音響信号生成装置
【課題】 ステレオ信号を狭間隔スピーカから広い間隔の拡大ステレオ信号として生成し、中央音源は中抜け感のない信号として再生させる音響信号生成装置を実現する。
【解決手段】 ステレオ信号をフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段２１、２２と、正弦波成分同士及び余弦波成分同士を比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を検出する周波数検出手段２４と、ＦＦＴして得られた正弦波成分及び余弦波成分のうち、周波数検出手段により検出された周波数の正弦波成分同士、余弦波成分同士を加算して加算成分を得る加算手段２７と、加算成分を逆フーリエ変換して加算音響信号を得るＩＦＦＴ手段２８と、ステレオ信号を処理して得た拡大ステレオ音響信号に加算音響信号を加算して再生用音響信号として生成する信号生成手段３、４とを備えて音響信号生成装置を実現した。
【解決手段】 ステレオ信号をフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段２１、２２と、正弦波成分同士及び余弦波成分同士を比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を検出する周波数検出手段２４と、ＦＦＴして得られた正弦波成分及び余弦波成分のうち、周波数検出手段により検出された周波数の正弦波成分同士、余弦波成分同士を加算して加算成分を得る加算手段２７と、加算成分を逆フーリエ変換して加算音響信号を得るＩＦＦＴ手段２８と、ステレオ信号を処理して得た拡大ステレオ音響信号に加算音響信号を加算して再生用音響信号として生成する信号生成手段３、４とを備えて音響信号生成装置を実現した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、前記ステレオ音響信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成する音響信号生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近になり、小型で高忠実度の音響信号を発音可能なスピーカも実用化されるようになり、小型でありながら臨場感が優れたステレオ再生装置も市場導入されるようになってきた。
一方、臨場感のあるステレオ再生を行うためには、通常は視聴者の前方に正三角形となる位置、即ち±３０度の位置に左右スピーカの設置が想定されるが、視聴空間の制約のため狭い空間にスピーカを設置しなければならない場合もある。スピーカの設置角が小さい場合であっても所定のステレオ効果が得られるようにする。
【０００３】
設置角の小さなスピーカ配置において、左右スピーカの配置される位置よりも外側に音源を定位させる拡大ステレオ音によりスピーカから発音させ、所望のステレオ効果を得ることができる。しかし、拡大ステレオ音による再生では、左右スピーカの中央に配置される中央音源も拡大されて再生されるため、拡大された中央音源は左右スピーカの中央位置に定位しなく、いわゆる中抜け音として再生されてしまう。スピーカの中央で歌われるボーカルの音源が周囲に分散された音として視聴されてしまう。左右スピーカの設置角が小さい場合であっても所望のステレオ効果が得られると共に、スピーカの中央に定位する音源は中抜けを伴わない音で再生できることは好ましい。
【０００４】
特許文献１には、入力信号がステレオかモノラルかによりステレオ感の拡大処理の効果を切り替えることにより、モノラル信号時の不自然感をなくすようにした音場再生装置が開示されている。入力信号がステレオ信号かモノラル信号かを判定回路により判定し、この結果によりＦＩＲフィルタの出力信号と入力信号の加算の割合を変化させる。入力信号がステレオであればＦＩＲフィルタの出力信号の方を大きく、入力信号がモノラルの場合はＦＩＲフィルタの出力信号の方を小さくするよう加算器での加算の割合を制御することにより、入力信号がモノラルの場合の音像のボケや音質の劣化を目立たないようにした音場再生装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２４３８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている音場再生装置では入力信号がステレオ信号か、又はモノラルに近い信号であるかによりステレオ感の拡大効果を可変させるようにしているのみであり、例えば伴奏用楽器がステレオ配置され、ボーカルが中央でモノラルに近いボケのない音で歌っている場合などでは伴奏用楽器がステレオ感の拡大効果により拡大されて再生されると共に、ボーカルも拡大効果を伴って再生されるため、ボーカル音の音像のボケや音質の劣化が目立つようになってしまう。特に、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成する場合において、中央位置に定位させるボーカル音源に対しても拡大ステレオ音響信号の効果が与えられてしまい、再生用音響信号としてボケを伴わないボーカル音源と共に生成する音響信号生成装置を実現することはできなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成を可能とする音響信号生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明における第１の発明は、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号を左右１組のスピーカにおいて再生した際に得られる音像定位位置よりも左右に拡大した位置に音像定位させる処理を前記入力されるオーディオ信号に対して行って得た拡大オーディオ信号を出力する音響信号生成装置において、前記入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、前記周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、前記加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、前記左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、前記ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段と、を備えることを特徴とする音響信号生成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段とを備えるので、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成することを可能とする音響信号生成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施例に係る音響信号生成装置について図１〜図６を用いて説明する。
図１は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の構成例を示すブロック図である。図２は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大の動作を説明するための図である。図３は、本発明の実施に係る音響信号生成装置のトランスオーラル処理を説明するための図である。図４は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大処理器の構成例を示すブロック図である。図５は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の動作例をフローチャートで示した図である。図６は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の応用動作例をフローチャートで示した図である。
【００１０】
その音響信号生成装置は、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成することを可能とする装置を実現するという目的を、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段とを備えるようにして実現した。
【００１１】
音響信号生成装置の構成について述べる。
図１に示す音響信号生成装置１０は、音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２よりなるステレオ音拡大処理部１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換器）２１、２２、振幅位相比較器２３、中央成分判定器２４、中央成分抽出器２５、２６、成分加算器２７、ＩＦＦＴ（Inverse fast Fourier transform；逆高速フーリエ変換器）２８、及び制御器２９よりなるセンター音処理部２と、加算器３、４とより構成される。
図４に示す音響信号生成装置のはフィルタ１１１、１１２よりなる音像定位拡大処理器１１と、フィルタ１２１、１２２、加算回路１２３、１２４、フィルタ１２５、及び１２６よりなるトランスオーラル再生処理器１２とより構成される。
【００１２】
音響信号生成装置の動作について述べる。
まず、音響信号生成装置１０に入力される左右音響入力信号はステレオ音拡大処理部１及びセンター音処理部２に入力される。ステレオ音拡大処理部１の音像定位拡大処理器１１は、左右音響入力信号を狭い間隔で配置される再生用スピーカから発音した際に、発音された音が通常の間隔で配置されるスピーカの位置から発音された音としてヘッドフォンを用いた場合に受聴されるように音像定位を拡大処理した拡大音響信号を生成する。トランスオーラル再生処理器１２はヘッドフォン受聴用として生成された拡大音響信号をスピーカにより再生した場合に、視聴者はスピーカからの再生音がヘッドフォン受聴したと同様に視聴されるスピーカ再生信号として生成する。
【００１３】
センター音処理部２は、入力される左右音響入力信号から中央に定位される音響信号のみをセンター音信号として取得する。加算器３はトランスオーラル再生処理器１２でスピーカ再生信号として生成された左側の出力信号とセンター音処理部２で取得されたセンター音信号とを加算して出力する。同様にして、加算器４はスピーカ再生用信号として生成された右側の出力信号とセンター音号とを加算して出力する。音響信号生成装置１０から出力される左右出力信号は、狭い間隔で配置されるスピーカから発した音が通常の間隔で配置されるスピーカの位置から発音される拡大音響信号として再生されると共に、左右音響入力信号により中央に定位される音源は拡大音響信号処理がなされなく、中央音源のボケや中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成される音響信号生成装置１０を実現している。
【００１４】
次に、詳細に説明する。
図１に示すセンター音処理部２についてさらに述べる。
ＦＦＴ２１は、例えば４４．１ｋＨｚで標本化され、ディジタル信号に変換されて入力される左音響入力信号を、例えば１０２４の標本点を窓区間として高速周波数変換処理を行う。左音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分が得られる。ＦＦＴ２２は同様にして右音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分を得る。振幅位相比較器２３はＦＦＴ２１及び２２から出力される左右音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分のそれぞれを比較し、比較して得られる正弦周波数成分、及び余弦周波数成分のそれぞれのレベル差を、分析して得られる周波数毎に出力する。中央成分判定器２４は、分析して得られた周波数毎に左側音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分と右側音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分の相対応するそれぞれを比較し、同一周波数成分で正弦周波数成分、及び余弦周波数成分それぞれのレベル差が例えば３ｄＢ以下である周波数値を視聴用左右スピーカの中央に定位するセンター音信号であるとして判定する。
【００１５】
中央成分抽出器２５はＦＦＴ２１で周波数分析して得られた左音響入力信号を構成する周波数のうち、センター音信号であるとして判定された正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを取得する。中央成分抽出器２６は、ＦＦＴ２２で周波数分析して得られた右音響入力信号を構成する周波数のうち、センター音信号であるとして判定された正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを取得する。成分加算器２７は中央成分抽出器２５及び２６で取得された正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを加算する。ＩＦＦＴ２８は、加算して得られた正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを、ＦＦＴ２１及び２２の窓期間に相当する窓期間で逆高速フーリエ変換を行う。左右音響入力信号に含まれるセンター音信号のみが得られる。加算器３及び４のそれぞれは、トランスオーラル再生処理のなされた左右拡大音響信号に抽出されたセンター音信号を加算する。
【００１６】
音響信号生成装置１０は、拡大処理された左右拡大音響信号と、抽出され拡大処理のなされないセンター音信号とを加算して得られた左右出力信号を出力する。センター音信号は拡大処理された信号と拡大処理のなされない信号の両者が出力されるため、拡大処理された周囲音と拡大処理のなされないセンター音とは融合された音として視聴される。センター音信号の拡大処理を弱めたり、あるいは拡大処理されたセンター音と拡大処理のなされないセンター音とのレベル比の調整は設計事項であり、センター音の音源の中抜けが少なく、且つ左右音とセンター音とが分離することなく視聴される適当な配分比を設定することになる。
制御器２９は、上記の各回路ブロックの制御を行う。
【００１７】
なお、ここで、ＦＦＴ２１、２２によるセンター音源の抽出を正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを用いて行うとして述べた。ＦＦＴ２１、２２によるセンター音源の抽出は周波数成分のレベル、周波数成分の位相差を調べ、例えばレベル差が３ｄＢ程度であり、且つ位相差が例えば３０度以内である場合にセンター音源であるとして抽出するようにしても良い。
【００１８】
音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２での処理についてさらに述べる。
図２は、視聴者５９の前面に、例えば開き角２０度で配置される左右のスピーカ５１、５２から発音される音場を、標準的な開き角６０度で配置される仮想スピーカ５３、５４から発音された音として視聴させるための音像定位拡大について示している。即ち、スピーカ５１、５２から発音される音が、仮想スピーカ５３、５４から発音された音として視聴者５９に聞こえさせるようにする。その場合の左側仮想スピーカ５３から発音されて視聴者５９の左側の耳元に到達する音の伝達関数をｈll、右側の耳元に到達する音の伝達関数をｈlrとする。右側仮想スピーカ５４から発音されて視聴者５９の右側の耳元に到達する音の伝達関数をｈrr、左側の耳元に到達する音の伝達関数をｈrlとする。左右の仮想スピーカ５３、５４から再生する信号をｘl（ｔ）、ｘr（ｔ）とするとき、左右の耳元に到達する信号ｆl（ｔ）、ｆr（ｔ）は次式で示される。
【００１９】
【数１】
【００２０】
図３を参照し、左右のスピーカ５５、５６から発音させ、式（１）の信号ｆl（ｔ）、ｆr（ｔ）を視聴者５８の左右の耳元に到達させるためのトランスオーラル信号処理について述べる。
同図は、そのトランスオーラル再生処理を説明するための図であり、収録現場において人工頭５７の左右の耳元で収音されるＰl（ｔ）、Ｐr（ｔ）の音を、視聴者５８の左右の耳元に生じさせる信号処理について説明している。
まず、人工頭５７の左右の耳元で収音された信号Ｐl（ｔ）、Ｐr（ｔ）は再生現場に設置されるトランスオーラル再生処理器１２に入力される。トランスオーラル再生処理器から出力される信号をｌ（ｔ）、ｒ（ｔ）とし、信号ｌ（ｔ）、ｒ（ｔ）を左右のスピーカ５５、５６から発音させる。
【００２１】
ここでスピーカ５５から視聴者５８の左右の耳元までの伝達関数をｈLS（ｔ）、ｈLO（ｔ）とし、スピーカ５６から視聴者５８の右左の耳元までの伝達関数をｈRS（ｔ）、ｈRO（ｔ）とし、視聴者５８の左右の耳元に到達すべき音をＰl（ｔ）、Ｐr（ｔ）とし、次式で表される。
【数２】
【００２２】
式（２）の両辺をフーリエ変換し、行列の形で表すと式（３）が得られる。
【数３】
【００２３】
ここで、システムのフィルタ行列をＦとすると式（３）は次式で示される。
【数４】
【００２４】
式（４）において、Ｆは式（３）中の４つの伝達関数行列式Ｈの逆行列である。このＦで構成されたトランスオーラルシステムをフィードバック方式と呼ぶ。
行列Ｈはさらに次式の様に変形できる。以下、（ｔ）を省いて記述する。
【数５】
【００２５】
式（５）を式（３）に代入し、両辺をＨLSＨRSで除す。
【数６】
【００２６】
式（６）をフーリエ逆変換し、移項する。
【数７】
【００２７】
図４を参照し、音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２で行うフィルタ処理の特性について述べる。
音像定位拡大処理器１１は式（１）に示した処理を行う回路ブロックであり、フィルタ１１１は入力される左側の信号ｘl（ｔ）にｈll（ｔ）＋ｈrl（ｔ）の特性を与え、フィルタ１１２は入力される右側の信号ｘr（ｔ）にｈlr（ｔ）＋ｈrr（ｔ）の特性を与える。
トランスオーラル再生処理器１２は式（７）に示した処理を行う回路ブロックである。即ち、音像定位拡大処理器１１から出力されるｆl（ｔ）、ｆr（ｔ）をそのまま視聴者５８に視聴させようとするものである。
ｆl（ｔ）＝Ｐl（ｔ）、ｆr（ｔ）＝Ｐr（ｔ）とさせるための信号処理を行う。
式（７）に示した特性はトランスオーラル再生処理器１２に示すフィルタ１２１、１２２、１２５、１２６、加算回路（減算回路）１２３、及び１２４により得ることが出来る。
【００２８】
音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２により、狭い間隔で配置される再生用スピーカを用い、再生音を通常の間隔で配置されるスピーカの位置から発音された音としてヘッドフォン受聴されるように音像定位を拡大処理して視聴できるものの、左右スピーカの中央に定位されるセンター音源も拡大音響信号処理されて視聴される。センター音処理部２は、センター音源を左右音響入力信号から抽出し、拡大音響信号処理を行うことなく再生させるためセンター音源の音像が必要以上に大きくなったり、中抜け音として視聴されるのを防止している。
【００２９】
図５を参照し、音響信号生成装置１０の処理の流れについて説明する。
まず、Ｓ（ステップ）７１で音響信号生成装置１０には左右音響入力信号が入力される。Ｓ７２で左右音響入力信号はステレオ音拡大処理部１とセンター音処理部２とに供給される。Ｓ７３でステレオ音拡大処理部１は左右音響入力信号の音像定位拡大処理及びトランスオーラル再生処理を行い、拡大音響信号を生成する。Ｓ７４でセンター音処理部２は左右音響入力信号をＦＦＴ処理し、振幅および位相情報、又は正弦波成分及び余弦波成分の成分情報を得る。Ｓ７５で、ＦＦＴ処理して得られた成分情報が左右の音響入力信号同士で同一である、即ちセンター音信号であるかが、左右に配置されるスピーカの近辺から再生される音響信号との比較において判定される。Ｓ７６で、左右で似通った周波数及びレベル成分が検出される場合はセンター音信号であるとして判定される。そのセンター音成分が抽出される。Ｓ７７で、抽出された中央成分はＩＦＦＴされ、センター音信号が得られる。
Ｓ７８で、Ｓ７３で拡大処理された入力信号と、Ｓ７７で抽出されたセンター音信号とが加算される。Ｓ７９で加算して得られる音響信号が出力信号として音響信号生成装置１０から出力される。
【００３０】
図６を参照し、音響信号生成装置１０の応用処理の流れについて説明する。
図６に示す応用処理は、図５に示した処理に比し、入力信号からセンター音信号を抽出する処理方法で異なっている。図５に示したと同じ処理については同じ符号を付し説明を省く。
Ｓ８１において、Ｓ７５で判定して得られた左右音響信号の中央成分が存在する周波数特性から、中央成分のみを通過させるためのフィルタ特性を得る。Ｓ８２で、得られたバンドパス特性を有するフィルタを実現する。そのフィルタは急峻な通過、遮断特性を有するイコライザ特性とも類似している。Ｓ８３で、Ｓ７２により供給された入力信号を、Ｓ８２で実現された特性で通過させることによりセンター音信号を抽出する。Ｓ７８以降は同様に動作し、音響信号が音響信号生成装置１０から出力される。
【００３１】
以上のように、本実施例で示した音響信号生成装置１０によれば、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段２１、２２と、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段２３と、周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段２４と、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段２７と、加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段２８と、左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段３、４とを備えるので、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成することを可能とする音響信号生成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施に係る音響信号生成装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施に係る音響信号生成装置のトランスオーラル処理を説明するための図である。
【図４】本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大処理器の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施に係る音響信号生成装置の動作例をフローチャートで示した図である。
【図６】本発明の実施に係る音響信号生成装置の応用動作例をフローチャートで示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ ステレオ音拡大処理部
２ センター音処理部
３、４ 加算器
１０ 音響信号生成装置
１１ 音像定位拡大処理器
１２ トランスオーラル再生処理器
２１、２２ ＦＦＴ
２３ 振幅位相比較器
２４ 中央成分判定器
２５、２６ 中央成分抽出器
２７ 成分加算器
２８ ＩＦＦＴ
２９ 制御器
１１１、１１２、１２１、１２２、１２５、１２６ フィルタ
１２３、１２４ 加算回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、前記ステレオ音響信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成する音響信号生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近になり、小型で高忠実度の音響信号を発音可能なスピーカも実用化されるようになり、小型でありながら臨場感が優れたステレオ再生装置も市場導入されるようになってきた。
一方、臨場感のあるステレオ再生を行うためには、通常は視聴者の前方に正三角形となる位置、即ち±３０度の位置に左右スピーカの設置が想定されるが、視聴空間の制約のため狭い空間にスピーカを設置しなければならない場合もある。スピーカの設置角が小さい場合であっても所定のステレオ効果が得られるようにする。
【０００３】
設置角の小さなスピーカ配置において、左右スピーカの配置される位置よりも外側に音源を定位させる拡大ステレオ音によりスピーカから発音させ、所望のステレオ効果を得ることができる。しかし、拡大ステレオ音による再生では、左右スピーカの中央に配置される中央音源も拡大されて再生されるため、拡大された中央音源は左右スピーカの中央位置に定位しなく、いわゆる中抜け音として再生されてしまう。スピーカの中央で歌われるボーカルの音源が周囲に分散された音として視聴されてしまう。左右スピーカの設置角が小さい場合であっても所望のステレオ効果が得られると共に、スピーカの中央に定位する音源は中抜けを伴わない音で再生できることは好ましい。
【０００４】
特許文献１には、入力信号がステレオかモノラルかによりステレオ感の拡大処理の効果を切り替えることにより、モノラル信号時の不自然感をなくすようにした音場再生装置が開示されている。入力信号がステレオ信号かモノラル信号かを判定回路により判定し、この結果によりＦＩＲフィルタの出力信号と入力信号の加算の割合を変化させる。入力信号がステレオであればＦＩＲフィルタの出力信号の方を大きく、入力信号がモノラルの場合はＦＩＲフィルタの出力信号の方を小さくするよう加算器での加算の割合を制御することにより、入力信号がモノラルの場合の音像のボケや音質の劣化を目立たないようにした音場再生装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２４３８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている音場再生装置では入力信号がステレオ信号か、又はモノラルに近い信号であるかによりステレオ感の拡大効果を可変させるようにしているのみであり、例えば伴奏用楽器がステレオ配置され、ボーカルが中央でモノラルに近いボケのない音で歌っている場合などでは伴奏用楽器がステレオ感の拡大効果により拡大されて再生されると共に、ボーカルも拡大効果を伴って再生されるため、ボーカル音の音像のボケや音質の劣化が目立つようになってしまう。特に、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成する場合において、中央位置に定位させるボーカル音源に対しても拡大ステレオ音響信号の効果が与えられてしまい、再生用音響信号としてボケを伴わないボーカル音源と共に生成する音響信号生成装置を実現することはできなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成を可能とする音響信号生成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明における第１の発明は、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号を左右１組のスピーカにおいて再生した際に得られる音像定位位置よりも左右に拡大した位置に音像定位させる処理を前記入力されるオーディオ信号に対して行って得た拡大オーディオ信号を出力する音響信号生成装置において、前記入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、前記周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、前記加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、前記左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、前記ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段と、を備えることを特徴とする音響信号生成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段とを備えるので、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成することを可能とする音響信号生成装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施例に係る音響信号生成装置について図１〜図６を用いて説明する。
図１は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の構成例を示すブロック図である。図２は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大の動作を説明するための図である。図３は、本発明の実施に係る音響信号生成装置のトランスオーラル処理を説明するための図である。図４は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大処理器の構成例を示すブロック図である。図５は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の動作例をフローチャートで示した図である。図６は、本発明の実施に係る音響信号生成装置の応用動作例をフローチャートで示した図である。
【００１０】
その音響信号生成装置は、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成することを可能とする装置を実現するという目的を、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段とを備えるようにして実現した。
【００１１】
音響信号生成装置の構成について述べる。
図１に示す音響信号生成装置１０は、音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２よりなるステレオ音拡大処理部１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換器）２１、２２、振幅位相比較器２３、中央成分判定器２４、中央成分抽出器２５、２６、成分加算器２７、ＩＦＦＴ（Inverse fast Fourier transform；逆高速フーリエ変換器）２８、及び制御器２９よりなるセンター音処理部２と、加算器３、４とより構成される。
図４に示す音響信号生成装置のはフィルタ１１１、１１２よりなる音像定位拡大処理器１１と、フィルタ１２１、１２２、加算回路１２３、１２４、フィルタ１２５、及び１２６よりなるトランスオーラル再生処理器１２とより構成される。
【００１２】
音響信号生成装置の動作について述べる。
まず、音響信号生成装置１０に入力される左右音響入力信号はステレオ音拡大処理部１及びセンター音処理部２に入力される。ステレオ音拡大処理部１の音像定位拡大処理器１１は、左右音響入力信号を狭い間隔で配置される再生用スピーカから発音した際に、発音された音が通常の間隔で配置されるスピーカの位置から発音された音としてヘッドフォンを用いた場合に受聴されるように音像定位を拡大処理した拡大音響信号を生成する。トランスオーラル再生処理器１２はヘッドフォン受聴用として生成された拡大音響信号をスピーカにより再生した場合に、視聴者はスピーカからの再生音がヘッドフォン受聴したと同様に視聴されるスピーカ再生信号として生成する。
【００１３】
センター音処理部２は、入力される左右音響入力信号から中央に定位される音響信号のみをセンター音信号として取得する。加算器３はトランスオーラル再生処理器１２でスピーカ再生信号として生成された左側の出力信号とセンター音処理部２で取得されたセンター音信号とを加算して出力する。同様にして、加算器４はスピーカ再生用信号として生成された右側の出力信号とセンター音号とを加算して出力する。音響信号生成装置１０から出力される左右出力信号は、狭い間隔で配置されるスピーカから発した音が通常の間隔で配置されるスピーカの位置から発音される拡大音響信号として再生されると共に、左右音響入力信号により中央に定位される音源は拡大音響信号処理がなされなく、中央音源のボケや中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成される音響信号生成装置１０を実現している。
【００１４】
次に、詳細に説明する。
図１に示すセンター音処理部２についてさらに述べる。
ＦＦＴ２１は、例えば４４．１ｋＨｚで標本化され、ディジタル信号に変換されて入力される左音響入力信号を、例えば１０２４の標本点を窓区間として高速周波数変換処理を行う。左音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分が得られる。ＦＦＴ２２は同様にして右音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分を得る。振幅位相比較器２３はＦＦＴ２１及び２２から出力される左右音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分のそれぞれを比較し、比較して得られる正弦周波数成分、及び余弦周波数成分のそれぞれのレベル差を、分析して得られる周波数毎に出力する。中央成分判定器２４は、分析して得られた周波数毎に左側音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分と右側音響入力信号の正弦周波数成分、及び余弦周波数成分の相対応するそれぞれを比較し、同一周波数成分で正弦周波数成分、及び余弦周波数成分それぞれのレベル差が例えば３ｄＢ以下である周波数値を視聴用左右スピーカの中央に定位するセンター音信号であるとして判定する。
【００１５】
中央成分抽出器２５はＦＦＴ２１で周波数分析して得られた左音響入力信号を構成する周波数のうち、センター音信号であるとして判定された正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを取得する。中央成分抽出器２６は、ＦＦＴ２２で周波数分析して得られた右音響入力信号を構成する周波数のうち、センター音信号であるとして判定された正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを取得する。成分加算器２７は中央成分抽出器２５及び２６で取得された正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを加算する。ＩＦＦＴ２８は、加算して得られた正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを、ＦＦＴ２１及び２２の窓期間に相当する窓期間で逆高速フーリエ変換を行う。左右音響入力信号に含まれるセンター音信号のみが得られる。加算器３及び４のそれぞれは、トランスオーラル再生処理のなされた左右拡大音響信号に抽出されたセンター音信号を加算する。
【００１６】
音響信号生成装置１０は、拡大処理された左右拡大音響信号と、抽出され拡大処理のなされないセンター音信号とを加算して得られた左右出力信号を出力する。センター音信号は拡大処理された信号と拡大処理のなされない信号の両者が出力されるため、拡大処理された周囲音と拡大処理のなされないセンター音とは融合された音として視聴される。センター音信号の拡大処理を弱めたり、あるいは拡大処理されたセンター音と拡大処理のなされないセンター音とのレベル比の調整は設計事項であり、センター音の音源の中抜けが少なく、且つ左右音とセンター音とが分離することなく視聴される適当な配分比を設定することになる。
制御器２９は、上記の各回路ブロックの制御を行う。
【００１７】
なお、ここで、ＦＦＴ２１、２２によるセンター音源の抽出を正弦周波数成分及び余弦周波数成分のそれぞれを用いて行うとして述べた。ＦＦＴ２１、２２によるセンター音源の抽出は周波数成分のレベル、周波数成分の位相差を調べ、例えばレベル差が３ｄＢ程度であり、且つ位相差が例えば３０度以内である場合にセンター音源であるとして抽出するようにしても良い。
【００１８】
音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２での処理についてさらに述べる。
図２は、視聴者５９の前面に、例えば開き角２０度で配置される左右のスピーカ５１、５２から発音される音場を、標準的な開き角６０度で配置される仮想スピーカ５３、５４から発音された音として視聴させるための音像定位拡大について示している。即ち、スピーカ５１、５２から発音される音が、仮想スピーカ５３、５４から発音された音として視聴者５９に聞こえさせるようにする。その場合の左側仮想スピーカ５３から発音されて視聴者５９の左側の耳元に到達する音の伝達関数をｈll、右側の耳元に到達する音の伝達関数をｈlrとする。右側仮想スピーカ５４から発音されて視聴者５９の右側の耳元に到達する音の伝達関数をｈrr、左側の耳元に到達する音の伝達関数をｈrlとする。左右の仮想スピーカ５３、５４から再生する信号をｘl（ｔ）、ｘr（ｔ）とするとき、左右の耳元に到達する信号ｆl（ｔ）、ｆr（ｔ）は次式で示される。
【００１９】
【数１】
【００２０】
図３を参照し、左右のスピーカ５５、５６から発音させ、式（１）の信号ｆl（ｔ）、ｆr（ｔ）を視聴者５８の左右の耳元に到達させるためのトランスオーラル信号処理について述べる。
同図は、そのトランスオーラル再生処理を説明するための図であり、収録現場において人工頭５７の左右の耳元で収音されるＰl（ｔ）、Ｐr（ｔ）の音を、視聴者５８の左右の耳元に生じさせる信号処理について説明している。
まず、人工頭５７の左右の耳元で収音された信号Ｐl（ｔ）、Ｐr（ｔ）は再生現場に設置されるトランスオーラル再生処理器１２に入力される。トランスオーラル再生処理器から出力される信号をｌ（ｔ）、ｒ（ｔ）とし、信号ｌ（ｔ）、ｒ（ｔ）を左右のスピーカ５５、５６から発音させる。
【００２１】
ここでスピーカ５５から視聴者５８の左右の耳元までの伝達関数をｈLS（ｔ）、ｈLO（ｔ）とし、スピーカ５６から視聴者５８の右左の耳元までの伝達関数をｈRS（ｔ）、ｈRO（ｔ）とし、視聴者５８の左右の耳元に到達すべき音をＰl（ｔ）、Ｐr（ｔ）とし、次式で表される。
【数２】
【００２２】
式（２）の両辺をフーリエ変換し、行列の形で表すと式（３）が得られる。
【数３】
【００２３】
ここで、システムのフィルタ行列をＦとすると式（３）は次式で示される。
【数４】
【００２４】
式（４）において、Ｆは式（３）中の４つの伝達関数行列式Ｈの逆行列である。このＦで構成されたトランスオーラルシステムをフィードバック方式と呼ぶ。
行列Ｈはさらに次式の様に変形できる。以下、（ｔ）を省いて記述する。
【数５】
【００２５】
式（５）を式（３）に代入し、両辺をＨLSＨRSで除す。
【数６】
【００２６】
式（６）をフーリエ逆変換し、移項する。
【数７】
【００２７】
図４を参照し、音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２で行うフィルタ処理の特性について述べる。
音像定位拡大処理器１１は式（１）に示した処理を行う回路ブロックであり、フィルタ１１１は入力される左側の信号ｘl（ｔ）にｈll（ｔ）＋ｈrl（ｔ）の特性を与え、フィルタ１１２は入力される右側の信号ｘr（ｔ）にｈlr（ｔ）＋ｈrr（ｔ）の特性を与える。
トランスオーラル再生処理器１２は式（７）に示した処理を行う回路ブロックである。即ち、音像定位拡大処理器１１から出力されるｆl（ｔ）、ｆr（ｔ）をそのまま視聴者５８に視聴させようとするものである。
ｆl（ｔ）＝Ｐl（ｔ）、ｆr（ｔ）＝Ｐr（ｔ）とさせるための信号処理を行う。
式（７）に示した特性はトランスオーラル再生処理器１２に示すフィルタ１２１、１２２、１２５、１２６、加算回路（減算回路）１２３、及び１２４により得ることが出来る。
【００２８】
音像定位拡大処理器１１及びトランスオーラル再生処理器１２により、狭い間隔で配置される再生用スピーカを用い、再生音を通常の間隔で配置されるスピーカの位置から発音された音としてヘッドフォン受聴されるように音像定位を拡大処理して視聴できるものの、左右スピーカの中央に定位されるセンター音源も拡大音響信号処理されて視聴される。センター音処理部２は、センター音源を左右音響入力信号から抽出し、拡大音響信号処理を行うことなく再生させるためセンター音源の音像が必要以上に大きくなったり、中抜け音として視聴されるのを防止している。
【００２９】
図５を参照し、音響信号生成装置１０の処理の流れについて説明する。
まず、Ｓ（ステップ）７１で音響信号生成装置１０には左右音響入力信号が入力される。Ｓ７２で左右音響入力信号はステレオ音拡大処理部１とセンター音処理部２とに供給される。Ｓ７３でステレオ音拡大処理部１は左右音響入力信号の音像定位拡大処理及びトランスオーラル再生処理を行い、拡大音響信号を生成する。Ｓ７４でセンター音処理部２は左右音響入力信号をＦＦＴ処理し、振幅および位相情報、又は正弦波成分及び余弦波成分の成分情報を得る。Ｓ７５で、ＦＦＴ処理して得られた成分情報が左右の音響入力信号同士で同一である、即ちセンター音信号であるかが、左右に配置されるスピーカの近辺から再生される音響信号との比較において判定される。Ｓ７６で、左右で似通った周波数及びレベル成分が検出される場合はセンター音信号であるとして判定される。そのセンター音成分が抽出される。Ｓ７７で、抽出された中央成分はＩＦＦＴされ、センター音信号が得られる。
Ｓ７８で、Ｓ７３で拡大処理された入力信号と、Ｓ７７で抽出されたセンター音信号とが加算される。Ｓ７９で加算して得られる音響信号が出力信号として音響信号生成装置１０から出力される。
【００３０】
図６を参照し、音響信号生成装置１０の応用処理の流れについて説明する。
図６に示す応用処理は、図５に示した処理に比し、入力信号からセンター音信号を抽出する処理方法で異なっている。図５に示したと同じ処理については同じ符号を付し説明を省く。
Ｓ８１において、Ｓ７５で判定して得られた左右音響信号の中央成分が存在する周波数特性から、中央成分のみを通過させるためのフィルタ特性を得る。Ｓ８２で、得られたバンドパス特性を有するフィルタを実現する。そのフィルタは急峻な通過、遮断特性を有するイコライザ特性とも類似している。Ｓ８３で、Ｓ７２により供給された入力信号を、Ｓ８２で実現された特性で通過させることによりセンター音信号を抽出する。Ｓ７８以降は同様に動作し、音響信号が音響信号生成装置１０から出力される。
【００３１】
以上のように、本実施例で示した音響信号生成装置１０によれば、入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段２１、２２と、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段２３と、周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段２４と、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段２７と、加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段２８と、左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段３、４とを備えるので、ステレオ信号を所定間隔の左右スピーカよりも狭い間隔に配置される狭間隔スピーカから発音させ、ステレオ信号を狭間隔スピーカよりも広い間隔の広がりを有する拡大ステレオ信号として生成すると共に、左右スピーカの中央に定位される中央音源のみは拡大ステレオ音響信号の効果を与えなく、中抜け感を伴わない再生用音響信号として生成することを可能とする音響信号生成装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施に係る音響信号生成装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施に係る音響信号生成装置のトランスオーラル処理を説明するための図である。
【図４】本発明の実施に係る音響信号生成装置の音像定位拡大処理器の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施に係る音響信号生成装置の動作例をフローチャートで示した図である。
【図６】本発明の実施に係る音響信号生成装置の応用動作例をフローチャートで示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ ステレオ音拡大処理部
２ センター音処理部
３、４ 加算器
１０ 音響信号生成装置
１１ 音像定位拡大処理器
１２ トランスオーラル再生処理器
２１、２２ ＦＦＴ
２３ 振幅位相比較器
２４ 中央成分判定器
２５、２６ 中央成分抽出器
２７ 成分加算器
２８ ＩＦＦＴ
２９ 制御器
１１１、１１２、１２１、１２２、１２５、１２６ フィルタ
１２３、１２４ 加算回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される左右２チャンネルのオーディオ信号を左右１組のスピーカにおいて再生した際に得られる音像定位位置よりも左右に拡大した位置に音像定位させる処理を前記入力されるオーディオ信号に対して行って得た拡大オーディオ信号を出力する音響信号生成装置において、
前記入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、
前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、
前記周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、
前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、
前記加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、
前記左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、前記ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段と、
を備えることを特徴とする音響信号生成装置。
【請求項１】
入力される左右２チャンネルのオーディオ信号を左右１組のスピーカにおいて再生した際に得られる音像定位位置よりも左右に拡大した位置に音像定位させる処理を前記入力されるオーディオ信号に対して行って得た拡大オーディオ信号を出力する音響信号生成装置において、
前記入力される左右２チャンネルのオーディオ信号のそれぞれをフーリエ変換して所定周波数間隔ごとの各周波数の正弦波成分及び余弦波成分を得るＦＦＴ手段と、
前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第１の周波数群を検出すると共に、前記ＦＦＴ手段より得られた各周波数毎の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分と右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分とのレベルを比較しレベル差が所定の範囲にある周波数を１つのまとまりとした第２の周波数群を検出する周波数群検出手段と、
前記周波数群検出手段により検出された第１の周波数群の周波数及び第２の周波数群の周波数のうち共通な周波数を検出する周波数検出手段と、
前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の正弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の正弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の正弦波成分同士を加算して加算正弦波成分を得ると共に、前記ＦＦＴ手段により得られた各周波数の左チャンネルオーディオ信号の余弦波成分及び各周波数の右チャンネルオーディオ信号の余弦波成分のうち、前記周波数検出手段で検出された共通な周波数の余弦波成分同士を加算して加算余弦波成分を得る加算手段と、
前記加算手段より得られた加算正弦波成分及び加算余弦波成分を逆フーリエ変換して加算オーディオ信号を得るＩＦＦＴ手段と、
前記左右に拡大した位置に音像定位させる処理を行った拡大オーディオ信号に、前記ＩＦＦＴ手段で得られた加算オーディオ信号を加算した信号を新たな拡大オーディオ信号として生成する信号生成手段と、
を備えることを特徴とする音響信号生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−９２４１１（Ｐ２００８−９２４１１Ａ）
【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２００６−２７２７２５（Ｐ２００６−２７２７２５）
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【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４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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