JPS582520B2 - ホウコウセイオ−デイオジヨウホウノ サイセイホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従来のステレオ再生のものより一層方向性及び
臨場感に富んだ多方向性オーディオ演奏情報の再生及び
斯かる演奏情報の記録又は伝送又はその両者に関する。

特に本発明は方向性音響情報を再生される音源の数より
も一層少ない（少なくとも常態では）多数の記録又は伝
送チャンネルへのコーディング又はミキシング及び影響
心理学的に元の演奏と同じように再生するため音源位置
から数又は位置を異にする再生器に対するこれらのチャ
ンネルの内容のデコーディング又は信号の処理及び伝送
に関する。

広い範囲に亘る本発明は音源（マイクロホンで代表され
る）又は再生器（代表的にはスピーカ）の任意特定な数
に限定されるものではないが、本願は「４チャンネル音
響装置」又は１４チャンネル」として一般に知られてい
る再生形式に対する上述の出願で最も容易に理解できる
であろうし、斯かる再生形式は２個のスピーカによるス
テレオ技法を臨場感を増すため４個のスピーカによる多
方向性の演奏情報の再生に拡張したものである。

「４チャンネル音響装置」なる術語は次の装置から考え
られたものであり、斯かる装置においては個々の再生器
用の励起即ち再生信号は４−１ラックのテープからの４
個のスピーカの再生における如く分離した信号チャンネ
ルとして分離した且つ区別された形状に保持される。

然しこの術語は今や一般に使用され且つ屡々擬４チャン
ネル装置と称されるものも含んでこの中にも用いられ、
斯かる装置において４個（又はそれ以上）の元の方向性
音源チャンネルは２個の信号チャンネルにエンコードす
ることによって混合又は組合わされ、その後でスピーカ
に供給する４個の再生信号を作るためデコードされる。

斯かる方法では各スピーカの励起と対応して配置された
マイクロホンの出力との間の正確な又は純正な対応を作
ることは不可能である。

然し４個の分離したチャンネルを通る伝送を音響心理学
的に適正にまねた結果は「４−２−４」信号処理又はマ
トリクシングで得ることができる事は屡々知られている
。

（従来のステレオ信号に方向性情報が何等加えられない
装置もあり、斯かる装置は従来の前方スピーカの他に１
個又はそれ以上の後方スピーカに送るため予め選択され
た遅延等を用いて処理され、この様にして付加された方
向性効果の完全に結合的な音響心理学的印象を作ってい
るが、本発明はこれらとは直接の関係はない。

）任意の４チャンネル装置の採用を普及させるための要
件は現在のモノラル及びステレオ再生装置に使用してい
るものを引続き両用に使用できることにある。

換言すれば、４チヤンネル再生のために行われるレコー
ディングはモノラル・レコードプレーヤ及び普通のステ
レオ・レコードプレーヤによって満足な再生ができるこ
とが望ましく、また４チャンネルＦＭ伝送（生またはレ
コーディングからの何れか）はそこにいる聴取者によっ
てモノラル又はステレオとして同様に再生されなければ
ならない事は一般に認められている。

モノラル及びステレオ装置に両用な多数のエンコーディ
ング及びデコーティング装置が提案されており、その或
るものは実験の主題となり、また商業化への準備状態に
ある。

主題に関する代表的刊行物の一つは斯かる装置を述べた
Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ ｔｈｅ Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｖｏｌｕｍｅ １９、
ｐａｇｅ ２６７（Ａｐｒｉｌ、１９７１）にあるＰｅ
ｔｅｒ Ｓｃｈｅｉｂｅｒの論文である。

多数の他の装置はレコード、信号処理装置等の種々の製
造者によって考案されている。

これらの全部は分析の結果種々の欠点又は欠陥がわかっ
ている。

斯かる既知の各装置の弱点又は不完全さのうち比較的重
要な点はそれらの提案者による評価が異なる事であるが
、従来提案された４−２−４装置のどれも分離した４チ
ャンネル再生の性能とはかなり異なり、そのためステレ
オ・ディスクレコーディング及びステレオＦＭ放送装置
に使用するためのエンコーディング及びデコーディング
の標準装置として採用されるには至っていない。

問題に近接する最近提案された他の形式は、オーディオ
で変調された超音波キャリヤ技術の使用を含み、それに
よって２個の追加の伝送チャンネルが従来のステレオ信
号に加えられる。

即ちモノラル及びステレオ再生の両用性の程度を変化さ
せる４−４−４装置である。

本発明は従来提案された装置の弱点又は不完全に対する
研究に由来するものであり、多数音源及び多数再生器信
号のエンコーディング及びデコーディングを行う新規な
方法及び装置の発明にあり、斯かる新規な方法及び装置
は４−２−４装置に於いて、個々のチヤンネルを通して
保持される夫々の再生信号で得られる演奏に最小の犠牲
を含むだけでなしに、後で検討されるようこれらが利用
される更に２個の伝送チャンネルに対する付随した拡充
において可なりの利点を与えると同様、従来の斯かる装
置が与えるよりも一層大きい融通性を更に与える。

前述のレコード及び装置の製造者によって最近提案又は
導入された可なり多数の２チャンネル・ミキシング装置
の完全な詳細はあらゆる場合に公然と利用できないが、
演奏におけるそれらの不完全な一般的性質は観察できる
。

本装置を含む任意の４−２−４装置では単一の点（特に
単一のマイクロホンだけを作動させる位置の点）から発
生する音は、同じ元の音源からのものではあるが更に振
巾を大きくして最終的には単一のスピーカからではなく
、異なる位置に配置された複数のスピーカから再生され
るため、音響心理学的見地からは単一方向からの再生は
満足できる程似るようにされる。

然し従来考案された４−２−４装置の中で最もよいもの
では方向性のこの幻覚の満足度はすべての方向で一様で
はない。

従来の装置において特定の方向から来るように聴取者に
聞こえる信号における変則（ａｎｏｍａｌｙ）又は方向
的なあいまいさの性質は各々の場合完全に同じではない
し、また従来のマトリツクス装置が斯かる変則的結果を
生じる音の方向とも同じではない。

然し代表的な例は後方のスピーカからの逆相再生及び類
似な変則であり、これらは後方に向う音よりも前方に向
う音が一層忠実に再生される。

ある場合には、この変則は大多数の演奏情報では音響心
理学的には多少無視できるが、４チャンネル再生用に特
に設訂された「音響効果」を有する情報では著しくなり
、この場合後方の音は単に補助的なものではない。

本発明の主要目的は、従来装置の斯かる欠点即ち不完全
さを回避し、従って各再生器を動作させるため完全に分
離した伝送チャンネルを使用する装置の音響心理学的シ
ミュレーションに一層接近する４チャンネル又は類似の
再生装置用の２チヤンネル伝送装置を提供することにあ
る。

然しこの主要目的を達成するほか、本発明は満足な再生
を得るのに聴取者に対するスピーカ位置を予定された一
つの組に維持する必要なしに満足に動作する方法及び装
置を提供することにある。

従来技術の装置（４個の独立チャンネルにおける伝送を
含む）は聴取者に対しスピーカの１個の特定方向を要求
する。

殆どの場合、従来のステレオ装置の前部スピーカに一対
の後部スピーカが追加されて「２＋２配列」を形成する
。

然し、少なくとも一つの場合、スピーカは菱形又は１−
２−１形即ち聴取者の両側及び中央の前後に配列すべき
である。

これらすべての従来技術の装置では、必要なスピーカの
方向は４個の独立した伝送チャンネルで代表される方向
に関して又は２チャンネル伝送又はレコーディングに用
いられるコーディングに関して指定され且つ知られてい
る限りでは、満足な再生を持続すると同時に、スピーカ
の異なる方向又はスピーカの異なる数を使用する方法は
何等設けられていない。

従来技術のエンコーディング及びデコーディング装置と
は異なり、本発明のエンコーディング及びデコーディン
グは全方向に対して同じ再生特性を作ることが可能であ
り、「方向的に対称」であると述べ得る。

ここに用いられる術語の意味は音の再生の簡単な例を考
えることで極めて容易に理解でき、その音源は直交して
配置された４個のマイクロホンの各々を続けて作動させ
るため順次に移動される。

方向性対称を有する装置においては、対応する順次の９
０°の角度を経て回る聴取者は４個の位置を通って音源
が対応して動かされるとき完全に同一の様式で音源を聞
く。

この性質は各マイクロホン出力の伝送に別々の信号チャ
ンネルを有する４チャンネル音響装置に固有のものであ
るが、従来技術の４−２−４マトリックス装置では得ら
れない。

上に示す如く、この事は新らしい形式の演奏情報の使用
ができるためには特に重要であり、この場合聴取者の後
方の局限された位置で独立音源（例えば音声又はコーラ
ス）の真に迫った印象が伝えられる。

その上実用上のこの制限を除去するため、本発明の更に
特色とするマトリツクスの方向性対称は簡単な信号変換
を可能にし、それによってスピーカ装置の配置は信号発
生において仮定されたスピーカ配置に対し回転させられ
、菱形の「１−２−１」形状又はその逆に配列されたス
ピーカを有する再生方式によって「２＋２」スピーカ方
向用に設計されたレコーディング又はＦＭ伝送の完全に
満足な再生（例えば）ができる。

本発明は方法及び装置を提供するものであり、それによ
って再生に使用されるスピーカの数及び配列は、「ユニ
バーサル」で且つ任意所望の数及び方位のスピーカに供
給するため再生信号にデコードされ得る信号伝送におけ
るものとは本質的に同じものではない。

エンコードされた２個の伝送チャンネルはデコードされ
て例えば６角形に配置されたスピーカに６個のスピーカ
用信号を発生し、その結果聴取者には近似的に別々の６
個のチャンネルの伝送で得られた感覚を与える。

斯かる利点は従来知られている種々の「４−２−４」装
置に本発明の２チャンネルマトリツクスを置換するだけ
で得られるが、伝送チャンネルの数を４個の如く一層大
きい数に拡張する場合、本発明は更に独特な性質を有す
る。

以下に述べる２−チャンネルマトリックス装置はスピー
カへの再生信号を発生し、斯かる信号は方向的に対称な
２個の伝送チャンネルで運び得る最大可能な方位角的局
限を含む事が示される。

斯かる装置は「分離的」には作られない。

即ち減少した振巾及び位相関係で音響心理学的な音の局
限が満足されても、スピーカのそれと一致する方位角的
方向から発する如く表現される音は常に必ず２個の隣接
するスピーカで与えられる。

再生のこの形式は尖鋭にすることができ、即ち方向的尖
鋭さに更に１個又はそれ以上の伝送チャンネルを追加す
るのみで、所望しない方向への再生の中心又は所望する
方向への分数比は減らすことができる。

４チャンネルのスピーカ配列で、基本装置に更に２個の
伝送チャンネルを追加する場合は、完全に分離した再生
が得られ、即ち普通の４トラックのテープレコーディン
グを用いて１個のスピーカで再生できる音はまた本装置
によって１個のスピーカから、他のスピーカをならさな
いで、再生できる。

４個の主スピーカ位置から直接発するように再生される
音から主として構成される任意の演奏情報（めったに出
合わない）に対しては、その演奏は従ってスピーカ信号
が完全に分離されている４チャンネル装置で発生するそ
れとは音響心理学的には区別がつかない。

然し４チャンネル分離装置の後者の形式とは異なり、本
発明の分離マトリツクスは従来のモノラル又はステレオ
再生の任意の形式のものと完全に両用できるように容易
に作られる。

その上本発明の４チャンネル装置は「仮想」の方位角位
置即ち従来の４トラックでの再生よりも実際のスピーカ
位置に対応しない方向的音像の実質的に一層良好な音響
心理学的局限を発生することが知られている。

「音源」の方位にまっすぐに置かれたスピーカの分離又
は単独動作は本発明の４チヤンネルマトリックス装置に
おいて零で得られ、この零は任意所定のスピーカ位置に
あ５るとして検出される信号の全再男図形の９０°，１
８０°及び２７０°に現われる。

向様のチャンネルの従来の分離伝送の既述の利点に加え
、本装置は２個の補足チャンネルで極めて制限された周
波数範囲が、それらが与える方向的局限の改良を損うこ
となしに伝送されるというその上の利点を提供する。

従来て帯域巾の要求は媒体における伝送に対して実質的
に減らされ、若し他の装置を使用するならば各伝送チャ
ンネルには全オーディオ範囲の伝送が要求される。

本発明の基本的な２チャンネルマトリックス装置及び方
向性再生の尖鋭の増大に対し、それに更に上述の如くチ
ャンネルを追加する事の両者は以下の説明及び添付図の
実施例を参照して最もよく理解されよう。

第１図から第３図には本発明に有利に利用され得る４チ
ャンネル音響装置を示す。

第１及び第２図は伝送信号のエンコーディング及びデコ
ーディング用マトリックスを除けば従来技術の或る同じ
ものを示す。

これらの模範的装置は後述する本発明の利点及びコーデ
ィング及びテコーデイング（マトリックス及び再マトリ
ックスとも称す）の広い効用の理解を容易にするために
説明及び記述される。

第１及び２図の装置は従来種々のマトリックス装置と共
に使用される４チャンネル装置の代りの形式のものであ
る。

各々の場合、演奏位置に直交したマイクロホン２０又は
２０ａの配列又は型が聴取者２３を包囲する聴取空間に
スピーカ２２又は２２ａの対応した直交配列又は型と共
に示される。

第２図の装置ではマイクロホン２０ａ及びスピーカ２２
ａは夫々演奏及び聴取空間の左前（ＬＰ）、右前（ＲＦ
）、右後（ＲＢ）及び左後（ＬＢ）部分の位置から音響
を受けまた音響を再生するように配列され、一方第１図
では位置２０及び２２は前（Ｆ）、右（Ｒ）、後（Ｂ）
及び左（Ｌ）にある。

エンコーダ又はマトリックス２４及び２４ａは２６又は
２６ａに２個の伝送信号を発生し、斯かる信号は次に２
８又は２８ａでデコード又はマトリックスされて対応す
る位置にあるスピーカを駆動する再生信号を発生する。

第２図のＬＲ，ＬＦ，ＬＢ及びＲＢと第１図のＬ、Ｆ、
Ｒ及びＢにおけるスピーカ位置の表示は所謂「２＋２」
及び「１−２−１」４チャンネルの方向と呼はれるもの
に実際に使用される位置を多少代表するが、当業者には
対応して示されるマイクロホンは４チャンネル再生に、
特にレコーディングに対して通常使用されるマイクロホ
ンの実際の配置をかなり簡略化して示したものと認めら
れよう。

図示の如き簡単な装置、即ち４方向（主要型式）マイク
ロホンは例えばコンサートホールの聴取者の通常の位置
において使用でき且つ時々使用されるが、最も心地よい
と判断される効果のため一層複雑なマイクロホンの配列
を用い且つ種々のマイクロホンの出力を混合することが
普通であり、実際普通のステレオのレコーディングスタ
ジオ及び放送スタジオ技法の場合の如く、多方向性信号
は個々の楽器又は楽器の群の一層多数のサウンドトラッ
クから合成又は組立られ得る。

従って図面及び更に検討を加えることの両方から、特定
方向からのオーディオ信号の代表は方向性情報として完
全に合成されたものであることが理解されよう。

後でわかるように、本発明は斯かる合成用の簡単な手段
を付加的に提供する。

また当業者には理解されるだろうが、第１及び２図の図
示例は信号形成及び処理操作を表わし、これらは生の演
奏情報の同時的な再生を作るように行なわれるが、通常
は或る形式の蓄積即ち連続して一つ又はそれ以上の点で
信号をレコーディングすることを含む。

代表的には２個の伝送信号は普通のステレオディスク・
レコーディングの「左」及び「右」の溝の壁か又はステ
レオ放送の対応するオーディオチャンネルにある。

勿論これは分離したチャンネルでの直接伝送よりもむし
ろエンコーディング及びデコーデイングに対する最大の
必要を創造したこれらの媒体によって現在課せられた２
チャンネルの限度である。

本発明のマトリックシング又はコーディングは本発明が
与える方向性対称の理由で第１図又は第２図のそれの如
き簡単な固定位置の装置にも有利に使用される。

然し本発明のマトリックシングの方法及び装置の更に有
利な点は広い効用にある。

本マトリツクシングは第１及び２図の両方の装置に容易
に適用できるだけでなく、音源信号の配置又は方位に何
れにしろ「マツナ」しないスピーカの配置又は方位の非
常に満足な使用に対するコーディングができる。

斯かる装置全体の一実施例は第３図に示され、マイクロ
ホン装置（又は音源を代表する合成方向性信号）２０ａ
及び第２図のエンコーダ２４ａの出力は、デコーダ２８
及び第２図のスピーカ２２で再生される。

以下のことからわかるように本マトリツクシング又はコ
ーディング及びデコーディング装置は斯かる「回転した
」配置を有するすべての角度から優れた再生を与えるの
みならず、聴取者が望む任意の数のスピーカを用いる如
き一層広がった音源信号及び再生配置を使用することさ
えもできる。

確認のため、第４図は本発明のマトリツクシング及びリ
マトリックシング又はコーディング及びデコーデイング
に使用される或る角度関係を示す。

本発明において、各再生信号に現われる各音源信号の振
巾及び位相は音源信号で表わされる方向又は位置と再生
信号が供給されるスピーカの方向又は位置との間の角度
関係で完全に且つ単独に決められる。

全体の再生マトリックス（エンコーディング及びデコー
ディングマトリツクスの結果）が次の様な場合即ち各再
生信号における各音源信号の振巾及び位相（元の振巾及
び位相に対して）がどこでもこの角度関係だけの関数で
ある場合、完全な方向の対称は第１乃至３図のそれの如
き何れの装置でも達成できる。

任意所定の音源（実際又は合成されたマイクロホン配置
）とスピーカ位置との間の角度は第４図に示す如くαと
して示される。

αの全体の値は第１図及び第２図において同じであり、
従ってこれらの両方の配置に対する同じ全体のマトリッ
クスは後でわかるように本発明によって発生されること
がわかるだろう。

然し夫夫の図の２４及び２４ａのエンコーディング・マ
トリックスは数値的には同じでないが、ステレオの両用
性を保持するように、即ちデコーダのない装置でステレ
オ再生ができるように選択するのが望ましい。

この事は後で詳述される如く、横方向で中間（前又は後
）方向に対し各音源の方向角を限定する角度θに従って
２４又は２４ａにおけるエンコーディング・マトリック
ス係数を決める事及び再生信号を形成する場合は横方向
で中間位置に対し、各スピーカの再生角度φを形成する
場合は横方向で中間位置に対し各スピーカの方位角φに
従ってデコーダ２８又は２８ａのマトリツクス係数を決
める事で行なわれる。

第４図に示す如く、また本発明の記述に現に採用してい
る如く、横方向で中間の基準位置は前位置と考えられ且
つ角度は時計式に計測されるが、ここで「左」、「右」
及び類似の術語で示すものは特別の制限よりもむしろ表
現の便宜のために使用されている事が理解されよう。

明らかなように、マトリツクシング及びリマトリックシ
ングは伝送用信号チャンネル数を圧縮する必要のない場
合に得ることのできる完全さと同じ意味での完全な全体
マトリックスを作ることはできない。

然し完全な全体マトリックスの要求は本発明のマトリツ
クスの使用によって従来知られているよりも一層厳密に
満たされている。

任意の数ｎの音源から２個の伝送信号ＴＬ及びＴＲを形
成スる「ユニバーサル」エンコーディング・マトリツク
スは ここでＳｋは第Ｋ番の音源信号、θｋはそれによって表
示される音の位置と横方向で中心基準位置との間の方位
角、ｊは−１の平方根である。

等式の記号は以後は比例を示し、信号処理における絶対
値の一様な変化は無関係である事は勿論理解されよう。

夫々の伝送信号ＴＬ及びＴＲの位相係数は前に検討した
特定の音源位置に対して第５図に示す。

左即ちＬから（即ち再生に当り「から」のように現われ
る）の信号は十分な振巾及びＴＬ信号の元の位相で再生
されるが、ＴＲ信号では零であり、逆もまた同じである
。

他の方位角からの信号は両方の伝送信号に現われるが常
に直角の位相関係にあり、基準位相に対して一方は進み
一方は遅れ、これはＬ及ひＲ信号に保持される。

各成分の大きさはそれの相対位相角（正又は負）の増加
と共に減少し各９０°の位相角（音源位置における１８
０°差）で零になる。

上述の「ユニバーサル」マトリックスから算出された下
記のミキシング式は固定された４個のマイクロホン配置
で、独奏者及び他の特殊な効果に対して屡々加えられる
「オン−マイク」修整信号の如き他の信号を追加し又は
なしで、本発明を利用するために使用し得る。

１−２−１の音源方位に対するミキシング式の数値は次
の通りである。

２＋２の音源方位に対するミキシング式の数値は次の通
りである。

これらの固定されたマイクロホン配置の１個又は両方に
対し所望の混合を発生する固定回路は、若しそのように
所望するならばマイクロホン方向パターンを使用して又
は使用せずに構成される。

次に第６図の略線図に示す如き追加の混合器を使用して
任意の位置における演奏に類似させるため信号情報の追
加挿入が行なわれる。

第６図に示す如く、入力信号Ｓは９０°位相分割器３０
に供給され、位相分割器３０は正及び負の基準位相信号
及び正及び負の９０°移送された信号を発生する。

基準信号及び位相信号は方位角にセットされた正弦及び
余弦ポテンショメータ３２及び３４で減衰され（且つ使
用するとき極性が反転される）信号Ｓは同様に挿入され
る。

正の基準信号及びポテンショメータ出力は総合器３６及
び３８内で混合され、その出力は次に前に述べた基礎の
エンコーディング式に従って夫々信号ＴＬ及びＴＲの成
分として挿入される。

原理的には、第６図に示す如き混合器は各音源方向に使
用され得る。

然し容易に選択し得る角度位置でレコーディング又は放
送するため相当な数のマイクロホン又はサウンドトラッ
クが所望される場合は、要求される移相器の数は第７図
に示す如き構成を使用して大巾に減らし得る。

図示の如く、各信号Ｓ１、Ｓ２等は極性分割器（位相反
転器）４０に供給される。

正又は同相及び負又は逆相信号はポテンショメータのセ
ッティング角で決まる振巾及び極性の正及び負の信号を
発生する正弦一余弦ポテンショメータに供給される。

すべての音源からの減衰されない正の信号及び角の正弦
信号（勿論これらは負の正弦値を有する角度に対し正の
位相にある）は総合器４４内で混合される。

正の余弦信号は総合器４６で混合される。

後者の出力は総合器４４の出力に対し４８において９０
°だけ位相が進み且つ２個は５０で混合又は総合されて
信号ＴＬを形成する（当業者には認められるように、総
合器４４の出力は移送器４８の基準位相部分５２を介し
て総合器５０に供給されなければならず、現在利用でき
る周波数に無関係な位相器の移相は出力と入力との間の
位相差よりもむしろ移相された出力と５２に示す如き基
準位相チャンネルの出力との間の位相差である。

）同様の方法で、すべての音源からの正の入力信号及び
正の正弦関数信号は総合器５４で混合され、負の余弦関
数信号は総合器５６で混合される。

後者の総合された出力は総合器５４の出力の基準位相６
０に対し５８において９０°だけ位相が進められ且つこ
れらは６２で同様に総合されて伝送信号ＴＲを形成する
。

回路要素として第７図に示す要素の或るものによって行
なわれる機能は、レコーディング及び放送の実施におい
て斯かる機能を果たすのに等価であるとしてよく知られ
た他の技法で行ない得ることを当業者は直ちに認めるだ
ろう。

例えば、周知の型のマイクロホンの感度パターンは、第
７図の信号混合装置における信号Ｓ１、Ｓ２、等の或る
もの又は全部の指示された減衰ポテンショメータ回路網
の代りに容易に使用し得る。

直交して配置されたダイポール・マイクロホンは、単一
の又は減衰されない成分を発生するため用いられるそれ
と密接した１個の全方向マイクロホンと共に入射音源の
方位角の正弦及び金弦に従って減衰された信号を直接発
生するため使用し得る。

前に示した如く、伝送信号ＴＬ及びＴＲは、任意な従来
の媒体、特にステレオディスク又はテープレコーディン
グに記録されるか又は普通のステレオに設けられた２個
のオーディオ・チャンネルを用いる４チャンネルＦＭ放
送における如き同時的な再生に使用されるかの何れかで
ある。

次に第５図の信号のデコーディング法を考える。

各再生信号の形成において伝送信号に加えられる係数が
角度φ即ち各再生信号が形成されるスピーカの聴取空間
方位角の関数である事を除けば、デコーディングはコー
ディングとよく似ている。

各再生信号Ｐｉは振巾及び位相関係における混合によっ
て伝送信号から形成される。

ここでφ１は再生位置と横方向で中心の基準位置との間
の方位角、ｊは−１の平方根である。

従って各再生信号は各伝送信号にマルナプライヤの共役
複素数又は伝送信号の形成においてその方位角からの信
号の挿入に使用された（又は使用されたかもしれぬ）係
数を掛けて形成され、それから合成された夫々の積が加
えられる。

従って合成された各再生信号Ｐｉは次の通りである。

従って左位置にあるスピーカ用の再生信号ＰＬはは第５
図に示す如く信号ＴＬで不変であり、ＴＲはＲ（若し１
個あれば）にあるスピーカ用の再生信号の形成に同様に
不安で与えられる。

他の位置に対する再生信号は、代表された位置がＬ及び
Ｒ信号に対し第５図に示した１８０°の間の中間にある
ことを除けば、外観は位相図と正確に同じである。

再生点と直径方向で反対の音源信号を除けば、全音源信
号はすべての再生信号に現われるが、その大きさは信号
源方向と再生方向との間の角度の大きさの関数の如く最
大から零まで変化する。

１−２−１スピーカ方位に対しては、デコーディング式
（２）の数値は ２＋２スピーカ方位に対しては、デコーディング式（２
）の数値は 全体の伝送又は再生は伝送信号ＴＬ及びＴＲを左及び右
の方向に対応させるように選択することで影警されずに
、夫々２個のチャンネルに元の位相及び振巾での伝送に
対し、直径方向で反対方向の任意の選択で同じ結果が得
られることがわかる。

然し左右方向での伝送信号の結合は普通のステレオ装置
に両用性を与える。

個々のスピーカ位置をどの様な所望の角度にでもできる
再生装置は前に記述した信号準備装置と同じ線に沿って
案出される。

然し斯かる設備は一般に無駄であり、それは実際のスピ
ーカ配置がマイクロホンの配置ほど多様でないためであ
り、マイクロホンの配置では前後左右間のバランスは要
求よりもむしろ随意である。

図示の８個の位置に対する固定された再生信号出力は使
用者の要求及び好みをカバーするのに十分であり、一方
１５°の間隔は実質的にどんな実際の使用にも完全に適
する。

第８図にはデコーダの一つの構成が示され、これはスピ
ーカ配置の非常に広い変形に使用し得る。

夫々の伝送信号ＴＬ及ひＴＲは９０°移相器７０及び７
２に供給され、その各々は正及び負の基準位相及び移相
された出力を有する。

これらの出力は入力信号を減衰させる分圧器で構成され
且つ減衰した信号を式（２）に従って出力を発生する総
合器に分配する固定混合回路網７４に供給される。

固定出力端子７６からの出力は適当な増巾器を介して１
５°間隔（又は出力を与えるための他の任意の間隔）の
任意に選択された倍数にあるスピーカで再生される。

従ってスピーカの数及び配置は使用者の好み（経済的制
限も含む）に従って選択される。

一般に、スピーカは通常は方位角に等分に離間配置され
且つ聴取位置から等距離に置かれる。

即ち正方形又は正多角形状に置かれるのが好ましい。

然し多くの場合室の形状及び音響学的及び個人的好みで
他の配列になり得る。

選択できる固定位置出力端子を備えた他の形式のデコー
ダは第９図に示される。

伝送信号ＴＬ及びＴＲは総合及び差の回路８０に供給さ
れて総合された信号ＴΣ及び差信号ＴΔを発生する。

差信号は第８図の７０又は７２におけると同様に処理さ
れ、基準位相８２及び移相８４用の分離した移相器チャ
ンネルは再び第９図に示される。

基準及び位相された差信号ＴΔの夫々の極性は８６及び
８８の固定分圧器に供給され且つ減衰した出力は予め選
択された角度φ１，φ２等・・・・・・用の再生信号出
力を発生する基準位相チャンネル９１から総合信号ＴΣ
と共に総合器９０に供給され、予め選択された角度用に
は減衰器又は分圧器８６及び８８にタップが設計される
。

本発明が標準のステレオＦＭ放送に使用される場合、第
９図の８０に示す総合及び差の回路は標準のステレオ・
ミキシングで動作し、回路８０はデコーディングでは省
略し得る。

斯かる総合及び差信号ＴΣ及ひＴΔは音源信号から直接
形成し且つ信号ＴＬ及びＴＲを形成せずに伝送信号とし
て使用し得ることが認められようし、斯かる信号は実質
的に次の如く形成される。

伝送信号の対のＴＬ及びＴＲは伝送信号の対ＴΣ及びＴ
Δと正確に同じ情報を含み且つこれらの信号の組は利用
できる情報内容のどんな変更もなしで何れかの方向で一
つの形式から他のものに容易に変換できる。

同じ信号情報のこれら２個の形式は装置の施行には通常
最も有用且つ簡単であるか、全体の情報内容が同じで且
つこれら特定の形式へ及びそれからいつでも変換できる
他の伝送信号対が案出され且つ上の表現に含まれる事が
理解されよう。

若しそれが望まれるならば、個々の再生信号は、形成さ
れた後で、聴取者の好みに従って「修整」され得る。

例えは特定の聴取者は、再生信号の形成後に、それの一
つ又はそれ以上のものを更に位相を移して一層楽しい総
合特性を得てもよい。

（図示せず）。

他の例として、方向性効果は他のコーディング及びデコ
ーディング装置と共に従来使用された、見かけのコント
ラスト又は或る種の音に対する音源の局限を増すため特
定のスピーカに供給する増巾器の増巾度を変える如き同
じ形式の補助の信号処理で強調される。

エンコードされた伝送信号は多方向性信号のデコーディ
ングの用意のない現在の再生装置に容易に使用できるこ
とがわかるだろう。

２個の伝送信号の総合はそれらの元の位相での音源信号
全体の単純な合計である。

従ってステレオＦＭ放送の総合及び差のモノコンパテイ
ブルなマトリックシング又はモノラル蓄音機でのエンコ
ードされたステレオディスク・レコーディングの再生に
伝送信号を使用するときは完全なモノラル再生が生じる
。

従来のステレオ再生の左及び右のチヤンネルとして２個
のエンコードされたチャンネルを使用するときは、従来
のステレオコーディング（２チャンネル伝送を有する４
チヤンネルのエンコーデイング及びデコーディング用の
従来の装置における如き）よりほんの僅か見かけの左右
の分離の少ないものが生じる。

若し望むならば、デコーダに方向の情報を含まない普通
のステレオ信号を人工的にエンコードする用意をしても
よく、そのため斯かる演奏情報は多方向性スピーカ装置
において一般に信号の再生に似た方法で再生され、ここ
では方向の情報は更にエンコードされる。

普通のステレオ信号は左前のＬＦ及び右前のＲＦにある
音源信号と対応する。

第１０図には第９図の総合及び差回路８０と代用しても
よいアダプタが示され、例えはデコーダのスイツチでこ
れらの方向からのみの音源信号成分を有し方向がエンコ
ードされた信号のそれに似た聴取者効果又は感覚が生じ
る。

普通のステレオ信号は夫々の４５°位相分割器９２及び
９４に供給されて基準位相の総合信号ＴΣ及び直角位相
の差信号ＴΔを発生する。

夫々Ｌ及びＲ位置の直接再生に対する２個の伝送信号の
選択は、デコーデイングの用意のない従来のステレオ装
置の両用性にだけ重要であることは前に述べた。

本発明は一層広い範囲で、ステレオの両用性が重要でな
い場合に適用して用いられる。

例えば本発明は４個又はそれ以上の分離したテープチヤ
ンネルに現在も行なわれている一般形式のレコーディン
グにおいて、テープスペースを維持し且つ従って演奏時
間を延ばす唯一の目的で使用し得る。

情報を２個のレコーディングチャンネルに圧縮し、次に
再生のとき伸長させることによりテープスペースの一層
広い利用が行なわれる。

本発明の斯かる使用において、エンコーディングに用い
られる方位角の基準方向は多少任意に選択され且つ２個
の伝送信号で表わされる方向は、それらが直径方向で反
対に選ばれる限り、同様に任意である。

従って前述の本発明の特殊化された実施例は現在ステレ
オ放送及びディスクレコーディング用に標準である２チ
ャンネル伝送装置に使用するように指定されたものに制
限される。

然し本発明の広い範囲は広く適用される。

従って前述の２チャンネル伝送は２個以上の多数のチャ
ンネルで方向性のオーディオ情報の再生に有利に使用さ
れる原理の特殊な適用である。

本発明の使用により、従来のステレオに用いられる２個
のチャンネルに制限される伝送で得られる結果は最高に
される。

然し更に本発明によれば多数のチャンネルが有利に使用
され得る。

多数のチャンネルの第１の使用は任意所定のスピーカ配
列に対し方向性パターンを尖鋭にすること、即ち伝送チ
ャンネルの数より大きい多数のスピーカの使用による不
可避的結果であるクロストークを減らすことである。

然し更にこれらの特色のある本発明は伝送チャンネルの
数が要求される再生信号の数に等しいか又はそれより大
きいときでも、「１−２−１」方位に配列されたスピー
カで「２＋２」のスピーカ再生用に録音された４トラッ
クのテープレコーディングの再生における如く、再生信
号の「ローテイション」を許す目的だけでなく、後述の
目的に対し大きな利点を有する。

２個以上のチャンネル数に対し本発明を適用することの
理解は先ず動作の或る特色及び既述の２チャンネル装置
の基礎となる原理を考えることによって容易にされるだ
ろう。

有利な新規性の本質は次の事実から生じることを検討す
ることによってわかる。

それは、各伝送信号の形成において方位角θさ音源信号
に加えられたθの関数及び方位角φの各再生信号の形成
においてその伝送信号に加えられたφの関数の全部の積
の総合は基準の差の角で最大絶対値を、直径方向で反対
の差の角で相対的に小さい絶対値を及びこの様にして画
成された軸に対して対称な中間の角では絶対値を有する
角θとφとの間の差の単一変数の関数であるという事実
である。

これが伝送信号のデコードされたスピーカパターンに「
ローテイタビリテイ」又は「ユニバーサリテイ」を与え
る特性である。

これらの基準を満足させるすべての機能は、分離した伝
送チャンネルを用いて方向性オーディオ情報を直接再生
する場合の音響心理的効果のシミュレーションに関し、
その長所は完全に同じではない。

方向性パターンに関し、すべての他の要素が等しいとき
、次の条件を満足することが望ましい。

（イ）全体の再生関数の大きさ又は絶対値が最大の位置
から１８０°の方位では零になること。

（ロ）振巾のパターンはθとφが等しい、即ち差の角α
が零のところで生ずる最大値からできるだけ早く減少す
ること。

（ハ）種々の方向の再生スピーカに現われる任意所定の
音源によるクロストーク成分の位相差は最小となること
。

即ち、全体の再生は最小の相対位相差を有すること。

例えば、逆相に近いクロストーク成分が他のスピーカか
ら再生されると音像定位が不明確になつたり、不快感を
与えることは日常経験することである。

実際の動作においては、これら三つの要素が満たされぬ
とき音像の位置に錯覚を与えることがあり、音響心理的
には重要な事柄であるが、現在は定量的評価はできない
。

本発明の実施例の０°移相及び９０°移相から成る複素
数関数を用いた２チャンネル・マトリックス再生は、同
じ目的のもので複素数関数を用いない同相及び逆相から
成る他のマトリックス再生に比較して一層満足なもので
ある事が経験的に確立されている。

本発明は前述の条件を満足するものである。

第１３図から明らかなように、パターンは１８０°方位
で完全に零、９０°方位（又は２７０°方位、これらは
測定パターンの「尖鋭さ」を示すのに便利な点である）
では−３ｄＢの振巾減少を示している。

また、第５図で明らかなように、任意の他のものから１
８０°程大きい位相差を有する成分は存在しないし、そ
れらの元の相対的位相から９０°に近い位相差を有して
再生されるどの成分も振巾が本質的に無視できる。

上述の如く決められた混合及び再混合係数によって与え
られる再生情報は２個の伝送チャンネルのみの場合では
できる限り正確であるという事は情報理論及びサンプリ
ング理論から示し得るが、一方に関しては一層よいが他
方を犠牲にする機能全体を使用することは従って本発明
の広い範囲内にある。

今述べた動作要素の特性は、３個又はそれ以上の伝送チ
ャンネルに対する伝送信号の構成における同じ一般原理
を適用することで実質的に更に改善できる。

本発明の原理の斯かる適用は既述の２チャンネルの実施
例に関する二つの部類に粗く分けられる。

（１）１個又はそれ以上の補助チャンネル又は伝送信号
を既述の２個の伝送信号に追加して使用する装置及び（
２）２チャンネル装置のＴＬ及びＴＲ信号と同じ型の相
互対称を示す３個又はそれ以上の伝送信号を使用する装
置である。

上述の第１型式の３チャンネル（及び更に多数のチャン
ネル）装置は２チャンネル装置と「両用」であると述べ
得る。

本発明の斯かる実施例の通用する効用の一つは３トラッ
ク又は４トラックのテープレコーディングの製産にあり
、斯かるレコーディングは適当なデコーディング及びス
ピーカの任意所望の多数の配列によって再生され又は代
って補助の録音されたチャンネルを利用できない装置に
よって普通のステレオレコーディングとして再生される
。

然し本発明をＦＭ放送及びディスクレコーディングの如
き媒体における再生において有効に完全に分離している
４チャンネル信号と結合させて実施する場合、一層大き
い効用は本発明の有する実質的な利点である。

各補助チャンネルのエンコーディング及びデコーディン
グは勿論上述の伝送又は再生の全体的関数の本質的特性
を保持する如きものである。

差の角度αが単一の変数である所望の全体の再生関数を
作る場合、２チャンネル・デコーディングから離れたす
べてのチャンネルに対し複合デコーデイングを案出して
、２個の主要な又は基本的な伝送信号と共にデコードさ
れ得る追加チャンネル伝送を案出することは原理的には
可能である。

然し２個の基本的チャンネルのデコーディングの同じ方
法を保持し且つ各再生信号にコード及びデコードされた
補助伝送信号に含まれた補助情報を単に加えることが一
層望ましい。

これを行なうため、補助伝送信号の各々のエンコーディ
ング及びデコーディングは、それ自身が単に零の差角で
最大値を持つ差角の関数である再生信号に対し追加され
た成分を発生することが必要である。

追加チャンネルを利用する最も簡単且つ望ましい方法は
各補助伝送信号の発生のためθのエンコーディング関数
を使用することであり、この関数はそれ自身φの共役デ
コーディング関数が掛けられるとき差角の単一変数の関
数である積を生じ、またこの関数は２チャンネル伝送か
ら得られる再生信号関数に加えられるときパターンにお
ける最大振巾の尖鋭度を増す。

補助チャンネルに対するこれらの要求は、エンコーディ
ングにはθの適当な指数関数を及びデコーテイングには
φのそれの共役関数を用いることで満たされる。

各信号Ｓθに対しに比例する混合係数及び各再生信 号Ｐφに対する追加成分の形成に に比例する再混合係数を使用する第 ３伝送信号の追加で角度の差の積の関数が生じ、この積
の関数は、基本の２チヤンネル再生関数に加えられると
き方向性効果を実質的に尖鋭にする。

全体的な再生信号は次の通りである。

この全体的な再生関数で、すべての音源はそれらの元の
相対的位相ですべてのスピーカに生じ且つ９０°（又は
勿論２７０°）の角度差に対する振巾は０°における最
大値よりも約１０ｄＢ少ない。

この様にして形成された補助信号ＴＴは式（１）の伝送
信号ＴＬ及びＴＲ又は上述の式（４）の伝送信号ＴΣ及
びＴΔの何れかと共に使用し得る。

伝送補助信号ＴＴを使用したときの再生信号Ｐｉは次の
様に表わすことができる。

又は この様にして得られた全体の再生関数は、今述べた点で
パターンを改善するが、１８０°において９０°におけ
る信号成分と同じ大きさの、即ち０°における最大値か
ら−１０ｄＢの、信号成分を生じる。

この「バツクローブ」は簡単な変更で除去し得る。

ＴΣ及びＴΔの伝送形式を考える場合、若しＴΔ及びＴ
Ｔ信号は１／２の平方根だけ減衰させるがＴΣは変化さ
せないで且つφの共役関数でデコードするならば、合成
された全体の伝送関数は次のようになる。

この全体の再生関数は移送のない且つ１８０°で零で、
９０°での振巾は０°における最大値から６ｄＢ下がっ
た再生信号を生じる。

勿論同じ結果は前述の信号ＴＬ及びＴＲの適当な部分的
混合及びＴＴの同様な減衰で得られる。

伝送信号の基本的な対がこの様に変形される場合、第３
チャンネルを利用し得ない装置の動作は明らかに害なわ
れる。

従って伝送信号の記録された又は放送された組は通常こ
の変更を含まないだろう。

伝送信号の変形された組は記録され又は放送されるとき
変形されない信号からデコーダに発生されることが望ま
しい。

変形された伝送信号から生じた上述の全体の伝送又は再
生の式は角形括弧内に示された式の係数を有し、これは
また次の如く書いてもよい。

１＋ｃｏｓ（φｉ−θｋ） これは変形されない３個の伝送信号用の（５）式の係数
と同じ形式であることがわかるだろうし、各全体の再生
信号は次の如く表現できる。

ここでｍは変形されたＴΔ及びＴＴの形成に用いられた
減衰係数の２乗である。

再生特性の細部における多少の変化はｍの選択で得られ
る。

ｍが０．５から１．０の範囲で変えられるとき、前述の
「バツクローブ」が再び導入されるが、「９０°分離」
は前に数値的に示したように同時に改善される。

ｍが中間値の０．７０７では「９０°分離」は７．６６
ｄＢであり且つ「バックローブ」のレベルは０°の最大
値より２８．３ｄＢ下がる。

従って定数ｍの選択は望ましいパターン特性の交換を含
み、このパターン特性の交換は聴取者に対する音響心理
学的効果に関しては評価ができないし且つ３チヤンネル
デコーダには０．５乃至１．０の範囲内で上に定義した
係数ｍを使用者が調節する手段があるのが望ましい。

係数√ｍがデコーダにおける伝送信号に導入され且つデ
コーディングのためそれに直ちに共役関数が適用される
場合、勿論後者もまた係数√ｍを含むが、係数√ｍだけ
の二つの順次の減衰には、変形されない信号ＴΔ及びＴ
Ｔ用の入力側にある連動した減衰器ポテンショメータに
よる如く、係数ｍだけの単一の減衰と代えてもよく、そ
れによって使用者はｍの値を０．５と１．０との間で選
択し得ることが認められよう。

音源の元の位置に対応する位置にあるスピーカからの音
源信号の再生振巾と他のスピーカからのそれの再生振巾
との間の「コントラスト」を更に増すため、即ち（５）
式の全体の再生信号関数を尖鋭にするため第４チャンネ
ルを更に追加する場合、同じ一般原理が使用され得る。

既述の標準を満足する上述の第３チャンネルに第４チャ
ンネルを追加することは伝送信号ＴＱを次のように形成
することである（指数を正又は負にして）。

斯かる関数は相対的に４５°だけ回転した２個の４本の
マイクロホン（各々一方のダイポール・パターンが他方
のダイポール・パターンと逆位相になっている）の出力
を、一方の４本の出力を９０°だけ移相して総合するこ
とで生じ得る。

代っては（又は補足として）これら前述の適当な変形に
よって得られる混合回路を使用してもよい。

伝送信号ＴＱを使用したときの再生信号Ｐｉは次の様に
表わすことができる。

又は 定数ｍの平方根に等しい減衰係数をこれらの補助伝送信
号の形成及び共役関数デコーディングにおいて伝送信号
ＴＴ及びＴＱに適用し得る。

この場合の全体の再生信号の形式は次の通りである。

各再生信号における音源信号成分の位相関係は後述の比
較的小さい点を除けば２チャンネルの場合と同様である
。

然し今わかったように９０°分離は大巾に改善されてい
る。

第４チャンネル追加の場合ｍの変化の効果は既述の３チ
ャンネルの場合における対応する変化のそれらと広い言
い方で一般に類似している。

ｍの０．３３の値に対しては、パターンはハート型であ
るが、０°における最大値から９０°離れた所では９ｄ
Ｂである。

ｍの０．５の値に対しては、１８０°における零は保持
されるが、隣接する場所には非常に小さいバックローブ
（−２３．９ｄＢ）が現われ、９０°離れた所では１２
．６ｄＢである。

ｍの１．０の値では零は両方に９０°移動した点と１８
０°において現れるが、０°の最大値から各方向に約１
３０°では目立つ大きさ（−１１．３ｄＢ）である。

３チャンネルの場合と異なり、係数ｍの挿入は２個の基
本的伝送チャンネルには影響を与えないため、エンコー
ディング装置、デコーディング装置又はその両方の組合
せの何れかに挿入し得る。

聴取者によるｍの選択に包含される係数は一般に３チャ
ンネルの場合におけるそれらに類似しており、聴取者が
若しそれを望むならば０．３３から１．０の範囲でこの
係数を調節し得る。

このためＴＴ及びＴＱはデコーデイングの直前に減衰さ
れ且つその上で既述の共役関数のマトリックシングの使
用によってデコードされるｍ係数の減衰なして伝送され
る。

然し前の（７）式における係数ｍの変化で生じる効果の
更に有利な利用は、再生を損なわずに２個の補助チャン
ネルの周波数範囲の要求を減らすことに関してなされる
ことである。

第１１図には本発明の４チャンネルマトリツシングに使
用するエンコーディング、伝送及びデコーディングの全
装置を示し、ここで入力信号音源はＳθ１，Ｓθ２等で
、出力又は、再生信号はＰφ１，Ｐφ２等で示され、各
入力信号及び各出力信号は方位的方向が同一のものとし
て取扱う。

（方位角はこの場合聴取者の右の基準方向から反時計式
に計測され、マトリックスに固有な実際の左右対称の表
示を簡単にするため、従ってここに従来使用された表示
形式に表われるものにπ／２の角度を加えたものを含む
。

）伝送チャンネル信号ＴΣの形成には、音源信号の全部
は位相を変えずに単に加算的に混合される。

伝送チャンネル信号ＴΔの形成には、各音源信号はその
周波数成分の各々に対し音源の方位角（実際の又は総合
的な）に等しい対応するＴΣに対し振巾を変えずに位相
遅れを生じるように移相される。

補助チャンネル信号ＴＴは移相の方向が逆である以外は
ＴΔ信号と同様にして形成される。

第４チャンネル信号ＴＱは各移相角が２倍である以外は
ＴΔ又はＴＴと同じ方法で形成される。

伝送の前にＴＱ及びＴＴ信号はその内容を１３０Ｈｚか
ら３ＫＨｚまでの如き中間範囲の周波数だけに制御する
ため帯域通過濾波器で濾波される。

補助チヤンネルの帯域濾波は更に通過帯域に移相を固有
的に生じるため、伝送されるとき信号に好ましい位相関
係を保つように、ＴΔ及びＴΣチャンネルには位相等化
器が使用される。

（全体に亘って使われる「伝送」なる術語は勿論ＦＭ放
送の如き媒体で使用される即時の伝送と同様蓄音機レコ
ード又はテープの如きあとからの再生のために使用され
るレコーディング又は信号蓄積の種々の形式を含むよう
に理解されよう）。

基本的な信号の対ＴＲ及びＴＬ又はＴΣ及びＴΔは、基
準の位相及び音源の方位角に等しい位相角だけ基準位相
から異なる同一方位位相で、各音源信号を組込むことが
認められよう。

これはＴΣ及びＴΔの場合に最も明らかであり、この場
合一つのチャンネルは基準位相の成分だけを運び且つ他
は同一方位の成分だけを運ぶ。

然しこれらの別個の信号成分を分離するためリニア・オ
ペレーションが必要であるが、伝送対の他の形式は正確
に同じ信号情報を運ぶ。

第３チャンネルＴＴは同一方位位相に等しく且つこれと
反対の相対位相で各信号を組込み且つ第４信号ＴＱは位
相が対応する信号源に対し２倍の位相角だけ基準位相か
ら異なることを除けぱＴΔ及びＴＴと同じ方法で形成さ
れる。

第１１図の一般化された図示は勿論放送、レコーディン
グ又は他の任意のオーディオ再生媒体に適用できる。

要求された放送帯域巾が問題である場合これは特に有利
であり、その理由は補助チャンネルの制限された周波数
範囲は４チャンネル装置に比較して減少した帯域巾の要
求を許すためであり、４チャンネル装置の場合は４個の
伝送チャンネルはそのチャンネルに割当てられた位置に
ある再生信号用に夫々使用される。

伝送の後者の形式に対して従来提案されてきた種々のレ
コーディング及びＦＭ放送計画における４個のエンコー
ドされたチャンネルの効用は明らかであり、図面には、
伝送チャンネルのデコーディング部分への直接供給を極
めて概略的に示し、直接の接続は通常補助チャンネル用
の多重通信装置を使用するレコーディング又はＦＭ放送
の製作及び再生を示すことは理解されよう。

（第１１図のチャンネルＴΣ及びＴΔは通常レコーディ
ング装置におけるＴＬ及びＴＲと置換され、この装置に
対してこの形式は一層適当であることが明らかであろう
。

）第１１図の装置のＦＭ放送への好ましい利用において
、二つの基本的チャンネルは従来のモノコンパテイブル
なステレオ放送の総合及び差の信号として伝送される。

補助信号は９．５ＫＨｚのサンプリング周波数で交番さ
れ且つ同一スピーカの四重ＦＭ伝送用に、当業界で知ら
れた直角位相の３８ＫＨｚ搬送波の合成変調として一緒
に多重化されるが、帯域巾の要求のためこれには異議が
あった。

他の好適な実施例においては、４チャンネル（基本的な
ステレオチャンネルとしてＴＬ及びＴＲを用いる）は「
オーディオ・エンジニアリング・ンサエテイの雑誌」第
１９巻、５７６頁に記載された４チャンネルディスク再
生装置における同一スピーカのチャンネルと代えられる
。

各再生信号を形成するための追加の前にデコーディング
装置（例えばＦＭ受信機と関連する）における４個の伝
送チャンネルの各々の処理は、位相角が音源よりもむし
ろスピーカの位置に対応することを除けば、その伝送チ
ャンネルが作られた処理と対になっている。

ＴΣ信号は再び位相が変えられずに且つ基準位相として
の役を続け、この目的に対するそれの適合は他のチャン
ネル用に使用される周波数に無関係な移相器の動作によ
って要求される基準の移相によって再び維持される。

再生スピーカと同じ方位にある音源に対しては４個の伝
送チャンネルの変えられた出力はすべて同相で且つ直接
加えられる。

再生信号を作る最終段階において、各再生信号は振巾等
化器又は帯域減衰濾波器を通過し、斯かる機器は振巾減
衰を除き補助チャンネル信号形成に使用される帯域通過
濾波器と一般的に相補的なものである。

帯域通過濾波器によって全く影響を受けない周波数範囲
において、各等化器は３ｄＢだけ信号を減衰させ且つ補
助チャンネルの電力分担の補償は伝送に用いられる濾波
器の通過帯域の隣接する上及び下の減衰部分において同
様に行なわれる。

帯域通過濾波器特性及び対応する等化濾波器特性の尖鋭
さは後述の理由で要求されない。

エンコーディング・マトリックス、デコーディング・マ
トリツクス及び再生全体のマトリックス（完全に伝送さ
れた中間範囲の周波数用の）数値は従来の４トラック再
生にこれまで使用されたものに対応する状態で第１２図
に示され、４トラック再生は「２＋２」スピーカ配列の
特定なスピーカを有する各伝送チャンネルと同じである
。

本発明の基本的な２個のチャンネル間及び補助チャンネ
ル間の関係の説明と同様、現在のモノラル及びステレオ
再生装置での両用性に関する範囲の理解の便宜のためこ
の点でエンコーディング及びデコーディングのマトリッ
クスを分離して示す。

同様に、明瞭に理解するため、全体の再生マトリックス
が単純化されない形式で示され、それの検討でわかるよ
うに、大多数の項は展開によって消失している。

全体の再生マトリックスにおけるすべての他の係数の消
失で示される如く、ＴＴ及びＴＱにおいて減衰されない
信号周波数は、他の３個のスピーカが各々の場合前述の
零にあるため、１個のスピーカだけに現われる。

この形式の再生信号の全部は基準位相のものであるため
、これら周波数の再生は対応する音源から各スピーカ信
号を直接伝送する場合と正確に同じである。

第１２図のマトリツクス係数は勿論ＴＴ及びＴＱで減衰
される周波数の信号又は図示の等分に離間配置された４
個のスピーカ位置以外の方位的方向に対してエンコード
された信号の何れにも直接適用できない。

前者に関して、完全に濾波器の通過帯域（及び対応する
等化減衰帯域）外の周波数は基本的な２チャンネル装置
においてのみ伝送され且つ再生される。

第１３図は４チャンネル及び２チャンネル装置に対する
再生の振巾及び位相角を各スピーカ位置及び音源位置と
の間の角度の関数として極線図形式で示す。

更に図は代表的な「転移的」周波数成分、即ち一つの中
間又はｍの端数値に対応する部分的減衰（及びその後の
相対的上昇）又は減衰領域における周波数成分の再生振
巾を点線で示す。

従ってＴΣ及びＴΔ（又はこの形式が使われるＴＬ及び
ＴＲ）中に伝送される周波数帯域の尖鋭度は必要でなく
且つ鋭い遮断限界を必要とせずに簡単な形式の沖波器が
使用できる。

第１３図から、完全な４チャンネルパターンの小さい「
バックローブ」は、両方のパターンが音源方位とスピー
カ方位との間の９０°差以内の領域で同じであるとして
も、２チャンネルパターンの対応する部分から逆位相に
あることがわかるだろう。

然し直径方向で対向するスピーカにおける最大９０°の
位相差に対する前述の制限が保持されることがわかり且
つ不愉快な音響心理学的効果は生じない。

本発明の範囲である帯域制限チャンネルを利用する演奏
情報の再生は、従来の完全な帯域巾の分離した４チヤン
ネル装置のそれと少なくとも音響心理学的には受け入れ
られることを聴取テストは示している。

方位的方向の音響心理学的検知は少なくとも非常に低い
周波数又は人間の頭の大きさと比較して小さい波長の周
波数では信頼できないため、方向性情報の実質的損失は
補助チャンネルにおける周波数制限によっては生じない
。

スピー力位置の間から発する（又は発するように演じら
れた）音源に対し、方向を正確に同一であると認める批
判できる聴取者の能力は、従来の４チャンネル再生と比
べて高められることがわかっており、４チャンネル再生
は通常斯かる信号を同相で、振巾に重点を置いて２個の
スピーカに与えて斯かる音に類似させる。

従来の４チャンネル・ステレオにおける隣接スピーカか
らもれてくる同相又は逆相の成分の信号の振巾比によっ
て合成された音像定位に比較して、本発明による再生で
は他のスピー力からもれる信号の位相及び振巾は一層精
密な音像定位ができるので、少なくとも多くの聴取者に
は音響心理的に有用に思える。

従って第１１図のそれの如き装置は４トラックのテープ
レコーディング等（勿論その使用に対し帯域巾制限及び
等価補償特色は省略される）の発生に使用し得ることは
本発明の意図する所である。

本発明の原理は更に多数のチャンネルに広げられ得、一
方補助チャンネルを使用し得ない装置での再生に対し２
個の基本的伝送信号ＴＬ及びＴＲ又はＴΣ及びＴΔを保
持する事は明らかであろう。

基本の２チャンネルに追加した「両用性」として考えら
れる最初に述べた２チャンネル装置用の補助チャンネル
の斯かる追加に加え、本発明の原理は複合チャンネルに
使用し得、斯かる複合チャンネルはすべて信号ＴＬ及び
ＴＲが方向の「左」及び「右」と同じと認められる、即
ち信号は直接再生されるか又は他のスピーカ位置に対し
てデコードされるのと同じ一般的方法において特定方位
角と関連する。

本発明のこの面の理解は前に述べた基本的２チャンネル
の実施例の理論を先ず考えることで進められよう。

この点までの討論において、すべてのチャンネルに対す
る方位角θ及びφは同じ基準方位から測ったものと考え
る。

既に述べたように、これは「左」及び「右」の伝送信号
ＴＬ及びＴＲに対し僅かに異なるエンコーディング関数
を生じ、伝送信号はこれら対向する位置にあるスビーカ
用の再生信号の発生では不変である。

「左」方向又はＴＬに対する方位角から及び「右」方向
又はＴＲに対する方位角から測った各音源に対する角θ
′を考えるならば、これら両伝送信号に対するエンコー
ディング関数又は混合係数関数は次のように表わし得る
。

１＋ｃｏｓθ′＋ｊｓｉｎθ′＝１＋ｅｊθ′簡単のた
め次の形に書き換えるのが便利である。

（この分数の表現はその存在が厳密には要求されるかも
しれない場合に従来は簡単のため、例えば（１）及び（
２）式から（３）式を導入する場合倍数「２」を省略す
る如く、無視したに過ぎないことが既に認められている
）。

伝送信号が音源の方位角に対する基準として対応する方
向を用い、音源信号から各伝送信号の形成に対する上述
の表現はｆ２（θ′）で示し得、ここで下側に記した文
字は２チャンネルの各々に対するエンコーディング関数
を示す。

同じ方向で、各再生信号の形成において各伝送チャンネ
ルに対するデコーディング関数ｆ２（φ′）は次のよう
に述べ得る。

ここでφ′は伝送信号の対応する方向に関する再生信号
の方位角である。

全体の又は総合した再生信号関数は、勿論エンコーディ
ング及びデコーデイングに用いられる基準点のこの変更
によって影響されないし、差角の偏角α以外はエンコー
ティング関数と同じである。

同様なエンコーディング関数（及び共役デコーディング
関数）は等分に離間された方位角に対応する多数の伝送
信号用に使用し得る。

１２０°間隔の３チャンネル用のエンコーディング関数
はであり且つφ′のデコーディング関数は同じである（
関数には複素数の項がない）。

全体の再生信号関数は差角の偏角を除けばエンコーディ
ング関数と再び同じである。

この全体の関数は前の（５）式で述べた変形されない「
両用性」３チャンネル装置で得られるものと正確に同じ
であることがわかるだろう。

「両用性」及び「等しい離間」の伝送信号は他のものの
夫々の直線的組合せ、即ち情報には何等変化を生じない
直線的組合せの可逆的方法によって相互から導出し得る
ことがわかるだろう。

４個のチャンネル又は伝送信号（各９０°における最初
の伝送信号）に対しては、各エンコーディング関数は次
の通りであり、 且つ再び全体の再生は前に討論した「両用性」４チャン
ネル装置（変形されない）によるものと同じであり、直
線的変換に関連したものである。

従って適用する場合ここに又は特許請求の範囲における
任意な特定のマトリックス式はそれの直線的変換の変形
を含むことが理解されるだろう。

勿論斯かるエンコーディングは任意所望のスピーカ配列
で再生できる分離信号４トラックレコーディングの製作
に使用してもよく、又は再生信号は第１１図に関して前
に討論した普通の分離チャンネル再生装置の改良した音
像局限用又は前に述べた本発明の形式のモノラルとステ
レオの両用性を要求しない他の目的用にレコードしても
よい。

本発明によるエンコーディング及びデコーディングのこ
の特定な方法のその上の拡長は式により等分に離間され
る方位角を表わす任意のｎ個のチャンネルに対してなさ
れ、任意の奇数チャンネルに対しては次の式により、 且つ任意の偶数のチャンネルに対しては下の式による。

利用できるチヤンネル数が大きければ大きいほど特殊な
エンコーディング及び共役デコーディング関数の多様性
が大きくなり、斯かる関数は本発明の基本的範囲の実施
に案出され且つ上述の実施例は特に伝送チャンネルの数
が２以上の場合は最も単純に示されるにすぎない。

前に討論した単一の係数ｍに多少似た種々の成分の係数
因数に使用する一層複雑な関数は直線的組合せの形式と
同様案出し得る。

従って当業者は図示及び記述用にここに選択された本発
明の特定な実施例の更に多くの変更を容易に案出し得る
であろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 再生信号作成用に再びマトリツクスすることの可能
   な伝送信号を形成するため、異なる方位角からの音響を
   表現する音源信号をマトリツクスすることを含む方向性
   オーディオ情報を有する信号を作る方法において、少な
   くとも３個の伝送信号を有し、該伝送信号の２個は以下
   の対の式及び の一つの如く形成され、ここでＳｋはｋ番目の音響信号
   、θｋはそれによって表示される音響位置と横方向で中
   心基準位置との間の方位角、ｊは−１の平方根を示し、 第３番目の伝送信号は の如く形成されることを特徴とする方向性オーディオ情
   報の再生方法。 ２ 少なくとも４個の伝送信号があり、第４番目の伝送
   信号は の如く形成され、指数は正又は負である特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３ 前記伝送信号ＴＴ及びＴＱが前記ＴΣ及びＴ△又は
   ＴＬ及びＴＲよりも実質的に一層狭い周波数帯域巾を有
   する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 特許請求の範囲第２項に記載の４個の伝送信号を有
   するレコーディング方法。 ５ 特許請求の範囲第３項に記載の４個の伝送信号を有
   するレコーディング方法。 ６ 各再生信号を少なくとも部分的に次式又は の一方に従って形成することより成り、Ｐｉはｉ番目の
   スピーカ、φｉはスピーカ位置と横方向で中心基準位置
   との間の方位角、ｊは−１の平方根を示し、特許請求の
   範囲第１項に記載の少なくとも３個の伝送信号から聴取
   空間の周りに配置されたスピーカ配列に対する再生信号
   の作成方法。 ７ 第４番目の伝送信号ＴＱがあり、各再生信号に成分 が加えられ、指数 は正又は負である特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８ 前記伝送信号ＴＴ及びＴＱは前記ＴΣ及びＴ△又は
   ＴＬ及びＴＲよりも実質的に一層狭い周波数範囲を有し
   、且つ各再生信号は総合周波数応答を等化するためこれ
   ら信号の周波数範囲で減衰される特許請求の範囲第７項
   記載の方法。