(57)【要約】【課題】  スピーカー使用時に前方に遠近のある音像を、ステレオチャンネルマイクを利用して集音しヘッドフォンで音声信号を再生した時、左右、上下、前後、遠近感のある3次元の音像を再生する集音装置を得ようとするものである。【解決手段】  配置マイクにおけるマイクの集音指向特性を重複させる構造において、得られた音声信号を合算することによって、配置マイクを構成する構造におけるマイクの集音指向特性0°の方向の音声を、聴取者の正面に配置されたスピーカーから遠近感のある音像を再生でき、左右に分離したステレオ法を採用したときヘッドフォンあるいは音響を頭部に伝えることのできる装置では、配置マイクを構成する構造におけるマイクの集音指向特性が0°の方向を正面とし、配置マイクを構成する構造を原点とする3次元における全方位の音像を再生できる集音方法。【選択図】  図3
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配置マイクにおけるマイクの集音指向特性を重複させる構造において、得られた音声信号を合算することによって、配置マイクを構成する構造におけるマイクの集音指向特性0°の方向の音声を、聴取者の正面に配置されたスピーカーから遠近感のある音像を再生でき、左右に分離したステレオ法を採用したときヘッドフォンあるいは音響を頭部に伝えることのできる装置では、配置マイクを構成する構造におけるマイクの集音指向特性が0°の方向を正面とし、配置マイクを構成する構造を原点とする3次元における全方位の音像を再生できる集音方法。
【請求項２】
少なくとも2本のマイクで構成され、マイク間距離をおよそ40cmに設定する請求項1の集音装置構成方法。
【請求項３】
マイクの集音指向特性0°−180°の線上、約40cm離れた線上に少なくとも1組のマイクを配置することで、配置マイク構造を重ねた方向の横方向に臨場感のある拡がり感を付加する請求項1、請求項2の集音方法。
【請求項４】
マイク間の距離を変更可能にすることによって請求項1とは異なる周波数あるいは周波数帯に請求項1の音響効果を現す請求項1、請求項2、請求項3の集音方法。
【請求項５】
請求項4におけるマイク間の距離を0にしたとき、1チャンネルが多くとも1つのマイクからの音声信号に変換する機能を有する集音方法。
【請求項６】
周波数特性を任意に設定したマイクを使用し集音した音声が最も快く聞こえる距離をマイク間に設定できる請求項4、請求項5の集音方法。
【請求項７】
集音した音声を任意の音場で最も快く聞こえるよう周波数特性を任意に設定できるマイクを使用した請求項4、請求項5、請求項6の集音方法。
【請求項８】
請求項1〜請求項7の集音装置構成法で得られる音声あるいは音響効果を、電気的な方法で再生する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のマイクを配置する配置マイク法で、配置マイクの集音指向特性0°の方向を正面とする遠近感のある音像、もしくは、配置マイク構造を原点とする3次元の音像を安定して再生できる集音装置構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の集音方法では、集音装置の構造の集音指向特性0°を正面方向とする3次元の音像を再生することはできたが、集音装置の構造を3次元座標の原点とする3次元の音像を再生することはできなかった。また、条件によっては集音した環境の完全な3次元の音像ではない意図した3次元音場ができることがあり、その効果を完全に排除する必要があった。従来の技術例は公表特許公報昭和５９−５０１８０９号で示される。
【特許文献１】公表特許公報昭和５９−５０１８０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
集音方法は、音源に面する方向を正面集音する方法が一般である。これは、顔の向く方向が耳の集音指向特性の正面と重なり、顔の正面の音を再生できるとほぼ充足できる臨場感が得られた。しかし、没入型3次元画像再生法が編み出された現在にあっては上下の音像の描写も必要となってきた。そのため、従来の方法では正面を向く左右2チャンネルの音を加工することによって仮想的な3次元音像は得てきたが、3次元の映像と音声を視聴するものにとっては、必ずしも映像と音声が調和した空間が提供されているとは言えない問題点があった。
また、正面に3次元音像を作る集音方法においても、公表特許昭和５９−５０１８０９号における集音した環境とは異なる擬似的な３次元の音場が作られることがあり、その効果の発生を皆無にする必要性もあった。本発明は擬似的な３次元音場を作られることを排除し、視聴者の正面からの音を再生するスピーカーで再生する際は左右距離感のある音像を描写し、ヘッドフォンを使用することによって配置マイク構造体を中心とする音像を再生し、左右、距離感、前後、上下の音像を描写する集音方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため本発明においては、複数のマイクを配置することによって単一のマイクでは得られない音声信号を得る配置マイク構造において、複数のマイクの集音指向特性を重複させて配置し、得られた音声信号を合算する構造によって、構造を構成するマイクの集音指向特性が0°の方向を正面とし、構造が3次元座標の原点とする3次元の音像を安定して再生できる集音装置構成方法を構成している。
【０００５】
上記構成を詳記すると、ヒトは二つある耳を上下の方向に向けて音を聞き分けるより、立位における左右として聞き分けている。通常、音を聞く場合に意識が向けられる方向は、足下から頭方向に向く垂直方向より、立位時の目の方向を正面とする水平方向を意識して考えることが多い。そのため、水平方向に距離のある音源を集音する主な目的とし、マイク集音指向性0°の方向を水平方向に置き正面とするのが望ましいと考えた。本発明ではマイクの集音指向特性0°−180°の線を水平面上におき、マイクを横に並べる配置を通常の構成方法とする。
もちろん、目的とする音源が水平面方向とは異なる方向にある場合の集音もでき、集音した音声信号は任意の環境の特定音源に集中した音響が必要な場合に実施する。例えば、上空を飛んでいる航空機の音像を、実際の垂直方向から、再生するスピーカーの水平方向へ方向を変化させる等、何らかの意図を持った音像を作る場合には有効である。
【０００６】
この配置マイク構造において、集音指向特性を重複させたマイクには距離をおく必要があり、その距離は経験からの数値として約40cmをとるのが最適である。この距離は林の中で鳥の鳴き声、木々の葉がこすれる音、羽虫の飛ぶ音などを集音したとき、最も快く聞こえた距離を基にしている。しかし、集音しようとするメインの音源が高音を多く含んでいる場合は短めに、低音を多く含んでいる場合は長めに設定し、集音しようとする環境で最も好ましい距離を設定するのが望ましい。
この構造を集音指向特性の方向に複数重ねることで、重ねた方向の横方向へ音像の拡がり感を作ることができる。この構成を採る場合もモノラルチャンネルで少なくとも4本のマイクが必要となり、それらの音声信号を合算する際、請求項1記載の一つの配置マイクによる音声信号を得てから各配置マイクの音声信号を合算する経験上では望ましいようであるが、場合によっては異なる合算の仕方が好ましい音像を再生することがある。
【０００７】
2004年現在のテレビやラジオの標準的な音声である正面に遠近感を作ることのできないステレオ音声を、電気的な手法で櫛形フィルタを通す手法や、頭部伝達関数を叩き込む手法によって左右の拡がり感や、音像が定位する場所をコントロールすることができた。これらの手法は擬似的音場の付加による臨場感であるが、本発明では集音環境の臨場感とほぼ同等の拡がり感を音像に付加することができる。
【０００８】
本発明において排除するマイクと排除する回路は、請求項1の効果を得るには普通のマイクでも不可能なことはない。しかし、公特昭和５９−５０１８０９号における擬似３次元音場を作り上げる場合があるため、この効果が生じないようこの効果の得られる構造を排除する必要がある。
公特昭和５９−５０１８０９号は、請求の範囲1において単一の音声信号を増幅後二つに分割し、一方をそのままに、他方に遅延と減衰を付加し再び合成することによってエコーを付加する擬似3次元音場を得ている。公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲9では請求の範囲1の効果を得るため、エコーに相当する遅延と減衰の成分をマイク間の距離によって得ている。
請求の範囲9において請求の範囲1を可能にするには請求の範囲1に記載された音声信号が「少なくとも1個のマイクロフォンで採録し」と明記される如く、2本のマイクの音声信号が遅延と減衰以外は全く同一の音声信号である必要がある。すなわち、マイクロ間距離が0の場合は遅延と減衰が0だから、二つのマイクの音声信号が全く同一である必要でなければならない。
マイクは同一方向に向いていても集音指向方向の僅かな違いによっても音声信号に差が生ずる上、集音する場所が左右に僅か数ミリ離れただけでステレオ効果が得られるほどの差が生ずる。マイク間の距離が0になっても、僅か数ミリの誤差も許されない空間座標において二つのマイクが原点となることはできず、得られる音声信号も全く同一の音声信号ではない。音響信号は集音する位置が離れるほど複雑な変化をするから、望ましい遅延と減衰を得る距離をとるならば、距離0の場合よりも位置の違いによって音響成分も大きく変化し、遅延と減衰以外の音響成分も変化する。マイク間の距離が0のとき2本のマイクは全く同じ音声信号を供給し、望ましい遅延と減衰を導くマイク間距離を採ったときも2本のマイクの音声信号は遅延と減衰以外の音響成分が異ならない機能を必要とする公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲9で使用されるマイクは、その詳細は記載されていない特殊なマイクである。しかし、公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲9は普通のマイクでも請求の範囲１を実施しているので、書面で言及されていない環境や何らかの機能を持つと請求の範囲9を実施できると考えられる。本発明では、公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲9を実施するには必要な条件がそろわない環境において、あるいは請求の範囲9を実施するに必要な機能を有しないマイクを採用している。同時に、普通のマイクを使用したとき、公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲9における望ましい遅延と減衰を導くマイク間距離を採ったときも、2本のマイクの音声信号は遅延と減衰以外の音響成分が異ならないようにする機能を導く回路を排除した配置マイク構造を採用している。
【発明の効果】
【０００９】
2004年現在テレビやラジオの標準的な音声の集音装置による音像はスピーカーよりも聴取者側に音像を作り、音に包み込まれる感覚が中心であった。例えば、聴取者がピアノの音像に包まれたり、飛行機のエンジン音に包まれるなど現実にはあり得ない音像も一般的には臨場感のある音として認知されていた。本発明による音像は、スピーカーなど音響を再生する装置の奥に音像を再生するもので、音像が前後に移動する様子も再生することができる。左右を独立させたステレオ法で集音すると、音声信号における音像は左右が分離して描写される効果も従来の音響技術同様に付加される。
従来の方法で当業者が知る方法は2004年現在のテレビラジオの標準音声よりも遠近感のあるものになっており、当業者の間で知られている配置マイク法を用いた集音方法による音響効果は以下の通りである。
単一のダイナミックレンジスピーカーを使用したヘッドフォンなどで再生を行った場合、2004年現在のテレビラジオの標準音声の音響技術における複数のマイクの音声信号を合成した音声信号の音像は、個々のマイクの音像が分離して描写される場合が殆どである。それに対し、本発明及び当業者の知る従来の方法による集音方法では1点で集音したような音像が得られる。描写される音像は、マルチポイントマイク録音による録音物を聴くのと、オーケストラの演奏を演奏会会場のスイートスポットで聴くほどの違いが生ずる。すなわち、マルチポイントマイクによる録音物は楽器音の距離と方向が異なってまとまりが感じられない音として聞こえるのに対し、スイートスポットでは打楽器は遠くの音として弦楽器は近くの音として同一方向における音として聞こえる。だが、従来の技術では配置マイクの構造を原点とする音響の再生ができず、上下の位置、構造の前後が分かる音像は再生できなかった。
本発明では、ステレオチャンネルを用いて集音し、ヘッドフォンを使用した再生した時に、頭部を3次元空間の原点に置いた再生が可能となり、上空を飛ぶ飛行機の音は上方向から音像として、床に落としたコインの音は下方向からの音像として再生される。また、正面から背面に向かう音像も忠実に再生され、本発明の配置マイク正面方向から背面方向に向かって上空を飛ぶ飛行機の音像も再生することが可能である。これによって、カクテルパーティー効果が従来は前方の音像にしか得られなかったが、配置マイク構造を中心とする3次元空間でカクテルパーティー効果を得ることができる。
また、本発明では公特昭和５９−５０１８０９号の効果が現れる可能性を完全に排除しているので、採音したい任意の場所における3次元環境を安定して再生することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
集音指向特性を重複させて40cmの距離をおいて配置すると、本発明が目的とする3次元の音像を得る効果の他、位相が同相の場合800ヘルツ付近の音声に増幅効果が確認できる。健常者の聴覚では800ヘルツ付近の増幅効果には大きな支障がなかったが、健常者の聴覚とは異なる聴覚指向性にも対応できるよう、マイク間の距離を可変できる構造として、任意の周波数帯における増幅効果および本発明における通常の音響効果とは異なる音像を得ることができるようにする。利用し易いようマイクの周波数特性を任意に設定し、得られた音声信号を任意に加工することによって、コンパクトで、任意の周波数帯を操作可能な集音装置を得ることができる。また、この際、マイク間の距離0が最適の場合も考えられ、このときは多くとも一つのマイクの音を選択できる構造を持つのも快適な音像を得る手段である。
【実施例】
【００１１】
本発明の実施例1は図1に示すように、音源1まで水平方向の距離がある環境で2本のマイク2を40cmの間隔をとって設置したモノラルチャンネルの実施例を示している。図中3はモノラルチャンネル導線である。ステレオチャンネルが必要なときは図3に示すように、左右2組のマイクを設置する。
【００１２】
図2に示すように、配置マイク2を上下2段に設置する。前後のマイク2の間隔、上下のマイク2の間隔はそれぞれ40cmとしている。ステレオチャンネルが必要なときは左右2組のマイクを設置する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】モノラルチャンネルの説明用平面図。
【図２】図1のモノラルチャネルを上下に配した説明用側面図。
【図３】図1のモノラルチャンネルを左右に配した説明用平面図。
【符号の説明】
【００１４】
１：音源
２：マイク
３：チャンネル導線
４：マイク集音指向特性0°−180°の方向を示す線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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