(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線上に並べた１チャンネル当たり２つのモノラルマイクから導かれる音声信号において、前後のマイク間の任意の距離によって導かれる音響効果が時差と減衰のみに限定できる機能を排除したマイクを使用し、マイクの集音指向特性を重複させる構造において前後のマイク間距離を約４０ｃｍ離して配置し、得られた音声信号をそのまま合算することによって、配置マイクを構成するマイクの集音指向特性０°の方向を正面とする音声を、聴取者の正面に配置されたスピーカーからは遠近感のある音像を有する快く聞こえる音声として再生し、左右に分離したステレオ法を採用したときは、正面に配置されたスピーカーからは遠近感のある音像を有する快く聞こえる音声が左右に分離されて再生でき、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、配置マイク構造を原点に、構成するマイクの集音指向特性が０°を正面とする３次元における全方位の音像を遠近感を有する快く聞こえる音声として再生できる集音方法。
【請求項２】
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組の配置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の集音方法。
【請求項３】
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の集音方法。
【請求項４】
請求項３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５】
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３、請求項４の集音方法。
【請求項６】
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３、請求項４、請求項５の集音方法。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６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】
【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、聴取者前面のスピーカー等で音声を再生した時は、聴取者の前面に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を再生し、聴取者がヘッドフォンまたは耳に直接伝えることのできる再生装置をしようしたときは、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、特許出願平４−３８８９６号で示される。【特許文献１】公表特許公報昭和５９−５０１８０９号
【特許文献２】特許出願平４−３８８９６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  テレビラジオなど一般的な音声の再生は、聴取者の前面にスピーカーを据えて聞くことが多い。集音方法も、音源に面する方向を正面に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るからである。【０００４】  マイクの使用方法に関しても、マイク正面を音源に向ける方法が通常の集音方法であったため、マイク自身が筐体の前後の音像描写、上下の音像描写を行う必要性がなかった。また、そのため、マイク筐体を原点とする集音には適していなかった。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頭部を中心とする全方位の音像描写も必要となり、頭部を原点とする全方位を描写する集音方法も編み出された。しかし、従来の方法では、テレビラジオに用いられる音声を加工しても平面方向に広がりを持つ仮想的な３次元音像しか得ることができず、３次元の映像を視聴するものにとっては上下方向の欠けた音像が提供され、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。【０００５】  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号における方法では、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集音現場において耳で聞く場合と同等の距離感のある音像を描写し、３次元空間の音響を再生する時はヘッドフォン等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】
【０００６】  上記目的を達成するため本発明においては、２本のマイクを約４０ｃｍ離して配置する配置マイク構造において、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した音声信号を得る方法によって、聴取者正面のスピーカーからはマイクの集音指向特性が０°の方向を正面とする遠近感のある音像を再生し、聴取者が装着したヘッドフォンなどからは配置マイクの構造が３次元座標の原点となる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。【０００７】  上記構成を詳記すると、ヒトは通常、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ことを主な目的とし、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、図１のようにマイクを横に並べる配置を通常の構成方法とする。これによって、正面に位置する音源の集音と３次元全方位の集音の双方に対応出来る。【０００８】  もちろん、集音環境とは異なる環境を意図的に作り出すために、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る。【０００９】  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。しかし、マイクを音源に向けて縦に並べて配置しマイクからの音声信号を合成すると、マイク間距離に応じた時差と減衰が生じることが当業者には知られており、マイク間の距離が大きくなると音が乱れて不快な音響になるという認識が当業者の常識であった。また、音源に向けて並べたマイク間距離に応じた周波数帯で増幅効果が生じることも知られていた。これらの現象によって音が乱れて不快な音響を導いてしまうため、当業者の間ではマイクを音源に向けて縦に並べて配置することはタブーな方法であった。特殊な音響を集音しようとする場合のみ、マイクを音源に向けて縦に並べて配置する方法を使用していた。【００１０】  本考案のマイク間が４０センチという距離は、経験的に最も快い環境音が聞こえると思われる林の中で、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、現環境の音に近い音を再生できるなど最も快く聞こえたマイク間の距離を基にしている。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。しかし、健常者とは異なる聴感覚を有する人には快く聞こえる音声が、健常者にも快く聞こえるとは限らず、場合によっては不快に聞こえることも考えられる。従って、任意の環境でマイク間の距離が健常者には４０センチが最適であっても、健常者とは異なる聴感覚を有する人には不快に聞こえることも考えられる。【００１１】  この配置マイク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は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���、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のが経験上では望ましいが、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ようである。【００１２】  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、本発明ではマイクからの音声信号を合算した段階で集音環境の臨場感とほぼ同等の遠近感と拡がり感を音像に付加した音響を得ることができる。【００１３】  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。特許出願平４−３８８９６号は、ヘッドフォンなどを装着時の３次元全方位の音響再生に関わる集音装置構成方法のうち、ヘッドフォンによって３次元全方位の音響を再生する効果を知ることはできなかったが、聴取者の正面にスピーカーを据えた時の前方に遠近感のある音像を再生する技術では同等の音響を再生する発明である。【００１４】  特許出願平４−３８８９６号は、構造において公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲９と同等であると裁定を受けた。しかし、特許出願平４−３８８９６号および本考案による聴取者の正面に再生される遠近感のある音像と、本考案によるヘッドフォンで３次元全方位の音響を再生した音響とは全く異なる音像を再生しているため、公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲９の擬似３次元音場を作り上げる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。【００１５】  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。【００１６】  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、マイクロフォン間距離が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なければならない。【００１７】  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。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、公特昭和５９−５０１８０９号の請求の範囲９で望ましい遅延と減衰を得る距離をとるならば、遅延と減衰以外の音響成分も変化する。マイク間距離を変更できる構造であることからも、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���衰以外の音響成分が異ならない機能を有するマイクであることが推測される。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によって請求の範囲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本のマイク間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排除したマイクを採用している。
【発明の効果】
【００１８】  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たり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、（１）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ことができる。（２）聴取者の前面に据えたスピーカーでは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ため（３）ヘッドフォンで再生すると配置マイク構造体を３次元の原点とする立体的音響を再生することができる。【００１９】  遠近感と拡がり感について、洞窟内における広大な空間で行ったテレビ収録を、テレビに付属したスピーカーで通常どおり視聴した場合と、ヘッドフォンを装着して視聴した場合を例に述べる。【００２０】  暗い空間でライトが当たって映し出される映像に、ライトの当たった方向全ての音声に包みこまれるように聞こえ、ヘッドフォンを装着して視聴すると、ライトの当たった方向の音声が頭の中央に定位して聞こえる。これがテレビ、ラジオの標準的な音声である。【００２１】  これに対し、ライトが当たって映し出される映像と、その映し出される距離感と同様の場所から発せられるような音が聞こえ、映像が近くから遠くへ移動すると、音像も近くから遠くへ移動しているように聞こえる。ヘッドフォンを装着すると、ライトの当たっている方向の音はスピーカーで聴取した時同様遠近感のある音声として聞こえ、さらに洞窟内前方以外の方向の音が加わり、収録現場と同様の音が聞こえるのが本考案のマイクで集音した音声である。【００２２】  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いる。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について言及すると、特許出願平４−３８８９６号で記載の通りの方法で立体感のある音像を作ることができる。これは上述した聴取者の前面にスピーカーを据えたとき、聴取者の前面、スピーカーよりも奥に音像を再生する技術である。通常、集音はマイクの０°方向を音源に向けて集音し、再生される音声もスピーカーの正面から聞こえようにするのが普通であった。ヘッドフォン等を装着しても同じ集音を行っているため、再生される音像はスピーカーで再生する時同様聴取者の正面に描写された。【００２３】  従来のマイクでは筐体の前後や上下の音像描写が出来なかったため  バイノーラル録音に使用するダミーヘッドのように集音の原点とする考え方が無かった。そのため、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。【００２４】  本発明では、配置マイクの位置に関わらず単純にマイクの０°方向を音源に向ける集音する方法と、配置マイクの位置を原点とした集音方法に対応することができる。再生に関しては、聴取者の前面に配置したスピーカーからはスピーカーよりも奥に遠近感という言葉で表現できる奥行き感のある音像の再���に対応すると共に、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て再生した時は、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。【００２５】  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】
【００２６】  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】
【００２７】  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。【００２８】  健常者が請求項１に示す効果を得るには、経験からマイク間の距離は約４０ｃｍが適切である。高音がメインの音源の時は約４０ｃｍより短く、低音がメインの音源の時は約４０ｃｍより長く設定するのが望ましい時もある。また、約４０ｃｍより極端に短い時、あるいは極端に長い時は健常者が聴くには必ずしも快適には聴こえない。だが、本考案で集音した音声の音響効果にはまだ未解明な部分があり、また、ヒトの聴覚に関しても十分には解明されてはいない。約４０ｃｍの距離が万人に請求項１に示す効果を導くことが出来るとは限らず、健常者と異なる周波数特性の知覚を有する人には、異なるマイク間の距離を採った時に快適に聴こえることも考えられる。そこで、請求項４では、音源の主な周波数帯に関わるマイク間距離の調整と共に、健常者と異なる周波数特性を有する人であっても請求項１に示す効果を得ることを目的に、マイク間の距離によって音響成分が変化することを利用して、まだ明らかになっていない異なる周波数帯における請求項１に示す効果が得られることを促すものである。【００２９】  請求項５は、自由にマイク間の距離を変更できることによって、請求項１に示す効果を求めるものであるが、マイク間の距離が０のときは、多くとも一つのマイクの音声のみを選択する。マイクはどれほど性能が優れていても筐体の存在を抜きにした音響は考えられない。マイク間の距離０、即ち、複数のマイクで全く同じ音声を集音する時は、筐体の大きさによる影響を排除することを目的に、多くとも一つのマイクの音声のみを選択するものである。【００３０】  同時に、マイク間の距離だけではなく、マイクの周波数特性を変化させることも、請求項１に示す効果を得るためには必要な場合があるとも考えられる。請求項６ではマイクの周波数特性を変化させることの出来る機能を有することによって、異なる周波数帯における請求項１に示す効果が得られることを促すものである。【００３１】  請求項７は、集音した音声を集音した現場で再生すると、集音した時と同じ音声を再生出来るが、再生する音場は集音した現場と同じではないことが多い。集音した音声が、再生する音場によっては十分に聴こえないこともある。例えば、居間でつま弾くギターの音色を劇場やスタジアムで再生する時等は、単純に音声を増幅する以外に種々の音響成分を調整しなければ聴取者には快適に聴こえない。【００３２】  そのため、健常者と異なる周波数特性の知覚を有するヒトを意識して集音するのと同様、集音した音声を再生する音場で快く聴こえるよう周波数特性を任意に変えることが出来る機能を付加したものである。【００３３】  集音した音声は再生する環境によって聴取者の前面に音像を作ったり、聴取者の全方向に３次元の音像を作ったりするので、集音する際は、音声が再生される環境を想定した上で音源に対するマイクの位置を決めることが出来る。【���０３４】  全方位の音声を集音する時は、任意の原点を決めた後は定点で集音すると再生される音像の位置が混乱しない聞きやすい音声が再生される。しかし、移動する音源を集音する時は音源と平行移動を行うとあたかも定点で集音したような安定した音声が再生されるなど、再生環境を考えた集音方法も行うことができる。【００３５】  聴取者の前面に音像が再生されることを主な目的に集音する場合は、集音指向特性０−１８０度線を水平状態にしてマイクの正面を音源に向けるのが望ましいが、音源にマイクの正面を向ける従来の集音方法など殆どの環境で使用することができる。ただ、従来のマイクより正面方向以外の方向の音響に敏感であるため、集音時は従来以上にマイクの側面から後方にかけての周りの音へ配慮する必要がある。【００３６】  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】
【００３７】
【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】
【００３８】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】
0004389038.tif 000002
【図２】
0004389038.tif 000003
【図３】
0004389038.tif 000004