JPH04200099A - ステレオ方式 - 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、ステレオ方式に関するもので、特に超音波を
使って疑似的にステレオを実現するものに関する。

［発明の背景コ 従来、疑似的にステレオを実現するものには、モノラル
な音響信号に対し、位相推移、時間遅れ、残響付加等の
加工処理を行うものが知られている。

本発明は、上記のような従来の疑似ステレオ方式と全く
異なる斬新な疑似ステレオ方式を提供するものである。

一般に、人間の耳が音の方向を感じるときには、次の４
つの要素があると考えられている。

（１）左右の耳に入る音の強さの違い。

（２）左右の耳に音が到達するまでの時間の差。

（３）それぞれの耳に到達する音の位相の違い。

（４）頭の遮音特性のため同じ音でも来る方向が正中よ
り大きく偏ると左右の耳に入る音の周波数成分に違いが
起こり、音の性質が異なる。

このような理由によって聴覚は瞬間的に音源の方向を判
定する。

本発明は、この４つのうち、第４の原理に基づいて音像
定位を人工的につくるものである。

一方、第６図に示すように、人間の耳は、２ｋＨｚ付近
で最も感度が高く、１８Ｈｚ程度以下及び１８ｋＨｚ程
度以上の音は聞こえない。しかしながら、人間の耳の中
にある輪生殻の中の有毛細胞は、上記１８ｋＨｚよりず
っと大きい９０ｋＨ２付近までの感度を有しており、人
間の脳にインパルスを送っている。

これは、１８ｋＨｚ以上の人間の耳には聞こえない音は
、人間には聞こえる音の情報としててはなく、それ以外
の何らかの情報として送られていると考えられる。この
情報は音の方向性に関するものと判断されるのである。

本件特許出願人の実験によっても、このことか確認され
ている。すなわち、モノラルな音響を聞いている人間に
対し、左右の耳に異なる振幅または異なる周波数の超音
波を送ると、音像定位が発生または変化するとともに、
立体感のある音響も得られるのである。

本発明は、このような事情に基づいて、新しい方式によ
るステレオ方式を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明は、音響を聞く者に
対し、この音響のほかに超音波も出力するようにしたも
のである。超音波とは、第６図に示す、人間の可聴範囲
外の音を指し、１．８　ｋ　Ｈｚ以下であっても音の強
さの小さいものも含む。

［作用］ これにより、人間の左右の耳に入る音の周波数成分が異
なり、音の方向感及び立体感を疑似的に感しとることが
できる。左右の耳に入る音の周波数成分が同じ場合は、
音像定位は正中に位置することになる。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

１、システム概略 第１図は、本システムの全体概略図を示すものであり、
この図は、電子楽器の演奏音をステレオ化するものであ
る。

電子楽器１には、２つのスピーカ２．２がコード３によ
って接続され、電子楽器１の演奏者がスピーカ２．２よ
り放音出力されるようになっている。この２つのスピー
カ２．２より再生される音響は、ステレオ音、モノラル
音いずれでもよい。

なお、スピーカ２．２は電子楽器１に対し、有線ではな
く、無線で接続されていてもよい。

電子楽器１の右奥部には、柱状の右赤外線送信部４ｒ、
左赤外線送信部４１０、後赤外線送信部４ｂが立設され
°Ｃおり、赤外線を伝送媒体とした超音波信号が出力さ
れる。これら右赤外線送信部４ｒ、左赤外線送信部４Ｎ
、後赤外線送信部４ｂは、電子楽器１に対して回動させ
て向きを変えることができるようになっている。

上記超音波信号は、右超音波スピーカ５ｒの右赤外線受
信部６ｒ、左超音波スピーカ５ｇの左赤外線受信部６ｇ
、後超音波スピーカ５ｂの後赤外線受信部６ｂに送られ
、各超音波スピーカ５　ｒ　％５ｇ、５ｂより超音波が
再生される。各超音波スピーカ５ｒ、５Ω、５ｂは、第
１図に示すように聴者に対し、左右及び後方に位置する
ように設けられている。

この超音波スピーカ５・・・は、例えばセラミック振動
板タイプのものを用いることができ、ポスター、絵画等
の裏面に貼付しておくことができる。

２、パネルスイッチ群 第２図は上記電子楽器１上のパネルスイッチ群コ３内の
各スイッチを示すものである。

このパネルスイッチ群１３内には、３つの超音波スピー
カ５・・・それぞれを使って、音像定位を移動させるた
めの３つのスライドスイッチ７・・・が設けられている
。左右スライドスイッチ７ａは、音像定位を左右に移動
させ、前後スライドスイッチ７ｂは、音像定位を前後に
移動させ、上下スライドスイッチ７ｃは、音像定位を上
下に移動させるものである。

また、パネルスイッチ群１３には、ＡＭ／ＦＭスイッチ
８も設けられている。このＡＭ／ＦＭスイッチ８は、後
述する超音波信号をＡＭ変調したものと、ＦＭ変調した
ものに切り換えるものである。

パネルスイッチ群１３内には、他に、エフェクト、音色
、リスム等の選択のためのスイッチ群も設けられている
。

エフェクトスイッチ群には、コンプレッサ、リミッタ、
デイスト−ジョン、コーラス、フランシャ、エクスキュ
ータ、フェーサ、オートパン、ハーモニカ、ピッチシフ
タ等がある。これらのエフェクト付与により、後述する
アンプ９より出力される楽音信号の波形が種々変化する
ことになる。

この変化は、楽音波形の振幅、周波数、位相等における
ものである。

３、全体回路 第３図は、電子楽器の全体回路図を示すものである。

キーボード］１の各キーは、キースキャン回路１２によ
ってスキャンされ、キーオン、キーオフを示すデータが
検出され、ＲＡＭ１６に書き込まれる。そして、それま
でＲＡ　Ｍ　１．６に記憶されていた各キーのオン、オ
フの状態を示すデータと比較され、各キーのオンイベン
ト、オフイベントの判別が行われる。

パネルスイッチ群１３の各スイッチは、パネルスキャン
回路１４によって、スキャンされる。このスキャンによ
り、各スイッチのオン、オフを示すデータが検出され、
ＲＡＭ１６に書き込まれる。

そして、それまでＲＡＭ１６に記憶されていた各スイッ
チのオン、オフの状態を示すデータと比較され、各スイ
ッチのオンイベント、オフイベントの判別が行われる。

なお、上記キーボード１は、電子弦楽器、電子吹奏（管
）楽器、電子打楽器（パッド等）等で代用してもよい。

トーンジェネレータ１８は、上記キーボード１１のオン
キーに応じた音高で、パネルスイッチ群１３のオンスイ
ッチに応じた音色等での楽音信号を生成する。このトー
タルジェネレータ１８には、複数チャンネル分の楽音生
成系が形成されており、楽音をポリフォニックに発音さ
せることができる。

トータルジェネレータ１８で生成された楽音信号は、ア
ンプ１９、上記スピーカ２．２を経て発音される。　。

ＲＯＭＩ　７には、ＣＰＵＩ　５が各種処理を行うため
のプログラム等や波形データ等が記憶され、ＲＡＭ１６
には、各種処理データが記憶される。

４、赤外線送信部４及び赤外線受信部６第４図において
、上記アンプ１９からの楽音信号は、３つの右赤外線送
信部４　ｒ　ｓ左赤外線送信部４Ｎ、後赤外線送信部４
ｂに入力され、赤外線を伝送媒体とする超音波信号に変
換されて出力され、上述の３つの右超音波スピーカ５ｒ
の右赤外線受信部６ｒ、左超音波スピーカ５ｉ１の左赤
外線受信部Ｍｌ、後超音波スピーカ５ｂの後赤外線受信
部６ｂに送出される。

これら右、左、後の伝送系における各赤外線の波長は異
っており、各赤外線信号か混合しないようになっている
。

各赤外線送信部４ｒ１４ｇ、４ｂ、各赤外線受信部６ｒ
、５１，６ｂは同し構成となっており、このうち右赤外
線送信部４「、右赤外線受信部６ｒを例にとって以下説
明する。

上記アンプ１つからの楽音信号は、赤外線送信部４内の
アナログスイッチ２　］−ａまたはアナログスイッチ２
１ｂを介して、ＡＭ変調回路２２またはＦＭ変調回路２
３に与えられる。

一方、発振回路２４がらは、１８　ｋ　Ｈｚ以上の周波
数の超音波信号が発振出力される。この超音波信号は、
１８ｋＨｚ以下に設定されることもある。発振回路２４
からの超音波信号は、可変抵抗ＶＲ１を紅で、アナログ
スイッチ２　］、　ｃまたはアナログスイッチ２１ｄを
介して、上記ＡＭ変調回路２２またはＦＭ変調回路２３
に与えられる。ＡＭ変調回路２２またはＦＭ変調回路２
３では、上記超音波信号が、第５図に示すように、上記
楽音信号に応したＡＭ変調またはＦＭ変調が行われる。

この変調された超音波信号は、アナログスイッチ２　］
、　ｅまたはアナログスイッチ２１ｆを介して、赤外線
発光ダイオード２５より赤外線を伝送媒体をして出力さ
れる。

上記Ａ　Ｍ／　Ｆ　Ｍスイッチ８の切り換えに応じ、Ｃ
Ｐ　Ｕ　］、　５はフリップフロップ２６をセット、リ
セットする。このフリップフロップ２６の出力は、その
まま上記アナログスイッチ２１ａ、２１ｃ。

２１ｅに与えられるとともに、インバータ２７を介して
、上記アナログスイッチ２１ｂ、２１ｄ、２１ｆにＬｊ
えられる。これにより、ＡＭ／ＦＭスイッチ８の切り換
えにより、ＡＭ変調とＦＭ変調の切り換えが行われる。

上記赤外線発光ダイオード２５より出力された、赤外線
を伝送媒体とする超音波信号は、上記超音波スピーカ５
・・・の赤外線受信部６・・・内の赤外線受光ダイオー
ド３１で受光されて電気信号に変換される。この電気信
号に変換された超音波信号は、復調回路３２、アンプ３
０を介して超音波スピーカ５・・・に送られ、超音波ス
ピーカ５・・・を振動させる。これにより、超音波スピ
ーカ５・・・より、超音波信号が出力され、聴く者にス
テレオ感を疑似的に感じさせる。

上記発振回路２４内の発振周波数を決定する抵抗は可変
抵抗ＶＲ２となっており、このｉｉＪ変抵抗ＶＲ２の抵
抗値を変えることにより超音波信号の発振周波数が変化
するようになっている。

また、上記発振回路２４の出力側に接続されている、上
記可変抵抗ＶＲＩの抵抗値を変えることにより、発振回
路２４からの超音波信号の振幅レベルが変化するように
なっている。

これら、可変抵抗ＶＲＩ、ＶＨ２は、３つの赤外線送信
部４内にそれぞれ設けられており、上記左右、前後、上
下のスライドスイッチ７ａ、７ｂ。

７ｃのスライドと連動している。以下説明の都合上、右
赤外線送信部４ｒ内の可変抵抗ＶＲＩ、ＶＨ２を右可変
抵抗ＶＲＩ　ｒ、ＶＨ２ｒとし、左赤外線送信部４ｇ内
の可変抵抗ＶＲＩ、ＶＨ２を左可変抵抗ＶＲＩ、Ｑ、Ｖ
Ｒ２ｇとし、後赤外線送信部４ｂ内の可変抵抗ＶＲＩ、
ＶＨ２を後可変抵抗ＶＲ１ｂ、ＶＲ２ｂとする。

上記右可変抵抗ＶＲ１ｒ及び左可変抵抗ＶＲＩΩは、上
記左右スライドスイッチ７ａに連動している。左右スラ
イドスイッチ７ａを左ポジションに移動させると、右可
変抵抗ＶＲ１ｒの抵抗値が大きくなるか、または左可変
抵抗ＶＲＩｇの抵抗値が小さくなり、右超音波スピーカ
５「からの超音波信号のレベルが小さくなるか、または
左超音波スピーカ５ｇからの超音波信号のレベルが大き
くなり、音像定位が左に移動する。左右スライドスイッ
チ７ａを右ポジションに移動させると、これらと逆の動
作となり、音像定位が右に移動する。

上記後可変抵抗ＶＲ１ｂは、上記前後スライドスイッチ
７ｂに連動している。前後スライドスイッチ７ｂを後ポ
ジションに移動させると、後可変抵抗Ｖ　Ｒ１，ｂの抵
抗値が小さくなり、後超音波スピーカ５ｂからの超音波
信号のレベルが大きくなり、音像定位が後に移動する。

前後スライドスイッチ７ｂを前ポジションに移動させる
と、これらと逆の動作となり、音像定位が前に移動する
。

このように、超音波信号のレベルを各超音波スピーカ５
ｒ、５４７，５ｂで変えると、音像定位が前後左右に移
動することになる。これは、単なる左右前後の音の強弱
だけてはなく、音の強弱に加えて高調波成分の含有率の
増減が複雑にからみあって、聴く者に音像定位の変化を
錯覚させるものである。

上記右可変抵抗ＶＲ２ｒ、左可変抵抗ＶＲ２Ｎ。

後可変抵抗ＶＲ２ｂは、上記上下スライドスイッチ７ｃ
に連動している。上下スライドスイッチ７Ｃを上ポジシ
ョンに移動させると、全可変抵抗ＶＲ２ｒ、ＶＲ２Ｄ　
ＸＶＲ２ｂの抵抗値が変わり、各発振回路２４　・の発
振周波数が高くなり、全超音波スピーカ５ｒ、’１．５
ｂからの超音波信号の周波数が高くなって、音像定位が
上方に移動する。上下スライドスイッチ７ｃを下ポジシ
ョンに移動させると、これらと逆の動作となり、音像定
位が下方に移動する。この場合、後超音波スピ−カ５ｂ
からの超音波信号の周波数を変えないよっにしたり、右
超音波スピーカ５ｒ、左超音波スピーカ５ｆＩいずれか
の超音波信号だけの周波数を変えてもよい。

このように、超音波信号の周波数を各超音波スピーカ５
ｒ、５ｇ、５ｂで変えると、音像定位か上下に移動する
ことになる。人間の耳は、心理的に周波数の高い音は高
い所から発しているように聞こえ、周波数の低い音は低
い所から発しているように聞こえるものである。超音波
信号の周波数が変わると音像定位か変わるのは、このこ
とと関連かあると考えられ、上下の変位を錯覚するので
ある。

また、実験によれば、このような超音波の付加により、
音像定位の変化のほか立体感（移動感）すなわち音像の
幅の拡がりをもかもしだすことができる。言い換えると
、スピーカ２．２からの楽音には、種々の周波数の異な
る楽器音が混在しているが、この各楽器音が一点てはな
く、ある幅をもった範囲から聞こえるように感じるので
ある。

これは上記超音波信号による各楽器音に対する作用か一
律ではないと考えられる為である。これは特に左右の超
音波スピーカ５ｒ、！５ｆｌからの超音波信号を、同し
内容の信号として同期させた場合に顕著に感しられる。

また、左右の超音波スピーカ５ｒ、５．ｐからの超音波
信号に加えて、後超音波スピーカ５ｂからの超音波信号
を、同し信号として同期させた場合には、音像の幅の拡
がりを前方たけでなく後方にも拡げることができ、聴く
者か各楽器に囲まれたような感し、すなわち囲繞感をも
かもしだすことができる。

なお、可変抵抗ＶＲ］は赤外線発光ダイオード２５のカ
ソード側に設けてもよい、実験によれば、このような音
像定位の上方への変化は、超音波信号の周波数か５〜８
ｋＨｚ付近になったときに顕著にみられ、下方への変化
は、５００Ｈｚ〜１１（Ｈｚ付近になったときに顕著に
みられる。この周波数は、人間の耳に聞こえる周波数で
あるが、音の強さを小さくすればそれはと問題はない。

なお、超音波スピーカ５を前方や真上にも設け、この超
音波スピーカ５からの超音波信号の振幅レベルや周波数
を変化させるようにしてもよいし、スピーカ２．２を後
方や真上等に設けてもよい。

逆に、スピーカ２、超音波スピーカ５をそれぞれ１つず
つとしてもよい。

本実施例では、超音波信号を楽音信号に応して変調して
いるので、超音波スピーカ５からの超音波を楽音信号に
対応させて変化させることができ、安定した音像定位の
変化と幅の広い立体感または囲繞感を実現することがで
きる。特に、上述した楽音信号の振幅や周波数を変化さ
せるエフェクトが付加させたときでも、この変化に対応
させて超音波信号を変化させることができる。むろん、
上述したＡＭ変調、ＦＭ変調を行わない超音波信号を超
音波スピーカ５・・・から出力するようにしてもよい。

超音波スピーカ５・・は、単体の円板状であるが、互い
に大きさの異なる複数の円板状のセラミック振動板を用
いてもよく、各セラミック振動板から異なる周波数の超
音波信号を出力されるようにしてもよい。この場合、ア
ナログスィッチ２１ａ〜２］ｆＳＡＭ変調回路２２、Ｆ
Ｍ変調回路２３、発振回路２４を超音波スピーカ５・・
・側に設け、赤外線信号は楽音信号のみを送り、変調し
た超音波信号は超音波スピーカ５・・側で行われること
になる。そしてさらに、発振回路２４を複数として、異
なる周波数の超音波信号を上記各セラミック振動板に送
出してもよいし、これらをスイッチ切り換えにより、任
意の周波数の超音波信号を出力するようにしてもよい。

本発明は上記実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した音
像定位を変化させるための可変抵抗ＶＲＩ　ｒ、ＶＲＩ
Ω、ＶＲｌｂ、ＶＲ２ｒ、ＶＲｌ、ＶＲ２ｂは、代わり
にトランジスタ、ＦＥＴ、ＶＣＡ　（電圧制御増幅器）
、ＶＣＯ（電圧制御発振器）等とし、このｌ・ランジス
タ等の導通抵抗をベース電流、ベース電圧または印加電
圧の変化により変えるようにしてもよい。この場合、ベ
ース電流等を位相の少しずつずれた正弦波とすれば、音
像定位が回転するようになる。そして、このベース電流
等を上記正弦波とスライドスイッチ７・・に連結された
可変抵抗ＶＲを通る電流とて切り換えるようにしてもよ
い。

また、赤外線送信部４は１つとして、時分割処理によっ
て各赤外線信号を出力するようにしてもよい。このほか
、ＡＭ変調回路２２、ＦＭ変調回路２３への入力楽音信
号をＶＣＦ　（電圧制御フィルタ）を通すようにして、
特定の周波数の楽音信号によって超音波信号を変調する
ようにしてもよい。この場合ＶＣＦへの印加電圧は上述
した正弦波であってもよい。さらに、スライドスイッチ
７ａ、７ｂ、７ｃは、各超音波スピーカ５ｒ、５４）。

５ｂにそれぞれ対応したものとして、各スライドスイッ
チ７ａ、７ｂ、７ｃによって、各超音波スピーカ５ｒ、
５４）、５ｂを個別に］　’７１−　ｏ−ルするように
してもよい。

このほか、赤外線信号で送る情報は、超音波信号に関す
る周波数、振幅レベル等に関するコード化された情報と
し、超音波スピーカ５て超音波信号を生成して出力する
ようにしてもよい。また、超音波スピーカ５・・・は、
スピーカ２．２に隣接して設けてもよく、この場合、ヘ
ッドホンの両端に超音波スピーカ５・・・及びスピーカ
２・・・を設けるようにしてもよい。

このほか、スピーカ２．２より出力される音響信号とし
ては、電子楽器１以外のテープレコーダ、レーザディス
ク再生機、テレビジョン受像機、チューナ等の他の音源
を用いてもよい。また電子楽器１と超音波スピーカ５・
・・との通信媒体は、レーザ、電磁波等でもよく、有線
によるものであってもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、音響を聞く者に対し、
この音響のほかに超音波も出力するようにしたものであ
る。これにより、人間の左右の耳に入る音の周波数成分
が異なり、音の方向感及び立体感を疑似的に感じとるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の実施例を示すもので、第１
図はステレオシステムの概略図であり、第２図はパネル
スイッチ群１３を示す図であり、第３図はステレオシス
テムを電子楽器１に適用した例の全体回路図であり、第
４図は赤外線送信部４及び赤外線受信部６の回路図であ
り、第５図は第４図の各部の信号波形図であり、第６図
は人間の可聴範囲を示す図である。 １・・・電子楽器、２．２・・・スピーカ、３・・コー
ド、４・・・赤外線送信部、４ｒ・右赤外線送信部、４
ｇ・・左赤外線送信部、４ｂ・・後赤外線送信部、５０
．。 超音波スピーカ、５「・・・右超音波スピーカ、５ｇ・
・左超音波スピーカ、５ｂ・・・後超音波スピーカ、６
・・・赤外線受信部、６ｒ・右赤外線受信部、６ｇ・・
・左赤外線受信部、６ｂ・・後赤外線受信部、７ａ、７
　ｂ　％　７　ｃ・・・スライドスイッチ、８・・・Ａ
Ｍ／ＦＭスイッチ、１１・・・キーボード、１３・・・
パネルスイッチ群、１５−ＣＰＵ、２１ａ　〜２１　ｆ
−アナログスイッチ、２２・・・ＡＭ変調回路、２３・
・・ＦＭ変調回路、２４・・・発振回路、２５・・・赤
外線発光ダイオード、３１・・・赤外線受光ダイオード
、３２・・・復調回路、ＶＲＩ、ＶＲ２・・・可変抵抗
。 特許出願人　　株式会社河合楽器製作所代　理　人　弁
理士　若原誠− 第１図 ｒ＝ ６ｂ　　　５ｂ 第２図 ７＝　　　　　　　　　　旦 ４図 ｑ ら

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）人間の聴覚に反応する音響信号を発生する音響信
   号発生手段と、 この音響信号発生手段からの音響信号を聴く者に対し音
   響として、出力する音響出力手段と、人間の聴覚に反応
   しない超音波信号を発生する超音波信号発生手段と、 この超音波信号発生手段からの超音波信号を聴く者に対
   し超音波として出力する超音波出力手段とを備えたこと
   を特徴とするステレオ方式。
2. （２）上記超音波信号は、上記音響信号によって変調さ
   れていることを特徴とする請求項１記載のステレオ方式
   。
3. （３）上記音響出力手段は複数であることを特徴とする
   請求項１記載のステレオ方式。
4. （４）上記超音波出力手段は複数であることを特徴とす
   る請求項１記載のステレオ方式。