JPH0453400A - 移動感発生装置 - 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 本発明はカーオーディオやゲーム機あるいは通常のオー
ディオなどにおりるタイナミックな移動感を表現可能な
移動感発生装置に関するものである。

従来の技術 第９図は、従来の２スピーカのゲーム機の構成図を示す
。第９図において、入力端子１，２に入力された２チヤ
ンネル音声信号Ｓ１　、Ｓ２は増幅器３，４により電力
増幅され、ゲーム機５内の左右に配置された２個のスピ
ーカ６．７により再生される。また、このときスピーカ
６．７により再生される音に合わせてテレビジョン受像
機８に映像が映し出される。

発明が解決しようとする課題 上記従来の構成では、たとえば、ゲームＩ！１５が静止
しており、テレビジョン受像機８に再生されている映像
信号Ｓ３があたかもそのゲーム機５が移動している内容
であった場合、あるいは、そのゲーム機５が移動しなか
らｉ銃やロケット砲などを発射した内容であった場合、
人Ｍは、映像（Ｒ’ｔＳ３からの視覚情報から移動感を
知覚しているにもかかわらず、音声信号ｓ、、ｓ２から
の聴覚情報からは移動感を知覚しないという異和感を感
じるという欠点があった。すなわち音声が再生される部
屋または車室まなはゲーム機内の音は、常に聴いている
人が静止している状態のみを再生することを実現するも
のであり、人か実際に移動している速度や映像信号の内
容に合わせて移動感を発生させることができないという
問題を有していた。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、たとえば、
映像信号の内容に合わせて移動感を発生させたり機銃や
ロケット砲の発射音などの移動感を発生させたりするこ
とにより、ローコストでリアル感をより向上させること
ができる移動感発生装置を提供することを目的とするも
のである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために移動感発生装置は、聴者の正
面左右に設けられた左右１対のスピーカを有して２チャ
ンネルステレオ信号を前記左右１対のスピーカで再生す
る移動感発生装置であって、前記２チャンネルステレオ
信号の左信号をＮチャンネルに分岐する第１の分岐手段
と、前記２チャンネルステレオ信号の右信号をＮチＡ・
ンネルに分岐する第２の分岐手段と、前記第１および第
２の分岐手段の出力信号のそれぞれに対して振幅を所定
値の間で変換させ、かつ、それぞれの振幅制御エンベロ
ープの一周期を前記ＮチャンネルのＮで割った値ずつ位
相をずらすように制御される左右それぞれＮチャンネル
の出力信号を出力する振幅制御手段と、前記振幅制御手
段の左右それぞれのＮチャンネル出力信号に対して音程
変換率を所定値の間で変化させ、かつ、それぞれの前記
音程変換率の一周期を前記Ｎで割った値ずつ位相をずら
すように制御される左右それぞれＮチャンネルの出力信
号を出力する音程変換手段と、前記音程変換手段の左右
それぞれのＮチャンネル出力信号に対して信号電几のエ
ネルギーが一定になるように変化させた第１および第２
の出力信号を出力する電圧変換手段と、前記電圧変換手
段のＮチャンネルの前記第１出力信号を左右それぞれ加
算する第１の加算手段と、前記第１の加算手段の出力信
号がそれぞれ入力されて前後設定用信号を創成する前後
設定回路および両耳差を創成する両耳差創成回路を有し
て聴者の左右横方向より後方の虚音源を発生させるため
の虚音源創成手段と、前記電圧変換手段のＮチャンネル
の第２出力信号と前記虚音源創成手段の出力信号を左右
それぞれ加算して前記左右１対のスピーカにそれぞれ出
力する第２の加算手段とを備えたものである。

作用 上記構成によって、音の基本的な現象である°“ドツプ
ラー効果”に基づき、音声信号のみで移動感を発生させ
ることが可能となり、したがって、たとえは、カーオー
ディオやゲーム機などに用いることにより、静止してい
る場合でも移動感を発生さぜたり、実際に移動している
場合には、その移動速度とは異なる移動感を与えたりす
ることが可能となる。

実権例 以下、本発明の一実施例の移動感発生装置について図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における移動感発生装置のブ
ロック図である。第１図において、入力端子１１．１２
に入力された音声信号ｓ１　、ｓ２は分岐手段１３．１
４により左右それぞれＮチャンネルに分岐され、それぞ
れの信号は、Ｎチャンネルの振幅制御器１５＋１）〜１
５（Ｎ）および１６（１）〜１６（Ｎ）にそれぞれ入力
される。そして、そのそれぞれの振幅制御器は、制御信
号入力装置２１の出力信号１゛１により制御される。そ
の出力信号５３（１）〜３３　（Ｎ）および５４（１）
〜３４　（Ｎ）は、音程変換器１７（１）〜１７（Ｎ）
および１８（１）〜１８（Ｎ）にそれぞれ入力される。

そして、そのそれぞれの音程変換器１７（１）〜１７（
Ｎ）および１８（１）〜１８（Ｎ）は、上記制御信号入
力装置２１の出力信号１゛２により制御される。その出
力信号Ｓ５　（１）〜Ｓ５　ＩＮ）およびＳｓ　ｆｌ）
〜Ｓｓ　（Ｎ）は電圧変換手段としての２千ヤンネルパ
ンポツト１９ｆ１）〜１９（Ｎ）および２０ｆ１）〜２
０（Ｎ）にそれぞれ入力される。そのそれぞれの２チヤ
ンネルパンポツト１９（１）〜１９（Ｎ）および２０（
１）〜２０（Ｎ）は上記制御信号入力装置２１の出力信
号Ｔ３により制御される。その出力Ｓｓ　（１）〜Ｓｓ
　（Ｎ）およびＳ１ｏ　（１）　〜Ｓｔｏ　（Ｎ）はそ
れぞれ加算器２２．２３で加算されて出力信号Ｓｏｌ、
Ｓ１２を出力する。その加算器２２の出力Ｓ１１および
加算器２３の出力３１２はそれぞれ人Ｍの右９０°方向
より後方に虚音源を定位させるための虚音源創成手段２
４、および人Ｍの左９０°方向より後方に虚音源を定位
させるための虚音源創成手段２５に入力される。

その虚音源創成手段２４．２５はそれぞれ、前後設定回
路である両耳共通回路２６．２７および、両耳差創成回
路２８．２９で構成されるその虚音源創成手段２４、２
５の第１の出力Ｓ１３．Ｓ１４および２チヤンネルパン
ボツ１〜１９（１）〜１９（Ｎ）の出力Ｓ７　（１）〜
Ｓ７　（Ｎ）は、加算器３０で加算されて出力信号Ｓ朽
を出力する。一方、その虚音源創成手段２４゜２５の第
２の出力ｓ１６．ｓ１７および２チヤンネルパンポツト
２０（１）〜２０（Ｎ）の出力Ｓ９　（１）〜Ｓｓ　［
Ｎ）は、加算器３１で加算されて出力信号Ｓ１８を出力
する。

上記出力信号Ｓ朽、８１８は増幅器３２．３３で増幅さ
れて、出力信号３１９．Ｓ２０となる。それぞれの出力
信号はそれぞれのスピーカ３４．３５で室内または車室
内３６に再生されて人Ｍにて知覚される。

また、虚音源３７．３８を点線にて表示しているのは、
スピーカ３４．３５か実在しているのに対して、実在し
ないにもかかわらす人Ｍにて虚の音源として知覚される
ことを示している。

次に、以下、それぞれの機能についてからに訂しく説明
する。

まず、振幅制御器１５（１）〜１５（Ｈ）および１６（
１）〜１６ｆＮ）およびその制御信号である制御信号入
力装置２１の出力信号ＴＩについて説明する。

通常、残響時間すなわち音波が止まって聞こえなくなる
までの時間は、エネルギ密度が１０−１″になるまでの
時間であるとされている。すなわち、このエネルギ密度
が１０−６ということは音圧に直せば１０−３ずなわち
１／１０００ということであり、さらに音圧レベルで表
わせは一６０ｄＢであるということである。つまり、音
か聞こえなくなるまでの音圧レベルは、音波の出力レベ
ルより６０ｄＢ小さい値であるのである。

周囲に反射物かない場合の音圧１．Ｐは次の（１）式に
て示される。

音圧Ｌｐ　＝ＰＷＬ　　２０１ｏｇ　＋ｏ？’−１１・
＝　（１）たたし、ＰＷＬ　：音波の出力レベル、γ：
距離ここて音波の出力レベルに等しい音圧レベルを与え
る距離は０．２８２メートルとなり、その距離０、２８
２メー１ヘルでの音圧をＯｄＢとし、その６０ｄＢ小さ
い値を与える距離を計算する。距離０．２８２メー１−
ルを（１）式に代入すると、 Ｌ、。２８□−ＰＷＬ＋１ｌ−１１＝ＰＷＬとなる。

次に音圧が上記距離０．２８２メートルのときと比較し
て６０ｄＢ小さくするときの距離をγ′とずれば、６０
　＝　Ｐ　Ｗ　Ｌ　−２０１ｏｇ　、ｏγ′−１１、，
γ′＝ｌｏｇ、。−’　（２，４５）　＝２８２（たた
し、ＰＷＬはこの計算に関係ないので無視） すなわち、周囲に反射物が無い場合には、距離２８２メ
ーｌ−ルたけ離れれば、その音は聴感上間こえなくなる
のである。ただし、実際は周囲に騒音があるため、その
距離はかなり小さくなる。

さて、この距離２８２メ一１〜ル進行するに要する時間
Ｔｏは次の（２）式で示される。

ただし、■ｏ　：目標とする速度（キ１７メートル／時
） たとえは、目標速度を時速２００キロメー１〜ルとした
ときＴｏは５．１秒となる。すなわち、第２図に示すよ
うに、２ＴＯ時間経過する間に、音圧レベルは一６０ｄ
ＢからＯｄＢとなり再び一６０ｄＢとなれは良いのであ
る。すなわち、振幅を鼓大最小間で変化させればよい。

第３図に、振幅制御器１５（１）〜１５（Ｎ）および１
６（１）　’〜１６（Ｎ）の振幅制御エンベ１７−プの
実際をＮ−１６の場合で示している。すなわち、それぞ
れの振幅制御エンベロープは一周期２ＴｏをＮで割った
値、ここては′Ｉ″ｏ　／８ずつその位相をずらせば良
い。たとえは、振幅制御器１５（１）をスタートとずれ
は、振幅制御器１５（２）はＴｏ／８、振幅制御器１５
（３）は２Ｔｏ／８と順にずらせば゛良いのであって、
制御信号人力装置２１の出力信号Ｔ１は、上記を実現す
るための信号となる。具体的に言えば、振幅制御器１５
（１）〜１５（Ｎ）　、　１６（１）〜１６（Ｎ）を乗
算型Ｉ）　／　Ａコンバータを用いた場合、振幅を決定
するディジタル信号となる。

次に音程変換器１０１）〜１７（Ｎ）　、　１８（１）
〜１８（Ｎ）およびその制御信号である制御信号入力装
置２１の出力信号Ｔ２について説明する。

ドツプラー効果による振動数は（３）式で求められる。

■ ν０：テν（１十ｃｃＯ５θ）　　　　　　−（３）た
たし、ν０　：求める振動数 ν　：音波の振動数 ■　＝音波の速度 θ　：進行方向と、音波と観測者間の 角度 ：音速 音程変換率は（］＋ＣＣＯｓθ）となり、第４図のよう
になる。すなわち、音源が遠方にある場合、つまり点、
Ｗｏのときはθが０なのでその音程そって点Ｗ１を通り
、θが７のとき、すなわち、正面のとき、点Ｗ２で音程
変換率は１となる。そして点Ｗ３を通り、最後は進行方
向の遠方の場合■ θがπなので、その音程変換率は１−Ｅとなる。

たとえば、第１図に示す車室３６が静止しており、あた
かも時速２００キロメーＩ−ルで走行している場合を再
現するためには、音程変換率を１．１６から０．８４の
間を変化させれば良いのである。さらにその変化のため
の時間は、既述の如＜、５．１秒の倍の１０．２秒であ
れは良い。

第５図は、音程変換器７（１）〜７（Ｎ）および８（１
）〜８（Ｎ）の音程変換率の実際を示している。

すなわち、各々の音程変換率は、−周期２ＴｏをＮで割
った値、ここではＴＯ／８ずつその位相をずらせは良い
のである。具体的にはすでに書込んでいるデータを読出
すタイミングを制御ずれば良い。

次にパンポット１９（１）〜１９ｆＮ）　、　２０（１
）〜２０（Ｎ）およびその制御信号である制御信号入力
装置２１の出力信号Ｔ３について第６図により説明する
。

第６図は、音源か前方から後方に移動する場合を示して
おり、点Ｙｏで音圧が一６０ｄＢつまり全く聞こえない
ところからスター１−　Ｌ、人間に近づくにしたがい音
圧か上昇し、点Ｙ１で音圧レベルがＯｄＢとなり、それ
以後は後方になり、点Ｙ２で音圧が一６０ｄＢとなり全
く聞こえなくなり終了する状態を示している。つまり、
方向から言えば、点ＹＯから点Ｙ１の間では前方に点Ｙ
１から点Ｙ２の間では後方となる。

すなわち、パンポット１９（１）〜１９（Ｎ）　、　２
０（１）〜２０（Ｎ）は、２チャンネル信号、たとえば
８７　（１）とＳｓ　（１）の電圧差を制御することに
より、再生されたときの音像方向定位を変化させるもの
である。第７図にボンパラ１〜を制御させたときの出力
Ｓ７　（１）とＳｓ　（１）の電圧曲線を示す。

すなわち、信号電圧のエネルギー力し一定になるように
出力５７（１）とＳｓ　（１）が出力される。このとき
、（３７（１）　）　２＋（Ｓｓ（１）（１）　）　”
　＝Ｃ（−定）となる。

以上のように、目標速度を設定した場合、上記振幅制御
値や音程変化率をシステマチックに設定しなｃすればな
らないので、マイコンなどで構成する制御信号入力装置
２１の出力信号”Ｔ”１．Ｔ２゜Ｔ３により、上記振幅
制御器１５（１）〜１５（Ｎ）１θテ１）〜１θ（Ｎ）
、音程変換器１７（１）〜１７ｆＮ）１８（１）〜１８
（Ｎ）　、パンポット１９（１）〜１９（Ｎ）２０ｆ１
）〜　２０ｆＮ）を全体として制御することが必要であ
る。

次に、上述した虚音源創成手段２４．２５を第８図に基
づいて説明する。第８図において、２６は両耳共通回路
であり、２８は両耳差創成回路であり、これら２つの回
路によって虚音源創成手段２４か形成されている。そし
て、ト１１１およびＨＩ３は、スピーカ３４．３５と人
Ｍの左右の耳との間における伝達量数であり、Ｈφ１お
よびＨφ２は、人Ｍの左横方向に配置された虚音源３７
としてのスピーカＡと人の左耳および右耳との間におけ
る伝達関数である。

今スピーカ３４および３５に信号を印加して人Ｍの左右
の耳に与えられる音圧が、人の左横方向に配置されたス
ピーカＡで与えられる音圧と同じであれば、人Ｍはあた
かもスピーカＡだけが配置されているように感じる。こ
のような現象を創成するために、左右のスピーカ３４．
３５の前段に両耳共通回路２６および両耳差創成回路２
８が接続され、かつ両耳共通回路２６の特性がＨφ１／
Ｈ１１となるように、また両耳差創成回路２８の特性が
（Ｈ１１Ｈφ２Ｈ１２１−Ｉ　　φ　１　　）　　／　
　（Ｈ１１Ｈφ　１　−　ト１１２Ｈφ　２　　）　　
と　なるように構成されている。

このような虚音源創成手段を使用すると、人Ｍはスピー
カ３４．３５から放射される音を聴いていながらあたか
も人Ｍの左横方向にスピーカＡが配置され、これからの
放射されている音を聴いているように感じる。すなわち
、人の左横方向に虚音源３７としてのスピーカＡが創成
されたことになる。

なお、第１図および第８図おいて、虚音源３７゜３８を
人Ｍの左右横方向あるいは左右横方向より後方向に定位
させた理由は、移動感の動きの程度をよりタイナミック
にしようとしたためである。

発明の効果 以上のように本発明によれば、カーオーディオの場合の
ように、人は地面に対して移動しているにもかかわらず
車室内では静止している状態の場合、あるいはゲーム機
のように、人が静止している場合、２ヂヤンネル再生に
より車の速度と同等または異なる速度で移動しているか
のように知覚させたり、ゲーム機に映出される画像と同
等の速度で移動しているように知覚させたりする移動感
が得られ、従来のように異和感を感じることなく、車の
走行やゲームを楽しむことかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における移動感発生装置のブ
ロック図、第２図は同移動感発生装置の目標速度、音圧
レベル特性図、第３図は同移動感発生装置における振幅
制御器の振幅制御エンベ１Ｔ？−プの時間変化図、第４
図は同移動感発生装置における音程変化率の音源位置変
化図、第５図は同移動感発生装置における音程変化率の
時間変化図、第６図は同移動感発生装置の目標速度、音
圧レベル特性図、第７図は同移動感発生装置におけるパ
ンボッ１〜と電圧曲線の特性図、第８図は同移動感発生
装置における虚音源創成手段のブロック図、第９図は従
来の２スピ一カゲーム機の構成図である。 １３、１４・・・分岐手段、１５．１６・・・振幅制御
器、１７゜１８・・・音程変換器、１９．２０・・・パ
ンボット、２１・・・制御信号入力装置、２２．２３．
３０．３１・・・加算器、２４．２５・・・虚音源創成
手段、２６．２７・・・両耳共通回路、２８゜２９・・
・両耳差創成回路、３４．３５・・・スピーカ、３７．
３８・・・虚音源。 代理人　　　森　　本　　義　　弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、聴者の正面左右に設けられた左右１対のスピーカを
   有して２チャンネルステレオ信号を前記左右１対のスピ
   ーカで再生する移動感発生装置であって、前記２チャン
   ネルステレオ信号の左信号をＮチャンネルに分岐する第
   １の分岐手段と、前記２チャンネルステレオ信号の右信
   号をＮチャンネルに分岐する第２の分岐手段と、前記第
   １および第２の分岐手段の出力信号のそれぞれに対して
   振幅を所定値の間で変化させ、かつ、それぞれの振幅制
   御エンベロープの一周期を前記ＮチャンネルのＮで割っ
   た値ずつ位相をずらすように制御される左右それぞれＮ
   チャンネルの出力信号を出力する振幅制御手段と、前記
   振幅制御手段の左右それぞれのＮチャンネル出力信号に
   対して音程変換率を所定値の間で変化させ、かつ、それ
   ぞれの前記音程変換率の一周期を前記Ｎで割った値ずつ
   位相をずらすように制御される左右それぞれＮチャンネ
   ルの出力信号を出力する音程変換手段と、前記音程変換
   手段の左右それぞれのＮチャンネル出力信号に対して信
   号電圧のエネルギーが一定になるように変化させた第１
   および第２の出力信号を出力する電圧変換手段と、前記
   電圧変換手段のＮチャンネルの前記第１出力信号を左右
   それぞれ加算する第１の加算手段と、前記第１の加算手
   段の出力信号がそれぞれ入力されて前後設定用信号を創
   成する前後設定回路および、両耳差を創成する両耳差創
   成回路を有して聴者の左右横方向より後方の虚音源を発
   生させるための虚音源創成手段と、前記電圧変換手段の
   Ｎチャンネルの第２出力信号と前記虚音源創成手段の出
   力信号を左右それぞれ加算して前記左右１対のスピーカ
   にそれぞれ出力する第２の加算手段とを備えた移動感発
   生装置。