特許 7673308 音響信号処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-25

(45)【発行日】2025-05-08

(54)【発明の名称】音響信号処理装置

(51)【国際特許分類】

   H04S 1/00 20060101AFI20250428BHJP

   H04S 7/00 20060101ALI20250428BHJP

【ＦＩ】

H04S1/00 200

H04S7/00 300

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2024126073

(22)【出願日】2024-08-01

【審査請求日】2024-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】524291012

【氏名又は名称】荻田 和明

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】荻田 和明

【審査官】▲徳▼田 賢二

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００９／１４４７８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００７／０４６２８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００８／１５２７２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２５８６７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｓ １／００

Ｈ０４Ｓ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力信号を処理し、仮想音源から近い耳に伝播する音声に相当する第１伝播信号を生成する第１信号生成部と、
前記入力信号を処理し、前記仮想音源から遠い耳に伝播する音声に相当する第２伝播信号を生成する第２信号生成部と、
を備え、
前記第１信号生成部及び前記第２信号生成部は、それぞれ、
対応する入力信号を、周波数帯域が互いに異なる複数の帯域信号に分けるフィルタ部と、
前記周波数帯域が低いほど遅延時間が長くなるようにして、前記複数の帯域信号をそれぞれ遅延処理する遅延処理部と、
遅延処理された前記複数の帯域信号を再混合し、対応する伝播信号を生成する再混合部と、
を含む、
音響信号処理装置。

【請求項2】

前記第１信号生成部及び前記第２信号生成部のうち少なくとも１つが、
対応する仮想音源から対応する耳に直接伝播する音声に相当する直接伝播信号を生成する直接信号生成部と、
当該対応する仮想音源から反射して当該対応する耳に伝播する音声に相当する反射伝播信号を生成する反射信号生成部と、
を含む、
請求項１に記載の音響信号処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音響信号処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、左右の仮想音源による直接音に相当する直接音信号と、直接音の反射音に相当する反射音信号と、受聴者の両耳におけるクロストーク音に相当するクロストーク音信号とをミキサで混合し、ミキサの出力をヘッドホンのスピーカに供給する音響信号処理技術を開示している。クロストーク信号は、入力信号に帯域分割処理及び遅延処理することによって形成される。直接音信号は、入力信号を遅延処理することにより形成される。直接音と反射音との伝達時間差を考慮して、反射音信号は、直接音信号を遅延処理することにより形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－２３４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記技術においては、クロストーク音信号に対する遅延処理が具体的に考慮されていない。また、直接音信号に対しては、クロストーク信号の遅延を補償するための遅延処理しかなされていない。そのため、仮想音源が受聴者から離れて定位されているかのように受聴者に感じさせることが難しい。また、仮想音源と受聴者との間の距離感を調整することが難しい。

【0005】

本発明は、仮想音源と受聴者との間の距離感を容易に調整可能な音響信号処理装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、入力信号を処理し、仮想音源から近い耳に伝播する音声に相当する第１伝播信号を生成する第１信号生成部と、前記入力信号を処理し、前記仮想音源から遠い耳に伝播する音声に相当する第２伝播信号を生成する第２信号生成部と、を備え、前記第１信号生成部及び前記第２信号生成部は、それぞれ、対応する入力信号を、周波数帯域が互いに異なる複数の帯域信号に分けるフィルタ部と、前記周波数帯域が低いほど遅延時間が長くなるようにして、前記複数の帯域信号をそれぞれ遅延処理する遅延処理部と、遅延処理された前記複数の帯域信号を混合し、対応する伝播信号を生成する再混合部と、を含む、音響信号処理装置を提供する。

【0007】

上記構成によれば、入力信号を左右の出力信号に変換するにあたり、仮想音源から左右の耳に伝播される音声に相当する２種の伝播信号が生成される。いずれの伝播信号も、対応する入力信号を複数の帯域信号に分け、複数の帯域信号を遅延処理し、遅延処理された複数の帯域信号を再混合することによって、生成される。この遅延処理においては、周波数帯域が低いほど遅延時間が長くなるようにして、複数の帯域信号がそれぞれ処理される。

【0008】

これにより、左右の出力信号に距離情報を付加できる。帯域信号ごとの遅延時間を調整することにより、受聴者が感じる仮想音源と自身との間の距離感を調整することが可能になる。

【0009】

前記第１信号生成部及び前記第２信号生成部のうち少なくとも１つが、対応する仮想音源から対応する耳に直接伝播する音声に相当する直接伝播信号を生成する直接信号生成部と、当該対応する仮想音源から反射して当該対応する耳に伝播する音声に相当する反射伝播信号を生成する反射信号生成部と、を含んでもよい。

【0010】

上記構成によれば、反射を考慮でき、より鮮明な音像を受聴者に感じさせることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、仮想音源と受聴者との間の距離感を容易に調整可能な音響信号処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る音響信号処理装置を備える音声再生装置を示す概念図。

【図2】第１実施形態に係る音響信号処理装置の概略構成図。

【図3】第２実施形態に係る音響信号処理装置を備える音声再生装置を示す概念図。

【図4】第２実施形態に係る音響信号処理装置の一部概略構成図。

【図5】第２実施形態に係る音響信号処理装置の一部概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、同一の又は対応する要素には全図を通じて同一の符号を付し、詳細な説明の重複を省略する。

【0014】

図１は、音声再生装置１の一例として、ステレオ式のイヤホンを示す。音声再生装置１は、本実施形態に係る音響信号処理装置１０（図２を参照）と、ステレオ式の音声出力部とを備える。音声出力部は、左スピーカ２Ｌ及び右スピーカ２Ｒを含む。

【0015】

図１及び図２を併せて参照して、音響信号処理装置１０は、例えば、音声再生装置１に収容された基板上に実装される電気回路によって実現される。音響信号処理装置１０は、左チャンネル及び右チャンネルのステレオ音響信号を、左入力信号及び右入力信号として入力する左入力端子１１Ｌ及び右入力端子１１Ｒを備える。音響信号処理装置１０は、左入力信号及び右入力信号を左出力信号及び右出力信号に変換する。音響信号処理装置１０は、左チャンネル及び右チャンネルのステレオ音響信号として、左出力信号及び右出力信号を出力する左出力端子１２Ｌ及び右出力端子１２Ｒを備える。

【0016】

音声出力部は、出力端子１２Ｌ，１２Ｒと接続される。左スピーカ２Ｌは、左出力端子１２Ｌと接続され、左出力信号を音声として出力する。右スピーカ２Ｒは、右出力端子１２Ｒと接続され、右出力信号を音声として出力する。

【0017】

本実施形態においては、音声再生装置１がイヤホン又はヘッドホンであり、左スピーカ２Ｌは、受聴者９０の左耳９１Ｌに装着され、左耳９１Ｌの外耳内で音声を出力する。右スピーカ２Ｒは、受聴者９０の右耳９１Ｒに装着され、右耳９１Ｒの外耳内で音声を出力する。

【0018】

図１を参照して、音声再生装置１の信号変換処理においては、左仮想音源３Ｌ及び右仮想音源３Ｒと、仮想音源３Ｌ，３Ｒから受聴者９０の耳９１Ｌ，９１Ｒへの音の伝播経路４とが、仮想的に想定される。

【0019】

仮想音源３Ｌ，３Ｒは、受聴者９０の前後方向に位置調整可能であり、例えば、受聴者９０の頭部９２から前方に離れた位置に定位される。伝播経路４には、第１左伝播経路４ＬＤ、第２左伝播経路４ＬＸ、第１右伝播経路４ＲＤ、及び第２右伝播経路４ＲＸの４系統が含まれる。第１左伝播経路４ＬＤは、左仮想音源３Ｌから左耳９１Ｌへの経路である。第２左伝播経路４ＬＸは、左仮想音源３Ｌから右耳９１Ｒへの経路である。第１右伝播経路４ＲＤは、右仮想音源３Ｒから右耳９１Ｒへの経路である。第２右伝播経路４ＲＸは、右仮想音源３Ｒから左耳９１Ｌへの経路である。本実施形態では、いずれの伝播経路４も直線的である。第１左伝播経路４ＬＤ及び第１右伝播経路４ＲＤは、対応する仮想音源と、当該仮想音源に近い側の耳との間の経路である。第２左伝播経路４ＬＸ及び第２右伝播経路４ＲＸは、対応する仮想音源と、当該仮想音源から遠い側の耳との間の経路である。

【0020】

受聴者９０は、実際には音声が音声出力部から外耳内で出力されている状況下で、音声が前方に離れた左右の仮想音源３Ｌ，３Ｒから出力されているかのように感じ得る。受聴者９０は、音声が仮想音源３Ｌ，３Ｒから２系統の伝播経路４ＬＤ，４ＲＸを介して左耳９１Ｌに、２系統の伝播経路４ＲＤ，４ＬＸを介して右耳９１Ｒに届いているかのように、感じ得る。

【0021】

次に、図２を参照して、このような感覚を実現する音響信号処理装置１０の構成について説明する。なお、入力端子１１Ｌ，１１Ｒと出力端子１２Ｌ，１２Ｒとの間において処理される「信号」とは、電気的な音響信号である。

【0022】

音響信号処理装置１０は、前述した左入力端子１１Ｌ、右入力端子１１Ｒ、左出力端子１２Ｌ、及び右出力端子１２Ｒの他、左入力増幅部１３Ｌ、右入力増幅部１３Ｒ、第１左信号生成部１４ＬＤ、第２左信号生成部１４ＬＸ、第１右信号生成部１４ＲＤ、第２右信号生成部１４ＲＸ、左混合部１５Ｌ、右混合部１５Ｒ、左出力増幅部１６Ｌ、及び右出力増幅部１６Ｒを備える。

【0023】

左入力増幅部１３Ｌは、左入力端子１１Ｌに入力された左入力信号を増幅する。右入力増幅部１３Ｒは、右入力端子１１Ｒに入力された右入力信号を増幅する。左入力信号は、左仮想音源３Ｌと対応する。右入力信号は、右仮想音源３Ｒと対応する。

【0024】

第１左信号生成部１４ＬＤは、左入力増幅部１３Ｌで増幅された左入力信号を処理し、第１左伝播信号を生成する。第１左伝播信号は、左仮想音源３Ｌから第１左伝播経路４ＬＤを介して左耳９１Ｌに伝播する音声に相当する信号である。

【0025】

第２左信号生成部１４ＬＸは、左入力増幅部１３Ｌで増幅された左入力信号を処理し、第２左伝播信号を生成する。第２左伝播信号は、左仮想音源３Ｌから第２左伝播経路４ＬＸを介して右耳９１Ｒに伝播する音声に相当する信号である。

【0026】

第１右信号生成部１４ＲＤは、右入力増幅部１３Ｒで増幅された右入力信号を処理し、第１右伝播信号を生成する。第１右伝播信号は、右仮想音源３Ｒから第１右伝播経路４ＲＤを介して右耳９１Ｒに伝播する音声に相当する信号である。

【0027】

第２右信号生成部１４ＲＸは、右入力増幅部１３Ｒで増幅された右入力信号を処理し、第２右伝播信号を生成する。第２右伝播信号は、右仮想音源３Ｒから第２右伝播経路４ＲＸを介して左耳９１Ｌに伝播する音声に相当する信号である。

【0028】

左混合部１５Ｌは、第１左伝播信号と第２右伝播信号とを混合し、左出力信号を生成する。左出力増幅部１６Ｌは、左混合部１５Ｌで生成された左出力信号を増幅する。左出力端子１２Ｌは、左出力増幅部１６Ｌで増幅された左出力信号を出力する。

【0029】

右混合部１５Ｒは、第１右伝播信号と第２左伝播信号とを混合し、右出力信号を生成する。右出力増幅部１６Ｒは、右混合部１５Ｒで生成された右出力信号を増幅する。右出力端子１２Ｒは、右出力増幅部１６Ｒで増幅された右出力信号を出力する。

【0030】

左スピーカ２Ｌを左耳９１Ｌに装着し且つ右スピーカ２Ｒを右耳９１Ｒに装着した状態で、受聴者９０は、スピーカ２Ｌ，２Ｒから出力される音声が、左仮想音源３Ｌから左伝播経路４ＬＤ，４ＬＸを介して左耳９１Ｌ及び右耳９１Ｒに伝播しているかのように感じ得る。また、受聴者９０は、スピーカ２Ｌ，２Ｒから出力される音声が、右仮想音源３Ｒから右伝播経路４ＲＤ，４ＲＸを介して左耳９１Ｌ及び右耳９１Ｒに伝播しているかのように感じ得る。

【0031】

第１左信号生成部１４ＬＤ、第２左信号生成部１４ＬＸ、第１右信号生成部１４ＲＤ、及び第２右信号生成部１４ＲＸは、いずれも、フィルタ部２１、遅延処理部２２、再混合部２３、及びレベル調整部２４を含む。

【0032】

フィルタ部２１は、対応する入力信号を、周波数帯域が互いに異なる複数の帯域信号に分ける。フィルタ部２１は、４つの信号生成部１４ＬＤ，１４ＬＸ，１４ＲＤ，１４ＲＸそれぞれに対応して、第１左フィルタ部２１ＬＤ、第２左フィルタ部２１ＬＸ、第１右フィルタ部２１ＲＤ、及び第２右フィルタ部２１ＲＸを含む。

【0033】

左仮想音源３Ｌからの伝播信号を生成する第１左信号生成部１４ＬＤ及び第２左信号生成部１４ＬＸに関し、「対応する入力信号」とは、左入力信号である。本実施形態では、フィルタ部２１が、これら２つの信号生成部１４ＬＤ，１４ＬＸで共通である。すなわち、第１左フィルタ部２１ＬＤ及び第２左フィルタ部２１ＬＸが、左フィルタ部２１Ｌとして単一化されている。左フィルタ部２１Ｌは、左仮想音源３Ｌからの伝播信号（第１左伝播信号及び第２左伝播信号）の生成のため、左入力信号を複数の帯域信号に分ける。

【0034】

右仮想音源３Ｒからの伝播信号を生成する第１右信号生成部１４ＲＤ及び第２右信号生成部１４ＲＸに関し、「対応する入力信号」とは、右入力信号である。本実施形態では、フィルタ部２１が、これら２つの信号生成部１４ＲＤ，１４ＲＸで共通である。すなわち、第１右フィルタ部２１ＲＤ及び第２右フィルタ部２１ＲＸが、右フィルタ部２１Ｒとして単一化されている。右フィルタ部２１Ｒは、右仮想音源３Ｒからの伝播信号（第１右伝播信号及び第２右伝播信号）の生成のため、右入力信号を複数の帯域信号に分ける。

【0035】

本実施形態では、単なる一例として、左フィルタ部２１Ｌ及び右フィルタ部２１Ｒの各々において、高帯域信号、中帯域信号、及び低帯域信号の３つの帯域信号が得られる。高帯域信号は、対応する入力信号から高周波数成分（例えば、２ｋＨｚ以上）を抽出して得られた信号である。中帯域信号は、対応する入力信号から中周波数成分（例えば、１ｋＨｚ～２ｋＨｚ）を抽出して得られた信号である。低帯域信号は、対応する入力信号から低周波数成分（例えば、１ｋＨｚ以下）を抽出して得られた信号である。これを実現するため、左フィルタ部２１Ｌ及び右フィルタ部２１Ｒの各々が、例えば、高帯域信号を得るハイパスフィルタ、低帯域信号を得るローパスフィルタ、及び中帯域信号を得るバンドパスフィルタを有していてもよい。

【0036】

遅延処理部２２は、４つの信号生成部１４ＬＤ，１４ＬＸ，１４ＲＤ，１４ＲＸそれぞれに対応して、第１左遅延処理部２２ＬＤ、第２左遅延処理部２２ＬＸ、第１右遅延処理部２２ＲＤ、及び第２右遅延処理部２２ＲＸを含む。第１左遅延処理部２２ＬＤ及び第２左遅延処理部２２ＬＸは、左フィルタ部２１Ｌから、左入力信号を分けて得られた複数（例えば、３つ）の帯域信号を入力する。第１右遅延処理部２２ＲＤ及び第２右遅延処理部２２ＲＸは、右フィルタ部２１Ｒから、右入力信号を分けて得られた複数（例えば、３つ）の帯域信号を入力する。

【0037】

遅延処理部２２は、入力された複数の帯域信号に対し、２種の遅延処理を行う。

【0038】

第一に、仮想音源から耳に至る伝播経路の距離情報を付加するために、帯域信号の周波数帯域に応じて、遅延処理が行われる。この種の遅延処理では、各遅延処理部２２において、複数の帯域信号間で互いに異なる帯域遅延時間が設定される。各遅延処理部２２は、周波数帯域が低いほど帯域遅延時間が長くなるようにして、複数の帯域信号をそれぞれ遅延処理する。低帯域信号用の帯域遅延時間を「低域遅延時間」、中帯域信号用の帯域遅延時間を「中域遅延時間」、高帯域信号用の帯域遅延時間を「高域遅延時間」、と呼ぶ。

【0039】

低帯域信号は、低域遅延時間だけ遅延するように遅延処理される。中帯域信号は、中域遅延時間だけ遅延するように遅延処理される。高帯域信号は、高域遅延時間だけ遅延するように遅延処理される。低域遅延時間は中域遅延時間よりも長く、中域遅延時間は、高域遅延時間よりも長い。低域遅延時間は、例えば２ミリ秒～４ミリ秒、中域遅延時間は、例えば１ミリ秒～２ミリ秒、高域遅延時間は、例えば０秒～０．５ミリ秒である。低域遅延時間、中域遅延時間、及び高域遅延時間は、４つの遅延処理部２２ＬＤ，２２ＬＸ，２２ＲＤ，２２ＲＸ間で、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0040】

第二に、対応する伝播経路差に応じて、遅延処理が行われる。例えば、左仮想音源３Ｌから右耳９１Ｒに至る第２左伝播経路４ＬＸは、左耳９１Ｌに至る第１左伝播経路４ＬＤよりも長いため、左仮想音源３Ｌからの音が右耳９１Ｒに到達する時期は、左耳９１Ｌへの到達時期に対し、ΔｔＬ（例えば、０秒～１ミリ秒）だけ遅延する。第２左遅延処理部２２ＬＸは、この伝播時間差ΔｔＬに応じて、入力された複数の帯域信号を遅延処理する。この種の遅延処理では、各遅延処理部２２において、複数の帯域信号間で、一律の伝播遅延時間が設定されてもよい。第１左遅延処理部２２ＬＤにおいては、伝播経路差が０であるため、伝播遅延時間は０ミリ秒となる。

【0041】

第１右遅延処理部２２ＲＤ及び第２右遅延処理部２２ＲＸについても、これと同様である。右仮想音源３Ｒから左耳９１Ｒに至る第２右伝播経路４ＲＸは、右耳９１Ｒに至る第１右伝播経路４ＲＤよりも長いため、右仮想音源３Ｒからの音が左耳９１Ｌに到達する時期は、右耳９１Ｒへの到達時期に対し、ΔｔＲ（例えば、０秒～１ミリ秒）だけ遅延する。

【0042】

上記の結果として、各遅延処理部２２における各帯域信号は、当該遅延処理部２２に応じた伝播遅延時間と、当該帯域信号の周波数帯域に応じた帯域遅延時間との和に相当する遅延時間だけ遅延するように、遅延処理される。

【0043】

なお、周波数帯域が最も高い帯域信号（本例では、高帯域信号）については、その帯域遅延時間（本例では、高域遅延時間）が、ゼロであってもよい。換言すれば、高帯域信号は、周波数帯域に応じた遅延処理の対象外であってもよい。この場合においても、低域遅延時間及び中域遅延時間を設定することにより、周波数帯域が最も低い帯域信号（低帯域信号）について、遅延が最も長くなる。よって、周波数帯域が低いほど遅延時間が長くなる。また、高帯域信号にも伝播遅延時間は設定され得るため、高域遅延時間がゼロであっても、正値の遅延時間が高帯域信号に設定され得る。

【0044】

再混合部２３は、遅延処理された複数の帯域信号を再混合し、対応する伝播信号を生成する。再混合部２３は、４つの信号生成部１４ＬＤ，１４ＬＸ，１４ＲＤ，１４ＲＸそれぞれに対応して、第１左再混合部２３ＬＤ、第２左再混合部２３ＬＸ、第１右再混合部２３ＲＤ、及び第２右再混合部２３ＲＸを含む。

【0045】

第１左再混合部２３ＬＤは、第１左遅延処理部２２ＬＤと対応すると共に、第１左伝播信号と対応する。第１左再混合部２３ＬＤは、第１左遅延処理部２２ＬＤで遅延処理された複数の帯域信号を再混合し、それにより第１左伝播信号を生成して左混合部１５Ｌに出力する。

【0046】

第２左再混合部２３ＬＸ、第１右再混合部２３ＲＤ、及び第２右再混合部２３ＲＸも、これと同様である。第２左再混合部２３ＬＸは、第２左伝播信号を右混合部１５Ｒに出力する。第１右再混合部２３ＲＤは、第１右伝播信号を右混合部１５Ｒに出力する。第２右再混合部２３ＲＸは、第２右伝播信号を左混合部１５Ｌに出力する。

【0047】

人間は、外耳で音を集めて鼓膜に伝え、中耳で鼓膜の振動を増幅し、蝸牛で振動を神経興奮（電気信号）に変換し、内耳神経を介して脳に神経興奮を伝達することで、音を認識する。フォン・ベーケーシのモデルとして良く知られているとおり、蝸牛の基部の液体に伝えられた純音の振動は、流体の流れを作り出して基底膜を揺らしながら蝸牛の頂部へ向かって波として伝わる。この振動は、周波数に応じたある距離までしか到達しない。高い音（高周波数帯域の音）なら振動は僅かしか伝わらず、低い音（低周波数帯域の音）なら先端の方まで振動が及ぶ。この限界の距離の少し前で基底膜の振動は最も大きくなり、異なる音の高さの純音は、それぞれ基底膜の異なる位置で振動パターンを作り出す。これは、あたかもＦＦＴ（高速フーリエ変換）の様な処理が行われ、音響信号が周波数ごとに脳に伝わることを示す。

【0048】

本件発明者は、複数のスペクトルを含む音が発生された場合に、周波数が高いほど音響信号の位相が進み、且つその位相が距離に比例して進むことを見出した。そして、周波数に応じた位相のずれは、蝸牛から出力される電気信号の発生タイミングの差となって現れ、脳がこの時間差を距離の差として認識することを見出した。

【0049】

そこから、入力信号を周波数帯域分割し、周波数帯域が低いほど遅延時間が長くなるようにして複数の帯域信号をそれぞれ遅延処理し、遅延処理された複数の帯域信号を再混合すれば、仮想音源と受聴者との間に距離感を生むことができると着想した。複数の帯域信号に付加される帯域遅延時間の調整により、仮想音源と受聴者との間の距離を調整できると着想した。具体的には、低域の遅延時間が長いと音源が遠くに、遅延時間が短いと音源が近くに感じさせられると着想した。

【0050】

本実施形態に係る音響信号処理装置１０においては、上記のように生成された第１左伝播信号及び第２右伝播信号が左混合部１５Ｌで混合され、それにより左出力信号が生成される。また、上記のように生成された第１右伝播信号及び第２左伝播信号が右混合部１５Ｒで混合され、それにより右出力信号が生成される。これにより、各伝播信号に距離情報が付加され、ひいては左右の出力信号に距離情報が付加される。よって、仮想音源３Ｌ，３Ｒと受聴者９０との間の距離感を容易に調整できる。

【0051】

フィルタ部２１は、第１左信号生成部１４ＬＤと第２左信号生成部１４ＬＸとで共通であり、第１右信号生成部１４ＲＤと第２右信号生成部１４ＲＸとで共通である。これにより、音響信号処理装置１０の構成を簡素化できる。

【0052】

レベル調整部２４は、再混合前の帯域信号のレベルを調整する。レベル調整部２４は、対応する伝播経路の距離や方向に応じて、レベルを調整する。例えば、第１左伝播経路４ＬＤの方が第２左伝播経路４ＬＸよりも短いので、レベル調整部２４は、第１左伝播信号の各帯域信号のレベルを、第２左伝播信号の各帯域信号のレベルよりも高くなるように調整する。第１右伝播信号及び第２右伝播信号についても、これと同様である。また、レベル調整部２４は、クロストーク音声に対応する伝播信号（第２左伝播信号及び第２右伝播信号）の各帯域信号に対し、周波数に応じてレベルを調整する。斜め前の音源（左耳にとっては右側の仮想音源、右耳にとっては左側の仮想音源）から届く音声は、周波数が高いほど聞こえにくくなるとされる。この点を考慮して、レベル調整部２４は、第２左伝播信号の各帯域信号のレベルを、周波数が高いほど低くなるように調整する。第２右伝播信号についても、これと同様である。このようなレベル調整により、より鮮明な音像を受聴者に感じさせることができる。

【0053】

次に、図３～図５を参照して、第２実施形態に係る音響信号処理装置１０について、第１実施形態との相違を中心に説明する。

【0054】

図３を参照して、本実施形態に係る音声再生装置１の信号変換処理においても、仮想音源３Ｌ，３Ｒから受聴者９０の耳９１Ｌ，９１Ｒへの音の伝播経路４として、第１左伝播経路４ＬＤ、第２左伝播経路４ＬＸ、第１右伝播経路４ＲＤ、及び第２右伝播経路４ＲＸが、仮想的に想定される。

【0055】

第１左伝播経路４ＬＤは、左仮想音源３Ｌから直接的に左耳９１Ｌに至る第１左直接経路４ＬＤｄと、左仮想音源３Ｌから肩９３を経由して左耳９１Ｌに至る第１左反射経路４ＬＤｒとを含む。他の３つの伝播経路も、これと同様である。第２左伝播経路４ＬＸは、第２左直接経路４ＬＸｄ及び第２左反射経路４ＬＸｒを含む。第１右伝播経路４ＲＤは、第１右直接経路４ＲＤｄ及び第１右反射経路４ＲＤｒを含む。第２右伝播経路４ＲＸは、第２右直接経路４ＲＸｄ及び第２右反射経路４ＲＸｒを含む。

【0056】

直接経路４ＬＤｄ，４ＬＸｄ，４ＲＤｄ，４ＲＸｄは、直線状であり、第１実施形態における第１左伝播経路４ＬＤ、第２左伝播経路４ＬＸ、第１右伝播経路４ＲＤ、及び第２右伝播経路４ＲＸ（図１を参照）に相当する。反射経路４ＬＤｒ，４ＬＸｒ，４ＲＤｒ，４ＲＸｒは、折れ線状である。

【0057】

図４を参照して、第１左信号生成部１４ＬＤは、第１左直接信号生成部１４ＬＤｄと、第１左反射信号生成部１４ＬＤｒとを含む。第１左直接信号生成部１４ＬＤｄは、左入力増幅部１３Ｌで増幅された左入力信号を処理し、左仮想音源３Ｌから第１左直接経路４ＬＤｄを介して左耳９１Ｌに直接伝播する音声に相当する第１左直接伝播信号を生成する。第１左反射信号生成部１４ＬＤｒは、左入力増幅部１３Ｌで増幅された左入力信号を処理し、左仮想音源３Ｌから第１左反射経路４ＬＤｒを介して肩９３で反射して左耳９１Ｌに伝播する音声に相当する第１左反射伝播信号を生成する。

【0058】

第１左直接信号生成部１４ＬＤｄと、第１左反射信号生成部１４ＬＤｒとは、フィルタ部２１を共有している。第１左直接信号生成部１４ＬＤｄと、第１左反射信号生成部１４ＬＤｒとは、遅延処理部２２及び再混合部２３を個別に有している。

【0059】

第１左直接信号生成部１４ＬＤｄも第１左反射信号生成部１４ＬＤｒも、遅延処理部２２において、フィルタ部２１で分けられた複数の帯域信号それぞれに遅延処理を行う。第１左反射経路４ＬＤｒの方が長いので、第１左反射信号生成部１４ＬＤｒで設定される伝播遅延時間は、第１左直接信号生成部１４ＬＤｄで設定される伝播遅延時間よりも長い。なお、遅延処理部２２においては、第１実施形態と同様に、周波数帯域に応じた遅延処理も行われる。更に、第１左直接経路４ＬＤｄと第１左反射経路４ＬＤｒとの距離の違いを考慮して、レベル調整部２４は、第１左反射伝播信号のレベルが、第１左直接伝播信号のレベルよりも低くなるように、伝播信号のレベルを調整する。第１左直接信号生成部１４ＬＤｄは、再混合部２３で複数の帯域信号を混合することにより第１左直接伝播信号を生成する。第１左反射信号生成部１４ＬＤｒは、再混合部２３で複数の帯域信号を混合することにより第１左反射伝播信号を生成する。第１左直接伝播信号及び第１左反射伝播信号は、左混合部１５Ｌで混合される。

【0060】

図４及び図５を参照して、本実施形態では、第２左信号生成部１４ＬＸ、第１右信号生成部１４ＲＤ、及び第２右信号生成部１４ＲＸも、これと同様である。第２左信号生成部１４ＬＸは、第２左直接伝播信号を生成する第２左直接信号生成部１４ＬＸｄと、第２左反射伝播信号を生成する第２左反射信号生成部１４ＬＸｒとを含む。第１右信号生成部１４ＲＤは、第１右直接伝播信号を生成する第１右直接信号生成部１４ＲＤｄと、第１右反射伝播信号を生成する第１右反射信号生成部１４ＲＤｒとを含む。第２右信号生成部１４ＲＸは、第２右直接伝播信号を生成する第２右直接信号生成部１４ＲＸｄと、第２右反射伝播信号を生成する第２右反射信号生成部１４ＲＸｒとを含む。

【0061】

第２右直接伝播信号及び第２右反射伝播信号は、第１左直接伝播信号及び第１左反射伝播信号と共に、左混合部１５Ｌで混合される。第２左直接伝播信号、第２左反射伝播信号、第１右直接伝播信号、及び第１右反射伝播信号は、右混合部１５Ｒで混合される。

【0062】

本実施形態によれば、肩反射を考慮でき、より鮮明な音像を受聴者に感じさせることができる。第１左信号生成部１４ＬＤ、第２左信号生成部１４ＬＸ、第１右信号生成部１４ＲＤ、及び第２右信号生成部１４ＲＸの全てにおいて、肩反射が考慮されるので、音像が一層鮮明になり得る。

【0063】

これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能である。

【0064】

例えば、遅延処理部２２は、対応する入力信号を、３つ以外の個数（例えば、２つ又は４以上）の帯域信号に分けてもよい。

【0065】

第２実施形態においては、第１左信号生成部１４ＬＤ、第２左信号生成部１４ＬＸ、第１右信号生成部１４ＲＤ、及び第２右信号生成部１４ＲＸの全てが、直接信号生成部及び反射信号生成部を含んでいる。これは単なる一例であり、第１左信号生成部１４ＬＤ、第２左信号生成部１４ＬＸ、第１右信号生成部１４ＲＤ、及び第２右信号生成部１４ＲＸの少なくとも１つが、直接信号生成部及び反射信号生成部を含んでいてもよい。

【0066】

第２実施形態において、肩９３での反射が想定されている。これは単なる一例であり、反射伝播信号及び反射経路は、壁など、他の反射体で反射することが想定されていてもよい。また、想定される反射体が、複数であってもよい。別の言い方では、同じ仮想音源と同じ耳との間に、複数の反射経路が想定されてもよい。

【0067】

上記実施形態及び図面では、レベル調整部２４が、遅延処理部２２と再混合部２３との間に設けられている。これは単なる一例である。レベル調整部２４は、各帯域信号のレベルを調整可能であればよく、その配置は特に限定されない。レベル調整部２４は、フィルタ部２１と遅延処理部２２との間に設けられていてもよく、遅延処理部２２に設けられていてもよく、再混合部２３に設けられていてもよい。

【0068】

上記実施形態では、仮想音源が左右２つである。これは単なる一例であり、音響信号処理装置１０において仮想される音源の数は、１つでもよいし、３以上であってもよい。別の言い方では、「入力信号を処理し、仮想音源から左耳に伝播する音声に相当する左伝播信号を生成する左信号生成部と、同じ入力信号を処理し、同じ仮想音源から右耳に伝播する音声に相当する右伝播信号を生成する右信号生成部と」からなる組の数が、１つでもよく、２つでもよく、３以上でもよい。

【0069】

音響信号処理装置１０は、イヤホン以外の音声再生装置１、例えばヘッドホンや、部屋等に設置されるスピーカにも適用可能である。

【0070】

上記実施形態では、音響信号処理装置１０が、音声再生装置１（の筐体等）に収容されたの基板上の回路として実現されている。これは単なる一例であり、情報端末装置（例えば、パーソナルコンピュータ、スマートフォン等）にインストールされているアプリケーション内に、音響信号処理装置１０がソフトウェアとして実装されていてもよく、この場合、音響信号処理装置１０は、アプリケーション内で、音響信号を上記同様に加工する。出力信号は、情報端末装置に有線で又は無線で接続された音声再生装置に入力される。

【符号の説明】

【0071】

１ 音声再生装置
２Ｌ，２Ｒ スピーカ
３Ｌ，３Ｒ 仮想音源
４ 伝播経路
４ＬＤ 第１左伝播経路
４ＬＤｄ 第１左直接経路
４ＬＤｒ 第１左反射経路
４ＬＸ 第２左伝播経路
４ＬＸｄ 第２左直接経路
４ＬＸｒ 第２左反射経路
４ＲＤ 第１右伝播経路
４ＲＤｄ 第１右直接経路
４ＲＤｒ 第１右反射経路
４ＲＸ 第２右伝播経路
４ＲＸｄ 第２右直接経路
４ＲＸｒ 第２右反射経路
１０ 音響信号処理装置
１１Ｌ，１１Ｒ 入力端子
１２Ｌ，１２Ｒ 出力端子
１３Ｌ，１３Ｒ 入力増幅部
１４ＬＤ 第１左信号生成部
１４ＬＤｄ 第１左直接信号生成部
１４ＬＤｒ 第１左反射信号生成部
１４ＬＸ 第２左信号生成部
１４ＬＸｄ 第２左直接信号生成部
１４ＬＸｒ 第２左反射信号生成部
１４ＲＤ 第１右信号生成部
１４ＲＤｄ 第１右直接信号生成部
１４ＲＤｒ 第１右反射信号生成部
１４ＲＸ 第２右信号生成部
１４ＲＸｄ 第２右直接信号生成部
１４ＲＸｒ 第２右反射信号生成部
１５Ｌ 左混合部
１５Ｒ 右混合部
１６Ｌ，１６Ｒ 出力増幅部
２１ フィルタ部
２１Ｌ 左フィルタ部
２１ＬＤ 第１左フィルタ部
２１ＬＸ 第２左フィルタ部
２１Ｒ 右フィルタ部
２１ＲＤ 第１右フィルタ部
２１ＲＸ 第２右フィルタ部
２２ 遅延処理部
２２ＬＤ 第１左遅延処理部
２２ＬＸ 第２左遅延処理部
２２ＲＤ 第１右遅延処理部
２２ＲＸ 第２右遅延処理部
２３ 再混合部
２３ＬＤ 第１左再混合部
２３ＬＸ 第２左再混合部
２３ＲＤ 第１右再混合部
２３ＲＸ 第２右再混合部
２４ レベル調整部
９０ 受聴者
９１Ｌ 左耳
９１Ｒ 右耳
９２ 頭部
９３ 肩

【要約】

【課題】 仮想音源と受聴者との間の距離感を容易に調整可能にする。
【解決手段】 音響信号処理装置１０が、左仮想音源３Ｌから左耳９１Ｌへの音声に相当する第１左伝播信号を生成する第１左信号生成部１４ＬＤ、左仮想音源３Ｌから右耳９１Ｒへの音声に相当する第２左伝播信号を生成する第２左信号生成部１４ＬＸ、右仮想音源３Ｒから右耳９１Ｒへの音声に相当する第１右伝播信号を生成する第１右信号生成部１４ＲＤ、及び右仮想音源３Ｒから左耳９１Ｌへの音声に相当する第２右伝播信号を生成する第２右信号生成部１４ＲＸを備える。これら信号生成部が、対応する入力信号を周波数帯域が互いに異なる複数の帯域信号に分けるフィルタ部２１、周波数帯域が低いほど遅延時間が長くなるようにして複数の帯域信号をそれぞれ遅延処理する遅延処理部２２、及び遅延処理された複数の帯域信号を再混合して対応する伝播信号を生成する再混合部２３を含む。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】