JPS5918920B2 - オンキヨウシンゴウサイセイソウチ - Google Patents

オンキヨウシンゴウサイセイソウチ

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JPS5918920B2
JPS5918920B2 JP50143466A JP14346675A JPS5918920B2 JP S5918920 B2 JPS5918920 B2 JP S5918920B2 JP 50143466 A JP50143466 A JP 50143466A JP 14346675 A JP14346675 A JP 14346675A JP S5918920 B2 JPS5918920 B2 JP S5918920B2
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JP
Japan
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signal
signals
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phase difference
level
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JP50143466A
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JPS5267301A (en
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仁史 若林
利忠 土井
修 浜田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/01Multi-channel, i.e. more than two input channels, sound reproduction with two speakers wherein the multi-channel information is substantially preserved
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/11Positioning of individual sound objects, e.g. moving airplane, within a sound field
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音響信号再生装置に関し、特に音像定位を良好
としたものである。
従来の2チヤンネルステレオにあっては1ポイントマイ
ク或いはマルチマイクで録音して、2チヤンネルの左右
ステレオ信号を得、この左右ステレオ信号を聴取者の左
右の前方に配したスピーカに与えるようにしている。
かかる従来の2チヤンネルステレオでは左右ステレオ信
号間のレベル差により臨場感を形成しているが、前後に
おける距離感の再現が不充分で、また左右のスピーカの
外側には定位させることができない。
本発明では音源の方向や距離の認識が左右両耳間の複素
音圧比のみによると考え、単一音源がある方向である距
離に存在する場合と全く同一の複素音圧比を2個のスピ
ーカ等の音響変換器により発生させるようにして、距離
感を知覚できるなど音像定位を明確としたものである。
また、本発明は所望の複素音圧比の2つの信号を形成す
るための回路として特性が良好で、構成が簡単なものを
提供せんとするものである。
まず、本発明の基本的思想について述べるに、第1図に
示すように顔の正面より時計回りにθなる角度でRなる
距離で単一音源Sが存在している場合、左右両耳の外耳
道入口に対する伝達関数をそれぞれDL(R2O)、D
R(R2O)とおくと、両者の比 DR(R2O) DL (R1゜e ) °°”“°(1)が両耳
間の複素音圧比に対応する。
一方、第2図に示すように左右のスピーカSPL及びS
PRがAL及びAR(いずれも複素数)なる値でそれぞ
れ励振された場合の両耳間の複素音圧比はAR−DR(
γ、θ) 十AL −DB(γ、−〇)γT=□ AL @DL(γ、−θ)十AR−DL (γ、θ)・
・・・・・・・・(2) となる。
但し、rl θはスピーカまでの距離と角度であり、ス
ピーカは頭に対して対称に配置されているとする。
式(1)、(2)が一致するとすれば次式が成立する。
即ち、 AR/ALをαとおきかえれば、上記(3)式は次のよ
うにかえることができる。
DL(R2O)・α・DR(r、θ) 十DL(R2O
)・DR(r、−θ)−DR(R2O)・DL(r、−
〇)+DR(R,θ ) ・ αDL (r、 θ


、、、叩、イ4)
従って、 α(DL(R2O)°DR(r、θ)−DR(R2O)
・DL(r、θ))−DR(R2O)・DL(r、−〇
)−−Dt、(R2O)・DR(rl−θ)
・・・−
−−−・・(5)となる。
式(1)、(2)が一致するのは即ちスピーカによる音
像が(R2O)なる点に結ぶための条件はあらゆる周波
数において DR(R2O)、DL(r、−θ) −Dt、 (Rl
e ) −I)R(r 、 −a ) −・−・−
(5)DL (R2O)・DR(r1θ) −DR((
R2O)−DL(r、θ)となるようにスピーカが励振
された場合である。
上述ノ(3)式から、(r=2./’Tm、θ=45°
)の位置にスピーカSPL及びSPRを配したときに、
(R,θ)なる点に音像を結ばせるための、 J各スピ
ーカを励振するための条件即ちレベル1ALl及びIA
R+ と位相差(ArgAR/AL)の特性を理論計算
により求めると、第3図〜第6図に示すものとなる。
第3図は(θ−15°)、第4図は(θ−30°)、第
5図は(θ−600)、べ第6図は(θ=90°)の場
合であり、各図において、音像までの距離Rを0.5(
m)、1.0(m)、2.0(m、l、2J7〔m〕、
4.0(m)、■と変えたときの値をプロットしている
これら第3図〜第6図より次のことが認められる。
まず、音像がスピーカと略々同じ距離かそれ以上の場合
、低周波(500CHz 、l以下)では、位相差は常
に0°近辺にあり、つまり、定位角度が変っても一定で
あるので、略々左右のスピーカ出力のレベル差のみで定
位可能であり、高周波まで含めた場合、若しくは音像の
距離が小さい場合には位相差が必要となる。
第2の音像の距離によるスピーカ励振条件の違いは主と
して音像の距離が近いときの低周波の位相差に現れる。
すなわち、第4図〜第6図では低周波における位相差及
びレベル差は距離が小さくても共に変化があるので、こ
の等両者を考慮して音像の定位を行わなければならない
が、第3図の場合では、低周波におけるレベル差にはほ
とんど変化がなく、位相差に大きな変化があるので、こ
の場合、位相差のみを用いて音像の定位が可能となる。
第3にスピーカを同じ方向で距離を動かして励振条件を
求めて比較すると、励振条件は殆ど変わらない。
つまり、音像の定位は、スピーカの位置には依存しない
第4にレベル差は周波数と共に小さくなる傾向がある。
但しICkHz )以上では波状特性となる。
以下、第7図を参照して上述の第3図〜第6図に示すよ
うなレベル比及び位相差でもってスピーカSPL及びS
PRが励振されるべく、これらスピーカに供給される2
つの信号AL及びARを形成するようにした本発明の一
実施例を説明しよう。
第7図において、1は入力端子を示し、2R及び2Lは
夫々左右のスピーカに供給される信号AL及びARの生
じる出力端子である。
入力信号はバッファ3を介して2つの信号間に相異なる
周波数特性を生せしめる手段例えば高域減衰フィルタ4
及び低域減衰フィルタ5に供給される。
高域減衰フィルタ4の出力信号はインバータ6を介して
加算回路7に供給され、低域減衰フィルタ5の出力信号
はインバータ8を介して遅延回路9に供給される。
遅延回路9は例えば複数の電荷転送素子からなるアナロ
グ遅延回路の構成とされ、その遅延時間Tdは素子薮と
、クロックパルス発生器10にて形成されたクロックパ
ルスの周波数とによって定められる。
この遅延回路9の出力信号は入出力同相の増幅器11を
介して減算回路12に供給される。
また、増幅器11の出力信号は可変減衰器13を介して
加算回路7に供給され、一方、前述の高域減衰フィルタ
4の出力でインバータ6を介されたものが可変減衰器1
4を介して減算回路12に供給される。
そして加算回路7の出力がバッファ15及び補正用の移
相器16を介して出力端子2Rに導かれ、減算回路12
の出力がバッファ1Tを介して出力端子2Lに導かれる
これら出力端子2R及び2Lに夫々増幅器19R及び1
9Lを介してスピーカSPR及びSPLが接続される。
上述の本発明の一実施例における高域減衰フィルタ4の
特性を第8図において、破線21で示すものとし、低域
減衰フィルタ5の特性を破線22で示すものとし、さら
に遅延回路9による遅延時間Tdを500〔μS〕とし
たときに、出力端子2R及び2Lに生じる信号AR及び
ALの夫々のレベル1AR1及びIALl と両者の位
相差A rg (AR/ AI、 )は夫々第8図にお
いて実線で示すものとなる。
レベル1AR1及びIALlについて考えると、500
CHz )以下では殆んど高域減衰フィルタ4及び低
域減衰フィルタ5の特性によって二つの信号のレベル差
が定まる。
そして遅延時間Tdが500〔μS〕であるから、(2
,4,6・・・・・・・・・)(kHz ) の周波
数の信号成分については、遅延回路90入出力信号は同
相となり、(1,3,5・・・・・・・・・)(kHz
) の周波数の信号成分について(′!、遅延回路9
の入出力信号は逆相となる。
そして、高域減衰フィルタ4及び低域減衰フィルタ5に
より生じる位相差は高周波領域では無視できるから、こ
れらの出力に現れる信号は略々同相と考えられる。
従って遅延回路9の出力が増幅器11で増幅された信号
より、インバータ6の出力が減算されるので、減算回路
12の出力即ちレベル1ALlは(2,4,6・・・・
・・・・・) CkHz ) の周波数で小レベルと
なり、(1,3、訃・・・・・・・・) CkHz )
の周波数で大レベルとなる波状の周波数特性を実現でき
る。
一方、加算回路7の出力I ARlの周波数特性は逆に
(2,4,6・・・・・・・・・)(kHz )の周波
数で大レベルとなり、(1,3,5・・・・・・・・・
)(kHz )の周波数で小レベルとなることは、上述
の説明から明かであろう。
次に両者の位相差Arg (AR/ AL )について
であるが、これは主として遅延回路9にて発生する。
遅延時間Tdが500〔μS〕であれば、0.5 (k
Hz )の信号では−、1(kHz )の信号ではπ、
2 (kHz ) の信号では2π、3CkHz 、
l の信号では3πというように、周波数が高くなる
に従って位相差は犬となり、第8図に示すような特性と
なる。
この特性は測定器の特性のために±180°をピークと
して折り返すものとなっているが、例えば2 (kHz
) では2πであることを示している。
また、0.5 (kHz )以下の低周波領域では、高
域減衰フィルタ4及び50位相特性が影響し、これと共
に補正用移相器16による補正が低周波で働くことによ
り、遅延回路9のみによる場合に比して位相差が小さく
なるようにされる。
補正用移相器16はそのトランジスタ18のコレクタに
接続された抵抗器をRとし、エミッタに接続されたコン
デンサをCとすれば、カットオフ周波数(f −−)に
おいて2πCR −の位相遅れを有し、高周波領域では一定(π)の位相
遅れを有する。
以上の動作により、出力端子2R及び2Lに生じる2つ
の信号は第8図において実線で示すレベル特性及び位相
特性をもつものとなる。
そして、かかる信号はそれぞれ増幅器19R及び19L
を介して、左右のスピーカSPL及びSPRに供給され
ることになる。
つまり、左右のスピーカSPL及びSPRの励振条件は
第8図に示すものに他ならない。
ここで、前述の理論計算によって描いた第4図と第8図
の特性は互いに銘々一致したものとなる。
つまり、本発明の一実施例に依れば、聴取者に対してθ
−30°で例えばR=2mの位置に音像を定位させるこ
とができる。
また、Rが2m以外の場合では、レベル特性は余り変わ
らず、可変減衰器13及び14を調整することで近似す
ることができ、位相特性は低周波領域では音像の距離に
よる差が生じるので、補正用移相器16と同様の移相器
をバッファー7の後段に挿入して、両者のカットオフ周
波数を選ぶことにより位相差を第8図に示すものと異な
らせることが可能である。
さらに、θが30°以外では、レベル特性の波状のピー
クとディップの周波数間隔が2(kHz ) とはな
らないが、このときは遅延回路9の遅延時間Tdを50
0〔μS〕以外とすれば良い。
要するに本発明に依れば、第3図〜第6図に示す全ての
特性を実現することができる。
勿論、第3図〜第6図の特性は、スピーカが(r=z、
n盟、θ−45°)の位置に配置された場合であるが、
それ以外の位置にスピーカが配置されているときでも、
傾向は同様であり、本発明はそのような場合にも適用す
ることができる。
また、上述の単一音源より左右のスピーカに供給される
2つの信号を形成するための回路網を例えば第9図に示
すように30a 、30b 、30c。
30dの4つ設け、夫々の入力端子1a〜1dに聴取者
に対して距離Rと角度θの位置の音源よりの信号を供給
し、各回路網30a〜30dの出力端子を右チャンネル
及び左チャンネルについて互いに接続し、この共通接続
点に得られる信号を夫々増幅器19R及び19Lを介し
てスピーカSPR及びSPI、に供給する構成とすれば
、複数音源に対しても適用することができる。
さらに、第10図Aに示すように、高域減衰フィルタ4
及び低域減衰フィルタ5を加算回路7及び減算回路12
の出力側に挿入しても良く、第10図Bに示すように、
遅延回路9と加算回路7及び減算回路12との間に挿入
しても良い。
但し、第10図では、バッファ3,15.17、インバ
ータ6.8、増幅器11、補正用移相器16は必須の構
成要件ではないので省略されている。
上述せる所から明かなように本発明に依れば、スピーカ
SPL及びSPRよりの音が、所定の位置に単一音源が
ある場合と同様の伝達関数を有するものとなるから、音
像定位を頗る明確にでき、然も左右のスピーカより外の
範囲でも定位させることができ、距離が小さい範囲では
距離感を実現できる。
また、第3図〜第6図のようなレベル特性及び位相特性
を実現する装置として、入力信号をまずバンドパスフィ
ルタで複数の周波数成分に分割し、この分割された各成
分を所定の特性のレベル調整手段及び移相手段を有する
左右のチャンネルに与え、後に各成分から形成された左
右の信号を混合するものが考えられるが、これでは、構
成がきわめて複雑になり、特性の近似が困難である。
これに対し、本発明に依れば遅延回路9により所望の位
相特性を実現し、併せて混合手段を用いて主として高周
波でのレベル特性を実現しているので、構成が簡単であ
り、また特性をきわめて良好に近似することができる。
さらに、音像定位を良好とできる方式としてパイノーラ
ル方式が知られているが、パイノーラル方式はダミーヘ
ッドマイクによる録音が不可欠の要件であり、また再生
もヘッドホンによらねばならない欠点がある。
本発明は各音源をマイクで収音したもの、あるいは、マ
スターテープの再生出力から左右の信号を形成でき、こ
れによりスピーカを励振すれば良いので、ダミーヘッド
マイクは不必要であり、ヘッドホンによる再生に限定さ
れない利点がある。
勿論、本発明はヘッドホンによる再生の場合にも適用す
ることができる。
但し、この場合は、必要な特性は第3図〜第6図に示す
スピーカ励振のものとは異なり、(R2O)なる位置の
音源Sから左右の耳に達する音の伝達関数を直接実現す
ることが必要である。
第11図及び第12図は、(R=2./T蚕、θ=45
°)の位置に音源があるときに、右耳に到来する音の伝
達関数DR及び左耳に到来する音の伝達関数DLのそれ
ぞれのレベルIDR1及びIDL+の特性と位相差(A
rg(DR/DL))を示すもノテある。
コノ第11図及び第12図のレベル及び位相特性もフィ
ルタの周波数特性などを選ぶことにより、本発明によっ
て実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は音像の位置及びスピーカの配置を示
す図、第3図〜第6図は所定の位置に音像を定位させる
ための左右のスピーカの励振条件の理論値を示す図、第
7図は本発明の一実施例の系統図、第8図はその特性を
示す図、第9図及び第10図は本発明の他の実施例の系
統図、第11図及び第12図は単一音源より左右の耳に
到達する音の伝達関数を示す図である。 Sは音源、spL及びspRはスピーカ、1は入力端子
、2R,2Lは出力端子、4は高域減衰フィルタ、5は
低域減衰フィルタ、7は加算回路、12は減算回路、9
は遅延回路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 11つの入力端子と2つの出力端子間に、上記入力端子
    に供給された1つの入力信号を上記2つの出力端子に周
    波数に応じてレベル比及び位相差が変わる第1及び第2
    の出力信号として変換する回路網を設け、この回路網は
    、上記2つの出力端子に導かれる一方の信号に対して他
    方の信号が低い帯域においては位相差が小さく高い帯域
    においては位相差が大きくなるように一方の信号に対し
    て他方の信号を相対的に遅延させる手段と、相対的に遅
    延された2つの信号を加算及び減算し、相異なる2つの
    信号を得る手段と、2つの信号が加・減算される前或い
    は後の一方の信号通路に高域減衰フィルタを、他方の信
    号通路に低域減衰フィルタを夫々挿入し、これらフィル
    タ及び上記加減算を行う手段により上記入力信号の低い
    帯域においては上記2つの信号間のレベル差が大きく、
    高い帯域においては上記2つの信号間のレベル差が小さ
    くなるようにレベル差を制御せしめて上記第1及び第2
    の信号を夫々音響変換器に供給するようにしたことを特
    徴とする音響信号再生装置。
JP50143466A 1975-12-01 1975-12-01 オンキヨウシンゴウサイセイソウチ Expired JPS5918920B2 (ja)

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JP50143466A JPS5918920B2 (ja) 1975-12-01 1975-12-01 オンキヨウシンゴウサイセイソウチ

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JPS63211730A (ja) * 1987-02-27 1988-09-02 Nec Corp 電子部品の実装構造
US7071918B2 (en) 2000-01-28 2006-07-04 Hosiden Corporation Volume-integral type multi directional input apparatus
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JP5944567B2 (ja) * 2011-06-24 2016-07-05 株式会社東芝 音響制御装置、フィルタ装置および音響制御方法

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