音像定位装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、少数（２個程度）のスピーカで、楽音の音像を任意に位置に正しく定位できる音像定位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】人間は、楽音等のオーディオ信号を聞いたときその音源の位置を聴覚的に認識することができる。これは、左右の耳に到達する信号の特性の差に基づくものである。すなわち、音源が聴取者の正面から左右にずれた位置にある場合には、左右の耳に到達する時間にずれが生じる。また、音源が聴取者の前にある場合と後ろにある場合とでは、その音響特性（インパルス応答）に差が生じる。これは、頭蓋，耳たぶ等の影響によるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電子楽器等では、音源の音像を定位するために上述した特性を実現するための機能を備えておらず、単に左右の音量レベルを制御するだけであった。このため、音像定位が不自然であった。
【０００４】この発明は、簡単な構成を音像を明瞭に定位できる音像定位装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、入力された楽音信号を左右のフィルタに通してステレオ信号として出力する出力手段と、複数の方向の地点からのインパルス応答波形を得るために、複数の地点に対応したフィルタ係数を前記左右のフィルタのそれぞれに対応して記憶したテーブルと、前記左右のフィルタのそれぞれで別々の地点のインパルス応答波形を得るために、設定された左右のそれぞれの方向に基づき前記左右のフィルタに対応するフィルタ係数を前記テーブルから読み出して前記左右のフィルタにそれぞれセットするセット手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】この発明の音像定位装置では、音像定位位置におけるインパルス応答を再現することによって音像を定位する。通常は左右両チャンネル（両耳）について同じ定位位置からのインパルス応答波形を読み出して（インパルス応答を実現するフィルタ係数を選んで）音像を定位するが、この発明では左右チャンネルで別々の音像定位位置（地点）からのインパルス応答波形を読み出す。これによって、これまでに無かった独自の定位感を実現することができる。
【０００７】なお、この発明を以下のように構成することもできる。すなわち、同一音源の楽音信号を入力しそれぞれ所定の時間遅延する複数系統のディレイ回路と、それぞれのディレイ回路から取り出された複数の信号が入力される複数系統のＦＩＲフィルタとを備えた音像定位装置とし、前記ディレイ回路は前記音源のインパルス応答のうち直接音が到達するまでの空白時間を実現する特性を備え、前記ＦＩＲフィルタは前記音源のインパルス応答のうち到達した直接音が減衰するまでの応答特性を実現する特性を備える。この場合、直接音が到達するまでの空白時間をディレイ回路で実現することにより、ＦＩＲフィルタの段数を大幅に減らすことができ、構成を簡略化することができる。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の実施例である音像定位装置の全体ブロック図である。入力されたオーディオ信号を所定の位置に定位するようにバイノーラル信号として出力する装置である。この装置の動作はＣＰＵ１０が制御する。ＣＰＵ１０にはバス１１を介してＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３，パネルスイッチ１４，表示器１５，ＭＩＤＩインタフェース１６およびインタフェース１７が接続されている。
【０００９】ＲＯＭ１２には制御プログラムのほか後述のＦＩＲフィルタに与える伝達関数が記憶されている。パネルスイッチ１４には音像の定位位置（左右チャンネル，距離，方向）を入力するためのスイッチ群が含まれている。ＭＩＤＩインタフェース１６にはキーボード等のＭＩＤＩコントローラ（電子楽器）が接続される。このＭＩＤＩコントローラをマンマシンインタフェースとして使用する場合、このＭＩＤＩインタフェース１６を介してコントロール信号が入力される。インタフェース１７にはパン回路２１が接続されている。パン回路２１は入力されたオーディオ信号に遅延，残響等を施して所定位置に定位するバイノーラル信号に加工する回路である。パン回路２１にはＡ／Ｄ変換器２０が接続されている。Ａ／Ｄ変換器２０は外部入力端子から入力される複数系列のオーディオ信号をディジタル信号に変換する回路である。パン回路２１において楽音信号はバイノーラル信号（Ｌ，Ｒの２チャンネルの信号）に分割される。各チャンネルの信号はそれぞれＤ／Ａ変換器２２Ｌ，２２Ｒによってアナログ信号に変換されサウンドシステム２３Ｌ，２３Ｒに入力される。サウンドシステム２３Ｌ，２３Ｒはこの信号を増幅してスピーカ（ヘッドホン）から出力する。
【００１０】ここで、図２に示すように音源Ｓが点Ｐにあり聴取者の両耳がｅＬ，ｅＲの位置にあるとすると、音源Ｓから両耳（ｅＬ，ｅＲ）へのインパルス応答は、例えば、図３（Ａ),（Ｂ）のようになる。このようにインパルスが発生してから耳までの距離に応じて無信号時間（耳へ直接音が到達するまでの時間）τＬ，τＲが生じる。パン回路２１ではこの無信号時間をディレイ回路５０で実現している。
【００１１】直接音が到達したのち間接音が減衰するまでのａ−ｂ，ｃ−ｄの区間は、ＦＩＲフィルタ５１，５２を用いて応答波形を表現している。パン回路２１では図４に示すように、τＬ，τＲの区間を１系統のディレイ回路５０で表現し、ａ−ｂ，ｃ−ｄの区間を左右別系統のＦＩＲフィルタ５１，５２で表現している。
【００１２】図４はパン回路２１の基本的構成を示す図である。ディレイ回路５０は、たとえば各段ごとに読出タップを備えた複数段のシフトレジスタで構成することができる。ＣＰＵは、左チャンネル，右チャンネルの遅延時間τｌ，τｒに対応するタップから入力信号を読み出し、ＦＩＲフィルタ５１，５２に入力する。タップの段数ｎは、ｎＬ＝（τＬ／ｃ）sfｎＲ＝（τＲ／ｃ）sf（ｃ：音速、sf：サンプリング周波数）
で求められる。
【００１３】図５は前記ＲＯＭ１２に記憶されているフィルタ係数テーブルを示す図である。フィルタ係数は、音像をある点に定位するためのインパルス応答を表すＦＩＲフィルタの伝達関数である。テーブルは左右各チャンネル（ＨＲ，ＨＬ）別に設けられている。係数は、左右両チャンネル（耳）の各々について耳を原点とする別の座標系（ｘ−ｙＲ，ｘ−ｙＬ）を用いてている。左右両チャンネルとも、近距離Ｄ１，遠距離Ｄ２ごとに、正面から３０°づつ（Ｐ０＝Ｐ′０＝０°，Ｐ１＝Ｐ′１＝３０°，Ｐ２＝Ｐ′２＝６０°，…，Ｐ１１＝Ｐ′１１＝３３０°）の１２の角度ごとに、２４の係数が記憶されている。ここでＰｎ，Ｐ′ｎはともに角度を表す引数であるが、座標系（原点）が左右の耳で異なるため一方に（′）を付けている。パネルスイッチ１４の操作やＭＩＤＩインタフェース１６から入力される制御信号に基づいて左右両チャンネルにつき１個づつが読み出されてＦＩＲフィルタにセットされる。左右の各チャンネルについて音像を別の位置に定位させるための伝達関数を読み出すようにすると独自の効果が得られる。
【００１４】図６は同パン回路２１の構成を示す図である。このパン回路２１は図４で示した基本的構成にボリューム制御回路やリバーブ回路を付加したものである。パン回路２１は同様の回路（モジュール）が複数並列に接続されている。各モジュールにはセレクタ３０で振り分けられた１または複数の楽音信号が入力される。複数の楽音信号を１つのモジュールに入力する場合には、セレクタ３０内でこれら複数の信号が加算されて出力される。
【００１５】モジュール３１には２個のＦＩＲフィルタ３２，３３およびリバーブ回路４０が外付けされているとともに、ディレイ回路３４、フィルタ３５，３６，３７、乗算器Ｍ１〜Ｍ５、加算器Ａ１〜Ａ５が内蔵されている。ディレイ回路３４（図４のディレイ回路５０に対応）は可変タップを２つ以上持ったディレイラインで構成されている。ディレイ回路３４に入力された信号は所定時間遅延ののちＯＬ，ＯＲとして出力される。このＯＬ，ＯＲはＦＩＲフィルタ３２，３３（図４のＦＩＲフィルタ５１，５２に対応）に入力される。ディレイ回路３４の遅延時間は制御データに基づきＣＰＵ１０が決定する。ＦＩＲフィルタ３２，３３には所定の伝達関数がセットされている。この伝達関数による畳み込み演算を受けた信号ＭＩＲ，ＭＩＬはフィルタ３６，３７に入力される。フィルタ３６，３７は１〜２次のローパスフィルタで構成されており、左右の直接音の空気あるいは遮蔽物による周波数特性を決める機能を有している。Ｍ２，Ｍ３はフィルタ３６，３７のゲインをコントロールするための乗算器である。乗数はＣＰＵ１０から入力される。
【００１６】ここで、フィルタ３５にはセレクタ３０から直接楽音信号が入力される。このフィルタ３５→乗算器Ｍ１→加算器Ａ１→リバーブ回路４０→乗算器Ｍ４，Ｍ５→加算器Ａ２，Ａ３に至る系統は楽音信号に間接音を付加する系統である。すなわち、空間内で乱反射し残響として残る音を表現する回路である。このため、フィルタ３５は乱反射による減衰が少ない低音部をろ過する１〜２次のローパスフィルタで構成されている。Ｍ１はフィルタ３５のゲインをコントロールするための乗算器である。乗数はＣＰＵ１０から入力される。Ａ１はこのモジュール（モジュールＡ）以外のＦ０出力（リバーブを付加される前の間接音出力）をモジュールＡの間接音と加算してリバーブ回路４０に出力する加算器である。すなわち、間接音は乱反射等により複数の音源の分離性が低下し混ざった音となるため、これを表現するための回路である。リバーブ回路４０は乱反射による残響時間を与える。Ｍ４，Ｍ５は左右チャンネルに与える間接音の量をコントロールするための乗算器である。乗数はＣＰＵ１０から与えられる。
【００１７】この間接音は加算器Ａ２，Ａ３において、直接音の系統（ＦＩＲフィルタ３２，３３を通過した系統）の楽音に加算される。こののち、加算器Ａ４，Ａ５においてモジュールＢの楽音信号（ＯＵＴＬ，ＯＵＴＲ）が加算され、合成音ＯＵＴＬ，ＯＵＴＲとしてＤ／Ａ変換器２２Ｌ，２２Ｒに出力される。なお、モジュールＢのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲにはモジュールＣのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲが加算されており、以下順次下位モジュールのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲを加算しているため、モジュールＡのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲは全モジュールの出力を合成したものとなっている。
【００１８】セレクタ信号、ディレイのＬ，Ｒの段数，各種フィルタのフィルタ係数および各乗算器の係数は、上述したようにＣＰＵ１０からインタフェースを介して供給されるなお、上記回路では全てのモジュールにＦＩＲフィルタ２個とリバーブ回路が設けられているが、ＦＩＲフィルタ，リバーブ回路を時分割動作させて、複数モジュールで兼用するようにしてもよい。さらに、各モジュールの出力は順次加算するのでなく、全出力を一時に加算するようにしてもよい。
【００１９】図７，図８は同音像定位装置の動作を示すフローチャートである。図７はメインルーチンを示している。装置の電源オンにより、まずイニシャライズ動作を実行する（ｎ１）。イニシャライズ動作とはレジスタのリセット，プリセットデータの読み出し等である。つぎにパネル処理（ｎ２）、その他の処理（ｎ３）を繰り返し実行する。
【００２０】図８はパネル処理動作を示すフローチャートである。まず、モードを判断する（ｎ１０）。モード１（通常のモード：音像を平面上の１点に定位させる。）の場合には、音源（音像）を定位させたい位置の距離および方向の設定を受け付ける（ｎ１１）。入力される距離・方向は顔の中心（図２の原点Ｏ）までのものである。入力された距離，方向に基づいて音源から左右の耳（図２のｅＬ，ｅＲ）までの距離・方向（ｒＬ，θＬ、ｒＲ，θＲ）を計算する（ｎ１２）。一方、モード２（左右両チャンネルで音像を別の位置に定位させる。）の場合には、左チャンネルで音源を定位させた位置から左耳までの距離・方向および右チャンネルで音源を定位させた位置から右耳までの距離・方向の入力を受け付ける（ｎ１３）。こののちｎ１４に進む。
【００２１】ｎ１４では設定された距離からディレイ回路３４のＯＬ，ＯＲの段数，乗数Ｍ２，Ｍ３の計算を行う。乗数Ｍ２，Ｍ３は距離ｒＬ（ｒＲ）に基づいて算出される。ｒＬ≦Ｄ０（Ｄ０はＤ１，Ｄ２の中点：図２参照）の場合にはＨＬ１（θＬ）×（Ｄ１／ｒＬ）で算出し、ｒＬ＞Ｄ０の場合にはＨＬ２（θＬ）×（Ｄ２／ｒＬ）2 で算出する。さらに、距離・方向に基づき左右のフィルタの係数の読み出しを行う（ｎ１５）。以上の動作によって求められた各種データをパン回路２１に送出する（ｎ１６）。各種データは指定されたモジュールおよびそのモジュールのＦＩＲフィルタ，リバーブ回路に入力される。こののちその他のパネル処理（ｎ１７）を実行してリターンする。その他のパネル処理には、モジュールの選択，方向・距離の設定，データの計算，送出，セレクタ制御（どの系列をどのモジュールに出力するか）などの設定動作を含んでいる。
【００２２】このようにこの実施例では、音源から耳までの距離に応じて２種類の伝達関数を備えているため、音響特性の距離感も実現することができる。また、近距離／遠距離の２種類のみでなくより細分化して段数を増やしてもよい。また、左右チャンネルで別の位置に音像を定位できるようにしたことによって自然楽器にはない独自の効果を生むことができる。
【００２３】なお、この実施例では音源までの距離応じて左右の信号ともディレイ回路３４を通過させているが、左右チャンネルのディレイ時間の差を求めて、ディレイの長いチャンネルの信号のみその差分時間ディレイするようにしてもよい。
【００２４】また、図６のパン回路で直接音の特性を制御するフィルタを左右両チャンネルに別々に設けているが（３６，３７）、左右チャンネルに分離する手前（ディレイ３４の手前）に１系統で設けるようにしてもよい。
【００２５】なお、パン回路とＤ／Ａ変換器との間にクロストークキャンセル回路を設けてもよい。さらに、この実施例では２次元の定位について説明したが、３次元の定位に適用することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、左右チャンネル別々の地点（音像定位位置）からのインパルス応答を再現するため、従来にない独特の音像定位感を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例である音像定位装置のブロック図
【図２】同音像定位装置の定位機能を説明する図
【図３】同音像定位装置の定位機能を説明する図
【図４】同音像定位装置の定位機能を説明する図
【図５】同音像定位装置に記憶されているＦＩＲフィルタ係数テーブルを示す図
【図６】同音像定位装置のパン回路の構成図
【図７】同音像定位装置の動作を示すフローチャート
【図８】同音像定位装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
２１−パン回路、３４−ディレイ回路、３２，３３−ＦＩＲフィルタ。
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、少数（２個程度）のスピーカで、楽音の音像を任意に位置に正しく定位できる音像定位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】人間は、楽音等のオーディオ信号を聞いたときその音源の位置を聴覚的に認識することができる。これは、左右の耳に到達する信号の特性の差に基づくものである。すなわち、音源が聴取者の正面から左右にずれた位置にある場合には、左右の耳に到達する時間にずれが生じる。また、音源が聴取者の前にある場合と後ろにある場合とでは、その音響特性（インパルス応答）に差が生じる。これは、頭蓋，耳たぶ等の影響によるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電子楽器等では、音源の音像を定位するために上述した特性を実現するための機能を備えておらず、単に左右の音量レベルを制御するだけであった。このため、音像定位が不自然であった。
【０００４】この発明は、簡単な構成を音像を明瞭に定位できる音像定位装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、入力された楽音信号を左右のフィルタに通してステレオ信号として出力する出力手段と、複数の方向の地点からのインパルス応答波形を得るために、複数の地点に対応したフィルタ係数を前記左右のフィルタのそれぞれに対応して記憶したテーブルと、前記左右のフィルタのそれぞれで別々の地点のインパルス応答波形を得るために、設定された左右のそれぞれの方向に基づき前記左右のフィルタに対応するフィルタ係数を前記テーブルから読み出して前記左右のフィルタにそれぞれセットするセット手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】この発明の音像定位装置では、音像定位位置におけるインパルス応答を再現することによって音像を定位する。通常は左右両チャンネル（両耳）について同じ定位位置からのインパルス応答波形を読み出して（インパルス応答を実現するフィルタ係数を選んで）音像を定位するが、この発明では左右チャンネルで別々の音像定位位置（地点）からのインパルス応答波形を読み出す。これによって、これまでに無かった独自の定位感を実現することができる。
【０００７】なお、この発明を以下のように構成することもできる。すなわち、同一音源の楽音信号を入力しそれぞれ所定の時間遅延する複数系統のディレイ回路と、それぞれのディレイ回路から取り出された複数の信号が入力される複数系統のＦＩＲフィルタとを備えた音像定位装置とし、前記ディレイ回路は前記音源のインパルス応答のうち直接音が到達するまでの空白時間を実現する特性を備え、前記ＦＩＲフィルタは前記音源のインパルス応答のうち到達した直接音が減衰するまでの応答特性を実現する特性を備える。この場合、直接音が到達するまでの空白時間をディレイ回路で実現することにより、ＦＩＲフィルタの段数を大幅に減らすことができ、構成を簡略化することができる。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の実施例である音像定位装置の全体ブロック図である。入力されたオーディオ信号を所定の位置に定位するようにバイノーラル信号として出力する装置である。この装置の動作はＣＰＵ１０が制御する。ＣＰＵ１０にはバス１１を介してＲＯＭ１２，ＲＡＭ１３，パネルスイッチ１４，表示器１５，ＭＩＤＩインタフェース１６およびインタフェース１７が接続されている。
【０００９】ＲＯＭ１２には制御プログラムのほか後述のＦＩＲフィルタに与える伝達関数が記憶されている。パネルスイッチ１４には音像の定位位置（左右チャンネル，距離，方向）を入力するためのスイッチ群が含まれている。ＭＩＤＩインタフェース１６にはキーボード等のＭＩＤＩコントローラ（電子楽器）が接続される。このＭＩＤＩコントローラをマンマシンインタフェースとして使用する場合、このＭＩＤＩインタフェース１６を介してコントロール信号が入力される。インタフェース１７にはパン回路２１が接続されている。パン回路２１は入力されたオーディオ信号に遅延，残響等を施して所定位置に定位するバイノーラル信号に加工する回路である。パン回路２１にはＡ／Ｄ変換器２０が接続されている。Ａ／Ｄ変換器２０は外部入力端子から入力される複数系列のオーディオ信号をディジタル信号に変換する回路である。パン回路２１において楽音信号はバイノーラル信号（Ｌ，Ｒの２チャンネルの信号）に分割される。各チャンネルの信号はそれぞれＤ／Ａ変換器２２Ｌ，２２Ｒによってアナログ信号に変換されサウンドシステム２３Ｌ，２３Ｒに入力される。サウンドシステム２３Ｌ，２３Ｒはこの信号を増幅してスピーカ（ヘッドホン）から出力する。
【００１０】ここで、図２に示すように音源Ｓが点Ｐにあり聴取者の両耳がｅＬ，ｅＲの位置にあるとすると、音源Ｓから両耳（ｅＬ，ｅＲ）へのインパルス応答は、例えば、図３（Ａ),（Ｂ）のようになる。このようにインパルスが発生してから耳までの距離に応じて無信号時間（耳へ直接音が到達するまでの時間）τＬ，τＲが生じる。パン回路２１ではこの無信号時間をディレイ回路５０で実現している。
【００１１】直接音が到達したのち間接音が減衰するまでのａ−ｂ，ｃ−ｄの区間は、ＦＩＲフィルタ５１，５２を用いて応答波形を表現している。パン回路２１では図４に示すように、τＬ，τＲの区間を１系統のディレイ回路５０で表現し、ａ−ｂ，ｃ−ｄの区間を左右別系統のＦＩＲフィルタ５１，５２で表現している。
【００１２】図４はパン回路２１の基本的構成を示す図である。ディレイ回路５０は、たとえば各段ごとに読出タップを備えた複数段のシフトレジスタで構成することができる。ＣＰＵは、左チャンネル，右チャンネルの遅延時間τｌ，τｒに対応するタップから入力信号を読み出し、ＦＩＲフィルタ５１，５２に入力する。タップの段数ｎは、ｎＬ＝（τＬ／ｃ）sfｎＲ＝（τＲ／ｃ）sf（ｃ：音速、sf：サンプリング周波数）
で求められる。
【００１３】図５は前記ＲＯＭ１２に記憶されているフィルタ係数テーブルを示す図である。フィルタ係数は、音像をある点に定位するためのインパルス応答を表すＦＩＲフィルタの伝達関数である。テーブルは左右各チャンネル（ＨＲ，ＨＬ）別に設けられている。係数は、左右両チャンネル（耳）の各々について耳を原点とする別の座標系（ｘ−ｙＲ，ｘ−ｙＬ）を用いてている。左右両チャンネルとも、近距離Ｄ１，遠距離Ｄ２ごとに、正面から３０°づつ（Ｐ０＝Ｐ′０＝０°，Ｐ１＝Ｐ′１＝３０°，Ｐ２＝Ｐ′２＝６０°，…，Ｐ１１＝Ｐ′１１＝３３０°）の１２の角度ごとに、２４の係数が記憶されている。ここでＰｎ，Ｐ′ｎはともに角度を表す引数であるが、座標系（原点）が左右の耳で異なるため一方に（′）を付けている。パネルスイッチ１４の操作やＭＩＤＩインタフェース１６から入力される制御信号に基づいて左右両チャンネルにつき１個づつが読み出されてＦＩＲフィルタにセットされる。左右の各チャンネルについて音像を別の位置に定位させるための伝達関数を読み出すようにすると独自の効果が得られる。
【００１４】図６は同パン回路２１の構成を示す図である。このパン回路２１は図４で示した基本的構成にボリューム制御回路やリバーブ回路を付加したものである。パン回路２１は同様の回路（モジュール）が複数並列に接続されている。各モジュールにはセレクタ３０で振り分けられた１または複数の楽音信号が入力される。複数の楽音信号を１つのモジュールに入力する場合には、セレクタ３０内でこれら複数の信号が加算されて出力される。
【００１５】モジュール３１には２個のＦＩＲフィルタ３２，３３およびリバーブ回路４０が外付けされているとともに、ディレイ回路３４、フィルタ３５，３６，３７、乗算器Ｍ１〜Ｍ５、加算器Ａ１〜Ａ５が内蔵されている。ディレイ回路３４（図４のディレイ回路５０に対応）は可変タップを２つ以上持ったディレイラインで構成されている。ディレイ回路３４に入力された信号は所定時間遅延ののちＯＬ，ＯＲとして出力される。このＯＬ，ＯＲはＦＩＲフィルタ３２，３３（図４のＦＩＲフィルタ５１，５２に対応）に入力される。ディレイ回路３４の遅延時間は制御データに基づきＣＰＵ１０が決定する。ＦＩＲフィルタ３２，３３には所定の伝達関数がセットされている。この伝達関数による畳み込み演算を受けた信号ＭＩＲ，ＭＩＬはフィルタ３６，３７に入力される。フィルタ３６，３７は１〜２次のローパスフィルタで構成されており、左右の直接音の空気あるいは遮蔽物による周波数特性を決める機能を有している。Ｍ２，Ｍ３はフィルタ３６，３７のゲインをコントロールするための乗算器である。乗数はＣＰＵ１０から入力される。
【００１６】ここで、フィルタ３５にはセレクタ３０から直接楽音信号が入力される。このフィルタ３５→乗算器Ｍ１→加算器Ａ１→リバーブ回路４０→乗算器Ｍ４，Ｍ５→加算器Ａ２，Ａ３に至る系統は楽音信号に間接音を付加する系統である。すなわち、空間内で乱反射し残響として残る音を表現する回路である。このため、フィルタ３５は乱反射による減衰が少ない低音部をろ過する１〜２次のローパスフィルタで構成されている。Ｍ１はフィルタ３５のゲインをコントロールするための乗算器である。乗数はＣＰＵ１０から入力される。Ａ１はこのモジュール（モジュールＡ）以外のＦ０出力（リバーブを付加される前の間接音出力）をモジュールＡの間接音と加算してリバーブ回路４０に出力する加算器である。すなわち、間接音は乱反射等により複数の音源の分離性が低下し混ざった音となるため、これを表現するための回路である。リバーブ回路４０は乱反射による残響時間を与える。Ｍ４，Ｍ５は左右チャンネルに与える間接音の量をコントロールするための乗算器である。乗数はＣＰＵ１０から与えられる。
【００１７】この間接音は加算器Ａ２，Ａ３において、直接音の系統（ＦＩＲフィルタ３２，３３を通過した系統）の楽音に加算される。こののち、加算器Ａ４，Ａ５においてモジュールＢの楽音信号（ＯＵＴＬ，ＯＵＴＲ）が加算され、合成音ＯＵＴＬ，ＯＵＴＲとしてＤ／Ａ変換器２２Ｌ，２２Ｒに出力される。なお、モジュールＢのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲにはモジュールＣのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲが加算されており、以下順次下位モジュールのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲを加算しているため、モジュールＡのＯＵＴＬ，ＯＵＴＲは全モジュールの出力を合成したものとなっている。
【００１８】セレクタ信号、ディレイのＬ，Ｒの段数，各種フィルタのフィルタ係数および各乗算器の係数は、上述したようにＣＰＵ１０からインタフェースを介して供給されるなお、上記回路では全てのモジュールにＦＩＲフィルタ２個とリバーブ回路が設けられているが、ＦＩＲフィルタ，リバーブ回路を時分割動作させて、複数モジュールで兼用するようにしてもよい。さらに、各モジュールの出力は順次加算するのでなく、全出力を一時に加算するようにしてもよい。
【００１９】図７，図８は同音像定位装置の動作を示すフローチャートである。図７はメインルーチンを示している。装置の電源オンにより、まずイニシャライズ動作を実行する（ｎ１）。イニシャライズ動作とはレジスタのリセット，プリセットデータの読み出し等である。つぎにパネル処理（ｎ２）、その他の処理（ｎ３）を繰り返し実行する。
【００２０】図８はパネル処理動作を示すフローチャートである。まず、モードを判断する（ｎ１０）。モード１（通常のモード：音像を平面上の１点に定位させる。）の場合には、音源（音像）を定位させたい位置の距離および方向の設定を受け付ける（ｎ１１）。入力される距離・方向は顔の中心（図２の原点Ｏ）までのものである。入力された距離，方向に基づいて音源から左右の耳（図２のｅＬ，ｅＲ）までの距離・方向（ｒＬ，θＬ、ｒＲ，θＲ）を計算する（ｎ１２）。一方、モード２（左右両チャンネルで音像を別の位置に定位させる。）の場合には、左チャンネルで音源を定位させた位置から左耳までの距離・方向および右チャンネルで音源を定位させた位置から右耳までの距離・方向の入力を受け付ける（ｎ１３）。こののちｎ１４に進む。
【００２１】ｎ１４では設定された距離からディレイ回路３４のＯＬ，ＯＲの段数，乗数Ｍ２，Ｍ３の計算を行う。乗数Ｍ２，Ｍ３は距離ｒＬ（ｒＲ）に基づいて算出される。ｒＬ≦Ｄ０（Ｄ０はＤ１，Ｄ２の中点：図２参照）の場合にはＨＬ１（θＬ）×（Ｄ１／ｒＬ）で算出し、ｒＬ＞Ｄ０の場合にはＨＬ２（θＬ）×（Ｄ２／ｒＬ）2 で算出する。さらに、距離・方向に基づき左右のフィルタの係数の読み出しを行う（ｎ１５）。以上の動作によって求められた各種データをパン回路２１に送出する（ｎ１６）。各種データは指定されたモジュールおよびそのモジュールのＦＩＲフィルタ，リバーブ回路に入力される。こののちその他のパネル処理（ｎ１７）を実行してリターンする。その他のパネル処理には、モジュールの選択，方向・距離の設定，データの計算，送出，セレクタ制御（どの系列をどのモジュールに出力するか）などの設定動作を含んでいる。
【００２２】このようにこの実施例では、音源から耳までの距離に応じて２種類の伝達関数を備えているため、音響特性の距離感も実現することができる。また、近距離／遠距離の２種類のみでなくより細分化して段数を増やしてもよい。また、左右チャンネルで別の位置に音像を定位できるようにしたことによって自然楽器にはない独自の効果を生むことができる。
【００２３】なお、この実施例では音源までの距離応じて左右の信号ともディレイ回路３４を通過させているが、左右チャンネルのディレイ時間の差を求めて、ディレイの長いチャンネルの信号のみその差分時間ディレイするようにしてもよい。
【００２４】また、図６のパン回路で直接音の特性を制御するフィルタを左右両チャンネルに別々に設けているが（３６，３７）、左右チャンネルに分離する手前（ディレイ３４の手前）に１系統で設けるようにしてもよい。
【００２５】なお、パン回路とＤ／Ａ変換器との間にクロストークキャンセル回路を設けてもよい。さらに、この実施例では２次元の定位について説明したが、３次元の定位に適用することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】以上のようにこの発明では、左右チャンネル別々の地点（音像定位位置）からのインパルス応答を再現するため、従来にない独特の音像定位感を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例である音像定位装置のブロック図
【図２】同音像定位装置の定位機能を説明する図
【図３】同音像定位装置の定位機能を説明する図
【図４】同音像定位装置の定位機能を説明する図
【図５】同音像定位装置に記憶されているＦＩＲフィルタ係数テーブルを示す図
【図６】同音像定位装置のパン回路の構成図
【図７】同音像定位装置の動作を示すフローチャート
【図８】同音像定位装置の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
２１−パン回路、３４−ディレイ回路、３２，３３−ＦＩＲフィルタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】入力された楽音信号を左右のフィルタに通してステレオ信号として出力する出力手段と、複数の方向の地点からのインパルス応答波形を得るために、複数の地点に対応したフィルタ係数を前記左右のフィルタのそれぞれに対応して記憶したテーブルと、前記左右のフィルタのそれぞれで別々の地点のインパルス応答波形を得るために、設定された左右のそれぞれの方向に基づき前記左右のフィルタに対応するフィルタ係数を前記テーブルから読み出して前記左右のフィルタにそれぞれセットするセット手段と、を備えたことを特徴とする音像定位装置。
【請求項１】入力された楽音信号を左右のフィルタに通してステレオ信号として出力する出力手段と、複数の方向の地点からのインパルス応答波形を得るために、複数の地点に対応したフィルタ係数を前記左右のフィルタのそれぞれに対応して記憶したテーブルと、前記左右のフィルタのそれぞれで別々の地点のインパルス応答波形を得るために、設定された左右のそれぞれの方向に基づき前記左右のフィルタに対応するフィルタ係数を前記テーブルから読み出して前記左右のフィルタにそれぞれセットするセット手段と、を備えたことを特徴とする音像定位装置。
【図５】
【図１】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図１】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【特許番号】特許第３２３３２２８号（Ｐ３２３３２２８）
【登録日】平成１３年９月２１日（２００１．９．２１）
【発行日】平成１３年１１月２６日（２００１．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１０７６４３
【出願日】平成４年４月２７日（１９９２．４．２７）
【公開番号】特開平５−３０３３８１
【公開日】平成５年１１月１６日（１９９３．１１．１６）
【審査請求日】平成８年３月２１日（１９９６．３．２１）
【審判番号】平１１−１８８７８
【審判請求日】平成１１年１１月２５日（１９９９．１１．２５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【合議体】
【参考文献】
【文献】特開 昭５７−６７９９５（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１３年９月２１日（２００１．９．２１）
【発行日】平成１３年１１月２６日（２００１．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年４月２７日（１９９２．４．２７）
【公開番号】特開平５−３０３３８１
【公開日】平成５年１１月１６日（１９９３．１１．１６）
【審査請求日】平成８年３月２１日（１９９６．３．２１）
【審判番号】平１１−１８８７８
【審判請求日】平成１１年１１月２５日（１９９９．１１．２５）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【合議体】
【参考文献】
【文献】特開 昭５７−６７９９５（ＪＰ，Ａ）
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