JP2012004668A - 頭部伝達関数生成装置、頭部伝達関数生成方法及び音声信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な頭部伝達関数を生成し得るようにする。
【解決手段】無響室２において直接波についての頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを測定し、当該頭部伝達関数Ｈを当該素の状態の伝達特性Ｔで正規化することによりゼロレベルが明確な相対値とし、周波数軸のデータにおける動径γｎ（ｍ）の平方根を算出することにより、電力の次元で測定された頭部伝達関数Ｈから電圧の次元の正規化頭部伝達関数ＨＮに正しく変換することができる。テレビジョン装置５０は、この正規化頭部伝達関数ＨＮを音声信号に畳み込むことにより、リスナに対し、強調されすぎておらず自然で高品質な音声を聴取させることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は頭部伝達関数生成装置、頭部伝達関数生成方法及び音声信号処理装置に関し、例えば搭載するスピーカにより再生する音声の音像位置を調整するテレビジョン装置に適用して好適なものである。

従来、テレビジョン装置や当該テレビジョン装置に接続するアンプ装置等においては、仮想音像定位と呼ばれる技術を利用して、再生する音声の音源を所望の位置に仮想的に定位させるものが提案されている。

この仮想音像定位は、例えばテレビジョン装置に配置される左右のスピーカ等で音声を再生したときに、予め想定された位置に音像を仮想的に定位させるものであり、具体的には次のような手法により実現される。

例えば左右２チャンネルのステレオ信号を、テレビジョン装置に配置される左右のスピーカで再生する場合を想定する。

図１に示すように、まず所定の測定環境において頭部伝達関数を測定する。具体的には、視聴者（リスナ）の両耳の近傍の位置（測定点位置）に、マイクロホンＭＬおよびＭＲを設置する。また、仮想音像定位させたい位置にスピーカＳＰＬおよびＳＰＲを配置する。ここで、スピーカは、電気音響変換部の一例であり、マイクロホンは、音響電気変換部の一例である。

そして、ダミーヘッドＤＨ（または人間つまりリスナ自体でも良い）が存在する状態で、まず、一方のチャンネル、例えば左チャンネルのスピーカＳＰＬで、例えばインパルスを音響再生する。そして、その音響再生により発せられたインパルスを上記マイクロホンＭＬ及びＭＲのそれぞれで収音して、左チャンネル用の頭部伝達関数を測定する。この例の場合、頭部伝達関数は、インパルスレスポンスとして測定する。

このとき左チャンネル用の頭部伝達関数としてのインパルスレスポンスには、図１に示すように、スピーカＳＰＬからの音波をマイクロホンＭＬで収音したインパルスレスポンス（以下、左主成分のインパルスレスポンスという）ＨＬｄと、スピーカＳＰＬからの音波をマイクロホンＭＲで収音したインパルスレスポンス（以下、左クロストーク成分のインパルスレスポンスという）ＨＬｃとを含む。

次に、右チャネルのスピーカＳＰＲで同様にインパルスを音響再生し、その音響再生により発せられたインパルスを上記マイクロホンＭＬおよびＭＲのそれぞれで収音する。そして、右チャンネル用の頭部伝達関数、つまり、右チャンネル用のインパルスレスポンスを測定する。

このとき、右チャンネル用の頭部伝達関数としてのインパルスレスポンスには、スピーカＳＰＲからの音波をマイクロホンＭＲで収音したインパルスレスポンス（以下、右主成分のインパルスレスポンスという）ＨＲｄと、スピーカＳＰＲからの音波をマイクロホンＭＬで収音したインパルスレスポンス（以下、右クロストーク成分のインパルスレスポンスという）ＨＲｃとを含む。

そしてテレビジョン装置は、左右のスピーカのそれぞれに供給する音声信号に音声信号処理を施すことにより、左チャンネル用の頭部伝達関数及び右チャネル用の頭部伝達関数それぞれのインパルスレスポンスをそのまま畳み込む。

すなわちテレビジョン装置は、左チャンネルの音声信号に対し、測定により得た左チャンネル用の頭部伝達関数、すなわち左主成分のインパルスレスポンスＨＬｄ及び左クロストーク成分のインパルスレスポンスＨＬｃをそのまま畳み込む。

またテレビジョン装置は、右チャンネルの音声信号に対し、測定により得た右チャンネル用の頭部伝達関数、すなわち右主成分のインパルスレスポンスＨＲｄ及び右クロストーク成分のインパルスレスポンスＨＲｃをそのまま畳み込む。

これによりテレビジョン装置は、左右のスピーカで音響再生するにもかかわらず、例えば左右２チャンネルステレオ音声の場合であれば、あたかもリスナの前方の所望の位置に設置された左右のスピーカで音響再生されているように音像定位（仮想音像定位）させることができる。

このように仮想音像定位においては、所定の位置のスピーカから出力された音波を所定の位置のマイクロホンで収音する場合の頭部伝達関数を予め測定しておき、当該頭部伝達関数を音声信号に畳み込むようになされている。

ところで頭部伝達関数を測定する場合には、スピーカやマイクロホン自体の音響特性が当該頭部伝達関数に影響を与えてしまう。このためテレビジョン装置は、このような頭部伝達関数を用いて音声信号に対し音声信号処理を施したとしても、必ずしも所望の位置に音像定位させ得ない可能性があった。

そこで、頭部伝達関数測定方法として、ダミーヘッドＤＨ等が存在する状態で得られた頭部伝達関数を、当該ダミーヘッドＤＨ等が存在しない状態で得られた素の状態の伝達特性によって正規化するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この頭部伝達関数測定方法によれば、スピーカやマイクロホン自体の音響特性を排除することができ、高精度な音像定位を得ることが可能となる。

特開２００９−１９４６８２号公報（第１図）

ところで、このように測定した頭部伝達関数を音声信号に畳み込んだ場合、これをスピーカから出力してその音声を聴取すると、当該スピーカが所望の位置に設置されている場合よりも強調されたような、すなわち広がりすぎたような音声になりやすいことが知られていた。

ここで、例えばテレビジョン装置においてイコライザ等を用い音声信号を補正することにより、音声における強調されたような感覚を低減できるとも考えられる。しかしながらこの場合、畳み込む頭部伝達関数を変化させることにもなるため、リスナが所望する音像を適切に定位できないおそれがある、という問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、高精度な頭部伝達関数を生成し得る頭部伝達関数生成装置及び頭部伝達関数生成方法並びに高精度な頭部伝達関数により所望の仮想音像定位感を得られる音声信号処理装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明の頭部伝達関数生成装置及び頭部伝達関数生成方法においては、第１の測定環境において生成された第１の頭部伝達関数及び第２の測定環境において生成された第２の頭部伝達関数を入力し、第１の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第１の利得を、第２の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第２の利得で正規化すると共にその平方根を算出するようにした。

本発明は、頭部伝達関数を正規化することにより基準となるゼロレベルを定めることができるため、平方根の算出といった簡単な演算により電力の次元から電圧の次元に変換された正規化頭部伝達関数を生成することができる。

また本発明の音声信号処理装置においては、第１の測定環境において生成された第１の頭部伝達関数を入力する第１入力部と、第２の測定環境において生成された第２の頭部伝達関数を入力する第２入力部と、第１の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第１の利得を、第２の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第２の利得で正規化すると共にその平方根を算出することにより変換正規化利得を生成する変換正規化処理部と、変換正規化利得を基に時間軸データでなる正規化頭部伝達関数を生成する頭部伝達関数生成部と、正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込む畳込処理部とを設けるようにした。

本発明の音声信号処理装置は、頭部伝達関数を正規化することにより基準となるゼロレベルを定めることができるため、平方根の算出といった簡単な演算により電力の次元から電圧の次元に変換された正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことができる。

本発明によれば、頭部伝達関数を正規化することにより基準となるゼロレベルを定めることができるため、平方根の算出といった簡単な演算により電力の次元から電圧の次元に変換された正規化頭部伝達関数を生成することができる。かくして本発明は、高精度な頭部伝達関数を生成し得る頭部伝達関数生成装置及び頭部伝達関数生成方法を実現できる。

また本発明によれば、頭部伝達関数を正規化することにより基準となるゼロレベルを定めることができるため、平方根の算出といった簡単な演算により電力の次元から電圧の次元に変換された正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことができる。かくして本発明は、高精度な頭部伝達関数により所望の仮想音像定位感を得られる音声信号処理装置を実現できる。

従来の頭部伝達関数の測定環境を示す略線図である。 頭部伝達関数の測定の説明に供する略線図である。 頭部伝達関数及び素の状態の伝達特性を示す略線図である。 正規化処理回路の構成を示す略線的ブロック図である。 測定正規化処理の前後における頭部伝達関数の周波数特性を示す略線図である。 次元変換正規化処理回路の構成を示す略線的ブロック図である。 インパルスレスポンスの周波数特性を示す略線図である。 インパルスレスポンスの波形を示す略線図である。 現実音源方向位置及び想定音源方向位置の説明に供する略線図である。 第１の実施の形態による音声信号処理部の構成を示す略線的ブロック図である。 ２重正規化処理の概要を示す略線的ブロック図である。 定位正規化処理の前後における頭部伝達関数の周波数特性を示す略線図である。 ７．１チャンネルマルチサラウンドにおけるスピーカ配置例（１）を示す略線図である。 ７．１チャンネルマルチサラウンドにおけるスピーカ配置例（２）を示す略線図である。 第２の実施の形態における音声信号処理部の構成を示す略線的ブロック図である。 ２重正規化処理部の構成を示す略線的ブロック図である。 フロント処理部の回路構成を示す略線的ブロック図である。 センター処理部の回路構成を示す略線的ブロック図である。 サイド処理部の回路構成を示す略線的ブロック図である。 バック処理部の回路構成を示す略線的ブロック図である。 低域効果処理部の回路構成を示す略線的ブロック図である。 他の実施の形態による２重正規化処理部の構成を示す略線的ブロック図である。

以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．本発明の基本原理
２．第１の実施の形態（正規化処理を１段階のみ行う例）
３．第２の実施の形態（正規化処理を２段階行う例）
４．他の実施の形態

＜１．本発明の基本原理＞
実施の形態に先立ち、ここでは本発明の基本原理について説明する。

［１−１．頭部伝達関数の測定］
本発明では、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す頭部伝達関数測定システム１により、特定の音源からの反射波成分を除く直接波のみについて、頭部伝達関数を予め測定しておくようになされている。

頭部伝達関数測定システム１は、無響室２内にダミーヘッドＤＨ、スピーカＳＰ並びにマイクロホンＭＬ及びＭＲがそれぞれ所定の位置に設置されている。

無響室２は、壁面、天井面及び床面において音波を反射させず吸音するようになされている。このため無響室２では、マイクロホンＭＬ及びＭＲによりスピーカＳＰからの直接波のみを収音することができる。

ダミーヘッドＤＨは、リスナ（すなわち人体）を模した形状に構成されており、当該リスナの聴取位置に設置される。測定用音波を収音する収音部としてのマイクロホンＭＬ及びＭＲは、リスナの耳の耳殻内に相当する測定点位置にそれぞれ設置される。

測定用音波を発生する音源としてのスピーカＳＰは、聴取位置又は測定点位置を基点として、頭部伝達関数を測定しようとする方向の、所定の距離だけ離隔した位置（例えば位置Ｐ１）に設置される。以下では、このようにスピーカＳＰが設置された位置を想定音源方向位置と呼ぶ。

音声信号処理部３は、任意の音声信号を生成してスピーカＳＰへ供給すると共に、マイクロホンＭＬ及びＭＲにおいて収音された音声に基づく音声信号をそれぞれ取得し、所定の信号処理を施し得るようになされている。

因みに音声信号処理部３は、例えばサンプリング周波数が９６［ｋＨｚ］でなる８１９２サンプルのディジタルデータを生成するようになされている。

頭部伝達関数測定システム１は、まず図２（Ａ）に示したようにダミーヘッドＤＨが存在する状態で、頭部伝達関数の測定用音波としてインパルスを音声信号処理部３からスピーカＳＰへ供給して当該インパルスを再生する。

また頭部伝達関数測定システム１は、マイクロホンＭＬ及びＭＲによりそのインパルスレスポンスをそれぞれ収音し、生成した音声信号を音声信号処理部３へ供給する。

ここでマイクロホンＭＬ及びＭＲから得られたインパルスレスポンスは、このときのスピーカＳＰの想定音源方向位置における頭部伝達関数Ｈを表すものとなり、例えば図３（Ａ）に示すような特性となる。因みに図３（Ａ）は、時間軸データであるインパルスレスポンスを周波数軸データに変換したときの特性を表している。

ところで無響室２では、スピーカＳＰがダミーヘッドＤＨの右側に設置されている（図２（Ａ））。このため、ダミーヘッドＤＨの右側に設置されているマイクロホンＭＲにより得られたインパルスレスポンスは、右主成分のインパルスレスポンスＨＲｄ（図１）に相当し、マイクロホンＭＬにより得られたインパルスレスポンスは、右クロストーク成分のインパルスレスポンスＨＲｃ（図１）に相当する。

このように頭部伝達関数測定システム１は、まず無響室２にダミーヘッドＤＨがある測定環境で、想定音源方向位置における直接波のみの頭部伝達関数Ｈを測定するようになされている。

次に頭部伝達関数測定システム１は、図２（Ｂ）に示すように、ダミーヘッドＤＨを除去した状態で、同様にインパルスを音声信号処理部３からスピーカＳＰへ供給して当該インパルスを再生する。

また頭部伝達関数測定システム１は、同様にマイクロホンＭＬ及びＭＲによりそのインパルスレスポンスをそれぞれ収音し、生成した音声信号を音声信号処理部３へ供給する。

ここでマイクロホンＭＬ及びＭＲから得られたインパルスレスポンスは、このときのスピーカＳＰの想定音源方向位置における、ダミーヘッドＤＨや障害物等が存在しない素の状態の伝達関数Ｔを表すものとなり、例えば図３（Ａ）と対応する図３（Ｂ）に示すような特性となる。

この素の状態の伝達特性Ｔは、ダミーヘッドＤＨの影響を排除した、スピーカＳＰ並びにマイクロホンＭＬ及びＭＲによる測定系の特性を表すものとなる。

このように頭部伝達関数測定システム１は、無響室２にダミーヘッドＤＨが存在しない測定環境で、想定音源方向位置における直接波のみの素の状態の伝達関数Ｔを測定するようになされている。

さらに頭部伝達関数測定システム１は、聴取位置を基点として水平方向に１０度ごとの角度をなす位置Ｐ２、Ｐ３、…に測定点位置を設定して、ダミーヘッドＤＨがある状態の頭部伝達関数及び当該ダミーヘッドＤＨが存在しない素の状態の伝達特性をそれぞれ測定するようになされている。

因みに頭部伝達関数測定システム１では、図１の場合と同様、直接波について、２個のマイクロホンＭＬ及びＭＲそれぞれから、主成分の頭部伝達関数及び素の状態の伝達特性と、左右のクロストーク成分の頭部伝達関数及び素の状態の伝達特性とを得ることができる。

［１−２．マイクロホン及びスピーカの影響の排除（測定正規化処理）］
次に、頭部伝達関数に含まれるマイクロホン及びスピーカの影響の排除について説明する。

マイクロホンＭＬ及びＭＲ並びにスピーカＳＰを用いて頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達関数Ｔを測定した場合、当該頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達関数Ｔには、上述したように、当該マイクロホンＭＬ及びＭＲ並びにスピーカＳＰの影響がそれぞれに含まれてしまう。

そこで本発明では、特許文献１に記載されている手法と同様、頭部伝達関数Ｈを素の状態の伝達特性Ｔで正規化することにより（以下これを測定正規化とも呼ぶ）、マイクロホン及びスピーカの影響を排除した正規化頭部伝達関数ＨＮを生成するようになされている。

因みにここでは、簡略化のため、主成分についてのみ正規化処理の説明をし、クロストーク成分については説明を省略する。

図４は、頭部伝達関数の正規化処理を行う正規化処理回路１０の構成を示すブロック図である。

遅延除去頭詰め部１１は、頭部伝達関数測定システム１（図２（Ａ）及び（Ｂ））の音声信号処理部３から、想定音源方向位置における直接波のみの素の状態の伝達特性Ｔを表すデータを取得する。以下では、この素の状態の伝達特性Ｔを示すデータをＸｒｅｆ（ｍ）（ただしｍ＝０，１，２，…，Ｍ−１（Ｍ＝８１９２））と表記する。

また遅延除去頭詰め部１２は、頭部伝達関数測定システム１の音声信号処理部３から、想定音源方向位置における直接波のみの頭部伝達関数Ｈを表すデータを取得する。以下では、この頭部伝達関数Ｈを示すデータをＸ（ｍ）と表記する。

遅延除去頭詰め部１１及び１２は、想定音源方向位置に設置されたスピーカＳＰからの音波がマイクロホンＭＲへ到達するまでの時間に相当する遅延時間分だけ、当該スピーカＳＰにおいてインパルスが再生開始された時点からの頭の部分のデータをそれぞれ除去する。

これにより最終的に生成される正規化頭部伝達関数は、インパルスを発生するスピーカＳＰの位置（すなわち想定音源方向位置）と、インパルスを収音するマイクロホンの位置（すなわち測定点位置）との距離に無関係となる。これを換言すれば、生成される正規化頭部伝達関数は、インパルスを収音する測定点位置から見て、想定音源方向位置の方向のみに応じた頭部伝達関数となる。

また遅延除去頭詰め部１１及び１２は、素の状態の伝達特性ＴのデータＸｒｅｆ（ｍ）及び頭部伝達関数ＨのデータＸ（ｍ）それぞれについて、次段における時間軸データから周波数軸データへの直交変換を踏まえてデータ数を２のべき乗となるよう削減し、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１３及び１４にそれぞれ供給する。因みにこのときのデータ数はＭ／２となる。

ＦＦＴ部１３及び１４は、位相を考慮した複素高速フーリエ変換（複素ＦＦＴ）処理を行うことにより、素の状態の伝達特性ＴのデータＸｒｅｆ（ｍ）及び頭部伝達関数ＨのデータＸ（ｍ）を時間軸データから周波数軸データにそれぞれ変換する。

具体的にＦＦＴ部１３は、複素ＦＦＴ処理により、素の状態の伝達特性ＴのデータＸｒｅｆ（ｍ）を実部Ｒｒｅｆ（ｍ）及び虚部ｊＩｒｅｆ（ｍ）からなるＦＦＴデータ、すなわちＲｒｅｆ（ｍ）＋ｊＩｒｅｆ（ｍ）に変換し、これを極座標変換部１５へ供給する。

またＦＦＴ部１４は、複素ＦＦＴ処理により、頭部伝達関数のデータＸ（ｍ）を実部Ｒ（ｍ）及び虚部ｊＩ（ｍ）からなるＦＦＴデータ、すなわちＲ（ｍ）＋ｊＩ（ｍ）に変換し、これを極座標変換部１６へ供給する。

ＦＦＴ部１３及び１４で得られるＦＦＴデータは、周波数特性を表すＸ−Ｙ座標データとなる。ここで素の状態の伝達特性Ｔ及び頭部伝達関数Ｈ双方のＦＦＴデータを重ね合わせると、図５（Ａ）に示すように、全般的な傾向としては近似しており相関性が高いものの、相違する部分が散見され、また頭部伝達関数Ｈのみに特異なピークが現れていることが分かる。

因みに両特性の相関が比較的高いのは、頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔそれぞれを測定した状態（すなわち室内の音響特性）が、ダミーヘッドＤＨの有無のみを相違点とし全体として類似しているからであると考えられる。また、このときのデータ数はＭ／４となる。

極座標変換部１５及び１６は、これらのＦＦＴデータをＸ−Ｙ座標データ（直交座標データ）から極座標データにそれぞれ変換する。

具体的に極座標変換部１５は、素の状態の伝達特性ＴのＦＦＴデータＲｒｅｆ（ｍ）＋ｊＩｒｅｆ（ｍ）を大きさ成分である動径γｒｅｆ（ｍ）と、角度成分である偏角θｒｅｆ（ｍ）とに変換する。そして極座標変換部１５は、この動径γｒｅｆ（ｍ）及び偏角θｒｅｆ（ｍ）、すなわち極座標データを正規化処理部２０へ供給する。

また極座標変換部１６は、頭部伝達関数ＨのＦＦＴデータＲ（ｍ）＋ｊＩ（ｍ）を動径γ（ｍ）及び偏角θ（ｍ）に変換する。そして極座標変換部１６は、この動径γ（ｍ）及び偏角θ（ｍ）、すなわち極座標データを正規化処理部２０へ供給する。

正規化処理部２０は、ダミーヘッドＤＨが存在する状態で測定された頭部伝達関数Ｈを、ダミーヘッドＤＨ等の障害物が存在しない素の状態の伝達特性Ｔにより正規化する。

具体的に正規化および正規化処理部２０は、次の（１）式及び（２）式に従って正規化処理を行うことにより、正規化処理後の動径γｎ（ｍ）及び偏角θｎ（ｍ）をそれぞれ算出し、これらをＸ−Ｙ座標変換部２１へ供給する。

すなわち正規化処理部２０では、大きさ成分について動径γ（ｍ）を動径γｒｅｆ（ｍ）で除算すると共に、角度成分について偏角θ（ｍ）から偏角θｒｅｆ（ｍ）を減算することにより、極座標系のデータについての正規化処理を行うようになされている。

Ｘ−Ｙ座標変換部２１は、正規化処理後における極座標系のデータをＸ−Ｙ座標系（直交座標系）のデータに変換する。

具体的にＸ−Ｙ座標変換部２１は、極座標系の動径γｎ（ｍ）及び偏角θｎ（ｍ）を、Ｘ−Ｙ座標系の実部Ｒｎ（ｍ）及び虚部ｊＩｎ（ｍ）（ただしｍ＝０，１，…，Ｍ／４−１）からなる周波数軸データに変換し、逆ＦＦＴ部２２へ供給する。

因みに変換後の周波数軸データは、例えば図５（Ｂ）に示すような周波数特性となっており、正規化頭部伝達関数ＨＮを表すものとなる。

図５（Ｂ）からわかるように、正規化頭部伝達関数ＨＮは、正規化前の頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔの双方においてゲインが低かった低域及び高域の部分が持ち上げられたような周波数特性となっている。

また他の観点から見れば、正規化頭部伝達関数ＨＮは、おおむね頭部伝達関数Ｈと素の状態の伝達特性Ｔとの差分に相当しており、０［ｄＢ］を中心として周波数の変化に連れてゲインが正負に変動するような特性となっている。

逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）部２２は、複素逆高速フーリエ変換（複素逆ＦＦＴ）処理により、Ｘ−Ｙ座標系の周波数軸データである正規化頭部伝達関数データを、時間軸の正規化頭部伝達関数データであるインパルスレスポンスＸｎ（ｍ）に変換する。

具体的に逆ＦＦＴ部２２は、次の（３）式に従った演算処理を行うことにより、時間軸の正規化頭部伝達関数データであるインパルスレスポンスＸｎ（ｍ）を生成し、これをＩＲ（インパルスレスポンス）簡略化部２３へ供給する。

ＩＲ簡略化部２３は、インパルスレスポンスＸｎ（ｍ）を処理可能な、すなわち後述する畳込処理が可能なインパルス特性のタップ長に簡略化することにより正規化頭部伝達関数ＨＮとする。

具体的にＩＲ簡略化部２３は、インパルスレスポンスＸｎ（ｍ）を８０タップに、すなわちデータ列の先頭から８０個のデータでなるインパルスレスポンスＸｎ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，７９）に簡略化し、これを所定の記憶部に記憶させる。

この結果、正規化処理回路１０は、リスナの聴取位置又は測定点位置を基点としてスピーカＳＰを所定の想定音源方向位置に設置したとき（図２（Ａ）及び（Ｂ））における、当該想定音源方向位置に対する主成分の正規化頭部伝達関数ＨＮを生成することができる。

このようにして生成された正規化頭部伝達関数ＨＮは、測定に用いたマイクロホンＭＬ及びＭＲ並びにスピーカＳＰの特性による影響が除去されたものとなる。

このため正規化処理回路１０は、例えば頭部伝達関数測定システム１において周波数特性が平坦な、特性の良い高価なマイクロホンやスピーカ等をわざわざ用いることなく、測定に用いたマイクロホンＭＬ及びＭＲ並びにスピーカＳＰの特性の影響を除去することができる。

因みに正規化処理回路１０は、クロストーク成分についても同様の演算処理を行うことにより、想定音源方向位置に対するクロストーク成分の正規化頭部伝達関数ＨＮを生成し、これを所定の記憶部に記憶させるようになされている。

なお正規化処理回路１０における各信号処理は、全てＤＳＰ（Digital Signal Processor）で行うことができる。この場合において、遅延除去頭詰め部１１及び１２、ＦＦＴ部１３及び１４、極座標変換部１５及び１６、正規化処理部２０、Ｘ−Ｙ座標変換部２１、逆ＦＦＴ部２２並びにＩＲ簡略部２３については、それぞれをＤＳＰで構成しても良く、或いは全体をまとめて１個若しくは複数個のＤＳＰで構成するようにしても良い。

このように正規化処理回路１０は、頭部伝達関数Ｈを素の状態の伝達特性Ｔで正規化することにより（以下これを測定正規化処理と呼ぶ）、マイクロホンＭＬ及びＭＲ並びに及びスピーカＳＰといった測定用の機器による影響を排除した正規化頭部伝達関数ＨＮを生成するようになされている。

［１−３．電力電圧変換処理］
ところで頭部伝達関数測定システム１（図２）では、頭部伝達関数Ｈ等を測定する際、上述したように、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）等のインパルスでなる音声信号（以下これを供給音声信号と呼ぶ）をスピーカＳＰに供給し、音声として出力させる。

これと共に頭部伝達関数測定システム１では、例えばマイクロホンＭＬによりその音声を集音し、音声信号（以下これを測定音声信号と呼ぶ）を生成する。この測定音声信号がインパルスレスポンスを表すものとなる。

ここで測定音声信号は、スピーカＳＰの音圧特性を測定した際の測定結果と同等であり、例えば当該スピーカＳＰからマイクロホンＭＬまでの距離を２倍にすると、その音圧レベルが６［ｄＢ］低下することになる。

一般に音圧特性はエネルギー表示であるため、音圧レベルにおける６［ｄＢ］の低下は、その音圧が１／４倍（１／２^２倍）になったことを意味する。このことは、実測により得られたインパルスレスポンスが、音圧の次元、すなわちエネルギーまたは電力の次元で表現されていることを意味している。

このように頭部伝達関数測定システム１では、スピーカＳＰに供給した供給音声信号が電圧の次元であるのに対し、マイクロホンＭＬにより得られた測定音声信号が電力の次元となっている。

ここで、供給音声信号と測定音声信号との関係を数式により表すことを検討する。例えばスピーカＳＰ及びマイクロホンＭＬの周波数特性が完全にフラットであると仮定し、供給音声信号の電圧をＸｉ［Ｖ］とし、測定音声信号の電圧をＸｏ［Ｖ］とする。

頭部伝達関数の測定時におけるスピーカＳＰからの出力音圧Ｐｉは、当該スピーカＳＰの能率をＧｓとし、インピーダンスをＺ［Ω］とすると、次の（４）式のように表すことができる。

また測定音声信号の電圧Ｘｏは、マイクロホンＭＬの感度をＧｍとすると、（４）式の関係を利用して、次の（５）式のように表すことができる。

この（５）式から、測定音声信号の電圧Ｘｏが供給音声信号の電圧Ｘｉの２乗に比例した関係となっていることがわかる。

このため、例えば測定音声信号として得られた電力の次元のインパルスレスポンスを基に頭部伝達関数を生成して音声信号に畳み込んだ場合、正しい（電圧の次元の）インパルスレスポンスに基づいた頭部伝達関数を畳み込む場合よりも、強調されたような音声信号となってしまう。

そこで、電力の次元で表現されている測定音声信号を電圧の次元に変換することについて検討する。一般に、測定音声信号を電力の次元から電圧の次元に変換する場合、基本的には平方根を算出すれば良いことになるが、実際には以下の二点が大きな問題となる。

一番目の問題は、マイクロホンＭＬにより収音したインパルスレスポンスに反射音や残響音等が含まれていると、数式上、供給音声信号の電圧Ｘｉについての２次の多項式となるため、当該供給音声信号の電圧Ｘｉについて解くことが困難な点である。

例えば、直接波、１次反射波、２次反射波、…、ｎ次反射波をそれぞれＸ０、Ｘ１（ａ）、Ｘ２（ｂ）、…、Ｘｎ（ｍ）とし、１次以降の反射係数をそれぞれε（ａ）、ε（ｂ）、…、ε（ｎ）とする。また、スピーカＳＰから出力された音声信号のエネルギーに対する１次以降の相対空間減衰係数をそれぞれδ（ａ）、δ（ｂ）、…、δ（ｎ）とする。

直接波Ｘ０については次の（６）式のように表すことができ、１次反射波Ｘ１（ａ）、２次反射波Ｘ２（ｂ）、…、ｎ次反射波Ｘｎ（ｍ）についてはそれぞれ次の（７）式のように表すことができる。

また測定音声信号の電圧Ｘｏは、次の（８）式のように表すことができる。

すなわち（６）〜（８）式からわかるように、測定音声信号の電圧Ｘｏについて平方根を算出するだけでは、供給音声信号の電圧Ｘｉについての一次関数にはならず、２次方程式を解くといった複雑な演算処理を行う必要がある。

二番目の問題は、仮に直接波の信号成分のみを分離できたとしても、測定音声信号はあくまで相対値に過ぎず、反射波や残響音等の影響により、入出力のユニティゲインとなる信号レベル、すなわち平方根が１となる基準点を明確に規定できない点である。

従って、測定音声信号の電圧Ｘｏについて単純に平方根を算出するだけでは、供給音声信号の電圧Ｘｉとの関係を明らかにすることはできない。

一方、本願発明では、これらの問題点について、次のように解決することができる。

第１の問題点について、本願発明の頭部伝達関数測定システム１では、上述したように無響室２内で壁等による反射波（いわゆる残響音）を発生させずに直接波のみを収音する。すなわち頭部伝達関数測定システム１では、（７）式の各項を全て排除した、（６）式の直接波Ｘ０のみを独立して得ることができる。

これにより頭部伝達関数測定システム１では、（８）式の右辺が第１項のみとなるため、その両辺の平方根を算出するだけで、供給音声信号の電圧Ｘｉについての数式として表すことができる。

また第２の問題点について、本願発明の正規化処理回路１０（図４）では、上述したように、正規化処理において、（１）式に従い頭部伝達関数Ｈの動径γ（ｍ）を素の状態の伝達特性Ｔの動径γｒｅｆ（ｍ）により除算する。

この除算は、頭部伝達関数におけるゲインを相対化することでもある。このため正規化処理後の動径γｎ（ｍ）は、図５（Ｂ）に示したように、０［ｄＢ］となる信号レベルが定まり、これに伴い平方根が１となる基準点も明確となる。

これらを踏まえて本願発明では、正規化処理後の動径γｎ（ｍ）について平方根を算出するようになされている。このことは、（６）式の両辺についてそれぞれの平方根を算出し供給音声信号の電圧Ｘｉについて整理した場合に相当し、インパルスレスポンスを電力の次元から電圧の次元に変換することになる。以下では、このように正規化処理後の動径γｎ（ｍ）について平方根を算出する処理を次元変換処理と呼ぶ。

具体的に本発明では、頭部伝達関数を生成する際、正規化処理回路１０に代えて、図６に示す次元変換正規化処理回路３０により正規化処理及び次元変換処理を行う。

この次元変換正規化処理回路３０は、全体的に正規化処理回路１０と類似した構成を有しているものの、正規化処理部２０とＸ−Ｙ座標変換部２１との間に次元変換処理部３１を設けた点が相違している。

次元変換処理部３１は、正規化処理部２０により算出された正規化処理後の動径γｎ（ｍ）について平方根を算出するようになされている。具体的に次元変換処理部３１は、次の（９）式に従って動径γ’ｎ（ｍ）に変換する。

その後次元変換処理部３１は、算出した動径γ’ｎ（ｍ）及び供給されたままの偏角θｎ（ｍ）をＸ−Ｙ座標変換部２１へ供給する。

Ｘ−Ｙ座標変換部２１は、正規化処理回路１０において正規化処理後の動径γｎ（ｍ）及び偏角θｎ（ｍ）が供給された場合と同様に、動径γ’ｎ（ｍ）及び偏角θｎ（ｍ）をＸ−Ｙ座標系（直交座標系）のデータに変換するようになされている。

ここで次元変換処理の前後におけるインパルスレスポンスの周波数特性は、それぞれ図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すような波形となる。

図７（Ｂ）では、図７（Ａ）と同様に多数のピークを有する特性となっているものの、それぞれのピークレベルが低減されている、すなわち各ピークが０［ｄＢ］に近づいていることがわかる。

また次元変換処理の前後におけるインパルスレスポンスを時間軸データとして表すと、それぞれ図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すような波形となる。

図８（Ｂ）では、図８（Ａ）と同様に多数のピークを有し徐々に減衰していくものの、それぞれの振幅が縮小されていることがわかる。

このように本願発明では、無響室２で直接波のみを測定して得られた頭部伝達関数について正規化処理及び次元変換処理を施すことにより、電力の次元から電圧の次元に変換された適切な正規化頭部伝達関数を生成するようになされている。

＜２．第１の実施の形態＞
次に、上述した基本原理に基づく第１の実施の形態として、テレビジョン装置５０について説明する。

［２−１．テレビジョン装置の構成］
テレビジョン装置５０は、図９（Ａ）に示すように、表示パネル５０Ｄの下方の位置に左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲが搭載されており、当該スピーカＳＰＬ及びＳＰＲから音声を出力するようになされている。またテレビジョン装置５０は、リスナの前方に所定の間隔だけ離れて設置されている。

テレビジョン装置５０は、上述した正規化処理及び次元変換処理を施した頭部伝達関数を、出力すべき音声信号に畳み込んだ上でスピーカＳＰＬ及びＳＰＲから出力するようになされている。

このときテレビジョン装置５０は、図１０に示す音声信号処理部６０により、左右２チャンネルの音声信号に頭部伝達関数の畳込処理を施し、これらを所定のアンプ（図示せず）経由でスピーカＳＰＬ及びＳＰＲへ供給するようになされている。

音声信号処理部６０は、頭部伝達関数を記憶する不揮発性の記憶部６２、頭部伝達関数を音声信号へ畳み込む畳込処理部６３及び音声信号に所定の後処理を施す後処理部６５を有している。

記憶部６２は、頭部伝達関数測定システム１（図２）によりテレビジョン装置５０における右側のスピーカＳＰＲについて測定した頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを基に、次元変換正規化処理回路３０（図６）により生成された正規化頭部伝達関数ＨＮを記憶している。

因みに左側のスピーカＳＰＬについては、設置されている位置がスピーカＳＰＬと左右対称であるため、右側のスピーカＳＰＲについての正規化頭部伝達関数ＨＮを利用するようになされている。

畳込処理部６３は、記憶部６２に記憶されている正規化頭部伝達関数ＨＮを読み出し、
左右の音声信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒそれぞれに畳み込む畳込処理を行い、その結果生成された音声信号Ｓ３Ｌ及びＳ３Ｒを後処理部６５へ供給する。

このとき畳込処理部６３は、頭部伝達関数の測定時におけるスピーカ及びマイクロホンの影響を排除すると共に、電力の次元から電圧の次元に変換された適切な正規化頭部伝達関数を各音声信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒに適用することができる。

後処理部６５は、音声信号のレベル調整を行うレベル調整部６６Ｌ及び６６Ｒ、音声信号の振幅を制限する振幅制限部６７Ｌ及び６７Ｒ、並びに音声信号のノイズ成分を軽減するノイズ軽減部６８Ｌ及び６８Ｒにより構成されている。

まず後処理部６５は、畳込処理部６３から供給される音声信号Ｓ３Ｌ及びＬ３Ｒをそれぞれレベル調整部６６Ｌ及び６６Ｒへ供給する。

レベル調整部６６Ｌ及び６６Ｒは、音声信号Ｓ３Ｌ及びＳ３Ｒについて、それぞれスピーカＳＰＬ及びＳＰＲからの出力に適したレベルに調整することにより音声信号Ｓ４Ｌ及びＳ４Ｒを生成し、それぞれ振幅制限部６７Ｌ及び６７Ｒへ供給する。

振幅制限部６７Ｌ及び６７Ｒは、音声信号Ｓ４Ｌ及びＳ４Ｒについて振幅を制限する処理を行うことにより音声信号Ｓ５Ｌ及びＳ５Ｒを生成し、それぞれノイズ軽減部６８Ｌ及び６８Ｒへ供給する。

ノイズ軽減部６８Ｌ及び６８Ｒは、音声信号Ｓ５Ｌ及びＳ５Ｒについてノイズを軽減する処理を行うことにより音声信号Ｓ６Ｌ及びＳ６Ｒを生成し、図示しないアンプを介してこれらをスピーカＳＰＬ及びＳＰＲ（図９（Ａ））へ供給する。

これに応じてテレビジョン装置５０は、左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲから、音声信号Ｓ６Ｌ及びＳ６Ｒに基づいた音声を出力する。この結果テレビジョン装置５０は、リスナに対し、スピーカＳＰＬ及びＳＰＲ自体の特性による影響が低減された良好な音質の音声を聴取させることができる。

［２−２．動作及び効果］
以上の構成において、第１の実施の形態では、まず頭部伝達関数測定システム１（図２）によりテレビジョン装置５０のスピーカＳＰＬについて無響室２における直接波のインパルスレスポンスを基に頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを生成する。

次に、次元変換正規化処理回路３０（図６）により、正規化頭部伝達関数ＨＮを生成し、これをテレビジョン装置５０における音声信号処理部６０の記憶部６２に予め記憶させる。

このとき次元変換正規化処理回路３０は、次元変換処理部３１によって動径γｎ（ｍ）の平方根を算出して動径γ’ｎ（ｍ）を生成し後段へ供給するといった極めて単純な演算処理により、電力の次元から電圧の次元に正しく変換された正規化頭部伝達関数ＨＮを生成することができる。

そしてテレビジョン装置５０は、記憶部６２から正規化頭部伝達関数ＨＮを読み出し、畳込処理部６３によって音声信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒに当該正規化頭部伝達関数ＨＮそれぞれ畳み込むことにより音声信号Ｓ３Ｌ及びＳ３Ｒを生成し、これらに基づいた音声をスピーカＳＰＬ及びＳＰＲから出力する。

この結果テレビジョン装置５０は、電圧の次元に変換された適切な正規化頭部伝達関数ＨＮを音声信号Ｓ１Ｌ及びＳ１Ｒにそれぞれ畳み込むことができるので、リスナに対し、強調されすぎておらず自然で高品質な音声を聴取させることができる。

このときテレビジョン装置５０は、測定正規化処理を行っているため、頭部伝達関数の測定用のスピーカ及びマイクロホンによる影響を適切に排除することができる。

以上の構成によれば、第１の実施の形態によるテレビジョン装置５０は、直接波についての頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを基に測定正規化処理及び次元変換処理を経て生成された正規化頭部伝達関数ＨＮを各音声信号にそれぞれ畳み込み、その音声を各スピーカから出力する。これによりテレビジョン装置５０は、電力の次元で測定され電圧の次元に正しく変換された正規化頭部伝達関数ＨＮを各音声信号にそれぞれ畳み込むことができ、リスナに対し、強調されすぎておらず自然で高品質な音声を聴取させることができる。

＜３．第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態によるテレビジョン装置７０について説明する。

［３−１．音像定位及び２重正規化処理の原理］
テレビジョン装置７０は、テレビジョン装置５０（図９（Ａ））と同様、表示パネル７０Ｄの下方の位置に左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲが搭載されている。

ここで右側のスピーカＳＰＲに着目すると、当該スピーカＳＰＲは、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、リスナを基点に表示パネル７０Ｄのほぼ中央の位置（以下これを表示中心７０Ｃと呼ぶ）に対して右方向に１５度、下方向に１０度の位置に搭載されている。以下、このように現実に音源（スピーカＳＰＬ及びＳＰＲ等）が配置されている位置を現実音源方向位置ＰＲと呼ぶ。

このためテレビジョン装置７０では、スピーカＳＰＬ及びＳＰＲからそれぞれの音声をそのまま再生した場合、表示パネル７０Ｄの中央の位置よりも下側から全チャンネルの音声が出力されているような音像を形成することになる。

そこでテレビジョン装置７０では、頭部伝達関数を用いた正規化処理により、各チャンネルの音像を所望の箇所に定位させるようになされている。ここでは、頭部伝達関数を用いた仮想音像定位の原理について説明する。

ここでは、テレビジョン装置７０における右側のスピーカＳＰＲから出力される音声の音像を定位させたい所望の位置（以下これを想定音源方向位置ＰＡと呼ぶ）を、リスナを基点に表示中心７０Ｃに対して右方向に３０度傾き、上下方向に関しては同等の高さとなる位置とする。

一般に頭部伝達関数は、リスナの位置を基準としたときの音源の方向及び位置に応じて相違することが知られている。

すなわち、音像を定位させたい所望の位置（想定音源方向位置ＰＡ）についての頭部伝達関数Ｈ（以下これを想定方向頭部伝達関数ＨＡと呼ぶ）を音声信号に畳み込むことにより、当該音声信号に基づいた音声を聴取したリスナに対し、その音像を当該想定音源方向位置ＰＡに定位させることが可能となる。

ところで、リスナが音源から出力された音声を実際に聴取するときには、当該リスナの位置を基準とした現実の音源の方向及び位置に応じた音声、すなわち現実音源方向位置ＰＲについての頭部伝達関数Ｈ（以下これを現実方向頭部伝達関数ＨＲと呼ぶ）が畳み込まれたような音声を聴取することになる。

このため、音声信号に対し想定方向頭部伝達関数ＨＡを単純に畳み込むだけでは、音源が設置されている位置に関する現実方向頭部伝達関数ＨＲの影響が残っているため、所望の位置に適切に音像定位させ得ず、また音質の劣化を招くおそれがある。

そこで第２の実施の形態では、想定方向頭部伝達関数ＨＡを現実方向頭部伝達関数ＨＲによって正規化することにより（以下これを定位正規化と呼ぶ）、現実音源方向位置ＰＲの影響を排除した正規化頭部伝達関数ＨＮを生成するようになされている。

具体的な演算処理としては、マイクロホン及びスピーカ等の測定用の機器による影響を排除する測定正規化の場合と同様、正規化処理回路１０（図４）により正規化処理を行うことができる。

この場合、正規化処理回路１０の遅延除去頭詰め部１１は、頭部伝達関数測定システム１（図２（Ａ）及び（Ｂ））の音声信号処理部３から、現実音源方向位置ＰＲにおける直接波のみの現実方向頭部伝達関数ＨＲを表すデータを取得する。

また遅延除去頭詰め部１１は、頭部伝達関数測定システム１の音声信号処理部３から、想定音源方向位置ＰＡにおける直接波のみの想定方向頭部伝達関数ＨＡを表すデータを取得する。

その後正規化処理回路１０は、第１の正規化処理を行う場合と同様の演算処理を行うことにより、想定方向頭部伝達関数ＨＡを現実音源方向位置ＰＲにより正規化した正規化頭部伝達関数ＨＮを生成し、これを正規化頭部伝達関数記憶部２３に記憶させる。

このように正規化処理回路１０は、想定方向頭部伝達関数ＨＡを現実方向頭部伝達関数ＨＲで正規化した場合には（以下これを定位正規化処理と呼ぶ）、現実音源方向位置ＰＲの影響を排除した正規化頭部伝達関数ＨＮを生成することができる。

さらに正規化処理回路１０では、予め想定方向頭部伝達関数ＨＡ及び現実方向頭部伝達関数ＨＲをそれぞれ正規化しておくことにより、測定正規化処理及び定位正規化処理による２重正規化処理を施した２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成することもできる。

第２の実施の形態では、このような原理に基づいた２重正規化処理として、図１１に概要を示すように、正規化処理回路１０と同様の構成でなる正規化処理回路１０Ｒ及び１０Ａによる１段目の正規化処理に続いて、次元変換正規化処理回路３０による２段目の正規化処理を行うようになされている。

正規化処理回路１０Ｒは、現実音源方向位置ＰＲについて、頭部伝達関数ＨＲを素の状態の伝達関数ＴＲにより測定正規化して現実方向正規化頭部伝達関数ＨＮＲを生成する。因みに現実方向正規化頭部伝達関数ＨＮＲは、例えば図１２（Ａ）に破線で示すような周波数特性となる。

正規化処理回路１０Ａは、想定音源方向位置ＰＡについて、頭部伝達関数ＨＡを素の状態の伝達関数ＴＡにより測定正規化して想定方向正規化頭部伝達関数ＨＮＡを生成する。因みに想定方向正規化頭部伝達関数ＨＮＡは、例えば図１２（Ａ）に実線で示すような周波数特性となる。

次元変換正規化処理回路３０は、２段目の正規化処理として想定方向正規化頭部伝達関数ＨＮＡを現実方向正規化頭部伝達関数ＨＮＲにより定位正規化し、さらに次元変換処理を施すことにより、２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成する。因みに、定位正規化処理を施した直後の（すなわち次元変換処理を施す前の）２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２は、例えば図１２（Ｂ）に示すような周波数特性となる。

このような原理に従い、テレビジョン装置７０では、測定正規化処理及び定位正規化処理による２重正規化処理を行うと共に次元変換処理を行うことにより２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成した上で、音像定位処理を行うようになされている。

［３−２．マルチサラウンド音声の再生］
ところでテレビジョン装置７０により映像を表示すると共に音声を出力するコンテンツについては、その音声が２チャンネルのもの以外にも、５．１チャンネルや７．１チャンネル等のマルチサラウンドとして供給されるものがある。

例えば図１３（Ａ）は、ＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union-Radiocommunication Sector）による７．１チャンネルマルチサラウンドの場合のスピーカ配置例を示したものである。

ＩＴＵ−Ｒの７．１チャンネルマルチサラウンドのスピーカ配置例では、リスナの位置Ｐ０を中心とした円周上に、各チャンネルのスピーカを位置し、各スピーカから各チャンネルの音声信号に基づいた音声を出力するように定められている。

図１３（Ａ）において、センターチャンネルのスピーカ位置ＰＣは、リスナの正面位置となっている。また左前方チャンネルのスピーカ位置ＰＬＦ及び右前方チャンネルのスピーカ位置ＰＲＦは、センターチャンネルのスピーカ位置ＰＣを中心として、その両側にそれぞれ３０度の角範囲だけ離れた位置となっている。

左側方チャンネルのスピーカ位置ＰＬＳ及び左後方チャンネルのスピーカ位置ＰＬＢは、リスナの正面位置から左へ１２０度ないし１５０度の範囲にそれぞれ配置される。また右側方チャンネルのスピーカ位置ＰＲＳ及び右後方チャンネルのスピーカ位置ＰＲＢは、リスナの正面位置から右へ１２０度ないし１５０度の範囲にそれぞれ配置される。因みにこれらのスピーカ位置ＰＬＳ及びＰＬＢ並びにＰＲＳ及びＰＲＢは、リスナに対して左右対称の位置に設定される。

図１４（Ａ）は、図１３（Ａ）のスピーカ配置例において、リスナの位置からテレビジョン装置５０の方向を見た状態を示している。また図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）のスピーカ配置例を横方向から見た状態を示している。

すなわちこの配置例では、テレビジョン装置７０の表示中心７０Ｃとほぼ同一の高さにスピーカ位置ＰＣ、ＰＬＦ、ＰＲＦ、ＰＬＳ、ＰＲＳ、ＰＬＢ及びＰＲＢが配置されている。

因みに低域効果チャンネル（以下ＬＦＥ（Low Frequency Effect）チャンネルと呼ぶ）用のスピーカについては、低域成分の音声における指向性が低いことから、任意の位置に配置することができる。

［３−３．テレビジョン装置の回路構成］
テレビジョン装置７０は、図１０と対応する図１５に示す音声信号処理部８０により各チャンネルの音声信号に各種演算処理等を施した上で、左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲに供給するようになされている。

音声信号処理部８０は、第１の実施の形態による音声信号処理部６０（図１０）と同様の後処理部６５を有しているほか、記憶部６２及び畳込処理部６３とそれぞれ対応する記憶部８２及び畳込処理部８３を有している。

さらに音声信号処理部８０は、２重正規化頭部伝達関数を生成する２重正規化処理部８１及び７．１チャンネルの音声信号から２チャンネルの音声信号を生成する加算処理部８４を有している。

記憶部８２は、頭部伝達関数測定システム１（図２）により種々の想定音源方向位置について測定した頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔをそれぞれ記憶している。

また記憶部８２は、頭部伝達関数測定システム１により同様に測定した、現実音源方向位置（すなわちテレビジョン装置７０における左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲの位置）についての頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔもそれぞれ記憶している。

実際に７．１チャンネルの音声信号を基に２チャンネルの音声信号を生成する際、音声信号処理部８０は、まず２重正規化処理部８１により、頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを基に測定正規化処理、定位正規化処理及び次元変換処理を施した２重化頭部伝達関数を生成する。

その後音声信号処理部８０は、７．１チャンネルの音声信号が供給されると、畳込処理部８３により２重化頭部伝達関数を畳み込み、加算処理部８４により７．１チャンネルから２チャンネルに変換し、後処理部６５を介して２チャンネルの音声信号を左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲへ供給するようになされている。

［３−３−１．２重正規化処理部の構成］
２重正規化処理部８１は、想定音源方向位置及び現実音源方向位置それぞれの頭部伝達関数及び素の状態の伝達特性を基に、２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成するようになされている

２重正規化処理部８１は、図１１に示した２重正規化処理の概要と対応する図１６に示すように、２つの正規化処理回路１０Ｒ及び１０Ａに相当する正規化処理回路９１及び９２と、次元変換正規化処理回路３０に相当する次元変換正規化処理回路９３とを組み合わせたような構成となっている。

正規化処理回路９１は、現実音源方向位置について測定正規化処理を行うようになされている。この正規化処理回路９１は、正規化処理回路１０（図４）と比較して、同様の遅延除去頭詰め部１１及び１２、ＦＦＴ部１３及び１４、極座標変換部１５及び１６、並びに正規化処理部２０を有しているものの、Ｘ−Ｙ座標変換部２１、逆ＦＦＴ部２２及びＩＲ簡略化部２３が省略されている。

このため正規化処理回路９１は、正規化処理回路１０と同様の演算処理により、現実正規化頭部伝達関数ＨＮＲを表す極座標系のデータ（以下これらを動径γ０ｎ（ｍ）及び偏角θ０ｎ（ｍ）とする）を生成し、これらをそのまま次元変換正規化処理回路９３へ供給する。

また正規化処理回路９２は、想定音源方向位置について測定正規化処理を行うようになされている。この正規化処理回路９２は、正規化処理回路９１と同様の回路構成を有している。

このため正規化処理回路９２は、正規化処理回路１０と同様の演算処理により、想定正規化頭部伝達関数ＨＮＡを表す極座標系のデータ（以下これらを動径γ１ｎ（ｍ）及び偏角θ１ｎ（ｍ）とする）を生成し、これらをそのまま次元変換正規化処理回路９３へ供給する。

すなわち正規化処理回路９１及び９２は、後述する次元変換正規化処理回路９３において極座標系のデータを用いた正規化処理を行うことを考慮し、敢えて後半の処理を省略することになる。

次元変換正規化処理回路９３は、想定正規化頭部伝達関数ＨＮＡを現実正規化頭部伝達関数ＨＮＲ測定で正規化する処理、すなわち定位正規化処理を行うと共に、次元変換処理を行うようになされている。

この次元変換正規化処理回路９３は、次元変換正規化処理回路３０（図６）と比較して、同様の正規化処理部２０、次元変換処理部３１、Ｘ−Ｙ座標変換部２１、逆ＦＦＴ部２２及びＩＲ簡略化部２３を有しているものの、遅延除去頭詰め部１１及び１２、ＦＦＴ部１３及び１４並びに極座標変換部１５及び１６が省略されている。

このため次元変換正規化処理回路９３は、まず現実正規化頭部伝達関数ＨＮＲ及び想定正規化頭部伝達関数ＨＮＡそれぞれの極座標系のデータ、すなわち動径γ０ｎ（ｍ）及び偏角θ０ｎ（ｍ）並びに動径γ１ｎ（ｍ）及び偏角θ１ｎ（ｍ）を正規化処理部２０へ供給する。

すなわち次元変換正規化処理回路９３は、正規化処理回路９１及び９２からそれぞれ供給されるデータが既に極座標系の形式であるため、次元変換正規化処理回路３０における前半の処理を省略することになる。

因みにこの段階の現実正規化頭部伝達関数ＨＮＲ及び想定正規化頭部伝達関数ＨＮＡは、いずれも電力の次元のままとなっている。

正規化処理部２０は、２段階目の正規化処理として、（１）式及び（２）式にそれぞれ対応する次の（１０）式及び（１１）式に従って正規化処理を行うことにより、正規化処理後の動径γｎ（ｍ）及び正規化処理後の偏角θｎ（ｍ）をそれぞれ算出し、これらを次元変換処理部３１へ供給する。

次元変換処理部３１は、次元変換正規化処理回路３０の場合と同様に、正規化処理部２０により算出された正規化処理後の動径γｎ（ｍ）について、上述した（９）式に従って平方根を算出することにより動径γ’ｎ（ｍ）に変換する。すなわち動径γ’ｎ（ｍ）は、電力の次元から電圧の次元に変換されたことになる。

続いて次元変換処理部３１は、算出した動径γ’ｎ（ｍ）及び供給されたままの偏角θｎ（ｍ）をＸ−Ｙ座標変換部２１へ供給する。

その後Ｘ−Ｙ座標変換部２１、逆ＦＦＴ部２２及びＩＲ簡略化部２３は、それぞれ次元変換正規化処理回路３０の場合と同様の処理を行うことにより、２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成する。

このように第２の実施の形態による２重正規化処理部８１は、１段目の正規化処理から２段目の正規化処理までの間、各正規化頭部伝達関数を表すデータを極座標系のまま受け渡すことにより、座標系の変換処理やＦＦＴ処理の無駄を省くようになされている。

［３−３−２．畳込処理部の構成］
畳込処理部８３（図１５）は、７．１チャンネルの音声信号それぞれに対し、２重正規化処理により生成された２重正規化頭部伝達関数を畳み込む畳込処理を行う。

畳込処理部８３は、この２重正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込むことにより、各頭部伝達関数の測定時におけるスピーカ及びマイクロホンの影響を排除すると共に、想定音源方向位置に音像を定位させるようになされている。

このとき畳込処理部８３では、各チャンネルについて、所定時間に相当する遅延処理を行うと共に、主成分の正規化頭部伝達関数の畳込処理と、クロストーク成分の正規化頭部伝達関数の畳込処理と、クロストークキャンセル処理とを行うようになされている。

因みにクロストークキャンセル処理とは、左チャンネル用のスピーカＳＰＬ及び右チャンネル用のスピーカＳＰＲで音声信号を再生したときに、リスナの位置において生じる物理的なクロストーク成分を相殺するための処理である。また畳込処理部８３では、処理の簡略化のため、直接波についてのみの畳込処理を行い、反射波に関する畳込処理を行わないものとしている。

ところで図１３（Ａ）では、センターチャンネルのスピーカ位置ＰＣ及びリスナの位置Ｐ０を通る仮想的な中心線に関して、左右の前方チャンネル、側方チャンネル及び後方チャンネルの各スピーカ位置は、それぞれ左右対称となっている。またテレビジョン装置５０における左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲの位置についても、左右対称となっている。

このためテレビジョン装置５０は、正規化頭部伝達関数の畳込処理において、前方チャンネル、側方チャンネル及び後方チャンネルのそれぞれについて、左右で互いに同等の正規化頭部伝達関数を利用することができる。

そこで以下の説明では、便宜上、想定音源方向位置に応じた正規化頭部伝達関数（以下これを想定正規化頭部伝達関数と呼ぶ）のうち主成分の前方チャンネル、側方チャンネル及び後方チャンネルについては、左右を問わずにそれぞれＦ、Ｓ及びＢと表記する。また想定音源方向位置に応じた正規化頭部伝達関数（以下これを想定正規化頭部伝達関数と呼ぶ）のうちセンターチャンネル及び低域効果チャンネルについては、それぞれＣ及びＬＦＥと表記する。

さらに想定正規化頭部伝達関数のうちクロストーク成分の前方チャンネル、側方チャンネル及び後方チャンネルについては、左右を問わずにそれぞれｘＦ、ｘＳ及びｘＢと表記し、低域効果チャンネルについては、ｘＬＦＥと表記する。

また現実正規化頭部伝達関数については、左右を問わずに主成分をＦｒｅｆと表記し、クロストーク成分をｘＦｒｅｆと表記する。

これらの表記を用いると、例えば２重正規化処理により任意の正規化頭部伝達関数を現実音源方向位置に応じた主成分の正規化頭部伝達関数でさらに正規化することは、当該任意の正規化頭部伝達関数に対する１／Ｆｒｅｆの乗算として表すことができる。

さらに畳込処理部８３は、１チャンネルごと又は互いに対応する左右の２チャンネルごとに、音声信号の畳込処理を行うようになされている。具体的に畳込処理部８３は、フロント処理部８３Ｆ、センター処理部８３Ｃ、サイド処理部８３Ｓ、バック処理部８３Ｂ並びに低域効果処理部８３ＬＦＥを有している。

［３−３−２−１．フロント処理部の構成］
フロント処理部８３Ｆは、図１７に示すように、左前方チャンネルの音声信号ＳＬＦ及び右前方チャンネルの音声信号ＳＲＦ対し、主成分及びクロストーク成分についてそれぞれ正規化頭部伝達関数の畳み込みを行うようになされている。

またフロント処理部８３Ｆは、機能的に前段の頭部伝達関数畳込処理部８３ＦＡ及び後段のクロストークキャンセル処理部８３ＦＢに大きく分けられており、それぞれ複数の遅延回路、畳込回路及び加算器の組み合わせにより構成されている。

頭部伝達関数畳込処理部８３ＦＡは、音声信号を所定時間遅延させた上で、左右の主成分及びクロストーク成分それぞれについて、想定正規化頭部伝達関数を現実正規化頭部伝達関数によりさらに正規化（すなわち定位正規化）すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数を畳み込むようになされている。

具体的に頭部伝達関数畳込処理部８３ＦＡは、遅延回路１０１、１０２、１０３及び１０４と、例えば８０タップのＩＩＲフィルタでなる畳込回路１０５、１０６、１０７及び１０８とにより構成されている。

遅延回路１０１及び畳込回路１０５は、左前方チャンネルの直接波における主成分の音声信号ＳＬＦについて遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

遅延回路１０１は、左前方チャンネルの主成分について、仮想音像定位位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ音声信号を遅延させる。かかる遅延処理は、正規化処理回路１０（図４）等において頭部伝達関数を生成した際、遅延除去頭詰め部１１及び１２により当該経路長に応じた遅延時間を除去したことに対応しており、いわば「仮想音像定位位置からリスナの位置までの距離感」を再現する効果を与えるものである。

畳込回路１０５は、遅延回路１０１から供給される音声信号に対し、左前方チャンネルの主成分に関して想定音源方向位置の正規化頭部伝達関数Ｆを現実音源方向位置の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数Ｆ／Ｆｒｅｆを畳み込む。

このとき畳込回路１０５は、２重正規化処理部８１において予め生成され記憶部８２に記憶されている２重正規化頭部伝達関数Ｆ／Ｆｒｅｆを読み出し、これを音声信号に畳み込む演算処理、すなわち畳込処理を行う。その後畳込処理部１０５は、畳込処理を施した音声信号をクロストークキャンセル処理部８３ＦＢへ供給する。

遅延回路１０２及び畳込回路１０６は、左前方チャンネルから右チャンネルへのクロストーク（以下これを左前方クロストークと呼ぶ）による音声信号ｘＬＦについての遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

遅延回路１０２は、左前方クロストークについて、想定音源方向位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ遅延させる。

畳込回路１０６は、遅延回路１０２から供給される音声信号に対し、左前方クロストークに関して想定正規化頭部伝達関数ｘＦを現実正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ｘＦ／Ｆｒｅｆを畳み込む。

このとき畳込回路１０６は、２重正規化処理部８１において予め生成され記憶部８２に記憶されている２重正規化頭部伝達関数ｘＦ／Ｆｒｅｆを読み出し、これを音声信号に畳み込む演算処理を行う。その後畳込処理部１０６は、畳込処理を施した音声信号をクロストークキャンセル処理部８３ＦＢへ供給する。

遅延回路１０３及び畳込回路１０７は、右前方チャンネルから左チャンネルへのクロストーク（以下これを右前方クロストークと呼ぶ）による音声信号ｘＲＦについての遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

この遅延回路１０３及び畳込回路１０７は、図１３（Ａ）について上述した左右対称性から、遅延回路１０２及び畳込回路１０６とそれぞれ同様に構成されている。このため遅延回路１０３及び畳込回路１０７は、右前方クロストークの音声信号に対し、遅延回路１０２と同様の遅延処理及び畳込回路１０６と同様の畳込処理を行うようになされている。

遅延回路１０４及び畳込回路１０８は、右前方チャンネルの直接波における主成分の音声信号ＳＲＦについて遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

この遅延回路１０４及び畳込回路１０８は、図１３（Ａ）について上述した左右の対称性から、遅延回路１０１及び畳込回路１０５とそれぞれ同様に構成されている。このため遅延回路１０４及び畳込回路１０８は、音声信号ＳＲＦに対し、遅延回路１０１と同様の遅延処理及び畳込回路１０５と同様の畳込処理を行うようになされている。

クロストークキャンセル処理部８３ＦＢは、４系統の音声信号それぞれについて、所定時間遅延させた上で、クロストーク成分について想定正規化頭部伝達関数を現実正規化頭部伝達関数によりさらに正規化した２重正規化頭部伝達関数を畳み込む処理を２段階繰り返す。すなわちクロストークキャンセル処理部８３ＦＢは、４系統の音声信号それぞれについて２次のキャンセル処理を行うようになされている。

遅延回路１１１、１１２、１１３、１１４、１２１、１２２、１２３及び１２４は、現実音源方向位置からのクロストーク（ｘＦｒｅｆ）に関し、当該現実音源方向位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ、それぞれに供給される音声信号を遅延させる。

畳込回路１１５、１１６、１１７、１１８、１２５、１２６、１２７及び１２８は、現実音源方向位置に関してクロストーク成分の正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆを主成分の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆ／Ｆｒｅｆを、それぞれに供給される音声信号に畳み込む。

加算回路１３１、１３２、１３３、１３４、１３５及び１３６は、それぞれ供給された音声信号を加算する。

ここでフロント処理部８３Ｆから出力される音声信号Ｓ２ＬＦ及びＳ２ＲＦは、それぞれ次の（１２）式及び（１３）式のように表すことができる。

但し（１２）式及び（１３）式では、遅延処理をＤ（）とし、畳込処理をＦ（）としており、またクロストークキャンセル用の遅延処理及び畳込処理を次の（１４）式に示す定数Ｋにより表している。

かくしてフロント処理部８３Ｆは、左チャンネル用の音声信号Ｓ２ＬＦ及び右チャンネル用の音声信号Ｓ２ＲＦを生成し、これらを後段の加算処理部８４（図１５）へ供給する。

［３−３−２−２．センター処理部の構成］
センター処理部８３Ｃは、図１７と対応する図１８に示すように、センターチャンネルの音声信号ＳＣに対し、主成分について正規化頭部伝達関数の畳込処理を行うようになされている。

またセンター処理部８３Ｃは、フロント処理部８３Ｆと同様、機能的に前段の頭部伝達関数畳込処理部８３ＣＡ及び後段のクロストークキャンセル処理部８３ＣＢに大きく分けられており、それぞれ複数の遅延回路、畳込回路及び加算器の組み合わせにより構成されている。

頭部伝達関数畳込処理部８３ＣＡは、頭部伝達関数畳込処理部８３ＦＡと同様、音声信号を所定時間遅延させた上で、主成分について想定音源方向位置の正規化頭部伝達関数を現実音源方向位置の正規化頭部伝達関数によりさらに正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数を畳み込むようになされている。

頭部伝達関数畳込処理部８３ＣＡは、遅延回路１４１と、例えば８０タップのＩＩＲフィルタでなる畳込回路１４２とにより構成され、センターチャンネルにおける主成分の音声信号ＳＣについて遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

遅延回路１４１は、センターチャンネルの主成分について、仮想音像定位位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ音声信号を遅延させる。

畳込回路１４２は、遅延回路１４１から供給される音声信号に対し、センターチャンネルの主成分に関する想定正規化頭部伝達関数Ｃを現実正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数Ｃ／Ｆｒｅｆを畳み込む。

このとき畳込回路１４２は、２重正規化処理部８１において予め生成され記憶部８２に記憶されている２重正規化頭部伝達関数Ｃ／Ｆｒｅｆを読み出し、これを音声信号に畳み込む演算処理、すなわち畳込処理を行う。その後畳込処理部１４２は、畳込処理を施した音声信号をクロストークキャンセル処理部８３ＣＢへ供給する。

クロストークキャンセル処理部８３ＣＢは、音声信号を所定時間遅延させた上で、クロストーク成分について想定正規化頭部伝達関数を現実正規化頭部伝達関数によりさらに正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数を畳み込む処理を２段階繰り返すようになされている。

遅延回路１４３及び１４５は、現実音源方向位置からのクロストーク（ｘＦｒｅｆ）に関し、当該現実音源方向位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ、それぞれに供給される音声信号を遅延させる。

畳込回路１４４及び１４６は、現実音源方向位置に関してクロストーク成分の正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆを主成分の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆ／Ｆｒｅｆを、それぞれに供給される音声信号に畳み込む。

加算回路１４７、１４８、１４９及び１５０は、それぞれ供給された音声信号を加算する。

かくしてセンター処理部８３Ｃは、左チャンネル用の音声信号Ｓ２ＬＣ及び右チャンネル用の音声信号Ｓ２ＲＣを生成し、これらを後段の加算処理部８４（図１５）へ供給する。

因みにセンター処理部８３Ｃは、センターチャンネルの音声信号ＳＣを左チャンネル及び右チャンネルの両方に加算することになる。これによりにより音声信号処理部８０は、センターチャンネル方向の音声の定位感をより良くすることができる。

［３−３−２−３．サイド処理部の構成］
サイド処理部８３Ｓは、図１７と対応する図１９に示すように、左側方チャンネルの音声信号ＳＬＳ及び右側方チャンネルの音声信号ＳＲＳ対し、主成分及びクロストーク成分についてそれぞれ正規化頭部伝達関数の畳み込みを行うようになされている。

またサイド処理部８３Ｓは、機能的に前段の頭部伝達関数畳込処理部８３ＳＡ及び後段のクロストークキャンセル処理部８３ＳＢに大きく分けられており、それぞれ複数の遅延回路、畳込回路及び加算器の組み合わせにより構成されている。

頭部伝達関数畳込処理部８３ＳＡは、頭部伝達関数畳込処理部８３ＦＡと同様、音声信号を所定時間遅延させた上で、左右の主成分及びクロストーク成分それぞれについて想定正規化頭部伝達関数を現実正規化頭部伝達関数によりさらに正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数を畳み込むようになされている。

具体的に頭部伝達関数畳込処理部８３ＳＡは、遅延回路１６１、１６２、１８３及び１８４と、例えば８０タップのＩＩＲフィルタでなる畳込回路１６５、１６６、１６７及び１６８とにより構成されている。

遅延回路１６１〜１８４及び畳込回路１６５〜１６８は、遅延回路１０１〜１０４及び畳込回路１０５〜１０８における主成分及びクロストーク成分に関する想定音源方向位置の正規化頭部伝達関数に関し、前方チャンネルの正規化頭部伝達関数Ｆ及びｘＦを、側方チャンネルの正規化頭部伝達関数Ｓ及びｘＳにそれぞれ置き換えた演算処理を行う。

このとき畳込回路１６５〜１６８は、２重正規化処理部８１において予め生成され記憶部８２に記憶されている２重正規化頭部伝達関数Ｓ／Ｆｒｅｆ又はｘＳ／Ｆｒｅｆを読み出し、これを音声信号に畳み込む演算処理、すなわち畳込処理を行う。

クロストークキャンセル処理部８３ＳＢは、クロストークキャンセル処理部８３ＦＢと同様、音声信号を所定時間遅延させた上で、クロストーク成分について想定正規化頭部伝達関数を現実正規化頭部伝達関数によりさらに正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数を畳み込む処理を行うようになされている。

ただしクロストークキャンセル処理部８３ＳＢは、クロストークキャンセル処理部８３ＦＢと異なり、主成分である２系統の音声信号のみについて、４次のキャンセル処理、すなわち４段階の遅延処理及び畳込処理を繰り返すようになされている。

遅延回路１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７及び１７８は、現実音源方向位置からのクロストーク（ｘＦｒｅｆ）に関し、当該現実音源方向位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ、それぞれに供給される音声信号を遅延させる。

畳込回路１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１８６、１８７及び１８８は、現実音源方向位置に関してクロストーク成分の正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆを主成分の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆ／Ｆｒｅｆを、それぞれに供給される音声信号に畳み込む。

加算回路１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９７、１９８、１９９及び２００は、それぞれ供給された音声信号を加算する。

かくしてフロント処理部８３Ｓは、左チャンネル用の音声信号Ｓ２ＬＳ及び右チャンネル用の音声信号Ｓ２ＲＳを生成し、これらを後段の加算処理部８４（図１５）へ供給する。

［３−３−２−４．バック処理部の構成］
バック処理部８３Ｂは、図１９と対応する図２０に示すように、左後方チャンネルの音声信号ＳＬＢ及び右後方チャンネルの音声信号ＳＲＢ対し、主成分及びクロストーク成分についてそれぞれ正規化頭部伝達関数の畳み込みを行うようになされている。

またバック処理部８３Ｂは、機能的に前段の頭部伝達関数畳込処理部８３ＢＡ及び後段のクロストークキャンセル処理部８３ＢＢに大きく分けられており、それぞれ複数の遅延回路、畳込回路及び加算器の組み合わせにより構成されている。

頭部伝達関数畳込処理部８３ＢＡは、頭部伝達関数畳込処理部８３ＳＡと対応した構成となっており、遅延回路２０１、２０２、２０３及び２０４と、例えば８０タップのＩＩＲフィルタでなる畳込回路２０５、２０６、２０７及び２０８とにより構成されている。

遅延回路２０１〜２０４及び畳込回路２０５〜２０８は、遅延回路１６１〜１８４及び畳込回路１６５〜１６８における主成分及びクロストーク成分に関する想定正規化頭部伝達関数に関し、側方チャンネルの正規化頭部伝達関数Ｓ及びｘＳを、後方チャンネルの正規化頭部伝達関数Ｂ及びｘＢにそれぞれ置き換えた演算処理を行う。

このとき畳込回路２０５〜２０８は、２重正規化処理部８１において予め生成され記憶部８２に記憶されている２重正規化頭部伝達関数Ｂ／Ｆｒｅｆ又はｘＢ／Ｆｒｅｆを読み出し、これを音声信号に畳み込む演算処理、すなわち畳込処理を行う。

クロストークキャンセル処理部８３ＢＢは、クロストークキャンセル処理部８３ＳＢと同様に構成されており、同様の遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

すなわち遅延回路２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７及び２１８は、現実音源方向位置からのクロストーク（ｘＦｒｅｆ）に関し、当該現実音源方向位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ、それぞれに供給される音声信号を遅延させる。

また畳込回路２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７及び２２８は、現実音源方向位置に関してクロストーク成分の正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆを主成分の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆ／Ｆｒｅｆを、それぞれに供給される音声信号に畳み込む。

加算回路２３１、２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７、２３８、２３９及び２４０は、それぞれ供給された音声信号を加算する。

かくしてフロント処理部８３Ｂは、左チャンネル用の音声信号Ｓ２ＬＢ及び右チャンネル用の音声信号Ｓ２ＲＢを生成し、これらを後段の加算処理部８４（図１５）へ供給する。

［３−３−２−５．低域効果処理部の構成］
低域効果処理部８３ＬＦＥは、図１７と対応する図２１に示すように、低域効果チャンネルの音声信号ＳＬＦＥに対し、主成分及びクロストーク成分についてそれぞれ正規化頭部伝達関数の畳込処理を行うようになされている。

また低域効果処理部８３ＬＦＥは、フロント処理部８３Ｆと同様、機能的に前段の頭部伝達関数畳込処理部８３ＬＦＥＡ及び後段のクロストークキャンセル処理部８３ＬＦＥＢに大きく分けられており、それぞれ複数の遅延回路、畳込回路及び加算器の組み合わせにより構成されている。

頭部伝達関数畳込処理部８３ＬＦＥＡは、頭部伝達関数畳込処理部８３ＦＡと同様、音声信号を所定時間遅延させた上で、主成分及びクロストーク成分それぞれについて想定正規化頭部伝達関数を現実正規化頭部伝達関数によりさらに正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数を畳み込むようになされている。

頭部伝達関数畳込処理部８３ＬＦＥＡは、遅延回路２５１及び２５２と、例えば８０タップのＩＩＲフィルタでなる畳込回路２５３及び２５４とにより構成され、低域効果チャンネルの直接波における主成分の音声信号ＳＦＥについて畳込処理を行うようになされている。

遅延回路２５１及び畳込回路２５３は、低域効果チャンネルにおける主成分の音声信号ＳＬＦＥについて遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

遅延回路２５１は、低域効果チャンネルの主成分について、仮想音像定位位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ音声信号を遅延させる。

畳込回路２５３は、遅延回路１４１から供給される音声信号に対し、低域効果チャンネルの主成分に関して想定音源方向位置の正規化頭部伝達関数ＬＦＥを現実音源方向位置の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ＬＦＥ／Ｆｒｅｆを畳み込む。

このとき畳込回路２５３は、２重正規化処理部８１において予め生成され記憶部８２に記憶されている２重正規化頭部伝達関数ＬＦＥ／Ｆｒｅｆを読み出し、これを音声信号に畳み込む演算処理、すなわち畳込処理を行う。その後畳込処理部２５３は、畳込処理を施した音声信号をクロストークキャンセル処理部８３ＬＦＥＢへ供給する。

遅延回路２５２及び畳込回路２５４は、低域効果チャンネルの直接波におけるクロストーク分の音声信号ｘＬＦＥについて遅延処理及び畳込処理を行うようになされている。

遅延回路２５２は、低域効果チャンネルのクロストーク成分について、仮想音像定位位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ音声信号を遅延させる。

畳込回路２５４は、遅延回路２５２から供給される音声信号に対し、低域効果チャンネルのクロストーク成分に関して想定音源方向位置の正規化頭部伝達関数ｘＬＦＥを現実音源方向位置の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ｘＬＦＥ／Ｆｒｅｆを畳み込む。

このとき畳込回路２５４は、２重正規化処理部８１において予め生成され記憶部８２に記憶されている２重正規化頭部伝達関数ｘＬＦＥ／Ｆｒｅｆを読み出し、これを音声信号に畳み込む演算処理を行う。その後畳込処理部２５４は、畳込処理を施した音声信号をクロストークキャンセル処理部８３ＬＦＥＢへ供給する。

クロストークキャンセル処理部８３ＬＦＥＢは、音声信号を所定時間遅延させた上で、クロストーク成分について想定音源方向位置の正規化頭部伝達関数を現実音源方向位置の正規化頭部伝達関数によりさらに正規化した２重正規化頭部伝達関数を畳み込む処理を２段階繰り返すようになされている。

遅延回路２５５及び２５７は、現実音源方向位置からのクロストーク（ｘＦｒｅｆ）に関し、当該現実音源方向位置からリスナの位置までの経路長に応じた遅延時間だけ、それぞれに供給される音声信号を遅延させる。

畳込回路２５６及び２５８は、現実音源方向位置に関してクロストーク成分の正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆを主成分の正規化頭部伝達関数Ｆｒｅｆで正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数ｘＦｒｅｆ／Ｆｒｅｆを、それぞれに供給される音声信号に畳み込む。

加算回路２６１、２６２及び２８３は、それぞれ供給された音声信号を加算する。

かくして低域効果処理部８３ＬＦＥは、音声信号Ｓ２ＬＦＥを生成し、これを左右それぞれのチャンネルに分配して後段の加算処理部８４（図１５）へ供給する。

因みに低域効果処理部８３ＬＦＥは、低域効果チャンネルの音声信号ＳＬＦＥを、クロストークも考慮して左チャンネル及び右チャンネルの両方に加算することになる。これによりにより音声信号処理部８０は、低域効果チャンネルの音声信号ＬＦＥによる低域音声成分を、より広がり良く再生することができる。

［３−３−３．加算処理部の構成］
加算処理部８４（図１５）は、左チャンネル加算部８４Ｌ及び右チャンネル加算部８４Ｒにより構成されている。

左チャンネル加算部８４Ｌは、畳込処理部８３から供給される左チャンネル用の音声信号Ｓ２ＦＬ、Ｓ２ＣＬ、Ｓ２ＳＬ、Ｓ２ＢＬ及びＳ２ＬＦＥＬを全て加算することにより音声信号Ｓ３Ｌを生成し、これを後処理部６５へ供給する。

これにより左チャンネル加算部８４Ｌは、本来左チャンネル用である音声信号ＳＬＦ、ＳＬＳ及びＳＬＢと、右チャンネル用である音声信号ＳＲＦ、ＳＲＦ及びＳＲＢのクロストーク成分と、センターチャンネル及び低域効果チャンネルの音声信号ＳＣ及びＳＬＦＥとを加算することになる。

右チャンネル加算部８４Ｒは、畳込処理部８３から供給される右チャンネル用の音声信号Ｓ２ＦＲ、Ｓ２ＣＲ、Ｓ２ＳＲ、Ｓ２ＢＲ及びＳ２ＬＦＥＲを全て加算することにより音声信号Ｓ３Ｒを生成し、これを後処理部６５へ供給する。

これにより右チャンネル加算部８４Ｒは、本来右チャンネル用である音声信号ＳＲＦ、ＳＲＦ及びＳＲＢと、左チャンネル用である音声信号ＳＬＦ、ＳＬＳ及びＳＬＢのクロストーク成分と、センターチャンネル及び低域効果チャンネルの音声信号ＳＣ及びＳＬＦＥとを加算することになる。

［３−３−４．後処理部の構成］
後処理部６５は、第１の実施の形態と同様、音声信号Ｓ３Ｌ及びＳ３Ｒに対しレベル調整処理、振幅の制限処理、及びノイズ成分の軽減処理をそれぞれ施すことにより音声信号Ｓ６Ｌ及びＳ６Ｒを生成し、図示しないアンプを介してこれらをスピーカＳＰＬ及びＳＰＲ（図１４（Ａ））へ供給する。

これに応じてテレビジョン装置７０は、左右のスピーカＳＰＬ及びＳＰＲから、音声信号Ｓ６Ｌ及びＳ６Ｒに基づいた音声を出力する。この結果テレビジョン装置７０は、スピーカＳＰＬ及びＳＰＲからの当該音声を聴取したリスナに対し、７．１チャンネルの各想定音源方向位置に音像が定位しているかのような聴感を与えることができる。

［３−４．動作及び効果］
以上の構成において、第２の実施の形態では、まず頭部伝達関数測定システム１（図２）により、現実音源方向位置及び各想定音源方向位置について、無響室２における直接波についてのインパルスレスポンスを基に頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを生成する。また音声信号処理部８０の記憶部８２には、これらの頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔが記憶される。

テレビジョン装置７０は、７．１チャンネルの音声信号を再生すべき操作指示等を受けると、音声信号処理部８０（図１５）の２重正規化処理部８１により、各チャンネルについて想定音源方向位置及び現実音源方向位置に応じた２重正規化処理を行う。

すなわち２重正規化処理部８１（図１６）の正規化処理回路９１及び９２は、１段目の正規化処理（測定正規化処理）として、想定音源方向位置及び現実音源方向位置それぞれについて、頭部伝達関数ＨＡ及びＨＲを素の状態の伝達特性ＴＡ及びＴＲで正規化する。

このとき正規化処理回路９１及び９２は、正規化処理回路１０（図４）における前半の処理のみを行い、正規化頭部伝達関数ＨＮＡ及びＨＮＲを周波数軸で表される極座標データの状態で次元変換正規化処理回路へ供給する。

続いて２重正規化処理部８１の次元変換正規化処理回路９３は、２段目の正規化処理（定位正規化処理）として想定正規化頭部伝達関数ＨＮＡを現実正規化頭部伝達関数ＨＮＲで正規化すると共に次元変換処理を行うことにより、２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成する。生成された２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２は、記憶部８２（図１５）に記憶される。

そして音声信号処理部８０は、７．１チャンネルの音声信号が供給されると、記憶部８２から各チャンネルの２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を読み出し、畳込処理部８３によってチャンネルごとに畳込処理を行い、加算処理部８４によって７．１チャンネルの各音声信号から２チャンネルの音声信号Ｓ３Ｌ及びＳ３Ｒを生成する。

その後音声信号処理部８０は、後処理部６５によって音声信号Ｓ３Ｌ及びＳ３Ｒに各種信号処理を施し、生成された音声信号Ｓ６Ｌ及びＳ６ＲをスピーカＳＰＬ及びＳＰＲへ供給することによりその音声を出力させる。

従ってテレビジョン装置７０は、電圧の次元に変換された適切な２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を７．１チャンネルの音声信号にそれぞれ畳み込むことができるので、リスナに対し、強調されすぎておらず自然で高品質な音声を聴取させることができる。

このとき２重正規化処理部８１の次元変換処理部３１は、正規化処理後の動径γｎ（ｍ）が供給されるため、（９）式に従って平方根を算出するだけで、電力の次元から電圧の次元に正しく変換した動径γ’ｎ（ｍ）を生成することができる。

またテレビジョン装置７０は、１段目の正規化処理として測定正規化処理を行うため、頭部伝達関数の測定用のスピーカ及びマイクロホンによる影響を適切に排除することができる。

さらにテレビジョン装置７０は、定位正規化処理を行うため、現実音源方向位置にあるスピーカＳＰＬ及びＳＰＲのみから出力する音声によって、各スピーカ位置ＰＣ、ＰＬＦ、ＰＲＦ、ＰＬＳ、ＰＲＳ、ＰＬＢ及びＰＲＢ（図１３）をそれぞれ想定音源方向位置とする音像定位をリスナに与えることができる。

また２重正規化処理部８１（図１６）では、１段目の正規化処理から２段目の正規化処理までの間、正規化頭部伝達関数を表すデータを周波数軸で表され極座標系の状態で受け渡す。

このため２重正規化処理部８１は、正規化処理回路１０及び次元変換正規化処理回路３０を単純に組み合わせた場合に生じ得る、一度Ｘ−Ｙ座標系に変換してから再度極座標系に変換し、また一度逆ＦＦＴ処理を行ってから再度ＦＦＴ処理を行うといった無駄な変換処理を省略し、演算処理の効率化を図ることができる。

さらに２重正規化処理部８１は、この極座標データの状態で平方根を算出することができるので、当該平方根の演算のみのためにＸ−Ｙ座標系と極座標データとの間の相互変換を行う必要がない。

以上の構成によれば、第２の実施の形態によるテレビジョン装置７０は、直接波についての頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを基に測定正規化処理、定位正規化処理及び次元変換処理を経て生成された２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を７．１チャンネルの音声信号にそれぞれ畳み込み、その音声を加算処理して２チャンネルのスピーカから出力する。これによりテレビジョン装置７０は、第１の実施の形態と同様、電力の次元で測定され電圧の次元に変換された２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を各音声信号にそれぞれ畳み込むことができ、リスナに対し、強調されすぎておらず高品質な音声を聴取させ、その音像を適切に定位させることができる。

＜４．他の実施の形態＞
なお上述した第１の実施の形態においては、無響室２において直接波について測定した頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達関数Ｔを基に、測定正規化処理及び次元変換処理を行って正規化頭部伝達関数を生成するようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えば反射音や残響音の成分が平方根演算において無視できる程度に小さい場合に、当該反射音や残響音が生じ得る測定環境において測定した頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達関数Ｔを基に、測定正規化処理及び次元変換処理を行って正規化頭部伝達関数を生成するようにしても良い。第２の実施の形態についても同様である。

また上述した第１の実施の形態においては、周波数軸で表された極座標データが測定正規化処理により正規化された後の動径γｎ（ｍ）の平方根を演算することにより次元変換処理を行うようにした場合について述べた。

ところで（１）式の両辺それぞれについて平方根を算出して変形すると、次の（１５）式を導き出すことができる。

この（１５）式から、次元変換処理としては、正規化処理前の動径γ（ｍ）及びγｒｅｆ（ｍ）それぞれについて平方根を算出するようにし、その後正規化処理として除算を行うようにしても良い。この場合も、第１の実施の形態のように正規化処理後の動径γｎ（ｍ）について平方根を算出する場合と同等の演算結果を得ることができる。

具体的には、次元変換正規化処理回路３０において次元変換処理部３１を正規化処理部２０の直後ではなく直前に設け、当該次元変換処理部３１により動径γ（ｍ）及びγｒｅｆ（ｍ）それぞれについて平方根を算出し、これらを正規化処理部２０に供給して除算するようにすれば良い。

また上述した第２の実施の形態においては、２段目の正規化処理、すなわち定位正規化処理を行う際に次元変換処理を行うようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えば１段目の正規化処理、すなわち測定正規化処理をそれぞれ行う際に次元変換処理も行うようにしても良い。例えば図１６と対応する図２２に示すように、２重正規化処理部３８１において、測定正規化処理及び次元変換処理を行う前段として次元変換正規化処理回路３９１及び３９２を設け、測定正規化処理を行う後段として正規化処理回路３９３を設けることが考えられる。

この場合、次元変換正規化処理回路３９１及び３９２それぞれの次元変換処理部３１により動径γ０ｎ（ｍ）及びγ１ｎ（ｍ）それぞれの平方根を算出することにより動径γ’０ｎ（ｍ）及びγ’１ｎ（ｍ）を生成して正規化処理回路３９３の正規化処理部２０へ供給する。これにより２重正規化処理部３８１は、第２の実施の形態と同様の動径γ’ｎ（ｍ）を生成して最終的に２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成することができる。

さらに第２の実施の形態においては、前段の正規化処理回路９１及び９２からそれぞれ極座標データを後段の次元変換正規化処理回路９３へ供給するようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えばデータの容量やデータバスの速度等に応じて、前段の正規化処理回路９１及び９２において極座標データから直交座標データに変換し、或いはさらに逆ＦＦＴ処理により時間軸のデータに変換して、後段の次元変換正規化処理回路９３へ供給するようにしても良い。

さらに上述した第２の実施の形態においては、現実音源方向位置及び想定音源方向位置それぞれについて、頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを記憶部８２に記憶させておき、２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成する段階でこれらを読み出すようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、これらの頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔについて、例えば頭の部分のデータ除去処理、ＦＦＴ処理及び極座標変換処理の一部又は全部を施した状態で記憶部８２に記憶させておき、２重正規化頭部伝達関数ＨＮ２を生成する際にこれらを読み出して１段目の測定正規化処理を行うようにしても良い。

また、例えば予め１段目の測定正規化処理を行い、現実音源方向位置及び想定音源方向位置それぞれについての正規化頭部伝達関数を生成して記憶部８２に記憶させておくようにしても良い。この場合、２重正規化頭部伝達関数を生成する際に２重正規化処理部８１によりこれらの正規化頭部伝達関数を読み出して後段の次元変換正規化処理回路３０へ直接供給すれば良い。また生成した正規化頭部伝達関数については、極座標系のデータ、直交座標系のデータ或いは時間軸のデータのいずれの状態で記憶部８２に記憶させておくようにしても良い。

さらに上述した第２の実施の形態においては、テレビジョン装置７０により７．１チャンネルの音声信号についての再生処理を行う際に、２重正規化頭部伝達関数を生成してから畳込処理を行うようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えばテレビジョン装置７０の初期設定操作等において、ユーザが７．１チャンネルの音声信号に対する音声信号処理の設定を行ったとき等に、２重正規化頭部伝達関数を生成して記憶部８２等に記憶させておくようにしても良い。この場合テレビジョン装置７０は、実際に７．１チャンネルの音声信号が供給された際に、記憶部８２から生成済みの２重正規化頭部伝達関数を読み出して畳込処理を行うようにすれば良い。

さらに上述した第２の実施の形態においては、ＩＴＵ−Ｒにより規定されたスピーカの配置（図１３（Ａ））を想定音源方向位置として、７．１チャンネルマルチサラウンド（すなわち合計８チャンネル）の音声信号を基に２チャンネルの音声信号を生成して再生する場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えば図１３（Ｂ）に示すようにＴＨＸ社の推奨するスピーカの配置を想定音源方向位置とし、また５．１チャンネルや９．１チャンネル等といった任意のチャンネル数及びスピーカ配置を想定した音声信号を基に２チャンネルの音声信号を生成して再生するようにしても良い。

またスピーカにより実際に音声を再生する位置（現実音源方向位置）の数、すなわち最終的に生成する音声信号のチャンネル数としても、２チャンネルに限らず、例えば４チャンネルや５．１チャンネル等のような任意のチャンネル数としても良い。

これらの場合、畳込処理において、各想定音源方向位置を各現実音源方向位置でそれぞれ正規化すると共に次元変換した２重正規化頭部伝達関数を各音声信号にそれぞれ畳み込むようにすれば良い。

さらに上述した第２の実施の形態においては、想定音源方向位置及び現実音源方向位置が、リスナが正面を向いたときに左右対称であることを利用して左右の対応するチャンネルについては同一の２重正規化頭部伝達関数を用いて畳込処理を行う場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えば想定音源方向位置及び現実音源方向位置が左右非対称である場合に、各想定音源方向位置及び各現実音源方向位置に対応する適切な２重正規化頭部伝達関数をそれぞれ生成し、それぞれを用いて畳込処理を行うようにしても良い。

さらに上述した第１の実施の形態においては、正規化処理回路１０及び次元変換正規化処理回路３０のＩＲ簡略化部２３において、インパルスレスポンスＸｎ（ｍ）を８０タップに簡略化するようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えば１６０タップや３２０タップ等、任意のタップ数に簡略化するようにしても良い。この場合、信号処理部６０の畳込処理部６３を構成するＤＳＰ等の演算処理能力に応じて適宜定めるようにすれば良い。第２の実施の形態についても同様である。

さらに上述した第１の実施の形態においては、頭部伝達関数測定システム１の音声信号処理部３において、サンプリング周波数が９６［ｋＨｚ］でなる８１９２サンプルのディジタルデータを生成するようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えば４８［ｋＨｚ］や１９２［ｋＨｚ］といった任意のサンプリング周波数でなり、４０９６サンプルや１６３８４サンプルといった任意のサンプル数でなるディジタルデータを生成するようにしても良い。特にこの場合、最終的に生成する頭部伝達関数のタップ数等に応じて定めるようにすると良い。

さらに上述した第２の実施の形態においては、畳込処理部８３の各クロストークキャンセル処理部８３ＦＢ等において、遅延処理と２重化正規頭部伝達関数の畳込処理との組み合わせでなるクロストークキャンセル処理を２回行う、すなわち２次のキャンセル処理を行うようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、各クロストークキャンセル処理部８３ＦＢ等において、スピーカＳＰの位置や部屋の物理的な制約等に応じて、任意の次数でなるキャンセル処理を行うようにしても良い。

さらに上述した第２の実施の形態においては、テレビジョン装置７０の音声信号処理部８０において、畳込処理部８３により直接波のみを畳み込むようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、音声信号処理部８０において、壁面、天井面及び床面等における反射波についても畳込処理を行うようにしても良い。

すなわち想定音源方向位置方向からの反射波については、図１に破線で示すように、仮想音像定位させたい位置から壁等の反射箇所で反射された後にマイクロホンへ入射する方向を、反射波についての想定音源方向位置の方向と考える。そして畳込処理としては、想定音源方向位置方向からマイクロホン位置に入射するまでの、反射波についての音波の経路長に応じた遅延を音声信号に施して正規化頭部伝達関数を畳み込むようにすれば良い。第２の実施の形態についても同様である。

さらに上述した第１の実施の形態においては、次元変換処理を施した正規化頭部伝達関数を生成して音声信号に畳み込む音声信号処理装置としてのテレビジョン装置５０に本発明を適用するようにした場合について述べた。

本発明はこれに限らず、例えば各種頭部伝達関数Ｈ及び素の状態の伝達特性Ｔを基に次元変換処理を施した正規化頭部伝達関数の生成を行う頭部伝達関数生成装置に対して、本発明を適用するようにしても良い。この場合、例えば生成した正規化頭部伝達関数をテレビジョン装置やマルチチャンネルアンプ装置等に記憶させておき、当該正規化頭部伝達関数を読み出して音声信号への畳込処理を行うようにすれば良い。第２の実施の形態における２重正規化頭部伝達関数についても同様である。

さらに上述した実施の形態においては、第１入力部としての遅延除去頭詰め部１１と、第２入力部としての遅延除去頭詰め部１２と、変換正規化処理部としての正規化処理部２０及び次元変換処理部３１とによって頭部伝達関数生成装置としてのテレビジョン装置５０を構成する場合について述べた。

本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる第１入力部と、第２入力部と、変換正規化処理部とによって頭部伝達関数生成装置を構成するようにしても良い。

さらに上述した実施の形態においては、第１入力部としての遅延除去頭詰め部１１と、第２入力部としての遅延除去頭詰め部１２と、変換正規化処理部としての正規化処理部２０及び次元変換処理部３１と、頭部伝達関数生成部としてのＸ−Ｙ座標変換部２１、逆ＦＦＴ部２２及びＩＲ簡略化部２３と、畳込処理部としての畳込処理部６３とによって音声信号処理装置としてのテレビジョン装置５０を構成する場合について述べた。

本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる第１入力部と、第２入力部と、変換正規化処理部と、頭部伝達関数生成部と、畳込処理部とによって音声信号処理装置を構成するようにしても良い。

本発明は、テレビジョン装置の他、マルチチャンネルアンプ装置やＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）プレーヤ等のように、マルチチャンネルの音声信号を有するコンテンツを再生し、又はその音声をスピーカへ供給する種々の電子機器でも利用することができる。

１……頭部伝達関数測定システム、ＳＰ、ＳＰＬ、ＳＰＲ……スピーカ、ＭＬ、ＭＲ……マイクロホン、ＤＨ……ダミーヘッド、１０……正規化処理回路、１０Ｒ……現実正規化処理回路、１０Ａ……想定正規化処理回路、１１、１２……遅延除去頭詰め部、１３、１４……ＦＦＴ部、１５、１６……極座標変換部、２０……正規化処理部、２１……Ｘ−Ｙ座標変換部、２２……逆ＦＦＴ部、２３……ＩＲ簡略化部、３０……次元変換正規化処理回路、３１……次元変換処理部、５０、７０……テレビジョン装置、６０、８０……音声信号処理部、８１……２重正規化処理部、６２、８２……記憶部、６３、８３……畳込処理部、８４……加算処理部、６５……後処理部、Ｈ……頭部伝達関数、Ｔ……素の状態の伝達特性、ＨＮ……正規化頭部伝達関数、ＨＮ２……２重正規化頭部伝達関数、γ（ｍ）、γｒｅｆ（ｍ）、γ’（ｍ）、γ’ｒｅｆ（ｍ）、γｎ（ｍ）……動径、θ（ｍ）、θｒｅｆ（ｍ）、θｎ（ｍ）……偏角。

Claims (12)

1. 第１の測定環境において生成された第１の頭部伝達関数を入力する第１入力部と、
   第２の測定環境において生成された第２の頭部伝達関数を入力する第２入力部と、
   上記第１の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第１の利得を、上記第２の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第２の利得で正規化すると共にその平方根を算出する変換正規化処理部と
   を有する頭部伝達関数生成装置。
2. 上記第１及び第２の頭部伝達関数は、上記第１及び第２の測定環境において直接波のみについて生成された
   請求項１に記載の頭部伝達関数生成装置。
3. 上記第１及び第２の利得は、
   上記第１及び第２の頭部伝達関数をそれぞれ極座標に変換したときの動径でなり、
   上記変換正規化処理部は、
   上記第１の頭部伝達関数の動径を上記第２の頭部伝達関数の動径で除算すると共にその平方根を算出し、また上記第１の頭部伝達関数の偏角から上記第２の頭部伝達関数の偏角を減算する
   請求項１に記載の頭部伝達関数生成装置。
4. 上記変換正規化処理部は、
   上記第１の頭部伝達関数の動径を上記第２の頭部伝達関数の動径で除算した後、その平方根を算出する
   請求項３に記載の頭部伝達関数生成装置。
5. 上記変換正規化処理部は、
   上記第１の頭部伝達関数の動径及び上記第２の頭部伝達関数の動径それぞれの平方根を算出した後、当該第１の頭部伝達関数の動径の平方根を当該第２の頭部伝達関数の動径の平方根で除算する
   請求項３に記載の頭部伝達関数生成装置。
6. 上記第１の頭部伝達関数は、
   所定の音源方向位置に設置した音源からリスナの耳の位置に設置した収音部への直接波の方向に関し、上記リスナ又は所定のダミーヘッドが存在する状態における頭部伝達関数であり、
   上記第２の頭部伝達関数は、
   上記音源から上記収音部への上記直接波の方向に関し、上記リスナまたは上記ダミーヘッドが存在しない素の状態における伝達特性である
   請求項１に記載の頭部伝達関数生成装置。
7. 上記第１の頭部伝達関数は、
   第１の音源方向位置に設置した音源からリスナの耳の位置に設置した収音部への直接波の方向に関する頭部伝達関数であり、
   上記第２の頭部伝達関数は、
   上記第１の音源方向位置と異なる第２の音源方向位置に設置した上記音源から上記収音部への直接波の方向に関する頭部伝達関数である
   請求項１に記載の頭部伝達関数生成装置。
8. 上記第１の頭部伝達関数は、上記第１の音源方位置に設置した音源から上記収音部への上記直接波の方向に関し、上記リスナまたは上記ダミーヘッドが存在しない素の状態における伝達特性で正規化されており、
   上記第２の頭部伝達関数は、上記第２の音源方位置に設置した音源から上記収音部への上記直接波の方向に関し、上記リスナまたは上記ダミーヘッドが存在しない素の状態における伝達特性で正規化されている
   請求項７に記載の頭部伝達関数生成装置。
9. 第１の測定環境において生成された第１の頭部伝達関数及び第２の測定環境において生成された第２の頭部伝達関数を入力する入力ステップと、
   上記第１の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第１の利得を、上記第２の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第２の利得で正規化すると共にその平方根を算出する変換正規化処理ステップと
   を有する頭部伝達関数生成方法。
10. 第１の測定環境において生成された第１の頭部伝達関数を入力する第１入力部と、
    第２の測定環境において生成された第２の頭部伝達関数を入力する第２入力部と、
    上記第１の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第１の利得を、上記第２の頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第２の利得で正規化すると共にその平方根を算出することにより変換正規化利得を生成する変換正規化処理部と、
    上記変換正規化利得を基に時間軸データでなる正規化頭部伝達関数を生成する頭部伝達関数生成部と、
    上記正規化頭部伝達関数を音声信号に畳み込む畳込処理部と
    を有する音声信号処理装置。
11. 上記第１及び第２の頭部伝達関数は、上記第１及び第２の測定環境において直接波のみについて生成された
    請求項１０に記載の音声信号処理装置。
12. 上記第１の測定環境において反射波について生成された第１の反射頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第１の反射利得を、上記第２の測定環境において反射波について生成された第２の反射頭部伝達関数を周波数軸データで表したときの第２の反射利得で正規化すると共にその平方根を算出することにより変換正規化反射利得を生成する第２の変換正規化処理部と、
    上記変換正規化反射利得を基に時間軸データでなる正規化反射頭部伝達関数を生成する第２の頭部伝達関数生成部と
    をさらに有し、
    上記畳込処理部は、
    上記正規化頭部伝達関数及び上記正規化反射頭部伝達関数を上記音声信号に畳み込む
    請求項１１に記載の音声信号処理装置。

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