JPH0137080B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0137080B2 JPH0137080B2 JP59117438A JP11743884A JPH0137080B2 JP H0137080 B2 JPH0137080 B2 JP H0137080B2 JP 59117438 A JP59117438 A JP 59117438A JP 11743884 A JP11743884 A JP 11743884A JP H0137080 B2 JPH0137080 B2 JP H0137080B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- gain
- decoder
- frequency
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 31
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 21
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 101000851440 Homo sapiens Protein disulfide-isomerase TMX3 Proteins 0.000 description 2
- 102100036917 Protein disulfide-isomerase TMX3 Human genes 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
- H04S3/02—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic of the matrix type, i.e. in which input signals are combined algebraically, e.g. after having been phase shifted with respect to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
- H04S2420/11—Application of ambisonics in stereophonic audio systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Algebra (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Stereophonic System (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Stereo-Broadcasting Methods (AREA)
Description
本発明は音響再生装置に関し、更に詳しくいえ
ば360度の方位にわたつて拡がる音源からの音を
聞き手が識別できるようにした音響再生装置に関
する。 特許願昭和47年第12141号（特開昭47−18301
号）明細書には２本の伝送チヤンネルを用い、
360度の方位にわたつて拡がる音源からの音を聞
き手が識別することができるようにした音響再生
装置が開示されている。この明細書に開示された
装置において１本のチヤンネルは全ての水平方向
からの音を互いに等しい利得で含むいわゆる全方
向信号を伝送し、他のチヤンネルは全ての水平方
向からの音を利得１で含んでいるが、適当な基準
方向から測つた方位角に関連した、好ましくは等
しい、対応する全方向信号に関する位相推移を有
しているいわゆる方位信号を伝送する。この方位
信号は位相差が90度の２つの信号に分解すること
ができる。これらの信号が正方形の四隅に配置さ
れた４つのスピーカに与えられたとすると、１つ
の信号は第１の隣接スピーカー対に対する信号
と、他の２つのスピーカーからなる第２の隣接ス
ピーカ対に対する信号との間の信号強度の差を示
す第１の差信号を構成し、他の信号は第１の隣接
スピーカ対と第２の隣接スピーカとからそれぞれ
１つのスピーカを含む第３の隣接スピーカー対に
対する信号と、第１の隣接スピーカ対と第２の隣
接スピーカ対とからそれぞれ他のスピーカを含む
第４の隣接スピーカ対に対する信号との間の信号
強度の差を示す第２の信号を構成する。 本発明の目的は、聴取位置を囲む少くとも３個
のスピーカに出力信号を供給する出力手段と、聴
取位置における音圧および音波を伝播する媒質の
粒子速度をそれぞれ表わす圧力信号および速度信
号または該圧力信号および速度信号の複素線形結
合からなる少くとも２つの入力信号を受入する入
力手段と、前記入力手段と前記出力手段との間に
配設され、所定周波数より上の周波数の前記圧力
信号に与えられる利得を前記所定の周波数より上
の周波数の前記速度信号に与えられる利得で割つ
た値が、所定周波数より下の周波数の前記圧力信
号に与えられる利得を前記所定の周波数より下の
周波数の前記速度信号に与えられる利得で割つた
値より大きくるような周波数依存利得を前記圧力
信号および前記速度信号に対して与える利得調整
手段とを具えた音響再生装置用デコーダを提供す
ることにある。ここで、圧力信号および速度信号
はそれぞれ全方向信号および方位信号とすること
ができる。 ４個のスピーカを長方形配置した装置では、前
記所定周波数よりも十分に低い周波数に対して速
度信号は圧力信号の約２倍の利得を持つのが好ま
しい。 ある特定の周波数帯より高い周波数と低い周波
数とで異つた処理の必要が、1974年にパリ国際音
楽フエステバルにおいて公表された雑誌「ジユル
ネデテユード」（パリの出版社ラジオ社発行）の
エム、エー、ジヤーソン氏の論文「３元音響にお
けるマトリクスおよびデスクリートシステムの実
現に関する音響心理学的条件」と、「ワイヤレ
ス・ワールド」1974年12月号の483から486ページ
所載のエア、ア、ゲルゾンの「包囲音の心理音響
学」において十分に論じられている。これらの文
献の内容を要約すば、空気中を伝播する音の波長
の２分の１が人間の両耳間の距離にほぼ等しい周
波数（700Hz）よりも十分に低い周波数に対して
は、両耳に届く音の振幅は事実上同じであるから
頭は音波に対する妨害とはならない。したがつ
て、音の位置識別のためにこの低い周波数におい
て利用できる唯一の情報は、両方の耳で受けとる
音の位相差である。それよりも高い周波数では位
相関係は音の位置識別のために第１に重要なもの
ではなくなり、聞き手を囲むエネルギーの場の方
向性が重要となる。これら２つの状態の間には、
先に特定の周波数帯と呼んだ遷移周波数帯があ
る。この遷移周波数帯は100〜1000Hzの範囲に含
まれる。この範囲の下端部における遷移周波数は
聴取範囲を広げる。好適な値は約320Hzである。 なおこの明細書で用いる“圧力”および“速
度”という用語は、空気のような流体内の音響場
に用いられるとき、ある点における圧力およびそ
の点における平均粒子速度、すなわち流体の速度
にそれぞれ関係する。流体流が非粘性で、圧力変
動が平均圧力に対して非常に小さい状況下におい
て（空気中における方向性音の再生に関しては常
にそうである）、流体の速度は、各周波数におけ
る音場圧力の方向性導関数、すなわちグラジエン
ト gradP＝（∂／∂xＰ，∂／∂yＰ，∂／∂zＰ） に比例する。 音場の速度を表わす情報はまた音場の圧力の方
向性導関数を表わすので、圧力および速度情報を
表わす信号は、ある点およびその近傍における音
場の方向性動作を決定する。 カーテンシアン直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）の原点
（０、０、０）に音速ｃで到来する平面波に関し
て、 ｜１／ｃ ∂P／∂t｜＝｜∂／∂xＰ｜2＋｜∂／∂yＰ｜
2＋｜∂／∂z Ｐ｜2および∂P／∂x｜∂P／∂t，∂P／∂y｜∂P／∂t
および∂P／∂z｜ ∂P／∂tは正の量であるので（ここでｔは時間であ る）、自然の、すなわち多スピーカシステムで再
生されたものではない遠方からの音の速度の全て
の大きさは圧力の時間導関数の値と固定された関
係を有する。 音響場における速度という用語の使用は音響の
文献において一般的である（例えばChapter XI
of J.W.S.Rayleigh，Theory of Sound，vol.2，
Dover Publications，1945をみよ）。 ここに、再生領域における参照点での圧力を表
す信号が“全方向性”という仕方で方向性をもつ
てエンコードされた音を含み、同じ参照点での速
度を表わす信号が“方位”という仕方で方向性を
もつてエンコードされた音を含むという必要条件
は存在しない。一般に、“全方向性”という意味
は、全ての方向からの音がその信号内において各
周波数で一定の利得および位相を有していること
であり、他方“方位”信号は、参照方向から時計
方向の角θで到来した音に関してe±j〓＝cosθ±
jsinθ（ここで±は全ての音に関して同様である）
に比例する複素利得を有する全ての水平方向から
の音を有している信号と理解されている。 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 以下の説明においては、別々の並列チヤンネル
に別々の位相推移を行う１組の移相回路に言及す
るが、各場合において指定される位相推移は相対
位相推移であり、希望に応じて全てのチヤンネル
に一様な付加的位相推移を行わせることを理解さ
れたい。同様に、ある特定の利得を並列チヤンネ
ルに加えることを指定される場合には、それらの
利得は相対利得であり、共通の付加的総合利得を
希望により全てのチヤンネルに加えることができ
る。 本発明の実施例を説明する前に、長方形スピー
カ配置使用するのに適当なデコーダの基本的な形
式と、直方体スピーカ配置に使用する対応するデ
コーダの基本的な形式について説明する。これら
の２種類のデコーダを以下の説明ではWXYデコ
ーダ、WXYZデコーダとそれぞれ呼ぶことにす
る。本発明はこれらのデコーダの任意のものに適
用できる。 まず第１図を参照して、点１０を中心とする聴
取場所は長方形アレイに配列される４個のスピー
カ１１，１２，１３，１４により囲まれる。スピ
ーカ１１と１２は矢印１５により示されている基
準方向に対して、中心点１０において等しい角度
θをなす。スピーカ１３はスピーカ１１との対角
線上の反対側の端部に配置され、スピーカ１４は
スピーカ１２と対角線上の反対側の端部に配置さ
れる。従つて、基準方向を順方向と仮定すると、
スピーカ１１は左前方位置に配置され、スピーカ
１２は右前方位置に、スピーカ１３は右後方位置
に、スピーカ１４は左後方位置に配置されること
になる。これらのスピーカ１１〜１４はデコーダ
１６からそれぞれの出力信号LF，RF，RB，LB
を受けるように接続される。デコーダ１６は２つ
の入力端子１７，１８を持ち、受ける全方向信号
W1は入力端子１７に加えられ、方位信号P1は入
力端子１８に加えられる。 第２図は角度θ＝45゜の時にデコーダ１６とし
て使用するのに適当な公知のWXYデコーダを示
す。このデコーダはWXY回路２０と振幅マトリ
ツクス２２の形をとる。WXY回路２０は全方向
性出力信号Ｗと、前方−後方差出力信号Ｘと左−
右差出力信号Ｙとを発生する。これらの信号は振
幅マトリツクス２２は要求されている出力信号
LB，LF，RB，RFを発生する。 WXY回路の性質は入力信号の形式に依存す
る。入力信号が図示のように全方向信号W1と、
この信号W1と同じ振幅であるが全方向信号W1と
の位相差が所定の方向を基準とした方位角のに等
しい方位信号P1とで構成されているとすると、
WXY回路２０の出力はその入力に次のように関
連する。 振幅マトリツクス２２は次のような方程式群の機
能を満たす。 LB＝１／２（−Ｘ＋Ｗ＋Ｙ） LF＝１／２（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ） RF＝１／２（Ｘ＋Ｗ−Ｙ） RB＝１／２（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ） 実際にはこのデコーダは前記特許願昭47年第
12141号（特開和47−18301号）の第５図に示され
ているデコーダと同じものであり、移相回路は
WXY回路の能動部分として機能し、加算器およ
び位相反転器は振幅マトリツクスとして機能す
る。 ４種類の出力信号LB，LF，RB，RFを発生す
るデコーダはどのようなものでもWXY回路およ
び振幅マトリツクスと等しく、 １／２（−LB＋LF＋RB−RF）＝０ であればWXYデコーダを構成する。 WXY回路２０は２個以上の入力端子を持つこ
とができる。 WXYZデコーダは、高さ情報を発生し、かつ
直方体の各隅に配置される８個のスピーカを採用
する音響再生装置に使用できる。次に第３図を参
照して、３つの入力信号がWXYZ回路２４に加
えられる。この回路２４は第２図の対応する信号
と同じ意味を持つ出力信号Ｗ，Ｘ，Ｙと、上−下
差信号Ｚとを発生する。これらの信号は形振幅
マトリツクス２６に加えられる。この形振幅マ
トリツクス２６は８種類のスピーカ信号LBU，
LFU，RFU，RBU，LBD，LFD，RFD，RBD
を発生する。これらの信号は４図の対応する基準
点に設けられているスピーカに加えられる。
WXYZ回路の構成は入力信号の性質に依存する。
形マトリツクス２６からの出力信号は次のよう
にして入力信号に関連づけられる。 LBU＝１／２（−Ｘ＋Ｗ＋Ｙ＋Ｚ） LFU＝１／２（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ＋Ｚ） RFU＝１／２（Ｘ＋Ｗ−Ｙ＋Ｚ） RBU＝１／２（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ＋Ｚ） LBD＝１／２（−Ｘ＋Ｗ＋Ｙ−Ｚ） LFD＝１／２（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ−Ｚ） RFD＝１／２（Ｘ＋Ｗ−Ｙ−Ｚ） RBD＝１／２（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ−Ｚ） 二次元の場合については、どのようなデコーダ
もWXYZ回路および振幅マトリツクスと等価で
あり、従つて次式が満足されればWXYZデコー
ダを構成する。 （LBU＋LBD）−（LFU＋LFD）＋（RFU＋
RFD）−（RBU＋RBD）＝０ （LBD＋RBD）−（LFD＋RFD）＋（LFU＋
RFU）−（LBU＋RBU）＝０ （LBD＋LFD）−（LBU＋LFU）＋（RBU＋
RFU）−（RBD＋RFD）＝０ （LBU−LBD）−（LFU−LFD）＋（RFU−
RFD）−（RBU−RBD）＝０ 再び第１，２図に示すスピーカ配置および
WXYデコーダを参照して、Ｗ信号に対してＸ信
号とＹ信号との利得を設整して、θ≠45゜の時に
得られる非正方形配置を補償するためのレイアウ
ト制御ユニツトが設けられる。たとえば、θ＜
45゜の時には前方マイナス後方信号に対する利得
はスピーカの前方−後方分離が大きくなるので低
くせねばらず、同様にして左マイナス右信号に対
する利得は横方向のスピーカ分離が小さくなるの
で補償するために高くせねばならない。 次に第５図を参照して、WXY回路２０とＩ形
マトリツクス２２との間にレイアウト制御ユニツ
ト２８が接続される。このレイアウト制御ユニツ
ト２８は、Ｘ信号に利得√２sinθを、Ｙ信号に利
得√２cosθをそれぞれ与える利得調節器２９，３
０を有する。レイアウト制御ユニツト２８は振幅
マトリツクス２２に入力W′，X′，Y′を与える。 レイアウト制御ユニツト２８の回路構成の一例
を第６図に示す。利得調節器２９，３０は反転増
幅器３２，３４をそれぞれ有し、各利得調整器２
９，３０は帰還抵抗Ｒと、入力抵抗Ｓと、出力Ｔ
とを有する。利得調節器２９，３０のそれぞれの
出力端子X′，Y′はポテンシヨメータＵを介して
相互に接続される。抵抗Ｒは都合の良い任意の値
を持ち、ポテンシヨメータＵはＵ＜√２Ｌとなる
ような値を有する。ここにＬは振幅マトリツクス
２２の入力インピーダンスである。そうすると、 で とすると、Ｘ信号とＹ信号に対する利得は、θが
０〜90度の時に良い近似で、それぞれ√２sinθお
よび√２cosθとなる。実際にはθを約25〜65度の
範囲に保つことが好ましい。その理由は、この範
囲外では聴取位置において隣接する２個のスピー
カにより張られる角度θが不便なほど大きくなる
からである。この角度範囲はポテンシヨメータＵ
に固定抵抗を直列接続し、全体の抵抗値を同じに
保つようにポテンシヨメータＵの抵抗値を低くす
ることにより制限できる。 レイアウト制御ユニツト２８へのＷ入力信号
は、等しい抵抗値Ｒの帰還抵抗と入力抵抗を有す
る反転増幅器３５により出力端子W′に与えられ、
それによると可変利得回路によりＸ信号とＹ信号
に加えられる位相反転にＷ信号の位相を一致させ
る。 Ｘ信号に対する上記利得√２sinθとＹ信号に対
する上記利得√２cosθは理想的な利得に対する第
１次近似である。良好な近似は利得がそれぞれが
√２Ksinθおよび√２Kcosθの形の時に得られる。
約500Hz下の周波数ではＫの好適な形は次式で与
えられる。 Ｋ＝１／sin2θ＝１／2sinθcosθ これはθ＝45゜の時にはほぼ１に等しい。上記よ
り高い周波数では好適な値はＫ＝１である。もし
前記したようにそれらの利得が周波数に依存しな
いとすると、上記のようにＫ＝１の選択は全ての
周波数で満足される。 同様な技術の直方体の各隅に配置される８個の
スピーカのためのWXYZデコーダに関連して使
用できる。第７図に示すようなスピーカ配置用の
デコーダを得るために、第３図に示すデコーダを
WXYZ回路と形振幅マトリツクス２６との間
に、それぞれＸ，Ｙ，Ｚチヤンネル用の利得制御
器３８，４０，４２を有するレイアウト制御ユニ
ツト３６を挿入することにより第８図に示すよう
に改装する。500Hzより高い周波数と低い周波数
に対する近似最適利得を第表に示す。
ば360度の方位にわたつて拡がる音源からの音を
聞き手が識別できるようにした音響再生装置に関
する。 特許願昭和47年第12141号（特開昭47−18301
号）明細書には２本の伝送チヤンネルを用い、
360度の方位にわたつて拡がる音源からの音を聞
き手が識別することができるようにした音響再生
装置が開示されている。この明細書に開示された
装置において１本のチヤンネルは全ての水平方向
からの音を互いに等しい利得で含むいわゆる全方
向信号を伝送し、他のチヤンネルは全ての水平方
向からの音を利得１で含んでいるが、適当な基準
方向から測つた方位角に関連した、好ましくは等
しい、対応する全方向信号に関する位相推移を有
しているいわゆる方位信号を伝送する。この方位
信号は位相差が90度の２つの信号に分解すること
ができる。これらの信号が正方形の四隅に配置さ
れた４つのスピーカに与えられたとすると、１つ
の信号は第１の隣接スピーカー対に対する信号
と、他の２つのスピーカーからなる第２の隣接ス
ピーカ対に対する信号との間の信号強度の差を示
す第１の差信号を構成し、他の信号は第１の隣接
スピーカ対と第２の隣接スピーカとからそれぞれ
１つのスピーカを含む第３の隣接スピーカー対に
対する信号と、第１の隣接スピーカ対と第２の隣
接スピーカ対とからそれぞれ他のスピーカを含む
第４の隣接スピーカ対に対する信号との間の信号
強度の差を示す第２の信号を構成する。 本発明の目的は、聴取位置を囲む少くとも３個
のスピーカに出力信号を供給する出力手段と、聴
取位置における音圧および音波を伝播する媒質の
粒子速度をそれぞれ表わす圧力信号および速度信
号または該圧力信号および速度信号の複素線形結
合からなる少くとも２つの入力信号を受入する入
力手段と、前記入力手段と前記出力手段との間に
配設され、所定周波数より上の周波数の前記圧力
信号に与えられる利得を前記所定の周波数より上
の周波数の前記速度信号に与えられる利得で割つ
た値が、所定周波数より下の周波数の前記圧力信
号に与えられる利得を前記所定の周波数より下の
周波数の前記速度信号に与えられる利得で割つた
値より大きくるような周波数依存利得を前記圧力
信号および前記速度信号に対して与える利得調整
手段とを具えた音響再生装置用デコーダを提供す
ることにある。ここで、圧力信号および速度信号
はそれぞれ全方向信号および方位信号とすること
ができる。 ４個のスピーカを長方形配置した装置では、前
記所定周波数よりも十分に低い周波数に対して速
度信号は圧力信号の約２倍の利得を持つのが好ま
しい。 ある特定の周波数帯より高い周波数と低い周波
数とで異つた処理の必要が、1974年にパリ国際音
楽フエステバルにおいて公表された雑誌「ジユル
ネデテユード」（パリの出版社ラジオ社発行）の
エム、エー、ジヤーソン氏の論文「３元音響にお
けるマトリクスおよびデスクリートシステムの実
現に関する音響心理学的条件」と、「ワイヤレ
ス・ワールド」1974年12月号の483から486ページ
所載のエア、ア、ゲルゾンの「包囲音の心理音響
学」において十分に論じられている。これらの文
献の内容を要約すば、空気中を伝播する音の波長
の２分の１が人間の両耳間の距離にほぼ等しい周
波数（700Hz）よりも十分に低い周波数に対して
は、両耳に届く音の振幅は事実上同じであるから
頭は音波に対する妨害とはならない。したがつ
て、音の位置識別のためにこの低い周波数におい
て利用できる唯一の情報は、両方の耳で受けとる
音の位相差である。それよりも高い周波数では位
相関係は音の位置識別のために第１に重要なもの
ではなくなり、聞き手を囲むエネルギーの場の方
向性が重要となる。これら２つの状態の間には、
先に特定の周波数帯と呼んだ遷移周波数帯があ
る。この遷移周波数帯は100〜1000Hzの範囲に含
まれる。この範囲の下端部における遷移周波数は
聴取範囲を広げる。好適な値は約320Hzである。 なおこの明細書で用いる“圧力”および“速
度”という用語は、空気のような流体内の音響場
に用いられるとき、ある点における圧力およびそ
の点における平均粒子速度、すなわち流体の速度
にそれぞれ関係する。流体流が非粘性で、圧力変
動が平均圧力に対して非常に小さい状況下におい
て（空気中における方向性音の再生に関しては常
にそうである）、流体の速度は、各周波数におけ
る音場圧力の方向性導関数、すなわちグラジエン
ト gradP＝（∂／∂xＰ，∂／∂yＰ，∂／∂zＰ） に比例する。 音場の速度を表わす情報はまた音場の圧力の方
向性導関数を表わすので、圧力および速度情報を
表わす信号は、ある点およびその近傍における音
場の方向性動作を決定する。 カーテンシアン直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）の原点
（０、０、０）に音速ｃで到来する平面波に関し
て、 ｜１／ｃ ∂P／∂t｜＝｜∂／∂xＰ｜2＋｜∂／∂yＰ｜
2＋｜∂／∂z Ｐ｜2および∂P／∂x｜∂P／∂t，∂P／∂y｜∂P／∂t
および∂P／∂z｜ ∂P／∂tは正の量であるので（ここでｔは時間であ る）、自然の、すなわち多スピーカシステムで再
生されたものではない遠方からの音の速度の全て
の大きさは圧力の時間導関数の値と固定された関
係を有する。 音響場における速度という用語の使用は音響の
文献において一般的である（例えばChapter XI
of J.W.S.Rayleigh，Theory of Sound，vol.2，
Dover Publications，1945をみよ）。 ここに、再生領域における参照点での圧力を表
す信号が“全方向性”という仕方で方向性をもつ
てエンコードされた音を含み、同じ参照点での速
度を表わす信号が“方位”という仕方で方向性を
もつてエンコードされた音を含むという必要条件
は存在しない。一般に、“全方向性”という意味
は、全ての方向からの音がその信号内において各
周波数で一定の利得および位相を有していること
であり、他方“方位”信号は、参照方向から時計
方向の角θで到来した音に関してe±j〓＝cosθ±
jsinθ（ここで±は全ての音に関して同様である）
に比例する複素利得を有する全ての水平方向から
の音を有している信号と理解されている。 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 以下の説明においては、別々の並列チヤンネル
に別々の位相推移を行う１組の移相回路に言及す
るが、各場合において指定される位相推移は相対
位相推移であり、希望に応じて全てのチヤンネル
に一様な付加的位相推移を行わせることを理解さ
れたい。同様に、ある特定の利得を並列チヤンネ
ルに加えることを指定される場合には、それらの
利得は相対利得であり、共通の付加的総合利得を
希望により全てのチヤンネルに加えることができ
る。 本発明の実施例を説明する前に、長方形スピー
カ配置使用するのに適当なデコーダの基本的な形
式と、直方体スピーカ配置に使用する対応するデ
コーダの基本的な形式について説明する。これら
の２種類のデコーダを以下の説明ではWXYデコ
ーダ、WXYZデコーダとそれぞれ呼ぶことにす
る。本発明はこれらのデコーダの任意のものに適
用できる。 まず第１図を参照して、点１０を中心とする聴
取場所は長方形アレイに配列される４個のスピー
カ１１，１２，１３，１４により囲まれる。スピ
ーカ１１と１２は矢印１５により示されている基
準方向に対して、中心点１０において等しい角度
θをなす。スピーカ１３はスピーカ１１との対角
線上の反対側の端部に配置され、スピーカ１４は
スピーカ１２と対角線上の反対側の端部に配置さ
れる。従つて、基準方向を順方向と仮定すると、
スピーカ１１は左前方位置に配置され、スピーカ
１２は右前方位置に、スピーカ１３は右後方位置
に、スピーカ１４は左後方位置に配置されること
になる。これらのスピーカ１１〜１４はデコーダ
１６からそれぞれの出力信号LF，RF，RB，LB
を受けるように接続される。デコーダ１６は２つ
の入力端子１７，１８を持ち、受ける全方向信号
W1は入力端子１７に加えられ、方位信号P1は入
力端子１８に加えられる。 第２図は角度θ＝45゜の時にデコーダ１６とし
て使用するのに適当な公知のWXYデコーダを示
す。このデコーダはWXY回路２０と振幅マトリ
ツクス２２の形をとる。WXY回路２０は全方向
性出力信号Ｗと、前方−後方差出力信号Ｘと左−
右差出力信号Ｙとを発生する。これらの信号は振
幅マトリツクス２２は要求されている出力信号
LB，LF，RB，RFを発生する。 WXY回路の性質は入力信号の形式に依存す
る。入力信号が図示のように全方向信号W1と、
この信号W1と同じ振幅であるが全方向信号W1と
の位相差が所定の方向を基準とした方位角のに等
しい方位信号P1とで構成されているとすると、
WXY回路２０の出力はその入力に次のように関
連する。 振幅マトリツクス２２は次のような方程式群の機
能を満たす。 LB＝１／２（−Ｘ＋Ｗ＋Ｙ） LF＝１／２（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ） RF＝１／２（Ｘ＋Ｗ−Ｙ） RB＝１／２（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ） 実際にはこのデコーダは前記特許願昭47年第
12141号（特開和47−18301号）の第５図に示され
ているデコーダと同じものであり、移相回路は
WXY回路の能動部分として機能し、加算器およ
び位相反転器は振幅マトリツクスとして機能す
る。 ４種類の出力信号LB，LF，RB，RFを発生す
るデコーダはどのようなものでもWXY回路およ
び振幅マトリツクスと等しく、 １／２（−LB＋LF＋RB−RF）＝０ であればWXYデコーダを構成する。 WXY回路２０は２個以上の入力端子を持つこ
とができる。 WXYZデコーダは、高さ情報を発生し、かつ
直方体の各隅に配置される８個のスピーカを採用
する音響再生装置に使用できる。次に第３図を参
照して、３つの入力信号がWXYZ回路２４に加
えられる。この回路２４は第２図の対応する信号
と同じ意味を持つ出力信号Ｗ，Ｘ，Ｙと、上−下
差信号Ｚとを発生する。これらの信号は形振幅
マトリツクス２６に加えられる。この形振幅マ
トリツクス２６は８種類のスピーカ信号LBU，
LFU，RFU，RBU，LBD，LFD，RFD，RBD
を発生する。これらの信号は４図の対応する基準
点に設けられているスピーカに加えられる。
WXYZ回路の構成は入力信号の性質に依存する。
形マトリツクス２６からの出力信号は次のよう
にして入力信号に関連づけられる。 LBU＝１／２（−Ｘ＋Ｗ＋Ｙ＋Ｚ） LFU＝１／２（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ＋Ｚ） RFU＝１／２（Ｘ＋Ｗ−Ｙ＋Ｚ） RBU＝１／２（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ＋Ｚ） LBD＝１／２（−Ｘ＋Ｗ＋Ｙ−Ｚ） LFD＝１／２（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ−Ｚ） RFD＝１／２（Ｘ＋Ｗ−Ｙ−Ｚ） RBD＝１／２（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ−Ｚ） 二次元の場合については、どのようなデコーダ
もWXYZ回路および振幅マトリツクスと等価で
あり、従つて次式が満足されればWXYZデコー
ダを構成する。 （LBU＋LBD）−（LFU＋LFD）＋（RFU＋
RFD）−（RBU＋RBD）＝０ （LBD＋RBD）−（LFD＋RFD）＋（LFU＋
RFU）−（LBU＋RBU）＝０ （LBD＋LFD）−（LBU＋LFU）＋（RBU＋
RFU）−（RBD＋RFD）＝０ （LBU−LBD）−（LFU−LFD）＋（RFU−
RFD）−（RBU−RBD）＝０ 再び第１，２図に示すスピーカ配置および
WXYデコーダを参照して、Ｗ信号に対してＸ信
号とＹ信号との利得を設整して、θ≠45゜の時に
得られる非正方形配置を補償するためのレイアウ
ト制御ユニツトが設けられる。たとえば、θ＜
45゜の時には前方マイナス後方信号に対する利得
はスピーカの前方−後方分離が大きくなるので低
くせねばらず、同様にして左マイナス右信号に対
する利得は横方向のスピーカ分離が小さくなるの
で補償するために高くせねばならない。 次に第５図を参照して、WXY回路２０とＩ形
マトリツクス２２との間にレイアウト制御ユニツ
ト２８が接続される。このレイアウト制御ユニツ
ト２８は、Ｘ信号に利得√２sinθを、Ｙ信号に利
得√２cosθをそれぞれ与える利得調節器２９，３
０を有する。レイアウト制御ユニツト２８は振幅
マトリツクス２２に入力W′，X′，Y′を与える。 レイアウト制御ユニツト２８の回路構成の一例
を第６図に示す。利得調節器２９，３０は反転増
幅器３２，３４をそれぞれ有し、各利得調整器２
９，３０は帰還抵抗Ｒと、入力抵抗Ｓと、出力Ｔ
とを有する。利得調節器２９，３０のそれぞれの
出力端子X′，Y′はポテンシヨメータＵを介して
相互に接続される。抵抗Ｒは都合の良い任意の値
を持ち、ポテンシヨメータＵはＵ＜√２Ｌとなる
ような値を有する。ここにＬは振幅マトリツクス
２２の入力インピーダンスである。そうすると、 で とすると、Ｘ信号とＹ信号に対する利得は、θが
０〜90度の時に良い近似で、それぞれ√２sinθお
よび√２cosθとなる。実際にはθを約25〜65度の
範囲に保つことが好ましい。その理由は、この範
囲外では聴取位置において隣接する２個のスピー
カにより張られる角度θが不便なほど大きくなる
からである。この角度範囲はポテンシヨメータＵ
に固定抵抗を直列接続し、全体の抵抗値を同じに
保つようにポテンシヨメータＵの抵抗値を低くす
ることにより制限できる。 レイアウト制御ユニツト２８へのＷ入力信号
は、等しい抵抗値Ｒの帰還抵抗と入力抵抗を有す
る反転増幅器３５により出力端子W′に与えられ、
それによると可変利得回路によりＸ信号とＹ信号
に加えられる位相反転にＷ信号の位相を一致させ
る。 Ｘ信号に対する上記利得√２sinθとＹ信号に対
する上記利得√２cosθは理想的な利得に対する第
１次近似である。良好な近似は利得がそれぞれが
√２Ksinθおよび√２Kcosθの形の時に得られる。
約500Hz下の周波数ではＫの好適な形は次式で与
えられる。 Ｋ＝１／sin2θ＝１／2sinθcosθ これはθ＝45゜の時にはほぼ１に等しい。上記よ
り高い周波数では好適な値はＫ＝１である。もし
前記したようにそれらの利得が周波数に依存しな
いとすると、上記のようにＫ＝１の選択は全ての
周波数で満足される。 同様な技術の直方体の各隅に配置される８個の
スピーカのためのWXYZデコーダに関連して使
用できる。第７図に示すようなスピーカ配置用の
デコーダを得るために、第３図に示すデコーダを
WXYZ回路と形振幅マトリツクス２６との間
に、それぞれＸ，Ｙ，Ｚチヤンネル用の利得制御
器３８，４０，４２を有するレイアウト制御ユニ
ツト３６を挿入することにより第８図に示すよう
に改装する。500Hzより高い周波数と低い周波数
に対する近似最適利得を第表に示す。
【表】
長方形スピーカ配置デコーダに対するのと同様
に、利得を周波数に依存しないものとすると、高
い周波数に対して示した値を用いることができ
る。これらの値は第表に示す値と等価である。
に、利得を周波数に依存しないものとすると、高
い周波数に対して示した値を用いることができ
る。これらの値は第表に示す値と等価である。
【表】
ここに、
ｂ：ａ：ｃ＝１／sinθ：１／cosθsinφ：１／cosθco
sφ 利得調節器３８，４０，４２は第６図に示す利
得調節器２９，３０と同様にして構成でき、利得
調節器４０，４２は縦続接続された２つの段を有
する。利得調節器４０，４２のそれぞれの１つの
段の利得は
sφ 利得調節器３８，４０，４２は第６図に示す利
得調節器２９，３０と同様にして構成でき、利得
調節器４０，４２は縦続接続された２つの段を有
する。利得調節器４０，４２のそれぞれの１つの
段の利得は
【式】であり、他の段の利得
は、利得調節器４０に対しては√２sinφ、利得調
節器４２に対しては√２cosφである。 第８図に示すWXYZ回路２４に加えられる３
つの入力信号は信号W4，Y4，V4の直線的に組合
わせで構成できる。ここのW4は全ての音響方向
を同一の利得でピツクアツプする全方向信号、
Y4は利得√３ｙで音をピツクアツプした結果得
られる信号、V4は方向利得√３（ｘ−qjz）で音
をピツクアツプした結果得られる信号である。な
お、ｑは実定数、ｘ、ｙ、ｚは音の方向である。
そうするとWXYZ回路２４の出力はその入力に
次式のように関連づけられる。 Ｗ＝W4 Ｘ＝fV4 Ｙ＝fY4 Ｚ＝fjq-1V4 ここでｆは実定数である。理想的には低い周波数
ではｆ＝１であり、中間周波数では である。 方向軸を交換することにより他の符号化装置を
得ることができることは明らかである。たとえ
ば、方向性利得が１、ｘ−jqy、ｚまたは１、ｘ、
ｙ−jqzであるような信号について考えてみると、
対応するデコーダはそれに従つて信号路を交換す
ることにより得られる。 以上説明したデコーダは、約700Hzより高い音
と低い音に対して人間の耳が局部化するような
種々の機構のための特殊な備えはしていない。こ
れらの差を考慮に入れるデコーダは、低い周波数
では「理想的な」低周波構成に近づき、高い周波
数では「理想的な」高周波構成に近づく、周波数
に依存するマトリツクスを採用する。その中では
デコーダマトリツクスが中間の構成となるような
周波数の遷移領域もある。理論的にはこの遷移領
域の中心は約700Hzにすべきである。実際には、
この遷移領域の中心100〜1000Hzの範囲内にあれ
ば満足すべき結果を得ることができるが、聴取領
域の中心から離れている位置での良好な聴取条件
は、この領域の中心が700Hzより低い時に最も良
く得られ、320Hzの値は特に適当であることが見
出されている。 ４つの局部化基準があることが見出されてい
る。そのうちの２つの電圧利得に関連し、低い周
波において優勢である。他の２つの基準は信号が
従うエネルギ利得に関連し、高い周波数で優勢で
ある。記号LBV、LFV、RFV、RBVは装置全体、
すなわち、第１図に示されている４個のスピーカ
に信号を与える元のエンコーダとデコーダをある
方向のモノーラル音が通された時にそのモノーラ
ル音が受ける複素電圧利得を表わす。そうする
と、希望する見かけの水平角がφであるような音
に対しては、ｘとｙが式 ｘ＝Re（LFV＋RFV−LBV−RBV／LFV＋RFV＋LBV＋RBV） ｙ＝Re（LFV＋LBV−RFV−RBV／LFV＋RFV＋LBV＋RBV） により与えられるマキタ条件として知られている
より重要な低周波条件を ｘ cosθ＝ｒ cosφ ｙ sinθ＝ｒ sinφ の形で表すことができねばならない。ここにｒは
正の数である。記号Reは実数部であることを示
す。この条件が満足されるとすると、音の正しい
見かけの方向が低い周波数で得られる。しかし、
速度条件として知られている第２の条件も満足さ
れなければ、音の見かけの方向は聞き手が頭を動
かすと不安定になりがちである。速度条件は （ｘ cosθ）2＋（ｙ sinθ）2＝１ である。遷移周波数よりも高い周波数において
は、最も重要な条件は xE＝｜LFV｜2＋｜RFV｜2−｜LBV｜2−
｜RBV｜2／｜LFV｜2＋｜RFV｜2＋｜LBV｜2−｜RBV｜2 yE＝｜LFV｜2＋｜LBV｜2−｜RFV｜2−
｜RBV｜2／｜LFV｜2＋｜RFV｜2＋｜LBV｜2＋1RBV｜2 で与えられる量xEとyEが xEcosθ＝rEcosφ yEsinθ＝rEsinφ の形で表わすことができねばならないいわゆるエ
ネルギベクトル条件である。これは正しい音の局
部化を決定するが、高い周波数における音の見か
けの方向を、聞き手が頭を動かした時にも安定さ
せるべきだとすると、エネルギ大きさ条件に従つ
て、量（xEcosθ）2＋（yEsinθ）2を全ての方向につ
いてできるだけ大きくすることが更に必要であ
る。実際には、他の方向における安定度を改善す
るためには、ある方向における上記量の大きさを
ぎせいにする必要があることもある。もちろん、
この量は１をこえることはない。 低い周波数における基本的な音の方向性を決定
するマキタ条件と、高い周波数における基本的な
音の方向を決定するエネルギベクトル条件は最も
重要である。遷移周波数附近の周波数領域におい
ては、これらの理論のうちいずれかが重要である
かは正確にはわからないから、その領域では両方
の条件が満足されることが重要である。マキタ条
件またはエネルギベクトル条件のいずれかを満足
させる任意のWXYデコーダ、またはWXYZデコ
ーダは両方の条件を自動的に満足させることを数
学的に示すことができる。すなわち、たとえば全
ての周波数でマキタ条件を満足させるWXYデコ
ーダまたはWXYZデコーダは、全ての周波数に
おいて正しい音の局部化を与える。これは前記し
たデコーダに適用される。聞き手の頭が動いた時
の音の見かけの方向の安定度を良くするために
は、高い周波数におけるエネルギ大きさ条件と、
低い周波数における速度条件とを満足させること
が必要である。これには周波数に依存するデコー
ダの使用を含む。 第９図は要求された周波数依存性を与えるため
に改装した、第５図に示すデコーダに類似するデ
コーダを示す。Ｘ信号路とＹ信号路には同一の
形シエルフ・フイルタ４４，４６がそれぞれ接続
される。Ｗ信号路には形シエルフ・フイルタ４
８が接続される。これらのシエルフ・フイルタ４
４，４６，４８はほぼ同一の位相応答を有し、遷
移周波数以下の低い周波数である利得を有し、遷
移周波数以上の高い周波数で別の利得を有しこの
利得はこの低周波数の利得からこの高周波数の利
得まで上記遷移周波数附近の周波数帯を横切つて
なだらかに変化する。図示のように、デコーダに
加えられる入力が全方向信号W1と位相信号p1の
形をとつていると、エネルギ大きさ条件に従つて
高い周波数を最適に再生するために、全てのシエ
ルフ・フイルタ４４，４６，４８の相対利得は遷
移周波数帯より高い周波数では１である。遷移周
波数帯以下の周波数では形シエルフ・フイルタ
に対する形シエルフ・フイルタの利得は ２／sin2θ である。これはθが30〜60度の範囲にある時はほ
ぼ２である。従つて、遷移周波数帯以下の周波数
における形シエルフ・フイルタの利得は形シ
エルフ・フイルタの利得の２倍である。 この種の特別なデコーダの回路を第１０図に示
す。必要とする部品の数を減少するために、シエ
ルフ・フイルタとレイアウト制御ユニツトは改装
したWXY回路５０の前に設けられる。このこと
は形シエルフ・フイルタ４４，４６をＸ信号路
とＹ信号路にそれぞれ設ける代りに、１個の形
シエルフ・フイルタ５２を方位信号路に接続する
ことを意味する。レイアウト制御ユニツト２０は
WXY回路５０に２つの位相入力を与える。この
WXY回路５０は２個の0゜移相回路５４，５６と、
１個の90゜移相回路５８とを有する。 シエルフ・フイルタ４８は次式で与えられる複
素周波数応答を持つことを要求される。 ここにa1は低周波利得、b1は高周波利得である。
このフイルタは抵抗R1、R2、R3とコンデンサC1
とで構成される抵抗−容量回路網に接続される増
幅器６０と、一方の分岐に増幅器６２とコンデン
サC2を有し、他方の分岐に増幅器３４と抵抗R4
を有し、前記抵抗−容量回路網に接続される並列
回路とで構成される。200Hzの遷移周波数に対し
ては周波数応答と回路成分の値は第表に示され
るような値を有する。 第表 a1 0.6325 b1 1 T1 946.3 μs. T2 838.8 μs. 増幅器60の利得 1.2649 増幅器62の利得 −１ 増幅器64の利得 1 R1 0.1325R0 R2 0.3675R0 R3 0.5 R0 R0C1 3237 μs. R4C2 T2 抵抗R0とR4の値は設計の都合に従つて任意に選
択される。 方位信号Ｐに対するシエルフ・フイルタ５２は
次のような複素周波数応答を有する。 ここにa3は低周波利得、b3は高周波利得である。
シエルフ・フイルタ５２は増幅器６６と抵抗R5
との直列回路と、増幅器６８とコンデンサC3と
の直列回路との並列回路で構成される。種々の回
路部品の値を第に示す。 第表 a3 2a1 b3 b1 T3 669.2 μs. 移相器54の利得 1.2649 移相器56の利得 −１ R5C3 752.6 μs. 抵抗R5の抵抗値は設計の都合に従つて任意に選
択される。 レイアウト制御ユニツト２８は利得が0.707の
増幅器７０と、WXY回路５０の２つの移相回路
５６，５８への出力端子に直列接続される２個の
固定抵抗７２，７４と、前記出力端子の間に接続
される固定７６，７８とポテンシヨメータ８０に
より構成される直列回路とで構成される。ポテン
シヨメータ８０の可動接点は接地される。固定抵
抗７６，８０の抵抗値はポテンシヨメータ８０の
抵抗値の２分の１に等しい。固定抵抗７２，７４
の抵抗値はポテンシヨメータ８０の抵抗値の
1.414倍の抵抗値を有する。増幅器６０はレイア
ウト制御ユニツト２８の２つの出力端子における
エネルギの和が、その入力端子におけるエネルギ
に等しくなるようにする。 第１０図に示す回路は信号P1の入力路に高域
フイルタ８２も含む。この高域フイルタ８２はコ
ンデンサ８４とポテンシヨメータ８６とで構成さ
れる。この高域フイルタ８２の目的は、スピーカ
と中央の聞き手との間の距離にもとづく聴取位置
における効果を補償することである。有限なスピ
ーカ距離の影響は低音を大きくし、聞き手のとこ
ろにおける音場の速度の低周波分を移送させるこ
とである。そうするとイメージ品質を低下させ、
ある場合には両方の周波数における音像の場所に
誤差を生じさせる。 使用に際しては、フイルタの時定数が音が任意
のスピーカ１１〜１４から聴取場所の中心１０
（第１図）まで伝わるのに要する時間に等しいよ
うに、ポテンシヨメータ８６の設定が調節され
る。ポテンシヨメータ８６にはこの設定を容易に
するために、距離で校正した目盛をなるでく設け
るようにする。 第１図に示すように、スピーカ１１〜１４は中
心点１０からなるべく等距離に配置する。中心点
１０から各スピーカまでの距離を互いに違えるの
が必要だとすると、主観的に満足な結果が得られ
るまで、より速いスピーカに対する信号の振幅利
得を大きくする。 低い周波数と高い周波数において人の耳により
使用される各種の局所化機構のための同様な補償
は、WXYZデコーダに加えることができる。そ
れぞれの形シエルフ・フイルタはＸ，Ｙ，Ｚチ
ヤンネル内に接続され、形シエルフ・フイルタ
はＷチヤンネル内に接続される。入力信号が全方
向信号と、それぞれの方向利得が√3x，√3y，√
3zで方向余弦（ｘ、ｙ、ｚ）で与えられる到達方
向からの音をピツクアツプして得られる３個の信
号とで構成される４チヤンネル信号である場合に
は、それらのシエルフ・フイルタの低周波利得と
高周波利得は次の通りである。 第１１図はいわゆるデイスクリート形４チヤン
ネル信号に使用するために本発明のデコーダを示
す。このような４チヤンネル信号は、長方形配置
の隣接する２個のスピーカに対応する両方のチヤ
ンネルに同相であるが強さの異なるような４チヤ
ンネル信号を与えることにより、そのような隣接
する２個のスピーカの方位角の間の水平方向に音
を割当てるから、４つの入力チヤンネルLB1，
LF1，RF1，RB1がある。前方からの方位角φに
対しては、４つの入力チヤンネル内の信号利得を
第表に示す。
節器４２に対しては√２cosφである。 第８図に示すWXYZ回路２４に加えられる３
つの入力信号は信号W4，Y4，V4の直線的に組合
わせで構成できる。ここのW4は全ての音響方向
を同一の利得でピツクアツプする全方向信号、
Y4は利得√３ｙで音をピツクアツプした結果得
られる信号、V4は方向利得√３（ｘ−qjz）で音
をピツクアツプした結果得られる信号である。な
お、ｑは実定数、ｘ、ｙ、ｚは音の方向である。
そうするとWXYZ回路２４の出力はその入力に
次式のように関連づけられる。 Ｗ＝W4 Ｘ＝fV4 Ｙ＝fY4 Ｚ＝fjq-1V4 ここでｆは実定数である。理想的には低い周波数
ではｆ＝１であり、中間周波数では である。 方向軸を交換することにより他の符号化装置を
得ることができることは明らかである。たとえ
ば、方向性利得が１、ｘ−jqy、ｚまたは１、ｘ、
ｙ−jqzであるような信号について考えてみると、
対応するデコーダはそれに従つて信号路を交換す
ることにより得られる。 以上説明したデコーダは、約700Hzより高い音
と低い音に対して人間の耳が局部化するような
種々の機構のための特殊な備えはしていない。こ
れらの差を考慮に入れるデコーダは、低い周波数
では「理想的な」低周波構成に近づき、高い周波
数では「理想的な」高周波構成に近づく、周波数
に依存するマトリツクスを採用する。その中では
デコーダマトリツクスが中間の構成となるような
周波数の遷移領域もある。理論的にはこの遷移領
域の中心は約700Hzにすべきである。実際には、
この遷移領域の中心100〜1000Hzの範囲内にあれ
ば満足すべき結果を得ることができるが、聴取領
域の中心から離れている位置での良好な聴取条件
は、この領域の中心が700Hzより低い時に最も良
く得られ、320Hzの値は特に適当であることが見
出されている。 ４つの局部化基準があることが見出されてい
る。そのうちの２つの電圧利得に関連し、低い周
波において優勢である。他の２つの基準は信号が
従うエネルギ利得に関連し、高い周波数で優勢で
ある。記号LBV、LFV、RFV、RBVは装置全体、
すなわち、第１図に示されている４個のスピーカ
に信号を与える元のエンコーダとデコーダをある
方向のモノーラル音が通された時にそのモノーラ
ル音が受ける複素電圧利得を表わす。そうする
と、希望する見かけの水平角がφであるような音
に対しては、ｘとｙが式 ｘ＝Re（LFV＋RFV−LBV−RBV／LFV＋RFV＋LBV＋RBV） ｙ＝Re（LFV＋LBV−RFV−RBV／LFV＋RFV＋LBV＋RBV） により与えられるマキタ条件として知られている
より重要な低周波条件を ｘ cosθ＝ｒ cosφ ｙ sinθ＝ｒ sinφ の形で表すことができねばならない。ここにｒは
正の数である。記号Reは実数部であることを示
す。この条件が満足されるとすると、音の正しい
見かけの方向が低い周波数で得られる。しかし、
速度条件として知られている第２の条件も満足さ
れなければ、音の見かけの方向は聞き手が頭を動
かすと不安定になりがちである。速度条件は （ｘ cosθ）2＋（ｙ sinθ）2＝１ である。遷移周波数よりも高い周波数において
は、最も重要な条件は xE＝｜LFV｜2＋｜RFV｜2−｜LBV｜2−
｜RBV｜2／｜LFV｜2＋｜RFV｜2＋｜LBV｜2−｜RBV｜2 yE＝｜LFV｜2＋｜LBV｜2−｜RFV｜2−
｜RBV｜2／｜LFV｜2＋｜RFV｜2＋｜LBV｜2＋1RBV｜2 で与えられる量xEとyEが xEcosθ＝rEcosφ yEsinθ＝rEsinφ の形で表わすことができねばならないいわゆるエ
ネルギベクトル条件である。これは正しい音の局
部化を決定するが、高い周波数における音の見か
けの方向を、聞き手が頭を動かした時にも安定さ
せるべきだとすると、エネルギ大きさ条件に従つ
て、量（xEcosθ）2＋（yEsinθ）2を全ての方向につ
いてできるだけ大きくすることが更に必要であ
る。実際には、他の方向における安定度を改善す
るためには、ある方向における上記量の大きさを
ぎせいにする必要があることもある。もちろん、
この量は１をこえることはない。 低い周波数における基本的な音の方向性を決定
するマキタ条件と、高い周波数における基本的な
音の方向を決定するエネルギベクトル条件は最も
重要である。遷移周波数附近の周波数領域におい
ては、これらの理論のうちいずれかが重要である
かは正確にはわからないから、その領域では両方
の条件が満足されることが重要である。マキタ条
件またはエネルギベクトル条件のいずれかを満足
させる任意のWXYデコーダ、またはWXYZデコ
ーダは両方の条件を自動的に満足させることを数
学的に示すことができる。すなわち、たとえば全
ての周波数でマキタ条件を満足させるWXYデコ
ーダまたはWXYZデコーダは、全ての周波数に
おいて正しい音の局部化を与える。これは前記し
たデコーダに適用される。聞き手の頭が動いた時
の音の見かけの方向の安定度を良くするために
は、高い周波数におけるエネルギ大きさ条件と、
低い周波数における速度条件とを満足させること
が必要である。これには周波数に依存するデコー
ダの使用を含む。 第９図は要求された周波数依存性を与えるため
に改装した、第５図に示すデコーダに類似するデ
コーダを示す。Ｘ信号路とＹ信号路には同一の
形シエルフ・フイルタ４４，４６がそれぞれ接続
される。Ｗ信号路には形シエルフ・フイルタ４
８が接続される。これらのシエルフ・フイルタ４
４，４６，４８はほぼ同一の位相応答を有し、遷
移周波数以下の低い周波数である利得を有し、遷
移周波数以上の高い周波数で別の利得を有しこの
利得はこの低周波数の利得からこの高周波数の利
得まで上記遷移周波数附近の周波数帯を横切つて
なだらかに変化する。図示のように、デコーダに
加えられる入力が全方向信号W1と位相信号p1の
形をとつていると、エネルギ大きさ条件に従つて
高い周波数を最適に再生するために、全てのシエ
ルフ・フイルタ４４，４６，４８の相対利得は遷
移周波数帯より高い周波数では１である。遷移周
波数帯以下の周波数では形シエルフ・フイルタ
に対する形シエルフ・フイルタの利得は ２／sin2θ である。これはθが30〜60度の範囲にある時はほ
ぼ２である。従つて、遷移周波数帯以下の周波数
における形シエルフ・フイルタの利得は形シ
エルフ・フイルタの利得の２倍である。 この種の特別なデコーダの回路を第１０図に示
す。必要とする部品の数を減少するために、シエ
ルフ・フイルタとレイアウト制御ユニツトは改装
したWXY回路５０の前に設けられる。このこと
は形シエルフ・フイルタ４４，４６をＸ信号路
とＹ信号路にそれぞれ設ける代りに、１個の形
シエルフ・フイルタ５２を方位信号路に接続する
ことを意味する。レイアウト制御ユニツト２０は
WXY回路５０に２つの位相入力を与える。この
WXY回路５０は２個の0゜移相回路５４，５６と、
１個の90゜移相回路５８とを有する。 シエルフ・フイルタ４８は次式で与えられる複
素周波数応答を持つことを要求される。 ここにa1は低周波利得、b1は高周波利得である。
このフイルタは抵抗R1、R2、R3とコンデンサC1
とで構成される抵抗−容量回路網に接続される増
幅器６０と、一方の分岐に増幅器６２とコンデン
サC2を有し、他方の分岐に増幅器３４と抵抗R4
を有し、前記抵抗−容量回路網に接続される並列
回路とで構成される。200Hzの遷移周波数に対し
ては周波数応答と回路成分の値は第表に示され
るような値を有する。 第表 a1 0.6325 b1 1 T1 946.3 μs. T2 838.8 μs. 増幅器60の利得 1.2649 増幅器62の利得 −１ 増幅器64の利得 1 R1 0.1325R0 R2 0.3675R0 R3 0.5 R0 R0C1 3237 μs. R4C2 T2 抵抗R0とR4の値は設計の都合に従つて任意に選
択される。 方位信号Ｐに対するシエルフ・フイルタ５２は
次のような複素周波数応答を有する。 ここにa3は低周波利得、b3は高周波利得である。
シエルフ・フイルタ５２は増幅器６６と抵抗R5
との直列回路と、増幅器６８とコンデンサC3と
の直列回路との並列回路で構成される。種々の回
路部品の値を第に示す。 第表 a3 2a1 b3 b1 T3 669.2 μs. 移相器54の利得 1.2649 移相器56の利得 −１ R5C3 752.6 μs. 抵抗R5の抵抗値は設計の都合に従つて任意に選
択される。 レイアウト制御ユニツト２８は利得が0.707の
増幅器７０と、WXY回路５０の２つの移相回路
５６，５８への出力端子に直列接続される２個の
固定抵抗７２，７４と、前記出力端子の間に接続
される固定７６，７８とポテンシヨメータ８０に
より構成される直列回路とで構成される。ポテン
シヨメータ８０の可動接点は接地される。固定抵
抗７６，８０の抵抗値はポテンシヨメータ８０の
抵抗値の２分の１に等しい。固定抵抗７２，７４
の抵抗値はポテンシヨメータ８０の抵抗値の
1.414倍の抵抗値を有する。増幅器６０はレイア
ウト制御ユニツト２８の２つの出力端子における
エネルギの和が、その入力端子におけるエネルギ
に等しくなるようにする。 第１０図に示す回路は信号P1の入力路に高域
フイルタ８２も含む。この高域フイルタ８２はコ
ンデンサ８４とポテンシヨメータ８６とで構成さ
れる。この高域フイルタ８２の目的は、スピーカ
と中央の聞き手との間の距離にもとづく聴取位置
における効果を補償することである。有限なスピ
ーカ距離の影響は低音を大きくし、聞き手のとこ
ろにおける音場の速度の低周波分を移送させるこ
とである。そうするとイメージ品質を低下させ、
ある場合には両方の周波数における音像の場所に
誤差を生じさせる。 使用に際しては、フイルタの時定数が音が任意
のスピーカ１１〜１４から聴取場所の中心１０
（第１図）まで伝わるのに要する時間に等しいよ
うに、ポテンシヨメータ８６の設定が調節され
る。ポテンシヨメータ８６にはこの設定を容易に
するために、距離で校正した目盛をなるでく設け
るようにする。 第１図に示すように、スピーカ１１〜１４は中
心点１０からなるべく等距離に配置する。中心点
１０から各スピーカまでの距離を互いに違えるの
が必要だとすると、主観的に満足な結果が得られ
るまで、より速いスピーカに対する信号の振幅利
得を大きくする。 低い周波数と高い周波数において人の耳により
使用される各種の局所化機構のための同様な補償
は、WXYZデコーダに加えることができる。そ
れぞれの形シエルフ・フイルタはＸ，Ｙ，Ｚチ
ヤンネル内に接続され、形シエルフ・フイルタ
はＷチヤンネル内に接続される。入力信号が全方
向信号と、それぞれの方向利得が√3x，√3y，√
3zで方向余弦（ｘ、ｙ、ｚ）で与えられる到達方
向からの音をピツクアツプして得られる３個の信
号とで構成される４チヤンネル信号である場合に
は、それらのシエルフ・フイルタの低周波利得と
高周波利得は次の通りである。 第１１図はいわゆるデイスクリート形４チヤン
ネル信号に使用するために本発明のデコーダを示
す。このような４チヤンネル信号は、長方形配置
の隣接する２個のスピーカに対応する両方のチヤ
ンネルに同相であるが強さの異なるような４チヤ
ンネル信号を与えることにより、そのような隣接
する２個のスピーカの方位角の間の水平方向に音
を割当てるから、４つの入力チヤンネルLB1，
LF1，RF1，RB1がある。前方からの方位角φに
対しては、４つの入力チヤンネル内の信号利得を
第表に示す。
【表】
そのような符号化の仕様は一般に用いられてい
る。符号化された信号は第１３図に示すような
WXYデコーダにより解読できる。このデコーダ
のWXY回路８８は次のような形の形振幅マト
リツクス９０を有する。 X2＝１／２（−LB1＋LF1＋RF1−RB1） Y2＝１／２（LB1＋LF1−RF1−RB1） W2＝１／２（LB1＋LF1＋RF1−RB1） Ｆ＝１／２（−LB1＋LF1−RF1＋RB1） 振幅マトリツクス９０の差出力X2とY2は0゜移相
回路９２，９４をそれぞれ介してＸ出力とＹ出力
を与える。全方向出力W2は0゜移相回路９６を介
して比例加算器１００に接続され、対角線差出力
Ｆは90゜移相回路９８を介して比例加算器１００
に接続される。比例加算器１００はW2入力に利
得0.707を与え、jF入力に利得0.455を与えてそれ
ら２つの入力を加え合わせてＷ出力を与える。Ｘ
信号とＹ信号は形シエルフ・フイルタ１０２，
１０４に加えられる。シエルフ・フイルタ１０
２，１０４は第１０図に示すシエルフ・フイルタ
５２に類似するが、低周波での利得は１、高周波
での利得は√３／４である。Ｗ信号は形シエル フ・フイルタ１０６に加えられる。このシエル
フ・フイルタ１０６は第１０図に示すシエルフ・
フイルタ４８に類似するが、低周波での利得は
１、高周波での利得は√３／２である。シエルフ・ フイルタ１０２，１０４の出力端子は可変高域フ
イルタ１０８，１１０に接続される。これらの可
変高域フイルタ１０８，１１０は第１０図に示す
高域フイルタ８２と同一のもので、それらの制御
ポテンシヨンメータは連動するようになつてい
る。可変高域フイルタ１０８，１１０は第１０図
を参照して説明したようにスピーカ近接に対する
補償を行う。可変高域フイルタ１０８，１１０の
出力端子はレイアウト制御ユニツト１１２に接続
される。レイアウト制御ユニツト１１２は一対の
入力増幅器１１４，１１６を有する。これらの入
力増幅器１１４，１１８の利得は2.414で、それ
らの出力端子は等しい抵抗１１８，１２０を介し
てレイアウト制御ユニツト１１２の出力端子に接
続される。抵抗値１２２と、ポテンシヨメータ１
２４と、抵抗１２６とで構成される抵抗列は距離
制御ユニツトの出力端子の間に接続される。ポテ
ンシヨメータ１２４の抵抗値と各種の抵抗の抵抗
値との間の関係を第表に示す。表中Ｓは任意の
値をとることができる。 第表 部品 抵抗値 118 0.707S 120 0.707S 122 0.25S 124 0.50S 126 0.25S ポテンシヨンメータ１１２に抵抗１２２，１２６
を直列接続することにより、レイアウト制御ユニ
ツトの調節範囲を、第６図を参照して説明したよ
うに満足すべき結果を得ることができる範囲に制
限する。 第１１図に示すデコーダは、２つのステレオチ
ヤンネルＬ，Ｒを入力端子LF1，RF1にそれぞれ
接続し、他の２つの入力端子LB1，RB1を接地す
ることにより、従来のステレオ録音用の４スピー
カデコーダとしても使用できる。そのようなステ
レオ材料は４チヤンネル対混合材料として処理さ
れる。これらの４チヤンネル対混合材料に対して
は全ての音は象限−45゜〜＋45゜で発生する。 本発明のデコーダはTMX3チヤンネル装置か
らの信号を解読するために使用できる。この
TMX3チヤンネル装置ではデコーダへの入力装
置は次のような３つのチヤンネルより成る。 Ｌ＝１／２（W3＋jP3） Ｒ＝１／２（W3−jP3） TT＝jP3 * ここにjP3 *はその水平方向利得がP3の水平方向の
利得の複素共役である（「ジヤーナル・オブ・オ
ーデイオ・エンジニヤリング・ソサエテイ
（Journal of Audio Engineering Society）」
1973年10月号（第21巻）614、624ページ所載のデ
イー・エイチ・クーパー（D.H.Cooper）、T.タ
カギ、T.シガによる「QMXキヤリア．チヤンネ
ル・デイスク（QMX Carrier Channel Disc）」
を参照）。第１１図に示すWXY回路８８は第１
２図に示すWXY回路に代えることができる。
L1R入力信号は W3＝Ｌ＋Ｒ jP3＝Ｌ−Ｒ の形でマトリツクス１３０に加えられる。マト
リツクス１３０のW3出力は0゜移相回路１３２に
加えられ、WXY回路のＷ出力を形成する。マト
リツクス１３０のjP3出力は0゜移相回路１３４と
−90゜移相回路１３６の両方に加えられる。同様
に、TMX源からのTT入力信号は−90゜移相回路
１３８と−180゜移相回路１４０とに加えられる。
−90゜移相回路１３６と１３８の出力は利得が
0.707の比例加算器１４２で互いに加え合わされ
る。この比例加算器１４２の出力はWXY回路の
Ｘ出力を形成する。同様に、0゜移相回路１３４と
−180゜移相回路１４０の出力は利得が0.707の比
例加算器１４４で加え合わされる。この加算器１
４４の出力はWXY回路のＹ出力を形成する。 本発明のデコーダは前記クーパー等の論文に記
載されているQMX装置にも使用できる。QMX
装置はTMX信号を利用する。このTMX信号に
おいてはTT信号は帯領域が制限され、従つて6k
Hz以上では利用できない。このQMX装置用のデ
コーダにおいては、第１２図に示すWXY回路の
代りに第１３図に示すWXY回路が用いられる。
このWXY回路は形マトリツクス１３０の出力
のＷ出力とjP出力が全通過フイルタ１４６と形
シエルフ・フイルタ１４８を通され、TT入力が
遮断周波数が約2kHzの低域フイルタ１５０を通
される点が、第１２図に示すWXY回路と異なる
ことがわかるであろう。 全通過フイルタ１４６とシエルフ・フイルタ１
４８と、低域フイルタ１５０はほぼ同じ位相応答
を持ち、2kHzより十分低い周波数では利得が１
である。シエルフ・フイルタ１４８の利得は高周
波では√２であり、遷移周波数は低域フイルタ１
５０の−6dB周波数に等しい。 低域フイルタ１５０は継続接続された２つの同
一の抵抗−コンデンサ低域フイルタを有し、全通
過フイルタ１４６は低域フイルタ１５０の時定数
と同じ時定数を有する抵抗−コンデンサ全通過フ
イルタであり、シエルフ・フイルタ１４８は抵抗
−コンデンサ・シエルフ・フイルタであつて、そ
の後に第１０図に示す形シエルフ・フイルタ４
８に使用されているのと同様な構成の位相補償全
通過フイルタが接続される。 ２入力WXY回路の場合には、入力信号は実際
の全方向入力信号W1と方位入力信号P1である必
要はない。それらの信号の任意の単一でない直線
的な組合わせを適当に改装したWXY回路に使用
できる。信号ＱとＲは次式で示すように信号Ｗと
Ｐに関係づけられる。 Ｑ＝aW1＋βP1 Ｒ＝β*W1＋a*P1 ここにａとβは複素数であり、a*とβ*はａとβ
の複素共役であつて、信号W1とP1の代りに使用
できる。その理由は、そのような信号のいずれも
振幅が等しく、位相が異ななるからである。 本発明のデコーダは２個の信号W4とP4より成
るものと考えられる入力を解読するためにも使用
できる。信号W4は全ての方向の利得が１である
全方向信号であり、P4信号は利得がmcosφ−
jsinφの信号である。ここでφは前方からの方位
角、ｍは実数である。ｍ＝１の時には信号P4は
もちろん普通の方位信号である。信号W4とP4の
形の入力は次式に従つてWXY回路により解読で
きる。 英国放送協会リサーチ・デパートメント、技術
部門レポート（Britsh Broad Casting
Corporation Research Department，
Engineering Division Report）BBC RD 1974
−29所載の「各種のクウオドラホニツク．マトリ
ツクス．システムの実際の性能（The
Subjective Performance of Various
Quadraphonic Matrix Systems）」という論文
において記述されている「BBCマトリツクスＧ」
および「BBCマトリツクスＨ」として知られて
いる符号化装置は、ステレオの左信号と右信号と
に対応するＬ，Ｒ信号を発生する。これらのＬ，
Ｒ信号は次のように信号W4，P4信号の直線的な
組合わせと考えられることを示すことができる。 W4＝γL＋γ*Ｒ P4＝δL＋δ*Ｒ ここにγとδは係数が２の零でない複素数、
γ*とδ*はそれらの複素共役である。そうすると
信号W4とP4はｍがほぼ0.68に等しい前記WXY回
路により解読できる。 以上説明した本発明の全ての実施例において
は、信号W′，X′，Y′およびW′，X′，Y′，Z′は個
別信号として発生されており、形振幅マトリツ
クスまたは形振幅マトリツクスにそれぞれ加え
られている。本発明はそれらの信号が別々の個別
距離を持たず、それらの直線的な組合わせの形を
とり、スピーカに加えられる出力信号はそのよう
な直線的な組合わせから直接発生される。 全体の機能を変えることなしに回路の位置を交
換可能である場合、または回路を組合わせること
が可能である場合には、そのような改変は本発明
の要旨範囲に含まれる。たとえば、連続する２つ
の回路をそれぞれマトリツクスとして数学的に表
現できるものとすると、それらの回路は２つのマ
トリツクスの積により数学的に表わすことができ
る１つの回路により代えることができる。 以上説明した装置の任意の点において、当業者
により必要または望ましいと考えられるそのよう
な総合利得を得るために、別の増幅器を挿入でき
る。特に、各種のスピーカへの出力は電力増幅器
を介してそれぞれのスピーカに通常与えられる。 本発明の全ての実施例において、WXY回路ま
たはWXYZ回路と、スピーカ信号を発生する振
幅マトリツクスとの間に別に直接信号路を設ける
こともできる。たとえば、第９図に示す実施例に
おいて、４つの信号路Ｆを付加してWXY回路２
０を振幅マトリツクス２８に直結できる。そうす
ると振幅マトリツクス２８は次のような出力信号
を発生するように構成される。 LB＝１／２（−X′＋W′＋Y′−Ｆ） LF＝１／２（X′＋W′＋Y′＋Ｆ） RF＝１／２（X′＋W′−Y′−Ｆ） RB＝１／２（−X′＋W′−Ｙ＋Ｆ） これはもしＦ信号が０であれば前の式と同じであ
る。Ｆ信号路を付加しても、Ｆ信号が全ての方向
に対するX′，Y′信号に関して位相が90度ずれて
いるとすると、デコーダの全体の方向性効果に影
響を及ぼさない。
る。符号化された信号は第１３図に示すような
WXYデコーダにより解読できる。このデコーダ
のWXY回路８８は次のような形の形振幅マト
リツクス９０を有する。 X2＝１／２（−LB1＋LF1＋RF1−RB1） Y2＝１／２（LB1＋LF1−RF1−RB1） W2＝１／２（LB1＋LF1＋RF1−RB1） Ｆ＝１／２（−LB1＋LF1−RF1＋RB1） 振幅マトリツクス９０の差出力X2とY2は0゜移相
回路９２，９４をそれぞれ介してＸ出力とＹ出力
を与える。全方向出力W2は0゜移相回路９６を介
して比例加算器１００に接続され、対角線差出力
Ｆは90゜移相回路９８を介して比例加算器１００
に接続される。比例加算器１００はW2入力に利
得0.707を与え、jF入力に利得0.455を与えてそれ
ら２つの入力を加え合わせてＷ出力を与える。Ｘ
信号とＹ信号は形シエルフ・フイルタ１０２，
１０４に加えられる。シエルフ・フイルタ１０
２，１０４は第１０図に示すシエルフ・フイルタ
５２に類似するが、低周波での利得は１、高周波
での利得は√３／４である。Ｗ信号は形シエル フ・フイルタ１０６に加えられる。このシエル
フ・フイルタ１０６は第１０図に示すシエルフ・
フイルタ４８に類似するが、低周波での利得は
１、高周波での利得は√３／２である。シエルフ・ フイルタ１０２，１０４の出力端子は可変高域フ
イルタ１０８，１１０に接続される。これらの可
変高域フイルタ１０８，１１０は第１０図に示す
高域フイルタ８２と同一のもので、それらの制御
ポテンシヨンメータは連動するようになつてい
る。可変高域フイルタ１０８，１１０は第１０図
を参照して説明したようにスピーカ近接に対する
補償を行う。可変高域フイルタ１０８，１１０の
出力端子はレイアウト制御ユニツト１１２に接続
される。レイアウト制御ユニツト１１２は一対の
入力増幅器１１４，１１６を有する。これらの入
力増幅器１１４，１１８の利得は2.414で、それ
らの出力端子は等しい抵抗１１８，１２０を介し
てレイアウト制御ユニツト１１２の出力端子に接
続される。抵抗値１２２と、ポテンシヨメータ１
２４と、抵抗１２６とで構成される抵抗列は距離
制御ユニツトの出力端子の間に接続される。ポテ
ンシヨメータ１２４の抵抗値と各種の抵抗の抵抗
値との間の関係を第表に示す。表中Ｓは任意の
値をとることができる。 第表 部品 抵抗値 118 0.707S 120 0.707S 122 0.25S 124 0.50S 126 0.25S ポテンシヨンメータ１１２に抵抗１２２，１２６
を直列接続することにより、レイアウト制御ユニ
ツトの調節範囲を、第６図を参照して説明したよ
うに満足すべき結果を得ることができる範囲に制
限する。 第１１図に示すデコーダは、２つのステレオチ
ヤンネルＬ，Ｒを入力端子LF1，RF1にそれぞれ
接続し、他の２つの入力端子LB1，RB1を接地す
ることにより、従来のステレオ録音用の４スピー
カデコーダとしても使用できる。そのようなステ
レオ材料は４チヤンネル対混合材料として処理さ
れる。これらの４チヤンネル対混合材料に対して
は全ての音は象限−45゜〜＋45゜で発生する。 本発明のデコーダはTMX3チヤンネル装置か
らの信号を解読するために使用できる。この
TMX3チヤンネル装置ではデコーダへの入力装
置は次のような３つのチヤンネルより成る。 Ｌ＝１／２（W3＋jP3） Ｒ＝１／２（W3−jP3） TT＝jP3 * ここにjP3 *はその水平方向利得がP3の水平方向の
利得の複素共役である（「ジヤーナル・オブ・オ
ーデイオ・エンジニヤリング・ソサエテイ
（Journal of Audio Engineering Society）」
1973年10月号（第21巻）614、624ページ所載のデ
イー・エイチ・クーパー（D.H.Cooper）、T.タ
カギ、T.シガによる「QMXキヤリア．チヤンネ
ル・デイスク（QMX Carrier Channel Disc）」
を参照）。第１１図に示すWXY回路８８は第１
２図に示すWXY回路に代えることができる。
L1R入力信号は W3＝Ｌ＋Ｒ jP3＝Ｌ−Ｒ の形でマトリツクス１３０に加えられる。マト
リツクス１３０のW3出力は0゜移相回路１３２に
加えられ、WXY回路のＷ出力を形成する。マト
リツクス１３０のjP3出力は0゜移相回路１３４と
−90゜移相回路１３６の両方に加えられる。同様
に、TMX源からのTT入力信号は−90゜移相回路
１３８と−180゜移相回路１４０とに加えられる。
−90゜移相回路１３６と１３８の出力は利得が
0.707の比例加算器１４２で互いに加え合わされ
る。この比例加算器１４２の出力はWXY回路の
Ｘ出力を形成する。同様に、0゜移相回路１３４と
−180゜移相回路１４０の出力は利得が0.707の比
例加算器１４４で加え合わされる。この加算器１
４４の出力はWXY回路のＹ出力を形成する。 本発明のデコーダは前記クーパー等の論文に記
載されているQMX装置にも使用できる。QMX
装置はTMX信号を利用する。このTMX信号に
おいてはTT信号は帯領域が制限され、従つて6k
Hz以上では利用できない。このQMX装置用のデ
コーダにおいては、第１２図に示すWXY回路の
代りに第１３図に示すWXY回路が用いられる。
このWXY回路は形マトリツクス１３０の出力
のＷ出力とjP出力が全通過フイルタ１４６と形
シエルフ・フイルタ１４８を通され、TT入力が
遮断周波数が約2kHzの低域フイルタ１５０を通
される点が、第１２図に示すWXY回路と異なる
ことがわかるであろう。 全通過フイルタ１４６とシエルフ・フイルタ１
４８と、低域フイルタ１５０はほぼ同じ位相応答
を持ち、2kHzより十分低い周波数では利得が１
である。シエルフ・フイルタ１４８の利得は高周
波では√２であり、遷移周波数は低域フイルタ１
５０の−6dB周波数に等しい。 低域フイルタ１５０は継続接続された２つの同
一の抵抗−コンデンサ低域フイルタを有し、全通
過フイルタ１４６は低域フイルタ１５０の時定数
と同じ時定数を有する抵抗−コンデンサ全通過フ
イルタであり、シエルフ・フイルタ１４８は抵抗
−コンデンサ・シエルフ・フイルタであつて、そ
の後に第１０図に示す形シエルフ・フイルタ４
８に使用されているのと同様な構成の位相補償全
通過フイルタが接続される。 ２入力WXY回路の場合には、入力信号は実際
の全方向入力信号W1と方位入力信号P1である必
要はない。それらの信号の任意の単一でない直線
的な組合わせを適当に改装したWXY回路に使用
できる。信号ＱとＲは次式で示すように信号Ｗと
Ｐに関係づけられる。 Ｑ＝aW1＋βP1 Ｒ＝β*W1＋a*P1 ここにａとβは複素数であり、a*とβ*はａとβ
の複素共役であつて、信号W1とP1の代りに使用
できる。その理由は、そのような信号のいずれも
振幅が等しく、位相が異ななるからである。 本発明のデコーダは２個の信号W4とP4より成
るものと考えられる入力を解読するためにも使用
できる。信号W4は全ての方向の利得が１である
全方向信号であり、P4信号は利得がmcosφ−
jsinφの信号である。ここでφは前方からの方位
角、ｍは実数である。ｍ＝１の時には信号P4は
もちろん普通の方位信号である。信号W4とP4の
形の入力は次式に従つてWXY回路により解読で
きる。 英国放送協会リサーチ・デパートメント、技術
部門レポート（Britsh Broad Casting
Corporation Research Department，
Engineering Division Report）BBC RD 1974
−29所載の「各種のクウオドラホニツク．マトリ
ツクス．システムの実際の性能（The
Subjective Performance of Various
Quadraphonic Matrix Systems）」という論文
において記述されている「BBCマトリツクスＧ」
および「BBCマトリツクスＨ」として知られて
いる符号化装置は、ステレオの左信号と右信号と
に対応するＬ，Ｒ信号を発生する。これらのＬ，
Ｒ信号は次のように信号W4，P4信号の直線的な
組合わせと考えられることを示すことができる。 W4＝γL＋γ*Ｒ P4＝δL＋δ*Ｒ ここにγとδは係数が２の零でない複素数、
γ*とδ*はそれらの複素共役である。そうすると
信号W4とP4はｍがほぼ0.68に等しい前記WXY回
路により解読できる。 以上説明した本発明の全ての実施例において
は、信号W′，X′，Y′およびW′，X′，Y′，Z′は個
別信号として発生されており、形振幅マトリツ
クスまたは形振幅マトリツクスにそれぞれ加え
られている。本発明はそれらの信号が別々の個別
距離を持たず、それらの直線的な組合わせの形を
とり、スピーカに加えられる出力信号はそのよう
な直線的な組合わせから直接発生される。 全体の機能を変えることなしに回路の位置を交
換可能である場合、または回路を組合わせること
が可能である場合には、そのような改変は本発明
の要旨範囲に含まれる。たとえば、連続する２つ
の回路をそれぞれマトリツクスとして数学的に表
現できるものとすると、それらの回路は２つのマ
トリツクスの積により数学的に表わすことができ
る１つの回路により代えることができる。 以上説明した装置の任意の点において、当業者
により必要または望ましいと考えられるそのよう
な総合利得を得るために、別の増幅器を挿入でき
る。特に、各種のスピーカへの出力は電力増幅器
を介してそれぞれのスピーカに通常与えられる。 本発明の全ての実施例において、WXY回路ま
たはWXYZ回路と、スピーカ信号を発生する振
幅マトリツクスとの間に別に直接信号路を設ける
こともできる。たとえば、第９図に示す実施例に
おいて、４つの信号路Ｆを付加してWXY回路２
０を振幅マトリツクス２８に直結できる。そうす
ると振幅マトリツクス２８は次のような出力信号
を発生するように構成される。 LB＝１／２（−X′＋W′＋Y′−Ｆ） LF＝１／２（X′＋W′＋Y′＋Ｆ） RF＝１／２（X′＋W′−Y′−Ｆ） RB＝１／２（−X′＋W′−Ｙ＋Ｆ） これはもしＦ信号が０であれば前の式と同じであ
る。Ｆ信号路を付加しても、Ｆ信号が全ての方向
に対するX′，Y′信号に関して位相が90度ずれて
いるとすると、デコーダの全体の方向性効果に影
響を及ぼさない。
第１図は聴取位置の周囲へのスピーカ配置と、
それらのスピーカのデコーダへの接続を示す音響
再生装置の略図、第２図は第１図に示す装置への
使用に適当な公知のデコーダのブロツク図、第３
図は８個のスピーカを使用して高さ情報を与える
音響再生装置に使用するデコーダのブロツツク
図、第４図は第３図に示すデコーダに使用するス
ピーカの配置を示す略図、第５図はレイアウト制
御ユニツトを含むデコーダのブロツク図、第６図
は第５図に示すデコーダに使用するレイアウト制
御ユニツトの回路図、第７図は８個のスピーカを
直方体の各隅に配置した状況を示す第４図に類似
の略図、第８図は第７図に示すスピーカ配置に使
用するためのデコーダのブロツク図、第９図は本
発明の周波数に依存するデコーダのブロツク図、
第１０図は第９図に示すデコーダの回路図、第１
１図はデイスクリート４チヤンネル信号に使用す
るための本発明のデコーダのブロツク図、第１２
図は第１１図に示すデコーダに使用する別の
WXY回路のブロツク図、第１３図は第１１図に
示すデコーダに使用するための更に別のWXY回
路を示すブロツク図である。 １１〜１４……スピーカ、１６……デコーダ、
２０，８８……WXY回路、２２，２６，９０…
…振幅マトリツクス、２４……WXYZ回路、２
８，１１２……レイアウト制御ユニツト、２９，
３０，３８，４０，４２……利得調節器、４４，
４６，４８，５２，１０２，１０４，１０６，１
４８……シエルフ・フイルタ、５４，５６，５
８，１３２，１３４，１３６，１３８……移相回
路、８２，１０８，１１０……可変高域フイル
タ、１４２，１４４……比例加算器、１５０……
低域フイルタ、１４６……全通過フイルタ。
それらのスピーカのデコーダへの接続を示す音響
再生装置の略図、第２図は第１図に示す装置への
使用に適当な公知のデコーダのブロツク図、第３
図は８個のスピーカを使用して高さ情報を与える
音響再生装置に使用するデコーダのブロツツク
図、第４図は第３図に示すデコーダに使用するス
ピーカの配置を示す略図、第５図はレイアウト制
御ユニツトを含むデコーダのブロツク図、第６図
は第５図に示すデコーダに使用するレイアウト制
御ユニツトの回路図、第７図は８個のスピーカを
直方体の各隅に配置した状況を示す第４図に類似
の略図、第８図は第７図に示すスピーカ配置に使
用するためのデコーダのブロツク図、第９図は本
発明の周波数に依存するデコーダのブロツク図、
第１０図は第９図に示すデコーダの回路図、第１
１図はデイスクリート４チヤンネル信号に使用す
るための本発明のデコーダのブロツク図、第１２
図は第１１図に示すデコーダに使用する別の
WXY回路のブロツク図、第１３図は第１１図に
示すデコーダに使用するための更に別のWXY回
路を示すブロツク図である。 １１〜１４……スピーカ、１６……デコーダ、
２０，８８……WXY回路、２２，２６，９０…
…振幅マトリツクス、２４……WXYZ回路、２
８，１１２……レイアウト制御ユニツト、２９，
３０，３８，４０，４２……利得調節器、４４，
４６，４８，５２，１０２，１０４，１０６，１
４８……シエルフ・フイルタ、５４，５６，５
８，１３２，１３４，１３６，１３８……移相回
路、８２，１０８，１１０……可変高域フイル
タ、１４２，１４４……比例加算器、１５０……
低域フイルタ、１４６……全通過フイルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 聴取位置を囲む少くとも３個のスピーカーに
出力信号円供給する手段と、 聴取位置における音圧および音波を伝播する媒
質の粒子速度をそれぞれ表わす圧力信号および速
度信号または該圧力信号および速度信号の複素線
形結合からなる少なくとも２つの入力信号を受入
する入力手段と、 前記入力手段と前記出力手段との間に配設さ
れ、所定周波数より上の周波数の前記圧力信号に
対する利得を前記所定の周波数より上の周波数の
前記速度信号に対する利得で割つた値が、所定周
波数より下の周波数の前記圧力信号に対する利得
を前記所定の周波数より下の周波数の前記速度信
号に対する利得で割つた値より大きくなるような
周波数依存利得により前記圧力信号および前記速
度信号を制御するフイルタ手段と を具えた音響再生装置用デコーダ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB13292/74A GB1494751A (en) | 1974-03-26 | 1974-03-26 | Sound reproduction systems |
| GB13292/74 | 1974-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6022898A JPS6022898A (ja) | 1985-02-05 |
| JPH0137080B2 true JPH0137080B2 (ja) | 1989-08-03 |
Family
ID=10020311
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50037386A Expired JPS5943880B2 (ja) | 1974-03-26 | 1975-03-26 | 音響再生装置用デコ−ダ |
| JP59117438A Granted JPS6022898A (ja) | 1974-03-26 | 1984-06-07 | 音響再生装置用デコ−ダ |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50037386A Expired JPS5943880B2 (ja) | 1974-03-26 | 1975-03-26 | 音響再生装置用デコ−ダ |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3997725A (ja) |
| JP (2) | JPS5943880B2 (ja) |
| CA (1) | CA1020095A (ja) |
| CH (2) | CH617303A5 (ja) |
| DE (1) | DE2512287A1 (ja) |
| DK (1) | DK120075A (ja) |
| FR (1) | FR2266411B1 (ja) |
| GB (1) | GB1494751A (ja) |
| IT (1) | IT1034536B (ja) |
| NL (1) | NL181068C (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4085291A (en) * | 1971-10-06 | 1978-04-18 | Cooper Duane H | Synthetic supplementary channel matrix decoding systems |
| US4086433A (en) * | 1974-03-26 | 1978-04-25 | National Research Development Corporation | Sound reproduction system with non-square loudspeaker lay-out |
| GB1512514A (en) * | 1974-07-12 | 1978-06-01 | Nat Res Dev | Microphone assemblies |
| GB1550627A (en) * | 1975-11-13 | 1979-08-15 | Nat Res Dev | Sound reproduction systems |
| US4095049A (en) * | 1976-03-15 | 1978-06-13 | National Research Development Corporation | Non-rotationally-symmetric surround-sound encoding system |
| GB1548674A (en) * | 1976-07-01 | 1979-07-18 | Nat Res Dev | Sound reproduction systems |
| GB2073556B (en) | 1980-02-23 | 1984-02-22 | Nat Res Dev | Sound reproduction systems |
| DE3734084A1 (de) * | 1987-10-08 | 1989-04-27 | Inst Rundfunktechnik Gmbh | Verfahren zum wiedergeben mehrkanaliger tonsignale |
| JPH05191899A (ja) * | 1992-01-16 | 1993-07-30 | Pioneer Electron Corp | ステレオサラウンド装置 |
| US5757927A (en) * | 1992-03-02 | 1998-05-26 | Trifield Productions Ltd. | Surround sound apparatus |
| US5754663A (en) * | 1995-03-30 | 1998-05-19 | Bsg Laboratories | Four dimensional acoustical audio system for a homogeneous sound field |
| US6118876A (en) * | 1995-09-07 | 2000-09-12 | Rep Investment Limited Liability Company | Surround sound speaker system for improved spatial effects |
| US5930370A (en) * | 1995-09-07 | 1999-07-27 | Rep Investment Limited Liability | In-home theater surround sound speaker system |
| US5708719A (en) * | 1995-09-07 | 1998-01-13 | Rep Investment Limited Liability Company | In-home theater surround sound speaker system |
| US5677957A (en) * | 1995-11-13 | 1997-10-14 | Hulsebus; Alan | Audio circuit producing enhanced ambience |
| US6072878A (en) * | 1997-09-24 | 2000-06-06 | Sonic Solutions | Multi-channel surround sound mastering and reproduction techniques that preserve spatial harmonics |
| EP1749420A4 (en) * | 2004-05-25 | 2008-10-15 | Huonlabs Pty Ltd | AUDIO APPARATUS AND METHOD |
| US20060215859A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-09-28 | Morrow Charles G | Sonic method and apparatus |
| JP5314129B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-10-16 | パナソニック株式会社 | 音響再生装置及び音響再生方法 |
| US9020152B2 (en) * | 2010-03-05 | 2015-04-28 | Stmicroelectronics Asia Pacific Pte. Ltd. | Enabling 3D sound reproduction using a 2D speaker arrangement |
| US8593219B1 (en) * | 2012-08-31 | 2013-11-26 | Motorola Solutions, Inc. | Method and apparatus for amplifying a radio frequency signal |
| US9338552B2 (en) | 2014-05-09 | 2016-05-10 | Trifield Ip, Llc | Coinciding low and high frequency localization panning |
| US10251012B2 (en) | 2016-06-07 | 2019-04-02 | Philip Raymond Schaefer | System and method for realistic rotation of stereo or binaural audio |
| CN109618275B (zh) * | 2018-12-29 | 2020-11-17 | 武汉轻工大学 | 多声道的非中心点声场重建方法、设备、存储介质及装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1369813A (en) * | 1971-02-02 | 1974-10-09 | Nat Res Dev | Reproduction of sound |
| US3784746A (en) * | 1971-07-06 | 1974-01-08 | R Hess | Single actuator for effecting multiple controls |
| US3830978A (en) * | 1971-07-08 | 1974-08-20 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Circuit for mixing four audio input signals to produce four audio output signals |
| US3906156A (en) * | 1971-10-06 | 1975-09-16 | Duane H Cooper | Signal matrixing for directional reproduction of sound |
| US3856992A (en) * | 1971-10-06 | 1974-12-24 | D Cooper | Multidirectional sound reproduction |
| JPS5313962B2 (ja) * | 1971-12-21 | 1978-05-13 | ||
| JPS5210364B2 (ja) * | 1972-05-02 | 1977-03-23 | ||
| US3824342A (en) * | 1972-05-09 | 1974-07-16 | Rca Corp | Omnidirectional sound field reproducing system |
| US3883692A (en) * | 1972-06-16 | 1975-05-13 | Sony Corp | Decoder apparatus with logic circuit for use with a four channel stereo |
| JPS5236681B2 (ja) * | 1972-11-30 | 1977-09-17 |
-
1974
- 1974-03-26 GB GB13292/74A patent/GB1494751A/en not_active Expired
-
1975
- 1975-03-14 CA CA222,146A patent/CA1020095A/en not_active Expired
- 1975-03-20 DE DE19752512287 patent/DE2512287A1/de active Granted
- 1975-03-21 DK DK120075A patent/DK120075A/da not_active Application Discontinuation
- 1975-03-21 US US05/560,865 patent/US3997725A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-03-25 NL NLAANVRAGE7503576,A patent/NL181068C/xx active Search and Examination
- 1975-03-25 CH CH383175A patent/CH617303A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1975-03-26 IT IT21652/75A patent/IT1034536B/it active
- 1975-03-26 JP JP50037386A patent/JPS5943880B2/ja not_active Expired
- 1975-03-26 FR FR7509457A patent/FR2266411B1/fr not_active Expired
-
1977
- 1977-05-11 CH CH589977A patent/CH625660A5/fr not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-06-07 JP JP59117438A patent/JPS6022898A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3997725A (en) | 1976-12-14 |
| IT1034536B (it) | 1979-10-10 |
| FR2266411B1 (ja) | 1983-07-08 |
| DE2512287C2 (ja) | 1988-04-07 |
| JPS5943880B2 (ja) | 1984-10-25 |
| DE2512287A1 (de) | 1975-10-09 |
| NL181068C (nl) | 1987-06-01 |
| CH617303A5 (ja) | 1980-05-14 |
| DK120075A (ja) | 1975-09-27 |
| JPS50131501A (ja) | 1975-10-17 |
| NL7503576A (nl) | 1975-09-30 |
| JPS6022898A (ja) | 1985-02-05 |
| GB1494751A (en) | 1977-12-14 |
| CA1020095A (en) | 1977-11-01 |
| CH625660A5 (ja) | 1981-09-30 |
| FR2266411A1 (ja) | 1975-10-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS5943880B2 (ja) | 音響再生装置用デコ−ダ | |
| US5610986A (en) | Linear-matrix audio-imaging system and image analyzer | |
| US7974425B2 (en) | Sound system and method of sound reproduction | |
| US4118599A (en) | Stereophonic sound reproduction system | |
| US5870484A (en) | Loudspeaker array with signal dependent radiation pattern | |
| US3697692A (en) | Two-channel,four-component stereophonic system | |
| US3757047A (en) | Four channel sound reproduction system | |
| US4567607A (en) | Stereo image recovery | |
| GB2074823A (en) | Stereophonic audio reproduction system | |
| JPS6216080B2 (ja) | ||
| US4097689A (en) | Out-of-head localization headphone listening device | |
| US3478167A (en) | Three speaker stereophonic audio system | |
| US6996239B2 (en) | System for transitioning from stereo to simulated surround sound | |
| WO2002001916A2 (en) | Sound reproduction systems | |
| EP0046765B1 (en) | Sound reproduction systems | |
| US4086433A (en) | Sound reproduction system with non-square loudspeaker lay-out | |
| US4151369A (en) | Sound reproduction systems | |
| US7817812B2 (en) | Compact audio reproduction system with large perceived acoustic size and image | |
| EP2134108B1 (en) | Sound processing device, speaker apparatus, and sound processing method | |
| JP3068635B2 (ja) | スピーカ装置 | |
| US4251685A (en) | Reproduction of sound | |
| US4095049A (en) | Non-rotationally-symmetric surround-sound encoding system | |
| US5175768A (en) | Method and apparatus for enhancing the stereo effect in headsets having cross coupling voice coils | |
| US6999590B2 (en) | Stereo sound circuit device for providing three-dimensional surrounding effect | |
| JPH06189399A (ja) | 音響信号処理装置 |