JPH06506092A

JPH06506092A - 音響再生システム

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Publication number: JPH06506092A
Application number: JP4504183A
Authority: JP
Inventors: マイケル　アンソニー　ゲルゾン
Original assignee: トリフィールド　プロダクションズ　リミテッド
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1994-07-07
Also published as: WO1992015180A1; DE69232327D1; DE69232327T2; ATE211600T1; EP0571455B1; GB9103207D0; EP0571455A1

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】音響再生システム技術分野この発明は３個以上の拡声器を使用する音の再生および伝達に関する。

背景技術２個の拡声器を使用する立体音響の再生では２個の拡声器の位置の間に存在する見せかけの幻覚的音像の不完全な幻覚が得られることが長い間知られている。

聴取区域内の理想的立体座席位置に居る聴き手にとっては、見せかけの幻覚的音像の高い周波数は、２個の拡声器の間の中間点から、低い周波数より遠くへ伝えられ、像の鮮鋭度を不完全にする。理想的立体座席位置から離れている聴き手にとっては、幻覚的音像はすべて２個の拡声器のうちの近い方へ伝えられる。理想的立体座席位置に居る聴き手が自分の頭を回転するにつれて、幻覚像もより少い程度に位置を回転する。

これらの欠点は立体音響幻覚の自然さを劣化し、聴取疲労を生ずると共に楽しみを減じ、室内の幾人かの聴き手に対してすべて良好な立体音響幻覚を楽しむのを困難にする。これら欠点は、立体音響が、テレビジョン、ビデオまたはフィルムのプログラム、視聴覚およびソン・工・ルミエール表現、立体音響効果を用いる劇場パフォーマンス、および生の拡声音楽パフォーマンスの場合のような視覚映像と関連するとき特に重大になる。視覚映像の見掛けの方向と、その関連前との間の角度の食い違いは４°より大きい場合に顕著になり、１１’より大きい場合に不快になることが経験的にわかっている。

これらの短所は立体音響ステージを横断して分散させた３個以上の拡声器を使用することにより軽減し、または改善することができることが長い間知られている。これら拡声器には、各拡声器システムに一つづつ、改良された立体音響幻覚を運ぶ独立の伝送チャンネル信号を供給することができ、または混合プロセスまたはマトリックスプロセスを使用してより少数の伝送チャンネル信号から得られる信号を供給することができる。本発明は改良されたマトリックスプロセスを使用して改良された見掛けの幻覚像を得ることに関する。

従来技術では、立体音響オーディオ伝送信号を拡声器の立体音響的構成に供給することにより得られる結果は拡声器の各隣接する組合せの間に別の拡声器を追加し、その別の拡声器に、恐らくは別の所定のゲインで、拡声器の隣接する組合せに供給される伝送信号の平均を供給することにより時々改善することができることがあることが知られている。

たとえば、信号しおよびＲが２拡声器立体音響システムのそれぞれの左および右の拡声器に供給するのに通信使用されているとすれば、これらを信号十ｋ　（Ｌ＋Ｒ）が供給される別の中央拡声器で補足することができる。ただしｋは所定の振幅ゲインである。所定ゲインの種々の値が従来技術の文献では、屡々に＝０．７とに＝２との間に示されているが、立体音響幻覚のすべての局面を改善する理想的な値は存在しない。一般に、ｋの値が大きくなれば、聴き手が聴取区域内の位置を変えるので中央架空幻覚像の安定性は良くなるが、再生される幻覚立体音響ステージの見かけの全体幅は狭くなることがわかっている。

この上述の従来技術の提案は、時には「架橋式中心拡声器ｊ法として知られているが、幻覚立体音響効果を不完全ながら改善するばかりでなく、元の立体音響信号りおよびＲを発生するのに使用される記録または混合の技法の性格によりかなり変化する成る程度の改善を与える。２個以上の拡声器による立体音響再生に適する伝送信号、たとえば、広い間隔で設置されたマイクロホンから得られる信号、異なる方向を指す空間的に一致する複数の指向性マイクロホンから得られる信号、複数のマイクロホン源信号の立体音響的位置を電気的に模擬することにより得られる信号、およびこれら上記技法の種々の組合せから得られる信号、を発生するのに多数の異なる方法が提案され、使用されていることが認められよう。

このような信号を更に多数の拡声器により再生する如何なる方法でもこのような異なる記録技法すべてについて良く動作すべきことが望まれる。架橋式中心拡声器再生法は元の立体音響信号に生成するのに使用される記録技法によりその結果がかなり変化すること、および所定ゲインにの最良の値はどの記録技法が使われたかにより大幅に変ることが経験かられがっている。

架橋式中心拡声器法の他の特定の欠点は元の立体音響信号内の異なる音の間の元来の記録レベルバランスを保存しないということである。リスニングルームに供給された「１間での全再生エネルギは室内の拡声器の出力の平方の和に比例し、上述の例で説明した２拡声器立体音響信号の全エネルギＬ２−Ｈ２は、架橋式中心拡声器法の３個の拡声器により発生される全再生エネルギＬ２＋Ｒ２＋　［＋ｋ（Ｌ＋Ｒ）］２に等しくなく、且つ比例しない。

他の従来技術の提案は、元来２拡声器立体音響システムのそれぞれの左右の拡声器により、３拡声器システムのそれぞれの左、中央、および右の拡声音に、中央拡声器に元来の二つの信号の平均に比例する信号十に、　（Ｌ＋Ｒ）を、左および右の拡声器に元来の左と右の信号の差に比例し、およびその極性が逆であるそれぞれの信号＋に２（Ｌ４）および＋に２（Ｒ−Ｌ）を供給することにより供給するように再生しよういうが、中央拡声器によってのみ発せられる立体音響中心像の非常に安定な再生を行い、また音響マトリックスとして知られているプロセスにより理想的立体座席位置に居る聴き手にとって左右の指向性の合理的な印象を与え、これにより異なる拡声器から二つの耳まで進行する音が左右位置の聴覚間位相特性を生ずるような仕方で互いに強化され六り相殺されたりする。

しかし、Ｈｕｇｈｅｓ　ＳＲ３法は、すべての音が左および右の両拡声器から等しいエネルギで再生されるので、指向性の幻覚が純粋に拡声器の出力間の位相関係によって作り出されるという欠点を有する。これら条件下で、音響マトリックスは、狭い聴取区域でのみ左右指向性の印象を作り出し、理想的立体座席位置においてさえ、より高い周波数で、特に約２ｋＨｚより上の周波数で、貧弱な再生幅を示す幻覚を与える。

従来技術では多数の他の方法が、ｎ２ｘｎ、線形マトリックス回路またはｎ１個の入力および０２個の出力を有する手段を用いて第１の複数ｎ１個の拡声器供給信号を第２の更に大きい複数０２個の拡声器に供給することについて提案されている。この従来技術の多くは聴き手の周りの角方向の３６０°の範囲にわたって指向性を再生しようとするいわゆる４チヤンネルシステムまたはサラウンドサウンドシステムに適用されているが、この従来技術の幾つかは、通常聴取位置において１８０°未滴の角度に対する方向の前面扇形域にわたり指向性効果を再生しようとする立体音響形式のシステムにも適用されている。

第１の複数の拡声器について第２の更に大きい複数の立体音響拡声器により行おうとする立体音響信号再生の従来技術のシステムはすべて指向性の不完全幻覚を与える。耳および脳は完全には理解されていない仕方で刺激から指向性幻覚を生ずるが、指向効果の知覚の多数の局面を聴き手の頭の位置における四つの物理量で合理的に良く記述することができる。

これら四つの量は、スカラー量である音圧、方向によるベクトル量である音響速度、スカラー量である音響エネルギ、および音場のエネルギ流の方向および大きさを記述するベクトル量である音の強さである。

音響速度の音圧に対する比は、約７００Ｈｚの周波数より低い限られた周波数帯域にわたり、聴覚間位相キューに基く音響局限の理論に従って音の局限を予測するのに使用することができるベクトル量を与える。音の強さの音響エネルギに対する比は同様に、更に高い周波数で、典型的には７００Ｈｚと５ｋＨｚとの間で、音の局限を予凋するのに使用することができるが、異なる拡声器から到達する音が、拡声器が聴き手から異なる距離にあって多数波長の経路長差がある場合のように、位相が甚だしく相関していないときは低い周波数で局限を予測するのに使用することもできる。

音響速度の音圧に対する比に基く音響局限理論は速度ベクトル局限理論と言われるが、音の強さの音響エネルギに対する比に基くものはエネルギベクトル理論と言われる。第１近似で、すべての拡声器から等距離にある聴き手について約７００Ｈｚより低い周波数では音は音響速度ベクトルの方向に局限され、より高い周波数でおよび聴き手から甚だ不等距離にある拡声器位置については音は音の強さベクトルの方向に局限される。７００Ｈｚの周波数は広い指示であること、および実際問題として音の局限の二つの理論が幾らかの適用可能性を有する広い周波数範囲が存在することが理解されよう。

多数の幻覚方向は理想的立体座席位置においてさえ互いに著るしく異なる音響速度および音の強さのベクトル方向を生ずることは、伝統的な２拡声鼎立体音響法を含めて、現存する多数の立体音響再生法の欠点である。音響速度のベクトルの方向のおよび音の強さの差は３個以上の拡声器による再生から生じた立体音響信号については屡々かなり小さい。

第２の更に大きい複数の拡声器を経て第１の立体音響構成の拡声器により立体音響を再生しようとする第１の複数の信号の従来技術の再生法には一つ以上の欠点があり、それには立体音響記録内の音の間の記録レベルバランスの変化、音響速度のベクトル方向と音の強さのベクトル方向との間の角度差、および立体音響ステージの再生の幅の不適当が含まれる。

従来技術では、マトリックス法は第１の複数の拡声器供給信号を第２の更に大きい複数の拡声器に供給するのに使用されるばかりでなく、立体音響効果の保存、伝達、または記録に使用する目的で、および第２の複数の拡声器による再生を意図する第３の複数の伝送チャンネル信号拡声器供給信号から供給する目的で、第３の複数の伝送チャンネル信号を発生するのにも使用することができる。第１の複数の拡声器供給信号から第３の複数の伝送信号を得るプロセスは一般に符号化と言われ、第３の複数の伝送チャンネル信号から第２の複数の拡声器供給信号を得るプロセスは復号と言われる。

マトリックス符号化および復号のこのようなシステムは従来技術の４チヤンネル、サラウンドサウンド、およびアンピッニックの各システムと関連して広く使用されている。このようなシステムの幾つかは第１の複数に対する多数の異なる可能な値、第２の複数に対する多数の異なる値、および第３の複数に対する多数の異なる値を考慮しているという意味で階層的であるが、以下の望ましい性質を確保している。

（ｉ）第１および第２の複数が等しく、第３の値が第１の複数より小さくなければ、第２の拡声器供給信号は第１の拡声器供給信号と同じである（可能な全体ゲインの変化は別として）。

（ｉり第２の拡声器供給信号は第１および第２の複数の小さい方より小さくない第３の複数の選択に対する第１および第２の複数の所定の選択に対して不変である。

（ｉｉｉ）第１の複数の拡声器供給信号が第３の複数の伝送チャンネルに符号化され、次いで第２の複数の拡声器供給信号に復号され、次いで第４の複数の伝送チャンネルに符号化され、次いで第５の複数の拡声器供給信号に復号されれば、結果は第１の複数の拡声器供給信号を第６の複数（第２、第３、および第４の複数のうちの最小のものに等しい）の伝送チャンネルに符号化し、次いで第５の複数の拡声器供給信号に復号する場合と同じである。

（１ｖ）第１の複数の拡声器供給信号をそれより小さくない第３の複数の伝送チャンネルに符号化し、次いで第１の複数より大きい第２の複数の拡声器供給信号に復号する結果は、最初第１の複数の拡声器により意図した主観的指向効果を実質上保持しまたは改善する第２の拡声器構成により再生を行うことである。

符号化および復号のこの種の階層システムは、複数の拡声器供給信号を処理する手順がその信号が最初他の数の拡声器について発生されたか否かに依らず、またその信号が符号化および復号の中間段階を通過したか否かにも依らないという点で動作的に望ましい。前両立体音響扇形域の範囲を包含するための可能な複数２．２．４、または５を含む、異なる数の拡声器供給信号を使用する立体音響に対して種々の提案が存在することが認められるでありう。

立体音響の異なる用途において、異なる複数の拡声器供給信号は動作的に便利であるかまたは慣習的のものとすることができる。たとえば、音の放送および記録またはコンパクトディスクの再生に対して行われる大部分の音の放送および記録は２拡声器様式で作成されるが、１９５０年代の成る記録は３拡声器様式で作成された。標準のテレビジョン用に作られる多数の記録は同様に２拡声器様式を使用しているが、多数の映画の音声トラックは前面ステージ立体音響に対して３拡声器様式または４拡声器様式で記録された。高鮮明度テレビジョン（ＨＤ、ＴＶ）の場合、前面立体音響ステージに対して３個または４個の拡声器を使用することが提案されており、ＨＤＴＶの異なるシステムと共に使用するためにまたは）ＩＤＴＶの同じシステムを使用する異なる放送により複数の異なる選択を行うことが可能である。

立体音響を符号化し且つ復号する階層システムは、一方の複数の拡声器について他方により再生しようとする信号変換の仕事を非常に容易にし、各記録または放送の組織が異なる複数を使用する他の組織により作られた立体音響材料を活用し得るようにしながら複数のそれ自身の選択を可能とする。同様に、最終の聴き手もどの複数の拡声器を自身が使用するかを選択することができる。

サラウンドサウンド再生の０ＭＸシステムは既知の従来技術の階層システムであるが、前面ステージ立体音響に対しては最適化されていない。立体音響の効果的階層システムを設計するという問題はこれまで解決されていなかった。これはサラウンドサウンドの場合、所要の音ステージの回転対称を活用することができるが、立体音響の有する数学的対称性の程度ははるかに小さく、このため階層システムを見出すという問題が、特に指向性結果の主観的品質を考慮に入れる場合、すなわち、階層システムの要求事項に掲げた要求事項（ｉｖ）を考慮に入れる場合、解決がはるかに困難になるためである。

はとんどの立体音響拡声器構成は少くともほぼ左／右対称性を備えている。すなわち、前方方向の左に置かれた拡声器に対して、前方方向の右の対称に配設された位置に置かれた第２の拡声器が存在する。逆も同様。実際上唇々正確な左／右の対称性から逸脱していることがあるが、拡声器供給信号を拡声器の配置にこのような正確な対称性を仮定して設計するのが慣例である。対称からの通常のわずかな逸脱では、主観的結果は合理的に満足し得る状態を保っていることがわかっている。この文書における「前面」、「前方」、「左」、および「右」の各方向への参照は純粋に便宜上の事項であり、「前面」または「前方」の方向は事実空間内で選択された便利などんな方向でも良く、「左」および「右」の方向は「前面」または「前方」として指定されたその方向に直交する選択されたどんな対向方向ともすることができる。

発明の開示本発明の一局面は、立体音響構成を成す第１の複数の拡声器に供給しようとする第１の複数の信号を第２の立体音響構成を成す第２の複数の拡声器に供給するのに適する第２の更に大きい複数の拡声器供給信号に、再生幻覚音響ステージの幅を実質上保存し、広い聴取面積を横断して聴き手に対する幻覚的架空音像の音局限品位を実質上保存しまたは改善する仕方で、変換するマトリックス手段を提供する。

他の局面は、立体音響構成を成す第１の複数の拡声器に供給しようとする第１の複数の信号を第２の立体音響構成を成す第２の複数の拡声器に供給するのに適する第２の更に大きい複数の拡声器供給信号に、音局限品位および元の信号の内部の異なる音のレベルバランスを実質上保存しまたは改善する仕方で、変換するマトリックス手段を提供する。

他の局面は、第１の複数の立体音響拡声器により再生しようとする第１の複数ｎ１個の信号を第３の複数ｍ個の伝送、格納、および記録の各チャンネルに符号化し、前記第３の複数ｍ個のチャンネル信号を、前記第３の信号が前記第１の複数より少くなく、前記第２の複数が前記第１の複数より大きいとき、得られるシステムが本発明の上述の第１または第２の目的を確実に達成する仕方で、復号して０２個の信号を発生する多重拡声器立体音響の伝送、格納、記録、および再生を行うマトリックスシステムを提供する。

他の局面は、第３の複数の伝送、格納、または記録の各チャンネルにより第１の複数の拡声器により立体音響再生しようとする前記第１の複数の信号の伝送、記録、または格納のための、および再生範囲の扇形域を包含する立体音響構成を成す第２の複数の拡声器により再生しようとする第２の複数の信号を復号する、上述の意味での、階層システムを提供する。

他の局面は、聴き手が聴取域の周りを移動するにつれて立体音響ステージの中央附近での幻覚架空音像の安定性を、聴取域を横断する聴き手に対して広い再生ステージの幅を維持しながら、改善するように３個以上に拡声器による２個の拡声器により再生しようとする立体音響信号を再生する手段を提供する。

他の局面は、聴取域を横断して存在する聴視者達に対して見かけの視覚映像および可聴架空幻覚音像方向の整合を確実に改善するように視覚映像に関連する立体音響を再生する手段を提供する。

他の局面は、理想的立体座席位置にある聴き手および広い聴取域を横断して前記位置から遠くにいる聴き手の両者に対して元々意図した拡声器方向の間または中途にあるものに加わる音源方向に対して高品位の指向音像を提供する。

本発明の一つの局面によれば、ｎ５個の拡声器にわたり再生するため立体音響的に符号化された第１のオーディオ信号を、ｎｌ、ｎ２が１より大きい整数で且つｎ２＞ｎ、であるとき、ｎ２１１の拡声器にわたり再生するため立体音響的に第２のオーディオ信号に変換するマトリックス変換器Ｒｎ２．　ｎ、であって、マトリックス変換器Ｒが全再生エネルギおよび符号化オーディオ信号の指向効果を、周波数依存であり得る比例常数全体の中にまで、実質上保存するよう構成されたエネルギ保存マトリックスであることを特徴とするマトリックス変換器が提供される。

マトリックス変換器は、たとえば、後に説明するように伝送エンコーダ、または再生デコーダの一部を形成することができる。これは当業者に周知の形式の適切なディジタル信号処理装置のソフトウェアにより、またはアナログ領域のハード配線回路網により実施することができる。

本発明の第１の局面によれば、第１の扇形域の範囲にわたって第１の立体音響構成を成して設置されている第１の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす前記第１の複数の信号に応答して第２の扇形域の範囲にわたつて第２の立体音響構成を成して設置されている第２の更に大きい複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす前記第２の複数の出力信号を発生するマトリックス再生復号手段が提供され、該マトリックス手段は、周波数依存であり得る比例常数全体の中にまで、前記第２の立体音響構成による前記第１の立体音響構成によることを意図した全再生エネルギを実質上保存するようになっており、前記マトリック手段は更に、前記第２の立体音響構成による前記第１の立体音響構成によることを意図した幻覚立体音響効果を実質上保存しまたは改善するようになっている。

本発明の第２の局面によれば、第１の扇形域の範囲にわたって第１の立体音響構成を成して設置されている第１の複数の拡声器により再生しようとしている拡声器供給信号を表わす前記第１の複数の信号に応答して第２の扇形域の範囲にわたって第２の立体音響構成を成して設置されている第２の更に大きい複数の拡声器により再生しようとする前記第２の複数の出力信号を発生するマトリックス再生復号手段が提供され、前記マトリックス手段は周波数に依存することがあり得る比例常数全体の内部にまで、前記第２の立体音響構成による前記第１の立体音響構成によることを意図している全再生エネルギを実質上保存するようになっており、前記マトリックス手段は更に、周波数に依存することがあり得る第２の比例常数の内部にまで、所定の好適聴取位置で所定の架空の前方方向からの方向角として測った、前記第２の立体音響構成による前記マトリックス手段により再生したとき前記第１の立体音響構成によることを意図している速度ベクトルの角位置を実質上保存するようになっており、前記マトリックス手段は更に、周波数に依存することがあり得る第３の比例常数の内部にまで、前記第２の立体音響構成による前記マトリックス手段により再生したとき前記第１の立体音響構成によることを意図した音の強さベクトルの角位置を実質上保存するようになっている。

本発明の好適実施例では、前記第１の複数が２に等しいとき、前記第３の比例常数は周波数に依存する。

称であり、前記マトリックス再生復号手段は好適に、すべての左の入力および出力がその右の対偶物と交換しようとした場合、マトリックス再生復号手段により与えられる結果は実質上不変のままであるという意味で、やはり左右対称である。

本発明の他の好適実施例では、オーディオ周波数部器の数オクターブにわたる周波数での再生速度ペクト化の角度配ｌは、前記マトリックス手段が前記第２の立体音響構成により再生されるべき信号を発生するとき音の強さベクトルの角度配置と実質上同じであるように構成されている。

本発明の好適実施例では、前記第３の比例常数は、５ｋＨｚより高いオーディオ周波数帯域内で、７００）１ｚと３ｋＨｚとの間の周波数でのオーディオ帯域内より大きいように構成されている。５ｋＨｚより上での前記大きい第３の比例常数は前記第１の複数が２に等しいとき特に望ましい。

本発明の他の好適実施例では、前記第１の複数が２に等しいとき、前記第１の立体音響構成について意図している前記第１の拡声器供給信号の差を表わすその本発明の好適実施例では、前記第２の比例常数の前記第３の比例常数に対する比は十から２までの範囲内にあるべきである。

他の局面によれば、成分Ｗ、Ｘ、およびＹまたはその線形組合せを有する第１の周囲音響的に符号化されたオーディオ信号を０２個の拡声器により再生するための第２の立体音響的に符号化された信号に変換する変換マトリックスが提供される。ただしｎ２は３以上の整数であり、変換マトリックスは、一方の入力で全方向性成分Ｗと第１の速度成分Ｘとの和から成る第１の信号Ｍｄｅｃを、他方の入力で他の速度成分Ｙから成る信号Ｓを受けるよう構成されている前記すべての局面によるｎ２×２変換マトリックス手段、および前記成分ＷおよびＸの差Ｔｄｅｃから得られる更に他の信号成分を出力する手段から構成されている。

この局面は、和および差の成分が明白に存在し、またマトリックスも擬似左右信号について同等の演算を行うように構成されている場合の双方を含んで０る。

ことで、この明細書の他の場合のように、参照されるマトリックスは分割されて機能的に同等の一連のマトリックスを形成することができ、または一つの同等のマトリックスに合体することができ、このような構成はすべて本発明の範囲内にあることが理解されるであろう。

本発明の第３の局面によれば、第２の扇形域の範囲にわたって第２の立体音響構成を成して配設されている第２の複数の拡声器により再生しようとしている第２の拡声器供給信号を表わす第３の複数より小さくない第２の複数の信号を発生する２より大ぎい第３の複数の伝送チャンネル信号に応答する伝送マトリックス復号手段が提供される。ここで前記伝送チャンネル信号は第１の扇形域の範囲にわたって第１の立体音響構成を成して配設された第１の複数の拡声器に供給しようとする第１の立体音響拡声器供給信号を表わしており、前記第１の複数が前記第２の複数に等しいとき、前記伝送マトリックス復号手段は、前記第２の拡声器供給信号が、全体ゲインおよび同等化の範囲内で、前記第１の立体音響拡声器供給信号と実質上同一であるようになっており、前記第１の複数が前記第２の複数より小さく且つ前記第３の複数より大きくないときは、前記伝送マトリックス復号手段は本発明の第１または第２の局面により意図した第１の拡声器供給信号に対する再生マトリックス復号手段を構成している。

本発明のその第３の局面によれば、前記伝送チャンネル信号は、前記第３の複数より大きくない各第１の複数について、精密に前記第１の複数の伝送チャンネル信号は実質土葬０であり得るようになっており、また第２の前記第１の複数より少い第１の前記第１の複数について、それに対して前記伝送マトリックスチャンネル信号が前記第１の複数について実質土葬０である前記伝送マトリックス復号手段への伝送チャンネル入力はそれに対して伝送チャンネル信号が前記第２の前記第１の複数について実質土葬０である伝送チャンネル入力のサブセットである。

本発明の第４の局面によれば、扇形域の範囲にわたって立体音響構成を成して配設されている前記複数の拡声器に供給しようとする拡声器供給信号を表わす２より大きい複数の信号に応答して信号伝送、記録、または格納の各手段と共に使用するに適する前記複数の伝送チャンネル信号を発生する伝送マトリックス復号手段が設けられており、これにより前記伝送マトリックス復号手段の逆が本発明の第３の局面による伝送マトリックス復号手段を構成している。

本発明のその第４の局面の形態では、本発明のその第３の局面による逆伝送マトリックス復号手段は、本発明の第３の局面の好適実施例によるものであり、前記率さい方の前記第１の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす実質土葬０である前記第１の複数より小さく２より大きい伝送チャンネル信号を生ずるに必要な別の伝送マトリックス復号手段はまた本発明の第４の局面による伝送マトリックス復号手段でもある。

本発明の第４の局面によるこの好適形態では、符号化手段により異なる第１の複数の拡声器供給信号に応じて発生される異なる第３の複数の伝送チャンネル信号、および関連の、逆復号器により得られる異なる第３の複数の伝送チャンネル信号から得られる第２の複数の復号拡声器供給信号が先に規定した意味での符号化および復号の階層システムが確実に構成される。

本発明の第５の局面によれば、第１の扇形域の範囲にわた７て第１の立体音響構成を成して設置されている第１の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす前記第１の複数の信号を第３の複数の伝送チャンネル信号に符号化し、前記第３の複数の伝送チャンネル信号を、第２の扇形域の範囲にわたって第２の立体音響構成を成して設置されている第２の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす前記第２の複数の出力信号に復号し、前記伝送マトリックス復号手段と関連して使用される前記伝送マトリックス符号化手段が本発明の第１または第２の局面による再生マトリックス復号手段を構成するようにするマトリックスシステムが提供される。

本発明の第６の局面によれば、第３の複数の伝送チャンネル信号に応答して、伝送マトリックス符号化手段により発生される伝送チャンネル信号と共に使用するため第２の扇形域の範囲にわたって第２の立体音響構成を成して設置されている第２の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす前記第２の複数の出力信号を発生し、得られるシステムが本発明の第５の局面によるマトリックス符号化および復号システムを構成するようにする伝送マトリックス復号手段が提供される。

本発明の第７の局面によれば、第１の扇形域の範囲にわたって第１の立体音響構成を成して設置されている第１の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす一つ以上の前記第１の複数の信号に応答して、伝送マトリックス復号手段と共に使用する目的の、２より大きく前記第１の複数より小さくない第３の複数の伝送チャンネル信号を発生し、得られるシステムが本発明の第５の局面によるマトリックス符号化および復号システムを構成するようにする伝送マトリックス符号化手段が提供される。

本発明の第８の局面によれば、その幾つかが他の拡声器より更に限られた低音回生能力を有する拡声器（または拡声器システム）と共に使用しようとする本発明の第１、第２、第３、または第６の局面によるマトリックス復号手段が提供され、これにより前記マトリックス復号手段は、低周波数において、一層限られた低音再生能力を有する前記拡声器または拡声器システムに前記他の拡声器により少い低音を供給するようにする。

本発明の第９の局面によれば、必らずしもすべてが好適聴取位置がら同一距離に設置されていない再生拡声器に供給しようとする出力信号のための遅延補償手段に組込まれまたはそれと関連して使用される、本発明の第１、第２、第３、第６、または第８の局面によるマトリックス復号手段が提供され、これにより前記遅延補償手段がすべての拡声器からの信号が確実に実質上同一時刻に前記聴取位置に到達する。

本発明の第８の局面による好適実施例では、再生拡声器の意図する立体音響構成は実質上左右対称であり、前記好適聴取位置は左右対称の軸上に設けられている。

本発明の第１０の局面によれば、扇形域の範囲にわたって立体音響構成を成して設置されている前記第１の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす第１の複数の信号を、更に大きい第３の複数の伝送チャンネル信号に符号化する伝送符号化手段が設けられており、該符号化手段は、第４の扇形域の範囲にわたって立体音響構成を成して設置されている、前記第３の複数より大きくなく且つ前記第１の複数より大きい第４の複数の拡声器により再生しようとする拡声器供給信号を表わす前記第４の複数の信号を供給する前記第１の複数の信号に応答して本発明の第１、第２、第３、または第６の局面による再生マトリックス信号手段と同等の結果を生ずるものであり、前記符号化手段に続いて、前記第４の複数の信号に応答して前記第３の複数の伝送チャンネル信号を発生する本発明の第４または第７の局面による符号化手段が設けられている。

本発明の第１１の局面によれば、第１の扇形域の範囲にわたって第１の左右対称の立体音響構成を成して設置されている第１の複数の拡声器により再生しようとする信号に比例する前記第１の複数の信号に応答して第２の扇形域の範囲にわたって第２の左右対称の立体音響構成を成して設置されている第２の更に大きい複数の拡声器により再生しようとする信号に比例する前記第２の複数の信号を発生する再生マトリックス復号手段が設けられており、該マトリックス復号手段は、前記第１の構成の左右対称設置された一対の拡声器のための各対の信号に対する入力和および差のマトリックス手段、前記和信号のすべておよび前記第１の構成に対する中央拡声器供給信号に比例する前記第１の複数の信号のどれかに応答して信号の数より少くない第１の数を第１の出力信号の前記第１の線形またはマトリックス手段に供給する第１の線形またはマトリックス手段、前記差信号のすべてに応答して出力差信号の前記差信号の数より小さくない第２の数を発生する手段であって、前記第１の数および第２の数は前記第２の複数まで加算される第２の線形またはマトリックス手段、および一つが前記第２の構成の各左右対称拡声器対と関連し、各々が前記第１の出力信号の一つおよび前記出力差信号の一つに応答して前記第２の構成の前記関連拡声器対のための前記第２の複数の信号から信号を発生する出力和および出力差マトリックス手段から構成され、これにより前記第２の構成に対する中央拡声器供給信号に比例する前記第２の複数の信号のどれかが前記第１の線形またはマトリックス手段の一つの出力から得られる。

本発明の他の局面、実施例、目的、および長所は説明から明らかであろう。

本発明の実施例を次に、付図を参照し、例を用いて説明することにする。

図面の簡単な説明図１８乃至図１ｇは本発明に使用し得る拡声器配列の例を示す。

図２および図３は本発明によるマトリックス再生復号手段の簡略ブロック図を示す。

図４は２人力信号から３出力信号を発生する再生復号器を示す。

図５は図４の復号器の周波数依存品種を示す。

図６および図７は伝送信号を２拡声器再生信号と３拡声器再生信号との間で符号化および復号を行うシステムのブロック概要図を示す。

図８は二つの信号を３伝送チヤンネルに符号化し、二つの信号を３拡声器信号に復号する周波数依存手段を示す。

図９は直列に接続されている二つの他のマトリックス再生復号手段から成るマトリックス再生復号手段を示す。

図１Ｏは成る複数の拡声器に対する立体信号を成る更に大きな数の拡声器による立体再生用に混合し、復号する仕方を示す概略図である。

図１１は立体信号を伝送チャンネル信号との間で符号化し、復号するシステムの概要図である。

図１２は再生復号器と他の伝送復号器との直列接続から成る伝送エンコーダを示す。

図１３は他の伝送復号器と再生復号器との直列接続から成る伝送復号器を示す。

図１４は異なる複数の立体拡声器のための信号を受入れる伝送エンコーダの階層の概要図である。

図１５は伝送信号を成る複数の立体拡声器のための信号に復号する、図１４のものとは逆の階層の概要図である。

図１６は図１４および図１５および本発明による伝送エンコーダおよびデコーダの階層システムを設計する手順を示す流れ図である。

図１７は本発明による４×２マトリックス再生復号器を示す。

図１８は本発明による４×３マトリックス再生復号鼎の概要図を示す。

図１９は本発明によるＲ２　ｘ　ｎ、マトリックス再生復号器の概要図を示す。

図２０は聴き手に対する拡声器の直角座標および極座標を示す。

図２１乃至図２５は２拡声器による０図２１および図２２）再生のための立体像の、および３×２マトリックス再生復号器による（図２３乃至図２５）２チヤンネルステレオの局限化品質を記述するパラメータのグラフを示す。

図２６は異なる拡声器距離を補償する遅延補償手段の使用を示す。

図２７は本発明によるマルチスピーカ立体音響ポータプル再生装置を示す。

図２８および図２９は本発明と共に使用する視聴覚マルチスピーカ立体音響装器を示す。

図３０はマトリックス復号器を組込んだ増幅器制御ユニットを使用するマルチスピーカ立体音響システムの概要図である。

図３１は増幅器制御ユニットがマトリックス復号器に供給する構成のマルチスピーカ立体音響システムの概要図である。

図３２はマルチスピーカ立体音響公衆アドレスシステムにおける本発明の使用を示す。

図３３は本発明と共に使用する車両内の拡声器の配列を示す。

図３４ａはＢ様式信号に対する３スピ一カ信号器である。

図３４ｂはＢ様式信号に対するｎスピーカ復号器である。

図３４ｃは図３４ａおよび図３４ｂの復号器に使用する回転マトリックスである。

図３５は指向性音響符号システムの伝送信号への符号化および伝送信号からの復号を示す。

図３６は変換マトリックスと伝送符号化マトリックスとの間の関係を示す。

図３７はステレオおよびサラウンドサウンドのための直列接続可能な階層の構造を示す。

発明を実施するための最良の形態立体音響拡声器構成本発明と関連して使用するのに好適な、聴き手（４）の前方の方向の扇形域（３）を包含する左右対称の拡声器を用いる典型的な立体音響構成を図１ａ乃至図１ｇに示す。

図１ａは立体音響信号の単一音再生に使用することができるような、聰き手（４）の前方の典型的な単一音拡声器Ｃ２を示す。図１ｂはそれぞれ左および右の拡声器Ｌ２およびＲ２から成る典型的な２スピーカ構成を示す。図１０はそれぞれ左、中央、および右の拡声器し９、Ｃ５およびＲ３を有する典型的な３スピーカ構成を示す。図１６は聴き手（４）の前方の左から右へそれぞれの拡声器Ｌ４、し５、Ｒ６およびＲ４を有する典型的な４スピーカ構成を示す１図１８は聴き手（４）の前方に左か４右へそれぞれの拡声器Ｌ６、第７、Ｃ２、Ｒ７およびＲ６を有する典型的な５スピーカ構成を示す。

これらすべての構成において、種々の数値添字Ｐについて、記号Ｃｐを理想的位置にある聴き手（４）に対して（架空の）前方方向の中央拡声器を示すのに使用し、しｐを聰き手（４）の充分前（５）の（架空の）左の方へ、反時計方向に測って、角度θｐの方向に設置された拡声器を示すのに使用し、Ｒｐを充分前（５）の（架空の）右に角度θｐの方向に右に対称に設置された拡声器を示すのに使用する。図１ｂから図１８までの図において、すべての拡声器は理想的聴き手の位置（４）から等距離に設置され、聴き手（４）の位置の方を向いている。

しかし、他の配置が可能であり、例を示せば、図１ｆは３個の拡声器が聴き手（４）から等距離にあるが、外側の２個の拡声器がそれらの軸（ｌＯ）が図示のように聴き手（４）の前で交差するように傾いているそれぞれの左、中央、および右の拡声器り５、Ｃ５、およびＲ１を有する、代りの好適な３スピーカ構成を示している。図１ｇは他の代りの３スピーカ構成を示すもので、外側の拡声器し、およびＲ５が前のように傾いているが、中央の拡声器Ｃ５がり、とＲ３とを結ぶ線の中心にあり、したがって聴き手（４）に一層近づいている。

拡声器がはさむ角度θｐは立体音響表現の便宜のまたは所要のステージ幅に従って広い範囲の値にわたって選択することができる。しかし、聰ぎ手の位置（４）で隣接する拡声器がはさむ角度が大き過ぎれば、架空幻覚像の品位が貧弱になることが一般的にわかっている。全体的に満足な像品位を与える角度幅と全体的に不満足な像品位を与える角度幅との間に鋭い輪郭は存在しないが、示したとおり、２スピーカステレオでは、３５°（７０゛より大きい範囲の再生扇形域（３）の全体角度幅を与える）より大きいＣ２は貧弱な像品位を与えることがわかっている。３スピーカ再生では、好適にθ、は４５°（９０°の再生扇形域（３）角度を与える）より大きくないが、１２０°以上の扇形域（３）を包含する更に広いステージ幅は４個以上の拡声器と共に使用して満足な結果を得ることができる。一般に、４個以上の拡声器を使用する再生範囲の扇形域（３）は１８０°を超すことはないが、成る場合には、わずかに大きい角度、たとえば２１０°または２２５°、を使用することができる。しかし、１８０°をわずかに超す包含角度のこのような立体音響構成では、聰き手（４）の後で最も外側の拡声器がはさむ角はあまりにも大きいので聴き手の後で安定な像を結ぶことは不可能である。本発明は除外角位置の安定像を含まない範囲の扁形域（３）を包含しない立体音響構成にのみ適用可能であり、３６０°のサラウンドサウンドステージを包含することができる拡声器構成には適用不能である。

本発明は図１ｂ乃至図１ｇに示す角度θｐの特定の値に限られるものではないが、下記の値は実用的立体音響構成に使用することができる便利な例示的基準値である。

Ｃ２＝３５°、θ、＝４５°、Ｃ４＝５０°、θ、＝＋、θ、＝１６＋’、Ｃ６＝５４°、およびθ７；＋θ６＝２７°。更に一般的には、所定の理想的聴き手位置（４）で隣接拡声器間がはさむ角が上に示した例示的基準値の場合のような、他のすべての隣接対のものと同じである拡声器配置を選定するのが便利であることが非常に多い。

マトリックス復号手段記録またはバランスの技術者に利用可能な実用的技巧および機器を使用すれば、図１ｂから図１ｆまでに示したもののような成る特定の立体音響拡声器構成により利用可能な扇形域（３）の範囲にわたって所要指向性幻覚を発生することができる立体音響信号を作り出し、記録し、格納し、または伝送することかできる。

本発明の目的は図１ｃ乃至図１ｅに示のもののような更に大きい数の拡声器を有する構成によりこの所要の立体音響効果を実質上維持し、または改善することである。

本発明に従ってこれを行う一般的方法を図２に示すが、これによれば、たとえば立体音響マイクロホン構成、混合デスクからの出力、テープまたはディスク再生機からの出力、放送受信機、または電気通信リンクであり得る立体音響信号源（１）からの元来の第１の複数（２０）　ｎｔの信号であって、第１の立体音響構成に好適な拡声器供給信号を表わす該信号は再生マトリックス復号手段（２）に供給されて第２の立体音響構成（５０）に好適な拡声器供給信号を表わす第２の更に大き（１複数（４０）Ｒ２の信号を生ずる。図２では、この第２の複数の信相よマド１ノックス手段（２）力１ら直接拡声器（５０）に供給されるように示しであるが、一般しこ拡声器へのこのような供給は当業者には明らかな、増幅およびゲイン調節段、全体音量および調子１ｉｌｊ御調節、拡声器および室の特性に対する等化器、個々の拡声器力１ら聴き手に達する時間を調節する時間遅延、ケーブルまたは赤外線リンクのような接続手段などのような、必要なまたは望ましい中間段が含まれること力家あることｈ＜理解される。

Ｒ２Ｘ　ｎｌ再生マトリックス復号手段（２）は０２個の出力信号の各々を０１個の入力信号（２０）の線形混合になるようにする。これら線形混合のｎ２ｘｎ１個の係数を「マド１ノツクス係数」と言う。これら線形混合は周波数をこ無関係であること力（あり、または代りに周波数依存であるとともある。線形混合カー周波数依存であれｉｆ、マド１ノツクス係数は周波数の関数である複素ゲインである。マド１ノックス係数ｈζ周波数依存である場合の本発明の好適形態では、マトリックス係数１よ、二つまたをよ三つの比較的広いオーディオ周波数帯域にわたりは１ま実数で且つ周波数に無関係であり、これら周波数帯域間の遷移周波数領域でのみ有意に変イヒする。

入力（２０）または出力（４０）信号を直接拡声器供給信号で記述する代りに、同じ記号で示される拡声器に供給しようとする信号ＬｐおよびＲ１）を屡々ｒＭｓＪまた番よ「和および差」形態と言われるもので記述するの７！ｌり時に便利でありまた番よ有用である。

ｒＭｓＪまたは「和および差」信号Ｍｌ）およびｓｐはそれぞれ、振幅ゲイン２ −１／２　＝Ｑ、７０７１を有するＬｐおよびＲ１）の和Ｍｐ＝２−Ｉ／２（Ｌｐ＋Ｒｐ）および差５ｐ＝２−＋７２　（Ｌｐ−Ｒｐ）として規定される。振幅ゲインの０．７０７１は便宜の事項として選定されているものである。他のゲインを本発明の詳細な説明が複雑になることと引き換えに選定することができる。この上述のＭＳまたは和および差のプロセスを実施するマトリックス手段をｒＭＳマトリックス」手段ということにする。

ＭＳ形態での信号ＨｐおよびＳｐは第２の同一のＭＳマトリックス手段を適用することにより、方程式％式％）により直接または「左／右」形態に再変換することができる。和および差の技法は１９３１年の英国特許３９４．３２５以来ステレオ技術に使用されてきており、たとえば、ＭＳステレオマイクロホン技法およびＦＭステレオ多重放送のＺｅｎｉｔｈ／ＧＥシステムと関連して広く知られている。

ＭＳ形態では、我々は形態）１ｐまたはｃｐの信号を「和」信号、形態ｓｐの信号を「差」信号と見なすものとする。ＭＳ形態の２スピ一カ立体音響信号し、およびＲ２をＭ２およびＳ２と表わし、ＭＳ形態の３スピ一カ信号し３、Ｃ５、およびＲ５をＨｌ、Ｃ５、およびＳ、と表わし、ＭＳ形態の４スピ一カ信号し４、第５、Ｒ５、およびＲ４をＭ４、Ｈ６、Ｓ４、およびＳ５により表わし、ＭＳ形態の５スピ一カ信号Ｌ６、第７、Ｃ５、Ｒ７、およびＲ６をＭ６、Ｍ７、Ｃ５、Ｓ６、およびＳ７により表わすことが屡々便利である。

再生マトリックス復号手段（２）をＭＳ形態で行われているもので記述するのが便利なときがある。上述のＭＳマトリックス方程式を使用することにより、このような記述は左／右形態の信号に関するマトリックス手段（２）の動作を記述するものに容易に変換される。本発明は左／右形態またはＭＳ形態のいずれかまたは両方で表わされた信号（２０）を受入れ、左／右形態またはＭＳ形態のいずれかまたは両方で表わされる信号（４０）を発生するマトリックス手段（２）に適用することができる。出力（４０）がＭＳ形態で発生されれば出力信号（４０）の再生拡声器（５０）への接続は必要な他のＭＳマトリックス段が関係することが理解されよう。

本発明の一形態によれば、再生マトリックス復号手段（２）は、マトリックス手段（２）は、マトリックス手段（２）の出力信号（４０）が拡声器の第２の立体音響構成（５０）により再生されるとき目的とする第１の立体音響構成に供給される入力信号（２０）の全エネルギを実質上保存すべきことが必要である。説明を簡単にするためにおよび本発明を限定しないために、拡声器に供給される信号が、ゲイン常数の範囲内で、拡声器により室内に放出される信号と同じであるように、すべての拡声器が同じ特性および平らな周波数応答を備えていると仮定するのが便利である。この場合には、各瞬間に室内に放出される全エネルギは別々の拡声器供給信号の平方の和であり、これはまた、これをＬ２２＋Ｒｐ２＝Ｍｐ ”＋Ｓｐ”と容易に示すことができるので、全エネルギまたはＭＳ形態で表わした信号の平方の和に等しい。

元々のステレオ効果による異なる成分前の間でレベルバランスを維持するために、審美的理由と、耳が音源の距離効果を聞き分ける能力は直接音と関連する初期の反射との間のレベルバランスを正確に維持することに一部かかわっているためとの双方から、エネルギを保存するのが一般に望ましい。

全再生エネルギを実質上保存する他の理由が多数の異なる記録および混合の技法を元々の立体効果を準備するのに使用できること、および幾つかの立体音響信号成分に他のゲインよりたとえば３ｄＢを超すだけ異なるゲインを与えることにより全エネルギを保存することから実質上逸脱している再生マトリックス復号手段（２）が不愉快な可聴種の幾つかの信号成分を偶然に相殺しまたは強化することができることであるということはこれまで認められていなかった。たとえば、異なるステレオ成分の間の時間遅延を、マイクロホンを間を隔てて設置する技法の場合または時間遅延ステレオパンニングの場合のように、立体効果を作り出す補助に使用すれば、エネルギゲインのこのような非不変性から位置依存のくし形フィルタ着色が生じ、そのため音の幾つかの周波数が他の附近の周波数と奢るしく異なるゲインを得る可能性がある。

それ故、広い範囲の記録または混合の技法を用いて使用可能性を確保するには、再生マトリックス復号手段（２）は実質的にエネルギ保存であるべきことが望ましいが、すべての成分ステレオ信号に同等に影響するゲインまたは音調品位の全体的調節は便宜上または所要効果の理由で許容され得ることが理解されよう。ステレオ信号の異なる成分の間に再生マトリックス復号手段（２）を使用することにより発生された成る周波数でのゲイン変動は約３ｄＢを超えないことが望ましく、ゲインのこのような変動は２ｄＢ未満であるべきであり、高品位の結果を得るには理想的には１ｄＢ未満であるべきことが望まれる。

２スピーカから３スピーカへの場合本発明の第１の実施例を次に図３および図４を参照して説明する。この場合には、図１ｂにおけるような２拡声器のための立体音響信号Ｌ２およびＲ２を、図３の概要図に示すように、図１０または図１ｆでのような３拡声器のための拡声器供給信号し１、Ｃ１、およびＲ３に変換するのが望ましい。３Ｘ２再生マトリックス復号手段（２）は、入力信号（２０ル２およびＲ２からの次の形しｓ＝　（＋ｓｉｎφ）（Ｒ２十Ｒ２）＋　＋　Ｗ　（Ｒ２Ｒ２）Ｒｓ＝　（＋ｓｉｎφ）　（Ｒ２＋　Ｒ２）　＋　Ｗ　（Ｒ２Ｒ２）Ｃｓ　＝　（２−１／２ｃｏｓφ）　（Ｒ２＋　Ｒ２）の出力信号（４０）を生ずる。ここで所定の角度パラメータ φは１５°から７５゛の範囲で好適に選定され、所定の幅パラメータＷは理想的には値ｗ＝１に非常に近くなるように選定され、合理的に広い音響ステージを有する再生を得るためには、如何なる場合にも値をＲ２が極性反転したＲ３出力と混信するように、すなわち、Ｗがｓｉｎφより大きいように固定する。

簡単な代数学および三角法を用いて、理想的に好ましい場合ｗ＝１ではＬｓ２＋Ｃ３２＋Ｒ３２＝Ｌ２２＋Ｒ２”が得られることを確認することができるので再生マトリックス復号手段（２）はエネルギ保存である。

図４は上の３×２マトリックス手段の復号手段方程式を満たす３×２再生マトリックス復号手段（２）の概要図を示す。最初のＭＳマトリックス手段（３１）は入力信号Ｌ２（２１）およびＲ，（２２）を受取り、信号Ｍ２およびＳ２を生ずる。差信号ｓ２には随意選択の暢ゲイン調節（３２）　ｗが与えられて再生ステージ幅の所要調節を行い、信号ｓ３を生ずる。和信号Ｍ２はゲイン調節の定電力対または正弦／余弦ポテンショメータまたはその平方が最大１までになるそれぞれのゲインＣＯＳφおよびｓｉｎφを有する二つの出力を発生するゲイン調節のような回路（３３）に送られる。この回路（３３）はゲイン調節段の固定対またはパラメータφの一定値に対する固定抵抗器回路から構成することができ、または一定電力出力を生ずる可調節回路から構成することができる。ゲインＣＯＳφ を有する信号Ｃ３は中央拡声器供給信号（４２）として使用することができ、ゲインｓｉｎφを有する信号Ｈ１はＳ、と共にＭＳマトリックス手段に供給されて、図３、図１ｃ、図１ｆ、または図１ｇに示すような３スピ一カ立体音響構成（５０）の外側拡声器に供給するに適した信号Ｌｓ（４１）およびＲｓ　（４３）を発生する。

すべての場合に最適な主観的結果を与える角度パラメータφの単一値は存在しない。たとえば約２０“の小さなφの値は中央ステージ幻覚音像の良好な安定性を与えるが、立体ステージ幅の再生は貧弱且つ不確実であり、理想的立体座席位置での聴き手（４）に対する音響混合に大幅に頼っており、他の聴取位置ではステージ縁幻覚架空像に対する高度の像移動を生ずる。約６０°の大きなパラメータ φの値は中央ステージ像の安定性を貧弱にするという代償を払ってステージ縁架空像の安定で広い再生を与える。典型的に３２°と５５°との間のφの値は改善された中央像の安定性がステージ線像の安定性の劣化と取引きされる妥協的再生を与える。３５°と４５°との間のφの値は一般的に好ましいことが典型的にわかっているが、なお幅およびステージ線像の安定性は理想的でない。

しかし、１５°から７５°までの範囲内のφの値は約７００Ｈｚより低い周波数で全般的に満足な再生品位を与えること、および約３５°のφの値は約４ｋＨｚまでの周波数で像および幅の妥当な安定性を与えることがわかっている。約５ｋＨｚより上の周波数では、ステージ幅および中央像の安定性の良好な感覚が典型的に約５５゛のφの値について与えられる。大部分の立体音響信号について、中央像の安定性は主として約３００）ＩＺと５ｋＨｚとの間の周波数によって決まるが、約５ｋＨｚより上の周波数は広いステージ幅の感覚を作り出すのに重要である。

筆者等は最大的５ｋ）ｌｚまでの周波数で値φ＝　３５．２６°またはその附近、および約５ｋＨｚより上の周波数でφ＝　５４．７４°またはその附近が、理想的立体座席位置にいる聰き手（４）および広い聴取区域を横断する聰ぎ手の双方に対して、最も全般的に満足な結果を与えることを見出した。典型的には、再生範囲の同じ扇形域（３）を包含する２スピーカステレオと比較して、聴き手の位置の変化に伴う拡声器方向に対する角度的像移動の程度は中央幻覚像について約１７３に減少し、ステージ縁幻覚像に対する拡声器方向に対する角度的像移動の程度は中央幻覚像に対するものと大幅に同程度である。筆者等は、約５ｋＨｚの遷移周波数の正確な値は重要ではないが、４ｋＨｚより低い遷移周波数は貧弱な結果を与えることを見出した。パラメータφの低い周波数値と高い周波数値との間の遷移は、耳が周波数に伴う聴覚品位の鋭い変化に敏感なので、周波数と共にかなりゆるやかであり、突然ではないことがわかっている。

図５は本発明の周波数依存マトリックス変種の一具体例を示している。入力信号Ｌ２（２１）および１１！２　（２２）のＭＳ形態Ｍ２およびＳ２はＭＳマトリックス手段（３１）により発生され、差信号Ｓ２は前のように直接接続（３７）を経て随意選択の幅ゲイン調節（３２）に送られる。和信号Ｍ２は信号を二組の周波数成分に分割する帯域分割フィルタ（３４）を通過する。典型的にはこのフィルタは低域フィルタ（３４ａ）および高域フィルタ（３４ｂ）から構成され、それらの出力がそれらの入力Ｍ２に加算される。典を的にはこれらのフィルタは、クロスオーバ周波数が約５または６′ｋＨｚである相補的−次フィルタまたはＲＣフィルタでよいが、更に鋭い遷移割合は二次または高次のフィルタを用いて達成することができる。

帯域分割手段（３４ｂ）からのＭ２の高域信号成分は、定電力ゲイン調節手段（３３ｂ）に送られて図示のようにゲインＣＯＳφ□およびｓｉｎφ８を生ずる。

ただしφ８は角度パラメータφの所要高周波値（典型的には約５５°）。帯域分割フィルタ手段（３４ａ）からの低域信号成分は他の定電力ゲイン調節手段（３３ａ）に送られて図示のようにゲインＣＯＳφ８およびｓｉｎφ賛を生ずる。ここでφ−よパラメータφの所要の中間および低周波数値（典型的には約３５°）。これらゲイン調節手段（３３）のｓｉｎφ出力は加算手段（３６）に送られて信号台、を生じ、これらゲイン調節手段（３３）のｃａＳφ出力は他の加算手段（３５〉に送られて信号Ｃ５を生ずる。信号Ｈ５およびＳ、は第２のＭＳマトリックス手段（３９）に送られて左および右の信号し、およびＲ５を生ずる。三つの信号Ｌｓ（４１）、Ｃ。

（４２）、およびＲ，（４３）は図３、図１ｃ、図Ｉｆ、または図１ｇの３スピーカ構成に使用するのに適している拡声器供給信号である。

図５の各種変形が当業者には明らかであろう。たとえば、帯域分割フィルタ（３４〉は定電力ゲイン調節段（３３）の前ではなく後に設置することができる。帯域分割フィルタ（３４）は、その出力がそれらの入力信号とではなく全通過応答に実質上加算されるように使用することができ、この場合には実質上同一の全通過特性を有する並列全通過フィルタ（３７）を、並列信号径路間の位相関係が実質上影響を受けないために、たとえば図５に示すように、Ｓ２信号径路と直列に設置すべきである。

特定の好適実施例は、すべての径路間位相差を無くすために同じ位相特性を有するフィルタ（３４ａ）、（３４ｂ）、および（３７）を使用している。これはたとえば２個の縦列接続−次低域段から成る低域手段（３４ａ）および極性反転した２個の縦列接続−次高域段から成る高域手段（３４ｂ）を備え、全段およびフィルタが同じ時定数を備えている一次全通過回路（３７）を使用することにより達成することができる。

本発明の周波数依存品種は帯域分割回路（３４）が、その入力にまたは全通過応答に実質上加算される三つ以上の出力を生ずるフィルタ手段から成る帯域分割回路（３４）の場合に拡張することができ、この回路は、その正弦ゲイン出力が加算手段（３６）に送られて信号台、を生じ、その余弦ゲイン出力が他の加算手段（３５）に送られて信号Ｃ５を生ずる定電力ゲイン調節段（３３）の対応する数３以上を供給する。本発明のこのような品種は、たとえば約２００Ｈｚより下の低周波数でパラメータφの一つの値φ、を、約２００）１ｚと約５ｋＨｚとの間でφの第２の値φ−を、および約５ｋＨｚより上でφの第３の高周波数値φ８を選定するのに使用することができる。

前のように、約φ、＝３５’およびφ８＝５５°の値は満足であることがわかっており、非常に低い周波数でのφＬの値は立体音響効果に関しては比較的重要でないことがわかっている。φＬの値はＯｏから９０°までの範囲で調節して基底周波数での３個の拡声器の性能を考慮に入れた満足な結果を達成することができる。

一般に、非常に小さい拡声器の低音応答の広がりは貧弱であり、便宜、コスト、空間、外観、または物理的大きさの理由から、低音応答が拡張された図３に示す３個の拡声器のうち１個または２個だけを使用するのが望ましいことがある。中央拡声器Ｃ５の低音応答がり、またはＲ５より劣っていれば、９０°近辺のφ、の値を中央拡声器に供給される低音を最少限にするのに使用することができる。

代りに中央拡声器だけが拡張低音応答を備えていれば、０°近辺の値φＬは他の２個の拡声器への低音信号が最少限になる。同様に、３個の小さい拡声器に加えて低音周波数用に一つの「スーパーウーファ」を使用するシステムは、０°に近いφ、を用い、スーパーウーファへの供給を０３信号から得れば、最も良く動作する。

３個の拡声器が実質上同じ低音応答を備えている場合には、図５に示すように、 φ、＝φ。とすることができ、または代りに５４．７４°に近い値φ、を使用することができる。後者の値には、はとんどのステレオ計画において典型的に最も強力な低音である中央低音が３個のすべての拡声器から同じエネルギで再生され、これにより拡声器構成の低音パワー処理能力が最大になり主観的低音応答が最大になるという長所がある。

拡声器が異なる低音応答特性を備えている用途では、３個の拡声器の間の位相応答差を補償するために、３×２再生再生マトリックス子段の出力（４１）、（４２）、および（４３）の位置に位相調節手段を組込むのが望ましいことがある。

φ、＝φ８である場合（二つが約５５°に等しい場合のような）には、図５の低域フィルタ手段（３４ａ）を約２００Ｈｚと５ｋ）ｌｚとの間の周波数に対する帯域手段で置き換えることができ、高域フィルタ手段（３４ｂ）を相補的帯域阻止フィルタ手段で置き換えることができる。

上記の遷移周波数２００Ｈｚは例示のためのものであり、φ＝φＬとφ＝φ、との間の遷移は再生に使用する拡声器の立体音響構成の低音特性に応じて更に低くまたは更に高くすることができることが理解される。

本発明による上述の３Ｘ２マトリックス復号藩のいずれにおいても、必要ならゲインＷを周波数依存にすることが可能である。これは６００Ｈｚより低い周波数で特に有利であり得る。このような周波数では、更に低い周波数でたとえば１．４倍だけ増加した幅により記録の空間性の品位が高まることが時々見出される。

階層的３チヤンネル伝送システム図６および図７を参照して、上述の３×２再生再生マトリックス力程式および手段（２）に基く階層システムを説明することにする。このシステムはそれぞれの２スピーカまたは３スピ一カ立体源（それぞれ１ｂまたはｌｃ）からの二つの信号（２１ｂ。

２２ｂ）または三つの信号（２１ｃ、　２２ｃ、２３ｃ）を伝送マトリックス符号化手段（７または７ｂ）により符号化して伝送チャンネル信号（６０）を生じ、この信号は、たとえば電線、放送または電気通信チャンネル、テープまたはディスク記録再生チャンネル、ディジタル格納チャンネル、などから構成することができる伝送チャンネノ喧８）を経由して伝送され、次いで伝送マトリックス復号手段（９または９ｂ）を使用して復号され、２スピ一カ信号（４１ｂおよび４２ｂ）または８スピ一カ供給信号（４１ｃ％　４２Ｃ−および４３ｃ）を生ずる。

図６は３スピ一カ供給信号し５、Ｃ３およびＲ５を受取り、伝送手段（８）により伝送される伝送チャンネル信号り、Ｒ，およびＴを発生する３×３伝送伝送マトリックス化手段（７）、および再構成３スピーカ供給信号Ｌ３、Ｃ５、およびＲ５を発生する３ｘ３伝送伝送マトリックス子段（９）を示す。図６はまた２スピ一カ左右信号Ｌ２およびＦｔ２を信号し＝Ｌ２およびＲ−Ｒ２として伝送する直接伝送を示している。このような２スピーカ伝送が３Ｘ３伝送復号手段（９）により受取られると、本発明の第３の局面に従って、得られる３×２再生再生マトリックス子段（２）が上述の３Ｘ２マトリックス復号方程式に従う３×２復号器であることが必要である。また本発明に従い、３×３伝送伝送マトリックス子段（９）は３×３伝送伝送マトリックス化手段（７）の逆であって、３スピ一カ供給信号が３チヤンネル伝送後実質上不変に復元されるようになることが必要である。

本発明による伝送マトリックス復号手段（９）を記述する適切な方程式はしｓ＝＋（ｓｉｎφ’＋ｗ’）Ｌ＋＋（ｓｉｎφ’−ｗ’）Ｒ＋　（２−””ｃｏｓφ ”）ｋ’ＴＲ５＝＋（ｓｉｎφ’−ｗ’）Ｌ＋＋（ｓｉｎφ’＋ｗ’）Ｒ＋　（２−”２ｃｏｓφ”）ｋ’ＴＣ３＝　（２”２ｃｏｓφ’）（Ｌ＋Ｒ）−（ｓｉｎφ”）ｋ’Ｔである。ここで角度パラメータφ′およびφ“は１５°と７５゛との間にあることが好ましく、幅パラメータＷ゛はｌに等しいことが好ましく、如何なる場合でもｓｉｎφ′より大きいことが望ましく、第３のチャンネルゲインパラメータに゛は１に等しいかまたは他の所定の非０値とすることができる。

第３の伝送チャンネルが０倍号で置き換えられ、ＬおよびＲ伝送チャンネルがそれぞれ２スピ一カステレオ信号Ｌ２およびＲ２であれば、３Ｘ３伝送復号器（９）は、たとえば図３および図４を参照して先に説明した形の３×２再生再生マトリックス子段（２）として動作することがわかるであろう。

それで逆３×３伝送符号化マトリックス手段（７）は、本発明により、次の形を有する上記方程式の逆を満足しなければならない。

３×３伝送伝送化マトリックス（７）の方程式の形は３×２再生復号マトリックスに関する本発明の要求事項によって決まることがわかるであろう。

角度パラメータφ゛（これは３×２再生信号マトリックスの結果を決める）およびφ”は１に等しくすべきことが望ましい。上の３×３伝送伝送力よび符号化方程式の中のφ°およびφ”の値は３２°と５５°との間にあることが望ましく、４５°が非常に好ましい選択である。Ｗ゛好適値は１に非常に近くまたは１に等しい。φ′＝φ”、且つｗ’＝に’＝　１であると、３×３伝送伝送力よび符号化方程式の形は同一であり、符号化（７）および復号（９）の双方に同じマトリックス手段を使用することができる。

従来技術では、２スピ一カ立体音響再生を目的とする二つの信号Ｌ２およびＲ２を、左／右形態でそれぞれ左および右の伝送信号し＝シ２、　Ｒ＝Ｒ２として伝送するか、またはＭＳ形態でそれぞれ和および差の信号Ｍ＝８２＝２− １７２（Ｌ＋Ｒ）およびＳ　＝３２＝２−１／２（Ｌ−Ｒ）として図７に示すようにＭＳ伝送符号化手段（７ａ）を使用して伝送することができること、および再生２スピ一カ供給信号Ｌ２およびＲ２を逆ＭＳマトリックス手段（９ａ）により復元することができるが、−８はＳの代りとして伝送することができること、がわかっている。同様にして、上述の３チャンネル階層伝送システムの信号を代りにＭＳ形態により信号Ｍ、ＳおよびＴとして伝送することが１きる。ただし、Ｍ＝２−１／２（Ｌ＋Ｒ）、Ｓ　＝　２−１／２　（Ｌ−Ｒ）であり、５％Ｒ１およびＴはし３、Ｃ３およびＲ５から符号化された予め規定されている信号である。図７はＭＳ伝送チャンネル信号を使用するときの本発明による階層伝送システムの概要図を示す。

上の３Ｘ３伝送復号および符号化方程式のＭＳ形態はそれぞれＭ３＝（ｓｉｎφ ’）Ｍ＋（ｃｏｓφつに’ｔＣ３＝　（ｃｏｓφつＭ−（ｃｏｓφ″）ｋ’ＴＭ＝（ｃｏｓ（φ′−φ”））−１［（ｓｉｎφ”）Ｍ３　＋　（ｃｏｓφ”）ｃｓ］であり、これは階層的左右対称伝送信号の符号化および復号の方程式は一般にＭＳ形態では最も簡単な外観を持っているという事実を示している。

上記伝送３Ｘ３復号および３×３符号化方程式を使用することにより、３スピ一カ立体音響再生装置は、３スピ一カ伝送信号について元来意図していた３スピーカ効果を受取り、本発明の３×２再生再生マトリックス器により復号される様式で伝送された２スピ一カステレオ信号を受取る。これにより２スピーカおよび３スピ一カ立体音響源から発生される材料を、聴き手が復号装置（９）を変える必要なしに、図６および図７に加算器手段（７ｏ）により示したようなプログラム創成で共に自由に混合することができる。

３スピーカステレオ源（ｌｃ）から発する材料から正確に２チャンネル信号りおよびＲまたはＭおよびＳを受取る２スピーカステレオの聴き手はパラメータφ゛、φ“、およびＷ′の先に記した好適値に対する満足な２スピ一カ表現を得ることになる。

より小さければ、左および右の極端の源の像は２スピ一カ立体ステージの左および右の極限位置より余裕を持って広い位置で再生される。

上の３×３伝送伝送化および復号の方程式に対する角度パラメータφ′に所定の一定値を使用する短所は３個のスピーカによる２チヤンネルの復号が最適周波数依存形態を備えていないということである。周波数依存符号化パラメータを使用することは可能であるが、これには二つの短所がある。（ｉ）２チャンネル伝送信号しおよびＲは周波数依存であり、したがって２スピーカ再生とは最適適合性のものでない。および（ｉｉ）周波数依存の標準化は主観的結果を更に改善し得る将来の修正を不可能にする。

二つの伝送チャンネルだけを受入れる場合、伝送復号マトリックスを復号器パラメータφの周波数依存値を有する復号器を設けるように切替えまたは調節することができる。

代りに、２個のチャンネルまたは３個のチャンネルから発生するステレオ源材料を共に混合しようとする場合には、２スピ一カステレオ信号Ｌ２およびＲ２をまず、図５に示すような３×２マトリックス再生復号手段により３スピーカ形態に変換し、次いで３×３符号化マトリックス（７）に供給して三つの伝送信号を作る。この手段により、伝送マトリックス復号（９）の後に得られる復号信号しき、Ｃ５、およびＲ３は、図５のもののような周波数依存マトリックス再生復号器があたかも最終の聴き手によって使用されているかのように同じになる。

伝送符号化器（７）の前に周波数依存３×２再生復号器を使用すれば周波数依存伝送信号し％Ｒ１およびＴが生ずるが、これは２スピーカステレオを受ける聴き手にとっては短所である。しかし、伝送符号化および復号の好適変種では、この短所は次に示すように非常に小さくすることができる。

伝送パラメータをφ°＝φ”、およびｗ’＝に’＝１のようであるとしよう。そうすれば、図５のもののような周波数依存３×２再生マトリックス復号器についてＬｉ＝＋（ｓｉｎφ＋１）Ｌ２　＋　＋　（ｓｉｎφ−１）Ｒ２Ｒｓ＝＋（ｓｉｎφ−１）Ｌ２−＋（ｓｉｎφ＋１）Ｒ２Ｃ５＝　（２−”２ｃｏｓφ）（Ｌ２＋Ｒｚ）ここでφは典型的に３５゛と５５°との間で周波数と共に変る。伝送マトリックス符号化（７）の後、伝送チャンネル信号り、ＲおよびＴがＬ　＝　＋　（ｃｏｓ（φ−φ’））（Ｌ２＋Ｒ２）＋　’ｒ　（Ｌ２　Ｒ２）Ｒ＝＋（ｃｏｓ（φ−φ’　））　（Ｌ２＋　Ｒ２）　’ｒ　（Ｌ２　Ｒ２）Ｔ　＝　（２”２ｓｉｎ（φ−φ’））　（Ｌ２＋Ｒ２）のように見つかるので、１φ−φ 冒が小さければ、たとえば２５°未満であれば、しおよびＲは、２スピーカ再生との適合性に必要であるように、それぞれＬ２およびＲ２にほぼ等しい。φ′＝ φ”＝４５°で且つφが３５°と５５°との間で周波数と共に変化すれば、１φ −φ′１≦ｌＯ°、したがってｃｏｓｌＯ’　＝０．９８４８≦ｃｏｓ（φ−φ ゛）≦１゜これは伝送されるしおよびＲ信号にほとんど影響せず、生ずる左右混信は一４２ｄＢよの周波数でＬ＝Ｌ２およびＲ＝Ｒ２を伝送することができ、ｊａｎ　（φ−φ゛）に等しい周波数依存ゲインを通過したＲ７に等しい第３のチャンネルの信号Ｔを伝送することができる。図８を参照して、実際上、Ｌ２およびＲ２に応答するＭＳマトリックス（３１）によりＭ２を得、次いでそれをフィルタ（３８）を通してＴを得ることによりＴを得ることができる。低い周波数で４’＝４５’およびφ＝３５°、および高い周波数でφ＝５５゜の場合には、フィルタ（３８）をｊａｎｌｏ°＝０．１７６に等しいゲイン（３８ｂ）および低い周波５ｋＨｚであり、したがって低周波数でφ＝４５°−１０°＝３５°、高周波数でφ＝４５°＋　１０’＝５５°である全通過回路（３８ａ）を備えることができる。

図８において、入力ステレオ信号Ｌ２およびＲ２（２１，２２）はＭＳマトリックス（３１）に送られ、差信号Ｓ２は随意選択の幅ゲイン制御器（３２）を（随意選択的に）通過して（随意選択的に）修正された差信号Ｓ　（６２）を発生する。ＭＳマトリックス（３１）からの和信号Ｈ２は信号Ｍ（６１）を発生するのに使用され、上に説明したフィルタ手段（３８）にやはり送られて第３の信号Ｔ　（６３）を発生する。三つの信号Ｍ％Ｓ、ＴはＭＳ形態の３チャンネル伝送信号であり、物理音響的周波数依存および（随意選択の）幅制御を行いたいとき本発明による伝送システムに２スピーカステレオ源から得られた信号を供給するのに使用することができる。これまで説明した図８の部分（７）は本発明による３ ×２伝送伝送化マトリックスを構成している。三つのチャンネルの位相整合を確保する必要がある場合には、ＭおよびＳ（またはしおよびＲ）の信号径路（６１，６２）に全通過フィルタを設置してＴチャンネルフィルタ手段（３８）の出力との所要位相差を発生することができる。

その他に、Ｍ、Ｓ、およびＴの各信号（６１〜６３）に対して３スピ一カ伝送マトリツクス復号手段（９）を設けてｌ１ｌｃ、図ｉｆ、および図１ｇに示すようなし５、Ｒ９およびＣ５拡声器に供給するに適する３スピ一カステレオ信号（４１〜４３）を発生すれば、図８は本発明による図５に示すものに代る周波数依存３×２再生マトリックス復号手段を構成する。

図８に示す手段はまた信号径路（６１〜６３）にスイッチ（図示せず）を組込んで入力としてし２、Ｒ２形態の入力（２Ｌ　２２）の代りにＭＳ形態の２チヤンネルおよび３チヤンネル伝送を受入れることができる。また、Ｔ信号径路（６３）だけを切換え可能にして、２チヤンネル入力から得られたフィルタ（３８）の出力での合成された第３のチャンネル信号の代りに、３チヤンネル伝送源り、Ｒ，Ｔから第３のチャンネル信号Ｔを受入れることができる。

本発明による３より大きいｎ個の拡声器に対する拡声器供給信号を発生する周波数依存ｎ、Ｘ２再生マトリックス復号手段は図８において図８に示す３×３復号手段（９）の代りに後に説明する形式のｎＸ３伝送マトリックス復号手段を置き換えることにより達成することができる。

マトリックスの直列接続本発明による可能なＲ２ｘ　ｎｌ再生マトリックス復号器が多数存在し、考察したい各事例の明確な説明は極めて骨の折れる仕事である。それ故、より簡単なものの直列接続により構成された「複合」復号器を考えるのが便利で且つ役に立つ。順次に大きい三つの複数ｎ１、ｎｌ、およびＲ２を備えており、また、図９に示すように、一本発明によるＲ３　Ｘ　ｎｌ再生マトリックス復号器（２ａ）およびやはり本発明によるｎ２Ｘｎ、再生マトリックス復号器（２ｂ）を所持していれば、二つの復号器を縦列に接続した結果は、ステレオ源（１）からの０１個の入力信号（２０）がＲ３Ｘ　ｎｌマトリックス（２ａ）によりｎ９個の信号（２０ａ）に変換され、次いでｎ２ｘｎ、マトリックス（２ｂ）によりｎ７個の信号（４０）に変換され、本発明によるｎ２ｘｎｌ再生マトリックス復号晋（２）を構成する。

特に、各要素復号器（２ａ）および（２ｂ）がそれらを通過する複数の信号の全エネルギを保存すれば、複合復号器（２）はそのように動作する。要素復号器（２ａ）および（２ｂ）の各々が意図するステレオ効果を実質上保存するか改善するかすれば、複合復号器（２）はそのように動作し、要素復号器（２ａ）および（２ｂ）の各々が、比例常数の内部に、理想的聴取位置で再生速度ベクトルのまたは再生された音の強さのベクトルの角位置を実質上保存すれば、複合復号器（２）はそのように動作する。

本発明による二つの既知の復号器を基礎とする複合復号器は二つの既知の要素復号器を物理的に実現し、共に接続して構成する必要はなく、代りに、当業者には明らかな方法により、二つの既知の復号器を縦列接続したと同じ最終結果を達成するように設計された単一マトリックス回路または手段として構成することができる。特に、ｎ３Ｘｎｌマトリックス復号器（２ａ）のマトリックス係数がＲ３ｘ　ｎｔマトリックスＲｎ３ｎｌにより表わされ、ロ２×ｎ、マトリックス復号器（２ｂ）のマトリックス係数がｎ２ｘｎ３マトリツクスＲｎ２ｎ３により表わされれば、複合復号器（２）のマトリックス係数はｎ２ｘｎ、積マトリックスにより表わされる。

Ｒｎ２ｎ、＝　Ｒｎ２ｎ３Ｒｎ３ｎｌしたがって、ｎｌより大きい任意の複数０２について、本発明によるｎ２ｘｎｌ再生マトリックス復号器は、各複数ｎについて本発明による（ｎ＋１）Ｘｎ再生マトリックス復号器を設計する仕方を知っている限り、図１０の概要図に示すように増加する直列接続により設計することができる。図１０は図１８から図１ｅまでに示すそれぞれの拡声器配置に供給しようとする連続信号源（ｌａからｌｅ）を示している。（完全のため単一音の場合を示した。）ｎ−１乃至４に対する連続（ｎ＋１）Ｘｎ再生マトリックス復号手段（２ｃから２ｆ）は、（ｎ＋１）ＸｎＶｎｌトリックスＩｌ＋Ｉｌｎ’で示しであるが、ｎ個の入力信号から、図１Ｏに概略示すように、（ｎ＋１）個の拡声器（それぞれのｎ＋１について５０ａから５０ｅ）に供給するに適する、（ｎ＋１）個のスピーカステレオ信号供給を表わす（ｎ＋１）個の出力信号を生ずる。図ＩＯはまた混合手段または追加手段を使用して異なる数の拡声器に対して発生された信号を共に混合する仕方を概略的に示しており、一つの数の拡声器に対する信号を本発明による更に大きい数により再生することができる仕方を示している。

図１Ｏは最大５個のスピーカによるステレオを示しであるだけであるが、更に多いマトリックス、たとえば、６×５および７×６の場合、がこの概要図をどんな数の拡声器にも拡張し得ることが明らかである。はとんどの実用的再生マトリックス復号器では、図１Ｏの概要図のほとんどのまたはすべての部分は明確に実施されていないが、このような復号器はそれにもかかわらず図１０の中の特定の信号径路のものと同等の全体的効果を持つことができる。

一般的階層伝送システム本発明による特定の（ｎ＋１）Ｘｎ再生マトリックス復号器器Ｒ１＋２．。が２より大きいｎに対して設計することができる仕方について説明する前に、このような再生復号器の知識を利用して伝送信号に符号化し且つ本発明による伝送信号から復号する階層システムを、図１０の概要図に基いて、設計する仕方を示すことにする。

図１１はｎ、スピーカステレオｉ　（１）からのｎ１個の信号（２０）を、ｍＸｎ１マトリックスＥｍｎ、と記されているｆｆ１Ｘｎｊ伝送マトリックス符号化手段（７）によりｍ個の伝送チャンネル信号（６０ａ）に符号化する一般的システムの概要図を示すもので、これら伝送チャンネル信号は次に選択された伝送媒体（８）により運ばれてｎ２ｘａマトリックスＤｎ２ｍと記されているｎ２ｘ＋ｎ伝送マトリックス復号手段（９）に供給されるｍ個の信号（６０ｂ）として受取られ、聰き手（４）の位置で扇形域（３）の範囲にわたって広がる立体音響構成（５０）を成す０２個の拡声器への供給信号を表わす０２個の信号（４０）を発生する。符号化／伝送／復号信号径路（２）は全体として源信号（２０）に対するｎ２ｘｎ、再生マトリックス復号手段を構成する。

この全体としての再生マトリックス復号器（２）は、第２の複数ｎ２個の拡声器供給信号が第１の複数ｎ、より大きく、第３の複数ｍの伝送信号が口、より小さくない場合には本発明に従うべきである。また、第１および第２の複数が等しく、すなわち、ｎ、＝ｊ１２、第３の複数ｍがこれらより小さくないとき、再生信号は、全体的ゲインおよびすべての信号径路に等しく影響することがある等化を別としても、元々意図したものと同一にすべきである。

マトリックス記法によれば、これら要求事項は、Ｒ２＞ｎ１且つ１≧ｎ、であるときはＤｎ２ｍＥＩｌｎ１　＝　Ｒｎ２ｎ１と書くことがでとる。ただし、８口２ｎｌは本発明によるｎ２ｘｎ、再生マトリックス復号器のマトリックス記述であり、またｍ≧ｎに対してはＤｎｍＥｍｎ＝　Ｉｎ＝ＥｎｎＤｎｎであり、この場合ＩｎはｎＸｎ恒等マトリックスであり、この場合筆者等番よ我々の考察から全体ゲインおよび局限化の変化をすべて便宜上除外して（するので、ｎ×ｎ符号化および復号のマトリックスは互に逆になる。

また、図１２に示すように、ｎ３ＸｎｌマトリツクスＲｎ３ｎｌと記した本発明によるｆｉ、Ｘｎ、再生マトリックス復号器（２ｇ）に続いて本発明によるｌｌＸｎ３マド１ノックスＥｃｎ、と記したーＸｎ３伝送マトリックス復号器（７ｇ）があるが、これらは、ｎｌより太き％Ｎ　ｎｓに対して、やはり本発明による伝送マトリックス復号器（７）を構成すべきである。換言すれば、図１２は、二つとも本発明による再生マトリックス復号器（２ｇ）および伝送マトリックス復号器（７ｂ）の直列接続から構成されるｌｌＸｎ１マトリックスＥｍｎ１と記した複合伝送マトリックス復号器（７）を示している。この場合ｂｎ１＝　ＥｃｎＪｎ３ｎ１同様にして、図１３は本発明による複合伝送マトリックス復号器（９）を他の伝送マトリックス復号器（９ｈ）の本発明による再生マトリックス復号器（２ｈ）との直列接続により構成できる仕方を示している。ｎ１ＸＩｌマトリックスＤｎ、ｆｆｉと記しであるｎｌｘｍマトリックス伝送復号器（９ｈ）に続いて本発明によるｎ４Ｘｎ２マドＩＪツクスＲｎ、ｎ２と記したｎ４ｘｎ２再生マトリックス復号器手段（２ｈ）があり、１４Ｘｍマド１ノックスと記したｎ４ＸＩｌ伝送マトリックス復号器（９）を構成している。ただしｎ４１よｎ２より大き０゜Ｄｎ、＋＋　＝Ｒｎ４ｎ２Ｄｎ２ＩｌｌＩ１階層システムの伝送符号化および復号マトリックスに関する上述の要求事項とは別に、本発明の好適形態は、図１４および図１５に示す別の好都合な要求事項を課している。すなわち、ｎチャンネル拡声器信号を各最初の複数ｎにつＩｌ）てｎ個の伝送チャンネルに符号化し得ること、および（ｎ＋１）スピーカステレオ伝送にａ・要な（ｎ＋１）個の伝送チャンネルは、ｎスピーカステレオに加えてＴｎ＋１と名付けられた別に一つの伝送チャンネルを伝送するのに使用されるｎ個のチャンネルを構成するようになっているべきこと、である。図１４は、単一音ｎ＝１の場合を含むｎスピーカステレオ源（ｌａからｌｅ）に対する伝送チャンネル信号なｎＸｎマトリックスＥｎｎと記したそれぞれの符号化手段（７ｂ）乃至（７ｅ）によりＭＳ形態の伝送チャンネルに符号化するこのような階層システムの概要図を示す。ここで本書で先に３チャンネル階層符号化を参照して規定した伝送チャンネル信号Ｍ％Ｓ１およびＴに対してＴ１＝Ｍ、Ｔ２＝Ｓ１およびＴ３＝’ｒであり、Ｔ４およびＴ５はそれぞれ４スピーカステレオおよび５スピーカステレオに対する別の信号を運ぶのに使用される。図１５は対応する通力号器階層を示すもので、ｎＸｎマトリックス０曲と記したそれぞれの（ｎ　Ｘ　ｎ）個の復号器（９ｂ）乃至（９ｅ）は伝送チャンネル信号Ｍ、Ｓ１Ｔ％Ｔ４、およびＴ、からのｎスピーカステレオに対する拡声器供給信号を表わすｎ個の信号を駆動する。

図１Ｏの場合のように、図１４および図１５は更に大きい数ｎ個のチャンネルを組込むように無制限に拡張することができる。左／右信号Ｌ＝２−１／２（Ｍ＋Ｓ）およびＲ＝２−１／２（Ｍ−８）をＭＳ形態の信号の代りに置き換える図１４および図１５の変種は２チャンネル左右信号に適合する伝送および受信が必要なとき明白である。

ｎ、より大きい任意の０２に対するＲｎ２ｎ１を構成するのに図１０に関連して使用されるような、本発明による（ｎ＋１）Ｘｎ再生マトリックス復号マトリックスＲｎ＋ｉ　ｎの知識があれば、図１４および図１５に示され且つ図１４および図１５に示した形態を備えているすべてのマトリックス方程式を満足する、上述の好適形態の伝送チャンネル信号を符号化し且つ復号する階層システムを構成するのに体系的設計手順に着手することが可能である。この設計手順を説明することにするが、図１６の流れ図に要約しである。

一般に、Ｒ２２およびＤ２２の形は従来技術で２スピーカステレオを伝送するのに使用される伝統的な左／右またはＭＳマトリックス符号化および復号法により与えられる。設計手順の成る所定の段階で、最大で複数ｎ以下の各複数ｎ′についてｎ’Ｘｎ゛復号マトリックスＤｎ’ｎ’および逆ｎ１ｘｎｌ復号マトリックスＥｎ’ｎ″＝（Ｄｎ’ｎ’）−’の形を決定したと想像しよう。ｎスピーカステレオ信号を本発明により（ｎ＋１）スピーカステレオ信号に変換する既知の（ｎ＋　１）　ｘ　ｎ再生マトリックスＲ１゜、。を与えれば、（ｎ＋　１）　Ｘ　（ｎ＋　１）ｆ１号マトリックスＤｎ＋ｊ　ｎｉｌを次のように作ることができる。第１のｎ個の伝送チャンネルＴｌ乃至Ｔｎに対する応答を表わすＤ１１＋４　ｎ＋１の最初のｎ列は（ｎ＋１）ＸｎマトリックスＲ１１＋１　ｎＤｎｎを形成し、最後の列は最初のｎ列の線形組合せではない成る便宜の非０列ベクトルであるように選定する。次にＥｌｌ＋１　ｌ、ｉｌを復号マトリックスの逆（Ｄｎ＋Ｉ　ｎ１４）−’として計算する。次にｎの値を１だけ増して設計を進め、上のステップを繰返す。

上の設計手順でＤｎ＋１　ｎ＋１の最後の列の選択は非常に任意であるが、好適実施例では便宜土工に制限されている。たとえば、マトリックスがすべて、一般に好ましいように、実数の周波数依存エントリを備えていれば、好適な再生復号マトリックスはＲｎ＋Ｉ　ｎは全信号エネルギを保存するので、それらの列は単位長直交ベクトルであるという事実を使用することができ、またマトリックスＤｎｎは各段におけるＤｎ＋＋　ｒ＋＋ｌの最後の列を、たとえば、マトリックス代数学の教科書に載っているダラム・シュミット直交化のプロセスを使用して、他のｎ列に直交するその単位長ベクトルになるように単に構成することにより、確実に各段における直交マトリックにすることができる。これは、復号マトリックスＤｎｎが直交であり且つ逆ｎ×ｎ符号化マトリックスＥｎｎ＝　Ｄｎｎ−’ がＤｎｎの転置、すなわち、Ｄ曲がエンド１バｄｉｊ）を備えている場合エンド１バｄｊｉ）を備えているマトリックス、として便利に計算することができる階層的符号化および復号システムを生ずることを示すことができる。φ゛＝φ”で且つｗ’＝に’＝　１を有する先に説明した３Ｘ３符号化および復号マトリックスはこの手順で得られる直交符号化および復号マトリックスの例であつた。

更に一般的には、Ｄ１１４１　ｎ＋１の最後の列を、奇数のｎに対してＴｎ＋ｔをＭＳ形態の形ｓｐから成るだけの信号の線形組合せとし、偶数のｎに対するＴｌ＋＋、をＭＳ形態の形Ｈｐまたは釦だけから成る信号の線形組合せとすることにより、左右対称の要求事項を満たすように選定することがでとる。

エネルギ保存復号本発明によるｎ２ｘｎｌ再生マトリックス復号器の設計は二つの主要部分に分けられる。第１は復号器は、すべての信号成分に等しく影響する可能な全体ゲインおよび等化の変化を別として、それらを通過するステレオ信号の全エネルギを実質上保存すべきであるという客観的要求事項を課すものであり、第２は保存されたまたは改善されたステレオ指向効果を実質上保存する必要があるという一層主観的または心理音響的要求事項である。最初にエネルギ保存の要求事項を取扱うのが便利である。

再生マトリックス復号器を記述するｎ２ｘｎ、マトリックスＲｎ２ｎｌはそのｎ１列が単位長（すなわち、その列のマトリックス係数の絶対値の平方の和が１に等しい）のものであり、且つ列が対をなして直交である（すなわち、一つ列のエントリと他の対応するエントリの複素共役との積の和が０である）場合、およびその場合に限りエネルギを保存する。マトリックスの言葉では、これはＲｎ２ｎ１がｎｌ　ｘ　ｎ２単位マトリックスの最初の０１列であること、またはすべてのエントリが実数値を有している場合には、ｎ２ｘｎ２直交マトリツクスの最初のｎ１列であることを意味している。

ｎＸｎ直交マトリックスの一般形は数学者には既知であり、ｎ次元空間での回転を記述するこのようなｎＸｎ直交マトリックスの＋（ｎ−１）ｎパラメータ族が存在する。他のすべてのｎＸｎ直交マトリックスは最後の列のエントリの符号を反対にすることによりそれらから得られる。成る二つの直交マトリックスの積も直交である。したがって、教科書で手に入れ得る既知の結果を使用すれば、本発明に必要な形式のエネルギ保存マトリックスの例を見つけるのに困難は無い。

特に、２Ｘ２直交マトリツクスはすべて角度パラメータ化タ対して明白な形を備えており、３×３直交マトリツクスはすべて回転マトリックスの明白な形を備えているか、または他の場合には最後の列の符号を逆にした上の形を備えている。

ことを示すことができる。ここでａ２＋ｂ２＋ｃ”＝　１であり、φは軸（ａ、ｂ。

Ｃ）の周りの回転の角度を記述する角度パラメータである。

ＡがｎＸｎ直交マトリックスであり、ＢがｍＸｍ直交マトリックスであれば、（ｎ＋１ｌ）Ｘ（０十ｍ）マトリックスも直交である。左右対称ステレオ拡声器配置用左右対称再生復号器の場合には、エネルギ保存マトリックスは、ＭＳ形態で表わしたとき、再生マトリックスにより和信号（すなわち、Ｍｐまたはｃｐの形のもの）が和信号に変換されなければならず、差信号（すなわち、Ｓｐの形のもの）が差信号に変換されなければならないから、特に簡単な形を備えている。

したがってエネルギ保存左右対称３×２再生復号マトリックスは方程式％式％を満足しなければならないが、エネルギ保存左右対称４×３再生復号蕃はの形を満足しなければならない。ただしφ、およびφ。は角度パラメータである。

エネルギ保存左右対称４×２再生復号マトリックスはの形の方程式を満足しなければならない。ここでφ４２およびφ。は角度パラメータである。これは、φ４２＝φ−φ、であれば上の３×２および４×３復号器の直列接続から構成される（図９に示すような）複合復号器である。

図４は上に示した方程式に従うエネルギ保存３×２再生復号蕃の形を示していたことを思い起さすであろう。この形は他の複数の入力および出力に一般化することができる。たとえば、図１７は本発明および上の方程式による４×２再生マトリックス復号手段を示している。２スピ一カステレオ信号Ｌ２およびＲ２は入力ＭＳマトリックス手段（３１）により信号Ｍ２およびＳ２に変換される。Ｓ２を随意選択の幅ゲイン調節手段（３２）を通過させることがある。Ｍ２およびＳ２の各々は次に定電力または正弦／余弦ゲイン調節手段、それぞれ（３３ｃ）および（３３ｄ）に送られる。これら手段（３３）の各々からの一方の出力は第１の出力ＭＳマトリックス手段（３９ｃ）に送られて出力信号し、およびＲ４を生じ、手段（３３）の各々からの他方の出力は第２の出力ＭＳマトリックス手段（３９ｄ）に送られて出力信号Ｌ５およびＲ５を生ずる。これら出力信号Ｌ４、し６、Ｒ５、Ｒ４は図１ｄのもののような４スピーカステレオ拡声器に、適切なゲイン手段、等化手段、前置増幅手段、および増幅手段を経て、供給するのに使用することができる。必要なら、それぞれの正弦／余弦ゲイン調節手段（３３ｃ）および（３３ｄ）に関連する角度パラメータφ４□およびφ。を３×２の場合に図５の手段（３３）と関連して既に説明した方法により周波数依存とすることができる。

図８は上の方程式および本発明による４×３再生マトリックス復号手段を示す。

３スピーカステレオ再生しようとする入力信号し５、Ｃ５、およびＲ１は入力として受入れられる。し１、およびＲ５は入力ＭＳマトリックス手段（３１）に供給されて信号Ｍ３およびＳ、を得る。Ｓ、は定電力または正弦／余弦ゲイン調節手段（３３ｅ）に送られて二つの出力差信号Ｓ４およびＳ５を生ずる。Ｈｌおよび入力Ｃ５は出力Ｍ４およびＨ６を生ずる２×２直交回転マトリックス手段（３３ｆ）に送られる。、Ｍ４およびＳ４は第１の出力ＭＳマトリックス手段（３９ｅ）を通過して信号し、およびＲ４を生じ、Ｍ５およびＳ５は第２の出力ＨＳマトリックス手段（３９ｆ）を通過して出力信号し、およびＲ５を生ずる。信号しいし５、Ｒ６およびＲ４は図１ｄのもののような４スピーカステレオ構成への供給信号となるのに適している。図５の手段（３３）と関連するように、帯域分割フィルタ手段を手段（３３ｅ）および（３３ｆ）と関連して使用して必要ならば角度パラメータφ３およびφＤの周波数依存値を発生することができる。

図１９は図４、図１７、および図１８に示す特殊の場合を一般化する、本発明によるエネルギ保存左右対称再生マトリックス復号手段の一般形を示す。入力ＭＳマトリックス手段（３１）はｎ、スピーカステレオ用の第１の複数ｎ、の拡声器供給信号（２０）を＋ｎ＋の整数部分に等しい数ｎ、°の差信号５ｐ（２９）におよびＨｐまたは釦の形の、他の数ｎ１“＝ｎ、−ｎ、＋の和信号（２８）に変換する。和信号（２８）は、その全エネルギが実質的に信号（２８）の全エネルギと等しい複数ｎ２”の出力信号（４８）を生ずるマトリックスＡ手段（３３ｇ）に送られ、差信号（２９）は、その全エネルギが実質上信号（２９）の全エネルギに等しい複数ｎ２°（これはＨ２”またはＨ２”−１に等いつの出力信号（４９）を生ずるマトリック３８手段（３３ｈ）に送られる。和信号（４８）および差信号（４９）は一対として出力ＭＳマトリックス手段（３９）を通過し、ｎ２スピ一カステレオ用拡声器供給信号とするに適している出力（４０）を発生する。ここでｎ２＝ｎ２’＋ｎ２”。

マトリックスＡおよび８手段（３３ｇ）および（３３ｈ）は必要なら図５の手段（３３）と関連して使用したものと同様の手段または他の手段により周波数依存とすることができる。図１９に図示してない本発明によるエネルギ保存左右対称ｎ２ｘｎｉ再生マトリックス復号器の他の実施例は、たとえば、マトリックス手段（３１）、（３３ｇ）、　（３３ｈ）、および（３９）の機能を当業者には明らかな仕方で分離し、組立て直すことにより可能である。

ＭＳ形態で表わしたｎ２ｘｎ１再生マトリックス符号化方程式の他の例を示すことができるが、これはマトリックス八手段（３３ｇ）およびマトリック３８手段（３３ｈ）に対する方程式を指定する。例を示せば、５×４工ネルギ保存左右対称方程式は次の形にパラメータ化することができるマトリックスＡ方程式を備えている。

ここでａｇｏ、ｂ＞ｏ、Ｃ＞Ｏｌおよびａ２＋ｂ２＋ｃ２＝　１であり、φ４は角度ノ１ラメータであり、またｕ　、＝ｂ　（ａ　２４　Ｈ２）　−１／２、μ ２＝ａ（ａ２＋ｂ２戸／２、ｕ１＝ａｃ（ａ２÷ｂ２）−１／２、ＬＪ　２＝ｂｃ（ａ２＋ｂ２）−１′２、およびλ＝（ａ２４ｂ２）−１７２である。またマトリックスＢ方程式の形になる。ここでφ５は角度パラメータである。４スピーカ構成の４個の拡声器すべてに等しい信号が供給されれば、ａＳｂ、およびＣは５スピーカ構成により再生される相対エネルギを決定する。

同様な仕方でＭＳ形態の６×５工ネルギ保存左右再生復号マトリックス方程式は３×３直交マトリツクスの最初の２列であるマトリックスを使用して３×３直交マトリツクス「マトリックスＡ」方程式および３Ｘ２「マトリックスＢ」方程式を生ずる。これら方程式は全体で６個の自由パラメータを有することが特徴である。

指向性心理音響学本発明からの正しい主観的立体指向性効果を確保するに必要な理論的方法を、エネルギ保存復号器の方程式の自由パラメータの最適値を決定する方法を示すことができるように、次に要約する。

１２１２０はすべてが理想的聴取位置に居る聴き手（４）から同一距離に設置された拡声器の配列を示す。指標添字ｉ＝１乃至ｎの番号を付けた複数ｎの拡声器が存在し、所定の瀝青が一般に周波数依存で且つ複素値のゲインＧｉを有するｉ番目の拡声器から再生されるとしよう。複素量２の絶対値を１２１で、その実数部をＲｅＺで、およびその虚数部の実係数を１ｍＺで表わす。

こうすれば、前述の音源について、聰き手（４）の位置での圧力ゲインはｉ＝１に比例し、聴き手（４）の位置でのエネルギゲインはｉ＝１に比例する。聴き手（４）の位置における（架空の）前方方向（５）をＸ軸とし、（架空の）左方向（６）を直角座標のｙ軸とし、聴き手（４）の周鴫の方向を、図２０に示すように、Ｘ軸から反時計廻りに（すなわち、ｙ軸の方に）＃った角度θ１として測るものとしよう。そうすれば上記音源に対する速度ゲインは、そのＸ軸およびｙ軸に沿うそれぞれの成分がＶＸ＝ΣＧｉ　ｃｏｓθ１ｉ＝１であるベクトル量ｖ＝（ｖｘ、ｖｙ）と規定される。ここでθｉは図２０に示すようにｉ番目の拡声器の方向角である。上の音源に対する音の強さゲインは、そのＸ軸およびｙ軸に沿うそれぞれの成分がｉ＝１であるベクトル量ｅ＝＜ｅｘ、ｅｙ）である。

エネルギベクトル音量局限理論によれば、聴き手の音の局限の品位および方向は音の強さのゲインベクトルのエネルギゲインに対する比Ｃｅｘ／Ｅ　、　ｅｙ／Ｅ）の大きさγＥおよび方向角θＥによって決まる。γＥおよびθＥは直角座標対極座標変換により次の方程式から計算することができる。

７ＥＣＣ８θＥ＝ｅｘ／Ｅ７ＥｓｉｎθＥ＝ｅｘ／ＥただしγＥ≧０゜θＥは聰き手が見かけの音源、特に７００Ｈｚと５ｋＨｚとの間の周波数の音源、に向いているととの見かけの音源の方向を表わしており、この場合、局限は内部の強さの比によって大幅に変る。この方向は音の強さのゲインベクトルが指す方向である。量γＥは、エネルギベクトルの大きさと言い、自然音源に対してはｌに等しいが、二つ以上の拡声器から発する音に対しては１より小さい値であり、聴き手が位置を変えるときの幻覚音像の安定性を記述するのに役立つ。

安定な自然な音の局限品位のためにはγＥが可能な限り理想値１に近いことが望ましい。経験法として、聴き手が理想位置から動くとぎの不要な像移動の程度はほぼｌ−γＥに比例するので、γＥ＝０．９５とすれば得られる像程度の程度は γＥ＝０゜８５とした場合の約１７３である。

中心の聴き手（４）について約７００Ｈｚより下の低周波数では、局限は速度ゲインベクトルの圧力ゲインに対するベクトル比（ｖｘ／Ｐ、　ｖｙ／Ｐ）によって大幅に変る。一般に、このベクトルは複素エントリを備えているが、内部位相音響局限理論による主局限方向はその実数部（Ｒｅ（ｖｘ／Ｐ）、Ｒｅ（ｖｙ／Ｐ））によって決まる。同様に、上のエネルギの場合に対して、速度ベクトル局限に関する速度ベクトルの大きさγＶ≧０および速度方向角θ９をγｙＣＯ８θｖ＝　Ｒｅ　（ｖ　ｘ／Ｐ）γｖｓｉｎθｖ　＝　Ｒｅ　（ｖ　ｙ／Ｐ）により定義する。理想的には自然音局限品位に対して、速度ベクトルの大きさγＶは１に非常に近い値であるべきであり、１よりはるかに大きい値およびはるかに小さい値では、聴き手の頭が回転すると像が不安定になる。方向θＶは、屡々［Ｍａｋｉｔａ局限Ｊ方向として知られているが、この局限パラメータを導入した創始者により命名されたものである。Ｍａｋｉｔａ方向θＶは、聴き手が見かけの音源に向いている場合内部位相局限理論に従って約Ｔｏｏｌ（ｚより下の低周波数での見かけの局限を記述する。理想的には、Ｍａｋｉｔａ方向θＶは像を鋭くするには二ネルベクトルの方向θＥと同じであるべきである。

速度比ベクトルの虚数部（ｌ　ｔｒ　（ｖ　ｘ／Ｐ）、Ｉｎ（ｖｙ／Ｐ））は、「位相性ベクトル」と言われるが、主として、その見かけの方向ではなく、像の主観的品位に影響し、屡々「位相性」と言われる一般的に不愉快な品位を与え、これはまた像の広がりによって明らかになる。理想的には、位相性ベクトルの大きさは可能な限り小さく、好ましくは０．２未満の長さを有するように、しておくべきである。本発明の最も好適な実施例では、マトリックス係数の相対値は通常、実際の値かられずかな量だけしか離れておらず、このような逸脱は遷移周波数帯域に限られているので、理想的位置に居る聴き手にとっての位相性の効果は通常適度に小さく、無視することかできる。

位相性の大きさが小さい場合には、Ｍａｋｉｔａ方向θＶは信号の速度ゲインベクトルが指す方向と実質上一致するということは一般的に正しいので、これら二つの方向を相互に交換して使用することができる。

ｎ個の拡声器に供給される既知の信号ゲインＧｉについて、四つの局限パラメータγＶ、γＥ１θｖ１およびθＥの計算を、復号器マトリックスから得られるものを含めて所定の拡声器信号供給に対してすべてが理想的聴取位置（４）から等距離にある所定の拡声器構成に関して上の方程式を使用して行うことかできる。

これら四つのパラメータは広い聴取区域にわたり関連像の品位、方向、および安定性の良好な指示を与える。

本発明によれば、扇形域の範囲にわたってｎ１個の拡声器から成る第１の立体音響構成のために意図した第１の複数ｎ、の拡声器供給信号を受入れる再生マトリックスｔＸ号手段は第２の扇形域の範囲にわって第２の立体音響構成を成す０２個の拡声器に供給しようとする更に大きい複数０２の出力信号を、四つの局限パラメータの値が、たとえば、異なる扇形域の範囲（典型的には更に広い像を生ずる）を包含することにより実現されるかまたは「改善」されるような仕方で、または元々意図した立体再生にあたり像の安定性が劣っていた方向の像の安定性を大きくするような仕方で、発生すべきである。復号器がこれらの目的を満たすか否かを判定するためには、局限パラメータγＶ、γＥ、θＶおよびθＥを、元来意図していた拡声器構成による音およびｎ２ｘｎｌマトリックス復号器な通過した後の最終的に意図した構成による音の双方について計算する必要がある。

理想的には、ＴＶおよびγＥの値は、マトリックス復号器再生によって１に維持されるか１に非常に近くされるべきであり、再生像方向θＶおよびθＥは実質上保存されるべきである。実際上は、γＥおよびＴＶの値を完全に維持するのは必らずしも可能ではなく、θＶおよびθＥの角度配置を正確に維持することは必らずしも可能ではなく、また屡々望ましいことでもない。

特に、角度幅θ■の範囲の第１の扇形域を元来包含しようとしている立体音響記録を聴き手の位置で異なる角度幅θ０を包含する範囲の第２の扇形域により再生するのが望ましいことがある。したがって立体音局限範囲の簡単な拡大が屡々望ましいかまたは受入れ可能である。一般に、角度幅かに倍だけ広くなれば、１− γＥの値は典型的に、１未満のｋに対して、Ｒ２倍だけ増大する。

元来意図した立体再生において、θＶおよびθＥの角度配置は正確に整合しないことがあるから、一般に速度および音の強さの局限が、恐らくはそれぞれの常数ｋｖおよびｋＩ！、が異なるため、元々の再生方向θＶおよびθＥに実質上比例すれば、すなわち、実質的に θＶ’＝ｋＶθＶおよび θＥ’＝ｋＥθＥであれば、それは本発明に従って受入れ可能である。

実際上は、立体ステージを横断する異なる方向についての常数ｋｖおよびｋａの小さな変動は、これが音像のかなり顕著な角度的ゆがみを生じなければ、受入れ可能である。たとえば、再生された角度配置が厳格な比例常数により与えられたものと４°または５゛より多く違っていなければ、これは一般に受入れ可能である。

２チャンネルステレオ局限図４を参照して説明した形式の３×２再生再生マトリックス器の場合に関して上の局限理論の本発明への適用について次に説明する。たとえばパンポット位置決め装置を使用することによりまたは空間的に一致する指向性マイクロホンを使用することにより音をそれぞれのゲインＧ１＝ｃｏｓ（４５°−θ）およびＧ２＝ｃｏｓ（４５°＋θ）を有する二つのチャンネルに符号化する場合の２スピ一カステレオ信号し、およびＲ２を考える。パラメータθは、筆者等はこれを「パンポット角」と言うが、意図する音の立体位置を記述するもので、左の拡声器では θ＝４５°、中央ではθ＝０°、右の拡声器ではθ＝−４５’であり、中間値は中間の位置に対応する。

図２１はθ２＝３５°のとき図１ｂの２スピーカ構成により再生を行うときのパンポット角θに対して上に示した方程式を用いて計算して描いた局限パラメータＴＶ、γＥ１θＶ、およびθＥの値をグラフで示している。一般的にθＥは中央および左および右の極端位置を除けばθＶに等しくなくてそれより大きいこと、およびθＥは中心近くの像に対してθＶの約２倍であることがわかる。この角度の食い違いのため伝送的な２スピーカステレオでは像品位が貧弱になる。他に、立体ステージの中心の近くで、ＴＶおよびγＥは１よりかなり小さい値に落込み、像の安定性が貧弱になる。

図２２乃至図２５は２チャンネルステレオ信号が３Ｘ２再生マトリックス復号器により供給されるときの局限パラメータを図４（この場合幅はｗ＝１に設定されている）に従う各種角度パラメータφについてθ、＝４５°のときの図１ｃの３拡声器配置に対して示したものである。図２２はφ＝９０°に対する、すなわち、中央スピーカ供給がＯであり、したがフて再生はθ２＝４５°の二つの拡声器によるときの、３スピーカ再生を示す。これは、角度幅がより大きくＴＶおよび γＥの１からの偏差も大きい他は図２１と同じ結果を生じている。図２３乃至図２５はそれぞれの値φ＝　５４．７４°、φ＝　３５．２６°、およびφ＝　１９．４７°に対する再生を示す。θＥはφが小さくなるにつれて漸次小さくなるが、θＶは実質的に同じままであることが注目される。しかし、図２１と比較すると、再生局限角度は０゛と９０゛との間の角度パラメータのすべての値について２スピーカステレオにより与えられるものに実質上比例しており、図４の復号器は本発明の第２の局面の要求事項を満たしていることがわかる。

これらの計算から、φ＝　５０．３６°の場合は図２１に示すように２スピーカステレオとほとんど正確に同じ局限角度θＶおよびθＥを与えること、およびＴＶもほとんど変らず、γＥは左および右の極端でわずかに小さくなるが、その他の場合は広い範囲で同じであり、したがってφ＝　５０．３６°の３スピ一カ復号器は、２スピーカステレオの局限品位を、その欠点を含めて、実質上保存していることが明らかになる。

図２４に示すように、φが３５．２６’まで減少するにつれて、中央像に対する γＥおよびＴＶの値は１に近づいて像の安定性が向上し、γＥは全音響ステージにわたってほとんど一定ですべてのパンポット角位置でほぼ同じ程度の像安定性を与える。

その上、θＶおよびθＥはステレオステージのほとんどにわたり実質上等しくなり、像品位が向上する。左および右の極端位置に近くでのみθＥは狭くなり過ぎる。図２４に示す局限パラメータは約３５°のφが一般的に好ましい理由、およびそれでもやはり再生ステージが狭過ぎる理由を説明している。

図２５に示すように、φを１９．４７°まで減らすと、中心近くの像に対しても再生されるθＥは狭過ぎるが、ＴＶおよびγＥの中心値は極めて１に近くなり、得られる中央像の安定性は良好である。しかし、γεのステージ縁の値が貧弱なことはステージ縁の安定性が劣っていることを示している。

φのすべての値が成る像位置に対して着るしく不完全な局限パラメータを保持しているという事実は、図５または図８のもののような周波数依存復号器を使用することが２チヤンネルステレオ入力で動作する復号器にとって特に望ましいことの理由を説明している。

保存復号器立体局限の観点を満足するｎ２ｘｎ、再生マトリックス復号器を設計することができる主な目的は二つある。一方で、元来意図していた速度ベクトルおよび音の強゛さベクトルの角度配置を一つの全体比例常数以内にまで保存してステージ幅の変化を考慮に入れることを目的とすることができる。この種の復号器は「保存復号器」と言われ、ＴＶおよびγＥで示される他の局限品位をも保存する傾向がある。

上に見たとおり、φ＝　５０．３６°の３Ｘ２復号器はこの意味で保存復号器であり、２スピーカステレオの欠点をもすべて保存している。

あまり良く規定されていない他の目的は、再生幻覚を改善することである。一般にこれは、再生方向θＶ′およびθＥ′を、図２４に示したようなφ＝　３５．２６°の３×２復号器が行ったように、再生方向の大部分について実質上等しくするように比例常数ｋｖおよびｋｅの異なる値を使用することを意味する。また、特に１とは異なる方向について、恐らくはたとえば図２４に示すように、他の方向についてγＥを幾らか減らすという代償を払って、γＥの値を大きくする再生復号器を使用することかできる。このような「改良復号器」は、たとえば、γ Ｅがすべての方向に対して確実にほぼ一定であるように設計することができる。

「保存復号器」の後に隠れている意図はかなり良く明らかになっているが、「改良復号器」についての意図は一般に矛盾する心理音響学的要求事項の間に取引きがあり、したがって幾分あまり良く明らかではない。しかし、多数の異なる再生復号器の再生局限パラメータの広範な計算から妥当な改良復号器はすべて保存復号器のものとは非常に大幅に違わない復号パラメータを備えていることが明らかになっており、したがって保存復号器を設計する問題が解決すれば、改良復号器についてはパラメータのわずかな調節が必要なだけである。

原理的には、保存復号器の設計は、非常に多様なｎ、スピーカステレオ供給信号に対する局限パラメータを計算し、次いでエネルギ保存ｎ２　Ｘ　ｎｊ復号マトリックスパラメータの各可能な値について、得られた信号の局限パラメータを計算することが含まれるので、非常に骨の折れる仕事である０次にとの復号器パラメータが実質的に所要局限パラメータを保存するかを見出す必要がある。このような探索は唯一つ自由パラメータφを備えている３×２復号器にとっては困難ではないが、更に込み入った場合には困難になり、探索を各可能な第１および第２の立体音響構成の拡声器について再び行う必要がある。局限パラメータγＶ、γ Ｅ１θＶおよびθＥは復号マトリックスの非常に非線形的関数であり、立体指向性効果を作り出すのに使用することができるｎ、スピーカステレオ信号に対する可能なスピーカゲインＧｉも多数存在する。

しかし、筆者等はこの設計手順を管理可能な割合にまで減らす種々なパターンを見出した。第１に、ｎ２＝ｎ１＋１の場合を調べるだけでよい。他の場合は図９および図１Ｏに関連して先に注記したようにこのような復号器を縦列接続することにより得ることができるからである。第２に、筆者等は保存復号器のマトリックス方程式は、スピーカ間角度の相対値が不変のままであれば、拡声器配置の全角度幅が変るにつれてわずかに変化するだけであることを見出した。第３に、筆者等はまた保存復号器マトリックスは立体音響構成内でスピーカ間相対角のわずかな変動に相対的に敏感であり、構成内の拡声器のすべての隣接対間の角度が同一であると、復号マトリックスを設計する目的で仮定し得ることを見出した。

したがって、復号マトリックスのわずかな「精密整合」を別として、調査を図１ｂ乃至図１ｅに示す場合および例示的参照値θ２＝３５°、θ、＝４５“、θ４＝５０°、θ６＝５４°、Ｃ７＝　２７’、およびθｓ”１６４’に限ることかできる。他の問題は、先に注記したように、多数の異なる記録および混合の技法によって得られた、ｎ２個の拡声器に供給することができる多数の可能な立体音響信号が存在し、局限パラメータの計算を行うのに幅広く代表的信号を選定する困難があるということである。ｎ、個の拡声器による立体音のゲイン係数Ｇｉはｎ１１次元量のベクトル（ａｔ・・・・・・Ｏｎ）を形成し、立体信号を表わすこのような信号の可能な組合せはこのｎ１１次元量の領域を包含している。我々はこの領域を広く覆う点の代表的組合せに対する再生局限パラメータの値を計算したいのである。

実際上は、筆者等は次の選択が良好なものであることを見出した。次のｎ、スピーカステレオ信号のゲインを選定する。丁度一つの拡声器から再生しようとする信号、すなわち、それに対してθＶ＝θＥ；θ１１およびＴＶ＝γＥ＝１である孤立した拡声器供給信号を選択し、それに対しθＶ＝θＢ＝４ｒＣθｉ−θｊ）およびＴＶ＝γＥ＝ＣＯＳ＋（θｉ−θｊ）である、等しい極性およびゲインを有する、組ｉおよび組ｊの拡声器により再生しようとする信号を選択する。これら立体音響信号の意図する局限パラメータを実質的に保存することにより、他の立体信号の局限性も実質的に保存されることがわかる。これら−）ｎｌ（ｎ１＋１）個のステレオ試験信号も「改良復号器」の局限性にアクセスするのに役立つ。

これらの信号については、速度およびエネルギの局限パラメータは同じであり、特にθＶ＝θＥである。何故なら、すべてのゲインＧｉは０または１であるからＧｉ＝Ｇｉ２になるからである。それ故（ｎ＋１）Ｘｎｔエネルギ保存再生マトリックスＲｎ＋Ｉ　ｎを、再生方向パラメータθＶ゛およびθＥ′がこれら特定の信号に対して等しいように探す。エネルギ保存（ｎ＋１）Ｘｎｌマトリックスを記述する＋ｎ１　（ｎｌ　＋　１）個の自由パラメータが存在するので、４　（ｎｌ　＋　１）個の試験信号に対する非線形方程式θｖ゛＝θＥ゛のこの系は復号器マトリックスを決定するはずである。これらの方程式は甚だしく非線形であるが、非線形方程式の系を解く数値的山登り法によりコンピュータで数値的に解くことができる。

左／右対称の場合には、方程式系の大きさは小さくなる。たとえば、θｉ＝０のときは、対応するθＶ′およびθＥ゛は共にＯに等しく、θｉ＝−θＪであるスピーカり対称軸はＯｏの方向にある。その他、試験信号に対してθｖ°＝θＥ゛であれば、この条件は鏡像試験信号についても保持される。

たとえば、ｎ、＝２の場合、それについてそれぞれのＬ２およびＲ２に対してθ ｖ゛＝θＥ°が１およびＯを得る３×２復号角度パラメータφを見出すだけでよい。１１１＝３の場合、それについてそれぞれの（シ３、Ｃ５、Ｒ３）信号に対してθｖ゛＝θＥ°が（１，０，０）および（１、ｌ、０）を得る復号器パラメータの値を見つけなければならない。ｎ、＝４の場合、それについてそれぞれの（Ｌ４、Ｌｓ、　Ｒ５，Ｒ４）信号に対してθｖ゛二〇Ｅ゛が（ｌ、０．０．０）、（０，１，０，０）、（１，１，０、Ｏ）オよび（１，０，１、Ｏ）を得る５×４１号器マトリックスパラメータａ、ｂ、ｃ、φ、およびφ５、の値を探さなければならず、ｎ、＝５の場合、それについてそれぞれ（７）　（Ｌ６、Ｌ７、Ｃ１、Ｒ７、Ｒ６）信号に対し−ＩＶ’＝θＥ゛が（０、■、０．０．０）、（０，１，０，０，０）、（Ｌ　１．０．０．０）、（０，１，１，０，０、）、（１，０，１，０，０）および（１，０、Ｏ１■、０）を得るエネルギ保存左右対称６×５復号マトリックスの６個の自由パラメータの値を見出さなければならず、ｎ、の更に大きい値の場合についても同様である。

角度θｐの例示的基準値を有する図１ｂ乃至図１ｅに示すようなｎ、スピーカステレオ配置に対する（ｎ、　＋　１）　Ｘ　ｎｌエネルギ保存左右対称復号器に対する方程式を解く数値手順を使用して、上の意味で「保存復号器」を達成する次の復号パラメータを見つけた。

３×２復号器について φ＝　５０．３６゜４×３復号器について φ＝１０．５７°およびφ。＝　２８．６４’および５×４復号器についてａ＝０．６１６４、ｂ　＝　０．６５５８、ｃ−０，４３５９、φ４＝５１．６４°およびφＳ　＝　９．６４゜左／右形態では、これら復号器は次のマトリックス方程式を満足する。

本発明による「保存復号器Ｊの３×２再生再生マトリックス器について、本発明による「保存復号器」の４×３再生再生マトリックス器について、本発明による「保存復号器」の５Ｘ４再生マトリックス復号器について、上の４×３および５Ｘ４「保存復号器」マトリックスから図９のように複合復号器を形成することにより得られる５Ｘ３「保存復号器」はマトリックス方程式を満足し、同様の複合復号器方程式は適切なマトリックスを掛は合せることによリ４Ｘ２および５Ｘ２の場合に対して上の方程式から形成することができる。しかし、既に見てきたように、２スピ一カステレオ信号源あ場合、元来の効果を保存することは２スピーカステ、レオの本質的な欠点から見て最も望ましＩ＋１事柄であることは稀である。

例示的参照値θｐを備えた図１ｂ乃至図１ｅのスピーカ配置に対する上の方法で計算した局限パラメータに関する上述の保存復号器の効果を下に一連の表により示す。

表１は各種入力信号ゲインについて元の２スピーカ値と比較した３Ｘ２保存（夏号器による局限パラメータの計算値を示す。

表１ゲイン　２スピーカパラメータ　３スビーカノ１ラメータＬ２Ｒ，ｙＶ　ｅＶ　ｒＥ　θＥ　ｒＶ　ｅＶ　ｒＥ　θＥ１　０１．００００　３５．００　１．００００　３５．００　１．００００　３５．３８　０．９４０４３５．３８１　１０．８１９２　０．００　０．８１９２　０．００　０．８１５３　０．００　０．８２６３　０．００表２は各種入力信号ゲインについて元の３スピーカ値と比較した上記４×３保存保存器により局限パラメータの計算値を示してｔする。

表２ゲイン　３スピーカパラメータ　４スビーカノ（ラメータＬ３　Ｃ，Ｒ３ｒＶ　ｅＶ　７Ｅ　θＥ　ｒＶ　ｅＶ　７Ｅ　θＥ１　０　０　１．００００　４５．００　１．００００　４５．００　０．９８０５　４５．０Ｂ　０．９６９０４５．０Ｂ１　１　０　０．９２３９　２２．５０　０．９２３９　２２．５０　０．９２８２　２２．３２　０．９２５４２２．３２１　０　１　０．７０７１　０．００　０．７０？１　０．００　０．６９２４　０．００　０．６５３４　０．０００　１　０　１．００００　０．００　１．００００　０．００　１．０３０３　０．００　０．９４７４　０．００表３は各種入力信号ゲインについて元の４スピーカ値と比較した上記５×４保存保存器による局限パラメータの計算値を示す。

表３ゲイン　４スピーカパラメータ　５スピーカパラメータＬ４ＬＳＲ５Ｒ４１Ｖ　 θｘ　７Ｆ＋　θＢ　ＴＶ　θｖ　ＩＥ　θＥ１０００　１．００００　５０．００　１．００００　５０．００　０．９９９６　５０．９５　０．９７９３５０．９５０１００　１．００００　１６．６７　１．００００　１６．６７　１．０００９　１６．３２　０．９６０６１６．３２１１００　０．９５８０　３３．３３　０．９５８０　３３．３３　０．９５４９　３３．７５　０．９５４６３３．８３１０１０　０．８３５５　１６．６７　０．８３５５　１６．６７　０．８３２８　１７．５６　０．７７９０１７．５１０１１０　０．９５８０　０．００　０．９５８０　０．００　０．９６０６　０．００　０．９６１３　０．００１００１　０．６４２８　０．００　０．６４２８　０．００　０．６２９Ｂ　０．００　０．６３７７　０．００表４は各種入力信号ゲインについて元の３スピーカ値と比較した上記５×３保存保存器による局限パラメータの計算値を示す。

表４ゲイン　３スピーカパラメータ　５スピーカパラメータＬ５Ｃ，Ｒ３ｒＶ　ｅＶ　ＩＥ　θＥ　ＴＶ　ｅＶ　ｙＥ　ＯＦ。

１　０　０　１．００００　４５．００　１．００００　４５．００　０．９７６４　４５．７６　０．９６８３４５．７４０　１　０　１．００００　０．００　１．００００　０．００　１．０３７８　０．００　０．９５１５　０．００１　１　０　０．９２３９　２２．５０　０．９２３９　２２．５０　０．９２７２　２２．７０　０．９２２６２２．４１１　０　１　０．７０？１　０．００　０．７０７１　０．００　０．６８１２　０．００　０．６４７５　０．００表１乃至表４からこれら保存復号器はすべて、使用する拡声器配置に対して実質上１に等しいｅＶおよびθＥの角度配置について比例常数ｋｖおよびに２を備えていることがわかり、所要立体音響幻覚を達成するのに使用し得る他の入力信号ゲインも実質土兄の局限角度を約２°以内にまで保存することがわかる。上の表かられかるとおり、ＴＶおよびＩＥの値は正確に保存されないが、それらは一般に保存復号器の出力において極めて類似している。ＩＥが入力点で１に非常に近い場合には、ＩＥは音の方向が拡声器の方向に近ければ１に近くなることができるだけであるから、幾らかのＩＥが減少することを避けることは不可能である。しかし、ＩＥは成る保存復号器による成る入力信号については実際に増加することが注目される。

上に示した数値は近似であり、拡声器配置の角度幅に従って幾らか変ることカー理解されよう。実際上は、マトリックス係数が約０．０２だけ変化しても非常に重大であるとは思われず、これよりかなり大きい変化、たとえば０．０５または０．１だ１すの変化は多くの用途において受入れることがでとる。

実際上、最大６°までのマトリックスの角回転（すなわち、角回転を生ずる直交マトリックスを乗すること）は本発明による「保存復号器」に実質的影響を与えるとは思われない。特に、復号器の角度パラメータは所定の値から最大６°まで変ることができ、（ａ、ｂ、ｃ）ベクトルの方向も実質的影響無しに６°だ曇す変ることができる。

（ｎ＋１）Ｘｎｔ再生再生保存復号能の（ｎ、　＋　１）スピーカ構成を二対する上述のステレオ試験信号法により設計することができる。表５は図１ｄの角θ ４およびθ、の種々な値に対して４×３保存保存器のパラメータφ、およびφ。

を掲げたものである。

表５ θ４　θ５　φ３　φＤ４５　９　９．０７　３３．３９４５　１５　１０．４０　２８．３２５０　１０　９．０Ｂ　３２．７２５０　１６４　１０．５７　２８．６４６０　１２　９．１６　３１．６４６０　１５　９．８９　３０．７５６０　２０　１０．９８　２９．４２６０　２４　１１．７３　２８．３７６０　３０　１２．６５　２６．７０？５　１５　９．４９　３０．９２？５　２５　１１．７６　３１．０１先に明示したとおり、復号器パラメータの値は保存復号器に対する再生拡声器の精密な角度配置に伴って大きくは変らないことがわかる。また、これらすべての復号器について、再生された速度ベクトルおよび音の強さベクトルの方向θＶおよびθＥは元の３スピーカ配置により意図したものと実質上比例している。

本発明による保存復号器は、必要なら、使用する拡声器の角度配置に従って復号器パラメータを調節する手段を組込むことができ、または不変の代表的パラメータを使用することができる。

改良復号器特に２スピーカステレオの場合、および幾らか少い程度で３スピーカまたは４スピーカステレオの場合、特に速度および音の強さの指向性局限の像安定性および一貫性に関して、意図する拡声器配置を使用して所要立体音響幻覚を達成するのが不可能であることを立証することができる。このような状況においては、本発明による復号器を使用して更に多数の拡声器により再生を改善することができる。これは復号器パラメータを上に計算したそれらの保存復号器の値から変えることにより行うことができる。

２スピーカステレオ入力を有する復号器では、必要な変化は極めて大きいことがあるーたとえば角度パラメータφは既に見た５０．３６°のその「保存復号器」の値から１５゛または２０°だけ減らされることがある。ｎ２×２改良復号器は、図９でのように、３×２改良改良器およびそれに続（ｎ２Ｘ３保存復号器から構成される複合復号器を形成することにより、またはこのような複合復号器のようなものと同じ全体的効果を有する復号器を使用することにより得ることができる。

４×２改良改良器は図１ｄに示す４スピーカ構成について表５に示したような角度パラメータφ。を実質的に備えることができ、典型的には約２８＋゛であり、角度パラメータφ４２は、約４００Ｈｚと約５ｋＨｚの間の周波数で実質上３５ °−φ、（典型的には約２５゛〕とすることができ、約５ｋＨｚより上の周波数では実質上５５°−φ、（典型的には約４５゛）とすることができる。ただしφ 、は表５に示すとおりである。

この種の周波数依存４×２改良復号器は図１７の場合のように、ただし図５に示すような関連の帯域分割手段（３４）を使用してφ４□正弦／余弦ゲイン調節手段（３３ｃ）を周波数依存にして、実施することができる。図１７のφＤ正弦／余弦（３３ｄ）は必要ならば同様に周波数依存にすることができる。このような復号器では、低音エネルギは、低い低音周波数ではφ４．を９０°近くにおよび φ。をＯ゛近くにして拡声器し、およびＲ４に、および低い低音周波数でφ４２を０゛近くにおよびφ。を９０°近くにして拡声器Ｌ５およびＲ５に、優先的に供給することができる。

周波数依存４×２改良復号器は、出力マトリックス手段（９）の代りに後に説明するような４×３伝送マトリックス復号器手段を置き換え、角度パラメータφ′ ・４５゜とし、φ３およびφ。を実質上表５に示すようにして、図８のように実施することもできる。

ｎ、＝３以上のチャンネル入力を有するほとんどの「改良復号器」では保存復号器の値からの復号器パラメータの必要な変更ははるかに小さい。一般に、復号器パラメータの受入れ可能な小さい変更を行えば速度ベクトルおよび音の速度ベクトルの角度配置の比例常数にνおよびｈの値が修正されるのがわかっており、改良復号器は、γＥを幾らか増加させるために中間の周波数範囲でｋＥの値を幾らか、たとえば約０．８ｋｖまたは０．９ｋｖに、減らし、ｋｖを大幅に変えないまま５ｋＨｚより上でｋｔを幾らか大きくするように設計される。この戦略により５ｋＨｚより上で幅の最大感覚が保持され、一方中間の周波数での聴き手の移動に伴う像の安定性が改善される。

上に説明したステレオ入力ゲイン（すなわち、単一スピーカおよびスピーカ対の各信号）に対する再生局限パラメータ、特にθＶ゛およびθＥ゛、の数値計算はしたがって、改良復号器に対して復号器パラメータの値を最適にするのを補助する有用な手段である。４×３および５×４改良復号器について復号器パラメータをそれらの保存復号器の値からの変更は局限パラメータのこのような理論的計算および多様な記録および混合の技法により作成された広く多様なプログラム材料に関する主観的試験を組合せることにより最も良く決定される。一般にわずか数度の保存復号器パラメータからの変更が４×３および５×４の場合に必要であることがわかっている。

複合改良復号器は２個の改良復号器を縦列接続することにより、または改良復号器の後に保存復号器を接続することにより実施することができる。このような複合復号器は、当業者に既知の方法により縦列接続復号器と同じ結果を達成するように設計された単一復号器として実施することができる。

本発明による主観的に望ましいマトリックス再生復号蕎はすべて、左／右様式または直接拡声器供給様式で表わした全体的マトリックス係数を備えており、たとえば５００）１ｚから３ｋ）ｌｚまでの中間周波数範囲を含む少くとも数オクターブにわたって、幾つかのマトリックス係数が他のそれより大きい優勢なマトリックス係数とは逆の極性を備えるようになっている。このような逆極性補助マトリックス係数は像を安定させるのを補助したり異なる聴覚局限機構を一層不変にするという効果を儂えている。好適な場合では、実質上反対の極性を有する係数の大きさは優勢なマトリックス係数の大きさの２１５以下である。

改良復号器については、パラメータφおよびφ、２は好適には２５°以内であり、パラメータφ３、φ０、φ４、φ５、およびベクトノ喧ａ、ｂ、ｃ）は好適には先に示したそれらの保存復号器の値の１５°以内にある。

伝送階層図１６の流れ図に従って、先に３×２．４×３および５×４の場合にパラメータ化したエネルギ保存再生マトリックス復号器から構成された本発明による伝送マトリックス符号化器および伝送マトリックス復号器に関する明白な方程式を次に示す。この場合Ｄｎ＋Ｉ　ｎ＋１の別のチャンネル係数は単位長のものとしておよびＤｎ＋１ｎ＋１の他のｎ列に直交するように選定されている。これにより下記のＭＳ形態で表わした直交マトリックス伝送復号および符号化の方程式が得られる。

単音　Ｃ，＝Ｍ、　Ｍ＝Ｃ。

２スピーカステレオ　Ｍ２＝Ｍ、　５２＝Ｓ　（復号）Ｍ＝Ｍ２．５＝３２（符号化）３スピーカステレオ復号の場合符号化の場合４スピーカステレオ符号化の場合５スピーカステレオ復号の場合ただし３×３マトリツクスＡは次のように与えられる。

ここでλ＝　（ａ　２　＋　１）２）　Ｉ　／２、μ、＝ｂ／λ、μ２＝ａ／λ 、ＬＪ　１　＝ａｃ／λ、ＬＪ　２＝ｂｃ／λ、ａ　２４　ｂQ４ｃ２符号化の場合ここでＡＴはマトリックスＡ＝（ａｉｊ）の転置（ａｊｉ）である。

角度パラメータおよび（ａ、ｂ％Ｃ）パラメータに対するこれら伝送符号化および復号方程式の好適値は実質上４×３および５×４再生マトリックス復号器に対てほぼφ′＝４５°である。したがって、好適には、３２゛≦φ′≦５５゜４°≦φ、≦１７゜２２’≦φ０≦３５゜４５°≦φ、≦５８゛３゛≦φ５≦１６′ であり、ベクトル（ａ、ｂ、ｃ）は単位長のものであり６゛以内の方向（０，６１６４，０゜６５５８．０．４３５９）にある。これら角度限界内にある値は好適ではあるが、これらパラメータに対して与えられる中心値の１５°または２５ °以内の更に広い角度限界は本発明の範囲内に入る。

これらパラメータに対する非常に好適な値は実質上φ°＝４５、φｓ　”　１０．５７°、φ、　＝　２８．６４’、φ４＝５１．６４°、φ５＝９．６４°、および（ａ、　ｂ、　ｃ）＝（０，６１６４，０，６５５８，０、４３５９）である。

図１４および図１５および本発明による伝送符号化および復号マトリックス手段のこの階層の実際的用途において、伝送信号Ｍ、Ｓ、Ｔ％Ｔ４、およびＴ５には各伝送チャンネル内の信号の振幅レベルがそのチャンネルのピークレベルおよび雑音特性に合うべきために任意の所定のそれぞれの非０振幅ゲインに、′、ｋ２ °、ｋ３″、ｋ４１、およびに、゛を与えることができることが認められる。このような別の振幅ゲインを符号化マトリックス段で適用することができ、逆ゲインｋｉ′−１を復号段階でそれぞれのチャンネル信号に適用することができる。

ゲインｋｉ゛は正または負でよく、または複素値な有することができるが、これらは伝送チャンネルの等化が必要な場合には周波数依存とすることができる。一般に、伝送チャンネル信号Ｍ、Ｓ、Ｔ。

Ｔ４、およびＴ５は徐々に減少する平均信号エネルギのものであるから、関連チャンネルゲインｋｉ゛を徐々に増加する値であるように選択することができることが普通見出されている。

上述の非常に好ましいパラメータ値の場合には左／右形態で表わした伝送符号化および復号方程式は以下に示す明白な値を備えている。

単音　ＣＩ　＝２−１／２（Ｌ＋Ｒ）、Ｌ　＝　Ｒ＝　２−１／２Ｃ。

２スピーカステレオ　Ｌ２＝Ｌ、　Ｒ２＝Ｒ：　Ｌ＝Ｌ２、Ｒ＝Ｒ２３スピーカステレオ伝送マトリックス復号の場合伝送マトリックス符号化の場合４スピーカステレオ伝送マトリックス復号の場合伝送マトリックス符号化の場合５スピーカステレオ伝送マトリックス復号の場合伝送マトリックス符号化の場合上の方程式を使用すれば、第１の複数ｎ、の拡声−供給信号からの符号化、およびｎｌより小さくない第２の複数ｎ２への復号は、ｎｊ＝ｎ２に対する入力信号を与え、また復号器パラメータφ゛、φ３、φＤ、φ４、φ１、および（ａ、ｂ％Ｃ）の非常に好適な値を上の数値方程式にあるように使用すれば図１ｂ乃至図１８の拡声器配置による保存復号器（ｎｌ　＞　２の場合）または改良復号器（ｎｌ＝ｎｚの場合）のθｐの例示的基準値を与える。

θｐの他の値を有するもののような他の拡声器配置では、これら方程式番よ正確には最適な保存復号器または改良復号器の効果を示さな−）ことがある）Ｊｌ、なおｌｌ−常に近い。しかし、復号結果を特定の拡声器構成に最適に合せたけｔＬＧｆ、符号（ヒノ（ラメータにではなく実際に使用する拡声器構成に合せた〕（ラメータφ′（３スピーカ再生に対し）、φきおよびφＤ（４スピーカ再生に対し）、また番よφ４、φ５、および（ａ、ｂ、ｃ）（５スピーカ再生に対し〕の修正値に基き伝送マトリックス（夏号器を使用することができる。このような修正伝送復号マトリックス番よ直交であるから、このような復号器はやはり全体としてエネルギ保存結果を示す。他の拡声器構成に合ったこのような修正伝送マトリックス復号器は本発明の範囲内にあり、且つそれが元来意図した伝送復号マトリックに非常に近いため、ｎｌ　＝　ｎ２のときはやはり実質土兄の拡声−供給信号を保存している。代りに、復号器と同じパラメータを有する伝送マトリックス復号器には後に本発明による再生マトリックス保存復号器または改良復号器を接続することができる。伝送マトリックス復号器およびそれに続（再生マトリックス復号器は当業者に明らかな方法により単一マトリックス手段にまとめることができる。

階層システムに使用する他の可能な非直交伝送マトリックス符号化器および伝送マトリックス復号器は保存または改良の再生復号器のパラメータφ′、φ３、φ り、φいφ５、および（ａ％ｂ、ｃ）の所要の値に対して構成することができ、図１６の流れ図に関連して説明した設計手順を使用して設計することができ、本発明の範囲内にある。

方程式に従ってｎより大きいｍ個のチャンネルにより伝送を行うｎスピーカ信号供給を使用する伝送復号器を使用すれば、０ではない追加伝送信号Ｔｎ＋１．・・・Ｔ■を生ずるが、これは、基本信号ＴＩ、・・・Ｔｎが実質上変わらなければ、ｍ個より多い伝送チャンネルを使用する聴き手に対して提供される心理音響学的結果を改善するために、ｎ個の入力チャンネルの周波数依存マトリックスを使用して追加チャンネル信号Ｔｎ＋１．・・・Ｔｌ１１を合成することを妨げるものではない。−例をｎ＝２の場合について図８と関連して既に説明しである。

更に一般的な場合には、周波数依存ｎ×ｍ伝送マトリックス符号化器に周波数依存ｍＸｎ再生マトリックス改良復号器の出力を供給することができ、または同等の信号をこのような複合符号化器の効果を達成する周波数依存マトリックス符号化手段により供給することができる。

Ｔ４およびＴ５が０に設定されているとき上述の４Ｘ４または５Ｘ５マトリックス方程式から得られた明白な４×３または５×３伝送伝送マトリックス力程式は４Ｘ２または５×２周波数依存改良再生復号器が必要なとき図８に示す復号器の出力手段（９）に使用することができる。

遅延補償上に示した設計理論は、すべての拡声器が理想的位置に居る聴き手から同じ方向にある拡声器構成を仮定している。本発明は、図１ｇの構成またはｎスピーカ構成が、たとえば、直線に沿ってまたは非円径路に沿って、またはその中心が好適聴取区域内に無い円径路に沿って置かれているような、この等距離要件が保持されていない拡声器構成に使用することができる。このような場合の結果は一般に等距離拡声器構成より満足される度合いは少いが、なお通常受入れ可能である。

しかし、最適結果を得るには、これら拡声器を、図２６のＣ３のように、好適聴取位置（４）に最も近（設け、信号供給（９４〉を、その時間遅延が、図１ｇの配置に対して図２６に示すように、その拡声器からの音の到達と最も遠い拡声器からの音の到達との時間差に等しい時間遅延手段（９３）によりマトリックス復号器（２）から得ることが望ましい。

一般に、マトリックス復号器は、すべての拡声器についてまたは好適聴取位置から最も遠い拡声器を除くすべての拡声器について時間遅延手段を備えるかまたは組入れるかし、またはそれと関連して使用することができ、すべての拡声器供給信号に供給される時間遅延は、復号器を通過するインパルスの好適聴取位置への到達時間が実質上確実にすべての拡声器について同一になるようになっている。

このような遅延補償手段は、アナログ電荷結合遅延線およびディジタル遅延技術を含むどんな利用可能な時間遅延技術を用いてでも設けることができる。ディジタル遅延補償の設置はディジタル信号処理技術を使用して実施したマトリックス復号器手段に対しては特に簡単である。

本発明による遅延補償を行ったｆＪｆ号器の好適実施例では、意図する拡声器構成は実質上左右対称であり、好適ａ！取取位線対称軸上にある。この用途では、遅延補償は好適位置から離れた聴取位置に対する補償を行おうとはせず、使用する実際の拡声器構成に対する補償および聴き手が存在し得る広い聴取区域との一般的関係を純粋に考えているだけである。

低周波修正耳は約２００Ｈｚより下の、特に１００）１ｚより下の低周波では、それより高い周波数でより局限に敏感でない。したがって本発明によるマトリックス復号器はこのような低い周波数では本発明の厳密な要求事項からはずれることがある。

その幾つかが限られた低音再生能力を備えた拡声器と共に使用するとき、本発明による復号器は、３×２再生再生マトリックス器について既に説明した仕方で、低音エネルギを各種拡声器間に再分配するために低周波数においてφ゛またはφ 、φ３、φＤ、φ４、φ５、および（ａ、ｂ、ｃ）のような修正マトリックス復号パラメータを組込むことができる。このような復号器は異なる拡声器の低音位相応答の差を補償しようとする位相補償手段を組込むがまたはそれと関連して使用することもできるので、低周波局限キューが可能な限り大きく維持される。

可搬式マルチスピーカステレオ装置立体音響装置の広く普及している形態は、カセットテープレコーダ、ラジオ受信手段、およびコンパクトディスクプレイヤのような信号源（１）、増幅および制御手段、および拡声器を一つのユニット内に組込んだ、日常的言葉で「ゲット− 吹奏器Ｊと言われる、−個体可搬装置である。この種の装置は特に１対の取外し可能に取付けた拡声器ユニットを備えているので、この装置を更に広いステレオ効果を得るために、拡声器を取付けてまたは主ハウジングユニットからまたは互いに拡声器を分離して、再生に使用することができる。

本発明の一局面によれば、各々が４００Ｈｚから５ｋ）Ｉｚまでの範囲を含むオーディオ周波数範囲をカバーする少なくとも３個の拡声器を使用する立体音響再生用可搬または移動可能なシステムが設けられており、このシステムは単一ユニットとして持運ぶことができ、立体音響源信号に応答し、前記源信号に対するマトリックス復号手段を備えており、前記拡声器システムに対する供給信号を発生し、これにより少くとも一つの前記拡声器システムが前記可搬または移動可能システムの主ハウジングユニットに確実に取付けられるか一体的に組込まれるがし、またそれにより設けられている別の前記拡声器システムの二つを前記主ハウジングユニットの非常に近くに取付けることができ、互いに且つ前記主ハウジングユニットから間隔を置いて使用することができるように前記主ハウジングユニットに対して移動可能または取外し可能になる。システムを、前記二つの別の前記拡声器システムが前記主ハウジングユニットに取付けられたとき、立体音響再生に使用することもできるように配列されることが望ましい。また前記マトリックス復号手段が前に説明したように本発明に従っていることも望ましい。

この種の装置は好適に、前記主ハウジングユニットに組込んだ信号源または受信手段により供給され得る２チャンネルステレオ源信号に応答する随意選択の幅調節手段を有する先に説明した形式の３×２または４×２マトリックス復号手段を備えている。

図２７は、例として、上記種類のマルチスピーカステレオ再生用可搬装置を示す。

主ハウジングユニット（８１）は、カセットプレイヤ（１１）、ラジオ受信機（ｌｊ）、および／またはコンパクトディスクプレイヤ（１ｋ）のような信号源、ボリューム、等化、幅および源選択の各つまみのような制御手段（８２）、および好適には前記ハウジングユニット（８１）の前面中央に設置された中央拡声器を備えており、また主ハウジングユニット（８１）の中に、前記主ハウジングユニット（８１）の内部または拡声器外囲器（８５）の内部に組込まれた増幅手段（図示せず）を経由して、そのすべてが主要周波数範囲４００Ｈｚ乃至５ｋ）ｌｚを含む周波数範囲をカバーする中央拡声器（５２）および左（５１）および右（５３）の拡声器に供給する、ステレオ信号源に応答する、３×２または３×３マトリックス復号器手段（２）または（９）（図示せず）をも備えている。

左（５１）および右（５３）の拡声器外囲器（８５）は前記主ハウジングユニット（８１）に取付けて示しであるが、前記主ハウジングユニット（８１〉および互いから取外し、間隔を離して設置することができるが、オーディオ信号ケーブル（８４）によりまたはオーディオ赤外線リンクのような他のオーディオ信号通信手段により接続されたままになっている。

左および右の拡声器外囲器（８５）はキャッチ（８３）、クリップ、フック、ベルクローまたは他の締付けまたは取付は手段により前記主ハウジングユニットに取付けたり、それから取外したりすることができる。代りにまたは加えて、外囲器（８５）は、主ハウジングユニット（８１）に、滑動するがまたは他の場合には（たとえば回転またはパンタグラフ作用により）動き得て、アームまたはリンクによりなおも物理的に接続されながら前記主ハウジングユニット（Ｂ１）の直ぐ近くから遠くへ動かすことかできるようにする可動アームまたはリンク（図示せず）により取付けることができる。

取付は可能な拡声器外囲器（８５）を主ハウジングユニット（８１）の直ぐ近くがら取外す可動アームまたはリンク手段を使用する利点は、この手段が拡声器ユニット（５１〜５３）の相対位置を正確に制御して最良の立体音響効果を確保するが、それにもかかわらず不慣れなユーザは全く取外し可能な拡声器外囲器（８５ｂ）を望ましくない場所に設置することがあることである。可動アームまたはリンクはまたユニット全体を、拡声器外囲器（８５）が前記主ハウジングユニット（８１）の直ぐ近くから取外されている間、主ハウジングユニットに取付けられている一つの持運び用把手（８６）または肩掛は帯により持運びできるようにする。主要周波数範囲を包含する三つの拡声器システムを設ける代りに、このようなシステム四つを、外側の組を可動拡声器外囲器（８５）の中に、内側の組を主ハウジングユニット（８１）の内部に取囲んだ状態で、４×２．４×３、または４Ｘ４マトリックス復号手段と関連して使用するために設けることができる。

他のまたは代りのステレオ源の設置、中央拡声器ユニットの取外し可能性、または遠隔制御ユニット手段による制御手段（８２）の交換または補足、のような詳細な変形は当業者には明らかであろう。

一般に、主ハウジングユニット（８１）から取外し得る異なる拡声器システム（５１゜５３）は異なる周波数応答特性および／または位相応答特性を主ハウジングユニット（８１）に組込まれているものに備えることができ、等化器補償手段を装置に組込んで前記マトリックス復号手段と関連して使用し、拡声器の特性の前記差を補償することができる。特に、前記マトリックス復号器手段は、限られた低音能を有する拡声器システムに供給される低音エネルギを極力少くするように周波数依存マトリックスパラメータを使用することができる。たとえば、中央拡声器システム（５２）は可動拡声器システム（５１，５３）より多い低音パワー出力を備えることができ、本発明による３×２マトリックス復号器は低い低音周波数でＯｏに近い値にまで減らすことができる復号器パラメータφを使用することができる。同様に、本発明による４×２マトリックス復号器は低い低音周波数でＯｏに近い値にまで減る復号器パラメータφ４．を使用することができる。

関連視覚映像との使用本発明の特定の用途は関連する視覚映像と共に再生することであり、この場合には音の方向を広い視聴域にわたる聴き手に対して関連視覚映像のものと合せる必要がある。視覚映像が劇場でのまたは生の音楽パフォーマンスでのような物理的に存在する対象物のものである状況に適用できるが、本発明は特に、たとえば、テレビジョン放送、ビデオ記録、フィルム投影、またはコンピュータグラフィックスまたは電子式ゲーム機のようなディジタル信号の記憶装置または処理手段から得られる再生映像に適用できる。

視覚映像および関連指向性音の方向が実質上整合している視覚再生手段と共に使用する本発明の好適形態では、主ハウジングユニット内に表示画面または投影手段のような視覚再生手段が設けられており、前記ハウジングユニットは、少なくとも４００Ｈｚから５ＫＨｚの主要オーディオ周波数範囲を包含し且つ、各々が少くとも前記周波数範囲を包含し、前記主ハウジングユニットの二つの側面から間を離して設置されるように動くことができると共に前記二側面に配設することができる少くとも二つの拡声器システムと共に使用される少くとも一つの拡声器システムを備えるかまたはそれに確実に取付けられており、更に前記好適形態は、視覚映像に関連する立体音響信号に応答し、前記拡声器システムにより再生しようとする信号を発生する本発明の先の説明に従うマトリックス復号手段を備えている。

前記可動拡声器は、必要なら、取付具または締付は手段により前記主ハウジングユニットに取付けたりそれから取外したりすることができ、更に／または、滑動、回転、パンタグラフ、または他の作用により前記可動拡声器システムを、前記主ハウジングの非常に近くでまたは間を離して前記主ハウジングユニットのいずれかの側に設置して使用することができるように、動かすアームまたはリンク手段により前記主ハウジングユニットに物理的に接続することができる。

図２８および図２９は本発明のこの局面による視聴覚装置の二つの例を示す。主ハウジングユニット（８１）は、表示画面（８７）または他の表示手段または投影手段を備えており、一つは主ハウジング（８１）のいずれかに設置されてそれから離れており、各々が少なくとも前記主周波数範囲をカバーする拡声器手段を収容している二つの拡声器外囲器（８５）と共に使用され、前記主ハウジングユニッｈ（８１）はまた、少なくとも前記主要周波数範囲をカバーする一つまたは二つの拡声器システム（５２）を収容している。主ハウジングユニット（８１）は、ステレオ信号に応答し、そのような処理の（麦、前記拡声器システム（５２）および（８５）に供給するに適する信号を発生する、先に示した本発明の記述によるマトリックス復号手段（図示せず）を備えているかまたはそれと関連して使用され、または必要または希望に応じて増幅手段を組込んでいる。図２８は３ ×２または３×３マトリックス復号器手段（図示せず）と関連して−２の中央拡声器（５２）を使用する場合を示しており、該拡声器は、視覚映像に対して中央音像を確実に正しく局限するために、好適には前記表示画面（８７）または表示手段の下または上の中央に設置される。

図２９は二つの拡声器システム（５２）を前記主ハウジングユニット（８１）に前記表示画面（８７）のいずれかの側で組込むか直接取付けるかして、４Ｘ２．４×３、または４×４マトリックス復号器手段（図示せず）と共に使用する場合を示している。

本発明によるマトリックス復号器と共に使用するときは、立体音響像の品位は外側の拡声器システム（８５）の間の間隔の内側の拡声器システム（５２）の間の間隔の比によって、この比の値約２と５との間の範囲にわたり、大幅に変る。再生音ステージの全体幅に影響する他に、他の拡声器外囲器（８５）の更に広いまたは更に狭い間隔が広い範囲の設置にわたり立体音響像の受入れ可能性に少しく影響する。マトリックス復号器手段は、必要なら、前記外側拡声器外囲器（８５）の成る所定の設置で立体音響音ステージの所要幅を得るために電子式幅調節手段を組込むことができる。

視聴覚装置は内側（５２）と外側（８５）の拡声器システムの間の周波数応答または位相応答の差を補償する等化手段を組込むことができ、前記マトリックス復号器手段は別にまたは代りに低周波の修正復号マトリックスパラメータを備えて、低音エネルギを拡声器間に再分配するようにしてそれらの低音再生能力の差を考慮するようにすることができる。

高忠実度装置本発明はまた、たとえば必ずしも視覚映像とは関連しない音楽再生に使用される高品位高忠実度音再生システムと共に使用するのに良く適している。このような高品位の用途では、拡声器ユニットは一般に互いにおよび増幅器制御手段から物理的に分離しており、拡声器ユニットは本発明によるマトリックス復号手段を備えることができ、または物理的に分離されたマトリックス復号器手段装置と関連して使用することができる。

図３０を参照すると、本発明の他の形態により、本発明による先に説明したマトリックス復号器手段を組込んだステレオ源信号（１）に応答する前置増幅器制御手段装置（９１）が設けられており、該装置は、必要なら該装置に一体的に組込むことができる後続の増幅手段（９２）の後、好適聴取位置（４）の前方の扇形域（３）の範囲にわたって配設されている少くとも三つの拡声器システムから成る立体音響拡声器構成（５０）に供給しようとする出力信号を発生する。

本発明のこの実施例の好適形態では、前記前置増幅器制御手段装置（９１）は所定方向の再生音像に合せようとする関連視覚映像を受取り、選択し、および／または修正する視覚信号制御手段をも備えている。

図３１は参照すると、本発明の他の形態が前置増幅器制御手段装置（９１）の信号出力（２０）に応答して、好適聴取位置（４）の前方の扇形域（３）の範囲にわたつて配設されている少くとも三つの拡声器システムから成る立体音響拡声器構成（５０）に供給しようとする出力信号を発生する。

図３１は参照すると、本発明の他の形態が前置増幅器制御手段装置（９１）の信号出力（２０）に応答して、好適聴取位置（４）の前方の扇形域（３）の範囲にわたって配設された少くとも三つの拡声器システムから成る立体音響拡声器構成（５０）に供給する増幅手段（２９）に供給する出力（４０）を発生する本発明によるマトリックス復号器手段装置（２）を設けている。

公衆アドレス装置本発明はまた家庭用で通常見かけられるより大きい大きさの観衆に対して像の安定度が改善された立体音響再生を行おうとする公衆アドレス（ＰＡ）装置と共に使用するのにも適している。Ｐ＾装置は、他の用途のうちでもとりわけ、映画またはフィルムの聴視者、生の増幅音楽、および視聴覚および劇場の用途に使用することができる。

Ｐ＾用途では、パワー出力能力を増すためにまたは聴取区域の広い指向性をカバーするために、一つの外囲器を共有する一つの拡声器システムの代りに比較的物理的に密接した拡声器の束を使用するのが普通である。このような束は本発明の用途に関する限り単一の「拡声器」を構成することが理解される。この文書での「拡声器」または「拡声器システム」のような用語は拡声器のこのような束を含むことができる。多数のＰ＾システムでは、所定の束を成す異なる拡声器は異なる周波数範囲を処理することができる。拡声器の束を互いの上に垂直に設置するとき、このような束を屡々拡声器の「スタック」と言う。

伝統的な立体音響構成楽または劇場Ｐ＾装置は通常、ステージまたはパフォーマンス域の両側に１対のスタックまたは束を使用し、時には第３の中央束を使用してパフォーマンス域の中央上方または後方に設置している。このような束またはスタックは増幅装置により供給され、増幅装置には事前に記録した音、マイクロホンまたは電気的手段でピックアップされた種々の演技者またはその楽器からの音、および合成反響または反響ユニットのような効果装置から得られた音、のような多数の別々の音源のレベルおよび立体位置を制御できるようにする立体音響混合水または混合装置から得られる立体音響信号が供給される。

例として図３２を参照すれば、このような立体音響混合装置（１）は本発明の前の説明によるマトリックス復号器手段（２）を備えるかまたはこれに供給することができ、前記マトリックス復号手段（２）は、増幅手段（９２）により、主聴取区域前方の扇形域の範囲を包含するパフォーマンスまたは視覚表示域（８７）の上方または周囲を横断して立体音響構成を成す三つ以上の拡声器システム、束、またはスタック（５０）に供給することができる。

３３２は二つの拡声器スタック（５Ｚ）および（５３）がパフォーマンス域（８７）のそれぞれ左側および右側に設置され、中央拡声器システムまたは拡声器束（５２）がパフォーマンス域の視覚妨害を避けるために前記パフォーマンス域（８７）の前方上方に吊られている例を示す。

広範に同じ種類のマトリックス復号装置（２）が本発明の他の用途でのように使用されているが、このようなＰ＾用途に対しては特定の特徴が望ましい。どんな入力および出力ソケットまたは接続手段も、たとえばＸＬＲ型または十インチ（６，軸重ジャックコネクタを使用することにより、重負荷用専門規格に合致すべぎこと、および典型的な動作上の問題に対処するよう調節手段を設けることが望まい１゜たとえば、マトリックス復号手段は中央または内側の拡声器システムまた（よ束の距離の位置決めを補償する遅延補償手段を好適に取入れまたｔよそれに関連して使用されるべきである。また、一般に、吊り下げられる中央拡声器システムまたは束は、大きな低音ユニットはパフォーマンス域を視覚妨害しなｔｌで吊り下蚤デるには重過ぎたり大き過ぎたりするので、外側のスタックまたもよ束より限られた低音能力を備えることができる。

マトリックス復号手段（２）はしたがって好適に、このような中央拡声器に供給される低音を、たとえば低周波数でφまたもよφ４２を９０°に非常に近くすることにより極力少くするように低周波復号器パラメータを調節する手段を備えるべきである。

好適には、このようなパラメータ修正が効果を有する低音遷移周波数４よ異なる低音不足に合うように調節し得べきである。このようなマトリックス復号器（よユーザにマトリックス復号パラメータの値の所定の調節を一つ以上の周波数範囲内で示すこともできるので、復号効果を各Ｐ＾装置について最適にすることｈζ できる。

また、異なる複数０２の拡声器システムまたは束を、明確な拡声器形式が設けられている各周波数について、別々の復号器を使用する各複数ｎ２につｔ）て設置すて、使用することができる。たとえば、高音拡声器システムに口、＝５を、中間周波数拡声器ユニットに０２＝３または４を、および低音拡声器ユニットに０２−２を、低音拡声器について二つのチャンネルからの直接供給を、中間周波数拡声器につ−１て３Ｘ２または４Ｘ２復号器を、および高音拡声器につｔｌて５Ｘ２復号器を使用して、与えることができる。前記側々の復号器の入力は、部分周波数範囲を包含するＰ＾拡声器ユニットへの供給信号を発生するのに通常使用される種類の電子的クロスオーバフィルタ回路を使用して得ることができる。

車内ステレオ本発明は、車両、特に車、すなわち、自動車など、に使用されるステレオシステムに関連する特定の問題を解決する。このような車両でｌよ、ステレオ再生ｌよ、拡声器および聴き手の両者の位置に関する必然的な制限のために、）貫習的に特に貧弱な指向正幻覚を与える。たとえば、運転者は一般をこ聴取区域の一方の側、その前方に対して居り、ステレオ拡声器は一般シこ車両の内部の前方の各側の０ずれにも、または前座席の区域の両側のドアの内部に設置しな１すれ【ｆならなｌ、Ｎ。このような配置は良好な立体像にとっては理想配置から１よ程遠ｌｌ）。

本発明ははるかに良好なステレオ像品位を与えることｆＪｔできる。図３３を参照すると、第３の中央拡声器（５２）が設けられて伝統的に設置すられて０る典型的な左および右の拡声器（５１）および（５３）を補足しており、前記中央拡声器番よ典型的に車両計器盤の中心、上方または下に取付けられて０る。典型的し二（よ、左（５１）および右（５３）の拡声器は計器盤の両側にまたは車両のそれぞれの前ドア内に取イ寸１することができる。

このような拡声器を本発明による３Ｘ２マトリックス復号器と共に使用すると、中央像の安定度は運転者が拡声器構成に非常に近０力遍その内部に居る場合でも、特に周波数依存復号器を５ｋ）Ｉｚより上の周波数で４００Ｈｚより上の低１．Ｎ周波数でより大きい復号器パラメータφまたはφ４□と共に使用する場合でも大幅に向上することがわかっている。

本発明はまた１本発明によるｎ２ｘｎｌマトリックス復号器を使用して、伝統的な対拡声器の間に二つまたは三つの別の拡声器を使用することもできる。

拡声器システムの各々と関連する等化手段を組込みまたは追加して異なる拡声器システムの異なる周波数応答または、各拡声器からの音が聴き手までの径路上で受ける典型的な吸収特性または屈折特性の両者を補償することができる。

一般に、本発明は、前方におよび恐らくは車両の前座席区域の両側に設置され、二つ以上のステレオ源信号に応答する三つ以上の拡声器から成る立体音響構成と共に使用することができ、遅延補償手段を前記立体音響構成用拡声器供給手段の各々または幾つかと関連して使用することもできる。後部座席域の前または後のいずれかに設置された第２の立体音響構成を、本発明により追加して設け、前記後部座席域の聴き手に仕えることができる。

車内システムでは聴き手が拡声器構成の近くに居るので、最適結果を得るには復号器パラメータφ、φ４□、φ５、φＤなどの幾つかを経験的に調節することが必要になることがあるが、適切な値は前に説明した「保存復号器」の値の１５° または２５°の中にあることが通常わかっている。

更に他の局面本発明の範囲内の種々の変形が上の説明から当業者には明らかであろう。たとえば、既に説明したマトリックス手段はすべて配置替えし、組合せ、分割分離し、組合せ直した要素手段を備えることができる。ゲインおよび極性の反転を取入れ、マトリックス手段全体の性能を保存しながら異なる点で加算手段を減算手段で置き換えることができ、すべての信号径路に同一に影響する全パス手段を備えることができる。左／右の形態の信号に応答する手段をＭＳマトリックス手段を、該当するように、追加または削除することによりＭＳ形態の信号に応答させ、逆にＭＳ形態の信号に応答する手段にすることができる。同様に、左右形態またはＭＳ形態の一方の信号を発生する手段はＭＳマトリックス手段を、該当するように、追加または削除することにより他の形態の信号を発生することができる。既知のマトリックス方程式を満たす手段はすべて、当業者に既知の方法により設計された同じマトリックス方程式を満たす結果を生ずる他の手段で置き換えることができる。特に、二つの縦列接続マトリックス手段から構成されるマトリックス手段は要素マトリックス手段の左／右挙動を記述するマトリックスの積のマトリックス係数により記述される単一のマトリックス手段で置き換えることができる。

電気的アナログ信号処理手段に関して記述される本発明の局面および例は、実質上回等のディジタル処理手段を用いておよび逆に当業者に明らかな仕方で同等に良〈実施することができる。

拡声器または拡声器システムが参照される場合、実質上単一拡声器として働くように互いに比較的接近して設置されている拡声器ユニットの束またはシステムを同等に使用することができる。

オーディオ周波数範囲の異なる部分を包含するのに別々の拡声器システムを使用する場合、その周波数範囲に対して本発明による適切な復号器により供給される各成分周波数範囲の再生に異なる複素の拡声器を使用することができる。

本発明は名目上前、左、および右の方向に基いて説明してきたが、本発明は、たとえば、聴き手の後の扇形域、聴き手の一方の側面、または聴き手の上または下、または垂直な扇形域のような他の扇形域の範囲を包含する立体音響拡声器に同等に適用することができる。

本発明はまた、やはり本発明による後方扇形域の範囲を包含する後方拡声器のような他の方向の他の拡声器と関連して使用される扇形域の範囲を包含する拡声器、または前方拡声器に供給される遅延変種または反響変種が供給される拡声器、の立体音響構成に適用することができる。幾つかの立体音響信号が本発明に従って処理されて更に大きい拡声器構成の要素立体音響構成に対して拡声器信号を供給すれば、別の拡声器または拡声器に供給される他の源からの別の信号はすべて本発明の範囲に影響しない。たとえば、）ＩＤＴＶまたは映画の用途において、別の「サラウンド」信号を伝送し再生して、本発明により作り出された前方ステージステレオ効果を補足することができる。

伝送チャンネル信号は左／右形態がＭＳ形態かのいずれがで送受信することができる。これはまた２−１／２（Ｔ２１１−１　＋７２１．）および２−”２（Ｔ２１１−ｔ　Ｔ２１１）の形の伝送信号Ｔ２゜−１およびＴ２１１の左／右形態の可能な使用を含むことができる。

左右対象をなす本発明の特定の実施例を説明してぎたが、本発明は先に説明した復号器設計法を使用して左右対称性の無い拡声器構成を使用する再生にも適用することができる。

本発明はまた、構成内の異なる拡声器が異なる高さにまたは異なる仰角または俯角で存在することがある、聴き手の前方の扇形域の範囲を包含する拡声器の立体音響構成にも適用することができる。

本発明によるマトリックス再生復号器の例は主としてそれらがそれらを通過する信号の全エネルギを正確に（周波数依存であり得る比例常数の中にまで）保存するようなものでありたか、このような正確なエネルギ保存からの限られた、ただし多大な程度ではない逸脱は許容することができる。本発明の心理音響学的長所を実質的に保持する許容可能な程度の逸脱は、成る周波数において、本発明による再生復号器を通過する二つの立体音響信号成分のゲインが３ｄＢを超さないだけ、好適には２ｄＢ未満だけ、非常に好適にはｌｄＢ未満だけ異なるようなものであり、直接拡声群供給信号への影響に関して表わして、前記復号器の幾つかのマトリックス係数が、オーディオ周波数範囲の数オクターブにわたり、優勢なまたは最大のマトリックス係数の、実質上反対の極性および２７５未満の大きさのものであるようなものである。

比例常数の内部までの正確なエネルギ保存からのこのようなわずかな逸脱は典型的には、図１９のマトリックスＡ手段（３３ｇ）およびマトリック３８手段（３３ｈ）からのわずかな逸脱により生ずる。マトリックスＡ手段およびマトリック３８手段は、たとえば電子的幅制御または他の所要効果の目的で、各周波数で、マトリックスＡ手段（３３ｇ）またはマトリック３８手段（３３ｈ）を通過して信号（４８）または（４９）を生ずる信号（２８）または（２９）の異なる信号成分が、３ｄＢを超さない、好適には２ｄＢ未満、Ｉ＃常に好適には１ｄＢ未満の相対全エネルギゲインの差を有するように、調節可能である。

たとえば、マトリックスＡ手段（３３ｇ）をエネルギ保存とすることができ、マトリック３８手段（３３ｈ）は−３ｄＢと＋３ｄＢとの間の付加全体ゲインを有するエネルギ保存とすることができ、または信号（２８）および（２９）は恐らく互いに３ｄＢ以内の異なるゲインを与えられ、または信号（４８）および（４９）は、マトリックスＡ手段（３３ｇ）およびマトリック３８手段（３３ｈ）がエネルギ保存であるとき、これらのゲイン修正が図１９のマトリックス復号器全体の優勢なマトリックス係数に対して幾つかのマトリックス係数の実質上反対の極性を保持するようなものであり且つ前記実質上反対の極性の係数が前記優勢なマトリックス係数の２１５未満の大きさ有するならば、恐らくは互いに３ｄＢ以内異なるゲインを与えられる。このような場合には、復号器は本発明に従っていることになる。

正確なエネルギ保存からのはるかに大きい逸脱の場合は本発明の所要主観的効果および心・理音響学的効果を実質上劣化させるようになることがわかっている。

上の説明はＭＳマトリックスの慣例Ｍｐ＝２−１／２（Ｌｐ＋Ｒｐ）および５ｐ＝２−１７２（Ｌｐ−Ｒｐ）を使用しているが、Ｍｐ＝２”２（Ｌｐ＋Ｒｐ）およびＳｐ＝　２−”２（Ｌｐ−Ｒｐ）またはＭｐ＝ｋ（Ｌｐ＋Ｒｐ）および５ｐ＝ｋｓ（Ｌｐ−Ｒｐ）のようなＭＳマトリックス慣例を本発明の実施に際して使用することができる。ただしｋおよびｋｓはＯでない常数である。

本発明はまた、たとえば、アンピッニックに符号化された信号から供給される３スピーカステレオの設備にも適用される。アンピッニック法は、すべてＮＲＤＣに譲渡されている特許ＧＢ２０７３５５６、ＧＢ１５５０６２７、ＧＢ１４９４７５２、ＧＢ１４９４７５１に記述され且つ特許請求されており、本発明の発明者の論文「＾ｌ１ｂｉｏｓｏｎｉｃｓ　ｉｎ　Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ　Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ＶｉｄｅｏＪ、ｐｐ、８５１−８７１、Ｊ、＾ｕｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｓｏｃ、　Ｖｏｌ　３３　ｎｏ、１P（１９８５Ｎｏｖ、）に説明されている。この局面は方程式に限られておらず、他のアンピッニック様式にも適用することができる。

図８を参照する上記の例で、筆者等はＭＳ形態を成す２チャンネルステレオ信号Ｍ２およびＳ２に対する復号器について記述した。ここで信号Ｍ、Ｓ、およびＴは５ｋＨｚより下で約３５．２６’に等しく、約５ｋＨｚより上で約５４．７０ °に等しいパラメータφにＭ＝Ｍ２ｃｏｓ（φ−４５°）Ｓ＝８２Ｔ＝Ｈ２ｓｉｎ（φ−４５°）　（２１）のように得られ、ここで３スピーカ供給は方程式％式％のより与えられる。

方程式（２１）のマトリックスはφが変化するときエネルギ保存であり、図８で（９）として示す方程式（２２）は直交であり、したがってこれも全エネルギを保存する。

同じ方法は、正面から反時計廻りに側った方位角θからの音に対するそれぞれのゲインが１．２１／２ｃｏｓθ、および２１／２ｓｉｎθであるＢ様式信号Ｗ、　Ｘ、ｙに対する最適３スピ一カ復号器を得ることに拡張することができる。後方方位角の音が前方方位角の音より強くない音を生ずるという制約を課せば、− ６０°から＋６０゛まで広がる方位角の前面ステージにわたり方程式から最良の計算局限品位を与える方程式（２２）のマトリックス（９）に供給する信号Ｍ％Ｓ、およびＴは実質上Ｍ＝０．４１４２１（Ｗ＋Ｘ）Ｓ　＝　０．５８５７９ＹＴ　＝０．４１４２１（Ｗ−Ｘ）　（２３）で与えられるようになる。

これは方位角が変化するとき一様なエネルギゲインを有する（方程式（２３）のマトリックスが直交マトリックスの０．５８５７９倍であるから）と−）う性質を備えてｔ）る１２かりでなく、５ｋＨｚより下で中央の音に対し最適３Ｘ２ステレオ復号器と同じ方位角Ｏ゛の音を再生するという性質、および５ｋ）ｌｚより上で最適３×２復号器により再生される左右の音と同じ方位角６０゛の音を再生するという性質をも備えて−する。最適３×２復号器は、５ｋＨｚより下で中央音を最も良く処理し、５ｋＨｚより上でステージ縁の音を最も良く処理するように設計されているので、方程式（２３）のＢ様式３スピーカ復号器は、これは周波数依存であるが、前方ステージ方位角をこ対する全周波数範囲にわたり、恐らくは後方方位角前に対して不愉快な音を生ずるステレオ効果が得られるという代償と引き換えに、これら二つの最適挙動を達成するよう管理する。

しかし、方程式（２１）のものと同様の周波数依存を導入することにより、５ｋＨｚより下で中央像を最適にし、５ｋＨｚより上でステージ縁の像を最適にすることにより３スピ一カＢ様式再生の主観的結果を更に改善することカ呪可能である。これ蚤よ、方程式（２３）のＭおよびＴ信号に角φ−４５゛だけ周波数依存回転を行わせ、Ｍｄｅｃ’＝０．４１４２１［（Ｗ＋Ｘ）ｃｏｓ（φ−４５’　）　−（Ｗ−Ｘ）ｓｉｎ（φ−４５°）］５ｄｅｃ　’　＝　０．５８５７９ＹＴｄｅｃ’＝０．４１４２１［（Ｗ−Ｘ）ｃｏｓ（φ−４５°）＋　（Ｗ＋Ｘ）ｓｉｎ（φ−４５°）］　（２４）により与えられる修正Ｍ、Ｓ、およびＴ信号Ｍｄｅｃ　’、５ｄｅｃ　’、およびＴｄｅｃ　’を与えることにより行うことができる。ここで、前のとおり、φは典型的に５ｋＨｚより下の約３５°から５ｋＨｚより上の約５５′まで変る。周波数に伴うφの精密な変化は像作成品位に関する主観的試験により選定することができる。

図３４ａおよび方程式（２４）におけるような周波数依存回転を使用すれば、０ °に近い異なる符号化方位角に対するγ９、γ８、θ９、およびθ２の値の５ｋＨｚより下のマトリックスについての計算により示すことができるように、ステレオステージの中央近くで鋭く且つ安定な像を与えるという効果が典型的に得られ、一方５ｋＨｚより上でステージ幅の感覚およびステージ縁の鮮鋭度が改善される。回転マトリックスはエネルギを保存するから、得られる３スピーカ供給は方位角の変化について一定の再生エネルギゲインを保持する。

１８０°に近い方位角で符号化された音は方程式（２３）および（２４）の復号器により不愉快なステレオ品位で再生されるから、このような後方音をたとえば３または６ｄＢだけ減らすのが望ましい。これはＷ−Ｘ信号を減衰させる（これは前方ステージを横断するステレオ局限の品位を幾分低下させる）か、または、図に示すように３スピ一カ復号器の前に前向き優勢Ｂ様式変換を設置し低下に方程式（２５）で説明するように、後方ステージ音の寄与を減らすかして行うことができる。

明らかに、図に示す複合器アルゴリズムはそのマトリックス係数が図により与えられるものと等しいどんな周波数依存マトリックスアルゴリズムによってでも置き換えることができる。

３スピーカステレオについて上に説明した複合器は、図３４ｂに示すように、ｎスピーカ復号器に一般化することができる。限界では、減衰器がＴｄｅｃを０ゲインまで減衰させるにつれて、これは上に説明したｎＸ２マトリツクス変換器と同等になる。最終マトリックスＤｎ、３はやはり上に説明した形のｎＸ３変換復号マトリックスである。ここで入力マトリックス（方程式（２３）　）から出る信号はＭｄｅｃ、　５ｄｅｃ。

Ｔｄｅｃと呼ばれ、出力マトリックスに入る信号はＭ％Ｓ％Ｔと呼ばれる。マトリックスは図５と類似の仕方で帯域分割することにより実現される。

回転マトリックスは上の図８に関して説明したものと相似の方式で実現される。

そのマトリックスを図３４ｃに示す、フィルタ手段３８の機能および全バス３８ａおよびゲイン３８ｂは図８の場合と同じであり、３８と記した要素は３８ｅと同じであり、３８ｃは３８ａと同じであり、３８ｄは３８ｂと同じである。これは４５°に近いφの値、たとえば、３５゛または５５°、に対して理想的回転マトリックスに非常に近い近似であることを示すことができる。

異なる数のスピーカによる様式に適用する他に、この局面は、全方向性信号Ｗ。

方向の余弦に比例するゲインを有する信号Ｘ、および方向の制限に比例するゲインを有する信号Ｙの線形組合わせである指向的に符号化した３６０°サラウンドサウンド信号と共に使用することもできる。更に、これら要素は、たとえば、前向き優勢変換により変換されてしまっていることがある。発明者が「前向き優勢」変換と名付けた、以下に詳細を規定する特定のローレンツ変換の一つは、前方音ゲインをλ倍だけ増し、後方音ゲインを逆にｌ／λに変えるという効果を持っている。

Ｗ’＝＋（λ＋λ”）Ｗ＋８−”２（λ−λ−１）ｘＸ’＝＋（λ＋　λ−’）Ｘ＋γＩ／２（λ−；Ａ　−’）ＷＹ’　＝　Ｙ　（２５）これは上の方程式を満足する変換信号成分Ｗ′、Ｘｏ、Ｙ゛を生ずるローレンツ変換であり、λは成る所定の正の値を有する実数パラメータである。変換成分はやはりＢ様式信号ｗ、ｘ、ｙの間の特性関係を満足するが、ゲインおよび方位角方位は未変換成分のものとは異なる。

上の関係からそれぞれ１．２Ｉ／２、および０のｗ、ｘ、ｙゲインを有する真正面Ｂ様式前はλ倍大きいゲインを有するものに変換されるが、それぞれ元のゲイン１、−２−１／２、およびＯを有する真後方音はゲインλ−１を有する後方音に変換されることが導かれる。したがってこの前向き優勢変換は前方音ゲインを λ倍だけ増すが、後方音ゲインを逆に１／λに変え、前方音の後方音に対する相対ゲインはλ２倍だけ変り、後方音の再生の相対ゲインをその相対的寄与を減らす（または増やす）ように修正することができる。関連する請求項に規定したマトリックスは、どんな機能的に同等のマトリックスまたは請求項および図３４ａおよび図３４ｂに示したマ）・リックスを組合せまたは分割することにより形成されたマトリックスの組合せによってでも実現することができる。

図１６は伝送階層に対する設計プロセスを示す。このプロセスでは０曲の最後の列は他の列から線形独立するよう自由自在に選定することができ、この選定により符号化マトリックスの対応する係数が決まる。不変の値を使用するのではなく、符号化器の値は、復号器が成る所定の瞬間に符号化機能の逆を行うことができるように選定が側鎖信号として復号器に伝えられれば瞬間瞬間で変ることができる。

データ圧縮により導入されるもののような誤差雑音人為生成物は符号化方程式をスピーカ供給信号間への信号エネルギの瞬間分配に合わせるように適応的に修正し、ず１号器に対する逆方程式を使用して主観的に極小にすることができる。好適な戦略は伝送チャンネルが固定符号化機能より一層近似的に信号相関マトリックスを対角化するように係数を調節する。

図１６のプロセスは伝送チャンネルを活用するが、これらチャンネルは単に変換器に対する適切な値を得る補助として使用することができ、チャンネルそれ自身は階層の所定の構成として明確に存在している必要はない。

下の付属書は、φ、φ５、φ。、φ４、φ６、およびベクトル（ａ、ｂ、ｃ）の各パラメータの前に挙げた非常に好適な値を用いて図１６の流れ図により設計した、その伝送符号化および復号マトリックスを先に示しである、直交伝送システムを使用してｎ８個のスピーカから符号化し、０２個のスピーカに復号する結果に基いてマルチスピーカにステレオについて１と５との間の成る数ｎＪＩｎスピーカ供給信号と０２個のスピーカ供給信号との間の変換マトリックスの縦タ１．゛二可能な階層を掲げたものである。付属書に掲げた階層の中の小さな方の数のスピーカから大きい方の数のスピーカへの変換マトリックスは先に説明したような好適マトリックス再生復号器であること、および大きい方の数の拡声器から小さい方の数の拡声器への変換マトリックスはすべての周波数依存全パス要素を削除した状態の小さい方の数から大きい方への数へのマトリックスのマトリックス転置であるマトリックスを備えていることが注目される。以下のページは更に一般的な階層が異なる数ｎのチャンネルを有する様式の間の変換について構成することができる仕方を説明する。

Ｇ１６の方法に従って構成した縦列接続可能な階層伝送システムでは所定の変換段への入力が段の出力からよりも小さい数のチャンネルを所有しているときは、ｎスピーカステレオについて先に説明したようなアップ変換マトリックスが使用される。小さい数のチャンネルが出力される場合にはダウン変換マトリックスが使用される。図１６の構成における伝送復号および符号化マトリック７０曲およびＥｎｎが直交である特別で好適な場合には、ダウン変換マトリックスはアップ変換マトリックスのマトリックス転置であることを示すことができる。

他のシステムへの一般化扇形域を横断して立体音響を再生する上記縦列接続可能階層的方法は更に一般的なマルチチャンネル指向性音符号化および再生システムにも適用することができる。先の説明の章で、指向性音再生システムの階層的伝送および受信システムに対する要求事項を説明し、立体音響システムに適用するこのようなシステムの例を構成する方法を図１４乃至図１６に関連して示した。

以下でマルチスピーカステレオ符号化および再生モードを備えているばかりでなく、種々の提案されているサラウンドサウンドモードをも同様に備えている音再生のシステムに適用し得る更に一般的な階層的方法を説明する。この更に一般的な方法を数学的記法を使用して説明するのが便利であるが、この説明で先に記したシステム、および後に示すことになる他の例はこの一般的方法の例である。

ｉ＝１．２、・・・・、Ｎについて文字＾ｉにより表わされる指向性音符号化のＮ個の所要モードを儂え、システム＾ｉは多数ｎｌ個のオーディオチャンネルを使用しているとし、更に、１からＮまでの各ｉ％Ｊに対してシステムＡｉに符号化されている口側のオーディオ信号を符号化システムＡｊから再生するに適する１個のオーディオ信号に変換する好適なｎｊＸｎｉ変換マトリックスＲｊｌが存在するとしよう、　Ｒｊｉを「アップ変換」マトリックスと呼び、Ｒｊｉがシステム＾ｉの中の線形独立信号をシステムＡｊの中の線形独立信号を取入れる（この場合ｎｉ≦ｎｊであることが必要）場合およびその場合にのみ＾ｉ≦＾ｊと書く。

１＝＝１乃至Ｎである指向性符号化システム＾ｉの集まりおよび各組のシステム間の変換マトリックスＲｊｉの集まりを、次の数学的条件（１）乃至（５）が満足されれば、システムの「縦列接続可能階層」を構成すると言う。

（１）　ｉ　＝　１乃至Ｎについて、Ｒｌｉはｎ１Ｘｎｉ恒等マトリックス１ｉｉである、すなわち、システムをそれ自身に変更しても信号は変わらない。

（２）ｉおよびｊがＲｊｉが反転可能マトリックスである（これにはｎ１＝ｎｊであることが必要）ようなものであれば、それはＲｌｊであり、ＲｌＪはＲｊｌのマトリックス反転である。

（３）ｌからＮまでの！、ｊ、およびｋが＾ｉ≦＾Ｊおよび＾ｊ≦Ａｋのようなものであれば、関連アップ変換マトリックスは方程式Ｐｋｉ＝ＰｋｊＰｊｉを満足する。、（これを「アップ変換マトリックスの縦列接続可能性」と言い、二つのアップ変換マトリックスの縦列接続もアップ変換マトリックスであることを意味する。）（４）成る二つのシステムＡｉおよび＾Ｊについて（ｉ）　Ａｋ≦＾ｉ　およびＡｋ≦＾ｊ、および（ｉ　ｉ）システムＡｈが＾ｈ≦Ａｉおよび＾ｈ ≦ＡｉおよびＡｈ≦Ａｊのようなものであれば、Ａｈ≦八にであるような一つ以上のシステム八ｋが存在する。（この条件は、第３の「より小さい」システムにより成る二つのを関係づける「アップ変換」が存在すること、およびそれらが共にアップ変換である一つ以上の「最大システム」が存在することを述べている。）（５）成る三つのシステムＡｉ、　Ａｊ、およびＡｋについて、成るシステムＡｈがＡｈａ；Ａｉで且つＡｈ≦八にであるようなときは、＾ｈ≦Ａｊとなり、このときＰｋｉ＝ＰｋｊＰｊｉ。

この縦列接続可能条件はアップ変換マトリックスに適用されるばかりでなく、どんな三つのシステムにも適用され、中間のシステムは二つの外側のシステムがアップ変換である「最大」システムのアップ変換であるようになる。

（１）から（５）までの条件はすべてｎスピーカ立体音響信号間のアップ変換およびダウン変換の先に記したシステムについて適用されるが、他の場合にも適用される。

縦列接続可能階層は、成る一つのシステム＾ｉについて符号化された音をマトリックス手段Ｒｊ１により階層内の他のシステム＾Ｊから満足な結果を以て変換させることができるばかりでなく、長い放送チェーンで行われることがあるかまたは一つのシステムについて意図した材料が変換され、次いで最終ユーザに達するまでに数回再変換されるときのような、異なるシステム間での反復変換の結果も確実に満足であり、縦列接続チェーン内のすべてのシステムがアップ変換であるシステムの「ｉ＆大」システムにまで下りる単一変換により、それに続く最終システムまでの単一アップ変換により得られる結果より悪い音を決して発生しないので望ましい。従来技術で提案されているような縦列接続不能階層は、反復変換を行うにつれて再生指向性効果を連続して劣化させる。

このようにシステムの縦列接続可能階層を使用することは、どのユーザも、その沿革および音チェーン内での初期の源が何であろうと指向的に符号化された音を階層内の他の指向性音響符号化モードに、そうすることにより結果が過度に劣化されないということを知って、変化することができるということを意味する。

縦列接続可能階層を明らかにすることは望ましいが、従来技術ではそれを設計する仕方が明らかでなかった。一般に、上の要求事項（１）乃至（４）を満たす更に精巧な符号化システムにより元来意図した指向性効果を実質上保存するアップ変換マトリックスを知っているだけである。先に記した立体音響の場合でのように、図１４乃至図１６に関連して説明したものを一般化する方法により、アップ変換マトリックスの知識だけから出発して指向性符号化システムの縦列接続階層を設計することは可能である。

設計法は、１からｎまでの各ｉについて、ｎ１個の符号化システム信号Ａｉを、可逆ｎ１Ｘｎｉ伝送符号化マトリックス（７）Ｅｉｉにより、ｎｌ個の伝送信号の集まりＺｉに符号化し、Ｚｉの中の口側の伝送信号（６ｏ）がらｎｌ個の符号化システム＾ｉに逆ｎ１Ｘｎｉ伝送復号マトリックスＤｉｉ（９）に復号し、図ＸＩに示すように、Ｅｉｉ＝Ｄ目−１であるように復号することに基いている。

このような伝送信号は図ｘ２に示すように異なるｉおよびｊに対して互いに関連している必要がある。この場合アップ変換マトリックスＲＪｉを備えるＡｉ≦＾Ｊについて、ｎ１個の伝送信号Ｚｉからｎｌ個の伝送信号ＺｊへのＥｊｊＲｊｊ＝　ＩｊｉＥｉ　ｉのようなマトリックス写像■ｊｉはＺｉの中のｎ１個の個々の伝送信号をＺｊの中の１個の伝送チャンネル信号のｎｌ個に取る形を備えている。これはより簡単なシステムの伝送チャンネルは更に精巧なシステムに対するもののサブセットを形成する図１４および図１５に関連して表わした考え方の延長である。

Ｄｉｉ＝Ｅｉｉ−’を使用すれば、Ｒｊ　ｉＤ　ｉ　ｉ　＝　Ｄｊｊ　ｌｊ　ｉが得られ、これからＺｉの中に存在する伝送信号に対応する伝送復号マトリックスＤｉｉの１１列はｎｊＸｎｉマトリックスＤｊｉＤｉｉの形を備えているということが導かれる。

Ｄｊｊの残りのｎｌ−ｎｉ列はＤｊｊが逆転可能であるためには互いに線形独立で且つＤｊｉＤｉｉの列のものでなければならない。

したがって、図１６の立体音響階層流れ図との相似により、システム＾ｊに対する伝送復号マトリックスＤＪｊは、すべてのシステム＾ｉ≦＾Ｊについて、やはりＺｉの中の伝送チャンネルにあるＺｉの中の伝送チャンネルに対応するＤｊｊのｎｉ列はｎｊＸｎｉマトリックスＲｊｉＤｉｉに等しくなるように選択されなければならず、残りの列は互いに線形独立で且つ他の０１列のものであるように選択されなければならないように選択しなければならない、これが行われ、符号化マトリックスＥｊｊがＤｉ　ｉ−’に等しくし、次いでＺｊの中にあるＺｉの中の成る伝送チャンネルをそれ自身に取り、Ｚｊの中にないＺｉの中の成る伝送チャンネルを０に取込むマトリックスＩｊｉを使用すれば、システム＾１からシステム＾ｊへの変換マトリックスＲｊｉ＝ＤｊｊｌｊｉＥｉｉはこのようなすべての変換マトリックスＲｊｉを備えているすべての＾ｊが縦列接続可能な階層を形成することを示すことができるようになるようになる。

したがって、図１６の構成との厳密な相似では、ＥｊｊＲｊｉ＝　１ｊｉＥｉｉを満足する、またはＤｊｊの列に対する上の条件を同等に満足する伝送チャンネルに符号化し復号するシステムは、まさしくアップ変換マトリックスＲｊｉに対して自動的に、Ａｉを符号化し、Ｚｋの中にある伝送チャンネルだけを保持し、Ａｋに復号することにより形成されるマトリックスを生じ、変換マトリックスＰｋｉを有する指向検音符号化システムの縦列接続可能階層を自動的に規定する。

したがって、集まりｚｌの中の伝送信号が実際に使用されても使用されなくても、このような信号をＤｉｉの列に関する上の条件を満足するＡｉ≦＾ｊに対してアップ変換マトリックスＲｊｌから縦列接続可能階層を構成するのに使用することができる。

既に述べたとおり、図１６に関する構成は、Ａｉがｉスピーカステレオスピーカに供給しようとする信号である前方ステージステレオ信号の特別の場合にこのような縦列接続可能な階層を提供した。

しかし、他の種類の音響再生システムを上記前方ステージステレオ階層に付加して、すべての再生モードまたは指向性符号化モードの間の柔軟な変換を可能としながら、やはりサラウンドサウンドおよびアンピッニック音再生の種々の形を可能とする一層柔軟な縦列接続可能階層を形成することができる。

これを次に図ｘ３を参照して説明するＨア、Ｓｒ、　ｂＳＢＴ、およびＦＴと記した５個の伝送チャンネルを使用する例により示す。　・次の指向性符号化モードを考える。

単音　信号Ｃ１を運ぶ、２スピーカステレオ　信号し、およびＲ２を運ぶ。

３スピーカステレオ　すべて先に前方ステージに対し、信号し９、Ｃ５、およびＲ３を運び、他に、２：１ステレオ　前方ステージ２チヤンネルステレオ信号Ｌ２ＦおよびＲ２Ｆ１および後方ステージ単音信号Ｃ１Ｂ＝Ｂを運ぶ。

３：１ステレオ　前方ステージ３チヤンネルステレオ信号Ｌ３Ｆ、Ｃ３Ｆ、およびＲ２Ｆ、および後方ステージ単音信号Ｃ，，＝Ｂを運ぶ。

３：２ステレオ　前方ステージ３チヤンネルステレオ信号し、２′、Ｃ５，′、Ｒ５２゛、および後方ステージ２チヤンネルステレオ信号Ｌ２．およびＲ２ｌ１を運ぶ。

前方および後方ステージステレオ指向性を符号化するこれらシステムはＨＤＴＶおよび映画の音と共に使用するため広く提案されてきた。

Ｂ様式アンピッニック符号化　３６０”水平方位自前を運ぶ三つの信号Ｗ％Ｘ、およびＹを運び、それぞれ−ゲイン１．２”２ｃｏｓφ、および２””ｓｉｎφ を有する方位方向角φからの音を符号化するＢＥＦ様式増強アンビオソニック符号化　３６０°水平方位角音を運ぶ５個の信号Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｅ、Ｆを運び、それぞれのゲインＷ：１Ｘ：２””ｃｏｓφ Ｙ　：　２”ｓｉｎφ Ｅ　：　ｌ（、［ｌ−に、（１−ｃｏｓφ）］　１φ１≦φ８の場合０　１φ１〉φ８の場合Ｆ　：　２１′２ｋｒｓｉｎφ　１φ１≦φ８−２Ｉ／２に、ｓｉｎφ　１１８０°−φ１≦φ、の場合０　その他の場合を有する方位方向角からの音を符号化する。ここでφ８は典型的には６０°と７０°との間にある所定の前方符号化ステージ半幅であり、φ、は典型的には６０ °と７０゛との間にある所定の後方ステージ半幅であり、ｋａは３と３１７２との間の値から選んだ不変ゲイン（好適な値は３．２５である）であり、ゲインにいに２、およびｋｓは、ユーザにより０以上および１以下であるように選ばれることができ、典型的にはにアを方位角Ｏ゛の音に対して１に等しく、典型的にはｋｍおよびｋｒはほぼ約十に等しい値を持つことができる。

ＢＥ様式アンピッニック　これはＢＥＦ様式に対して上に規定した４個の信号Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｅを使用する。

ＢＥ様式アンピッニック　これはＢＥＦ様式に対して上に規定した４個の信号Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｆを使用する。

ＢＥＦ様式信号は、前方ステージ像の安定性が改良され且つ前方／漬方ステージ分離がＢ様式からの再生と比較して改良されている音響再生を可能とする別の情報を提供する。ＢＥ様式信号は前方像の安定性だけを改良し、ＢＦ″′’−信号は前面／４＆方ステ一ジ分離だけを改　ｒる。

縦列接続可能階層および関連伝送システムの上の説明に関連する説明の目的で、それぞれ単音（＾、）、２スピーカステレオ（＾２）、３スピーカステレオ（Ａ、）、２：１ステレオ（＾、）、３：１ステレオ（＾５）、３；２ステレオ（Ａ６）、Ｂ様式（Ａ７）、ＢＥ様式（＾８）、ＢＦ様式（＾、）およびＢＥＦ様式（＾、。）に対する上の１０個の指向性符号化システムに＾１から＾、。までのラベルを付けることができる。

縦列接続可能階層は、マトリックス係数が下に示すものと同じである符号化マトリックスＥｉｉを使用する伝送システムが構成されるとき、今説明したばかりの１０個の指向性符号化システムから、一つの符号化が他がらの再生により再生されるとき満足な主観的結果を与える５個の伝送チャンネルＨア、ＳＴ−Ｔｒ、ＢＴ、　ＦＴを使用して形成することができることを筆者等は見出した。

２スピーカステレオＥ２２３スピーカステレオＥ３３Ｂ様式アンピッニックＥ７７３：１ステレオＥ５５３：２ステレオＥ６６ＢＥＦ様式アンピッニックＥＩＯ１０ＢＥ様式アンピッニックＥ、。

ＢＦ様式アンピッニックＥ９９ｉ＝１から３までについて、Ｅｉｌが図６および図７に関連して説明した３スビ・カステレオ階層について好適符号化マトリックスとし最初与えられていることに注目される。また２：１．３：１、および３：２ステレオに対する対する前方ステレオステージ信号はまた前方だけのステレオ信号と同じ仕方で、Ｍｙ、　ＳＴ、および１丁伝送チャンネルに符号化されるが、後方ステージステレオ信号は、後方ステージ音が約３乃至６ｄＢ下って再生されれば［サラウンドサウンド」材料前の前方ステレオ再生が最も良いことがわかっているので、これら三つの伝送チャンネルにゲインが減少して符号化されることにも注意。

ＢＴ伝送チャンネルは優勢後方ステージ材料を運ぶことを目的としており、ｐｔは前方ステージを横断する差信号がら後方ステージを横動する差信号を差引いたものに応答する。後方ステージ音を含むこれら伝送信号は図１６に関連して説明した前方ステージステレオ階層には存在しない。

この伝送階層の復号マトリックスＤｉｉは、コンピュータまたは計算器に関するマトリックス逆プログラムを使用して上記のマトリックスから計算することができるＥｉｌの逆マトリックスにより簡単に与えられる。

上の１０個のシステムについてＡｉ乃至Ａｊがらの変換マトリックスＲｊｉは次にＡｉの信号を上に示したＥｉｉにより伝送信号に符号化し、ＡｉまたはＡｊのいずれかによっても使用されないすべての伝送信号を０に等しく置き、次にこれら伝送信号をＤｊｊ＝Ｅｊｊ”によりＡｊに復号することにより計算することができる。１ｏ個のシステムに関して得られる変換マトリックスは先に条件（１）乃至（５）を満足する縦列接続可能マトリックスを作り出すが、この場合ＲｊｘはＡｉの伝送信号もＡｊに対する伝送信号であればいつでも、これは図３の検査により判断することができるが、アップ変換マトリックスである。

その上、このようにして得られる変換マトリックスは、システムＡｊに対する再生によりシステム＾ｊについて意図されまたは変換された信号を満足に再生させる・−が、異なる指向性符号化モードの間の変換に、たとえば他方について意図されている信号を受けるとき一方のモードについて再生するよう構成されている音響再生藩に、直接使用することができる。このような直接変換は、一つのモードで記録、再生についてまたは他のモードで接続する伝送について利用可能なプログラム譚の変換に関して職業環境またはスタジオ環境でも、可能な前の変換による指向性品位の過度の劣化の可能性の恐れ無しに、使用することができる。

代りに、このような変換は、上述の信号Ｍア、Ｓｒ、Ｔア、８丁、およびＦアの形とすることができる、ただしそうである必要はないが、符号化および復号マトリックスにより中間伝送チャンネル信号を使用して達成することができる。たとえば、伝送信号は別の非０ゲインで符号化することができ、前記ゲインの逆で符号化することができ、前記ゲインは恐らくは各伝送信号について異なっており、またはＭア、Ｓｔ、Ｔア、Ｂア、およびＦＴの所要独立線形組合せを中間伝送として使用することができる。

更に他の指向性音響符号化システムを必要なら上の縦列接続可能階層に付加し得ることが認められよう。たとえば、４スピーカおよび５スピーカ前方ステージステレオシステム＾１．および＾、２を、図１４乃至図１６と関連して前の説明の章で説明したような別の伝送信号Ｔ４およびＴ、を使用して追加し、符号化することができ、これらの信号は同じマトリックス係数を持つ４：１．４：２．５：１、および５；２ステレオシステムについて前方ステージ伝送信号を取入れることもできる。

代りにまたは加えて、２：２ステレオシステムを、二つの前方ステージステレオ信号Ｌ２．゛およびＲ３，°を使用して、符号化マトリックス方程式％式％を使用して二つの後方ステージステレオ信号り、およびＲ２１１を、システムＡ１３として追加することができる。

縦列接続可能階層は前のようにＥｉｉにより符号化によりおよびＤｊｊにより復号することによりＤｊｊ＝Ｅｉｉ−’およびＲｊｉを構成することによりこれらシステムを拡張することができる。

これら指向性符号化システムを含む有用且つ主観的に受入れ可能な階層は上の符号化マトリックスＥｉｉの係数の精密な値に限定されず、係数のわずかな変化は受入れ可能であるかまたは好ましいことも認められる。伝送チャンネルのゲインを変える、および／または後方音をＨアおよびＳＴに取入れるときのゲインを修正する、および／または係数を０．０５．０．１、または０．２より下であり得る少量だけ修正する左右対称を維持する変更はやはりその変換マトリックスＲｊｉがやはり受入れ可能である主観的効果を縦列接続可能な階層に与えることができる。

上のｉ＝７乃至１０を有するアンピッニック指向性符号化システム＾ｉを説明の便宜のため使用してきたが、信号Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｅ、およびＦの線形に独立な組合せから構成される信号を指向性符号化システム八１として同等に使用し得ること、および符号化マトリックスは（Ｅｔｌ）、ｌａｗ＝（Ｅ＋＋）ｏｔａｃｉ＋に修正し得ることが認められよう。ここでマトリックスＣ１ｉはＢＥＦ様式信号の新しい線形組合せをＢＥＦ様式（または１＝１０または７または８または８であるかに応じてＢ様式またはＢＥ様式またはＢＦ様式）に変換するマトリックスであり、（Ｅｉ　ｉ）。１ｄは上に示した符号化マトリックスであり、（Ｅｉｌ）ｎｅｗは修正＾ｉと共に使用する符号化マトリックスである。

職業上の応用に屡々望ましいＢＥＦ様式およびＢＦ様式の特別の修正について次に説明する。信号Ｗ’＝Ｗ−ＥＸ’＝Ｘ−２−Ｉ／２ＥＹを構成する減少ＢＥＦ様式を規定する。ここでＷ、Ｘ、Ｙ、Ｅ、およびＦはＢＥＦ様式について規定されているものである。減少ＢＥＦ様式には職業的信号処理用途用ＢＥＦ様式に比較して、Ｅのゲインに２の値ｌについて、減少信号Ｗ゛およびＸ′はφ＝ｏ°の前方中心前に対して０に等しいという事実から生ずる動作上の利点がある。したがって前方中心局限を鋭くしようとする音は減少ＢＥＦ様式のＥ信号と正確に混合されなければならず、減少ＢＥＦ信号の他のすべての信号はその音の位置において０に等しい。

減少ＢＥ様式は減少ＢＥＦ様式からの四つの信号ｗ′、Ｘ′、Ｙ゛、およびＥがら成るとして同様に記述される。

記録または混合の用途では、単音で記録された音を、ＢＥ、　ＢＦ、　ＢＥＦ、減少ＢＥ、または減少ＢＥＦの各様式で方位角φの位置に置きたいことがあり、これは単音信号を、４個または５個の信号ゲインの配置をそれぞれＷについて１．Ｘについて２１／２ｃ。

Ｓφ、Ｙについて２”２ｓｉｎφに、および信号Ｅについて、１φ１≦φ８の場合にｋｅ［Ｉ　−に、（１−ｃｏｓφ）］、１φ１〉φ８の場合に０信号Ｆについて、１φ１≦φ８の場合に２１／２ｋｒｓｉｎφ、ｌ　１８０’−φ１≦φ、の場合に一２１／２ｋｓｓｉｎφ、その他のφの場合に０、信号Ｗ′について、１φ１≦φ８の場合に１−ｋｚ［１−ｋｏ（１−ｃｏｓφ）］、１φ１くφ８の場合に１、ｘ′について、１φ１≦φ８の場合に２Ｉ７２［ｃｏｓφ−ｋｅ　（１−ｋｏ　（１−ｃｏｓφ））］、１φ１〉φ８の場合に２”２ｃｏｓφにすることにより行うことができる。ここで半ステージ幅φ８およびφｂおよびに！ｌは前のとおりであり、ｋｇ、Ｋｒ、およびｋｍは随意に調節し得る正のユーザゲイン≦１である。

φの値をユーザ調節可能な制御手段により操作するこのようなゲインの配置は、これらアンピッニック様式に対する「パンポット」装置すなわち位置決め装置を構成する。限られた音ステージだけを横断する有意信号を含んでいるＢ様式アンピッニック信号からＢＥ様式、ＢＥＦ様式、ＯＦ様式、減少ＢＢ様式、および減少ＢＥＦ様式の各信号を、混合により作り出すことも可能である。たとえば、Ｂ様式信号ｗ２、ＸＦ、およびＹ２の音が１φ１くφあの方位角φに制限されていれば、信号Ｗ＝訃、Ｘ＝ＸＦ、　Ｙ＝ＹＦ、　Ｅ＝ｋｔ（Ｗｒ　ｋａ（Ｗｒ　２ −”２ＸＦ）、Ｆ＝ｋｒＹｒ、　Ｗ’＝ｉｌｒ　ｋｇ（６ｋａ（６−２−１／２ＸＦ））、Ｘ’　＝Ｘｒ　２１７２ｋｇ（Ｗｒ　ｋｏ（Ｎｐ　２−”２ＸＦ））は４チヤンネルオよび５チャンネルアンピッニック様式に対する信号として符号化され、１１８０’−φ１≦φ、の方位角φに閉じこめられているＢ様式信号の音について、Ｗ＝Ｗａ、Ｘ＝ｂ、Ｙ＝ｙｍ、Ｅ＝Ｏ，Ｆ＝−ｋｅＹｓ、ｗ’＝ｗ、、Ｘ’＝Ｘａテある。ココで後方ステージに閉じこめられるＢ様式信号はＩＩＩＢ、ＸＩ、およびＹ、である。

ＢＥ様式、ＢＦ様式、ＢＥＦ様式、減少ＢＥ様式、および減少ＢＥＦ様式を生ずるパンポット手段および混合手段の上の説明により、どんな出力信号も、利用可能な信号チャンネル、または記録または伝送のチャンネルと共に使用するに適するレベルおよび／または極性を有する出力信号を得るように、恐らくは極性反転を含む、所定の非Ｏゲインを受けることができることが理解されよう。

従来技術のＵＭＸ階層およびＢ様式符号化によるすべてのシステムを含んで、３６０゜方位角の音の指向性符号化を行う従来技術のサラウンドサウンドシステムの幾つかは、３６０°の音ステージ全体の各回転角ごとに、指向性符号化のｎ個のチャンネル信号に関して対応するｎＸｎマトリックスが存在し、このマトリックスを元の符号化信号に適用すれば同じ符号化システムについて符号化された信号が生ずるが、すべての符号化音源は３６０°のステージ内で前記回転角だけ回転した位置にあるようになるという意味で、数学的回転対称性を備えている。

数学的回転対称性を有するこのような符号化システム間で変換を行う階層システムを設計することは、たとえば、１ＭＸ技術に関連して、知られているが、これまで、従来技術では縦列接続可能階層を設計する方法は知られておらず、従来技術の指向性符号化システムの幾つか、特に３個以上のチャンネルを使用するもの、は回転対称性が欠けている。Ｂ様式は数学的回転対称性を備えているが、図３７と関連して説明した縦列接続可能階層を成す他のシステムはどれも数学的回転対称性が無い。

付属書直交変換階層下記アップ変換マトリックスは主観的に非常に良好な演技者であり、大きな数のスピーカにより元来意図したステレオ効果の主観的に最適な保存を行う。

３×２アツプ変換マトリツクスＲ３２この場合は、最良の主観的結果を得るために、次のような周波数依存変換マトリックスの使用を含んでいる。

ここでＡは５ｋｌ（ｚより下でゲイン−１を、５ｋＨｚより上でゲイン＋１を有する全バス回路ゲインである。Ａ＝Ｏとおくと、妥当な周波数不依存アップ変換マトリックスが得られるが、周波数依存の場合はど良好ではない。

４×３アツプ変換マトリツクスＲ４３５Ｘ４アツプ変換マトリツクスＲ５４他のアップ変換マトリックス他のアップ変換マトリックスは好適には上の三つのマトリックスを縦列接続することにより形成される。これにより下記「複合」アップ変換マトリックスが得られる。

４×２アツプ変換マトリツクスＲ４２ここで前のように、Ａは好適に５ｋＨｚより下ではゲイン−１を、５ｋＨｚより上ではゲイン＋１を有する全パスであり、または周波数不依存の場合にはＡ＝Ｏである。

５Ｘ２アップ変換マトリックスＲ５２１−Ｒ６づ　（−０，１５２５＋　０．０６７６＾　０．６３２５　＋　０．０６７６Ａ）ここで前のようにＡは５ｋ）ｌｚより下でゲイン−１を、５ｋＨｚより上でゲイン＋１を有する全バスであり、または周波数不依存の場合にはＡ＝０である。

５×３アツプ変換マトリツクスＲ５Ｓダウン変換マトリツクスこの場合に対するダウン変換マトリックスは上においてＡ＝０とおき、マトリックス転置（すなわち、行を列に変え、およびその逆を行うこと）を行うことにより得られる）、この「転置性」は直交階層の場合に特別であって一般化されないことに注意する。したがって箪者等は下記ダウン変換マトリックスを得た。

２×３ダウン変換マトリツクスＲ２３３×４ダウン変換マトリツクスＲ５４４×５ダウン変換マトリツクスＲＡＳ２×４ダウン変換マトリツクスＩｈ４２×５ダウン変換マトリツクスＲ１５３×５ダウン変換マトリツクスＲ３゜単音ダウン変換Ｒ１ｎ　（ん＝２乃至５）Ｃｓ”０．７０７１　Ｌ２　＋　０．７０７１　Ｒ２Ｃ１＝０．５０００　Ｌ３　＋　０．７０７１　Ｃｓ　＋　０．５０００　Ｒ３Ｃ，＝０．３９９８　Ｌ４＋　０．５８３２　Ｌ３　＋　０．５８３２　Ｒ５＋　０．３９９８　Ｒ。

Ｃ＋＝０．３３９４　Ｌ６＋　０．４７８６　Ｌ７　＋　０．５５７９０Ｓ　＋　０．４７８６　Ｒ７＋　０．３３９４　Ｒｂ選択ダウン／アップ変換マトリックス３→２→３の変換Ｒ３２Ｒ２５４→３→４の変換Ｒ４３Ｒ３４上の変換マトリックスは複合器パラメータφ、φ′、φ３、φ０、φ４、φ５、（ａ、ｂ、ｃ）の特定の値に従フて最適化されている。異なるスピーカ配置に関連するわずかに異なる値は、上とは異なる余裕のある方程式を与えるが、すべての場合について、係数はここに示したものとわずかしか違わない。

Ｉ −ＦＩＧ、　１ｃ　− −ＦＩＧ、１ｅ　− Ｃ３ −ＦＩＧ、　１ｆ− −ＦＩＧ、１ｇ− ζ♂に的ふレトトＬ／）≦ −ＦＩＧ、１６− □口Ｇ、　２０□ ＬＪ５　３０　１５　０　−１５　−３０　−１ｔ５パンポツト角　θ −ＦＩＧ、２Ｆ−− パンポツト角　θ −ＦＩＧ−２’ｌ　− パンポツト角　θ −Ｆ　１．３　、２３− ４５　３０　７５　０　−７５　−３０　−ｔＪ５パンポット角　θ −ＦＩＧ、２Ｌ＋− ４５３０７５０−Ｆ５　−３０　−４５パンポツト角　θ −ＦＩＧ、２Ｓ− Ｃすｒ−一一一コ −ＦＩＧ、　２９− −ＦＩＧ、３０− −　Ｆ’ｌＧ、３１　−□ 梢 −ＦＩＧ　３３− 信号源／再生モード　伝送オプション国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】１．ｎ１、ｎ２が１より大きい整数で且つｎ２＞ｎ１であるとき、ｎ１個のスピーカにより再生するため立体音響的に符号化されている第１のオーディオ信号（２０）をｎ２個の拡声器により再生するため立体音響的に符号化されている第２のオーディオ信号（４０）に変換するマトリックス変換器Ｒｎ２，ｎ１において、マトリックス変換器Ｒは実質上、周波数依存であり得る比例常数全体の内部に、符号化オーディオ信号の全再生エネルギおよび再生指向性効果を保存するよう構成されていることを特徴とするマトリックス変換器。２．前記マトリックス変換器は更に、第２の比例常数の内部に、速度ベクトルの再生角度配置を実質上保存するようになっており、更に、第３の比例常数の内部に、音の強さベクトルの再生角度配置を実質上保存するようになっている請求項１に記載のマトリックス変換器。３．前記第２の比例常数の前記第３の比例常数に対する比は１／２と２との間にある請求項２に記載のマトリックス変換器。４．第１のオーディオ信号により表わされる前記拡声器供給信号を前記第２のオーディオ信号により表わされる拡声器供給信号に接続マトリックス関係により表わされているマトリックス係数は、オーディオ周波数範囲の数オクターブにわたり幾つかのマトリックス係数が実質上、優勢なまたは最大の係数と逆極性のものであり且つ優勢なまたは最大の係数の２／５の大きさのものであり、前記第１の数ｎ１個の拡声器により再生しようとする二つの立体音響信号成分は前記マトリックス変換器により前記第２の数ｎ２個の拡声器により３デシベル未満だけ異なるエネルギゲインで再生される請求項１、２、または３に記載のマトリックス変換器。５．前記二つの立体音響信号成分は２デシベル未満だけ異なるエネルギゲインで再生される請求項４に記載のマトリックス変換器。８．前記二つの立体音響信号成分は１デシベル未満だけ異なるエネルギゲインで再生される請求項５に記載のマトリックス変換器。７．前記第８の比例常数は、７００Ｈｚと３ｋＨｚとの間の周波数のオーディオ帯域内より５ｋＨｚより上のオーディオ周波数帯域内で大きいように構成されている請求項２から６までのいずれかに記載のマトリックス変換器。８．ｎ１は２に等しく、前記第３の比例常数は周波数によって変る請求項２から７までのいずれかに記載のマトリックス変換器。９．ｎ１は２に等しく、第１のオーディオ信号の差成分を表す信号成分のゲインを変える効果を有する再生幅を修正する手段が設けられている請求項１から８までのいずれかに記載のマトリックス変換器。１０．前記第１および第２のオーディオ信号は、架空の前向き方向の周りの反射に対して実賃上左／右対称であるスピーカ構成に対して立体音響的に符号化されており、前記マトリックス変換器は、左の入力信号および出力信号のすべてがその対称的に配設された右の対偶物と交換された場合、前記マトリックス手段により与えられる結果が実質上不変であるという意味で左／右対称である請求項１から９までに記載のマトリックス変換器。１１．マトリックスは第２のオーディオ信号の再生速度ベクトルの角度配置が、オーディオ周波数範囲の数オクターブにわたる周波数でその信号の再生された音の強さベクトルの角度配置に実質上等しいように構成されている請求項１から１０までのいずれかに記載のマトリックス変換器。１２．第１の左右対称立体音響構成を成して配置されている第１の複数の拡声器により再生しようとする信号に比例する第１の複数の信号に応答して第２の左右対称音響構成を成して配置されている更に大きい第２の複数の拡声器により再生しようとする記号に比例する第２の複数の信号を発生するマトリックス再生復号手段において、該マトリックス復号手段は、前記第１の構成を成す左右対称に配設された拡声器対に対して目的とする信号の各組に対する入力和および入力差マトリックス手段と、前記和信号のすべておよび前記第１の構成への中央拡声器供給信号に比例する前記第１の複数の信号のすべてに応答して、信号の数より少くない第１の数の信号を第１の出力信号の第１の線形手段またはマトリックス手段に供給する第１の線形手段またはマトリックス手段と、前記すべての差信号に応答して前記差信号の数より少くない第２の数の出力差信号を発生する手段であって、前記第１の数および前記第２の数は最大で前記第２の複数にまで加算されるものである第２の線形手段またはマトリックス手段と、一つが前記第２の構成を成す各左右対称拡声器対と関連し、各々が前記第１の出力信号の一つおよび前記出力差信号の一つに応答して前記第２の構成を成す前記関連拡声器対のために意図している前記第２の信号から信号を発生する出力和および出力差マトリックス手段と、を備え、これにより前記第２の構成に対する中央拡声器供給信号に比例する前記第２の複数の信号のいずれかを前記第１の線形手段またはマトリックス手段の一つの出力から得るマトリックス再生復号手段。１３．前記復号手段は請求項１０または１１に記載するマトリックス変換器を備えている請求項１２に記載のマトリックス再生復号手段。１４．２スピーカ立体音響構成のそれぞれの左および右の拡声器のために意図している信号Ｌ２およびＲ２に応答して３スピーカステレオ構成のそれぞれの左、中央、および右の拡声器により再生しようとする信号Ｌ３、Ｃ３、およびＲ３を発生するマトリックス交換器において、ｐ＝２および３に対してＨｐ＝２−１／２（Ｌｐ＋Ｒｐ）、およびＳｐ＝２−１／２（Ｌｐ−Ｒｐ）とし、φを周波数によって変ることのある１５°と７５°との間のパラメータとし、ｗをやはり周波数に依存するｓｉｎφより大きい幅ゲインとし、φは低い低音周波数において０ °または９０°に近い値を取ることができるとき、実質上▲数式、化学式、表等があります▼ およびＳ３＝ｗＳ２を周波数と共に変り得るゲイン比例常数全体の中に保存する請求項１から１３までのいずれかに記載のマトリックス変換器。１５．２スピーカステレオ構成のそれぞれの左および右の拡声器のために意図している信号Ｌ２およびＲ２に応答して４スピーカステレオ構成のそれぞれの外側左、内側左、内側右、および外側右の拡声器により再生しようとする信号Ｌ４、Ｌ５、Ｒ５、およびＲ４を発生するマトリックス変換器において、ｐ＝２、４、および５に対してＨｐ＝２−１／２（Ｌｐ＋Ｒｐ）およびＳｐ＝２−１／２（Ｌｐ−Ｒｐ）とし、φ４２、φＤ、およびｗは周波数と共に変り得るパラメータとし、φれは３９．７９°＝５０．３６°−１０．５７°のその「保存復号器」値の２５°以内にあり、φＤは２８．６４°のその「保存復号器」値の１５°以内にあり、φ４２およびφＤは低い低音周波数において０°と９０°との間にあり得るとしたとき、実質上 ▲数式、化学式、表等があります▼ および ▲数式、化学式、表等があります▼ を周波数と共に変り得るゲイン比例常数全体の中に保存する請求項１から１３までのいずれかに記載するマトリックス交換器。１６．３スピーカステレオ構成のそれぞれの左、中央、および右の拡声器のために意図している信号Ｌ３、Ｃ３、およびＲ３に応答して４スピーカステレオ構成のそれぞれの外側左、内側左、内側右、および外側右の拡声器により再生しようとする信号Ｌ４、Ｌ５、Ｒ５、およびＲ４を発生するマトリックス変換器において、ｐ＝８、４、および５に対してＨｐ＝２−１／２（Ｌｐ＋Ｒｐ）およびＳｐ＝２−１／２（Ｌｐ−Ｒｐ）とし、φｏおよびφＤは周波数と共に変り得る所定の角度パラメータであるとしたとき、実質上▲数式、化学式、表等があります▼ および ▲数式、化学式、表等があります▼ を周波数と共に変り得るゲイン比例常数全体の中に保存する請求項１から７までまたは請求項１０から１３までのいずれかに記載のマトリックス変換器。１７．４スピーカステレオ構成のそれぞれの外側左、内側左、内側右、および外側右の拡声器により再生しようとする信号Ｌ４、Ｌ５、Ｒ５、およびＥ４に応答して５スピーカステレオ構成のそれぞれの外側左、内側左、内側右、および外側右の拡声器により再生しようとする信号Ｌ６、Ｌ７、Ｃ５、Ｒ７、およびＲ６を発生するもので、ここに記述しだような５×４エネルギ保存マトリックスを備えている請求項１から７までまたは請求項１０から１３までに記載のマトリックス変換器。１８．再生復号器は第１のオーディオ信号を伝送または記録媒体を受取るよう構成されている入力とｎ２個の拡声器供給信号に対応する信号を出力する手段とを備えている前掲各請求項のいずれか一つに記載のマトリックス変換器を備えたマトリックス再生復号器。１９．成分Ｗ、Ｘ、およびＹ、またはその線形組合せを有する第１の立体音響的に符号化されたオーディオ信号を、ｎ２を整数≧３として、ｎ２個の拡声器により再生するための第２の立体音響的に符号化された信号に変換する変換マトリックスにおいて、該変換マトリックスは、一方の入力で全方向性成分Ｗおよび第１の速度成分の和から形成される第１の信号Ｍｄｅｃを受け、他方の入力で他の速度成分Ｙから形成される信号Ｓｄｅｃを受けるよう構成された前掲請求項のいずれかに記載のｎ２×２変換マトリックス手段と、前記成分ＷとＸとの差Ｔｄｅｃから得られる更に他の信号成分を出力する手段と、を備えている変換マトリックス。２０．更に、和および差の成分ＭｄｅｃおよびＴｄｅｃに周波数依存であり得る角度（φ−４５°）だけ回転を加えるよう構成されている回転マトリックスを備えている請求項１９に記載の交換マトリックス。２１．φは実質上５ｋＨｚより下の実質上２５°から４５°までの範囲の低い値から５ｋＨｚより上の実質上４５°から実質６５°までの範囲の高い値まで変る請求項２０に記載の変換マトリックス。２２．更に、可変減衰を差成分Ｔｄｅｃに加える手段を備えている請求項１９から２１までのいずれか１に記載の変換マトリックス。２３．スクリーンおよび左および右の拡声器に対して中心に設置された一つ以上の拡声器を備えている視聴覚システムであって、該システムは請求項１８に記載のマトリックス再生復号器を備えている視聴覚システム。２４．請求項１８に記載のマトリックス再生復号器を備えている可搬オーディオシステム。２５．請求項１８に記載のマトリックス再生復号器を備えている車両内に設置するためのオーディオ再生システム。２６．請求項１８に記載のマトリックス再生復号器を備えている公衆アドレスシステム。２７．伝送符号化器は第１のオーディオ信号を受けるよう構成されている入力と、第２のオーディオ信号を伝送または記録媒体に出力する出力とを備えている、前掲請求項のいずれか一つに記載するマトリックス復号器を備えた伝送マトリックス復号器。２８．更に、マトリックス変換器の伝送マトリックス復号器のマトリックス係数を変える時間変化伝送マトリックス係数を運ぶ伝送側鎖信号に応答する手段を備えており、前記係数は伝送信号内の知覚雑音誤差を極力少くするように変えられる請求項１８に記載の伝送復号器。２９．ｎ１、ｎ２を１より大きい整数とし且つｎ２＜ｎ１として、ｎ１個のスピーカにより再生するよう立体音響的に符号化されている第１のオーディオ信号をｎ２個の拡声器により再生するよう立体音響的に符号化されている第２のオーディオ信号に変換するマトリックス変換器Ｒｎ２，ｎ１であって、マトリックスは請求項１から１７までのいずれか一つに記載のマトリックス変換器Ｒｎ１，ｎ２の係数のマトリックス転置であることを特徴とするマトリックス変換器。３０．ｉ、ｊを整数とし、且つｉ、ｊの少くとも一つが変換マトリックスの一つ以上に対して≧３であるとして、ｉ個の拡声器により再生するよう符号化されている入力オーディオ信号をｊ個の拡声器により再生するよう符号化されている出力オーディオ信号に変換する複数の変換マトリックスＲｊｉを直列に備えているオーディオ伝送／再生システムにおいて、変換マトリックスは、どれか二つのマトリックスＲｎ３ｎ２、Ｒｎ２ｎ１に対して、ｎ２≧ｍｉｎ（ｎ１、ｎ２）であればＲｎ３ｎ２　Ｒｎ２ｎ１＝Ｒｎ３ｎ１ｎ２≧ｎ１であれば、Ｒｎ１ｎ２　Ｒｎ２ｎ１＝Ｉｎ１ｎ１、ただしＩｎｎはｎ×ｎ恒等マトリックスであるという条件を満たし、且つｊ＞ｉである場合に変換マトリックスＲｊｉが、周波数依存であり得る比例常数全体の内部に符号化オーディオ信号の全再生エネルギを実質上保存するよう構成されているエネルギ保存マトリックスである、縦列接続可能な階層を形成しているオーディオ伝送／再生システム。３１．請求項１から１７までのいずれか一つに記載の縦列接続マトリックス変換器Ｒｎ２ｎ１およびＲｎ３ｎ２により決まる係数を備えているマトリックス変換器Ｒｎ３ｎ１０３２．更に、異なる拡声器と聴取域内部の所定の位置との間の距離の差を補償するように供給信号に対応する前記信号の一つ以上に遅延を導入する遅延補償手段を備え、これにより聴取区域にわたり所要の立体音響効果を維持する請求項１８に記載のマトリックス再生復号器。３３．変換器に入力される第１のオーディオ信号は伝送信号である請求項１から１７までのいずれか一つに記載のマトリックス交換器。３４．前記マトリックス変換器のマトリックス係数は実質上、直交、単位、またはエネルギ保存マトリックスを形成している請求項１８に記載の伝送マトリックス符号化器。３５．交換された前記マトリックスのマトリックス係数は実質上、直交、単位、またはエネルギ保存であるマトリックス、またはエネルギ保存マトリックスを結合したエルミートマトリックスを形成する請求項１８に記載のマトリックス再生復号器。３６．変換器は理想的な直交、単位、エネルギ保存、またはエルミート結合マトリックスの性能から３ｄＢを超えないだけ、好適には２ｄＢを超えないだけ、また更に好適には１ｄＢを超えないだけはずれている請求項３４または３５に記載の符号化器または符号化器。３７．第１の数ｎｉ個のチャンネルにより伝送／再生するよう指向的に符号化されている第１の信号を第２の数ｎｊ個のチャンネルにより再生するよう指向的に符号化されている第２の信号に変換する複数の変換マトリックスＲｊｉを直列に備えているオーディオ伝送／再生システムにおいて、ｎｉ、ｎｊの少くとも一つは≧３であり、マトリックスは、ここに規定する限り、縦列接続可能な階層の要素であり、指向的に符号化された信号の少なくとも一つはその指向性符号化が数学的回転対称性を与えない再生様式用であるオーディオ伝送／再生システム。３８．図１４、図１５、および図１６のアルゴリズムに従って構成されている複数の変換マトリックスを備えているオーディオ伝送／再生システム。３９．Ｂ様式信号はステレオ和信号Ｍが指向性成分Ｗと速度成分Ｘとの前方対向組合せから形成され、差成分Ｓが側路成分Ｙに比例し、前方ステージを横断して符号化されている信号に甚だしく鈍感である後方単音信号ＢがＷおよびＸの後方対向組合せから形成されている前方ステージおよび後方ステージステレオの階層。４０．請求項３９に記載のマトリックスの逆として形成され、ステレオチャンネルからアンビソニック音またはサラウンドサウンドまたは前方／後方ステージステレオシステムの再生用Ｂ様式信号を得るよう構成されている変換マトリックスを備えている前方および後方ステージステレオ伝送／再生階層に使用する復号器。