JPH09121400A - 奥行方向音響再生装置及び立体音響再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 聴取点の近距離までの音像の距離感制御を可
能とする。 【解決手段】 それぞれ直接音用の第１系統2aと間接音
用の第２系統2bと２系統の遅延素子7-9 ，16-18 を備え
た複数のスピーカ4-6 を分散配置し、第１系統の遅延素
子群の遅延量をスピーカ各々の出力する音波が直接音と
して空間のある位置に焦点を結ぶように設定し、第２系
統の遅延素子群の遅延量をスピーカ各々の出力する音波
が間接音として焦点を結ばないように設定し、外部から
与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力に配分
し、その一方を第１系統2aの遅延素子群に入力し、他方
を第２系統2bの遅延素子群に入力する音源信号配分手段
２を設け、第１系統と第２系統との間で音源信号のレベ
ル比を調節することにより、聴取点から前方へ近距離か
ら遠方まで広い範囲で奥行方向の音像の距離感制御を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は奥行のある音響の忠
実な再生を行う奥行方向音響再生装置と、この奥行方向
音響再生装置を左右に備えることによって立体音響の忠
実な再生を行う立体音響再生装置に関する。

【０００２】［発明の概要］本発明は、複数のスピーカ
から成るスピーカシステムを用い、聴取位置における直
接音が主として増強される直接音増強系統と、主として
間接音が増強される間接音増強系統とをそれらの出力信
号の加算信号で各スピーカを駆動するように配し、それ
ぞれの系統の入力端子を独立な２信号で駆動し、これら
の２信号のレベル比を変化させることによって聴取位置
における直接音と間接音との比率を変化させ、音像の距
離感を制御する音響再生装置であって、近距離から遠方
までの奥行方向の音像の距離感制御を可能にしたもので
ある。

【０００３】

【従来の技術】従来、音像の距離感を制御する方式とし
て次のようなものが知られている。その１つは図６に示
す構成のもので、２チャンネルステレオを用い、リバー
ブなどにより音源信号に間接音を付加し、その大小や特
性を調節することによって音像の距離感を変化させる方
式である。図６はこの２チャンネルステレオにおける音
像距離感制御の片チャンネル分の構成を示しているが、
音源信号入力端子１０１に入力される音源信号に対し
て、リバーブを構成する異なる遅延特性を持たせた多数
の遅延素子１０２〜１０４によって異なる遅延を与え、
これらを加算器１０５において元の音源信号に加算し、
増幅器１０６で増幅してスピーカ１０７から出力する構
成である。そして左右のチャンネルの遅延はさらに異な
る値を使用している。

【０００４】また他の従来例として、スピーカアレイを
用いた立体音響再生装置が特開平３−１５９５００号公
報に提案されている。これは図７に示す構成であって、
多数のスピーカ１１１〜１１３で構成されるスピーカア
レイと多数の焦点合成用遅延素子１１４〜１１６とによ
り空間のある位置に音波の焦点を結ばせ、その場所の音
圧を局所的に上昇させることによって仮想音源を合成
し、その場所に音像を知覚させるようにしたものであ
る。そして遅延量制御部１１７によって各遅延素子１１
４〜１１６の遅延量を変化させ、焦点の位置を移動させ
ることによって奥行方向も含めた音像の位置を制御す
る。なお、１１８〜１２０は各スピーカ１１１〜１１３
を駆動する増幅器である。

【０００５】これらに加えて、さらに頭部伝達関数を模
擬する方式や左右逆位相の音が頭内に定位することを利
用する方式も提案されているが、実用化されたものはな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の図６に示した従
来の音響再生装置の場合、スピーカ１０７よりも手前、
つまり聴取者側に音像を定位させることが困難である。
その理由は音源信号に間接音を付加しない場合にも、聴
取する部屋の壁面で音波が反射することによって間接音
が付加されるためである。この間接音は部屋、スピーカ
配置、聴取位置を固定した上で、部屋の応答の逆特性を
音源信号に畳込めば理論的には除去することができる
が、現実的ではない。

【０００７】これに加えて、図６に示した２チャンネル
ステレオ方式の場合、多数の遅延素子１０２〜１０４で
構成されるリバーブなどにより音源信号そのものに付加
される間接音の音色は聴取する部屋で付加される間接音
の音色と異なるものであるため、間接音の量により音色
が変化し、不自然な音に感じられる問題点もあった。

【０００８】また図７に示した従来の立体音響再生装置
の場合、多数のスピーカ１１１〜１１３で構成されるス
ピーカアレイの音波の焦点近傍で直接音の比率が単一ス
ピーカに比べて高くなるので、焦点を聴取者の近傍に合
成すれば音像をスピーカアレイよりも手前側に定位させ
ることができ、間接音も部屋で付加されるものであるの
で音色が自然である特長がある。

【０００９】しかしながら、このスピーカアレイによる
方式では音波の焦点を移動させるためにきわめて多数の
遅延素子１１４〜１１６の遅延量を実時間で変化させな
ければならず、そのために音声の記録、伝送にきわめて
多数のチャンネルを必要とする問題点がある。

【００１０】また図７に示した構成ではわずかに１つの
音像の位置を制御することができるにすぎず、複数の音
像の距離感を制御するためには各音源に独立な遅延量を
与え、それぞれに焦点を作る必要があるので、音像の数
に比例して必要な遅延素子の数が増大してしまい、加え
て、それぞれの遅延素子の出力から成る多チャンネル信
号同士を加算する特殊な回路を必要とし、システムがき
わめて複雑化する問題点がある。

【００１１】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、スピーカアレイシステムを用いて、し
かも少ない数のチャンネルの音声と遅延量一定の遅延素
子とで複数の音像をスピーカよりも手前側に知覚させ、
かつ移動させることができる奥行方向音響再生装置及び
立体音響再生装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の奥行方
向音響再生装置は、それぞれ直接音用の第１系統と間接
音用の第２系統との２系統の遅延素子を備えた複数のス
ピーカを分散配置し、前記第１系統の遅延素子群の遅延
量を前記スピーカ各々の出力する音波が直接音として空
間のある位置に焦点を結ぶように設定し、前記第２系統
の遅延素子群の遅延量を前記スピーカ各々の出力する音
波が間接音として焦点を結ばないように設定し、外部か
ら与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力に配分
し、その一方を前記第１系統の遅延素子群に入力し、他
方を前記第２系統の遅延素子群に入力する音源信号配分
手段を設けたものである。

【００１３】この請求項１の発明の奥行方向音響再生装
置では、第１系統に配分される音源信号は第１系統の遅
延素子群とスピーカを介して音波として空間に放出さ
れ、ある位置、つまり焦点位置にほぼ同時に到達し、そ
の周辺の音場における直接音のエネルギ比を高め、結果
的に音像をスピーカよりも手前の近距離に定位させるこ
とができる。これに対して第２系統に配分される音源信
号は第２系統の遅延素子群とスピーカを介して空間に焦
点を結ぶことのない音波として放出され、前記焦点近傍
の間接音を主に増強する。

【００１４】一般に音像の距離感はもっぱら直接音と間
接音とのエネルギ比に依存することが知られているが、
上記の第１系統に配分される音源信号のレベルを高くす
れば焦点近傍で直接音の比率が高まり、音像が聴取者に
とって近距離に知覚されることになり、逆に第２系統に
配分される音源信号のレベルを高くすれば間接音の比率
が高まり、音像は焦点からスピーカ側に後退し、聴取者
にとって音像が遠ざかっているように知覚される。

【００１５】そこで、音源信号配分手段によって第１系
統と第２系統に対する音源信号のレベル配分を調節する
ことによって聴取者にとって焦点位置から前方の任意の
位置に音像があるように知覚させることができ、奥行方
向の近距離から遠方までの音像の距離感制御ができる。

【００１６】また音像の距離感は焦点の位置によるので
はなく、第１系統、第２系統それぞれの遅延素子群の遅
延量を固定しておき、音源信号配分手段により第１系統
と第２系統に対する音源信号のレベル配分を調節するこ
とによって行うので、音源ごとに２つの系統のレベル配
分比に差を付けることによりそれぞれ異なる距離に音像
が定位させることができ、複数の音源を容易に合成する
ことができる。

【００１７】請求項２の発明の奥行方向音響再生装置
は、聴取方向に大きな指向利得を有する直接音用の第１
のスピーカと、前記第１のスピーカと共に配置され、前
記聴取方向に最大指向利得を有しない間接音用の第２の
スピーカと、外部から与えられる音源信号を任意のレベ
ル比の２出力に配分する音源信号配分手段とを備え、前
記音源信号配分手段の一方の出力で前記第１のスピーカ
を駆動し、他方の出力で前記第２のスピーカを駆動する
ようにしたものである。

【００１８】この請求項２の発明の奥行方向音響再生装
置では、第１のスピーカから出力される音波が直接聴取
者に前方から到達し、これと共に第２のスピーカから出
力される音波が部屋における反射音となって、つまり間
接音となって聴取者の位置に到達する。したがって音源
信号配分手段によって第１のスピーカと第２のスピーカ
に配分する音源レベル比を任意に調節することによっ
て、聴取者にとって聴取位置からスピーカに向う奥行方
向の任意の位置に音像があるものと知覚させることがで
きる。そしてこの場合、間接音として部屋で発生する反
射音を利用するので、自然の音色を保ったまま音像の距
離感制御を行うことができる。

【００１９】請求項３の発明の立体音響再生装置は、請
求項１又は２の奥行方向音響再生装置を左右に備え、そ
れぞれの奥行方向音響再生装置の音源信号入力端子に左
側、右側それぞれ対応する側の音源信号を入力するよう
にしたものである。

【００２０】この請求項３の発明の立体音響再生装置で
は、第１又は第２の奥行方向音響再生装置を利用するこ
とによって左右それぞれの音源について、音像の奥行方
向の近距離から遠方までの距離感制御ができ、しかも左
右の音源の強弱によって左右方向の距離感制御もでき、
立体的な音像の距離感制御が可能となる。

【００２１】また、容易に類推されるようにさらに多く
の奥行方向音響再生装置を利用すれば、サラウンド等の
後方の音像の距離感制御が可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は請求項１の発明のスピーカア
レイを用いた奥行方向音響再生装置の実施の形態を示し
ている。この発明の奥行方向音響再生装置は、１つの音
源信号入力端子１に入力される音源信号を任意のレベル
比の２系統の音源信号に配分するために可変抵抗器２を
備えていて、この可変抵抗器２の抵抗調節によって直接
音系統２ａと間接音系統２ｂとに音源信号を所定のレベ
ル比で配分するようにしている。スピーカアレイ３は多
数のスピーカ４〜６によって構成されている。

【００２３】直接音系統２ａ側にはスピーカアレイが出
力する音波が空間のある位置において焦点を結ぶように
スピーカ４〜６それぞれの出力に適切な遅延をかけるた
めに焦点用遅延素子７〜９がスピーカ４〜６の数だけ並
列に備えられており、各焦点用遅延素子７〜９の出力側
に加算器１０〜１２と増幅器１３〜１５それぞれが接続
されており、各増幅器１３〜１５の出力側がスピーカ４
〜６それぞれに接続されている。

【００２４】間接音系統２ｂ側には同じくスピーカアレ
イを構成するスピーカ４〜６の数だけの非焦点用遅延素
子１６〜１８が並列に備えられており、これらの出力側
は加算器１０〜１２それぞれに接続されていて、焦点用
遅延素子７〜９の出力それぞれと加算されて増幅器１３
〜１５それぞれに入力されるようになっている。これら
の非焦点用遅延素子１６〜１８それぞれの遅延量は、間
接音系統２ｂ側の音源信号が増幅されてスピーカ３〜５
から出力されるときにどこにも焦点を結ばないような設
定にしてある。

【００２５】なお、以下の説明の便宜のために遅延素子
７〜９、加算器１０〜１２、増幅器１３〜１５及び遅延
素子１６〜１８を含む全体を電気系統１９と総称する。

【００２６】次に、上記構成の奥行方向音響再生装置の
動作について説明する。焦点用遅延素子７〜９それぞれ
の遅延量を各スピーカ３〜５から出力される音波の焦点
が聴取者の目の前に合成される設定にする。他方、非焦
点用遅延素子１６〜１８それぞれの遅延量はスピーカ３
〜５から出力される音波が空間のどこにも焦点を合成し
ないようにランダムな値に設定する。また音源信号入力
端子１に入力される音源信号を可変抵抗器２の抵抗値の
調整によって直線音系統２ａと間接音系統２ｂとに所望
のレベル差を持たせて配分する。

【００２７】そこで、音源信号入力端子１に入力される
音源信号は、可変抵抗器２によって所定のレベル差を持
って直接音系統２ａの各焦点用遅延素子７〜９と間接音
系統2bの各非焦点用遅延素子１６〜１８に配分される。
直接音系統２ａでは各焦点用遅延素子７〜９によって所
定の遅延がかけられ、スピーカ３〜５から出力される音
波は所定の空間位置に焦点を結ぶ直接音になり、間接音
系統２ｂでは各非焦点用遅延素子１６〜１８によってラ
ンダムな遅延がかけられ、スピーカ３〜５から出力され
る音波はどこにも焦点を結ばない間接音になる。そして
これらの直接音と間接音との強さの比率は可変抵抗器２
による直接音系統２ａと間接音系統2bとの間のレベル差
によって変化する。

【００２８】いま直接音系統２ａ側のレベルが高ければ
焦点合成に寄与する音波が主力となり、焦点近傍で聴取
すれば直接音が優勢となり、聴感上は音像が聴取者の近
距離に知覚されることになる。これとは反対に、間接音
系統２ｂ側のレベルが高ければ焦点位置での直接音の音
圧は低くなり、間接音が優勢になって聴感上、音像が聴
取者から遠方に知覚されることになる。

【００２９】したがって可変抵抗器２によって直接音系
統２ａと間接音系統２ｂとのレベル差を調節することに
よって、聴感上、音像を聴取者の近距離から遠方まで任
意の位置に制御することができる。

【００３０】またこの実施の形態の奥行方向音響再生装
置を図６に示した従来の２チャンネルステレオ方式の音
響再生装置と比較すると、従来の方式では直接音を再生
する経路に遅延素子が設けられていないためにこの図６
の構成の回路を複数用いたとしても直接音と間接音との
エネルギ比は１つの回路の場合と変らないのに対して、
本実施の形態の場合にはスピーカ数を増やすことによっ
て直接音のエネルギ比を増加させることができて音像を
より近距離に知覚させることができるようになる。

【００３１】次に請求項３の発明の立体音響再生装置の
１つの実施の形態を図２に基づいて説明する。この実施
の形態の立体音響再生装置は、図１に示した奥行方向音
響再生装置を左右に配して右側音源信号を右側音源信号
入力端子１Ｒ、左側音源信号を左側音源信号入力端子１
Ｌに入力して再生することにより、奥行方向の音像位置
の制御と共に左右方向の音像位置の制御を行うものであ
る。

【００３２】聴取者２０の目の前の位置に左右のスピー
カアレイ３Ｒ，３Ｌそれぞれから出力される直接音の音
波が共に焦点を結ぶように各スピーカアレイ３Ｒ，３Ｌ
の向きを調整してある。

【００３３】この立体音響再生装置では、左右の可変抵
抗器２Ｒ，２Ｌを調整することによって各直接音系統２
Ｒａ，２Ｌａと各間接音系統２Ｒｂ，２Ｌｂとの間のレ
ベル配分比を調節することによって奥行方向の音像の距
離感制御を行い、左右の音源信号入力端子１Ｒ，１Ｌに
入力する音源信号のレベル差の調整によって左右方向の
音像位置の制御を行うことができる。

【００３４】次に、請求項２の発明の奥行方向音響再生
装置の実施の形態を図３に基づいて説明する。この実施
の形態の奥行方向音響再生装置は、図１に示した多数の
スピーカ４〜６によるスピーカアレイ３に代えて、聴取
位置の方向に最大指向利得を有する直接音用スピーカ２
１と、聴取位置の方向の指向利得が小さい、すなわち聴
取方向と直交する方向に最大指向利得を有する間接音用
スピーカ２２とを近接して配置し、それぞれのスピーカ
２１，２２に対して増幅器２３，２４を介して直接音系
統２ａ，間接音系統２ｂの音源信号を入力する構成とし
たものである。

【００３５】なお、間接音用スピーカ２２は背中合せに
配置した同種のスピーカ２２ａ，２２ｂを逆位相に接続
した構造で、聴取位置の方向にヌルを持つ双指向性を有
するものである。

【００３６】この実施の形態の奥行方向音響再生装置で
は、可変抵抗器２の調節によって直接音系統２ａ側のレ
ベルを高くすることにより、直接音用スピーカ２１によ
る直接音が優勢となり、聴取者に対して近くに音像を知
覚させ、逆に間接音系統２ｂ側のレベルを高くすること
により、間接音用スピーカ２２からの音波が部屋の壁に
反射してから聴取位置に到達する間接音が優勢となり、
聴取者に対して音像を遠くに知覚させることができる。

【００３７】次に、請求項２の発明の奥行方向音響再生
装置の他の実施の形態を図４に基づいて説明する。この
実施の形態の奥行方向音響再生装置は、図３に示した間
接音用スピーカ２２に代えて、無指向性スピーカ２５を
配置し、間接音系統２ｂの音源信号を入力する構成とし
たものである。

【００３８】この実施の形態の奥行方向音響再生装置で
は、間接音系統２２ｂのレベルを最大、直接音系統２２
ａのレベルを最小とした場合に、音像が最も遠くに知覚
される。無指向性スピーカ２５からの音波には聴取位置
に直接到達する成分が若干含まれるため、この実施の形
態では音像の遠方方向の制御範囲に制限があるが、構成
が最も単純である。

【００３９】次に、請求項２の発明の奥行方向音響再生
装置のさらに他の実施の形態を図５に基づいて説明す
る。この実施の形態の奥行方向音響再生装置は、図３に
示した間接音用スピーカ２２に代えて、聴取位置の方向
以外の方向に最大指向利得を有する間接音用スピーカ２
６を配置し、間接音系統２ｂの音源信号を入力する構成
としたものである。実際の最大指向利得の方向は間接音
用スピーカ２６のみで再生した場合に音像が最も遠方に
知覚されるよう調節することで決定することができる。
動作原理は図３の実施形態と同様である。

【００４０】なお、図３〜図５に示した奥行方向音響再
生装置を２つ用いて図２に示したように左右に配置する
ことにより、奥行方向と共に左右方向の音像位置制御が
できる立体音響再生装置を構成することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
聴取位置に直接音の焦点を設定し、間接音との音圧のエ
ネルギ比の大小調節によって奥行方向の距離感を制御す
るので、聴取者の近距離から遠方まで奥行方向の音像の
距離感制御ができる。

【００４２】また１組のスピーカアレイによる音像の距
離感制御に直接音を主に増強する第１系統と間接音を主
に増強する第２系統との２チャンネルで行うので、従来
のようにスピーカアレイを構成するスピーカの数だけチ
ャンネルを必要とすることがなく、チャンネル数を格段
に減少させることができる。

【００４３】また第１系統と第２系統との音源信号のレ
ベル配分比の調節によって音像の距離感制御を行うの
で、従来のスピーカアレイを用いた音像の距離感制御の
ように音像ごとに異なる遅延量を遅延素子に設定する必
要があって遅延素子の数が膨大になるということがな
く、音像の数によらず遅延素子の数が一定でよく、さら
に従来のように音像の距離感制御のために各遅延素子の
遅延量を可変とする必要がなく、各系統に用いられてい
る遅延素子の遅延量は固定でよくて、回路構成をきわめ
て単純化することができる。

【００４４】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
と同じように、聴取方向に大きな指向利得を有する第１
のスピーカとそれに直交する方向に大きな指向利得を有
する第２のスピーカとのそれぞれの系統の音源信号のレ
ベル配分比の調節によって音像の距離感制御を行うので
遅延素子を必要とせず、回路構成をきわめて単純化する
ことができる。

【００４５】請求項３の発明によれば、奥行方向の距離
感制御と共に左右方向の距離感制御ができ、音像の立体
的な距離感制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の奥行方向音響再生装置の１つの実施の
形態の回路ブロック図。

【図２】本発明の立体音響再生装置の１つの実施の形態
の回路ブロック図。

【図３】本発明の奥行方向音響再生装置の他の実施の形
態の回路ブロック図。

【図４】本発明の奥行方向音響再生装置のさらに他の実
施の形態の回路ブロック図。

【図５】本発明の奥行方向音響再生装置のさらに他の実
施の形態の回路ブロック図。

【図６】従来例の回路ブロック図。

【図７】他の従来例の回路ブロック図。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 可変抵抗器 ２ａ 直接音系統 ２ｂ 間接音系統 ３ スピーカアレイ ４〜６ スピーカ ７〜９ 焦点用遅延素子 １０〜１２ 加算器 １３〜１５ 増幅器 １６〜 １８ 遅延素子 １９ 電気系統 ２０ 聴取者 ２１，２２ スピーカ ２３，２４ 増幅器 ２５，２６ スピーカ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ直接音用の第１系統と間接音用
   の第２系統との２系統の遅延素子を備えた複数のスピー
   カを分散配置し、 前記第１系統の遅延素子群の遅延量を前記スピーカ各々
   の出力する音波が直接音として空間のある位置に焦点を
   結ぶように設定し、 前記第２系統の遅延素子群の遅延量を前記スピーカ各々
   の出力する音波が間接音として焦点を結ばないように設
   定し、 外部から与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力
   に配分し、その一方を前記第１系統の遅延素子群に入力
   し、他方を前記第２系統の遅延素子群に入力する音源信
   号配分手段を設けて成る奥行方向音響再生装置。
2. 【請求項２】 聴取方向に大きな指向利得を有する直接
   音用の第１のスピーカと、 前記第１のスピーカと共に配置され、前記聴取方向に最
   大指向利得を有しない間接音用の第２のスピーカと、 外部から与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力
   に配分する音源信号配分手段とを備え、 前記音源信号配分手段の一方の出力で前記第１のスピー
   カを駆動し、他方の出力で前記第２のスピーカを駆動す
   るようにして成る奥行方向音響再生装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２の奥行方向音響再生装置
   を左右に備え、それぞれの奥行方向音響再生装置の音源
   信号入力端子に左側、右側それぞれ対応する側の音源信
   号を入力することを特徴とする立体音響再生装置。