(57)【要約】  結論として、本発明による好ましい実施形態では、音声システムは２つのラウドスピーカ（ＬＡ、ＬＢ）を含み、２つのラウドスピーカ（ＬＡ、ＬＢ）は、これらの極放射パターンの最大値が少なくとも３０度異なり且つ聴取者の方向にコヒーレントな音声を発生させる方向を有するように２つのラウドスピーカ（ＬＡ、ＬＢ）を位置決めすることによって、聴取者の耳（Ｃ１）において２つのラウドスピーカ（ＬＡ、ＬＢ）のスペクトルシグネチャを遮蔽する。これらの２つの態様は合わせて聴取者の同じ耳（Ｃ１）において２つのラウドスピーカ（ＬＡ、ＬＢ）の異なる音声勾配を生じさせると共に、空間的にシフトした異なるラウドスピーカ（ＬＡ，ＬＢ）から耳（Ｃ１）に到達する情報が依然としてコヒーレントで拡散によってぼやけない。ラウドスピーカＬＡ、ＬＢは、同じ耳において十分に異なる音声勾配を得るように離間して配置しなければならない。【選択図】図５
2008535297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声システムにおいて、
指向性に関連する少なくとも１つの周波数範囲内の少なくとも１つの情報チャンネルにおいて、
第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）が単軸極応答パターンの最大方向感度において延びるか又はトロイダル極応答パターンの回転対称軸である第１の軸（ＶＡ）を有し、
第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）が単軸極応答パターンの最大方向感度において延びるか又はトロイダル極応答パターンの回転対称軸である第２の軸（ＶＢ）を有し、
前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が伝送波長に対して平坦又は凸状の膜部材を有する、
厳密に２つの前記音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）の少なくとも１つのペアと、
前記第１及び前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）の両方が人間の基準聴取者（Ｃ２）の正中面（Ｃ３）の同じ側か又は該正中面（Ｃ３）上に存在している場合には、前記正中面（Ｃ３）と、前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）及び前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）の音響中心（ＡＣ、ＢＣ）を結ぶ線（Ｚ）との間で実質的に−３０度から３０度の角度、
前記第１及び第２のトランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が共に単軸極応答パターン又はトロイダル極応答パターンのいずれかを有する場合には、前記第１の軸（ＶＡ）と前記第２の軸（ＶＢ）との間で実質的に７０度から１１０度の角度、及び前記正中面（Ｃ３）と前記第１又は第２の軸（ＶＡ、ＶＢ）のいずれかとの間で実質的に７０度から１１０度の角度、
前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）が単軸極応答パターンを有し且つ前記第２のトランスデューサ構造体（ＳＢ）がトロイダル極応答パターン（ＳＢ）を有する場合には、前記第１の軸（ＶＡ）と前記第２の軸（ＶＢ）に対して垂直な平面との間で７０度から１１０度の角度、及び前記正中面（Ｃ３）と前記第１の軸（ＶＡ）又は前記第２の軸（ＶＢ）に対して垂直な前記平面のいずれかとの間で７０度から１１０度の角度、
を得るように前記音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）を配向する手段と、
を備え、
前記人間の基準聴取者（Ｃ２）の位置Ｐが、前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）の最大方向感度のそれぞれの主軸及び／又は平面に対して軸外にあり、
前記音声システムには更に、
前記トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）から受信され、又は該トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）に供給される電気信号を処理（ＳＢＴ；ＡＭＰ）する手段、
が設けられ、
前記トランスデューサ構造体がラウドスピーカ（Ｌ１、Ｌ２）である場合、前記配向手段及び前記処理手段（ＡＭＰ）が、前記ラウドスピーカ（Ｌ１、Ｌ２）に共通である少なくとも前記情報に対して前記位置（Ｐ）において実質的に位相コヒーレントな音声波を得るように適合されている、
ことを特徴とする音声システム。
【請求項２】
前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）は、前記関連周波数範囲に対して、単調な拡散場応答を有し、前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）の最大方向感度の主軸及び／又は平面に対する緯線に沿って軸外平坦自由音場応答を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項３】
前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が回転対称極応答パターンを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音声システム。
【請求項４】
前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が、同じオーダーのバッフルステップから導出された極応答パターンを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項５】
前記バッフルステップは、人間の頭部のオーダーの寸法を有する空気カップリング面に関連する、
ことを特徴とする請求項４に記載の音声システム。
【請求項６】
前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）の主軸又は平面は、実質的に前記第２のトランスデューサ構造体（ＳＢ）の音響中心（ＢＣ）に向いている、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項７】
前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）及び前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）の音響中心（ＡＣ、ＢＣ）を結ぶ前記線が実質的に垂直方向に延びる、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項８】
前記配向手段が、前記音響中心（ＡＣ、ＢＣ）と前記位置（Ｐ）との間で同じ距離を得るように適合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項９】
前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）が、前記周波数範囲を合わせてカバーするように同心状に配列された複数のトランスデューサを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１０】
モノフォニックチャンネルにおいて前記第１のトランスデューサ構造体（ＳＡ）と前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）だけを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１１】
位置決めするための手段は、一方の前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）の音響中心（ＡＣ）と前記人間の基準聴取者の位置（Ｐ）とを結ぶ第１の想像線と、他方の前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）の音響中心（ＳＢ）と同じ前記位置（Ｐ）とを結ぶ第２の想像線との間で、１０度から１７０度の領域の角度を得るような互いに対する距離で前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）を位置決めするように適合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１２】
前記第１のトランスデューサ構造体（ＳＡ）及び前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）が、前記正中面（Ｃ３）に対して実質的に等しい垂直方向距離に位置決めされる、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１３】
前記人間の基準聴取者の正中面（Ｃ３）と前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）及び前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）の音響中心（ＡＣ、ＢＣ）を結ぶ前記線との間の角度が実質的にゼロ度である、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１４】
前記第１及び前記第２のトランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が両方共に単軸トロイダル極応答パターン又はトロイダル極応答パターンのいずれかを有する場合には、前記第１の軸（ＶＡ）と前記第２の軸（ＶＢ）との間の角度が実質的に９０度であり、前記正中面（Ｃ３）と前記第１又は第２の軸（ＶＡ、ＶＢ）のいずれかとの間の角度が実質的に９０度であり、
前記第１の音響トランスデューサ（ＳＡ）が単軸極応答パターンを有し、前記第２のトランスデューサ構造体（ＳＢ）がトロイダル極応答パターンを有する場合には、前記第１の軸（ＶＡ）と前記第２の軸（ＶＢ）に対して垂直な平面との間の角度が実質的に９０度であり、前記正中面（Ｃ３）と前記第１の軸（ＶＡ）又は前記第２の軸（ＶＢ）に対して垂直な平面のいずれかとの間の角度が実質的に９０度である、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１５】
前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が、平坦膜部材又は凸状膜部材を有するピストン式又は撓み波コンバータであるトランスデューサから選択されたトランスデューサ（Ｌ１、Ｌ２）を含み、前記凸状膜部材が前記構造体から突出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１６】
前記第１及び／又は第２の音響トランスデューサ（Ｌ１、Ｌ２）が、異なる周波数帯域において複数のサブ音声波を発生させるための複数の同心状膜部材をそれぞれ有する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の音声システム。
【請求項１７】
前記第１及び／又は第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が、それぞれ前記第１又は第２の軸（ＶＡ、ＶＢ）の周りに回転対称である、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１８】
前記第１及び前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が各々、少なくとも１つのラウドスピーカ（Ｌ１、Ｌ２）を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項１９】
同じ電気信号を前記第１及び前記第２の音響トランスデューサ（Ｌ１、Ｌ２）に供給するための少なくとも１つの増幅器（ＡＭＰ）、
を更に含む請求項１８に記載の音声システム。
【請求項２０】
前記第１及び第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が各々、少なくとも１つのマイクロフォンを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項２１】
前記第１のトランスデューサ構造体（ＳＡ）が単一の第１のマイクロフォンであり、前記第２の音響トランスデューサ構造体（ＳＢ）が単一の第２のマイクロフォンである、
ことを特徴とする請求項２０に記載の音声システム。
【請求項２２】
前記第１のマイクロフォンによって登録された第１の信号（ＤＡ１）と前記第２のマイクロフォンによって登録された第２の信号（ＤＢ１）を保存するためのオーディオレコーダデバイス（Ｓ１）及び記憶媒体（ＳＢ）を更に含む、
請求項２１に記載の音声システム。
【請求項２３】
増幅された第１の信号（ＤＡ２）を前記第１のラウドスピーカ（Ｌ１）に供給し、増幅された第２の信号（ＤＢ２）を前記第２のラウドスピーカ（Ｌ２）に供給するための増幅器（ＡＭＰ）、
を更に含む、
請求項１８に記載の音声システム。
【請求項２４】
前記第１及び第２のラウドスピーカ（Ｌ１、Ｌ２）の配置が請求項１８に記載されたマイクロフォンの配置と逆である、
ことを特徴とする請求項２３に記載の音声システム。
【請求項２５】
前記第１の音響トランスデューサ構造体（ＳＡ）が少なくとも１つのラウドスピーカ（Ｃ）を含み、前記第２の音響トランスデューサが少なくとも１つのマイクロフォン（ＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’）を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項２６】
前記ラウドスピーカ（Ｃ）が平坦又は凸状膜部材を有し、前記第２の音響トランスデューサが、前記第１の軸（ＶＣ）に実質的に一致する第２の軸（ＶＣ）を有するトロイダル極応答パターンを得るために、位相シフトネットワーク（１、２、３、４、５）を介して配列及び相互接続された複数のマイクロフォン（ＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’）を含む、
ことを特徴とする請求項２５に記載の音声システム。
【請求項２７】
前記第１又は第２のトランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）の少なくとも１つが、壁又は天板の一部であるか、或いは壁又は天板に組み込まれる、
ことを特徴とする請求項１に記載の音声システム。
【請求項２８】
少なくとも２つのチャンネル（Ｓ１、Ｓ２）において請求項１に記載の音声システムを含む多チャンネル音声システム。
【請求項２９】
左チャンネル及び右チャンネルを含むステレオシステムであり、各々が、請求項１に記載の第１の音声システム（Ｓ１）と、請求項１に記載の第２の音声システム（Ｓ２）とをそれぞれ含み、横方向に変位されて前記正中面（Ｃ３）の異なる側に存在する、
請求項２８に記載の多チャンネル音声システム。
【請求項３０】
対応する前記第１又は第２のトランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が同一であり、且つ実質的に相対して配向された第１又は第２の軸（ＶＡ、ＶＢ）を有する、
ことを特徴とする請求項２９に記載の多チャンネル音声システム。
【請求項３１】
実質的に相対して配向された第１又は第２の軸（ＶＡ、ＶＢ）を有する前記対応する第１又は第２のトランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）が、互いの音響中心（ＡＣ、ＢＣ）に向けられる、
ことを特徴とする請求項３０に記載の多チャンネル音声システム。
【請求項３２】
サブウーファチャンネル用信号が、他のラウドスピーカ（Ｌ１、Ｌ２）にわたって分割される、
ことを特徴とする請求項２３に記載の多チャンネル音声システム。
【請求項３３】
請求項７に記載された前記システムにおいて用いるためのスタンドであって、該スタンドは使用時には実質的に垂直方向に延びており、実質的に垂直に延びる第１の軸（ＶＡ）を有する前記第１のトランスデューサ構造体（ＳＡ）を保持するために第１のホルダを有し、実質的に水平に延びる第２の軸（ＶＢ）を有する前記第２のトランスデューサ構造体（ＳＢ）を保持するために第２のホルダに向かって配向されている、
ことを特徴とするスタンド。
【請求項３４】
請求項１に記載の前記第１及び前記第２のトランスデューサ構造体（ＳＡ、ＳＢ）を含む単一ケーシング。
【請求項３５】
請求項２２で定義された第１の信号（ＤＡ１）及び第２の信号（ＤＡ２）を含む記憶媒体（ＳＢ）。
【請求項３６】
請求項２２で定義された第１の信号（ＤＡ１’）及び第２の信号（ＤＢ１’）を含む伝送信号。
【請求項３７】
単軸極応答パターンの最大方向感度において延びる第１の軸（ＶＣ）を有するラウドスピーカ（Ｃ）と、
単軸極応答パターンの最大方向感度において延びるか又はトロイダル極応答パターンの回転対称軸である第２の軸（ＡＸ２）を有するマイクロフォン装置（ＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’）と、
前記第１の軸（ＶＣ）と前記第２の軸（ＡＸ２）に対し垂直な平面との間で７０度から１１０度の角度を得るように前記ラウドスピーカ及び前記マイクロフォン装置（ＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’）を配向する手段と、
を含む音声システム。
【請求項３８】
前記ラウドスピーカ（Ｃ）が平坦又は凸状膜部材を有し、前記第２の音響トランスデューサが、前記第１の軸（ＶＣ）に一致する前記第２の軸（ＡＸ２）を有するトロイダル極応答パターンを得るように配列された４つのマイクロフォンを含む、
ことを特徴とする請求項３７に記載の音声システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、聴覚音声情報の電気音響伝送の改善のための音声システム、少なくとも２つのチャンネルにおいて電気音響伝送の改善のためのかかる音声システムを含む多チャンネル音声システム、音声システムで用いるためのスタンド、音声システムを含む単一ケーシング、及び音声システムの電気音響トランスデューサ構造体から得られた第１の信号及び第２の信号を含む記憶媒体又は伝送信号に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の音声システムは、目的の音声情報の伝送品質を改善するための単一又は多チャンネルトランスデューサアレイを含む。例えば、ステレオ構成における２個のラウドスピーカボックス等のトランスデューサアレイは、聴取者に２つの類似する音声信号を提供することができる。英国特許第３９４，３２５号で開示されているように、両耳の聴取者は、耳がほぼ同時に等しいインテンシティで２つの信号を受信する場合には、２つのラウドスピーカの中間でステレオ音声源を定位することができる。従って、両耳を使う耳−脳システムの合成定位機構は、隣接する２つの物理的スピーカの中間に１つ又はそれ以上の仮想音源が存在するという印象を与える。このことは、Ｂ．Ｃ．Ｊ．Ｍｏｏｒｅ、「Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚心理学入門）」第４版、Ａｃａｄｅｍｉｃ、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ（１９９７年）、ｐ２３２〜２３４で開示されている。但し、特に多チャンネルアレイに関して、伝送音声は、１つのスピーカ単独の音声よりも完全性の高い目的音声情報を有するように知覚されるが、Ｇ．Ｔｈｅｉｌｅ、「Ｕｅｂｅｒ  ｄｉｅ  Ｌｏｋａｌｉｓａｔｉｏｎ  ｉｍ  ｕｅｂｅｒｌａｇｅｒｔｅｎ  Ｓｃｈａｌｌｆｅｌｄ（音場の重なりによる定位に関して）」、Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ、Ｔｅｃｈｎ．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ  Ｂｅｒｌｉｎ（１９８０年）で開示されているように、ラウドスピーカの空間−スペクトル特性が依然として検出可能であるので、かかる音システムはアレイのそれぞれのトランスデューサが定位可能であるといった問題を有し、これはこの技術の利点に悪影響を与える。
【０００３】
空気とインピーダンス整合がとられた全ての音声トランスデューサは、トランスデューサ構造体の物理的寸法に応じた波長を有する音声波と最も効率的に相互作用する。この作用は、周波数応答が方向と共に変化するように影響を与え、共振特性を生じさせる。結果として生じる音声波面は、いわゆるバッフルステップによって変更される。バッフルステップに関する詳細な情報は、Ａｎｄｙ  Ｕｎｒｕｈの論文「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｃａｂｉｎｅｔ  Ｅｄｇｅ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（キャビネット縁部の回折の理解）」、Ｕｎｒｕｈ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｐｅａｋｅｒｄｅｓｉｇｎ．ｎｅｔ／ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ．ｈｔｍｌで見ることができる。トランスデューサ要素のエンクロージャ形状、更にトランスデューサ要素自体の形状による波の反射及び回折は、トランスデューサ構造体の極応答パターンをモデル化する、周波数依存の音圧差の粒子速度勾配を引き起こす。関連刊行論文には、Ｏｌｓｏｎ，Ｈ．Ｆ．、「Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒａｄｉａｔｏｒ  Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ  Ｅｎｃｌｏｓｕｒｅｓ（直接放射体ラウドスピーカエンクロージャ）」、ＪＡＥＳ第１７巻、第１号（１９６９年１０月）、２２〜２９頁、Ｊｏｅｒｇ  Ｐａｎｚｅｒ、「Ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  ｓｏｕｒｃｅ  ｉｎ  ａ  ｆｌａｔ  ｒｉｇｉｄ  ｂａｆｆｌｅ  ｏｆ  ｆｉｎｉｔｅ  ｓｉｚｅ（有限サイズの平坦剛体バッフルにおける音源からの遠方界放射）」；Ｎｅｗ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  Ｌｔｄ，英国Ｈｕｎｔｉｎｇｄｏｎ；及びＷ．Ｒ．Ｗｏｓｚｃｓｙｋ「Ｔｈｅ  Ｉｎｃｒｅａｓｅ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔｓ（回折アタッチメントを用いたトランスデューサの指向性の向上）」、Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．補遺編１第８４巻（１９８８年）がある。
【０００４】
これ以降本明細書ではトランスデューサの空間−スペクトル輪郭と呼ぶこの形状に関連する伝達関数は、スピーカアレイから前述の聴取者の鼓膜に到達する音声波形において明らかである。刊行論文Ｇ．ｖｏｎ  Ｂｅｋｅｓｙ（１９６０年）、Ｅ．Ｇ．Ｗｅｖｅｒ（編集者）、「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚における実験）」、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ，ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌで開示されているように、観測者が関与する場合には、スペクトルシグネチャとも呼ばれるこの空間−スペクトル輪郭により定位能力がもたらされ、入力信号内に埋め込まれた結果として生じるあらゆる仮想音源の知覚品質が影響を受ける。以下において、いずれの状況においてもスペクトルシグネチャが使用されるが、実際に何を意味しているかは文脈から明らかであろう。
【０００５】
【特許文献１】英国特許第３９４，３２５号公報
【特許文献２】米国特許第５，３０９，５１８号公報
【特許文献３】米国特許第５，９４９，８９３号公報
【特許文献４】独国特許第１９６０５１３０号公報
【特許文献５】米国特許第４，５９０，３３３号公報
【特許文献６】米国特許第３，４２４，８７３号公報
【特許文献７】米国特許第４，６７５，９０６号公報
【非特許文献１】Ｂ．Ｃ．Ｊ．Ｍｏｏｒｅ、「Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚心理学入門）」第４版、Ａｃａｄｅｍｉｃ、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ（１９９７年）
【非特許文献２】Ｇ．Ｔｈｅｉｌｅ、「Ｕｅｂｅｒ  ｄｉｅ  Ｌｏｋａｌｉｓａｔｉｏｎ  ｉｍ  ｕｅｂｅｒｌａｇｅｒｔｅｎ  Ｓｃｈａｌｌｆｅｌｄ（音場の重なりによる定位に関して）」、Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ、Ｔｅｃｈｎ．Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ  Ｂｅｒｌｉｎ（１９８０年）
【非特許文献３】Ａｎｄｙ  Ｕｎｒｕｈの論文「Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｃａｂｉｎｅｔ  Ｅｄｇｅ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（キャビネット縁部の回折の理解）」、Ｕｎｒｕｈ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｐｅａｋｅｒｄｅｓｉｇｎ．ｎｅｔ／ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ．ｈｔｍｌ
【非特許文献４】Ｏｌｓｏｎ，Ｈ．Ｆ．、「Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒａｄｉａｔｏｒ  Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ  Ｅｎｃｌｏｓｕｒｅｓ（直接放射体ラウドスピーカエンクロージャ）」、ＪＡＥＳ第１７巻、第１号（１９６９年１０月）、２２〜２９頁
【非特許文献５】Ｊｏｅｒｇ  Ｐａｎｚｅｒ、「Ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ａ  ｓｏｕｒｃｅ  ｉｎ  ａ  ｆｌａｔ  ｒｉｇｉｄ  ｂａｆｆｌｅ  ｏｆ  ｆｉｎｉｔｅ  ｓｉｚｅ（有限サイズの平坦剛体バッフルにおける音源からの遠方界放射）」；Ｎｅｗ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  Ｌｔｄ，英国Ｈｕｎｔｉｎｇｄｏｎ
【非特許文献６】Ｗ．Ｒ．Ｗｏｓｚｃｓｙｋ「Ｔｈｅ  Ｉｎｃｒｅａｓｅ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｄｉｒｅｃｔｉｖｉｔｙ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔｓ（回折アタッチメントを用いたトランスデューサの指向性の向上）」、Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．補遺編１第８４巻（１９８８年）
【非特許文献７】Ｇ．ｖｏｎ  Ｂｅｋｅｓｙ（１９６０年）、Ｅ．Ｇ．Ｗｅｖｅｒ（編集者）、「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚における実験）」、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ，ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ
【非特許文献８】Ｂ．Ｃ．Ｊ．Ｍｏｏｒｅ、「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ａｎｄ  ｐｈａｓｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｉｎ  ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚における干渉効果及び位相感度）」、Ｐｈｉｌ．Ｔｒａｎｓ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄ．Ａ３６０：８３３〜８５８頁（２００２年）
【非特許文献９】Ｂｌａｕｅｒｔ，  Ｊ．（１９８３年）、「Ｓｐａｔｉａｌ  ｈｅａｒｉｎｇ−ｔｈｅ  ｐｓｙｃｈｏａｃｏｕｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｓｏｕｎｄ  ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ（空間聴覚−人間音声定位の精神音響学）」Ｔｈｅ  ＭＩＴ  Ｐｒｅｓｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、音声トランスデューサ構造体の空間−スペクトル輪郭による目的音声の波形形状の遮蔽を低下させる音声システムを提供することである。
【０００７】
本発明の第１の態様は、請求項１に記載する音声システムを提供する。本発明の第２の態様は、請求項２８に記載する多チャンネル音声記録システムを提供する。本発明の第３の態様は、請求項３３に記載する、音声システムにおいて用いるためのスタンドを提供する。本発明の第４の態様は、請求項３４で定義される単一ケーシングを提供する。本発明の第５の態様は、請求項３５で定義される記憶媒体を提供する。本発明の第６の態様は、請求項３６で定義される伝送信号を提供する。本発明の第７の態様は、請求項３７で定義される音声システムを提供する。従属請求項においては有利な実施形態が定義される。
【０００８】
人間の聴覚システムは、音圧にのみ感度を有する鼓膜に到達する音声波形の振幅変動の過渡形状パターンに極めて高い感度を有し、これについては、Ｂ．Ｃ．Ｊ．Ｍｏｏｒｅ、「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ａｎｄ  ｐｈａｓｅ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｉｎ  ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚における干渉効果及び位相感度）」、Ｐｈｉｌ．Ｔｒａｎｓ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄ．Ａ３６０：８３３〜８５８頁（２００２年）を参照されたい。本発明は、聴覚システムの上記感度のモノラルスペクトルコーディング分解能が両耳相互相関分解能よりも低いようであるという洞察に基づいている。モノラルスペクトルコーディングは、Ｂｌａｕｅｒｔ，  Ｊ．（１９８３年）、「Ｓｐａｔｉａｌ  ｈｅａｒｉｎｇ−ｔｈｅ  ｐｓｙｃｈｏａｃｏｕｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｓｏｕｎｄ  ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ（空間聴覚−人間音声定位の精神音響学）」Ｔｈｅ  ＭＩＴ  Ｐｒｅｓｓ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡによって定義されている。このモノラルスペクトルコーディングは、全体的なシステムの透明性及び安定性を改善するために、トランスデューサのスペクトルシグネチャによって波形の劣化が少ないように波形を再成形する機会を提供する。ここで耳は、２つのトランスデューサ構造体の空間シグネチャにそれぞれ関連する２つの異なる空気粒子速度勾配に暴露することができる。これらの異なる空気粒子速度勾配は、互いに干渉し合い、従って、耳によって検出され難い特定のスペクトルシグネチャをもたらす。一方、鼓膜を励振する音圧波のコヒーレンスは保持される。このような、結果として生じる波形エンベロープに対するトランスデューサ構造体のスペクトルシグネチャの影響の低下によって、トランスデューサが不明瞭となり、従って、定位困難となってアレイ技術の利点をもたらす。空間的にシフトしたスペクトルシグネチャを拡散させることによって物理的音源の定位能力が抑制される場合、線形性等に関する他の技術基準は極めて決定性に乏しい。この作用は、聴覚システムがその物理的環境を主に感知するナビゲーションシステムであり、元来物理的に存在するトランスデューサから導出される仮想音源を処理するようには開発されていないといった推論に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様による音声システムは、第１及び第２のトランスデューサ構造体を含む。通常トランスデューサ構造体は、少なくとも１つの電気音響トランスデューサ及びそのカプセル封入又はケーシング並びに任意的な導波管を含む。各トランスデューサ構造体は、単一のラウドスピーカ又は複数のラウドスピーカを備えることができる。或いは、各トランスデューサは、単一のマイクロフォン又は複数のマイクロフォンであるか、或いは単一のラウドスピーカ又は複数のラウドスピーカとすることができ、トランスデューサの他方は１つ又はそれ以上のマイクロフォンを含む。複数のラウドスピーカ又はマイクロフォンは、望ましい指向性を得るように実装することができる。これらのラウドスピーカ又はマイクロフォンは、完全な周波数帯域をカバーすることができる。或いは、複数のラウドスピーカ又はマイクロフォンは、合わせて完全な周波数帯域をカバーするように実装することができる。
【００１０】
第１のトランスデューサ構造体は、単軸極応答パターンの最大方向感度で延び、又はトロイダル極応答パターンの回転対称軸である第１の軸を有する。第２のトランスデューサ構造体は、単軸極応答パターンの最大方向感度で延び、又はトロイダル極応答パターンの回転対称軸である第２の軸を有する。トランスデューサは異なる極応答パターンを有することができる。極応答パターンが単軸の場合には、定義軸は応答パターンにおける最大値の方向に延びる軸である。極応答がトロイダルである場合には、定義軸は極応答パターンの回転対称軸である。トランスデューサ構造体のスペクトルシグネチャ効果を低減するようにトランスデューサ構造体を配列しなければならない以下の方法において、これらの軸の定義を明確にすることが必要とされる。トロイダル及び単軸極応答パターンは、完全な円形で、又は完全なオーディオ周波数範囲にわたって存在する必要はない。好ましくは、これらの指向性スペクトルは、同じオーダーのバッフルステップに関連する。好ましくは、バッフルステップは、ほぼ人間の頭部の寸法である約１４〜２３ｃｍを超えない放射面に関連する。トランスデューサ構造体は異なる周波数において異なる最大方向感度を有する可能性があり、低周波数ではトランスデューサ構造体は全方向極応答パターンを有することができる点に留意されたい。
【００１１】
トランスデューサ構造体は、人間の基準聴取者の正中面と第１の音響トランスデューサ及び第２のトランスデューサの音響中心を結ぶ線との間で実質的に−３０度から３０度の範囲の角度を得るように位置付けられる。正中面は、刊行論文Ｂ．Ｃ．Ｊ．Ｍｏｏｒｅ、「Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚心理学入門）」第４版、Ａｃａｄｅｍｉｃ，  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ（１９９７年）、２１４頁で開示されている。上記線はこれ以後、相互接続線とも呼ばれる。このことは、第１及び第２のトランスデューサの両方が正中面の同じ側又は正中面内に存在し、両方のトランスデューサと正中面との間の距離の差が角度によって定義される限度内にあることを意味する。好ましくは、相互接続線は、トランスデューサが正中面に対して実質的に等距離を有するように正中面に実質的に平行に延びる。
【００１２】
人間の基準聴取者は仮想上の人物である。全トランスデューサがラウドスピーカである実施形態では、実際の聴取者がこの仮想位置に存在することができる。全トランスデューサがマイクロフォンである実施形態では、実際の聴取者の頭がこの位置に存在すると考えることができる。マイクロフォンによって記録される音声は、人物がこの位置に存在していた場合にこの人物が聴取するはずのものを反映している。
【００１３】
第１及び第２のトランスデューサが共に単軸極応答パターン又はトロイダル極応答パターンのいずれかを有する場合には、トランスデューサは、第１の軸と第２の軸との間で実質的に７０度から１１０度の角度を得るように更に位置付ける必要がある。トランスデューサが単軸極応答パターンを有する場合には、音声は第１又は第２の軸に実質的に沿った方向に伝播し、トランスデューサがトロイダル極応答を有する場合には音声は第１又は第２の軸に垂直な平面内で実質的に伝播する点に留意されたい。音声波の主伝播方向はまた、音声波の主粒子速度とも呼ばれる。異なる軸角度は、第１及び第２のトランスデューサにおいて異なる方向に配向された主粒子速度を生じる。好ましくは、主粒子速度の異なる方向は実質的に９０度の角度を有する。
【００１４】
従って、両方が単軸極応答パターンを有する２つのトランスデューサを用いる場合には、２つの主粒子速度を表す２つの軸は、７０度から１１０度の角度をなす。現実の聴取者が基準聴取者の位置に存在する場合には、両方のトランスデューサの音声面は、聴取者の耳表面上で異なる方向を有する粒子速度勾配で聴取者に到達する。後で解説することになるが、このことによって耳は、それぞれの波形におけるスペクトルシグネチャを検出できなくなり、スペクトルシグネチャによる音声のカラーライゼーションが低下するという有利な効果を有する。同様のことが、バッフルステップによって定義される異なる方向における粒子速度成分の最大値指向性を有するマイクロフォンに対して当てはまる。従って、マイクロフォンのスペクトルシグネチャによる記録音声のカラーライゼーションが低減される。
【００１５】
結論を述べると、異なるように配向された粒子速度勾配は、耳がモノラルスペクトルコーディングによって音声源のスペクトルシグネチャを分離するのを阻止する。或いは言い換えると、両耳相互相関も阻止されるので、２つの音響トランスデューサ構造体のスペクトルシグネチャが互いに遮蔽し合い、従って、相互作用するトランスデューサを定位することができなくなる。音声はより自然であり、スペクトルシグネチャにおいて反映されたドライバの寸法によってアイテムの聴覚寸法が制限を受けることなく、元の音声ステージの音声発生アイテムの寸法が正確に再生される。
【００１６】
或いは、両方がトロイダル極応答パターンを有する２つのトランスデューサを用いる場合には、回転対称軸に対して実質的に垂直に延びる最大値指向性平面は、定義範囲内の角度をなす。この場合も同様に、各平面内に指定角度を有する最大値指向性が存在するが、トロイダル極応答パターンにおける指向性が同じ平面内で発生しないように平面間の角度が保たれる。
【００１７】
引き続き同じ構成の極応答パターンにおいて、トランスデューサは更に、上記正中面と第１又は第２の軸のいずれかとの間で実質的に７０度から１１０度の角度を得るように位置付ける必要がある。従って、主粒子速度の少なくとも１つは、定義範囲内で正中面に配向する必要がある。好ましくは、この角度は９０度である。人間の基準聴取者の位置から見ると両方のトランスデューサが軸外に配向されている点に留意されたい。
【００１８】
第１の音響トランスデューサが単軸極応答パターンを有し、第２のトランスデューサがトロイダル極応答パターンを有する場合には、トランスデューサは、第１の軸と第２の軸に対して垂直な平面との間で７０度から１１０度の角度を得るように位置付ける必要がある。この場合も同様に、単軸トランスデューサの主粒子速度は、該主粒子速度がトロイダルトランスデューサの全ての粒子速度に対して非ゼロ角度であるように平面との定義角度を有する。更に、この構成のトランスデューサは、正中面と第１の軸又は第２の軸に垂直な平面のいずれかとの間で７０度から１１０度の角度を得るように位置付けられる。
【００１９】
第１及び第２のトランスデューサの極応答パターンが、基準聴取者に向けられた、軸外での単調な拡散場周波数応答と線形自由音場周波数応答の両方である条件下では、これらのトランスデューサは周波数の増加に伴い指向性の増大を生じることを満足する。第１及び第２のトランスデューサ構造体は、伝達されることになる周波数の波長に対して平坦又は凸状の膜部材を有するトランスデューサを含む。このタイプのトランスデューサ構造体は、凹状膜部材を有するトランスデューサ構造体に比べて幾つかの利点を有する。このトランスデューサ構造体に対して音声波の集束反射が少ないので、目立たない相殺干渉しか発生せず、従って、スペクトルシグネチャは不明瞭な変動を含む。その結果、極応答パターンは、高い周波数において低い指向性しか示さず、極応答パターンは、より規則的な形状を有する。このことによって、関連周波数範囲においてより平坦な軸外自由音場応答を有することが可能になる。基準聴取者が軸外位置にいるので、軸外応答が最適であることが重要である点も留意されたい。通過帯域の波長に対して凹形状膜部材を有するトランスデューサでは望ましい効果が得られないことが経験的に判っている。ケーシング外に突出する凸形膜部材は、軸外波面の相互干渉に対して最良の状態をもたらす。
【００２０】
ラウドスピーカシステムでは、第１及び第２のトランスデューサ構造体から発生する音声は、基準聴取者の位置において実質的に時間整合されていなければならない。異なるラウドスピーカから発生する音声波が、対応する周波数成分での実質的に等しい到着時間を有さない場合には、ラウドスピーカボックスのスペクトルシグネチャを遮蔽することによって達成された改善が無効になる可能性がある。両方の音声波は、少なくともラウドスピーカに対して共通での情報について聴取者に実質的に同じ位相情報を提供しなければならない。従って、ラウドスピーカに供給する信号は、共通部分（合成部分と呼ばれる場合が多い）及び差異部分を有することができる。合成部分は、聴取者の位置において関連周波数範囲にわたって実質的に同じ位相差を有する必要がある。
【００２１】
例証として、第１及び第２のトランスデューサ構造体が凸状円錐体、すなわち突出円錐体を有する同一のピストン式トランスデューサを収容する実施形態では、平坦膜部材、又は平坦もしくは凸状膜部材を有する撓み波ラウドスピーカ、或いはピストン式ラウドスピーカと撓み波ラウドスピーカ膜部材との混成組み合せを用いることも可能である。トランスデューサの音響中心と基準聴取者の位置とを結ぶ線の第１又は第２の軸に対する角度が等しい場合、最良の効果が得られる。好ましくは、２つのトランスデューサの音響中心と基準聴取者との間の距離は等しい。当然ながら、ある程度最適ではない動作が認められる場合には偏差が許容される。
【００２２】
第１及び第２のトランスデューサがマイクロフォンである場合には、マイクロフォンはラウドスピーカに対して逆に動作するので、同じことが当てはまる。
【００２３】
例えば、第１のトランスデューサ構造体がラウドスピーカボックスであり、第２のトランスデューサがマイクロフォンを含む場合には、ラウドスピーカはマイクロフォンによって記録される増幅信号を供給するのに用いられる。トランスデューサの定義位置決めは、ラウドスピーカとマイクロフォンとの間のクロストークを最小にする。これによって、マイクロフォン信号のより強い増幅が可能になる。好ましい実施形態では、トランスデューサの定義位置決め、及びバッフルステップ整合、並びにコヒーレントな軸外応答は、空間スペクトル干渉を最大にし、ラウドスピーカとマイクロフォンとの間の周波数依存クロストークを最小にする。これによってフィードバックループが安定し、目的の音声情報を遮蔽するカラーライゼーションを増加させることなく、マイクロフォン信号のより強い増幅が可能になる。
【００２４】
ステレオ又は多チャンネルラウドスピーカシステムにおいて再生される音声の音声品質を改善するために、従来技術において幾つかの試みがなされてきた点に留意されたい。例えば、多くのシステムは、室内全体で均一な音声分布を発生させるために、異なるように配向されたラウドスピーカを用いている。しかしながら、十分に干渉する方向を有すると同時に関連可聴周波数範囲にわたって互いに対して十分に位相コヒーレントである主粒子速度で異なるラウドスピーカ音声が耳に到達することは、これらのシステムのいずれもが達成していない。関連周波数範囲は、少なくとも２オクターブをカバーする。実際に、音声源の指向性をモノラルで検出するのに妥当な周波数範囲、すなわち約０．５から１６ＫＨｚをカバーする場合に最良の効果が達せられる。
【００２５】
１つ又はそれ以上の音圧勾配トランスデューサ要素及び／又はトランスデューサ及び導波管を用いる場合、これらの組み合せが定義方向周波数応答をもたらし、且つ位相コヒーレンスが極線図の軸外にわたって関連周波数範囲内で十分に保持される限りは、極放射パターンを得ることができる。例えば、導波管として楕円反射器を用いることができ、又は両方のトランスデューサが共通のバッフルステップを提供する１つのエンクロージャを共有することができる。極放射パターンを単軸パターン及びトロイダルパターンとして定義するが、トランスデューサの周波数依存指向性が滑らかに傾斜しているとすると、周波数に対する実際のパターンは、例えば心臓形又は半球形等の他の形状を有することができる。これら全てのパターンは、軸に沿って明確に定義した最大値（単軸パターン）、又は中央回転対称軸の周りの平面内に配列した複数の最大値（トロイダルパターン）のいずれかを有する。
【００２６】
米国特許第５，３０９，５１８号は、垂直方向に配列され互いに対して異なる角度を有する少なくとも３つのラウドスピーカを含むラウドスピーカボックスを開示している。このラウドスピーカは、オーディオ周波数範囲における数オクターブにわたって動作可能であり、協働してラウドスピーカシステムに中心を置く所定の立体角をこの数オクターブにわたって実質的に一様に音声照射する。かかる構造は、指向性特性が周波数範囲全体にわたって実質的に同じになるように指向性特性を制御するのに用いられる。この従来技術は、ラウドスピーカを異なる方向に配向することを開示しているが、異なるスピーカの音声面が位相コヒーレントで且つ実質的に同じ周波数応答で聴取者に到達することを開示していない。これは、室内全体でより均一な音声分布を得るための解決策であるが、ボックス内のラウドスピーカのスペクトルシグネチャによって生成される信号歪みを低減するための解決策ではない。
【００２７】
米国特許第５，９４９，８９３号は、ステレオ音声を忠実に再生するためのラウドスピーカボックスを開示している。このボックスは互いから気密シールされた少なくとも２つのチャンバに分割される。ボックスの前面のスピーカは、該前面に対して垂直な方向に音声を伝播する。ボックスの上部のスピーカは、垂直方向に音声を伝播するが、その回転対称軸が垂直に配向された全方向極放射パターンを得るように、この音声はディフューザに対して反射される。このスピーカ／ディフューザの組み合せは音声を水平に伝播する。前面スピーカが追加され、スピーカ／ディフューザ組み合せによって発生した比較的均一な音声分布を変化させ、ステレオ効果を改善している。
【００２８】
このラウドスピーカボックスは、９０度未満に配列された２つの音響トランスデューサを有するが、前面スピーカの単軸極放射パターンの最大値に配向された軸は、スピーカ／ディフューザ組み合せの極放射パターンの回転対称軸に対して垂直な平面内に位置する。聴取者に位相コヒーレントに且つ実質的に同じ周波数応答で到達する、異なるスピーカの音声波面を得るようには配慮されていない。この場合も同様に、これは、室内全体で音声のより均一な分布を得るための解決策であるが、ボックス内のラウドスピーカのスペクトルシグネチャによって生成される信号歪みを低減するための解決策ではない。
【００２９】
独国特許第１９６０５１３０号は、２つのラウドスピーカが互いに向かうように配向される必要があることを開示している。これらの２つのラウドスピーカは、放射パターンの指向性を得るためにある角度未満に位置決めすることができる。２つよりも多いラウドスピーカが用いられる場合には、これらのラウドスピーカは、その回転対称軸が共通点で交差するように配向される。ラウドスピーカは凸錐体を有することができる。この従来技術は、交点において疑似音源又は仮想音源を作ることを目的としている。これは本発明において請求するように位置決めされた２つのラウドスピーカを開示していない。かかる疑似音源は、現実の音源がデュアルモノ又はステレオ音声を生成する場合、すなわち現実の音源が聴取者の正中面の反対側に存在する場合にのみ聴取者によって観測される。このことは、トランスデューサをマイクロフォンの同じ側に位置決めする本発明とは対照的である。更に、この従来技術の図で示されているように、ラウドスピーカは互いの近傍に位置決めされ、これによってラウドスピーカのうちの１つの音声波の多くの無制御反射が他のラウドスピーカの円錐体において発生し、コヒーレント動作が完全に無効化され、より顕著なスペクトルシグネチャが現れる。
【００３０】
請求項２に定義する本発明による実施形態では、第１及び第２の音響トランスデューサ構造体は、関連周波数範囲に対して、主軸又は主平面に対する緯線に沿った軸外平坦自由音場応答、及び単調な拡散場応答を有する。凹状膜部材とは対照的に、平坦又は凸状膜部材は、かかる音場を比較的容易にもたらすことができる。
【００３１】
請求項３に定義する本発明による実施形態では、応答パターンは全ての方向において同じ動作を得るように回転対称である。このことは、聴取区域における音声の均質性が改善され、聴取者が頭部を動かした時又は室内全体にわたり歩いた時でも音声品質における大きな変動に直面しないので有利である。
【００３２】
請求項４に定義する本発明による実施形態では、第１及び第２の音響トランスデューサ構造体は、同じオーダーのバッフルステップに関連するそれぞれの極応答パターンを発生させる。このことによって、トランスデューサは同じ動作を有し、トランスデューサの相互遮蔽効果が改善される。
【００３３】
請求項５に定義する本発明による実施形態では、バッフルステップは、ほぼ人間の頭部の寸法を有する放射面区域に関連する。このことは、相互遮蔽効果を更に改善すると考えられる。これは、トランスデューサ及び人間の頭部の両方のそれぞれのスペクトルシグネチャの相互類似性が向上したことにより、その密度がモノラルスペクトルコーディング能力の分解能を上回る更により複雑な干渉パターンが確立されたことに起因する可能性が高い。
【００３４】
請求項６に定義する本発明による実施形態では、第１のトランスデューサ構造体の主軸又は平面は、実質的に第２のトランスデューサ構造体の音響中心に向いている。このことは、第１及び第２のトランスデューサ構造体の主軸方向と基準聴取位置との間の角度が２つの音声トランスデューサ構造体において同一であるという利点を有する。
【００３５】
請求項７に定義する本発明による実施形態では、第１のトランスデューサ構造体及び第２のトランスデューサ構造体の音響中心を結ぶ線は実質的に垂直方向に延びる。このことによって、２つのトランスデューサ構造体を装着するために垂直スタンドを使用することが可能になる。スタンドの代わりに、天井から延びるロッド又はワイヤを用いることもできる。更にこの位置では、２つのトランスデューサ構造体は最小の差分音声成分しか生成せず、従って、２つの耳及び脳の合成定位効果を妨げない。
【００３６】
請求項８に定義する本発明による実施形態では、２つのトランスデューサ構造体の音響中心は、聴取者位置に対して同じ距離を有する。通常はこのことによって、２つの音声波が同じ距離を進むので、これらの音声波は時間整合されるようことが考慮される。ここでトランスデューサ構造体の音響中心が垂直方向にもオフセットされる場合には、同じ耳に対するトランスデューサ構造体の各々の距離は両方の耳で等しくなる。
【００３７】
請求項９に定義する本発明による実施形態では、第１のトランスデューサ構造体は、合わせて関連周波数範囲をカバーするように同心状に配列された複数のトランスデューサ要素を含む。完全な可聴周波数範囲をカバーするために幾つかのトランスデューサ要素を用いる場合には、同心状構成は、必要とされる位相コヒーレント波面をもたらす。クロスオーバ区域におけるスペクトルシグネチャ輪郭を防ぐために、サブウーファ又はスーパーツイータをこれらの動作範囲がそのバッフルステップをはるかに下回る条件下で追加することも可能である。
【００３８】
請求項１０に定義する本発明による実施形態では、音声システムは、モノラルチャンネルのみにおいて、定義された位置で第１及び第２のトランスデューサ構造体を含む。２つの定義されたもの以外には更なるトランスデューサ構造体は必要とされない。当然ながら第１及び第２のトランスデューサ構造体の各々は、同心状に配列されたトランスデューサを含むことができる。また、２トランスデューサ構造体のこの構成に加えてサブウーファ又はスーパーツイータが存在してもよい。
【００３９】
請求項１１に定義する本発明による実施形態では、位置決めするための手段は、一方の第１のトランスデューサ構造体の音響中心と人間の基準聴取者の位置とを結ぶ第１の想像線と、他方の第２のトランスデューサ構造体の音響中心と同じ人間の基準聴取者の位置とを結ぶ第２の想像線との間で、１０度から１７０度の領域の角度を得るような互いに対する距離でトランスデューサ構造体を位置決めするように適合されている。ここで、トランスデューサ構造体は、定義角度が得られるように互いから予め設定された距離に位置決めされる。このことによって、主粒子速度ベクトルが耳全体にわたって２次元で異なる勾配を有するので、トランスデューサ構造体のスペクトルシグネチャの遮蔽が更に改善される。好ましくは、この角度は３０度から１２０度の範囲内にある。
【００４０】
請求項１２に定義する本発明による実施形態では、第１及び第２のトランスデューサ構造体は正中面に対して実質的に等しい垂直方向距離に位置決めされる。このことは、聴取位置において最大に異なる粒子速度勾配が得られ、これによって最大遮蔽効果がもたらされるといった利点を有する。
【００４１】
請求項１３に定義する本発明による実施形態では、人間の基準聴取者の正中面と第１のトランスデューサ構造体及び第２のトランスデューサの音響中心を結ぶ線との間の角度が実質的にゼロ度である。ここで２つのトランスデューサ構造体はどのような両耳信号差も生じない。
【００４２】
請求項１４に定義する本発明による実施形態では、第１及び第２のトランスデューサ構造体が両方共に単軸トロイダル極応答パターン又はトロイダル極応答パターンのいずれかを有する場合には、第１の軸と第２の軸との間の角度は実質的に９０度となるように選択し、正中面と第１の軸又は第２の軸のいずれかとの間の角度は実質的に９０度となるように選択する。第１のトランスデューサ構造体が単軸極応答パターンを有し、第２のトランスデューサ構造体がトロイダル極応答パターンを有する場合には、第１の軸と第２の軸に対して垂直な平面との間の角度は実質的に９０度となるように選択し、正中面と第１の軸又は第２の軸に対して垂直な平面のいずれかとの間の角度は実質的に９０度となるように選択する。トランスデューサ構造体のこの位置決めによって、トランスデューサ構造体の一方は正中面と実質的に平行に配向された主粒子速度ベクトルを少なくとも有し、トランスデューサ構造体の他方は、正中面に対して実質的に垂直に配向された主粒子速度ベクトルを少なくとも有する。
【００４３】
請求項１５に定義する本発明による実施形態では、第１及び第２のトランスデューサ構造体は、平坦又は凸トランスデューサ要素を有するピストン式又は撓み波コンバータであるトランスデューサを収容する。このタイプのトランスデューサ要素は、凹錐体よりも周波数に対してより連続的に傾斜する方向応答パターンを有する。関連周波数範囲にわたるより安定した方向応答パターンによりトランスデューサのコヒーレント動作が改善され、２つの波面の最大干渉が達成される。
【００４４】
請求項１６に定義する本発明による実施形態では、第１及び／又は第２の音響トランスデューサは、異なる周波数帯域において複数のサブ音声波を発生させるための複数の同心状膜部材をそれぞれ有する。複数の膜部材の同心性は、周波数範囲にわたるトランスデューサのコヒーレント動作を改善する。
【００４５】
請求項１７に定義する本発明による実施形態では、第１及び／又は第２の音響トランスデューサ構造体は、それぞれ第１又は第２の軸の周囲に回転対称である。このことによって、それぞれの方向において一致した（必須ではないが、好ましくは同一）これらの構造体のスペクトルシグネチャを生じ、本発明による構造体の位置決めによって最大干渉が発生することになる。好ましくは、エンクロージャ構造体は同様の寸法及び形状、従って同様のバッフルステップを有する。
【００４６】
請求項１８に定義する本発明による実施形態では、第１及び第２の音響トランスデューサは各々、少なくとも１つのラウドスピーカを含む。本発明の実施形態による２つのラウドスピーカボックスが位置決めされたラウドスピーカ構成では、ラウドスピーカボックスのスペクトルシグネチャは遮蔽され、従って、聴取者によって感知されないか、又は感知され難い。
【００４７】
請求項１９に定義する本発明による実施形態では、音声システムは、同じ電気信号を第１及び第２のラウドスピーカボックスに供給するための少なくとも１つの増幅器を更に含む。使用されるラウドスピーカは、並列又は直列に接続することができる。単一のラウドスピーカが異なる位置において使用される場合には、これは容易である。異なる位置において複数の同心状ラウドスピーカが使用される場合には、同じ周波数範囲に対応するスピーカを共通クロスオーバネットワークを介して並列又は直列に相互結合することができる。
【００４８】
請求項２０に定義する本発明による実施形態では、第１及び第２のトランスデューサ構造体は各々、少なくとも１つのマイクロフォンを含む。本発明の実施形態による２つの位置にある２つのマイクロフォンを有するマイクロフォン構成では、マイクロフォンの空間−スペクトル輪郭は、結果として生じる波形エンベロープ内で遮蔽され、従って、記録した音声に対するカラーライゼーションの低減を促進する。代替的に、いずれの極応答パターンが望ましいかに応じて、一方又は両方の位置でマイクロフォンセットを用いることも可能である。
【００４９】
請求項２２に定義する本発明による実施形態では、音声システムは、第１のマイクロフォンによって登録された第１の信号及び第２のマイクロフォンによって登録された第２の信号を保存するためのオーディオレコーダデバイス及び記憶媒体を更に含む。これらの第１及び第２の信号を用いて、マイクロフォン配列に関して逆の配列に配置されたラウドスピーカを駆動することができる。ここで、音声を再生するラウドスピーカのスペクトルシグネチャとして元の音声を記録するために使用されたマイクロフォンの空間−スペクトル輪郭の両方が遮蔽されるので、聴取者位置でラウドスピーカ構成によって再生される音声は最小限にしか色づけされない。
【００５０】
請求項２５に定義する本発明による実施形態では、第１の音響トランスデューサ構造体が少なくとも１つのラウドスピーカを含み、第２の音響トランスデューサが少なくとも１つのマイクロフォンを含む。一方のラウドスピーカの軸外方向極応答パターンと少なくとも１つのマイクロフォンの方向極応答とが、ラウドスピーカに供給される前にマイクロフォンによって記録された音声の増幅を向上する可能性を提供する。スピーカ及びマイクロフォン両方の４５度軸外における２つのトランスデューサの軸外周波数応答の正規化は、記録されることになる音声源を発生させる基準聴取者について維持される。これによって、フィードバックループの安定性が改善され、従って、結果として生じる波面においてトランスデューサの空間−スペクトル輪郭が拡散されるので、会議システムにおける使用が可能になる。
【００５１】
請求項２６に定義する本発明による実施形態では、ラウドスピーカは平坦又は凸状膜部材を有し、第２の音響トランスデューサは、第１の軸に一致する第２の軸を有するトロイダル極応答パターンを得るために、位相／シフトを介して配列及び相互結合した複数のマイクロフォンを含む。このシステムは、マイクロフォン組み合せの極応答パターンが、ラウドスピーカの極応答パターンの最大値で配向される軸上で実質的に垂直な平面を有するといった利点を有する。このことによって、システムのパワー応答が平坦になり、システムのフィードバック安定性が向上するので、マイクロフォン信号の増幅を最大にすることが可能になる。
【００５２】
請求項２８に定義する本発明による実施形態では、多チャンネル音声システムは、少なくとも２つのチャンネルにおいて請求項１に記載の音声システムを含む。従って、これらのチャンネルにおいて単一のスピーカ又は全てを同じ方向に配向した幾つかのスピーカを有するスピーカボックスを用いる代わりに、ここでは実際に異なる方向に向いたスピーカが直接聴取者を向かないように位置決めされ、波面が聴取者位置においてコヒーレントになる方式で位置決め及び駆動する２つのスピーカボックスを用いる。或いは、２つのスピーカを単一のボックス内に配列することができる。実際には、異なる方向に配向された２つの均等な音声アパーチャを用いる。
【００５３】
請求項２９に定義する本発明による実施形態では、正中面に対して横方向に変位されたステレオ音声システムの左右チャンネルは各々、２つのトランスデューサ構造体を含む。好ましくは、対応する第１又は対応する第２の音響トランスデューサは同一（従って同じバッフルステップを有する）であり、実質的に相対して配向された第１又は第２の軸を有する。言い換えると、これらのトランスデューサは互いに向かい合っている。
【００５４】
請求項３２に定義する本発明による実施形態では、多チャンネルオーディオシステムにおける音響トランスデューサはラウドスピーカであり、サブウーファにおける信号の少なくとも一部が他のラウドスピーカにわたって分割される。従って、必要とされるパワーが少なく、室内モードから一様に抜け出る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
種々の図における同じ参照符号は同じ要素を示す。
図１は、基準聴取者に対する音声トランスデューサ構造体の位置決めを概略的に示している。図１は、仮想基準聴取者の位置と呼ばれる特定位置Ｐに対して２つの音声トランスデューサ構造体ＳＡ、ＳＢの位置及び方向を定義することができる仮想直交Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系を示している。音声トランスデューサ及びこれらのエンクロージャ（図１には示していない）を含む音声トランスデューサ構造体ＳＡ、ＳＢも以下においてトランスデューサと呼ばれる。実際のトランスデューサ又は実際のトランスデューサ構造体のどちらを意味しているかは文脈から明らかになる。トランスデューサ構造体ＳＡ、ＳＢは、１つよりも多いトランスデューサを含むことができる。トランスデューサがラウドスピーカである場合には、仮想基準聴取者は現実の聴取者とすることができる。トランスデューサがマイクロフォンである場合には、仮想基準聴取者は、マイクロフォンによって記録される信号が、記録された信号の聴取時に聴取者が存在すると予測する位置に存在する。
【００５６】
以下において、図１の一連の位置決め及び動作は、音声トランスデューサＳＡ、ＳＢがスピーカであり且つ聴取者が特定位置Ｐに存在すると予測する実施形態において説明する。聴取者の耳の耳介が円Ｃ１で概略的に示され、聴取者の頭部が円Ｃ２で概略的に示され、更に聴取者の正中面が円Ｃ３で概略的に示されている。図１の正中面Ｃ３は、ＸＺ平面と平行に配列される。聴取者は、両耳を通って延び、従って正中面Ｃ３に対し垂直に延びる耳間軸ＩＡを有する。図１では、耳間軸ＩＡはＹ軸に平行に延びている。以下において、音響トランスデューサＳＡ、ＳＢがスピーカである第１の実施形態について説明する。ラウドスピーカの代わりにマイクロフォンが存在する逆の実施形態では、逆の推論が当てはまることは明らかであろう。或いは、音声トランスデューサＳＡ、ＳＢの一方がラウドスピーカであり、音声トランスデューサＳＡ、ＳＢの他方をマイクロフォン又はマイクロフォン構成とすることができる。
【００５７】
図１に示す実施形態では、１つの耳のみと、情報チャンネルを耳に伝達する２スピーカの１セットのみを示している。情報チャンネルは、両方のラウドスピーカに供給されるモノ信号を含むことができる。情報チャンネルは、共通部分を有する異なる信号を含むことができる。ステレオ配置では、図示のスピーカセットは左チャンネルのオーディオ信号を受信することができ、２つのスピーカの他のセットが右チャンネルのオーディオ信号を送信（又は放射）するために存在しなければならない。多チャンネル配置では、対応する２つのスピーカの複数のセットを設けなければならない。通常の横方向ステレオ音声の他に、共通信号に差分信号を追加することによって垂直ステレオ音声を生成することが可能である。
【００５８】
スピーカは、単一の音声トランスデューサを用いて完全な周波数範囲を変換することができ、又はスピーカは、２ウェイ又は３ウェイスピーカでは通常である、各々が異なる周波数帯域用の１つよりも多い音声トランスデューサを含むことができる。同じ周波数帯域用の異なるスピーカの音声トランスデューサは、あらゆる周波数帯域において請求項１に記載するように位置決めする必要がある。同じスピーカのトランスデューサの全セット又はサブセットを同心状に配列するのが好ましい。高周波数範囲及び中周波数範囲用のトランスデューサを同心状に配列するのが好ましい。本明細書ではトランスデューサをドライバとも呼ぶ。
【００５９】
図１に示す実施形態では、２つのトランスデューサＳＡ及びＳＢはＺ軸上に存在し、耳は原点Ｏから距離Ｄを置いて存在し、耳間軸はＹ軸に平行に延びている。トランスデューサＳＡは、原点Ｏの方向に配向され、従って、その主粒子速度ベクトルＶＡはＺ軸上に位置し、原点Ｏに向いている。トランスデューサＳＢは、Ｙ軸に平行な方向を有する主粒子速度ベクトルＶＢを得るように配向される。実際、トランスデューサＳＡは、特定位置Ｐに配向されるが、真っ直ぐではなく、ドライバＳＡの中心と特定位置Ｐにある耳中心とを結ぶ仮想線ＬＩ１と粒子速度ベクトルＶＡとの間に非ゼロ角度Ａ１が存在する。トランスデューサＳＢは、特定位置Ｐに配向されるが真っ直ぐではなく、トランスデューサＳＢの中心と特定位置Ｐとを結ぶ仮想線ＬＩ２と粒子速度ベクトルＶＢとの間に非ゼロ角度Ａ２が存在する。トランスデューサＳＡとトランスデューサＳＢとの間の距離により、線ＬＩ１とＬＩ２との間の角度Ａ３が決まる。
【００６０】
好ましい実施形態では、トランスデューサＳＡとトランスデューサＳＢとの間の距離は、角度Ａ３を１０度〜１７０度の間で得るように選択される。角度Ａ１及びＡ２は、トランスデューサＳＡ及びＳＢの放射パターンを考慮に入れて、音声波が特定位置Ｐにおいて位相コヒーレントであるように選択される。位相コヒーレントでは、音声波は、それぞれのトランスデューサＳＡ、ＳＢの音声周波数が関連周波数範囲にわたって実質的に一定の位相差を有して特定位置Ｐに到達することを意味する。好ましくは、トランスデューサＳＡ及びＳＢによって放射された音声波の合成部分のインテンシティ比は実質的に１に等しい。関連周波数範囲は、トランスデューサのスペクトルシグネチャの聴覚遮蔽を得るのに必要とされる周波数範囲である。通常は、この領域は少なくとも２から５オクターブの高周波数及び中周波数範囲をカバーする。好ましくは、角度Ａ１及びＡ２は３０度と６０度の間である。好ましくはＺ軸は垂直方向に延びる。
【００６１】
図１は、極めて特定の実施形態のみを開示している点に留意されたい。例えば、トランスデューサＳＡ及びＳＢは、必ずしも垂直線上に位置決めされる必要はない。トランスデューサＳＡ、ＳＢの間の相互接続線は、正中面と−２０度から２０度の間の範囲の角度をなすことができる。速度ベクトルＶＡと速度ベクトルＶＢとの間の角度は実質的に９０度から逸脱してもよい。好ましくはこの角度は７０度から１１０度の範囲で選択される。全体の座標系ＸＹＺは、特定位置Ｐの周りを回転することができる。例えば、トランスデューサＳＡ及びＳＢは、特定位置Ｐよりも上すなわち聴取者の頭部よりも上の実質的に水平平面に存在してもよい。更に、トランスデューサＳＡ及びＳＢを置き換えて、トランスデューサＳＡをＹ軸と平行な速度ベクトルＶＡを得るように配向し、トランスデューサＳＢをＺ軸上の速度ベクトルを得て原点０を向くように配向することができる。第１及び／又は第２の音響トランスデューサが１つよりも多いトランスデューサを含む場合には、関連周波数範囲で作動するトランスデューサは、位相コヒーレンスを損なわずに保持するために実質的に重なり合う音響中心を得るように実質的に同心状に位置決めすべきである。
【００６２】
図１は、聴取者の鼻が原点又はＹ軸に向く必要があることを示していない点に留意されたい。トランスデューサＳＡ及びＳＢの放射パターンに応じて、コヒーレント波を特定位置にだけ正確に集束させることができる。特定位置からの偏差は、異なるトランスデューサＳＡ、ＳＢから受信する音声波のコヒーレンス性を低下させる可能性がある。しかしながら、それでも尚、異なる配向粒子速度ベクトルは耳Ｃ１の耳介にわたって打ち消し会う粒子速度勾配を引き起こし、従って、結果として生じる干渉パターンの密度が外耳のスペクトルコーディング能力の分解能範囲の外になるので、ドライバ及び該ドライバのキャビネットのスペクトルシグネチャは大部分が遮蔽される。好ましくは、ドライバＳＡ及びＳＢの放射パターンは、特定位置以外の位置では、依然として位相が情報の共通部分について実質的にコヒーレントであるように選択される。好ましくは、情報の共通部分のパワーも位置Ｐにおいては実質的に同じである。例えば、特定位置から始まりＺ軸と平行な線に沿って正のＺ方向に耳が移動する場合には、両方の音声波パワーを低下させるように両方の放射パターンを選択することができる。聴取者が別の方向に移動する場合も同じ効果が生じる。
【００６３】
２つのトランスデューサＳＡ、ＳＢは、トランスデューサＳＡ、ＳＢが向く方向に最大値を有し、ドライバが向いている方向に対し垂直な方向に低下する同一の単軸放射パターンを有することができる。好ましくは、放射パターンは、最大値から最小値まで漸次的に変化する。周波数が高くなると共に指向性が向上することができる。凸状で、従ってドーム形である円錐体を含むトランスデューサは、かかる放射パターンを有する。好ましくは、円錐体は、スピーカキャビネットから外に突出する。かかる放射パターンは実際に、周波数範囲にわたって位相コヒーレンスが実質的に損なわれずに保持すると共に、２つの音声波のインテンシティ比を尚も実質的に一定に保ちながら、聴取者が特定の位置から離れて移動するのを可能にする。例えば、Ｑｕａｄ  ＥＳＬ  ６３等の静電スピーカのような平坦膜部材を有するスピーカにおいて類似しているが最適でない効果が達成される。
【００６４】
２つのトランスデューサＳＡ、ＳＢの両方又は片方は、トロイダル極放射パターンを有することができる。ここでは、ドライバの回転対称軸に対して実質的に垂直な平面内で放射パターンの最大値が発生する。これ以降では、かかる平面を最大平面と呼ぶ。かかる最大平面では、互いに対して垂直である放射パターンの最大が発生するので、かかるトランスデューサは、既に本質的にある程度の遮蔽性を有している。しかしながら本発明によれば、トランスデューサＳＡ、ＳＢが共にトロイダル極放射パターンを有する場合には、これらの対称軸は７０度から１１０度の範囲の角度未満で配列され、その結果、最大平面もまたこれらの同じ角度を有する。従って、第２のトランスデューサを追加することで、他のドライバの最大平面と定義角度をなすように第２のトランスデューサの放射パターンの少なくとも１つの最大値が配向され、これによって遮蔽効果が向上する。同様にして、トランスデューサＳＡ、ＳＢのうちの一方が単軸極放射パターンを有し、他方がトロイダル極放射パターンを有する場合には、単軸極放射パターンの最大はトロイダル極放射パターンの最大平面と定義角度をなすように配向する必要がある。
【００６５】
１つだけのラウドスピーカ又はより一般的には１つの音響トランスデューサ中心だけが存在する従来技術では、耳は、単一の音声波面のみに直面し、スピーカ及びスピーカのケーシングのスペクトルシグネチャによって歪んだ音声の発生源を特定することができる。本発明によると、外耳及びより具体的には耳の耳介が、同じ情報を表し且つ異なるように配向された主粒子速度ベクトル勾配を有する２つの音声波面を受け取る。異なるように配向されたこれらの主粒子速度ベクトル勾配、並びに共通情報の位相コヒーレンスは、２つの音声源のシグネチャを耳が検出するのを防止する。音声がより自然に聞こえ、元の音声ステージの音声発生アイテムの見かけの体積をより正確に再生し、ドライバの寸法によってこれらのアイテムの寸法が制限されない。目的音源の寸法を遮蔽しないことによって、音色及び空間コントラストの差異がより明確になり、必然的にラウドネスが上昇すると共に基本ピッチ検出が改善される。基本ピッチは、Ｂ．Ｃ．Ｊ．Ｍｏｏｒｅ「Ａｎ  Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｈｅａｒｉｎｇ（聴覚心理学入門）」第４版、Ａｃａｄｅｍｉｃ，  Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ、（１９９７年）１８８頁に定義されている。
【００６６】
これ以降では、軸外方向でのトランスデューサ構造体ＳＡ、ＳＢのそれぞれの音響中心からのベクトルを軸外ベクトルと呼ぶ。これらの軸外ベクトルが交差する人間の基準聴取者Ｐの位置では、平坦又は凸状膜部材トランスデューサは共通情報について位相コヒーレント波面を発生させる。コヒーレント波面とは、波面が関連の周波数範囲にわたって一定の位相差を有する波に関連し、又は該波から構成されることを意味する。コヒーレントな音声は、互いに対してコヒーレントな波成分を含み、一方、これとは対照的に、拡散音声は、周波数範囲にわたって不規則な位相差を全てが有する波からなる。
【００６７】
正中面の同じ側に位置決めされたラウドスピーカが異なる角度を有するが、干渉によって拡散音声を生成する従来技術では、粒子速度勾配が耳介上で異なる角度を有することができるが、音声源における無制御の干渉によって、異なるラウドスピーカからの信号のコヒーレンス性が失われ、遮蔽効果が低下する。従って、トランスデューサＳＡ、ＳＢは各々、少なくとも人間の基準聴取者Ｐが存在する位置の方向において情報の共通部分についての位相コヒーレント波を発生させる必要がある。
【００６８】
図２は、耳の同じ側に存在する２つのラウドスピーカを互いの音響中心に向かって配向したラウドスピーカ配列を概略的に示している。凸錐体を有するラウドスピーカのかかる位置決めは、独国特許出願第１９６０５１３０号で開示されている。
【００６９】
ラウドスピーカＬ１及びＬ２は、それぞれ音響中心ＡＣ１及びＡＣ２を有する。ラウドスピーカＬ１及びＬ２の単軸極放射パターンが、音響中心ＡＣ１及びＡＣ２を通る円で示されている。ラウドスピーカＬ１及びＬ２の主粒子速度ベクトルＶ１及びＶ２はそれぞれ、音響中心ＡＣ２、ＡＣ１に配向される。耳の耳介Ｃ１は楕円Ｃ１として、耳道は円Ｃ４により様式的に示されている。耳の大きい方の寸法は線Ｅに沿って耳の垂直方向に発生し、耳の小さい方の寸法は、線Ｌに沿って耳の水平方向に発生する。１つの耳のみが示されており、従って、モノラル聴覚だけを扱う点に留意されたい。耳の寸法はかなり強調されており、達成される効果を明瞭に指摘するために概略的に耳介に限定している。耳介に対する効果は、低周波数に関連する頭部及び胴体を含む完全な外耳に当てはめて推定することができる。更に、ラウドスピーカＬ１及びＬ２にモノ信号が供給されると仮定する。
【００７０】
線Ｌ１Ｅ及びＬ１Ｈは、線Ｅとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ１の音響中心ＡＣ１とを結ぶ。線Ｌ１Ｅ及びＬ１Ｈは、耳介Ｃ１に向かうラウドスピーカＬ１のそれぞれの粒子速度ベクトルを示している。線Ｌ２Ｅ及びＬ２Ｈは、線Ｅとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ２の音響中心ＡＣ２とを結ぶ。線Ｌ２Ｅ及びＬ２Ｈは、ラウドスピーカＬ２のそれぞれの粒子速度ベクトルを示している。粒子速度ベクトルＬ１Ｅ及びＬ１Ｈによる線Ｅに沿った耳介Ｃ１での粒子速度勾配Ｇ１は、粒子ベクトルＬ２Ｅ及びＬ２Ｈによる線Ｅに沿った耳介Ｃ１での粒子速度勾配Ｇ２の反対方向を有する。勾配Ｇ１及びＧ２は、極応答パターンから生じる。ラウドスピーカＬ１においては、線Ｌ１Ｅは線Ｌ１Ｈよりも音響中心の近くで極応答パターンと交差する。その結果、粒子速度は、線Ｅ上で線Ｌ１Ｅとの交点から線Ｌ１Ｈに移動する時に増大する。ラウドスピーカＬ２において対応する推論に基づいて、粒子速度は、勾配Ｇ２で示すように線Ｅ上で線Ｌ２Ｈとの交点から線Ｌ２Ｅに移動する時に増大する。
【００７１】
線Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｆは、線Ｌとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ１の音響中心ＡＣ１とを結ぶ。線Ｌ１Ｇ及びＬ１Ｆは、耳介Ｃ１に向かうラウドスピーカＬ１のそれぞれの粒子速度ベクトルを示している。線Ｌ２Ｇ及びＬ２Ｆは、線Ｌとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ２の音響中心ＡＣ２とを結ぶ。線Ｌ２Ｇ及びＬ２Ｆは、ラウドスピーカＬ２のそれぞれの粒子速度ベクトルを示している。粒子速度ベクトルＬ１Ｇ及びＬ１Ｆによる線Ｅに沿った耳介Ｃ１における粒子速度勾配Ｇ３は、粒子ベクトルＬ２Ｇ及びＬ２Ｆによる線Ｌに沿った耳介Ｃ１における粒子速度勾配Ｇ４と同じ方向を有する。勾配Ｇ３及びＧ４は、勾配Ｇ１及びＧ２と同様に極応答パターンから生じる。ラウドスピーカＬ１においては、線Ｌ１Ｆは線Ｌ１Ｇよりも音響中心により近傍で極応答パターンと交差する。その結果、粒子速度は、線Ｌ上で線Ｌ１Ｆとの交点から線Ｌ１Ｇに移動する時に増大する。ラウドスピーカＬ２では、粒子速度は、勾配Ｇ４で示すように線Ｌ上で線Ｌ２Ｆとの交点から線Ｌ２Ｇに移動する時に増大する。
【００７２】
勾配Ｇ３及びＧ４の方向が共通である結果として、位置Ｐと相互接続線Ｚとの間の距離が増大するに伴って音圧が低下することになる。このインテンシティ勾配は、音源までの距離を検出し、すなわち音源を定位するための両耳聴覚システムによって利用される。勾配が互いに打ち消し合って平面波を生じる線Ｅに沿った方向で聴取位置が大きく変化する可能性は極めて低い。更に、勾配Ｇ１及びＧ２の方向が反対であることに起因して、２つのトランスデューサが、耳によって各々が異なるようにエンコードされる、スペクトルシグネチャ関連角度伝達関数の合成を反映した明確な音色を有する１つの拡張仮想音源を生成するので、ラウドスピーカのスペクトルシグネチャは明瞭に聴取可能である。本発明は、勾配Ｇ３及びＧ４は相対する方向を有するべきであり、勾配Ｇ１及びＧ２は同じ方向に配向するべきであるという洞察に基づいている。言い換えれば、勾配Ｇ１及びＧ２は等しく配向された成分又は少なくとも、音声発生源に関して耳が混乱するような十分に小さな角度を有する成分を有するべきである。
【００７３】
両耳聴覚において同じラウドスピーカ配列を用いる場合、音響中心ＡＣ１とＡＣ２とを結ぶ線が正中面上で垂直に延びるようにラウドスピーカを聴取者の前面に移動させなければならず、速度ベクトルＶ１及びＶ２を聴取者の正中面と実質的に平行に配向するように、ラウドスピーカＬ１及びＬ２を回転させなければならない。ここでラウドスピーカにステレオ信号を供給する場合には、通常のステレオ配列が得られる。モノ配列とは対照的に、各耳は、一方のラウドスピーカ信号のみを直接受信し、他方を頭部のバッフルを介して間接的に受信している。従って、各耳において、粒子速度勾配の１つが優勢であり、ラウドスピーカのスペクトルシグネチャに起因する大きな量の音声のカラーライゼーションを引き起こす。２つの耳における音声が異なることに起因して、耳及び脳の合成定位処理は、ラウドスピーカの中間に疑似音源を知覚するが、該音源はラウドスピーカのスペクトルシグネチャによって歪む。カラーライゼーションは、モノラル聴取によって、又はスイートスポットから離れて移動することによって容易に検出することができる。知覚したカラーレーション及び音像の曖昧性を排除するために、両耳システムには大量の処理が必要とされる。
【００７４】
図３は、本発明に従って耳の同じ側に存在する２つのラウドスピーカが異なる方向に配向されたラウドスピーカ配列を概略的に示している。図３は、図２に基づいており、ラウドスピーカＬ２の主粒子速度ベクトルＶ２が聴取者の正中面に対して垂直に配向されるようにラウドスピーカＬ２を回転している。粒子速度ベクトルＶ１は、依然としてラウドスピーカＬ２の音響中心ＡＣ２に配向される。
【００７５】
耳介Ｃ１に向かうラウドスピーカＬ１のそれぞれの粒子速度ベクトルを示す線Ｌ１Ａ及びＬ１Ｄは、線Ｅとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ１の音響中心ＡＣ１とを結ぶ。耳介Ｃ１に向かうラウドスピーカＬ２のそれぞれの粒子速度ベクトルを示す線Ｌ２Ａ及びＬ２Ｄは、線Ｅとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ２の音響中心ＡＣ２とを結ぶ。粒子速度ベクトルＬ１Ａ及びＬ１Ｄによる線Ｅに沿った耳介Ｃ１における粒子速度勾配Ｇ５は、粒子ベクトルＬ２Ａ及びＬ２Ｄによる線Ｅに沿った耳介Ｃ１における粒子速度勾配Ｇ６と同じ方向を有する。
【００７６】
耳介Ｃ１に向かうラウドスピーカＬ１のそれぞれの粒子速度ベクトルを示す線Ｌ１Ｂ及びＬ１Ｃは、線Ｌとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ１の音響中心ＡＣ１とを結ぶ。耳介Ｃ１に向かうラウドスピーカＬ２のそれぞれの粒子速度ベクトルを示す線Ｌ２Ｂ及びＬ２Ｃは、線Ｌとの耳介Ｃ１の境界線の交点とラウドスピーカＬ２の音響中心ＡＣ２とを結ぶ。粒子速度ベクトルＬ１Ｂ及びＬ１Ｃによる線Ｅに沿った耳介Ｃ１における粒子速度勾配Ｇ７は、粒子ベクトルＬ２Ｂ及びＬ２Ｃによる線Ｌに沿った耳介Ｃ１における粒子速度勾配Ｇ８と反対の方向を有する。
【００７７】
図３に示す本発明の実施形態によるラウドスピーカＬ１及びＬ２の位置決めは、耳介において、同じ方向に配向された垂直勾配と相対して配向された水平勾配とを生じる点に注目されたい。このことは、垂直勾配が相対的に配向され、且つ水平勾配が同方向を有する、図２に示す従来技術の位置決めとは対照的である。耳介において異なる方向にコヒーレントに作用する、異なって配向されたこれらの勾配によって、本発明による位置決めが従来技術の位置決めよりも遙かに色づけが少なく聞こえる理由を説明することができる。更に、勾配方向におけるこれらの差異に加えて、波面インテンシティは、位置Ｐと相互接続線Ｚとの間の距離にほとんど依存しない。ここでこの構成は、聴覚システムにおいて必然的に色づけのない拡散音場に関連する平面波を生成する。ラウドスピーカがもはや定位不能であるので、聴覚システムは音源信号から方向情報を得ることが余儀なくされる。ステレオ配置では、既に存在するセットの他に位置Ｐに耳がある聴取者の正中面の別の側に位置決めされた、追加の２スピーカのセットが必要とされる点に留意されたい。更に図１に関して解説したように、図３に示す配列は、単に好ましい実施形態に過ぎず、多くの代替形態が存在する。勾配Ｇ５とＧ６、及びＧ７とＧ８とが互いに対してある角度をなす場合に、スペクトルシグネチャがある程度不明瞭であれば、スペクトルシグネチャの遮蔽が既に得られていることは明らかである。
【００７８】
図２及び３では、極応答パターンが概略的に描かれており、すなわち、実際のパターンは３次元であり、周波数と共に変化する点に留意されたい。実際の極応答パターンは、使用されるランスデューサに依存する。例えば、図４では、特定の周波数範囲において上部に示しているトランスデューサは、腎臓形の単軸極応答パターンを有し、下部に示しているトランスデューサは、トロイダル極応答パターンを有する。
【００７９】
図４は、ピストン式の凸錐体及び単軸極放射パターンを有するトランスデューサと、凸錐体及びトロイダル極放射パターンを有する撓み波トランスデューサとを含む本発明の実施形態によるオーディオシステムを示している。撓み波トランスデューサは上下を逆にすることができる。
【００８０】
音響トランスデューサ構造体ＳＡは、ピストン式凸錐体及びケーシングＢ１、Ｂ２を有するドライバＬＡを含む。図示の実施形態では、ドライバＬＡのケーシングは、一方端でドライバＬＡを保持し、他端で少なくとも部分的に開口している円柱部分Ｂ２を含む。例えば反対側の端部は完全に開口しているか、又は孔を備える。加えて又はその代わりに、孔は、反対端の側壁に備えてもよい。円柱部分Ｂ２は、該円柱ボックスＢ２が堅固にクランプされるような寸法の矩形断面を有するボックスＢ１内に配列される。円柱ボックスＢ２の相対する側と矩形ボックスＢ１の隣接する壁との間に自由空間が存在し、これによって、音声は２つのボックスＢ１とＢ２との間の自由空間内を進むことができ、前面放射バスレフポートが得られる。音声の４つの進行経路のうちの１つを矢印ＴＰＳで示している。かかる構造は極めてコンパクトで、剛性があり単純で、すなわち、ボックスＢ１の閉鎖端から延びる単一のねじ（図示していない）によってドライバＬＡを固定することができる。極放射パターンの最大値又は主粒子速度ベクトルを矢印ＶＡで示している。このような凸錐体を有するピストン式ドライバは、米国特許第４，５９０，３３３号により公知である。
【００８１】
音響トランスデューサ構造体ＳＢは、撓み波ドライバを含み、このようなものは、米国特許第３，４２４，８７３号により公知である。撓み波ドライバＬＢは、トロイダル極放射パターンを有し、従って、この放射パターンの最大値は、ドライバＬＢの回転対称軸ＡＸＢに対して垂直な平面内に実質的に配向される。矢印ＶＢはこの平面内に位置する４つのベクトルを示している。
【００８２】
例証として、２つのラウドスピーカＬＡ及びＬＢのシステムが垂直方向に配列される。好ましくはベクトルＶＡ及び軸ＡＸＢは同じ線上に位置決めされるが、ドライバＬＡ、ＬＢが共に聴取者の正中面の同じ側に存在する限りはオフセットが許容される。ドライバＬＡ及びＬＢは、異なるボックスＢ１、Ｂ２、及びＳＢ内にそれぞれ保持され、該ボックスは垂直スタンド（図示していない）によってそれぞれの所定位置に保持されるか、又は単一ケーシングに組み込むことができる。
【００８３】
図４から明らかなように、ドライバＬＡを有する音響トランスデューサ構造体ＳＡの単軸極放射パターンの最大値方向は、ドライバＬＢを有する音響トランスデューサ構造体ＳＢのトロイダル極放射パターンの最大値方向が位置する平面に対して実質的に垂直に配列される。
【００８４】
単軸極放射パターンを有するドライバＬＡは、ドライバＬＢの回転対称軸ＡＸＢに対して回転対称軸が実質的に垂直に延びるトロイダル極放射パターンを有するドライバと交換することができる。その結果、２つのトロイダル極放射パターンの最大の平面が、互いに対して実質的に垂直に延びる。或いは、トロイダル極放射パターンを有するドライバＬＢは、ベクトルＶＡに対して実質的に垂直に延びる方向に最大値がある単軸極放射パターンを有するドライバと交換することができる。
【００８５】
本発明による実施形態を用いて達成可能な顕著な効果をもたらす実際の配置において、聴取者の耳が、ベクトルＶＡ及び軸ＡＸＢが位置する結合線を起点として３から約１０メートルの範囲にあった場合には、ドライバＬＡとＬＢとの間の垂直方向距離は１から３メートルの範囲にあった。ドライバが全く存在しない場合には、音声は明瞭に聞こえたが、聴取位置の距離を延ばすと、正確な音像の損失がなく、且つ室内音響によって次第に影響を受けることがなく、目的音声の位置決めは極めて広範なものであった。
【００８６】
この場合も同様に、図４に示す実施形態は単に好ましい実施形態に過ぎず、図１に関して論じたように多くの代替物が存在する点に留意されたい。主題は、２つの構造体ＳＡ及びＳＢの極放射パターンの最大値が、少なくとも３０度異なり且つ２つのラウドスピーカに共通の情報について聴取者方向に同位相でコヒーレントな音声を発生させる重なり合わない方向を有するように２つの構造体を位置決めすることによって、聴取者の耳において構造体ＳＡ及びＳＢのスペクトルシグネチャが遮蔽されることである。これらの２つの態様は合わせて聴取者の同じ耳において異なるドライバＬＡ、ＬＢの異なる音声勾配を生じさせ、一方、異なるドライバＬＡ，ＬＢから耳に到達する情報は、依然として位相コヒーレントであり、無制御の干渉によってぼやけることがない。
【００８７】
図５は、本発明による２つのオーディオシステムの配置を概略的に示している。
【００８８】
オーディオシステムＳ１は、音響トランスデューサ構造体ＳＡ１及び音響トランスデューサ構造体ＳＢ１を含む。音声トランスデューサ構造体ＳＡ１は、凸錐体を有し、矢印ＶＡ１で示された方向に最大値が配向された単軸極放射パターンを有するトランスデューサＴＡ１を含む。トランスデューサＴＡ１に供給され、又はこれから受信する信号は、ＤＡ１で形式的に示されている。音声トランスデューサ構造体ＳＢ１は、凸錐体を有し矢印ＶＢ１で図示されている方向に最大値が配向された単軸極放射パターンを有するトランスデューサＴＢ１を含む。トランスデューサＴＢ１に供給され、又はこれから受信する信号は、ＤＢ１で形式的に示されている。矢印ＶＡ１とＶＢ１との間の角度は実質的に９０度である。
【００８９】
オーディオシステムＳ２は、音響トランスデューサ構造体ＳＡ２及び音響トランスデューサ構造体ＳＢ２を含む。音声トランスデューサ構造体ＳＡ２は、凸錐体を有し、矢印ＶＡ２で図示された方向に最大値が配向された単軸極放射パターンを有するトランスデューサＴＡ２を含む。トランスデューサＴＡ２に供給され、又はこれから受信する信号は、ＤＡ２で形式的に示されている。音声トランスデューサ構造体ＳＢ２は、凸錐体を有し、矢印ＶＢ２で図示された方向に最大値が配向された単軸極放射パターンを有するトランスデューサＴＢ２を含む。トランスデューサＴＢ２に供給され、又はこれから受信する信号は、ＤＢ２で形式的に示されている。矢印ＶＡ２とＶＢ２との間の角度は実質的に９０度である。
【００９０】
オーディオシステムＳ１及びＳ２は、聴取者の前面で聴取者の正中面の左側にシステムＳ１と、該正中面の右側にシステムＳ２とを配列する。多チャンネルシステム（ステレオシステムも備える）では、左チャンネル信号をシステムＳ１に供給し、又はシステム１から受信し、右チャンネル信号をシステムＳ２に供給し、又はシステム２から受信する。トランスデューサの音響中心を相互に結ぶ相互接続線が実質的に垂直方向に延びる場合には、トランスデューサの音響中心と正中面との距離は等しく、全てのトランスデューサが等しい場合には、好ましくは同じ左信号をトランスデューサＴＡ１及びＴＢ１に供給し、同じ右信号をトランスデューサＴＡ２及びＴＢ２に供給する。トランスデューサがマイクロフォンである図示のシステムを用いて信号が記録される場合、信号は、記録された情報を再生するはずのシステムの対応するトランスデューサに供給される。実際には記録情報は、記録媒体に記録することができ、また直接送信又は同報通信することもできる。トランスデューサがラウドスピーカである場合には、聴取者の頭部は全てのトランスデューサに対して等距離に存在するのが好ましい。しかしながら、選択した極放射パターンによって、頭部の位置は、この最適位置（スイートスポットと呼ばれることが多い）から比較的遠く離れて移動することができ、このことは、通常の多チャンネルシステムとは対照的である。言い換えれば、音声像は通常の配置よりも空間内でより安定している。
【００９１】
好ましくは、４つのトランスデューサＴＡ１、ＴＢ１、ＴＡ２、ＴＢ２は、聴取者の正中面に対して実質的に垂直に延びる実質的に垂直な同じ平面内に存在する。矢印ＶＡ１及びＶＡ２は共に下方に配向される。矢印ＶＢ１及びＶＢ２は共に水平方向に配向され、互いに向き合う。好ましくは、矢印ＶＡ１、ＶＡ２はそれぞれトランスデューサＶＢ１、ＶＢ２の音響中心に向いているが、オフセットは許容される。例えば、トランスデューサＴＡ１及びＴＡ２は、トランスデューサＴＢ１及びＴＢ２よりも正中面に対して長い距離を有することができる。更に、請求項に記載され且つ図１に関して検討された、最適位置に対するトランスデューサの位置決めに関する公差は許容されるが、それでも尚、望ましい効果により従来技術を上回る改善が示される点に留意されたい。
【００９２】
図示の多チャンネルシステムでは、トランスデューサがラウドスピーカである場合、更に、任意的なサブウーファＳＷが存在してもよい。
【００９３】
単一のドライバの代わりに、音響トランスデューサ構造体当たりに複数のドライバを用いる場合、ドライバは、関連周波数範囲を変換する範囲である限り、音声の位相コヒーレンス性を維持するために同心状に位置決めされることが好ましい。或いはシステムは、相互に相補的な周波数帯域を有するサブシステムに細分化することができる。これらのサブシステムは、該サブシステムの相互位置が請求項１の仕様に従う限り、必ずしも同軸又は同一に位置決めする必要はない。
【００９４】
図４及び図５に示すシステムにおいてラウドスピーカが用いられる場合、異なるチャンネルの信号を異なるシステムＳ１及びＳ２に供給する必要はない。２つのシステムにモノ信号を供給する場合、少量のカラーライゼーションしか有さない音声を生成し、安定した音声像を生成するシステムアレイを備える。このアレイは、２つよりも多いシステムＳ１、Ｓ２を含むことができる。例えば、鉄道駅のプラットフォーム又は劇場の舞台上では、図４に示す複数のシステムをプラットフォームに沿って一列に位置決めし、最終的にシステムＳ１及びＳ２で終端する。かかる配置では、聴取者の位置及び移動方向が全く影響を及ぼさないので、かかるシステムは、スピーチの明瞭度の改善をもたらす。かかる複数の音声システムはまた、例えばサラウンド音声を発生させるためにそれぞれ異なる信号チャンネルに接続することができる。同様に、このことは本発明による複数のマイクロフォンシステムにおいても当てはまる。
【００９５】
システムＳ１及びＳ２に供給する信号は必ずしも同一である必要はなく、これらの信号が共通部分すなわち合成信号を有することで十分である点に更に留意されたい。
【００９６】
図６は、本発明によるマイクロフォン配列によって発生された信号を示すブロック図である。ブロックＳ１は、本発明の実施形態に従ってマイクロフォンを位置決めしたマイクロフォン配列を含むことができる。例えば、マイクロフォンは図１、４、又は５に関して解説したように位置決めすることができる。マイクロフォンを如何に位置決めすべきか、更に単軸及び／又はトロイダル極放射パターンを得るためにどのタイプのマイクロフォンを用いるべきかについては公知である。幾つかの実施例が、米国特許第４，６７５，９０６号で開示されている。
【００９７】
マイクロフォンを図５の左側のシステムＳ１に示すように配列し、マイクロフォンが信号ＤＡ１及びＤＢ１を供給すると仮定する。処理回路ＳＤは信号ＤＡ１及びＤＢ１を受信し、処理済み信号ＤＡ１’及びＤＢ１’を供給する。処理回路ＳＢＴは、入力信号ＤＡ１及びＤＢ１を増幅する増幅器を含むことができる。処理済み信号ＤＡ１’及びＤＢ１’は、例えばＣＤ、ＳＡＣＤ、ＤＶＤ等の記録媒体（図示していない）上に別個のトラックとして記録することができる。或いは、２つの処理済み信号ＤＡ１’及びＤＢ１’は送信又は同報通信することができる。これらの信号を用いて、図７に関して論じたように対応して位置決めされた２つのラウドスピーカを駆動することができる。
【００９８】
処理済み信号ＤＡ１’及びＤＢ１’を更に処理して、本発明によるラウドスピーカセットの両方のラウドスピーカを同じ信号で駆動する、又は従来技術配置のラウドスピーカボックスを駆動するのに用いる単一の信号を得ることができる。
【００９９】
図７は、本発明によるラウドスピーカ構成によって発生した信号を示すブロック図である。増幅器ブロックＡＭＰは、図６に示すシステムを用いて発生させた、記憶装置媒体から読み取ることができ、又は同報通信を介して受信することができる入力信号ＤＡ１’及びＤＢ１’を増幅するための増幅器を備える。ラウドスピーカを図５の右にあるシステムＳ２に示すように配列すると仮定し、増幅された入力信号ＤＡ２及びＤＢ２がシステムＳ２に提供される。
【０１００】
或いは、ラウドスピーカに供給される信号ＤＡ２及びＤＢ２は同じ信号とすることができる。モノ信号又は多チャンネル信号のチャンネルを表す信号を処理して、異なる信号を得ることが可能であり、これは、合成信号の等しい到着時間を得るためにスピーカが実質的に等距離でない場合には、特に重要である。
【０１０１】
図８Ａ及び図８Ｂは、共通の構造体上に装着されたマイクロフォンとラウドスピーカの組み合せを概略的に示しており、これは、両方のトランスデューサに合同のバッフルステップを提供し、両方のトランスデューサに同等のパワー応答及び制御された同等の圧力勾配傾斜を保証する。図８Ａは、ラウドスピーカＣ、そのケーシングＥＮＣ、及び４つのマイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’の組み合せの側面図であり、図８Ｂはその平面図である。ラウドスピーカＣは、低／中音スピーカＬＳ１と同心状に配列したツイータＬＳ２を含む。両方のスピーカＬＳ１、ＬＳ２は、ケーシングＥＮＣから突出する凸錐体を有する。両方のスピーカは、矢印ＶＣで示すように最大値が配向された単軸極放射パターンを有する。マイクロフォンは、矢印ＶＡ±Ｂで示すように、矢印ＶＣに対して実質的に垂直な平面内でトロイダル極放射パターンを得るように配列される。図示の４つのマイクロフォンの構成は、これ自体が米国特許第４，６７５，９０６号によって公知である。マイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’からの信号が処理され増幅されて、ラウドスピーカＣを駆動する。マイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’の極放射パターンの最大値方向がラウドスピーカＣの極パターンの最大値方向ＶＣに対して実質的に垂直な平面内に配向され、両方のトランスデューサが、同等のバッフルステップを有する回転対称のコヒーレント線音源として動作するので、これらのトランスデューサの方向周波数応答の粗さは、耳によってもはや分解することができない極めて稠密な最小値及び最大値の連続体を有する波面パターンに干渉することになり、ラウドスピーカＣによってマイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’上に生成される音声の影響は、室内音響によるラウドスピーカからマイクロフォンへの反響フィードバックとして最小である。その結果、より少ないカラーライゼーションしか発生しないので、従来技術のシステムにおけるよりも大きい、増幅器の増幅係数を選択することができる。
【０１０２】
任意的なエンクロージャＯＥＮＣは、ユーザがマイクロフォンを音響的にシールドすることができるのを阻止する。このエンクロージャＯＥＮＣは、ラウドスピーカＣ及びマイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’をシールド又は損傷するのを阻止する開口構造とすることができる。側壁があまり開口されない場合、図４に示す音響トランスデューサ構造体に関して解説したようにバスポートとしてエンクロージャを用いることもできる。当然ながら、側壁は、音声がマイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’に到達することができる程十分にマイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’の周囲で開口している必要がある。一例として、ケーシングＥＮＣの断面を円形とし、ケーシングＯＥＮＣの断面を矩形とすることができる。矩形は、円を堅固にクランプするような寸法を有する。マイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’の位置でケーシングＥＮＣに陥凹部を設けると、ケーシングＯＥＮＣの寸法を最小にすることができる。好ましくは、陥凹部は円形であり、マイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’はケーシングＥＮＣからもはや突出することはない。
【０１０３】
かかるシステムは、有利には、会議システムにおいて用いることができ、この場合、通常はベクトルＶＣが垂直方向を向くが、マイクロフォン及びラウドスピーカ両方の最適化された軸外は全ての聴取者に向けるのが好ましい。凸状ラウドスピーカＬＳは、ベクトルＶＣの周囲のより一様に広がった極放射パターンを提供し、このパターンは、凹ラウドスピーカよりもスピーチに関連する周波数範囲にわたって変化が少ない。このことは、実施可能な高い増幅係数と共にスピーチの理解性を改善する。会議システムを用いて、マイクロフォンＭＡ、ＭＡ’、ＭＢ、ＭＢ’が受信した音声を局所的に増幅し、増幅した音声をスピーカＣに供給することができる。また会議システムを用いて、ローカルで参加している会議参加者の音声を捕捉し、これをリモートで参加している会議参加者が存在する場所の遠隔ラウドスピーカに伝送することもできる。リモートで参加している会議参加者の音声はラウドスピーカＣに供給される。
【０１０４】
別の関心のある用途は、図５のトランスデューサ構造体ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＢ１、ＳＢ２のうちの少なくとも１つを図８Ａ及び８Ｂに関して論じたラウドスピーカとマイクロフォンとの組み合せで置き換えることである。ここでマイクロフォンは、音声（スピーチとすることができる）を遠隔場所に同報通信するために電話システムと結合することができる。遠隔場所からの音声は、ラウドスピーカ／マイクロフォン組み合せに供給される。好ましくは、２つの対向する音響構造体はラウドスピーカとマイクロフォンとの組み合せなどを有する。例えば、ｄｏｍｏｔｉｃａ等における他の用途が可能である。
【０１０５】
図９は、マイクロフォン信号を用いて図８のスピーカを駆動するための回路のブロック図を示している。減算器１は、マイクロフォンＭＡ及びＭＡ’の信号を減算し、差分信号ＳＷＡを得る。減算器２は、マイクロフォンＭＢ及びＭＢ’の信号を減算し、差分信号ＳＷＢを得る。信号ＳＷＡを＋４５度を超えて位相シフトして信号ＰＡを得て、信号ＳＷＢを−４５度を超えて位相シフトして信号ＰＢを得る。他の位相シフトが実施可能であり、重要なことは、ＳＷＡ及びＳＷＢの位相が互いに対して９０度を超えてシフトされることである。信号ＰＡ及びＰＢを加えて増幅器６に供給される信号ＳＡＢを得る。増幅信号ＳＡＢは従来の方式でラウドスピーカＣに供給される。しかしながら、その代わりに増幅信号は、遠隔場所におけるラウドスピーカに供給することができる。好ましくは、マイクロフォンは感圧エレクトレットトランスデューサである。
【０１０６】
結論として、本発明による好ましい実施形態では、音声システムは２つのラウドスピーカＬＡ、ＬＢを含み、該２つのラウドスピーカＬＡ、ＬＢは、これらの極放射パターンの最大値が少なくとも３０度異なり且つ２つのラウドスピーカに供給される信号の共通部分について聴取者の方向に位相コヒーレントな音声を発生させる方向を有するように２つのラウドスピーカＬＡ、ＬＢを位置決めすることによって、聴取者の耳Ｃ１において２つのラウドスピーカのスペクトルシグネチャを遮蔽する。更に、両方のラウドスピーカＬＡ、ＬＢは、（基準）聴取者の正中面の同じ側又は正中面内に存在する。ラウドスピーカＬＡ、ＬＢは、同じ耳において十分異なるラウドスピーカＬＡ、ＬＢの音声勾配を得るように離間して配置すべきである。これらの態様は合わせて、聴取者の同じ耳Ｃ１において２つのラウドスピーカＬＡ、ＬＢの異なる音声勾配を引き起こすと共に、異なるラウドスピーカＬＡ、ＬＢから耳Ｃ１に到達する情報は依然としてコヒーレントで拡散によってぼやけない。
【０１０７】
本発明による別の実施形態では、マイクロフォンがラウドスピーカに対して逆作動するので、マイクロフォンは、該マイクロフォンの極応答パターンのバッフルステップ定義の最大値が少なくとも３０度異なり且つ基準聴取者位置と呼ばれる基準位置に投影された音声がコヒーレントな動作を有する方向を有するように位置決めすることができる。
【０１０８】
上述の実施形態は本発明を限定するものではなく例証であり、当業者であれば添付の請求項の範囲を逸脱することなく、ヘッドフォン、マルチメディア−シアタ−ＰＡ−ＴＶ−及びＰＣスピーカ、ページングシステム、ユニバーサルＨＲＴＦコーディングマイクロフォン、マイクロフォン及びラウドスピーカアレイ、並びにこれらの組み合せ等の別の実施形態を設計することが可能になる点に留意されたい。上述のトランスデューサは分割膜部材を有することができる。
【０１０９】
請求項において、括弧間に挿入したいかなる参照符号も請求項を限定するものと解釈すべきではない。動詞「含む」及びその活用形の使用は、請求項に記載したもの以外の要素又は段階が存在することを除外するものではない。要素の前にある冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数のかかる要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を含むハードウェアを用いて、又は適切にプログラムしたコンピュータを用いて実装することができる。幾つかの手段を列挙しているデバイスの請求項では、これらの手段の幾つかは１つの同じハードウェアアイテムによって具現化することができる。ある特定の手段を互いに異なる従属請求項において記載している単なる事実は、これらの手段の組み合せを用いては利益をもたらすことができないことを表すものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】基準聴取者に対する音声トランスデューサ構造体の位置決めを示す概略図である。
【図２】耳の同じ側に存在する２つのラウドスピーカを互いの音響中心に向けて配向したラウドスピーカ構成を示す概略図である。
【図３】本発明に従って耳の同じ側に存在する２つのラウドスピーカを異なる方向に配向したラウドスピーカ構成を示す概略図である。
【図４】ピストン式凸錐体及び単軸放射パターンを有するラウドスピーカと、トロイダル極パターンを有する撓み波ラウドスピーカとを含む、本発明の実施形態によるオーディオシステムを示す概略図である。
【図５】本発明による２オーディオシステムの配置を示す概略図である。
【図６】本発明によるマイクロフォン構成によって発生させた信号を表すブロック図である。
【図７】本発明によるラウドスピーカ構成によって発生させた信号を表すブロック図である。
【図８Ａ】マイクロフォンとラウドスピーカの組み合せを示す概略図である。
【図８Ｂ】マイクロフォンとラウドスピーカの組み合せを示す概略図である。
【図９】マイクロフォン信号によって図８のスピーカを駆動するための回路のブロック図である。
【符号の説明】
【０１１１】
Ｓ１  オーディオシステム
ＳＡ１  音響トランスデューサ構造体
ＴＡ１  トランスデューサ
ＤＡ１  送受信信号
ＶＡ１  極放射パターンの最大値方向
【図１】
2008535297.tif 000003
【図２】
2008535297.tif 000004
【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】
2008535297.tif 000009
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2008535297.tif 000011
【図９】
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【国際調査報告】
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2008535297.tif 000014
2008535297.tif 000015