JPH01220600A - 車室内音場構成方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、乗用車などの車室内において所望の音場を構
成する方式に関する。

従来の技術 乗用車などの車両に搭載される音響再生装置は、ＡＭ波
受信機を音源とするモノラル再生装置を初めＦＭ波受信
機や磁気テープ再生装置またコンバクディスク（ＣＤ）
再生装置などを音源とするステレオ再生装置が広く用い
られている。現在、乗用車などの室内に配置されている
再生方式は前述したような音゛源に加え、車室内前方に
前部左右スピーカまた後方側に後部左右スピーカが配置
されている。前部左右スピーカは、各種計器類などが配
置されるインストルメンタルパネルの左右両端部付近や
、左右の扉などにそれぞれ設けられる。

また後部左右スピーカはリアトレイ上に配置される。

このようなスピーカ配置で、前部および後部の左スピ」
力からは左チャンネルのステレオ音響を再生し、前部お
よび後部の右スピーカからは右チャンネルのステレオ音
響を再生するようにしている。このような再生方式によ
って、車室内の運転者や助手席者などにステレオ音響独
特の「臨場感」や「広がり感」などを知覚させるように
している。

発明が解決しようとする課題 上述したような従来技術では、たとえば演奏会場などで
実際の演奏を聴取した場合と比較し、下記のような問題
点があった。

■演奏会場で良好な聴取状態を実現できる聴取位置、た
とえば１階席の中央付近などでは音の定位方向は聴取者
のほぼ正面方向である。また残響時間は、比較的長くな
るような構成が採用されている。たとえば通常リスニン
グルームと称される聴取用の部屋では、残響時間は約４
００〜５００ｍ５程度であり、音響設計が良好な演奏会
場などでは１．５〜２５程度であることが知られている
。

これに対して乗用車などの車内では、残響時間はＬｏｏ
ｍｓ以下であることが知られている。このように、残響
時間においても通常の演奏会場と車室内とでは、大きな
差異が存在する。

また演奏会場では、ステージ上で発生された音響が演奏
会場内を多重に反射することにより、前記残響音は聴取
者に対して全方位方向から到達することになる。このよ
うな残響音の態様も、前記「臨場感」や「広がり感」を
実現するについて重要な要素となっている。

本発明の目的は、上述の技術的課題を解消し、本室内に
おいてもｒ臨場感」や「広がりＳ」などの点で良好な再
現性が得られる車室内音場構成方式を提供することであ
る。

課題を解決するための手段 本発明は、車室内にステレオ音響を発生する前部左スピ
ーカと前部右スピーカと、これら前部左右スピーカの中
間に配置された中央左スピーカと中央右スピーカと、車
両のリアガラスに向けて配置された後部左スピーカと後
部右スピーカとを準備し、 後部左右スピーカからは残響音を発生するようにしたこ
とを特徴とする車室内音場構成方式である。

本発明では、前記中央左右スピーカは車両のフロントガ
ラスに向けて配置してもよく、このような場合、前部左
右スピーカからはステレオ音響を発生し、中央左右スピ
ーカからは音響と初期反射音とを発生するようにしても
よく、さらにこれに加え、残響音を発生するようにして
もよい、また後部左右スピーカからは残響音に加え、上
記ステレオ音響の低音域を発生するようにしてもよい。

作　　用 本発明に従えば、車室内に配置された前部左右スピーカ
と、中央左右スピーカと、後部左右スピーカとを用いる
。このとき前部左右スピーカからはステレオ音響を発生
し、中央左右スピーカからは音響を発生する。また後部
左右スピーカは車両のリアガラスに向けて配置され、残
響音を発生する。これにより後方から聴取者に到達する
音響の到来方向が上方に移動し、好適な聴感を実現でき
る。

上記中央左右スピーカを車両のフロントガラスに向けて
配置し、この中央左右スピーカからは音響と初期反射音
とを発生してもよい、このような場合、聴取者の前方側
から到達する音の到来方向は聴取者の正面に位置し、前
部左右スピーカが車両の前部ドアまたはインストルメン
タルパネル付近に設けられている場合と比較し、音の定
位方向を上方に持上ることができる。これにより車室内
における聴覚の「臨場感」や「広がり感」などを格段に
向上できる。

また前記中央左右スピーカからは音響と初期反射音とに
加え、残響音を発生するようにしてもよく、このような
場合、前記聴感がさらに向上される。また後部左右スピ
ーカからは残響音に加え、上記ステレオ音響の低音域を
発生するようにしてもよく、このような場合、後部左右
スピーカから残響音のみを発生する場合と比較し、後部
左右スピーカによる音量が前部左右スピーカおよび中央
左右スピーカによる音量に比べ低レベルとなる事態を防
ぐことができる。

実施例 第１０図はたとえば演奏会場などの良好な聴取位置でス
テージから発生された音響を聴取した際に聴取者に到達
する音響の時間的変化を示すグラフであり、第１１図は
本件実施例によって実現しようとする車室５内の聴取者
に対する到達音響の時間変化を模式的に示すグラフであ
る。第１０図および第１１図を参照して、本発明の目的
について説明する。演奏会場などで音楽などを聴取した
際、舞台で発生された音は発生時点から時間Ｗｌ後に聴
取者に、音量レベルａ１の直接音Ｓ１として到達する。

この直接音Ｓ１の到達後、時間Ｗ２後に初期反射音Ｓ２
が到達する。この初期反射音Ｓ２は、舞台上で発生され
た音が舞台前後の壁面や演奏会場の内壁面などに、高々
１〜２回程度反射して聴取者に到達する音響である。こ
のような音響は反射する位置および反射する位置での壁
面の状態などによって、聴取者への到達時間や減衰の程
度が種々異なり、第１Ｏ図にその一例を示すような分布
となる。なお第１０図の初期反射音Ｓ２は聴取者に到達
した際の音量レベルが比較的小さいものは省いて示しで
ある。

この初期反射音Ｓ２の後に２点鎖線で示す減衰する残響
音Ｓ３が到達する。前記直接音Ｓ１の到達時刻から残響
音Ｓ３の終了時刻までは、音響設計の良好な演奏会場な
ら１，５〜２Ｓである０本件発明は、聴取者への到達音
響の時間変化を第９図に示される最適な態様として実現
しようとするものである。

本件発明が実際に実現しようとする到達音響の時間変化
の態様は第１１図に示される。ＩＩ！取される直接音Ｓ
１発生以後、遅延時間Ｄ　１　ｔＪｉから初期反射音Ｓ
２が発生される。この初期反射音Ｓ２は、直接音Ｓ１に
基づいて、そのレベルａ１からこれより小さなレベルｑ
ｌ、ｑ２．・・・ｒｑｎを有する信号をそれぞれ発生し
、これらの間に時間間隔Ｔ２、Ｔ３．・・・、Ｔｎを設
けた信号である。

前記初期反射音Ｓ２の開始時刻から遅延時間Ｄ２後に残
響音Ｓ３が発生される０本実施例では、この残響音Ｓ３
は左チャンネル′８．響音Ｓ３Ｌと右チヤンネル残響音
８３Ｒとに区分し、これらの間に遅延時間Ｄ３を設けて
いる。

第１図は、本発明の一実施例の車載用ステレオ音響再生
装置の構成例を示す図であり、第２図は、この実施例の
構成を示す平面図であり、第３図は、本実施例の構成を
示す側面図である。第１図〜第３図を併せて参照して、
本実施例について説明する。たとえば乗用車などの車両
１内には運転者２と助手席者３とがインメトルメンタル
パネル４方向に、すなわち前方向に向いて乗車する。車
両１の車室５内では前部左スピーカ６および前部右スピ
ーカ７が、たとえば前部左ドア８および前部右ドア９に
それぞれ車室５内を向いて取付けられる。

また車両１のリアトレイ１０には後部左スピーカ１１お
よび後部右スピーカ１２が、リアガラス１３に向いて取
付けられる。また前記インストルメンタルパネル４の左
右方向中央位置付近には中央左スピーカ１４および中央
右スピーカ１５がフロントガラス１６に向いて取付けら
れる。

このような各スピーカ６．７；１１．１２；１４．１５
には、たとえばＦＭ波受信機や磁気テープステレオ再生
装置やコンパクトディスク再生装置などのステレオ再生
装置１７が接続される。ステレオ再生装置１７からの音
響信号は、ライン１８．１９を介して増幅器２０に供給
され、前部左右スピーカ６．７からステレオ音響が発生
される。

一方、ステレオ再生装置１７からのアナログの音響信号
は、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器）
２１を介して、後述するような構成をする信号処理装置
２２へ供給される。信号処理袋ｒ！！２２からのデジタ
ル信号はデジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換
器と称する）２３によってアナログ信号に変換され、増
幅器２４．２５を経て中央左右スピーカ１４．１５およ
び後部左右スピーカ１１．１２から音響を発生する。

第４図は、車載用ステレオ音響再生装置の基本的な電気
的構成を示すブロック図である。第４図を参照符して、
本実施例の電気的構成について説明する。ステレオ再生
装置１７からのステレオ音響信号り、Ｒはそれぞれ係数
器２６．２７を介して、減衰係数ｇｌ、ｇ２で減衰され
た後、加算器２８で加算され、モノラル信号となる。

加算器２８からのモノラル信号はローパスフィルタ（以
下、ＬＰＦと略称する）２９によって低域成分が取出さ
れ、後部左右スピーカ１１．１２に接続された加算器３
０．３１にそれぞれ与えられる。

また加算器２８の出力は、後述するように予め定められ
る遅延時間Ｄ１を有する遅延器３２を介して、後述する
ような構成の初期反射音生成部３３に入力される。初期
反射音生成部３３の出力は中央左右スピーカ１４．１５
に接続された加算器３４．３５に与えられる。この加算
器３４．３５には前記ライン１８．１９のステレオ音響
信号り。

Ｒがそれぞれ与えられる。

一方、前記遅延器３２の出力は別途定められる遅延時間
Ｄ２の遅延器３６を経て、後述するような構成を有する
残響音生成部３７へ入力される。

残響音生成部３７の出力の左チヤンネル側は別途定めら
れる遅延時間Ｄ３の遅延器３８を経て、前記加算器３０
に与えられる。一方、右チャンネルの音響信号は減衰係
数ｇ３の係数器３９を経て、前記加算器３１に与えられ
る。　ｔ＊部左左右スピーカ１１１２から残響音のみで
なく、ＬＰＥ２ａからの低域音を併せて発生するのは、
残響音のみでも本件の効果は達成されるけれども、音量
が前部左右スピーカ６．７や中央左右スピーカ１４．１
５に比較して弱く、音像が車両の前部に偏向するからで
ある。この事態を補償するために後部左右スピーカ１１
．１２から低域音を発生する。この遅延器３８および係
数器３つの出力は、前記加算器３４．３５に個別に与え
られる。

第５図は、信号処理装置２２に関連する構成の具体例を
示すブロック図である。第５図を参照して、本実施例に
ついて説明する。ステレオ再生装Ｗｉ１７からのステレ
オ音響信号り、Ｒは、それぞれＬＰＦ４０．４１および
サンプルホールド回路（以下、Ｓ／８回路と略す）４２
．４３を介して。

Ａ／Ｄ変換器２１に与えられる。Ａ／Ｄ変換器２１の出
力は信号処理装置２２に与えられる。信号処理装置２２
は第４図に示した初期反射音生成部３３、残響音再生部
３７およびＬＰＦ２９を含んで構成される。この信号処
理装置２２には、後述するような遅延処理を行なうため
に音響信号を一次的に退避する遅延用記憶部４４が設け
られ、アドレスバス４５およびデータバス４６によって
接続される。

信号処理装置２２の出力は、第１図に示したＤ／Ａ変換
器２３を構成するＤ／Ａ変換器２３ａ。

２３ｂにそれぞれ入力され、各出力はＬＰＦ４７゜４８
；４９．５０を経て、中央左右スピーカ１４゜１５およ
び後部左右スピーカ１１．１２へそれぞれ出力される。

第６図は初期反射音生成部３３の構成例を示すブロック
図である。第６図を参照して、初期反射音生成部３３に
ついて説明する。第５図に示されるようにＡ／Ｄ変換器
２１によってデジタル信号に変換されたステレオ音響信
号り、Ｒは、第４図に示されるように加算器２８によっ
て合成され、モノラル信号とされる。この後、遅延器３
２によって遅延時間Ｄ１を与えられた音響信号は、第４
図に示すように初１１１１反射音生成部３３に入力され
る。

初期反射音生成部３３は、第６図に示されるように一般
にｎ個の遅延器ＤＬＩ、ＤＬ２．・・・、ＤＬｎ（必要
な場合には、参照符ＤＬで総称する）を直列に接続した
構成となっており、各遅延器ＤＬの出力は減衰係数ｑｌ
、ｑ２．・・・、ｑｎの係数器Ａｌ、Ａ２．・・・、Ａ
ｎにそれぞれ入力され、それらの出力は加算器５１によ
って加算され、Ｄ／Ａ変換器２３によってアナログ信号
に変換される。

前記遅延器ＤＬの遅延時間Ｔｌ、Ｔ２．・・・、Ｔｎは
、第１１図を参照して説°明した本件実施例で実現しよ
うとする初期反射音Ｓ２における時間間隔Ｔ２．Ｔ３．
・・・、Ｔｎであるように選ぶ、また係数器Ａの減衰係
数ｑは、初期反射音Ｓ２を構成する相互に時間間隔Ｔ２
．Ｔ３．・・・、Ｔｎを有する音響の各レベルｑｌ、ｑ
２．・・・、ｑｎとなるように運ぶ。

第７図は、残響音生成部３７の構成を示すブロック図で
ある。第７図を参照して、残響音生成部３７について説
明する。第４図を９照して説明したように残響音生成部
３７には、遅延器３２による遅延時間Ｄ１を与えられた
後、さらに遅延器３６により遅延時間Ｄ２を与えられた
信号が入力される。このような遅延時間Ｄ２は、第１０
図を参照して説明した遅延時間Ｄ２であるように選ぶ。

一般に音響の残響特性について、発生される音響の周波
数が低いほど、残響時間は長いことが知られており、第
１０図を参照して説明した実際の演奏会場などにおける
聴覚にもこのような事実が含まれている。

したがって本実施例の残響音生成部３７では、入力信号
をＬＰＦ５２、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと略
す）５３およびバイパスフィルタ（以下、ＨＰＰと略す
）５４を用いて、たとえば３つの帯域に区分し、後述す
るような構成を有するオールパスフィルタ（以下、ＡＰ
Ｆと略す）５５．５６．５７によって、減衰率を個別に
変化させている。すなわちＬＰＦ５２からの出力は遅延
時間を長くして減衰を遅くし、バイパスフィルタ６４の
出力は減衰を速くしている。またＢＰＦ５３の出力はそ
の間の減衰の程度に選ばれる。ＡＰＦ５５〜５７の出力
は、加算器５８によって加算される。

一方、たとえばＡＰＦ５５はＬＰＦ５２からの出力に対
して予め定められる周期でそのレベルを次第に減少させ
ていく作用を有する。このような作用は残余のＡＰＦ５
６．５７についても同様である。このようなＡＰＦ５５
〜５７の周期的なレベル減衰作用について、単一段のＡ
ＰＦ５５〜５７では、レベルを減衰させるサンプリング
の密度が■く、音響のレベルが次第に減衰する聴覚にお
いて円滑なレベル減衰感が得られない場合がある。

したがって本実施例では加算器５８の後段に２段のＡＰ
Ｆ５９．６０を設け、前記サンプリングの密度を密にし
て、円滑なレベル減衰態様を得るようにしている。

第８図は、前記ＡＰＲ５５〜５７．５９．６０の構成例
を示すブロック図である。第８図を参照して一例として
ＡＰＦ５５について説明する。ＬＰＦ５２からの信号は
、係数器６１によって減衰係数−ｇを与えられ、加算器
６２に与えられる。

一方、係数器６１への入力は加算器６３に入力され、そ
の出力は遅延器６４によって遅延時間りが与えられる。

！！延器６４の出力は係数器６５に入力され、係数器６
５の出力が前記加算器６２に入力される。遅延器６４の
出力は係数器６６を介して、加算器６３に入力される。

ここで前記係数器６１．６５．６６の減衰係数はそれぞ
れ−ｇ＋　１−ｇ”　、ｇは同一の減衰係数ｇを有する
種類に選ばれる。

第９図は、前記ＡＰＦ５５の出力の変化を示すグラフで
ある。第９図を併せて参照して、ＡＰＦ５５の動作につ
いて説明する。係数器６１の入力信号のレベルを（１）
とすると、係数器６１に続く加算器６２の出力のレベル
は（−ｇ　ｌである。

一方、係数器６１の入力信号は加算器６３を介して遅延
器６４に入力され、遅延時間りが与えられる。遅延器６
４の出力信号は係数器６５、および加算器６２を介して
出力されるが、一方、係数器６６にも入力され、加算器
６３を介して遅延器６４に帰還入力される。このとき遅
延器６４の入力信号レベルは（ｇｌである。

次にこの信号が遅延器６４によってさらに遅延りを与え
られた後、係数器６６および加算器６３を介して再び入
力されるとき、そのレベルは遅延器６４の出力端子で見
ると（ｇ２）となっている。

このように入力信号が加算器６３、遅延器６４および係
数器６６から成る閉回路を周期りで巡回する毎に、レベ
ルは（ｇ’ｌ　　（ｉ＝１．２．・・・、ｎ）となって
いく、この状態が第９図に示されている。

ＡＰＦ５５の係数器６１，６５．６６の減衰係数それぞ
れ−ｇ、１−ｇ”、ｇと遅延器６４の遅延時間りとは、
下式に基づいて設定される。

ｇ’＝ＬＯ・・・（１） ｎ　Ｘ　Ｄ　＝　Ｗ　ｒ　　　　　　　　　　−（２）
ＬＯ：減衰量下限レベル（たとえば６０ｄＢ減衰）Ｗｒ
；所望される全残響時間 遅延時間りについては、ＡＰＦ５５に入力される信号の
周波数帯域に対応した円滑な減衰態様となるように実験
的に定められる。

このような構成は、ＡＰＦ５５に限らず残余のＡＰＦ５
６，５７，５９．６０についても同様であり、所望され
る特性に対して時間りおよび減衰率ｇが適宜選択される
。

このような構成を有する車載用ステレオ音響再生装＝を
用いた場合、前部左右スピーカ６．７および中央左右ス
ピーカ１４．１５から、左右チャンネルのステレオ音響
が再生され、第１１図に示した直接音Ｓ１として聴取者
に到達する。次に第４図に示す遅延器３２で遅延時間Ｄ
１を与えられた信号は、それぞれ初期反射音再生部３３
で、第１１図に示す初期反射音Ｓ２が生成され、中央左
右スピーカ１４．１５から発生される。

ここで前述したように、中央左右スピーカ１４゜１５お
よび後部左右スピーカ１１．１２からの音響は一度フロ
ントガラス１６およびリアガラス１３に衝突して車室５
内に進入するため、聴取者にとって音の定位方向が略正
面方向となり、演奏会場などで実際に聴取する場合の定
位方向と同等となり、自然な聴感が得られることとなる
。また前記初期反射音Ｓ２の生成によって、実際の演奏
会場で聴取した場合と同様に、聴取者の前方側の「奥行
き恣」が得られる。

一方、遅延器３２によって遅延時間Ｄ１を与えた信号は
遅延器３６によって遅延時間Ｄ２を与えられ、残響音生
成部３７へ与えられる。残響音生成部３７で次第に減衰
する態様とされた音響信号は左チヤネル信号りおよび右
チヤネル信号Ｒに分離され、右チヤネル信号Ｒは係数器
３つに入力され、加算器３１．３５に入力される。一方
、左チヤネル信号りは遅延器３８に入力されて遅延時間
Ｄ３を与えられ、加算器３５．３４に入力される。

すなわち中央左右スピーカ１４．１５からは残響音生成
部３７からの残響音も発生されることになる。

一方、加算器３０．３１にはＬＰＦ２９がらの低音信号
も入力される。すなわち後部左右スピーカ１１．１２か
らは残響音生成部３７からのＴＡ響音とＬＰＦ２９から
の低音が発生されることになる。

このようにして中央左右スピーカ１４．１５および後部
左右スピーカ１１．１２から残響音を併せて発生し、さ
らに後部左右スピーカ１１．１２からは低音を発生する
ようにした。このような音響の発生方式による車室５内
の音場は、第１２図に示される。第１３図は前部左右ス
ピーカ６．７および後部左右スピーカ１１．１２のみを
用い、これらからステレオ音響のみを発生した場合の従
来例に基づく車室内の音場の成層を示す図である。

Ｍ１２図（１）および第１３図（１）は、車室５の平面
視に対応する図である。第１２図（１）によれば聴取者
にとって音が比較的正面方向のしかも広角度の範囲で到
達していることが理解される。

第１２図（２）および第１３図（２）は、車室５の側面
視に対応する図である。これらを比較すれば、聴取者の
音の到来方向が車室５内において聴取者の正面方向に分
布し、前述したような好ましい聴感が得られていること
が理解される。

第１２図（３）および第１３図（３）は、車室５の背面
視に対応する図である。これらの図を比較すれば音響が
聴取者にとって全方位から到達していることになり、「
臨場感」や「広がり感」が格段に向上されていることが
理解される。

本発明の他の実施例として、前部左右スピーカ６．７は
インストルメンタルパネル４の左右方向両端部付近に設
けてもよい。また中央左右スピーカ１４．１５からステ
レオ音響を発生する構成に代えて、第４図の加算器２８
の出力を加算器３４゜３５に入力し、モノラル音を発生
してもよい、この場合でも、本件発明の効果が奏される
ことは確認されている。また本件音場再生方式は、通常
のステレオ再生方式と切換えスイッチなどで切換えて用
いられるようにしてもよい。

発明の効果 以上のように本発明に促えば、車両の車室内でステレオ
音響を再生した場合、実際の演奏会場などで聴取する場
合と同等の「臨場恣」や「広がり感」を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成例を示す系統図、第２
図は車室５の平面図、第３図は車両１の側面図、第４図
は本実施例の基本的な構成を示すブロック図、第５図は
第４図の構成の具体的な構成例を示すブロック図、第６
図は初期反射音生成部３３の構成例を示すブロック図、
第７図は残響音生成部３７の構成例を示すブロック図、
第８図はＡＰＦ５５の構成例を示すブロック図、第９図
はＡＰＦ５５の動作を説明するグラフ、第１０図は演奏
会場における到達前の時間的変化を示すグラフ、第１１
図は本実施例における到達音響の時間的変化を示すグラ
フ、第１２図および第１３［２Ｉは本実施例の効果を説
明する図である。 ５・・・車室、６・・・前部右スピーカ、７・・・前部
右スピーカ、１１・・・後部左スピーカ、１２・・・後
部右スピーカ、１３・・・リアガラス、１４・・・中央
左スピーカ、１５・・・中央右スピーカ、１６・・・フ
ロントガラス、１７・・・ステレオ再生装置、２２・・
・信号処理装置、２６，２７，３９，６１，６５．６６
・・・係数器、２９．４０，４１，４７．４８，４９．
５２・・・ＬＰＦ、３２．３６，３８．６４・・・遅延
器、３３・・・初期反射音生成部、３７・・・残響音生
成部代理人　　弁理士　画数　圭一部 第　２　口 １Ｇ１２ 草　３　図 第７　図 第　９図 左

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）車室内にステレオ音響を発生する前部左スピーカ
   と前部右スピーカと、これら前部左右スピーカの中間に
   配置された中央左スピーカと中央右スピーカと、車両の
   リアガラスに向けて配置された後部左スピーカと後部右
   スピーカとを準備し、後部左右スピーカからは残響音を
   発生するようにしたことを特徴とする車室内音場構成方
   式。
2. （２）中央左右スピーカは車両のフロントガラスに向け
   て配置され、音響と初期反射音とを発生するようにした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の車室内音
   場構成方式。
3. （３）中央左右スピーカからは音響と初期反射音とに加
   え、残響音を発生するようにしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の車室内音場構成方式。
4. （４）後部左右スピーカからは残響音に加え、上記ステ
   レオ音響の低音域を発生するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の車室内音場構成方式。