(57)【要約】【課題】  各スピーカの発音時に、所定のタイムラグをつけた音を異なるスピーカから放つために、音声信号遅延回路を制御する機能を備えた、拡声装置を提供することを課題としている。【解決手段】  拡声装置本体に同一周波数特性を有する複数のスピーカ１、２、３等が載置され、該各スピーカ１、２、３等から発音させられる音に所定のタイムラグをつけるディジタル信号処理部を有し、前記所定のタイムラグは、所望の楽器の異なる部分から発音された場合のタイムラグと略同じに設定されていることを特徴とする拡声装置。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡声装置本体に同一周波数特性を有する複数のスピーカが載置され、該各スピーカから発音させられる音に所定のタイムラグをつける遅延手段を有し、前記所定のタイムラグは、所望の楽器の異なる部分から発音された場合のタイムラグと略同じに設定されていることを特徴とする拡声装置。
【請求項２】
前記拡声装置本体の形状が正四面体を除く正多面体であり、該正多面体の面上に前記スピーカが載置され、前記拡声装置本体の内部に背圧を有する気体を介して背対向する前記スピーカ同士の共振音による音圧減衰を補償する補償手段を有することを特徴とする請求項１に記載の拡声装置。
【請求項３】
前記拡声装置本体の形状が正十二面体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の拡声装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の楽器の異なる部分から発音された場合と略同じ効果音を任意に設定できる拡声装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から有る、この種の多面体又は球体の本体形状をした拡声装置で、その立体表面にスピーカ単体を載置したもののうち、特許文献に記載のあるものとして、次の（１）の１件を挙げる。
（１）特許文献１（特開平１０−３４１４９３号公報）
【０００３】
これは、多面体又は球体の拡声装置本体の周面部に配設された複数のスピーカに可聴帯域の全周波数領域に渡って同一の位相遅延フィルタを掛けて、前記拡声装置本体の周囲の各位置において、音圧を平坦化しようと試みたものである。
【特許文献１】特開平１０−３４１４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数のスピーカに可聴帯域の全周波数領域に渡って同一の位相遅延フィルタを掛けることによって、前記拡声装置の本体の周囲の各位置における音圧を平坦化することには成功しても、本発明が解決しようとする課題である、所望の楽器の異なる部分から発音されたのと略同じ擬似効果音を任意に設定できる拡声装置を実現することはできない。これは、複数のスピーカに同一の位相遅延フィルタを掛けているに過ぎないからである。何故ならば、或る音としての振動が所望の楽器の一部分から発振されても、その音の振動が当該楽器を伝達してその楽器の異なる部分から空中に放たれると、気体である空中を伝達する音と固体である楽器を伝達する音とでは、後者の方が１０倍以上の伝達速度を有するために、被聴者にとっては、同時に発振された上記或る音がその楽器特有の形状によって、特有のタイムラグを有して聴こえるからこそ、その楽器特有の音響効果音として認識できるからである。上記特許文献１の技術では、上記タイムラグを得ることはできず、音楽鑑賞には向かないと言う欠点があった。つまり、被聴者にとっては、複数のスピーカ群から平たい音が聴こえてくるだけで、奥行きのある音としては聴こえないと言う短所があった。このような拡声装置は残響測定用点音源スピーカとしては使用できるものの、音楽鑑賞には向かないと言った欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、各スピーカの発音時に、所定のタイムラグをつけた音を異なるスピーカから放つために、音声信号遅延回路を制御する機能を備えた、拡声装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
係る課題を達成するために、本発明は提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、拡声装置本体に同一周波数特性を有する複数のスピーカが載置され、該各スピーカから発音させられる音に所定のタイムラグをつける遅延手段を有し、前記所定のタイムラグは、所望の楽器の異なる部分から発音された場合のタイムラグと略同じに設定されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加えて、前記拡声装置本体の形状が正四面体を除く正多面体であり、該正多面体の面上に前記スピーカが載置され、前記拡声装置本体の内部に背圧を有する気体を介して背対向する前記スピーカ同士の共振音による音圧減衰を補償する補償手段を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加えて、前記拡声装置本体の形状が正十二面体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記、請求項１に記載の発明によれば、拡声装置本体に同一周波数特性を有する複数のスピーカが載置され、該各スピーカから発音させられる音に所定のタイムラグをつける遅延手段を有し、前記所定のタイムラグは、所望の楽器の異なる部分から発音された場合のタイムラグと略同じに設定されていることを特徴とするので、被聴者にとっては、複数のスピーカ群から平たい音が聴こえてくるだけで、奥行きのある音としては聴こえないと言うような短所を克服することができ、奥行きのある、所望の楽器と略同じ音響環境を体験できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果に加えて、前記拡声装置本体の形状が正四面体を除く正多面体であり、該正多面体の面上に前記スピーカが載置され、前記拡声装置本体の内部に背圧を有する気体を介して背対向する前記スピーカ同士の共振音による音圧減衰を補償する補償手段を有することを特徴とするので、背対向する前記スピーカ同士がユニモルフ振動子として作動し、背圧が当該スピーカの振動を減衰させる方向に作用する、ダンパー機能を発揮するのではなく、逆に、バネの如く振動を増強させる方向に作用する、共振機能を発揮するため、この共振音による不要な音圧減衰を補償するための前記補償手段が、背対向する前記スピーカの発する音波の位相を制御することにより、篭った音にはなりにくい。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の効果に加えて、前記拡声装置本体の形状が正十二面体であることを特徴とするので、前記拡声装置の本体表面の平面が互いに成す角度が、比較的急峻な正六面体、正八面体のように粗い方向の再生音しか発することなく、逆に、比較的緩慢な正二十面体、正三十二面体のように制御機構が複雑になり過ぎないため、隣接したスピーカの発する音声のサイドローブの発生を位相制御等の補償手段により抑えるには、最も効率が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
〔発明の実施の形態１〕
【００１３】
本発明の実施の形態１では、被聴者が音楽鑑賞用に供することができる拡声装置で、その拡声装置本体に載置された同一周波数特性を有する複数のスピーカが夫々所定のタイムラグをつけて発音することにより、恰も所望の楽器が発音していると感じられる、すなわち、仮想楽器を作ることができる拡声装置について、詳細に説明する。
【００１４】
図１は、正十二面体形状をした拡声装置本体に載置された同一周波数特性を有する複数のスピーカが夫々所定のタイムラグをつけて発音し、奏でた音楽を、被聴者が聴くことで、恰も所望の楽器であるギターから発音し、奏でられた音楽であると感じられる、すなわち、仮想楽器を作ったことと同じ効果を発揮している様子を示している。
【００１５】
図１に示す効果を発揮する本発明の原理である、上記仮想楽器を実現するための音像拡張を以下に説明する。
【００１６】
図２及び３に示すように、スピーカが夫々所定のタイムラグをつけて発音することが、被聴者からの発音源の距離を調節して所望の楽器の形状を、被聴者に想起せしめることになる。
【００１７】
図２に示すように、楽器の正面から放たれる音は楽器の各部分から略同時に放たれる。これは、音波の伝達速度は、空気中を伝搬する場合に比べて、木部等の楽器の筐体部を伝搬する場合の方が十数倍大きいためである。してみれば、図２の本物の楽器の正面から放たれる音は、被聴者までの経路ＬＧ１、ＬＧ２、ＬＧ３のそれぞれで、異なる到達時間を持つ。つまり、被聴者にとっては、楽器の各部分の方向から空気中を伝搬してくる音波の到達時間の差（タイムラグ）となって現れてくる。この音波の到達時間の差を測定し、その測定値を基にして、音源となる楽器の大きさや形状を特定する。すなわち、図２の拡声装置の各スピーカから放たれる音のタイミングを上手く調節することで、経路ＬＳ１、ＬＳ２、ＬＳ３を通って到達したスピーカ音が、恰も夫々ＬＧ１、ＬＧ２、ＬＧ３と同じ到達時間となるように設定する。このようにすれば、楽器の正面から放たれる擬似音は略忠実に再現される。これを音像拡張効果と呼ぶ。
【００１８】
さらに、図３に示すように、楽器の背面から放たれる音は楽器の奥行き方向の形状を特定する上で、重要である。つまり、図３の拡声装置の背面側に有るスピーカから放たれる音を、図３の拡声装置の正面側に有るスピーカから放たれる音と略同時にすることで、恰も本物の楽器からの音のように被聴者に聴こえさしめる。空間的な発音箇所の違いに起因する楽器の立体感を再現できるのである。実際には、楽器周辺の壁等の障害物で反射した音を聴取するが、これについては、本物の楽器も拡声装置も同じ条件なので、敢えて配慮の必要性はない。
【００１９】
ここで、図４に示すように、音像拡張について具体的に説明する。正十二面体拡声装置用スピーカＤ−５を隣接し合うスピーカ１、２、３として、図４のように正十二面体表面に載置した位置関係になるように配置する。スピーカ１、２、３と被聴者との距離を夫々ａ、ｂ、ｃとすると、ａ−ｂ＝ｃ−ｂである。このａ−ｂ、ｃ−ｂが、被聴者から見て正面のスピーカ２までの距離と、夫々左側のスピーカ１、右側のスピーカ３までの距離との行路差である。これらの行路差を音波が伝搬するのにかかる時間は、空気中の音速が約３４０ｍ／秒であるため、夫々
【００２０】
【数１】
2006246149.tif 000003
となる。
【００２１】
さらに、音波の伝達速度は、空気中を伝搬する場合に比べて、木部等の楽器の筐体部を伝搬する場合の方が十数倍大きく、約３，８００ｍ／秒である。従って、
スピーカ２が位置する部分で発音された音波が、スピーカ１やスピーカ３の配置された部分に、楽器の筐体部を伝搬したと仮定して到達するまでにかかる時間は、各スピーカ間の距離が約３ｃｍであることから、
【００２２】
【数２】
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約８μ秒となる。
【００２３】
この結果、スピーカ１やスピーカ３がスピーカ２に対して、夫々
【００２４】
【数３】
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の時間だけ遅延して発音するようにスピーカ１、２、３の遅延回路を制御すると、本物の楽器にかなり擬似した音として、被聴者は感じることができる。
【００２５】
図５に示すように、正十二面体拡声装置用スピーカＤ−５の仕様である各特性は、通常の小型楽器の持つ特性をカバーしている。特に正十二面体拡声装置本体の外形も１６５ｍｍ×１６５ｍｍ×１６５ｍｍと比較的大きいため、充分に想定する小型楽器の音像をカバーし得る。
【００２６】
図６に示すように、この正十二面体拡声装置用スピーカＤ−５の減衰特性は、１０ｋＨｚ付近に共振ピークを有するため、適宜、逆バイアスを掛けて、この音圧減衰を補償することで、スピーカ減衰特性を平坦化する。この共振ピークが１０ｋＨｚ付近と言う比較的高周波数帯域に生じるのは、実は、音の干渉現象は全周波数帯域で生じているが、低中間周波数帯域では、波長が長い分、スピーカ間の距離が無視し得る程、小さいからである。
【００２７】
この正十二面体拡声装置本体の内部に背圧を有する空気を介して背対向する前記スピーカ同士の共振音による音圧減衰を補償するので、背対向する前記スピーカ同士がユニモルフ振動子として作動し、背圧が当該スピーカの振動を減衰させる方向に作用する、ダンパー機能を発揮するのではなく、逆に、バネの如く振動を増強させる方向に作用する、共振機能を発揮するため、この共振音による不要な音圧減衰を補償するために、背対向する前記スピーカの発する音波の位相を制御することにより、篭った音が生じることを回避している。
【００２８】
図７に示すように、正十二面体拡声装置にパルス矩形波の音声バイアスを入力信号として掛けると、図８に示すように、正十二面体拡声装置からの出力信号は各スピーカ単体Ｄ−５の遅延分が小さな段差となって現れ、その後スピーカのコーン紙が動いたことによる揺り戻しが波形乱れとして現れている。
【００２９】
図９に示すように、イコライザー４で適宜補償された入力信号は、分岐して１２個（３個のみ表示）の遅延回路に同時に負荷される。その後パワーアンプ５等を経てスピーカ１等に伝達し、音声として発せられる。
【００３０】
図１０に示すように、これらの遅延回路は、内蔵されたディジタル信号処理部（ＤＳＰ：Digital Signal Processor:テキサスインストルメント社製“TMS320 VC 5409A-160”）にて遅延分を制御している。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は以上の通りであるから、音場の再現性に優れているので、奥行きや立体観の有る音源を被聴者に認識させることができるため、擬似音響効果を発揮する、謂わば仮想的な楽器を実現できる。ハイファイスピーカ、公共放送用拡声器、ホール等の音響特性測定用の点音源に適用できるばかりではなく、音楽鑑賞用拡声装置としても応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態に係る仮想楽器を実現するための正十二面体拡声装置の使用形態図である。
【図２】同実施の形態に係る楽器の正面から放たれる音と正十二面体拡声装置から放たれる音との比較図である。
【図３】同実施の形態に係る楽器の背面から放たれる音と正十二面体拡声装置から放たれる音との比較図である。
【図４】同実施の形態に係る仮想楽器を実現するための音像拡張原理図である。
【図５】同実施の形態に係る正十二面体拡声装置用スピーカＤ−５の仕様（スペック）図である。
【図６】同実施の形態に係るスピーカ減衰特性を示す図である。
【図７】同実施の形態に係る正十二面体拡声装置に掛けたパルス矩形波の入力信号図である。
【図８】同実施の形態に係る正十二面体拡声装置にパルス矩形波を掛けたときの出力信号図である。
【図９】同実施の形態に係る正十二面体拡声装置内の信号処理回路図である。
【図１０】同実施の形態に係る正十二面体拡声装置内の信号処理回路の一つである遅延回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    被聴者から見た左側スピーカ
２    被聴者から見た正面スピーカ
３    被聴者から見た右側スピーカ
４    正十二面体拡声装置内共通イコライザー
５    正十二面体拡声装置内パワーアンプの一つ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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