JPH0965500A - 音場制御装置 - Google Patents

音場制御装置

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JPH0965500A
JPH0965500A JP7242578A JP24257895A JPH0965500A JP H0965500 A JPH0965500 A JP H0965500A JP 7242578 A JP7242578 A JP 7242578A JP 24257895 A JP24257895 A JP 24257895A JP H0965500 A JPH0965500 A JP H0965500A
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    • H04S7/30Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/305Electronic adaptation of stereophonic audio signals to reverberation of the listening space
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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  • Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な回路構成で高い音場効果を得る。 【解決手段】 サラウンドデコーダ14から出力される
S信号には、入力差信号加算回路56でLt−Rtが加
算され、C信号加算回路64でC信号の仮想後方壁から
の反射音信号が加算されて、信号Soが生成される。反
射音生成回路24,26は信号Soの別々の反射音r
1,r2を生成する。反射音r1は係数器28で係数c
が付与されて、加算器30でもとの信号Soと加算され
る。このときS信号と反射音信号c・r1のレベル比c
・r1/Sを0.5以上に設定して加算する。反射音r
2は移相回路34で周波数に応じて位相が変化する処理
を施され、係数器36を経て加算器36でもとの信号S
oと加算される。加算器30,38の出力は、リスナ4
2の後方左右のスピーカ32,54で再生される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、音楽再生におい
て音場効果を付与するための音場制御装置に関し、簡単
な回路構成で高い音場効果が得られるものである。
【0002】
【従来の技術】音場効果を付与するためのサラウンド方
式として、ドルビープロロジックサラウンド(商標)方
式が普及しつつあり、それを実現するためのサラウンド
デコーダを搭載したAV(オーディオ・ビジュアル)機
器が出回っている。ドルビープロロジックデコーダは、
Lt,Rtの2チャンネルドルビーサラウンドエンコー
ド信号を入力し、Lt,Rt,Lt+Rt,Lt−Rt
の間でレベルの優劣を判定し、その結果に応じて各チャ
ンネルの優劣を判定し、その判定結果に応じて各チャン
ネルをレベル制御し、マトリクス回路を介してメイン信
号L,C,Rとサラウンド信号Sの4チャンネル信号に
デコードする。L,C,Rの各チャンネルはリスナの前
方左、前方中央、前方右の各位置に配置したスピーカか
ら再生され、Sチャンネルはリスナの後方に配置したス
ピーカから再生される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ドルビープロロジック
デコーダは、後方再生用には1チャンネルのモノラル信
号Sしか割り当てられていない。したがって、リスナの
後方左右にスピーカを配置して、S信号を両スピーカに
供給して再生したとしても、同一信号であるため後方左
右での広がり感は得られなかった。また、このような欠
点を改善するために、S信号の多数の反射音を生成して
各スピーカから再生するようにしたもの(例えば、特開
平4−150200号)があったが、この手法では、多
数の反射音や長い遅延時間の反射音処理をしなければ広
がり効果は得られず、回路が複雑になりコストが高くつ
く欠点があった。
【0004】この発明は、前記従来の技術における欠点
を解決して、簡単な構成で高い音場効果が得られる音場
制御装置を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
入力されるサラウンドエンコード信号をデコードして、
前方左、前方中央、前方右の各位置で再生されることを
想定したL,C,Rの3チャンネル信号と後方で再生さ
れることを想定した1チャンネルのS信号を発生するサ
ラウンドデコーダと、前記L,C,Rの3チャンネル信
号を前方左、前方中央、前方右の各位置での再生用にそ
れぞれ出力するL,C,R各チャンネル出力端と、前記
S信号の反射音信号を生成する第1の反射音生成手段
と、前記S信号の別の反射音信号を生成する第2の反射
音生成手段と、前記第1の反射音生成手段で生成される
反射音信号と前記S信号とを加算する第1の加算手段
と、前記第2の反射音生成手段で生成される反射音信号
に対し、周波数に応じて位相を変化させる移相処理を施
す移相手段と、この移相手段から出力される反射音信号
と前記S信号とを加算する第2の加算手段と、前記第
1、第2の加算手段の出力信号を後方左、後方右の各位
置での再生用にあるいはこれとは逆の位置関係でそれぞ
れ出力するRL,RR各チャンネル出力端とを具備して
なり、前記第1、第2の加算手段の少くとも一方が、反
射音信号のレベルをもとのS信号のレベルで除した値が
0.5以上となる比率でこれら反射音信号とS信号を加
算してなるものである。
【0006】請求項2記載の発明は、前記C信号の再生
音がリスナの後方に想定された仮想の後方壁で反射され
た際に生じる反射音を擬似的に作り出すために、当該C
信号を当該反射音の遅延時間を実現する時間分遅延し、
かつ当該反射音のリスナ耳介回り込み特性をシミュレー
トする帯域減衰特性の周波数特性補正を施して、前記第
1、第2の反射音生成手段に入力されるS信号に適宜の
レベル比で加算するC信号加算手段をさらに具備してな
るものである。
【0007】請求項3記載の発明は、前記入力されるサ
ラウンドエンコード信号がLt,Rtの2チャンネル信
号であり、これら入力信号の差信号Lt−Rtを前記第
1、第2の反射音生成手段に入力されるS信号に適宜の
レベル比で加算する入力差信号加算手段をさらに具備し
てなるものである。
【0008】請求項1記載の発明によれば、第1、第2
の反射音生成手段でS信号の別々の反射音信号を生成
し、生成された反射音信号にもとのS信号を加算してリ
スナの後方左右位置から再生するようにしている。そし
て、反射音信号ともとのS信号を加算する際の両者のレ
ベル比を、反射音信号のレベルをもとのS信号のレベル
で除した値が0.5以上となるように設定している。こ
のように設定したのは次の理由による。すなわち、一般
に、遅延を伴った音(反射音信号)ともとの信号(S信
号)が加算される場合、周波数によって打ち消しや加算
される現象が生じ、いわゆるくし形フィルタと呼ばれる
応答特性になることが知られている。この発明の場合、
反射音生成手段で生成される反射音信号は別々の反射音
信号であるので、形成されるくし形フィルタ特性は別々
の特性となり、両信号の相関は低くなる。そして、この
ような相関の低くなった反射音信号をリスナの後方左右
からそれぞれ再生すると、聴感上の広がり感が得られ
る。特に、反射音のレベルをもとのS信号のレベルで除
した値が0.5以上となるように反射音のレベルを比較
的大き目に設定した場合、くし形フィルタ特性が増強さ
れて、反射音生成手段の遅延時間が比較的短くても、十
分な後方左右の広がり感が得られた。なお、反射音信号
ともとのS信号のレベル比を0.5以上に設定するのは
左右一方のチャンネルだけでもよいが、両チャンネルと
も0.5以上に設定すればより広がり感が得られる。
【0009】また、この発明では、左右一方の反射音信
号に対し、移相手段で周波数に応じて位相を変化させる
処理を施している。これは、両チャンネル間の位相を複
雑に変化させ、両チャンネルによる後方左右の広がり感
に変化を与え、より自然な印象に効果を改善するためで
ある。また、これにより、両チャンネルの相関がより低
くなり、後方左右の広がり感がより増強される。また、
移相処理では位相が変化するだけで高周波成分は変化し
ないので、音色の変化や歪感の増加は起こらない。な
お、左右他方の反射音信号に対し、別の特性の移相処理
を併せて行なうこともできる。
【0010】請求項2記載の発明はさらに、C信号の再
生音がリスナの後方に想定された仮想の後方壁(例え
ば、映画館の後方壁)で反射された際に生じる反射音を
擬似的に作り出して、空間感(映画館等で鑑賞している
かのような空間イメージ)を高めようとするものであ
る。これを実現するために、想定した後方壁からのC信
号の反射音の遅延時間を実現する時間分C信号を遅延
し、かつリスナの耳介回り込み特性をシミュレートする
帯域減衰特性の周波数特性補正を施して、S信号に加算
して、第1、第2の反射音生成手段に入力している。
【0011】請求項3記載の発明はさらにドルビープロ
ロジックサラウンドデコード処理において、優勢強調動
作により、劣勢信号が優勢信号によって劣化する現象を
救済しようとするものである。すなわち、ドルビープロ
ロジック方式のサラウンドデコーダは、Lt,Rtの2
チャンネル入力信号をL,C,R,Sの4チャンネルに
デコードするに際し、優勢強調動作の概念で高いチャン
ネルセパレーションを実現している。優勢強調動作と
は、L,C,R,Sのいずれかにレベルの高いチャンネ
ル(優勢なチャンネル)が存在するとみなされる状態で
は、2チャンネルから4チャンネルに変換するマトリク
スデコーダ部の係数を操作して、他のレベルの低いチャ
ンネル(劣勢なチャンネル)を相殺し、優勢チャンネル
を強調する動作をいう。例えば大きなレベルでCチャン
ネルに人の会話があり、L,Rチャンネルに小さなレベ
ルでステレオで音楽が存在したとする。ドルビープロロ
ジックサラウンドデコーダではCチャンネルに人の会話
を出力するが、L,Rチャンネルにステレオで存在する
はずだった音楽はモノラルとなってCチャンネルに引き
込まれてしまう。この場合、ステレオ状態の音楽情報は
デコード前にしか存在しない。そこで請求項3の発明で
は、デコード前のLt,Rtの差信号を適量S信号へ加
算し、請求項1の発明の拡散効果によって擬似的にステ
レオ感を得ることで劣勢チャンネルが持っていた広がり
感を救済している。同時に、このようなステレオ状態の
音の広がり感を救済する効果は、テレビのように左右の
スピーカの間隔が狭い場合に広がり感を高める効果も得
られ、好都合である。
【0012】なお、この発明の音場制御装置は、AVア
ンプ、レシーバ等に組み込むほか、TV用サラウンドL
SI等としてTV受像機に組み込むこともできる。
【0013】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1に示
す。入力端子10,12からは、ドルビーサラウンドエ
ンコードされた2チャンネル信号Lt,Rtが入力され
て、ドルビープロロジックサラウンドデコーダ14に伝
送される。ドルビープロロジックサラウンドデコーダ1
4は、入力信号Lt,Rtに対し、Lt,Rt,Lt+
Rt,Lt−Rtの間でレベルの優劣を判定し、その結
果に応じて各チャンネルの優劣を判定し、その判定結果
に応じて各チャンネルをレベル制御し、マトリクス回路
を介してメイン信号L,C,R(L信号、C信号、R信
号)とサラウンド信号S(S信号)の4チャンネル信号
にデコードする。デコード出力のうちL,C,Rの各信
号は、メイン信号出力端子16,18,20から出力さ
れる。
【0014】S信号は入力差信号加算回路56に入力さ
れる。入力差信号加算回路56は、ドルビープロロジッ
クサラウンドデコード処理における優勢強調動作により
劣勢信号が優勢信号によって劣化する現象を救済するた
めのものである。すなわち、入力差信号加算回路56
は、引算器58で入力信号Lt,Rtの差Lt−Rtを
求めて、係数器60でゲインaを付与して、加算器62
でS信号に加算する。加算器62の出力信号S+a(L
t−Rt)は、イニシャルディレイを与えるための遅延
回路22で一定時間(15〜30msec程度)遅延された
後、C信号加算回路64に入力される。C信号加算回路
64は、仮想の後方壁からのC信号の反射音を擬似的に
作り出すもので、後方から到来した音との印象を強める
ためにC信号に周波数特性補正回路66でリスナの耳介
回り込み特性をシミュレートする周波数特性補正を施
す。その補正特性は聴感テストの結果、f=5.87k
Hz、Q=1.85、G=−4.9dB、誤差±2dB
程度の帯域減衰特性(バンドカット特性)が最も効果的
であった。周波数特性が補正されたC信号は、遅延回路
68で仮想後方壁からの反射音の遅延時間(イニシャル
ディレイ)に相当する時間分遅延され、係数器70で係
数bが付与されて、加算器72で信号S+a(Lt−R
t)に加算される。なお、遅延回路22,68を別々に
設ける代わりに、図2に示すように、遅延回路22を共
用化して構成することができる。図2で遅延回路74
は、遅延回路22,68の差分に相当するもので、その
遅延時間は短いので、遅延回路22,68を別々に設け
るよりも全体を小型化することができる。
【0015】加算器72の出力信号Soは反射音生成回
路24,26にそれぞれ入力される。反射音生成回路2
4,26は遅延時間データとゲインデータで構成される
別々の反射音パラメータが設定され、入力される信号S
oと各反射音パラメータとを畳み込み演算して複数本の
反射音をそれぞれ生成する。反射音生成回路24,26
の各反射音パラメータは相互に関連させる必要はなくそ
れぞれ独立して設定でき、その本数も任意でありかつ従
来よりは相当に少なくて済み、例えば図1の例では、各
回路それぞれ2本の反射音を出力するようになってい
る。仮想音源分布に基づく反射音生成によって広がり感
を出す手法の場合には、300msec程度までの反射音を
生成する必要があるが、もとの信号とその遅延音(反射
音)とで意図的にくし形フィルタ特性効果を作り出しこ
れをもとの信号と相関の低い信号として利用して音場の
広がり感を実現しようとする図1の装置では反射音生成
回路24,26は30msec程度までの反射音でも十分な
効果が得られるので、回路規程を小さくすることができ
る。
【0016】反射音生成回路24で生成された反射音信
号r1は、必要に応じて係数器28でゲインcが付与さ
れて反射音信号c・r1が生成され、加算器30でもと
の信号Soと加算されて、信号So+c・r1が左チャ
ンネル用のサラウンド信号RLとしてサラウンド信号出
力端子32から出力される。係数器28は反射音生成回
路24から出力される反射音信号r1の振幅レベルを調
整して最終的に1本1本の反射音信号c・r1の振幅レ
ベルがもとの信号Soの振幅レベルの0.5〜1.0倍
の範囲の所定レベルとなるように調整するためのもので
あり、これにより、反射音信号r1/もとのS信号の絶
対レベル比|(c・r1)/(So)|≧0.5に設定
される。なお、あらかじめ反射音生成回路24の1本1
本の反射音パラメータのゲインデータを上述したcに相
当する調整ゲインを含めて設定したり、あるいは反射音
生成回路24からの出力r1の振幅レベルが上記条件を
充足していれば、係数器28でのゲイン調整は不要とな
る。
【0017】反射音生成回路26で生成された反射音信
号r2は、移相回路34で周波数に応じて位相が変化す
る移相処理が施される。移相回路34の構成例を図3に
示す。入力される反射音信号r2は、コンデンサ80で
直流分が除去されて、バッファアンプ82を介して、反
転アンプ84,86で構成される移相器88にて周波数
に応じて位相が変化する移相処理を施される。図3の移
相回路34の利得および位相の周波数特性を図4に示
す。これによれば、利得はA−B間でフラットであり、
位相はA−B間で周波数に応じて変化する特性が得られ
ている。なお、反射音生成回路24の出力側に、移相回
路34とは別の特性の移相回路を併せて配置することも
できる。
【0018】移相回路34から出力される反射音信号r
2′は、係数器36でゲインkが付与されかつ位相が反
転されて、信号−k・r2′が生成される。位相を反転
するのは、反射音信号r1に対し逆相化することにより
無定位化するためであり、反転しなくても(つまり、k
・r2′を生成する。)本願発明の効果は得られる。な
お、係数器36で付与されるゲインkは、上述した係数
ゲインcと同様に反射音生成回路26のゲインパラメー
タを用いて調整することもできる。また、上述したよう
に反射音信号r1に関してもとのS信号との絶対比|
(c・r1)/(So)|≧0.5と設定することに代
えて、あるいはこれとともに、移相回路34から出力さ
れる反射音信号r2′に関しても同様にもとのS信号と
の絶対レベル比|(k・r2′)/(So)|≧0.5
と設定することができる。係数器36から出力される反
射音信号−k・r2′は加算器38でもとの信号Soと
加算されて、信号So−k・r2′が右チャンネル用の
サラウンド信号RRとしてサラウンド出力端子40から
出力される。
【0019】リスナ42がいる部屋44には、リスナ4
2の前方の左、中央、右の各位置にメインスピーカ4
6,48,50が配設されている。また、リスナ42の
後方の左、右の各位置には、サラウンドスピーカ52,
54が配設されている。
【0020】以上の構成の図1の音場制御装置1によれ
ば、入力される2チャンネルサラウンドエンコード信号
Lt,Rtは、サラウンドデコーダ14でL,C,R,
Sの4チャンネルにデコードされ、そのうちのL,C,
Rの各チャンネル信号はリスナ42の前方のスピーカ4
6,48,50で明瞭な定位で再生される。また、S信
号は、反射音生成回路24,26で別々の反射音信号r
1,r2が生成されて、リスナ42の後方左右のスピー
カ52,54で再生される。この場合、加算器30,3
8の少くとも一方において、反射音信号r1(r2)の
レベルをもとのS信号のレベルで除した値が0.5以上
となるように係数器28(36)の係数値c(k)が設
定されているので、くし形フィルタ特性が強調され、左
右の波形相似性が低くなり、十分な後方左右の広がり感
が得られる。また、反射音信号r2に対しては移相回路
34において周波数に応じて位相が変化する移相処理を
施すので、後方左右の広がり感に変化が与えられ、より
自然な印象に効果が改善されるとともに、左右の波形相
似性がより低くなり、後方左右の広がり感がより増強さ
れる。
【0021】また、信号の種類に応じて次のような好ま
しい違いを生じる。すなわち、S信号が規則的な短音
(リズム楽器等)の場合は不連続な音であるから直接音
と遅延音との重なりは少ない。従ってその基音部分は比
較的明瞭に定位する。一方バイオリンのように連続した
音の楽器は、直接音、遅延音のそれぞれが同時に重なり
あって聴こえる。この場合、左右の波形相似性が少なく
なり、反射音生成回路24,26の遅延時間が短くても
聴感上大きな広がり感が得られる。さらに、電子楽器の
シンセサイザーの音のように、連続していてしかも変化
をつけるために音程や強弱を時間で変調してあるような
音に対してはさらに多彩な動作をする。すなわち、音程
が時間で変化する音の場合、移相回路34の出力は周波
数変化に応じて波形が変化し波形の入出力相似性も時間
とともに変化する。したがって、移相回路34は左右の
相関を減少させ、前後左右へ極度に広い無定位感が得ら
れる。この場合、移相回路34の働きは位相を変化させ
るだけであるから高調波成分は変化せず、したがって音
色の変化や歪感の増加は起こらない。このように、各楽
器の性格に応じて効果の付き方が異なるため、モノラル
であるS信号に対しても、たとえばシンセサイザーの音
がバックで大きく広がりながらリズム楽器がくっきりと
浮かび上がるというように多彩な描き分けがされた後方
音場表現が実現できる。この場合、反射音生成回路2
4,26は約30msecと従来の仮想音源分布を再現する
手法に比べ10分の1の遅延時間でも充分な効果が得ら
れるので、回路規模を非常に小型化できる。
【0022】また、図1の音場制御装置1によれば、C
信号加算回路64においてC信号の仮想後方壁反射音を
生成してS信号に加算するので、映画館等で鑑賞してい
るかのような空間感が得られる。また、入力差信号加算
回路56において入力差信号Lt−Rtを生成してS信
号に加算するので、優勢強調動作により劣勢信号が劣化
するのを救済して、劣性チャンネルが持っていた広がり
感を救済することができる。同時に、テレビのように左
右のスピーカ間隔が狭い場合に前方の左右広がり感を補
完することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、反射音生成手段による遅延時間が短くても
後方左右の大きな広がり感を得ることができ、回路規模
が小さくても高い音場効果を得ることができる。また、
請求項2記載の発明によれば、C信号の仮想後方壁反射
音をS信号に加算して反射音を生成することにより、映
画館等の空間感を出すことができる。また、請求項3記
載の発明によれば、入力差信号をS信号に加算して反射
音を生成することにより、サラウンドデコーダの優勢強
調動作で失われる前方の広がり感を補完することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態を示すブロック図であ
る。
【図2】 図1の遅延回路68,22を共用化した構成
を示すブロック図である。
【図3】 図1の移相回路34の具体例を示す回路図で
ある。
【図4】 図3の移相回路34の周波数に対する利得お
よび位相特性図である。
【符号の説明】
1 音場制御装置 14 ドルビープロロジックサラウンドデューダ(サラ
ウンドデコーダ) 16,18,20 L,C,R各チャンネル出力端 24 反射音生成回路(第1の反射音生成手段) 26 反射音生成回路(第2の反射音生成手段) 30 加算器(第1の加算手段) 32,40 RL,RR各チャンネル出力端 34 移相回路(移相手段) 38 加算器(第2の加算手段) 56 入力差信号加算回路(入力差加算手段) 64 C信号加算回路(C信号加算手段)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力されるサラウンドエンコード信号をデ
    コードして、前方左、前方中央、前方右の各位置で再生
    されることを想定したL,C,Rの3チャンネル信号と
    後方で再生されることを想定した1チャンネルのS信号
    を発生するサラウンドデコーダと、 前記L,C,Rの3チャンネル信号を前方左、前方中
    央、前方右の各位置での再生用にそれぞれ出力するL,
    C,R各チャンネル出力端と、 前記S信号の反射音信号を生成する第1の反射音生成手
    段と、 前記S信号の別の反射音信号を生成する第2の反射音生
    成手段と、 前記第1の反射音生成手段で生成される反射音信号と前
    記S信号とを加算する第1の加算手段と、 前記第2の反射音生成手段で生成される反射音信号に対
    し、周波数に応じて位相を変化させる移相処理を施す移
    相手段と、 この移相手段から出力される反射音信号と前記S信号と
    を加算する第2の加算手段と、 前記第1、第2の加算手段の出力信号を後方左、後方右
    の各位置での再生用にあるいはこれとは逆の位置関係で
    それぞれ出力するRL,RR各チャンネル出力端とを具
    備してなり、 前記第1、第2の加算手段の少くとも一方が、反射音信
    号のレベルをもとのS信号のレベルで除した値が0.5
    以上となる比率でこれら反射音信号とS信号を加算して
    なる音場制御装置。
  2. 【請求項2】前記C信号の再生音がリスナの後方に想定
    された仮想の後方壁で反射された際に生じる反射音を擬
    似的に作り出すために、当該C信号を当該反射音の遅延
    時間を実現する時間分遅延し、かつ当該反射音のリスナ
    耳介回り込み特性をシミュレートする帯域減衰特性の周
    波数特性補正を施して、前記第1、第2の反射音生成手
    段に入力されるS信号に適宜のレベル比で加算するC信
    号加算手段をさらに具備してなる請求項1記載の音場制
    御装置。
  3. 【請求項3】前記入力されるサラウンドエンコード信号
    がLt,Rtの2チャンネル信号であり、 これら入力信号の差信号Lt−Rtを前記第1、第2の
    反射音生成手段に入力されるS信号に適宜のレベル比で
    加算する入力差信号加算手段をさらに具備してなる請求
    項1または2記載の音場制御装置。
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