スピーカから受聴者７の耳までの伝達関数はそれぞれ図のようになっている。即ち左フロントスピーカ４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＬＬ、左フロントスピーカ４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＬＲ、右フロントスピーカ５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＲＬ、右フロントスピーカ５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＲＲ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＬ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＲである。
【００３５】
左仮想サラウンドスピーカ３１、右仮想サラウンドスピーカ３２は左右サラウンドチャンネルＬｓ、Ｒｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２４〜２７を通して左右フロントスピーカ４、５、センタースピーカ６から音声出力することにより実現される仮想スピーカである。
【００３６】
例えば左仮想サラウンドスピーカ３１を図1の位置に定位させるには下記の関係を満足するようにクロストークキャンセル用フィルタ２４、２６の伝達関数ｈ１、ｈ２を設定する。
【００３７】
hLsL*Ls=(h1*hLL+h2*hCL)*Ls
hLsR*Ls=(h1*hLR+h2*hCR)*Ls
【００３８】
このとき右仮想サラウンドスピーカ３２に関するクロストークキャンセル用フィルタ２５、２７の伝達関数ｈ１、ｈ２も対称性を利用して同様に設定でき、左仮想サラウンドスピーカ３１と対称な位置に定位する。
【００３９】
また、左仮想フロントスピーカ３３、右仮想フロントスピーカ３４は左右チャンネル信号をクロストークキャンセル用フィルタ３８〜４１を通して左右フロントスピーカ４、５、センタースピーカ６から音声出力することにより実現される仮想スピーカである。各仮想フロントスピーカ３３、３４から受聴者７の耳までの伝達関数は、左仮想フロントスピーカ３３から受聴者７の左耳まではｈＬＬ’、左仮想フロントスピーカ３３から受聴者７の右耳まではｈＬＲ’、右仮想フロントピーカ３４から受聴者７の左耳まではｈＲＬ’、右仮想フロントスピーカ３４から受聴者７の右耳まではｈＲＲ’である。
【００４０】
例えば左仮想フロントスピーカ３３を図３の位置に定位させるには下記の関係を満足するようにクロストークキャンセル用フィルタ３８、４０の伝達関数ｈ１、ｈ２を設定する。
【００４１】
hLL'*L=(h3*hLL+h4*hCL)*L
hLR'*L=(h3*hLR+h4*hCR)*L
【００４２】
このとき右仮想フロントスピーカ３４に関するクロストークキャンセル用フィルタ３９、４１の伝達関数ｈ１、ｈ２も対称性を利用して同様に設定でき、左仮想フロントスピーカ３３と対称な位置に定位する。上記伝達関数ｈＬＬ、ｈＬＲ、ｈＲＬ、ｈＲＲ、ｈＣＬ、ｈＣＲ、ｈＬｓＬ、ｈＬｓＲ、ｈＲｓＬ、ｈＲｓＲ、ｈＬＬ’、ｈＬＲ’、ｈＲＬ’、ｈＲＲ’ ｈＬＬ’、ｈＬＲ’、ｈＲＬ’、ｈＲＲ’は実測により求めることができる。
【００４３】
従来技術が左右フロントスピーカ４、５でクロストークキャンセルを行っていたのに対し、本実施の形態では左フロントスピーカ４とセンタースピーカ６、及び右フロントスピーカ５とセンタースピーカ６によりクロストークキャンセルを行う点が異なっている。
このため、従来は図３のように、信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器３６から右フロントスピーカ５に受聴者７の両耳に合成する信号を出力するところ、本実施の形態では信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器３７からセンタスピーカ６に受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。右サラウンドチャンネルの信号源２３に関しても同様にセンタスピーカ６から受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。
【００４４】
また、左右チャンネル１、２についても同様に、信号源１からの左チャンネルＬの信号をクロストークキャンセル用フィルタ４０を通して信号加算器３６から右フロントスピーカ５に受聴者７の両耳に合成する信号を出力するところ、本実施の形態では信号源１からの左チャンネルＬの信号をクロストークキャンセル用フィルタ４０を通して信号加算器３７からセンタスピーカ６に受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。右チャンネルＲの信号源２に関しても同様にセンタスピーカ６から受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。
【００４５】
図４、図５は受聴者７がスイートスポット４２の領域からはずれた場合の左仮想フロントスピーカ３３の音像定位位置を説明するものである。
【００４６】
図４は図３から左フロントスピーカ４に関するクロストークキャンセル制御部分を取り出して示したものである。４２はスイートスポット領域で、立体音響を再現できる領域を示している。このとき左仮想フロントスピーカ３３の音像が左フロントスピーカ４の更に左に定位される。
【００４７】
図５は受聴者７が図４の位置から右方向にずれて、スイートスポット４２の領域から外れてしまった場合を示している。この場合にはクロストークはキャンセルされず、立体音響は再現されない。この場合、左フロントスピーカ４とセンタスピーカ６との音声合成により、左フロントスピーカ４とセンタスピーカ６のほぼ中間位置に左仮想フロントスピーカ３３’が定位する。この定位位置はセンタスピーカ６の左側であり、図１０に示した従来技術による音像定位位置と比べ本来の仮想スピーカの定位位置に近く、より自然な音響空間になる。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、サラウンド効果のある周波数領域が拡大され、また、スイートスポット４２の範囲がより拡大され、また、受聴者７がスイートスポット４２を外れたときでも音像をより自然な位置に定位させることができる。
【００４９】
以上、具体的な実施の形態によって本発明を説明したが、本発明は前方に設置された２チャンネルスピーカに互いの受聴者の両耳に合成する音を混入する方法、シュレーダー方式による音像定位法、頭部伝達関数を用いて任意の位置に音像を定位させる方法に適用できるがこれに限定されず、クロストークキャンセル制御を使うものに適用できる。また、上記実施の形態では音声再生装置について詳細に説明したが、映像表示装置と音声再生装置を備えたテレビ受信機などにも適用できる。また、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、クロストークキャンセル制御を行うステレオ装置、テレビジョン受信機などの音声再生装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての音声再生装置の構成図、及びスピーカ、受聴者、仮想スピーカの位置関係を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態としての音声再生装置でクロストークキャンセル制御を行ったときの音圧特性を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態としての音声再生装置の構成図、及びスピーカ、受聴者、仮想スピーカの位置関係を説明する図である。
【図４】受聴者がスイートスポット内にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【図５】受聴者がスイートスポット外にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【図６】従来技術による音声再生装置の構成図、及びスピーカ、受聴者、仮想スピーカの位置関係を説明する図である。
【図７】従来技術の音声再生装置でクロストークキャンセルを説明する図である。
【図８】従来技術の音声再生装置でクロストークキャンセル制御を行ったときの音圧特性を示す図である。
【図９】従来技術の音声再生装置で、受聴者がスイートスポット内にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【図１０】従来技術の音声再生装置で、受聴者がスイートスポット外にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・左チャンネルＬの信号源
２・・・右チャンネルＲの信号源
３・・・センタチャンネルＣの信号源
４・・・左フロントスピーカ
５・・・右フロントスピーカ
６・・・センタスピーカ
７・・・受聴者
８〜１１、２４〜２７、３８〜４１・・・クロストークキャンセル用フィルタ
１２、１３、２８〜３０、３５〜３７・・・信号加算器
１４、３３・・・左仮想フロントスピーカ
１５、３４・・・右仮想フロントスピーカ
２１、４２・・・スイートスポット
２２・・・左サラウンドチャンネルＬｓの信号源
２３・・・右サラウンドチャンネルＲｓの信号源
３１・・・左仮想サラウンドスピーカ
３２・・・右仮想サラウンドスピーカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ装置などの少なくとも音声を再生することができる音声再生装置、又はテレビジョン受信機などの映像音声再生装置、及びクロストークキャンセル方法に係り、特に少なくとも左右フロントスピーカ及びセンタスピーカを備え、サラウンド効果のある周波数帯域の拡大やスイートスポット（サラウンド効果のある領域）の拡大が可能で、音声聴取位置がスイートスポットから外れた場合でも不自然な音像定位感を低減することのできる音声再生装置、又は映像音声再生装置、及びクロストークキャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声再生装置において、前方に設置されたスピーカのみで側方、あるいは後方などに仮想音源を生成して立体音響を再生するバーチャルサラウンド技術が種々提案されている。これらに関する従来技術として、例えば特開平６−１８９３９９号公報（特許文献１）、特開平９−３２２３００号公報（特許文献２）、特開平１０−６６１９８号公報（特許文献３）、特開平１１−２５２６９８号公報（特許文献４）などを挙げることができる。
【０００３】
これらの従来技術では、前方に設置された２チャンネルスピーカに互いの逆相の音を混入する方法、シュレーダー方式（特許文献３参照）による音像定位法、頭部伝達関数を用いて任意の位置に音像を定位させる方法などが取られている。これらのバーチャルサラウンド技術では、クロストーク（左スピーカ、または右スピーカから聴取者の反対側の耳に達する音）をキャンセルしてスピーカの外側に音像を定位させたり、音像を拡大することができ、これにより立体的な音響空間を実現している。頭部伝達関数を用いて任意の位置に音像を定位させる方法では、恰も任意の位置に設置された仮想スピーカから音声が出力されているように前方に設置された２チャンネルスピーカの音声の大きさ、位相がコントロールされ、このとき音場合成とクロストークキャンセルが同時に行われる。
【特許文献１】特開平６−１８９３９９号公報
【特許文献２】特開平９−３２２３００号公報
【特許文献３】特開平１０−６６１９８号公報
【特許文献４】特開平１１−２５２６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバーチャルサラウンド技術では、サラウンド効果のある周波数領域が制限され、また、スイートスポットが狭い範囲に制限され、また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にずれてしまうという問題があった。
【０００５】
これは高周波領域ではクロストークを打ち消すことが困難になり、また、高周波領域になると聴取者の位置がスイートスポットから外れやすくなるためである。また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にずれてしまうのは、２チャンネルスピーカがスイートスポットの両側に跨るように配置されているので、受聴者がスイートスポットを外れたときにセンターよりも聴取者寄りに音像が移動してしまう為である。
【０００６】
図６は、従来のバーチャルサラウンド技術の構成の一例を示したものである。
【０００７】
図６において、１は左チャンネルＬの信号源、２は右チャンネルＲの信号源、３はセンタチャンネルＣの信号源である。４は左フロントスピーカ、５は右フロントスピーカ、６はセンタスピーカである。７は受聴者である。８〜１１はクロストークキャンセル用フィルタであり、左チャンネルＬの信号源１から左フロントスピーカ４の間にｈ５、右チャンネルＲの信号源２から右フロントスピーカ５の間にｈ５、左チャンネルＬの信号源１から右フロントスピーカ５の間にｈ６、右チャンネルＲの信号源２から左フロントスピーカ４の間にｈ６として設定されている。１２、１３は信号加算器である。
【０００８】
各スピーカから受聴者７の耳までの伝達関数はそれぞれ図のようになっている。即ち左フロントスピーカ４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＬＬ、左フロントスピーカ４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＬＲ、右フロントスピーカ５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＲＬ、右フロントスピーカ５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＲＲ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＬ、センタスピーカ６から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＣＲである。左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈLvＬ、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈLvR、右仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈRvＬ、左仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈRvR、である。
【０００９】
このように左右のフロントスピーカ４、５からの音声は、それぞれのスピーカ側の耳に伝達関数ｈＬＬ、ｈＲＲで到達するものの他に、反対側の耳に伝達関数ｈＬＲ、ｈＲＬでクロスするように到達するものがある。クロストークキャンセル制御は、左右フロントスピーカ４、５から受聴者７の両耳に到達する音声が、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈLvＬ、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈLvR、右仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈRvＬ、左仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈRvR、で左右仮想スピーカ１４、１５から到達する音声と同じ音声になるように合成するものである。
【００１０】
クロストークキャンセル制御により、左右フロントスピーカ４、５から受聴者７の両耳に到達する音声が、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈLvＬ、左仮想フロントスピーカ１４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈLvR、右仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈRvＬ、左仮想フロントスピーカ１５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈRvR、で左右仮想スピーカ１４、１５から到達した音声と同じ音声として合成されているため、実際のフロントスピーカ４、５より外側に左仮想フロントスピーカ１４、右仮想フロントスピーカ１５の音像を定位させることができる。
【００１１】
図７はクロストークキャンセル制御機能を備えたテレビ受信機の音声を受聴者７が受音するときの、左右のフロントスピーカ４、５による干渉現象を説明する図である。図における寸法（左右フロントスピーカ４、５間の間隔＝７０[cm]+７０[cm]、左右フロントスピーカ４、５から受聴者７までの距離＝２００[cm]）は代表的な一例を示したものである。
【００１２】
このような寸法条件において左フロントスピーカ４から正相、右フロントスピーカ５から逆相の正弦波２ｋＨｚを出力し、受聴者７が受音位置を点線２０に沿って移動したときの音圧特性を測定し、図８に示した。受音位置０[cm]は点線２０上であって左右フロントスピーカの中間位置上（センタ位置）にあるときを示す。測定点は左耳、あるいは右耳の位置に相当する点である。この特性は櫛形特性でありセンタ位置付近とセンタ位置から離れた位置では櫛形特性の周期が多少異なっているが、その特性周期は受音位置がセンタ位置付近では約２６[cm]となり、クロストークキャンセルが行える範囲は狭い範囲に制限されることがわかる。図８は２ｋＨｚについての特性であるが、可聴域周波数帯域の更に高周波を考えると櫛形特性の周期が更に短くなり、ある程度の高周波領域になるとクロストークキャンセルを行うことが困難になる。
【００１３】
図９は図６から左フロントスピーカ４に関するクロストークキャンセル制御部分を取り出して示したものである。２１はスイートスポットと呼ばれている領域で、立体音響を再現できる領域を示している。このとき左仮想フロントスピーカ１４の音像が左フロントスピーカ４の更に左に定位される。
【００１４】
図１０は受聴者７が図９の位置から右方向にずれて、スイートスポット２１の領域から外れてしまった場合を示している。この場合にはクロストークはキャンセルされず、立体音響は再現されない。左右フロントスピーカ４、５の音声合成により、左右フロントスピーカのほぼ中間位置（中間位置より多少受聴者７に近いスピーカ側に寄る）に左仮想フロントスピーカ１４’が定位し、音像定位位置が不自然になる。
【００１５】
このように、従来のバーチャルサラウンド技術では、サラウンド効果のある周波数領域が制限され、また、スイートスポット２１が狭い範囲に制限され、また、受聴者７がスイートスポット２１を外れたとき音像定位位置が不自然な位置にずれてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、サラウンド効果のある周波数領域が拡大され、また、スイートスポットの範囲が拡大され、また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にならないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の音声再生装置は、少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置において、前記左フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第１クロストークキャンセル手段と、前記右フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第２クロストークキャンセル手段と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１クロストークキャンセル手段が、第１信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第１のクロストークキャンセル用フィルタと前記第１信号源と前記センタスピーカの間に具備する第２のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、前記第２クロストークキャンセル手段が、第２信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第３のクロストークキャンセル用フィルタと前記第２信号源と前記センタスピーカの間に具備する第４のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１と第３のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第２と第４のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１信号源は左チャンネルの信号源であり、前記第２信号源は右チャンネルの信号源であることを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第１クロストークキャンセル手段が、第３信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第５のクロストークキャンセル用フィルタと前記第３信号源と前記センタスピーカの間に具備する第６のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、前記第２クロストークキャンセル手段が、第４信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第７のクロストークキャンセル用フィルタと前記第４信号源と前記センタスピーカの間に具備する第８のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第５と第７のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第６と第８のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする。
また、本発明の音声再生装置は、前記第３信号源は左サラウンドチャンネルの信号源であり、前記第４信号源は右サラウンドチャンネルの信号源であることを特徴とする。
また、本発明の映像音声再生装置は、映像表示手段と、上記音声再生装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明のクロストークキャンセル方法は、少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置のクロストークキャンセル方法において、前記左フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成し、前記右フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、サラウンド効果のある周波数領域が拡大され、また、スイートスポットの範囲が拡大され、また、受聴者がスイートスポットを外れたとき音像定位位置が不自然な位置にならないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明による音声再生装置の第１の実施の形態を示すものである。
図１において、１は左チャンネルＬの信号源、２は右チャンネルＲの信号源、３はセンタスチャンネルＣの信号源である。４は左フロントスピーカ、５は右フロントスピーカ、６はセンタスピーカである。センタスピーカ６は左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置に配置される。テレビ受信機などの表示装置があるものは左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置であって、表示装置の上側又は下側に設けられる。７は受聴者である。また、２２は左サラウンドチャンネルＬｓの信号源、２３は右サラウンドチャンネルＲｓの信号源である。２４〜２７はクロストークキャンセル用フィルタであり、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２から左フロントスピーカ４の間にｈ１、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３から右フロントスピーカ５の間にｈ１、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２からセンタースピーカ６の間にｈ２、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３からセンタスピーカ６の間にｈ２として設定されている。２８、２９、３０は信号加算器である。
【００２１】
各スピーカから受聴者７の耳までの伝達関数はそれぞれ図のようになっている。即ち左フロントスピーカ４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＬＬ、左フロントスピーカ４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＬＲ、右フロントスピーカ５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＲＬ、右フロントスピーカ５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＲＲ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＬ、センタスピーカ６から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＣＲである。
【００２２】
３１、３２は左右サラウンドチャンネルＬｓ、Ｒｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２４〜２７を通して左右フロントスピーカ４、５、センタースピーカ６から音声出力することにより実現される仮想サラウンドスピーカであり、左仮想サラウンドスピーカ３１、右仮想サラウンドスピーカ３２を示す。各仮想サラウンドスピーカ３１、３２から受聴者７の耳までの伝達関数は、左仮想サラウンドスピーカ３１から受聴者７の左耳まではｈＬｓＬ、左仮想サラウンドスピーカ３１から受聴者７の右耳まではｈＬｓＲ、右仮想サラウンドスピーカ３２から受聴者７の左耳まではｈＲｓＬ、右仮想サラウンドスピーカ３２から受聴者７の右耳まではｈＲｓＲである。
【００２３】
例えば左仮想サラウンドスピーカ３１を図１の位置に定位させるには下記の関係を満足するようにクロストークキャンセル用フィルタ２４、２６の伝達関数ｈ１、ｈ２を設定する。
【００２４】
hLsL*Ls=(h1*hLL+h2*hCL)*Ls
hLsR*Ls=(h1*hLR+h2*hCR)*Ls
【００２５】
このとき右仮想サラウンドスピーカ３２に関するクロストークキャンセル用フィルタ２５、２７の伝達関数ｈ１、ｈ２も対称性を利用して同様に設定でき、左仮想サラウンドスピーカ３１と対称な位置に定位する。なお、上記伝達関数ｈＬＬ、ｈＬＲ、ｈＲＬ、ｈＲＲ、ｈＣＬ、ｈＣＲ、ｈＬｓＬ、ｈＬｓＲ、ｈＲｓＬ、ｈＲｓＲは実測により求めることができる。
【００２６】
従来技術が左右のフロントスピーカ４、５でクロストークキャンセルを行っていたのに対し、本実施の形態では左フロントスピーカ４とセンタースピーカ６、及び右フロントスピーカ５とセンタースピーカ６によりクロストークキャンセルを行う点が異なっている。このため、従来技術では信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器２９から右フロントスピーカ５に受聴者７の両耳に合成する信号を出力するところ、本実施の形態では信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器３０からセンタスピーカ６に受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。右サラウンドチャンネルの信号源２３に関しても同様にセンタスピーカ６から受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。
【００２７】
このようにクロストークキャンセルを行った場合の音圧特性を、従来の音圧特性と比較して図２に示した。図２において点線で示したものは左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５によりクロストークキャンセルしたときの音圧特性（従来技術）であり、実線で示したものは本実施の形態による左フロントスピーカ４とセンタスピーカ６によりクロストークキャンセルしたときの音圧特性である。この音圧特性は櫛形の特性を示している。
【００２８】
図２をみると、クロストークキャンセルを行う場合、センタースピーカ６から逆相信号を出力したほうが、受音位置がずれた場合の変動の周期が約２倍程度と大きいことがわかる。これは、受音位置が左右にずれても、受聴者７が感じる音圧の変動が小さいことを意味しており、結果としてスイートスポットの領域が広くなる。
【００２９】
逆に、音圧の櫛形特性の周期が、右フロントスピーカ５から逆相信号を出力した場合（従来技術）と同じになる周波数は、スピーカの間隔と信号波長の相対的な関係から約２倍の周波数になることがわかる。即ち、スイートスポットが同じであれば、センタースピーカ６でクロストークキャンセルを行うことにより、左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５でクロストークキャンセルを行う従来技術の場合に比べ、本実施の形態では制御可能な周波数帯域が約２倍程度拡大することがわかる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図３は本発明による音声再生装置の第２の実施の形態を示すものである。
【００３１】
本実施の形態では左右仮想サラウンドスピーカ３１、３２を生成する他に、実際の左右フロントスピーカ４、５の位置より外側に左右仮想フロントスピーカ３３、３４を生成する。
【００３２】
図３において、１は左チャンネルＬの信号源、２は右チャンネルＲの信号源、３はセンタチャンネルＣの信号源である。４は左フロントスピーカ、５は右フロントスピーカ、６はセンタスピーカである。センタスピーカ６は左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置に配置される。テレビ受信機などの表示装置があるものは左フロントスピーカ４と右フロントスピーカ５のほぼ中間位置であって、表示装置の上側又は下側に設けられる。７は受聴者である。また、２２は左サラウンドチャンネルＬｓの信号源、２３は右サラウンドチャンネルＲｓの信号源である。２４〜２７および３８〜４１はクロストークキャンセル用フィルタであり、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２から左フロントスピーカ４の間にｈ１、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３から右フロントスピーカ５の間にｈ１、左サラウンドチャンネルＬｓの信号源２２からセンタスピーカ６の間にｈ２、右サラウンドチャンネルＲｓの信号源２３からセンタスピーカ６の間にｈ２として設定されている。
【００３３】
また、左チャンネルＬの信号源１から左フロントスピーカ４の間にｈ３、右チャンネルＲの信号源２から右フロントスピーカ５の間にｈ３、左チャンネルＬの信号源１からセンタースピーカ６の間にｈ４、右チャンネルＲの信号源２からセンタスピーカ６の間にｈ４として設定されている。３５、３６、３７は信号加算器である。
【００３４】
各スピーカから受聴者７の耳までの伝達関数はそれぞれ図のようになっている。即ち左フロントスピーカ４から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＬＬ、左フロントスピーカ４から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＬＲ、右フロントスピーカ５から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＲＬ、右フロントスピーカ５から受聴者７の右耳までの伝達関数はｈＲＲ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＬ、センタスピーカ６から受聴者７の左耳までの伝達関数はｈＣＲである。
【００３５】
左仮想サラウンドスピーカ３１、右仮想サラウンドスピーカ３２は左右サラウンドチャンネルＬｓ、Ｒｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２４〜２７を通して左右フロントスピーカ４、５、センタースピーカ６から音声出力することにより実現される仮想スピーカである。
【００３６】
例えば左仮想サラウンドスピーカ３１を図1の位置に定位させるには下記の関係を満足するようにクロストークキャンセル用フィルタ２４、２６の伝達関数ｈ１、ｈ２を設定する。
【００３７】
hLsL*Ls=(h1*hLL+h2*hCL)*Ls
hLsR*Ls=(h1*hLR+h2*hCR)*Ls
【００３８】
このとき右仮想サラウンドスピーカ３２に関するクロストークキャンセル用フィルタ２５、２７の伝達関数ｈ１、ｈ２も対称性を利用して同様に設定でき、左仮想サラウンドスピーカ３１と対称な位置に定位する。
【００３９】
また、左仮想フロントスピーカ３３、右仮想フロントスピーカ３４は左右チャンネル信号をクロストークキャンセル用フィルタ３８〜４１を通して左右フロントスピーカ４、５、センタースピーカ６から音声出力することにより実現される仮想スピーカである。各仮想フロントスピーカ３３、３４から受聴者７の耳までの伝達関数は、左仮想フロントスピーカ３３から受聴者７の左耳まではｈＬＬ’、左仮想フロントスピーカ３３から受聴者７の右耳まではｈＬＲ’、右仮想フロントピーカ３４から受聴者７の左耳まではｈＲＬ’、右仮想フロントスピーカ３４から受聴者７の右耳まではｈＲＲ’である。
【００４０】
例えば左仮想フロントスピーカ３３を図３の位置に定位させるには下記の関係を満足するようにクロストークキャンセル用フィルタ３８、４０の伝達関数ｈ１、ｈ２を設定する。
【００４１】
hLL'*L=(h3*hLL+h4*hCL)*L
hLR'*L=(h3*hLR+h4*hCR)*L
【００４２】
このとき右仮想フロントスピーカ３４に関するクロストークキャンセル用フィルタ３９、４１の伝達関数ｈ１、ｈ２も対称性を利用して同様に設定でき、左仮想フロントスピーカ３３と対称な位置に定位する。上記伝達関数ｈＬＬ、ｈＬＲ、ｈＲＬ、ｈＲＲ、ｈＣＬ、ｈＣＲ、ｈＬｓＬ、ｈＬｓＲ、ｈＲｓＬ、ｈＲｓＲ、ｈＬＬ’、ｈＬＲ’、ｈＲＬ’、ｈＲＲ’ ｈＬＬ’、ｈＬＲ’、ｈＲＬ’、ｈＲＲ’は実測により求めることができる。
【００４３】
従来技術が左右フロントスピーカ４、５でクロストークキャンセルを行っていたのに対し、本実施の形態では左フロントスピーカ４とセンタースピーカ６、及び右フロントスピーカ５とセンタースピーカ６によりクロストークキャンセルを行う点が異なっている。
このため、従来は図３のように、信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器３６から右フロントスピーカ５に受聴者７の両耳に合成する信号を出力するところ、本実施の形態では信号源２２からの左サラウンドチャンネルＬｓの信号をクロストークキャンセル用フィルタ２６を通して信号加算器３７からセンタスピーカ６に受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。右サラウンドチャンネルの信号源２３に関しても同様にセンタスピーカ６から受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。
【００４４】
また、左右チャンネル１、２についても同様に、信号源１からの左チャンネルＬの信号をクロストークキャンセル用フィルタ４０を通して信号加算器３６から右フロントスピーカ５に受聴者７の両耳に合成する信号を出力するところ、本実施の形態では信号源１からの左チャンネルＬの信号をクロストークキャンセル用フィルタ４０を通して信号加算器３７からセンタスピーカ６に受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。右チャンネルＲの信号源２に関しても同様にセンタスピーカ６から受聴者７の両耳に合成する信号を出力する。
【００４５】
図４、図５は受聴者７がスイートスポット４２の領域からはずれた場合の左仮想フロントスピーカ３３の音像定位位置を説明するものである。
【００４６】
図４は図３から左フロントスピーカ４に関するクロストークキャンセル制御部分を取り出して示したものである。４２はスイートスポット領域で、立体音響を再現できる領域を示している。このとき左仮想フロントスピーカ３３の音像が左フロントスピーカ４の更に左に定位される。
【００４７】
図５は受聴者７が図４の位置から右方向にずれて、スイートスポット４２の領域から外れてしまった場合を示している。この場合にはクロストークはキャンセルされず、立体音響は再現されない。この場合、左フロントスピーカ４とセンタスピーカ６との音声合成により、左フロントスピーカ４とセンタスピーカ６のほぼ中間位置に左仮想フロントスピーカ３３’が定位する。この定位位置はセンタスピーカ６の左側であり、図１０に示した従来技術による音像定位位置と比べ本来の仮想スピーカの定位位置に近く、より自然な音響空間になる。
【００４８】
このように、本実施の形態によれば、サラウンド効果のある周波数領域が拡大され、また、スイートスポット４２の範囲がより拡大され、また、受聴者７がスイートスポット４２を外れたときでも音像をより自然な位置に定位させることができる。
【００４９】
以上、具体的な実施の形態によって本発明を説明したが、本発明は前方に設置された２チャンネルスピーカに互いの受聴者の両耳に合成する音を混入する方法、シュレーダー方式による音像定位法、頭部伝達関数を用いて任意の位置に音像を定位させる方法に適用できるがこれに限定されず、クロストークキャンセル制御を使うものに適用できる。また、上記実施の形態では音声再生装置について詳細に説明したが、映像表示装置と音声再生装置を備えたテレビ受信機などにも適用できる。また、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、クロストークキャンセル制御を行うステレオ装置、テレビジョン受信機などの音声再生装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施の形態としての音声再生装置の構成図、及びスピーカ、受聴者、仮想スピーカの位置関係を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態としての音声再生装置でクロストークキャンセル制御を行ったときの音圧特性を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態としての音声再生装置の構成図、及びスピーカ、受聴者、仮想スピーカの位置関係を説明する図である。
【図４】受聴者がスイートスポット内にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【図５】受聴者がスイートスポット外にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【図６】従来技術による音声再生装置の構成図、及びスピーカ、受聴者、仮想スピーカの位置関係を説明する図である。
【図７】従来技術の音声再生装置でクロストークキャンセルを説明する図である。
【図８】従来技術の音声再生装置でクロストークキャンセル制御を行ったときの音圧特性を示す図である。
【図９】従来技術の音声再生装置で、受聴者がスイートスポット内にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【図１０】従来技術の音声再生装置で、受聴者がスイートスポット外にいるときの、本発明のクロストークキャンセルを説明する図である。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・左チャンネルＬの信号源
２・・・右チャンネルＲの信号源
３・・・センタチャンネルＣの信号源
４・・・左フロントスピーカ
５・・・右フロントスピーカ
６・・・センタスピーカ
７・・・受聴者
８〜１１、２４〜２７、３８〜４１・・・クロストークキャンセル用フィルタ
１２、１３、２８〜３０、３５〜３７・・・信号加算器
１４、３３・・・左仮想フロントスピーカ
１５、３４・・・右仮想フロントスピーカ
２１、４２・・・スイートスポット
２２・・・左サラウンドチャンネルＬｓの信号源
２３・・・右サラウンドチャンネルＲｓの信号源
３１・・・左仮想サラウンドスピーカ
３２・・・右仮想サラウンドスピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置において、
前記左フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第１クロストークキャンセル手段と、
前記右フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第２クロストークキャンセル手段と、
を備えたことを特徴とする音声再生装置。
【請求項２】
前記第１クロストークキャンセル手段は、第１信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第１のクロストークキャンセル用フィルタと前記第１信号源と前記センタスピーカの間に具備する第２のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、
前記第２クロストークキャンセル手段は、第２信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第３のクロストークキャンセル用フィルタと前記第２信号源と前記センタスピーカの間に具備する第４のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の音声再生装置。
【請求項３】
前記第１と第３のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第２と第４のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする請求項２に記載の音声再生装置。
【請求項４】
前記第１信号源は左チャンネルの信号源であり、前記第２信号源は右チャンネルの信号源であることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の音声再生装置。
【請求項５】
前記第１クロストークキャンセル手段は、第３信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第５のクロストークキャンセル用フィルタと前記第３信号源と前記センタスピーカの間に具備する第６のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、
前記第２クロストークキャンセル手段は、第４信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第７のクロストークキャンセル用フィルタと前記第４信号源と前記センタスピーカの間に具備する第８のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の音声再生装置。
【請求項６】
前記第５と第７のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第６と第８のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする請求項５に記載の音声再生装置。
【請求項７】
前記第３信号源は左サラウンドチャンネルの信号源であり、前記第４信号源は右サラウンドチャンネルの信号源であることを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の音声再生装置。
【請求項８】
映像表示手段と、請求項１乃至請求項７のいずれか一項の音声再生装置を備えたことを特徴とする映像音声再生装置。
【請求項９】
少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置のクロストークキャンセル方法において、
前記左フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成し、
前記右フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成することを特徴とするクロストークキャンセル方法。
【請求項１】
少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置において、
前記左フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第１クロストークキャンセル手段と、
前記右フロントスピーカからの出力信号が両耳に届く信号を仮想スピーカからの出力信号と同じに合成する信号を前記センタスピーカより出力する第２クロストークキャンセル手段と、
を備えたことを特徴とする音声再生装置。
【請求項２】
前記第１クロストークキャンセル手段は、第１信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第１のクロストークキャンセル用フィルタと前記第１信号源と前記センタスピーカの間に具備する第２のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、
前記第２クロストークキャンセル手段は、第２信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第３のクロストークキャンセル用フィルタと前記第２信号源と前記センタスピーカの間に具備する第４のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の音声再生装置。
【請求項３】
前記第１と第３のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第２と第４のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする請求項２に記載の音声再生装置。
【請求項４】
前記第１信号源は左チャンネルの信号源であり、前記第２信号源は右チャンネルの信号源であることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載の音声再生装置。
【請求項５】
前記第１クロストークキャンセル手段は、第３信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第５のクロストークキャンセル用フィルタと前記第３信号源と前記センタスピーカの間に具備する第６のクロストークキャンセル用フィルタとを備え、
前記第２クロストークキャンセル手段は、第４信号源と前記左フロントスピーカの間に具備する第７のクロストークキャンセル用フィルタと前記第４信号源と前記センタスピーカの間に具備する第８のクロストークキャンセル用フィルタとを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の音声再生装置。
【請求項６】
前記第５と第７のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであり、前記第６と第８のクロストークキャンセル用フィルタは同一構成のクロストークキャンセル用フィルタであることを特徴とする請求項５に記載の音声再生装置。
【請求項７】
前記第３信号源は左サラウンドチャンネルの信号源であり、前記第４信号源は右サラウンドチャンネルの信号源であることを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の音声再生装置。
【請求項８】
映像表示手段と、請求項１乃至請求項７のいずれか一項の音声再生装置を備えたことを特徴とする映像音声再生装置。
【請求項９】
少なくとも左フロントスピーカと、右フロントスピーカと、前記左フロントスピーカと前記右フロントスピーカのほぼ中間位置に配置されたセンタスピーカを備えた音声再生装置のクロストークキャンセル方法において、
前記左フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成し、
前記右フロントスピーカから両耳に届く信号を前記センタスピーカからの出力信号で仮想スピーカからの出力信号と同じに合成することを特徴とするクロストークキャンセル方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−９２５３４（Ｐ２００８−９２５３４Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７４２２２（Ｐ２００６−２７４２２２）
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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