专利名称：虚拟声音定位处理装置、虚拟声音定位处理方法及记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及虚拟声音定位处理装置、虚拟声音定位处理方法及记录介质，其中，例如，即使收听位置发生改变，听者也能够获得立体声效果。
(2)背景技术在立体声地再现声音的立体声音频再现中，存在着使用多个通路的情况。尤其是，存在着把3个或3个以上的通路称为多通路的情况。作为多通路的一个典型的例子的是广为人知的5.1通路系统。。5.1通路系统意味着由用于听者的前中央通路(C)、前左/右通路(L/R)、后左右通路(SL/SR)、以及低频效果(LFE)的辅助通路(SW)构成的通路结构。在5.1通路中，通过对听者周围的预定位置设置对应于每一通路的扬声器，例如，能够为用户提供具有如同听者坐在音乐厅或电影院的环境感的环绕放音。
作为由5.1通路表示的多通路音频(或多通路音频/视觉)源，例如，存在着诸如DVD(数字通用光盘)、DVD视频、超音频CD等之类的包装媒体。而且，预期在将来要被广为推广的BS(广播卫星)/CS(通信卫星)数字广播和地面波数字广播的音频信号格式中，5.1通路已经被规定成最大数量的声频通路。
在收听由如上所述的5.1通路系统播放的声音的情况下，由于在听者周围需要放置至少六个与这些通路有关的扬声器，必须要有放置这些扬声器的空间。因此，如果不能保证放置这六个扬声器的空间，对听者而言就难以收听由5.1通路系统播放的声音。
此外，尽管近年来也提出了在听者的后面的中央设置了扬声器的6.1通路系统、或在听者的侧面到后面的范围内的位置上设置了六个扬声器的9.1通路系统，在这种情况下仍必须保证能够设置大量的扬声器的空间。
在使用多通路的音频再现系统中，为了获得更好的再现环境，必须注意设置扬声器的位置。例如，在5.1通路系统中，建议L/R扬声器设置在自C扬声器左面和右面的张角为30°的位置，SL和SR扬声器设置在左面和右面的张角为110°±10°的位置，以使这些扬声器存在于作为中心的听者周围的弧上。例如，根据每次音频收听设置SL和SR扬声器的收听式样，难以一直把SL和SR扬声器设置在建议的位置。
因此，提出了一种虚拟环绕声系统，它让听者感受到这样的3维立体声声学效果(下文中，称为3维声学效果)，以致通过使用在听者前面的L/R扬声器的两个通路产生的声音好像从听者周围不存在扬声器的几个方向产生的。例如，通过获得把声音从L/R扬声器传输到听者的两耳的人头位置传输函数以及把声音从任意位置传输给听者两耳的人头位置传输函数、以及使用人头位置传输函数对从L和R扬声器输出的信号执行矩阵算法的方法，可实现虚拟环绕声系统。在虚拟环绕声系统中，通过只使用设置在听者的左前和右前位置的L和R扬声器，可以将声像定位到听者周围的预定位置。
在JP-A-1994(平成6年)-178395中已经揭示了有关对于不限制听者的收听位置的环境执行音频再现的声场信号再现装置的发明。
在JP-A-1998(平成10年)-224990中已经揭示了有关让听者觉得声像似乎不在实际设置扬声器的位置、而是在不同于实际设置扬声器的位置的位置的声音再现系统和音频信号处理装置的发明。
(3)发明内容在如上所述的虚拟环绕声系统中，通过L和R扬声器的两个通路可以实现3维声音再现。在这种情况下，建议L和R扬声器设置在当从听者看去时到左边和右边的张角等于大约几十到60°范围内的值的位置。
然而，在2通路再现中，即使L/R扬声器设置在建议的位置，听者的最佳收听范围(下文中称为悦耳区(sweet spot))变得很窄。在L/R扬声器的张角变得更大时，这种趋势会增强。从而，会有这样的问题，在改变收听位置或存在多个听者的情况下，收听位置偏离了悦耳区，且不能获得足够的3维声音效果。还有这样的问题，若收听位置从悦耳区偏离，由听者本能感受到的声像的定位感会偏离，且听者易感觉到不舒服的感受。
因此，期望提供一种虚拟声音定位处理装置、一种虚拟声音定位处理装方法以及记录介质，其中即使改变收听位置，或存在多个听者等，听者也能够获得3维的声音效果。
根据本发明的实施例，提供了一种虚拟声音定位处理装置，该装置形成了用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二主信号，包括第一和第二输出端，用于分别输出要供给到设置在左边和右边位置的第一和第二音频声音输出单元的声音信号；第三和第四输出端，用于分别输出要供给到设置在靠近第一和第二音频声音输出单元位置的第三和第四音频声音输出单元的声音信号；至少两个或多个辅助信号形成单元，用于形成辅助信号，该辅助信号用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置，其中将至少包括第一主信号的声音信号供给第一输出端，将至少包括由辅助信号形成单元形成的辅助信号的声音信号供给第三输出端，将至少包括第二主信号的声音信号供给第二输出端，将至少包括由辅助信号形成单元形成的辅助信号的声音信号供给第四输出端。
根据本发明的实施例，提供了一种虚拟声音定位处理方法，该方法包括主信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二主信号；第一辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二辅助信号；第二辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第三和第四辅助信号；
供给步骤，该步骤将通过合成第一主信号和第一辅助信号而获得的声音信号供给用于输出要供给到第一音频声音输出单元的声音信号的第一输出端，将第二辅助信号供给用于输出要供给到靠近第一音频声音输出单元的第三音频声音输出单元的声音信号的第三输出端，将通过合成第二主信号和第三辅助信号而获得的声音信号供给用于输出要供给到第二音频声音输出单元的声音信号的第二输出端，以及将第四辅助信号供给用于输出要供给到靠近第二音频声音输出单元的第四音频声音输出单元的声音信号的第四输出端。
根据本发明的实施例，提供了一种记录介质，该记录介质存储用于允许计算机执行虚拟声音处理的程序，包括主信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二主信号；第一辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二辅助信号；第二辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第三和第四辅助信号；供给步骤，该步骤将通过合成第一主信号和第一辅助信号而获得的声音信号供给用于输出要供给到第一音频声音输出单元的声音信号的第一输出端，将第二辅助信号供给用于输出要供给到靠近第一音频声音输出单元的第三音频声音输出单元的声音信号的第三输出端，将通过合成第二主信号和第三辅助信号而获得的声音信号供给用于输出要供给到第二音频声音输出单元的声音信号的第二输出端，以及将第四辅助信号供给用于输出要供给到靠近第二音频声音输出单元的第四音频声音输出单元的声音信号的第四输出端。
尤其是，根据本发明的实施例，能够扩大在由设置在听者的右前和左前位置的扬声器实现的虚拟环绕声系统中的悦耳区。因此，即使收听位置改变，或存在着多个听者等，听者也能够获得3维声音效果。
根据结合附图的以下描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，在附图中，同样的标号指示全部附图中相同或相似的部件。
(4)
图1示出了在本发明第一实施例中的虚拟声音定位处理装置的例子的框图；图2示出了在本发明第一实施例中的主信号处理单元的结构的框图；图3是为获得声音的传输函数而参照的示意图；图4是示出本发明第一实施例中的滤波处理单元的结构的例子的框图；图5是示出本发明第一实施例中辅助信号形成单元的结构的例子的框图；图6是示出本发明第一实施例中在使用虚拟声音定位处理装置时的例子的示意图；图7是示出本发明第二实施例中虚拟声音定位处理装置的例子的框图；图8是示出本发明第二实施例中辅助信号形成单元的例子的框图；图9是示出本发明第二实施例中在使用虚拟声音定位处理装置时的例子的示意图。
(5)具体实施方式
参照附图将在下文描述本发明的第一实施例。在本说明书中，把主要让听者觉得声像处于实际上在该处不存在诸如扬声器等的声源的位置的处理称为虚拟声音定位处理。在本说明书，把来自声源的声音信号形成的、并用来将声像定位到收听位置周围的预定位置的声音信号称为主信号，而把来自声源的特定声音信号(例如，SL/SR扬声器的声音信号)形成的、并用来将声像定位到收听位置周围的预定位置的声音信号称为辅助信号。
在图1中，由虚线包围的部分BL1示出了在本发明第一实施例中的虚拟声音定位处理装置1的结构的例子。现在将描述虚拟声音定位处理装置1的结构的概要。虚拟声音定位处理装置1包括由虚线BL2包围的主信号处理单元2；用于形成辅助信号的辅助信号形成单元12到15；加法器26到31。
虚拟声音定位处理装置1还包括作为把声音信号S1供给到其的第一输出端的输出端41；作为把声音信号S2供给到其的第二输出端的输出端42；作为把声音信号S3供给到其的第三输出端的输出端43；作为把声音信号S4供给到其的第四输出端的输出端44。
从各输出端输出的声音信号被供给诸如扬声器等的音频声音输出单元。例如，从输出端41输出的声音信号被供给作为第一音频声音输出单元的扬声器51。从输出端42输出的声音信号被供给作为第二音频声音输出单元的扬声器52。从输出端43输出的声音信号被供给作为第三音频声音输出单元的扬声器53。从输出端44输出的声音信号被供给作为第四音频声音输出单元的扬声器54。
在第一实施例中，将扬声器51和52设置在听者的左前和右前的位置。扬声器51和53设置在接近的位置。扬声器52和54也设置在接近的位置。接近位置意味着在水平轴上彼此相距例如大约10cm的位置。此时，例如，可以将扬声器51和53装入同一箱子，结合成整体或是独立的扬声器。
现在将描述使用虚拟声音定位处理装置1的声音再现系统的概要。例如，从诸如DVD再现装置等的声音信号源(未示出)把5.1通路的声音信号输入到虚拟声音定位处理装置1。就是说，将前右通路的声音信号输入到输入端FR。将中央通路的声音信号输入到输入端C。将前左通路的声音信号输入到输入端FL。将后右通路的声音信号输入到输入端SR。将后左通路的声音信号输入到输入端SL。把只用于低频带的通路的声音信号输入到输入端SW(未示出)。在下面的描述中，省略了有关只用于低频带的通路的声音信号的说明。为了简化说明，省略了有关视频信号系统的信号处理的描述。
在虚拟声音定位处理装置1中，通过对输入到各个输入端的声音信号执行信号处理(将在下文中说明)，形成前述的信号S1到S4，并分别将其供给到输出端41到44。
把从输出端输出的声音信号分别供给连接到输出端的扬声器51到54，然后从扬声器产生声音。可以用导线连接输出端和音频声音输出单元，例如输出端41和扬声器51，或者，从输出端41输出的声音信号可以是模拟或数字调制的并将其发送到扬声器51。
现在将详细描述本发明第一实施例中的虚拟声音定位处理装置1。首先，将描述虚拟声音定位处理装置1中的主信号处理单元2的例子。用主信号处理单元2可形成包括作为第一主信号的声音信号S18的声音信号和包括作为第二主信号的声音信号S19的声音信号。
图2示出了在本发明第一实施例中的主信号处理单元2的结构的例子。如图2所示，声音信号S13从输入端FR、声音信号S14从输入端C、声音信号S15从输入端FL、声音信号S11从输入端SR、声音信号S12从输入端SL被分别供给主信号处理单元2。
通过放大器3可将声音信号S13供给加法器22。通过放大器4可发送信号S14，其后信号被分离。一个分离的声音信号被供给加法器22，另一个被供给加法器23。声音信号S15通过放大器5被供给加法器23。
在加法器22中，通过合成声音信号S13和S 14形成了声音信号S16。该形成的声音信号S16被供给加法器24。在加法器23中，通过合成声音信号S14和S15形成声音信号S17。该形成的声音信号S17被供给加法器25。
将声音信号S11和S12供给被虚线BL3所包围的虚拟声音信号处理单元11。通过延迟单元73用预定的时间把声音信号S11延迟并将其供给滤波处理单元81。类似地，通过延迟单元74用预定的时间把声音信号S12延迟并将其供给滤波处理单元81。要延迟的预定时间可以设置为，例如几毫秒。在下文中将描述由延迟单元73和74各自所进行的延迟操作。
在滤波处理单元81中通过滤波处理形成了声音信号S18和19。将声音信号S18供给加法器24。将声音信号S19供给加法器25。
现在将描述在滤波处理单元81中的处理的例子。如图3所示，对于滤波处理单元81中的处理，在离收听场所的前面有张角φ1的虚拟扬声器位置101产生音频声音的情况下，必定有对听者201的左耳202的声音传输函数Hφ1L和对听者201的右耳203的声音传输函数Hφ1R。类似地，在有张角φ2的虚拟扬声器位置102产生音频声音的情况下，必定有对听者201的左耳202的声音传输函数Hφ2L和对听者201的右耳203的声音传输函数Hφ2R。
例如，能够通过下面的方法来获得上面提到的声音传输函数。真实地把扬声器设置在图3中所示的虚拟扬声器位置101和102，从每个设置的扬声器产生诸如脉冲声音等之类的测试信号。通过在设置在听者201的位置的虚拟人头的右耳和左耳的位置测量对测试信号的脉冲响应，能够获得声音传输函数。就是说，在听者的耳朵的位置处测量的脉冲响应对应于从产生测试信号的扬声器位置到听者的耳朵的位置的声音传输函数。根据以这种方式获得的声音传输函数，在滤波处理单元81中执行处理。
图4示出了在虚拟声音信号处理单元11中的滤波处理单元81的结构的例子。滤波处理单元81具有用于称为两路立体声处理(binauralizingprocess)的滤波器82、83、84和85以及加法器86和87。
滤波器82至85由FIR(有限脉冲响应)滤波器构成。在图4中，将基于前述的声音传输函数Hφ1L、Hφ1R、Hφ2R、Hφ2L的滤波系数用作滤波器82到85的滤波系数。
把通过延迟单元73用预定时间延迟的声音信号S11供给滤波器84和85。把声音信号S12供给滤波器82和83。
在滤波器84和85中，根据声音传输函数Hφ2R和Hφ2L来转换声音信号S11。在滤波器82和83中，根据声音传输函数Hφ1L和Hφ1R来转换声音信号S12。
用加法器86合成从滤波器83和84输出的声音信号并形成声音信号S18。用加法器87合成从滤波器82和85输出的声音信号并形成声音信号S19。对已形成的信号S18和S19还要执行消除由扬声器的再现引起的串扰的处理。由于在例如JP-A-1998-224900中已经公开了包括串扰消除处理和前述的双路立体声处理的虚拟声音信号处理，在此省略对其的说明。
假设已经从例如听者的右前扬声器产生了相当于上面提到的形成的声音信号S18的声音，他会聆听和感觉该声音好像声像位于图3的扬声器102，即，处在听者的右后位置。类似地，假设已经从例如听者的左前扬声器产生了相当于上面提到的形成的声音信号S19的声音，他会聆听和感觉该声音好像声像位于图3的扬声器101，即，处在听者的左后位置。
由加法器24对从滤波处理单元81输出的声音信号S18和声音信号S16进行合成。通过在加法器24中的合成形成声音信号S51。形成的声音信号S51从加法器24输出。由加法器25对从滤波处理单元81输出的声音信号S19和声音信号S17进行合成。通过在加法器25中的合成形成声音信号S52。形成的声音信号S52从加法器25输出。
通过返回到图1将作出说明。在本发明第一实施例中的虚拟声音定位处理装置1还包括用于形成辅助信号的辅助信号形成单元12至15。
图5示出了作为第一辅助信号形成单元的辅助信号形成单元12的构造。从输入端SR供给的声音信号S11被输入到辅助信号形成单元12的输入端112。将输入的声音信号S11分离并将分离的信号供给滤波器113和115。滤波器113和115各自由例如FIR滤波器构成。
声音传输函数被用于滤波器113中的滤波系数，通过测量设置在听者位置处的虚拟人头的右耳对从听者右后位置(即从靠近图3中示出的虚拟扬声器位置102的位置)产生的诸如脉冲声音等之类的测试信号的脉冲响应，可获得该声音传输函数。
声音传输函数被用于滤波器115中的滤波系数，通过测量设置在听者位置处的虚拟人头的左耳对从听者右后位置(即从靠近图3中示出的虚拟扬声器位置102的位置)产生的诸如脉冲声音等之类的测试信号的脉冲响应，可获得该声音传输函数。
通过在滤波器113中的滤波处理形成声音信号S221。将声音信号S221供给限带滤波器114并进行限带处理。即，将声音信号S221限制在，例如3kHz(千赫兹)或低于3kHz的预定频带。
从辅助信号形成单元12输出作为声音信号S21的由限带滤波器114处理的声音信号，声音信号S21作为第一辅助信号。
通过在滤波器115中的滤波处理形成声音信号S222。由限带滤波器116将声音信号S222限制在，例如3kHz或低于3kHz的预定频带。从辅助信号形成单元12输出作为声音信号S22的由限带滤波器116处理的声音信号，声音信号S22作为第二辅助信号。
对从限带滤波器114和116输出的声音信号S21和S22还要执行消除由扬声器的再现引起的串扰的处理。由于在例如JP-A-1998-224900中已经公开了包括串扰消除处理和前述的双路立体声处理的虚拟声音信号处理，在此省略对其的说明。在其它辅助信号形成单元的描述中也忽略了有关串扰消除处理等的说明。
将声音信号S21供给加法器28。将声音信号S22供给加法器27。在加法器27中，将声音信号S51和S22合成并形成声音信号S32。形成的声音信号S32从加法器27输出。
以类似于例如辅助信号形成单元12的方式构成作为第二辅助信号形成单元的辅助信号形成单元13，并且辅助信号形成单元13执行类似的处理。即，把声音信号S11供给辅助信号形成单元13的输入端(未示出)。将声音信号S11分离并对每个分离的声音信号执行滤波处理和限带处理。通过滤波处理、限带处理和串扰消除处理形成作为第三辅助信号的声音信号S23和作为第四辅助信号的声音信号S24。从辅助信号形成单元13输出声音信号S23和S24。
把声音信号S23供给加法器26。把声音信号S24供给加法器31。由于在加法器26中合成了声音信号S52和S23，于是形成信号S31。形成的信号S31被供给加法器30。
现在将描述在本发明第一实施例中作为第三辅助信号形成单元的辅助信号形成单元14。以类似于例如辅助信号形成单元12的方式构成辅助信号形成单元14，辅助信号形成单元14执行类似的处理。即，辅助信号形成单元14包括滤波器和限带滤波器。
将声音信号S12供给辅助信号形成单元14的输入端。将声音信号S12分离并对每个分离的声音信号执行滤波处理和限带处理。通过滤波处理、限带处理和串扰消除处理形成作为第五辅助信号的声音信号S25和作为第六辅助信号的声音信号S26。从辅助信号形成单元14输出声音信号S25和S26。
作为在辅助信号形成单元14中的两个滤波器(未示出)中的一个的滤波系数，使用了声音传输函数，通过测量设置在听者位置处的虚拟人头的右耳对从听者左后位置(例如，从靠近图3中示出的虚拟扬声器位置101的位置)产生的诸如脉冲声音等之类的测试信号的脉冲响应，可获得该声音传输函数。
作为在辅助信号形成单元14中的另一个滤波器(未示出)的滤波系数，使用了声音传输函数，通过测量设置在听者位置处的虚拟人头的左耳对从听者左后位置(例如，从靠近图3中示出的虚拟扬声器位置101的位置)产生的诸如脉冲声音等之类的测试信号的脉冲响应，可获得该声音传输函数。
在辅助信号形成单元14的限带处理中，对供给限带滤波器的声音信号执行限制到例如等于或小于3kHz的预定频带的处理。
将从辅助信号形成单元14输出的声音信号S25供给加法器28。由于在加法器28中合成了声音信号S21和S25，于是形成信号S3。从加法器28输出所形成的声音信号S3并供给输出端43。
将从辅助信号形成单元14输出的声音信号S26供给加法器29。由于在加法器29中合成了声音信号S26和S32，于是形成信号S1。形成的声音信号S1被供给输出端41。
由于在本发明第一实施例中作为第四辅助信号形成单元的辅助信号形成单元15的构造和所执行的处理类似于辅助信号形成单元14的构造及处理，其重合的说明在此省略。在辅助信号形成单元15中形成的声音信号作为声音信号S27和声音信号S28被输出，其中，声音信号S27作第七辅助信号，声音信号S28作为第八辅助信号。
将声音信号S27供给加法器30。在加法器30中，合成声音信号S31和S27并形成声音信号S2。将形成的声音信号S2供给输出端42。
将声音信号S28供给加法器31。在加法器31中，合成声音信号S24和S28并形成声音信号S4。将形成的声音信号S4供给输出端44。
用这种方式，将声音信号S1至S4供给输出端41到44。从与这些输出端相连接的扬声器51到54分别产生声音。
例如，按照下面的方式，可以修改前述的虚拟声音定位处理装置1。可以将声音信号S16和S18供给不同的输出端。类似地，可以将声音信号S17和S19供给不同的输出端。例如，可以将声音信号S16供给输出端41，而将声音信号S18供给输出端43。也可将声音信号S17供给输出端42，而将声音信号S19供给输出端44。
参照图6将描述在使用虚拟声音定位处理装置1的情况下的操作。作为第一主信号的声音信号S18包括在作为声音从扬声器51产生的声音信号S1中。同样地，作为第二主信号的声音信号S19包括在作为声音从扬声器52产生的声音信号S2中。在主信号处理单元2中已经分别用延迟单元73和74对声音信号S18和S19执行了延迟处理。因此，包括在声音信号S1中的声音信号S22和S26和包括在辅助信号S2中的辅助信号S23和S27作为声音，分别从扬声器51和扬声器52中被在先产生。
包括多个辅助信号的声音信号S3和包括多个辅助信号的声音信号S4作为声音，分别从扬声器53和扬声器54中产生。
包括延迟声音信号S18的声音信号S1和包括延迟声音信号S19的声音信号S2用预定的延迟时间，作为声音被产生。
首先，在听者301位于中央位置A时，包括多个辅助信号的声音信号作为声音从扬声器51到54被产生，以使听者301感觉声像好像位于左后位置VS1和右后位置VS2。
包括声音信号S18和S19的声音信号S1和S2采用预定的延迟时间作为声音从扬声器51和52被产生，由于将包括声音信号S18和S19的声音信号S1和S2作为声音产生，声像位于近似于左后位置VS1和右后位置VS2的位置。
随后，将描述听者301移到左位置B的情况。在过去，由于听者301移到位置B，他处于悦耳区之外，由听者301感受到的声像的定位感被大大偏离，并且存在着听者有不舒服的感觉。
但是，根据本发明，能够减小听者301所感觉到的声像定位感的变化。就是说，听者301所感觉到的声像定位感是一种由在先的声音效果所形成的声像的感觉。此外，这种声像由多个辅助信号构成，这些辅助信号的每一个在每一个辅助信号形成单元中被限制在，例如3kHz或低于3kHz的预定频带。
通常，关于听者由于其已经移动所感觉到的声像定位感的偏离，具有低频带中的声音信号的坚稳性(robustness)要高于高频带中的声音信号的坚稳性的趋势。因此，由于属于在先的声音效果的低频带中多个辅助信号形成了声像，即使听者301的位置从中央位置A变到左边的位置B或右边的位置C，也能够减小听者所感觉到的声像定位感的变化。
此外，在本发明的第一实施例的虚拟声音定位处理装置1中，作为声音从扬声器51到54所产生的辅助信号有助于在右后和左后位置的声像的定位。因此，即使听者301的收听位置偏离，也能获得稳定的声像定位感。换言之，能够将现有技术中的悦耳区扩大，甚至在听者的收听位置偏离或具有多个听者的情况，也能获得立体声效果。
现在将描述本发明的虚拟声音定位处理装置的第二实施例。在下面的说明中，具有类似于上述本发明第一实施例的虚拟声音定位处理装置1的结构的部分用相同的标号指示。
图7示出了在本发明第二实施例中的虚拟声音定位处理装置的结构的例子。由虚线BL6包围的虚拟声音定位处理装置6包括主信号处理单元2；辅助信号形成单元121和122；以及加法器123和124。
虚拟声音定位处理装置6还包括分别对其供给信号的第一输出端141、第二输出端142、第三输出端143和第四输出端144。输出端141与作为第一音频声音输出单元的扬声器151相连接。。输出端142与作为第二音频声音输出单元的扬声器152相连接。。输出端143与作为第三音频声音输出单元的扬声器153相连接。。输出端144与作为第四音频声音输出单元的扬声器154相连接。连接方法不受限制，可使用有线方法或无线方法。
扬声器151和152设置在听者的左前和右前位置。扬声器151和153设置在接近的位置。扬声器152和154也设置在接近的位置。接近位置意味着在水平轴上彼此相距例如大约10cm的位置。此时，例如，可以将扬声器151和153装入同一箱子，结合成整体或是独立的扬声器。
不同于在第一实施例中描述的虚拟声音定位处理装置1，虚拟声音定位处理装置6具有两个辅助信号形成单元。因此，可减小电路结构的规模。由于主信号处理单元2的构造和在虚拟声音定位处理装置6的主信号处理单元2中执行的处理与第一实施例中描述的主信号处理单元2相类似，其重合的说明在此省略。由于输入到虚拟声音定位处理装置6的输入端的声音信号也与第一实施例的相类似，它们将以类似于第一实施例中提到的哪些内容的方式来描述。
在主信号处理单元2中将对输入的声音信号S11到S15进行预定的信号处理、加法处理等，以使形成包括作为第一主信号的声音信号S18的声音信号S51和包括作为第二主信号的声音信号S19的声音信号S52。把声音信号S51供给加法器123。把声音信号S52供给加法器124。把输入到输入端SR的声音信号S11供给作为第一辅助信号形成单元的辅助信号形成单元121。
图8示出了在本发明的第二实施例中的辅助信号形成单元121的结构的例子。把供给辅助信号形成单元121的输入端212的声音信号S11分离。将分离的信号供给滤波器213和215，并对每一个分离的声音信号执行滤波处理。
声音传输函数被用作滤波器213中的滤波系数，通过测量设置在听者位置处的虚拟人头的右耳对从听者右后位置产生的诸如脉冲声音等之类的测试信号的脉冲响应，可获得该声音传输函数。
声音传输函数被用作滤波器215中的滤波系数，通过测量设置在听者位置处的虚拟人头的左耳对从例如听者右后位置产生的诸如脉冲声音等之类的测试信号的脉冲响应，可获得该声音传输函数。
把作为滤波器213的输出的声音信号S321供给限带滤波器214。把声音信号S321限制在，例如3kHz或低于3kHz的预定频带。通过限带滤波器214形成作为第一辅助信号的声音信号S31。
把作为滤波器215的输出的声音信号S322供给限带滤波器216。把声音信号S322限制在，例如3kHz在或低于3kHz的预定频带。通过限带滤波器216形成作为第二辅助信号的声音信号S32。
对已形成的信号S31和S32还要执行消除由扬声器的再现引起的串扰的处理。由于在例如JP-A-1998-224900中已经公开了包括串扰消除处理和双路立体声处理的虚拟声音信号处理，在此省略对其的说明。类似地，也省略了有关对从辅助信号输出单元122输出的声音信号S33和S34的串扰消除处理等的说明。
形成的声音信号S31和S32从辅助信号形成单元121输出。声音信号S31被供给输出端143。声音信号S32被供给到加法器123。在加法器123中，合成声音信号S51和S32并形成声音信号S41。形成的声音信号S41被供给输出端141。
现在将描述作为第二辅助信号形成单元的辅助信号形成单元122。由于辅助信号形成单元122的结构以及在其中执行的处理与辅助信号形成单元121相类似，其重合的说明在此省略。在辅助信号形成单元122中的滤波器中可将声音声音传输函数用作滤波系数，通过测量设置在听者位置处的虚拟人头的右耳和左耳对从例如听者左后位置产生的诸如脉冲声音等之类的测试声音的脉冲响应，可获得该声音传输函数。
通过在辅助信号形成单元122中的处理形成作为第三辅助信号的声音信号S33和作为第四辅助信号的声音信号S34。将从辅助信号形成单元122输出的声音信号S33供给加法器124。在加法器124中，合成声音信号S52和S33并形成声音信号S42。将形成的声音信号S42供给输出端142。
将从辅助信号形成单元122输出的声音信号S34供给输出端144。
如上所述，把预定的声音信号供给输出端141到144并从与相应的输出端相连接的扬声器151到154分别产生声音。
例如，能够以下述方式修改前述的虚拟声音定位处理装置6。可以将虚拟信号S16和S18供给不同的输出端。类似地，可以将虚拟信号S17和S19供给不同的输出端。例如，可将声音信号S16供给输出端141，而将声音信号S18供给输出端143。也可将声音信号S17供给输出端142，而将声音信号S19供给输出端144。
图9是说明在使用虚拟声音定位处理装置6的情况下的主要操作的示意图。虚拟声音定位处理装置6的主要操作基本上与虚拟声音定位处理装置1相类似。即，由于将包括多个辅助信号的声音信号作为声音从扬声器151到154产生，声像VS1和VS2被定位。如上所述，由于每一辅助信号的频带已经限制在低频侧，即使听者301移动到在B或C示出的位置，减小了由听者感受到的声像定位感的偏离，以使听者能够获得立体声效果。
但是，例如，把声像定位在听者的右后位置的信号不包括在供给扬声器154的声音信号中。因此，例如，当听者301从位置A移动到位置B时，在右后位置的声像定位感的偏离会大于在第一实施例中描述的虚拟声音定位处理装置1的声像定位感的偏离。然而，在第二实施例中描述的虚拟声音定位处理装置6具有用简单的电路结构能够扩大悦耳区的优点。
在不背离本发明的精神的范围内，本发明的诸多修改和应用都是可能的，且本发明不限于前述的实施例。例如，可以设置扬声器，以使得从彼此靠近的扬声器51到53产生的声音的再现方向被设为平行或设为不同于平行方向的方向。也可以考虑扬声器的方向性和听者的位置来设定在每个辅助信号形成单元中的过滤器的过滤系数。
尽管上述的第一和第二实施例假设声源的声音信号为5.1通路的信号，自然，本发明也可应用于另一系统的声源的声音信号。依照声源的声音信号可以提供多个辅助信号形成单元。
尽管通过使用说明书中的结构描述了虚拟声音定位处理装置的功能，也可把它们作为方法来实现。此外，在说明书中描述的虚拟声音定位处理装置的各个模块中执行的处理也可实现为，例如，诸如程序等的计算机软件。在这种情况下，在各模块中的处理起到构成一系列处理的步骤的作用。
通过把用本发明的各虚拟声音定位处理装置处理的声音信号供给扬声器并从扬声器产生声音，可以实现声音信号再现系统。
本领域技术人员应当理解的是，依靠设计要求和其它因素，可以作出各种修改、组合、再组合以及变更，只要它们在附属的权利要求或其等效物的范围之内。
权利要求
1.一种虚拟声音定位处理装置，该装置形成了用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二主信号，包括第一和第二输出端，它们用于分别输出要供给设置在左边和右边位置的第一和第二音频声音输出单元的声音信号；第三和第四输出端，它们用于分别输出要供给设置在靠近所述第一和第二音频声音输出单元位置的第三和第四音频声音输出单元的声音信号；以及至少两个或多个辅助信号形成单元，用于形成辅助信号，该辅助信号用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置，其中，将至少包括第一主信号的声音信号供给所述第一输出端，将至少包括由所述辅助信号形成单元形成的辅助信号的声音信号供给所述第三输出端，将至少包括第二主信号的声音信号供给所述第二输出端，将至少包括由所述辅助信号形成单元形成的辅助信号的声音信号供给所述第四输出端。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括将由所述辅助信号形成单元形成的每一辅助信号限制到预定的频带的滤波器单元。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括对所述的第一和第二主信号的每一个执行延迟处理的延迟处理单元。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助信号形成单元具有第一辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二辅助信号；以及第二辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第三和第四辅助信号，并且，将通过合成第一主信号和第一辅助信号所获得的声音信号供给所述第一输出端，将第二辅助信号供给所述第三输出端，将通过合成第二主信号和第三辅助信号所获得的声音信号供给所述第二输出端，以及将第四辅助信号供给所述第四输出端。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助信号形成单元具有第一辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二辅助信号；第二辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第三和第四辅助信号；第三辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第五和第六辅助信号；第四辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第七和第八辅助信号，并且，将通过合成第一主信号、第二辅助信号和第六辅助信号所获得的声音信号供给所述第一输出端，将通过合成第一辅助信号和第五辅助信号所获得的声音信号供给所述第三输出端，将通过合成第二主信号、第三辅助信号和第七辅助信号所获得的声音信号供给所述第二输出端，以及将通过合成第四辅助信号和第八辅助信号所获得的声音信号供给所述第四输出端。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辅助信号形成单元具有第一辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二辅助信号；第二辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第三和第四辅助信号；第三辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第五和第六辅助信号；第四辅助信号形成单元，它形成用于把来自所述声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第七和第八辅助信号，并且，将通过合成第一主信号、第一辅助信号和第五辅助信号所获得的声音信号供给所述第一输出端，将通过合成第二辅助信号和第六辅助信号所获得的声音信号供给所述第三输出端，将通过合成第二主信号、第四辅助信号和第八辅助信号所获得的声音信号供给所述第二输出端，以及将通过合成第三辅助信号和第七辅助信号所获得的声音信号供给所述第四输出端。
7.一种虚拟声音定位处理方法，包括主信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二主信号；第一辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二辅助信号；第二辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第三和第四辅助信号；以及供给步骤，该步骤将通过合成第一主信号和第一辅助信号所获得的声音信号供给用于输出要供给第一音频声音输出单元的声音信号的第一输出端，将第二辅助信号供给用于输出要供给靠近所述第一音频声音输出单元的第三音频声音输出单元的声音信号的第三输出端，将通过合成第二主信号和第三辅助信号所获得的声音信号供给用于输出要供给第二音频声音输出单元的声音信号的第二输出端，以及将第四辅助信号供给用于输出要供给靠近所述第二音频声音输出单元的第四音频声音输出单元的声音信号的第四输出端。
8.一种存储用于允许计算机执行虚拟声音定位处理的程序的记录介质，包括主信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二主信号；第一辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第一和第二辅助信号；第二辅助信号形成步骤，该步骤形成用于把来自声源的声音信号的声像定位到在收听位置周围的预定位置的第三和第四辅助信号；以及供给步骤，该步骤将通过合成第一主信号和第一辅助信号所获得的声音信号供给用于输出要供给第一音频声音输出单元的声音信号的第一输出端，将第二辅助信号供给用于输出要供给靠近所述第一音频声音输出单元的第三音频声音输出单元的声音信号的第三输出端，将通过合成第二主信号和第三辅助信号所获得的声音信号供给用于输出要供给第二音频声音输出单元的声音信号的第二输出端，以及将第四辅助信号供给用于输出要供给靠近所述第二音频声音输出单元的第四音频声音输出单元的声音信号的第四输出端。
全文摘要
一种虚拟声音定位处理装置，该装置形成了用于把来自声源的声音信号的声像定位到听者周围的预定位置的第一/第二主信号，包括第一/第二输出端，它们用于输出要供给到设置在左边和右边位置的第一/第二扬声器的声音信号；第三/第四输出端，它们用于输出要供给到靠近那些扬声器设置的第三/第四扬声器的声音信号；以及两个辅助信号形成单元，用于形成辅助信号，该辅助信号用于把来自声源的声音信号的声像定位到在听者周围的预定位置。把包括第一主信号的声音信号和包括第二主信号的声音信号供给第一/第二输出端。把包括由辅助信号形成单元所形成的辅助信号的声音信号供给第三/第四输出端。
文档编号H04S3/00GK1852623SQ20061007486
公开日2006年10月25日 申请日期2006年4月21日 优先权日2005年4月22日
发明者中野健司 申请人:索尼株式会社