JPH0690500A - 音像定位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 音像の偏った定位を防止しながら、尚かつ、
充分なステレオ感を得ることができる音像定位制御装置
を提供することにある。 【構成】 第１及び第２の入力信号を合成して合成信号
を生成する加算器１と、第１及び第２の入力信号を所定
の制御信号に基づいて係数制御して適応処理し第１及び
第２の推定信号を生成する適応フィルタ２ａ，２ｂと、
合成信号から第１及び第２の推定信号を減算して第１及
び第２の誤差信号を得る減算器３ａ，３ｂと、第１及び
第２の誤差信号の平均自乗値を最小と成さしめる所定の
制御信号を適応フィルタ２ａ，２ｂに与える係数制御手
段６ａ，６ｂと、第１の入力信号と第２の誤差信号との
差分及び第２の入力信号と第１の誤差信号との差分とを
合成して合成出力信号を生成する減算器４ａ，４ｂ及び
加算器５とを備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２チャンネルのステレオ
音を出力する３スピーカシステムに使用される音像定位
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にステレオ信号の再生にはＲチャン
ネル信号用とＬチャンネル信号用との二つのスピーカか
らなる２スピーカシステムが多く用いられている。

【０００３】この２スピーカシステムによれば、図５に
示すように聴取者と二つのスピーカとが正三角形を成す
位置で聴取者が聴取するのが理想的とされている。

【０００４】しかしながら、聴取者は必ずしも理想的な
位置で聴取できるとは限らず、図６（Ａ）に示すように
聴取者と二つのスピーカの間の角度が広がると、本来二
つのスピーカの中間に定位してほしい音像がぼけてしま
う場合がある。また、車載用の場合には、図６（Ｂ）に
示すように聴取者が二つのスピーカと等距離でない位置
で聴取することになり、聴取者に近いスピーカに音像が
偏って定位してしまうといった事態が生じた。

【０００５】そこで、上記欠点を解決するために３スピ
ーカシステムが提案されている。３スピーカシステムは
ＲスピーカとＬスピーカとの中間位置に中央スピーカを
設けたものである。図７は上記３スピーカシステムに使
用された従来の音像定位制御装置の概略を示すブロック
図である。尚、Ｒスピーカ、Ｌスピーカ及び中央スピー
カは図示しない。

【０００６】図７において音像定位制御装置は、入力信
号を乗算処理する係数器１０と、前記係数器１０で行う
のと同数値の乗算係数で入力信号を乗算処理する係数器
１１と、前記各入力信号を合成して合成信号を送出する
加算器１２と、前記合成信号を乗算処理する係数器１３
とを有している。

【０００７】次に上記従来の音像定位制御装置の動作に
ついて説明する。

【０００８】図７において、Ｒチャンネルの入力信号Ｒ
E1は分岐して係数器１０と加算器１２とに供給する。係
数器１０はＲE1に係数ｘを乗算して出力信号ｘ・ＲE1を
Ｒスピーカに供給する。また、Ｌチャンネルの入力信号
ＬE1は分岐して係数器１１と加算器１２とに供給し、前
記係数器１１はＬE1に係数ｘを乗算して出力信号ｘ・Ｌ
E1をＬスピーカに供給する。また、加算器１２は、前記
ＬE1とＲE1とを合成して合成信号ＣE1（ＣE1＝ＲE1＋Ｌ
E1）を係数器１３に供給する。前記係数器１３は、前記
ＣE1に係数ｙを乗算して合成出力信号ｙ・ＣE1を中央ス
ピーカに供給する。

【０００９】上記従来の音像定位制御装置によれば、二
つのスピーカの間隔が広い場合の音像のぼけや、二つの
スピーカと聴取者が等距離でない場合の音像定位の偏り
は、多少改善することができる。

【００１０】しかしながら、中央スピーカからはＲE1，
ＬE1の音声が同時に出力されるので、ステレオ感が損な
われてしまうという欠点があった。

【００１１】また、再生時にスピーカ間に音像が定位す
るように下記のように記録媒体に録音されたものが考え
られる。

【００１２】一般にステレオ用記録媒体、例えばＣＤ、
テープ等は、理想的な聴取環境で聴取した場合、Ｌチャ
ンネルとＲチャンネルとをそれぞれ出力するスピーカ間
に音像が定位するように録音されている。このようにス
テレオ再生での定位を与える方式としては、音（楽器
音、音声等）をそれぞれのチャンネルにレベル差（振幅
差）や時間差を付け加えて録音することにより実現して
いる。

【００１３】例えば図８はレベル差を付け加えて録音し
た記録媒体のＬチャンネルとＲチャンネルとの各信号
と、音像定位との関係を示す説明図である。

【００１４】図８（Ａ）においてＬチャンネルとＲチャ
ンネルとが同位相、同振幅である場合、音像は二つのス
ピーカの中央に定位する。しかしながら、図８（Ｂ）に
おいてＲチャンネルにのみ信号がある場合、音像はＲス
ピーカに定位し、図８（Ｃ）においてＬチャンネルにの
み信号がある場合、音像はＬスピーカに定位する。

【００１５】次に録音時に予め記録媒体に記録されたＬ
チャンネルとＲチャンネルには、互いに相関性をもつ中
央成分信号０．５Ｃが存在する。この中央成分信号を考
慮して、前記図７の音像定位装置に供給した場合の動作
を説明する。この場合、Ｌチャンネル及びＲチャンネル
の信号で相関性のない信号をそれぞれＬ及びＲで表わ
す。

【００１６】図７において、入力信号Ｒ1 （Ｒ1 ＝Ｒ＋
０．５Ｃ）は分岐して係数器１０と加算器１２とに供給
される。前記係数器１０はＲ1 に係数ｘを乗算して出力
信号ｘ・Ｒ1 をＲスピーカに供給する。また、入力信号
Ｌ1 （Ｌ1 ＝Ｌ＋０．５Ｃ）は分岐して係数器１１と前
記加算器１２とに供給され、前記係数器１１は係数ｘを
乗算処理して出力信号ｘ・Ｌ1 をＬスピーカに供給す
る。また、加算器１２は前記Ｒ1 とＬ1 とを合成して合
成信号Ｃ0 （Ｃ0 ＝Ｌ＋Ｒ＋Ｃ）を係数器１３に供給す
る。そして、前記係数器１３は係数ｙを乗算処理するこ
とにより合成出力信号ｙ・Ｃ0 を中央スピーカに供給す
る。

【００１７】上記従来の音像定位制御装置によれば、中
央スピーカに合成出力信号ｙ・( Ｌ＋Ｒ＋Ｃ) が出力さ
れるので音像が偏って定位するのを防止することができ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
音像定位制御装置を用いた３スピーカシステムによれ
ば、左右のスピーカから中央成分信号の音が送出され、
中央スピーカからは中央成分信号のみならず左右スピー
カ用の信号が合成して出力されるために、ステレオ感が
充分には得られないという問題点があった。

【００１９】本発明は上記問題点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、音像の偏った定位を
防止しながら、尚かつ、充分なステレオ感を得ることが
できる音像定位制御装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、第１及び第２の入力信号を処理して、離間
して配置されたＬスピーカ及びＲスピーカ並びに該二つ
のスピーカの中間に配置された中央スピーカに供給する
音像定位制御装置であって、前記第１の入力信号の内、
前記第２の入力信号と相関性のない信号を前記Ｌスピー
カに供給する手段と、前記第２の入力信号の内、前記第
１の入力信号と相関性のない信号を前記Ｒスピーカに供
給する手段と、前記第１及び第２の入力信号の内、互い
に相関性のある信号同士を合成して前記中央スピーカに
供給する手段とを備えたことを特徴とする。

【００２１】

【作用】かかる構成により、Ｌ及びＲスピーカからはＬ
及びＲスピーカ用の信号の音声のみが出力され、かつ中
央スピーカからは第１及び第２の入力信号の内、互いに
相関性のある信号同志を合成した中央成分信号の音声の
みが出力されるので、音像の偏った定位を防止しなが
ら、尚かつ、充分なステレオ感を聴取者は得ることがで
きる。

【００２２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の音像定位制御
装置を用いた３スピーカシステムの実施例について説明
する。本実施例の音像定位制御装置は、目標信号を推定
する適応フィルタを使用している。

【００２３】ここでの適応フィルタはデジタル信号処理
で実現でき、適応フィルタを実現するためのアルゴリズ
ムは多数あるが、本システムでは、平均自乗誤差の最小
値を求めるＬＭＳアルゴリズムで実現でき、適応フィル
タをＦＩＲフィルタで構成する場合には数１０タップで
効果を得ることができる。

【００２４】次にＦＩＲフィルタで構成された前記適応
フィルタを原理を交えて説明する。図１はＦＩＲフィル
タで構成される適応フィルタの原理を説明するブロック
図である。

【００２５】図１において、適応フィルタはフィルタ係
数を変えながら入力信号ｘをフィルタ処理して出力信号
ｙに近似するように目標信号ｄを出力する。すなわち、
目標信号ｄから出力信号ｙを減算処理して誤差信号ｅの
平均自乗を最小限にすることが適応フィルタの目的であ
る。そこで、誤差信号ｅの自乗平均値である自乗平均誤
差をＥ［ｅ² ］と記す。

【００２６】この原理を踏まえて本発明の音像定位制御
装置を説明する。

【００２７】本発明の音像定位制御装置は、第１及び第
２の入力信号を処理して、離間して配置されたＬスピー
カ及びＲスピーカ並びに該二つのスピーカの中間に配置
された中央スピーカに供給する音像定位制御装置であっ
て、前記第１の入力信号の内、前記第２の入力信号と相
関性のない信号を前記Ｌスピーカに供給する手段と、前
記第２の入力信号の内、前記第１の入力信号と相関性の
ない信号を前記Ｒスピーカに供給する手段と、前記第１
及び第２の入力信号の内、互いに相関性のある信号同士
を合成して前記中央スピーカに供給する手段とを備えた
ものである。

【００２８】図２は上記構成のさらに詳細なブロック図
である。図２に示す音像定位制御装置は、二つの入力信
号Ｌ1 及びＲ1 を合成して合成信号Ｃ0 を生成する合成
手段である加算器１と、前記Ｌ1 及びＲ1 を所定の制御
信号に基づいてそれぞれ係数制御して適応処理し二つの
推定信号Ｌ1'及びＲ1'を生成する適応処理手段である適
応フィルタ２ａ，２ｂと、前記Ｃ0 からＬ1'及びＲ1'を
それぞれ減算して二つの誤差信号Ｒ0 及びＬ0 を得る減
算手段である減算器３ａ，３ｂと、前記Ｒ0 及びＬ0 に
応じて所定の制御信号を前記適応フィルタ２ａ，２ｂに
与える係数制御手段６ａ，６ｂとを有し、Ｌ1 とＬ0 と
の差分を得る減算器４ａと、Ｒ1 とＲ0との差分を得る
減算器４ｂと、減算器４ａ，４ｂの出力信号を合成して
合成出力信号Ｃ1 を生成する加算器５とで構成される演
算手段とを備えている。尚、図２には示していないが、
誤差信号Ｒ0 及びＬ0 並びに合成出力信号Ｃ1 に変換・
増幅等の信号処理を施して、離間して配置されたＲスピ
ーカ、Ｌスピーカ及び該二つのスピーカの中間に配置さ
れた中央スピーカに供給する出力手段（いずれも図示せ
ず）とを備えている。

【００２９】次に上記のように構成された本発明の音像
定位制御装置の動作を説明する。

【００３０】図２において、入力信号Ｌ1 （Ｌ1 ＝Ｌ＋
０．５Ｃ）と入力信号Ｒ1 （Ｒ1 ＝Ｒ＋０．５Ｃ）とが
二つの入力信号として供給される。

【００３１】Ｌ1 は、それぞれ分岐して加算器１と適応
フィルタ２ａと減算器４ａとに供給される。また、Ｒ1
も同様に加算器１と適応フィルタ２ｂと減算器４ｂとに
それぞれ供給される。

【００３２】前記加算器１は前記Ｌ1 とＲ1 とを加算処
理して合成信号Ｃ0 （Ｃ0 ＝Ｌ＋Ｒ＋Ｃ）を各減算器３
ａ，３ｂとに供給する。

【００３３】前記適応フィルタ２ａは後述する制御信号
に基づいてＬ1 をフィルタ処理して推定信号Ｌ1'（Ｌ1'
＝ (Ｌ＋０．５Ｃ)'）を減算器３ａに供給する。そし
て、減算器３ａは前記Ｃ0 からＬ1'を減算処理して誤差
信号Ｒ0 を、減算器４ｂと図示せぬ出力手段を介してＲ
スピーカとに供給する。また、前記適応フィルタ２ａの
制御信号は前記減算器３ａで減算処理されたＲ0 に基づ
いて係数制御手段６ａで生成される。

【００３４】そして、減算器４ｂは、Ｒ1 （Ｒ1 ＝Ｒ＋
０．５Ｃ）からＲ0 を減算処理してその差分０．５Ｃを
加算器５に供給する。

【００３５】そして、加算器５は、前記減算器４ｂで処
理された差分と減算器４ａで処理された差分を加算処理
して合成出力信号Ｃ1 （Ｃ1 ＝０．５Ｃ＋０．５Ｃ＝
Ｃ）を出力手段を介して中央スピーカに供給する。

【００３６】従って、前記誤差信号Ｒ0 及び誤差信号Ｌ
0 並びに前記合成出力信号Ｃ1 を、離間して配置された
Ｒスピーカ及びＬスピーカ並びに該二つのスピーカの中
間に配置された中央スピーカに供給するものである。

【００３７】図３は上記適応フィルタの原理を、本シス
テムのＬチャンネル側に適用したものであり、Ｒチャン
ネル側も全く同様の構成であり、その説明は省略する。

【００３８】図３において、入力信号Ｌ1 （Ｌ1 ＝Ｌ＋
０．５Ｃ）と入力信号Ｒ1 （Ｒ1 ＝Ｒ＋０．５Ｃ）とは
それぞれ中央成分信号０．５Ｃを同位相、同振幅で記録
されており、Ｌ，Ｒ，Ｃに相関はないものとする。

【００３９】図３の関係を式に表すと数１に示すように
なる。推定信号Ｌ1'（Ｌ1'＝( Ｌ＋０．５Ｃ) ´）は前
記Ｌ1 を適応フィルタ２ａでフィルタ処理して誤差信号
Ｒ0の自乗平均値を最小限するようにしたものである。

【００４０】

【数１】 そして、この自乗平均誤差は数２に示すようになる。

【００４１】

【数２】 そして、Ｌ，Ｒ，Ｃは無相関であるので、数２に示す右
辺第２項は０になり、数３に示す式になる。

【００４２】

【数３】 ここでＥ［Ｒ² ］はフィルタ係数に依存しないために、
適応フィルタ２ａがＥ［Ｒ0 ² ］を最小にすることは数
３の右辺第２項を数４に示すように最小にすることであ
る。従って数３は数５に示すようになる。

【００４３】

【数４】

【００４４】

【数５】 数５に示す式から明らかなように本実施例の音像定位制
御装置によれば、入力信号Ｌ1 及びＲ1 から中央成分信
号０．５Ｃを削除したＬスピーカ及びＲスピーカ用の信
号Ｌ及びＲが得られたことになる。

【００４５】上記のように構成された本発明の音像定位
制御装置を用いた３スピーカシステムによれば、図４に
示すようにＬスピーカとＲスピーカには信号Ｌと信号Ｒ
とのそれぞれの音声が出力され、尚かつ中央スピーカに
は合成出力信号Ｃ1 、すなわち入力信号Ｌ1 及びＲ1 内
の互いに相関性のある中央成分信号Ｃだけの音声が出力
される。

【００４６】従って、音像の偏った定位を防止しなが
ら、尚かつ、充分なステレオ感を聴取者は得ることがで
きる。

【００４７】

【発明の効果】上記のように構成された本発明の音像定
位制御装置は、第１及び第２の入力信号を処理して、離
間して配置されたＬスピーカ及びＲスピーカ並びに該二
つのスピーカの中間に配置された中央スピーカに供給す
る音像定位制御装置であって、前記第１の入力信号の
内、前記第２の入力信号と相関性のない信号を前記Ｌス
ピーカに供給する手段と、前記第２の入力信号の内、前
記第１の入力信号と相関性のない信号を前記Ｒスピーカ
に供給する手段と、前記第１及び第２の入力信号の内、
互いに相関性のある信号同士を合成して前記中央スピー
カに供給する手段とを備えたので、Ｌ及びＲスピーカか
らはそれぞれＬスピーカ及びＲスピーカ用のＬ信号とＲ
信号の音声がそれぞれ出力され、かつ中央スピーカから
は互いに相関性のある中央成分信号のみの音声が出力さ
れることにより、音像の偏った定位を防止しながら、尚
かつ、充分なステレオ感を聴取者は得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される適応フィルタの原理を説明
するブロック図である。

【図２】本発明の音像定位制御装置の概略を示すブロッ
ク図である。

【図３】本実施例における適応フィルタの概略を示すブ
ロック図である。

【図４】本発明の音像定位制御装置を用いた３スピーカ
システムの音像定位を説明する説明図である。

【図５】理想的な２スピーカシステムの位置関係を示す
説明図である。

【図６】（Ａ）従来の２スピーカシステムの位置関係を
示す説明図である。 （Ｂ）従来の２スピーカシステムの位置関係を示す説明
図である。

【図７】従来の３スピーカシステムに用いた音像定位制
御装置の概略を示すブロック図である。

【図８】レベル差を付け加えて録音した記録媒体のＬチ
ャンネルとＲチャンネルとの各信号と、音像定位との関
係を示す説明図である。 （Ａ）ＬＲ両チャンネルに信号が含まれている場合 （Ｂ）Ｒチャンネルだけに信号が含まれている場合 （Ｃ）Ｌチャンネルだけに信号が含まれている場合

【符号の説明】

１ 加算器（合成手段） ２ａ、２ｂ 適応フィルタ（適応処理手段） ３ａ、３ｂ 減算器（減算手段） ４ａ、４ｂ 減算器（演算手段） ５ 加算器（演算手段） ６ａ，６ｂ 係数制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の入力信号を処理して、離
   間して配置されたＬスピーカ及びＲスピーカ並びに該二
   つのスピーカの中間に配置された中央スピーカに供給す
   る音像定位制御装置であって、 前記第１の入力信号の内、前記第２の入力信号と相関性
   のない信号を前記Ｌスピーカに供給する手段と、 前記第２の入力信号の内、前記第１の入力信号と相関性
   のない信号を前記Ｒスピーカに供給する手段と、 前記第１及び第２の入力信号の内、互いに相関性のある
   信号同士を合成して前記中央スピーカに供給する手段と
   を備えたことを特徴とする音像定位制御装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の入力信号を合成して
   合成信号を生成する合成手段と、 前記第１及び第２の入力信号を所定の制御信号に基づい
   て係数制御して適応処理し第１及び第２の推定信号を生
   成する適応処理手段と、 前記合成信号から前記第１及び第２の推定信号を減算し
   て第１及び第２の誤差信号を得る減算手段と、 前記第１及び第２の誤差信号の平均自乗値を最小と成さ
   しめる所定の制御信号を前記適応処理手段に与える係数
   制御手段と、 前記第１の入力信号と第２の誤差信号との差分及び前記
   第２の入力信号と第１の誤差信号との差分とを合成して
   合成出力信号を生成する演算手段と、 前記第１、第２の誤差信号及び合成出力信号を前記Ｒス
   ピーカ、Ｌスピーカ及び中央スピーカに供給する出力手
   段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の音像定位
   制御装置。