(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ直接音用の第１系統と間接音用の第２系統との２系統の遅延素子を備えた複数のスピーカを分散配置し、
前記第１系統の遅延素子群の遅延量を前記スピーカ各々の出力する音波が直接音として空間のある位置に焦点を結ぶ音波を発生させるように設定し、
前記第２系統の遅延素子群の遅延量を前記スピーカ各々の出力する音波が間接音として焦点を結ばない音波を発生させるようにランダムな値に設定し、
外部から与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力に配分し、その一方を前記第１系統の遅延素子群に入力し、他方を前記第２系統の遅延素子群に入力する音源信号配分手段を設けて成る奥行方向音響再生装置。
【請求項２】
聴取方向に大きな指向利得を有するように設定された直接音用の第１のスピーカと、
前記第１のスピーカと共に配置され、前記聴取方向に最大指向利得を有さず、出力される空間で間接音として反射音を発生させるように設定された間接音用の第２のスピーカと、
外部から与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力に配分する音源信号配分手段とを備え、
前記音源信号配分手段の一方の出力で前記第１のスピーカを駆動し、他方の出力で前記第２のスピーカを駆動するようにして成る奥行方向音響再生装置。
【請求項３】
請求項１又は２の奥行方向音響再生装置を左右に備え、それぞれの奥行方向音響再生装置の音源信号入力端子に左側、右側それぞれ対応する側の音源信号を入力することを特徴とする立体音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は奥行のある音響の忠実な再生を行う奥行方向音響再生装置と、この奥行方向音響再生装置を左右に備えることによって立体音響の忠実な再生を行う立体音響再生装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、複数のスピーカから成るスピーカシステムを用い、聴取位置における直接音が主として増強される直接音増強系統と、主として間接音が増強される間接音増強系統とをそれらの出力信号の加算信号で各スピーカを駆動するように配し、それぞれの系統の入力端子を独立な２信号で駆動し、これらの２信号のレベル比を変化させることによって聴取位置における直接音と間接音との比率を変化させ、音像の距離感を制御する音響再生装置であって、近距離から遠方までの奥行方向の音像の距離感制御を可能にしたものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、音像の距離感を制御する方式として次のようなものが知られている。その１つは図６に示す構成のもので、２チャンネルステレオを用い、リバーブなどにより音源信号に間接音を付加し、その大小や特性を調節することによって音像の距離感を変化させる方式である。図６はこの２チャンネルステレオにおける音像距離感制御の片チャンネル分の構成を示しているが、音源信号入力端子１０１に入力される音源信号に対して、リバーブを構成する異なる遅延特性を持たせた多数の遅延素子１０２〜１０４によって異なる遅延を与え、これらを加算器１０５において元の音源信号に加算し、増幅器１０６で増幅してスピーカ１０７から出力する構成である。そして左右のチャンネルの遅延はさらに異なる値を使用している。
【０００４】
また他の従来例として、スピーカアレイを用いた立体音響再生装置が特開平３−１５９５００号公報に提案されている。これは図７に示す構成であって、多数のスピーカ１１１〜１１３で構成されるスピーカアレイと多数の焦点合成用遅延素子１１４〜１１６とにより空間のある位置に音波の焦点を結ばせ、その場所の音圧を局所的に上昇させることによって仮想音源を合成し、その場所に音像を知覚させるようにしたものである。そして遅延量制御部１１７によって各遅延素子１１４〜１１６の遅延量を変化させ、焦点の位置を移動させることによって奥行方向も含めた音像の位置を制御する。なお、１１８〜１２０は各スピーカ１１１〜１１３を駆動する増幅器である。
【０００５】
これらに加えて、さらに頭部伝達関数を模擬する方式や左右逆位相の音が頭内に定位することを利用する方式も提案されているが、実用化されたものはない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図６に示した従来の音響再生装置の場合、スピーカ１０７よりも手前、つまり聴取者側に音像を定位させることが困難である。その理由は音源信号に間接音を付加しない場合にも、聴取する部屋の壁面で音波が反射することによって間接音が付加されるためである。この間接音は部屋、スピーカ配置、聴取位置を固定した上で、部屋の応答の逆特性を音源信号に畳込めば理論的には除去することができるが、現実的ではない。
【０００７】
これに加えて、図６に示した２チャンネルステレオ方式の場合、多数の遅延素子１０２〜１０４で構成されるリバーブなどにより音源信号そのものに付加される間接音の音色は聴取する部屋で付加される間接音の音色と異なるものであるため、間接音の量により音色が変化し、不自然な音に感じられる問題点もあった。
【０００８】
また図７に示した従来の立体音響再生装置の場合、多数のスピーカ１１１〜１１３で構成されるスピーカアレイの音波の焦点近傍で直接音の比率が単一スピーカに比べて高くなるので、焦点を聴取者の近傍に合成すれば音像をスピーカアレイよりも手前側に定位させることができ、間接音も部屋で付加されるものであるので音色が自然である特長がある。
【０００９】
しかしながら、このスピーカアレイによる方式では音波の焦点を移動させるためにきわめて多数の遅延素子１１４〜１１６の遅延量を実時間で変化させなければならず、そのために音声の記録、伝送にきわめて多数のチャンネルを必要とする問題点がある。
【００１０】
また図７に示した構成ではわずかに１つの音像の位置を制御することができるにすぎず、複数の音像の距離感を制御するためには各音源に独立な遅延量を与え、それぞれに焦点を作る必要があるので、音像の数に比例して必要な遅延素子の数が増大してしまい、加えて、それぞれの遅延素子の出力から成る多チャンネル信号同士を加算する特殊な回路を必要とし、システムがきわめて複雑化する問題点がある。
【００１１】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもので、スピーカアレイシステムを用いて、しかも少ない数のチャンネルの音声と遅延量一定の遅延素子とで複数の音像をスピーカよりも手前側に知覚させ、かつ移動させることができる奥行方向音響再生装置及び立体音響再生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の奥行方向音響再生装置は、それぞれ直接音用の第１系統と間接音用の第２系統との２系統の遅延素子を備えた複数のスピーカを分散配置し、前記第１系統の遅延素子群の遅延量を前記スピーカ各々の出力する音波が直接音として空間のある位置に焦点を結ぶ音波を発生させるように設定し、前記第２系統の遅延素子群の遅延量を前記スピーカ各々の出力する音波が間接音として焦点を結ばない音波を発生させるようにランダムな値に設定し、外部から与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力に配分し、その一方を前記第１系統の遅延素子群に入力し、他方を前記第２系統の遅延素子群に入力する音源信号配分手段を設けたものである。
【００１３】
この請求項１の発明の奥行方向音響再生装置では、第１系統に配分される音源信号は第１系統の遅延素子群とスピーカを介して音波として空間に放出され、ある位置、つまり焦点位置にほぼ同時に到達し、その周辺の音場における直接音のエネルギ比を高め、結果的に音像をスピーカよりも手前の近距離に定位させることができる。これに対して第２系統に配分される音源信号は第２系統の遅延素子群とスピーカを介して空間に焦点を結ぶことのない音波として放出され、前記焦点近傍の間接音を主に増強する。
【００１４】
一般に音像の距離感はもっぱら直接音と間接音とのエネルギ比に依存することが知られているが、上記の第１系統に配分される音源信号のレベルを高くすれば焦点近傍で直接音の比率が高まり、音像が聴取者にとって近距離に知覚されることになり、逆に第２系統に配分される音源信号のレベルを高くすれば間接音の比率が高まり、音像は焦点からスピーカ側に後退し、聴取者にとって音像が遠ざかっているように知覚される。
【００１５】
そこで、音源信号配分手段によって第１系統と第２系統に対する音源信号のレベル配分を調節することによって聴取者にとって焦点位置から前方の任意の位置に音像があるように知覚させることができ、奥行方向の近距離から遠方までの音像の距離感制御ができる。
【００１６】
また音像の距離感は焦点の位置によるのではなく、第１系統、第２系統それぞれの遅延素子群の遅延量を固定しておき、音源信号配分手段により第１系統と第２系統に対する音源信号のレベル配分を調節することによって行うので、音源ごとに２つの系統のレベル配分比に差を付けることによりそれぞれ異なる距離に音像が定位させることができ、複数の音源を容易に合成することができる。
【００１７】
請求項２の発明の奥行方向音響再生装置は、聴取方向に大きな指向利得を有するように設定された直接音用の第１のスピーカと、前記第１のスピーカと共に配置され、前記聴取方向に最大指向利得を有さず、出力される空間で間接音として反射音を発生させるように設定された間接音用の第２のスピーカと、外部から与えられる音源信号を任意のレベル比の２出力に配分する音源信号配分手段とを備え、前記音源信号配分手段の一方の出力で前記第１のスピーカを駆動し、他方の出力で前記第２のスピーカを駆動するようにしたものである。
【００１８】
この請求項２の発明の奥行方向音響再生装置では、第１のスピーカから出力される音波が直接聴取者に前方から到達し、これと共に第２のスピーカから出力される音波が部屋における反射音となって、つまり間接音となって聴取者の位置に到達する。したがって音源信号配分手段によって第１のスピーカと第２のスピーカに配分する音源レベル比を任意に調節することによって、聴取者にとって聴取位置からスピーカに向う奥行方向の任意の位置に音像があるものと知覚させることができる。そしてこの場合、間接音として部屋で発生する反射音を利用するので、自然の音色を保ったまま音像の距離感制御を行うことができる。
【００１９】
請求項３の発明の立体音響再生装置は、請求項１又は２の奥行方向音響再生装置を左右に備え、それぞれの奥行方向音響再生装置の音源信号入力端子に左側、右側それぞれ対応する側の音源信号を入力するようにしたものである。
【００２０】
この請求項３の発明の立体音響再生装置では、第１又は第２の奥行方向音響再生装置を利用することによって左右それぞれの音源について、音像の奥行方向の近距離から遠方までの距離感制御ができ、しかも左右の音源の強弱によって左右方向の距離感制御もでき、立体的な音像の距離感制御が可能となる。
【００２１】
また、容易に類推されるようにさらに多くの奥行方向音響再生装置を利用すれば、サラウンド等の後方の音像の距離感制御が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は請求項１の発明のスピーカアレイを用いた奥行方向音響再生装置の実施の形態を示している。この発明の奥行方向音響再生装置は、１つの音源信号入力端子１に入力される音源信号を任意のレベル比の２系統の音源信号に配分するために可変抵抗器２を備えていて、この可変抵抗器２の抵抗調節によって直接音系統２ａと間接音系統２ｂとに音源信号を所定のレベル比で配分するようにしている。
スピーカアレイ３は多数のスピーカ４〜６によって構成されている。
【００２３】
直接音系統２ａ側にはスピーカアレイが出力する音波が空間のある位置において焦点を結ぶようにスピーカ４〜６それぞれの出力に適切な遅延をかけるために焦点用遅延素子７〜９がスピーカ４〜６の数だけ並列に備えられており、各焦点用遅延素子７〜９の出力側に加算器１０〜１２と増幅器１３〜１５それぞれが接続されており、各増幅器１３〜１５の出力側がスピーカ４〜６それぞれに接続されている。
【００２４】
間接音系統２ｂ側には同じくスピーカアレイを構成するスピーカ４〜６の数だけの非焦点用遅延素子１６〜１８が並列に備えられており、これらの出力側は加算器１０〜１２それぞれに接続されていて、焦点用遅延素子７〜９の出力それぞれと加算されて増幅器１３〜１５それぞれに入力されるようになっている。これらの非焦点用遅延素子１６〜１８それぞれの遅延量は、間接音系統２ｂ側の音源信号が増幅されてスピーカ３〜５から出力されるときにどこにも焦点を結ばないような設定にしてある。
【００２５】
なお、以下の説明の便宜のために遅延素子７〜９、加算器１０〜１２、増幅器１３〜１５及び遅延素子１６〜１８を含む全体を電気系統１９と総称する。
【００２６】
次に、上記構成の奥行方向音響再生装置の動作について説明する。焦点用遅延素子７〜９それぞれの遅延量を各スピーカ３〜５から出力される音波の焦点が聴取者の目の前に合成される設定にする。他方、非焦点用遅延素子１６〜１８それぞれの遅延量はスピーカ３〜５から出力される音波が空間のどこにも焦点を合成しないようにランダムな値に設定する。また音源信号入力端子１に入力される音源信号を可変抵抗器２の抵抗値の調整によって直線音系統２ａと間接音系統２ｂとに所望のレベル差を持たせて配分する。
【００２７】
そこで、音源信号入力端子１に入力される音源信号は、可変抵抗器２によって所定のレベル差を持って直接音系統２ａの各焦点用遅延素子７〜９と間接音系統2bの各非焦点用遅延素子１６〜１８に配分される。直接音系統２ａでは各焦点用遅延素子７〜９によって所定の遅延がかけられ、スピーカ３〜５から出力される音波は所定の空間位置に焦点を結ぶ直接音になり、間接音系統２ｂでは各非焦点用遅延素子１６〜１８によってランダムな遅延がかけられ、スピーカ３〜５から出力される音波はどこにも焦点を結ばない間接音になる。そしてこれらの直接音と間接音との強さの比率は可変抵抗器２による直接音系統２ａと間接音系統2bとの間のレベル差によって変化する。
【００２８】
いま直接音系統２ａ側のレベルが高ければ焦点合成に寄与する音波が主力となり、焦点近傍で聴取すれば直接音が優勢となり、聴感上は音像が聴取者の近距離に知覚されることになる。これとは反対に、間接音系統２ｂ側のレベルが高ければ焦点位置での直接音の音圧は低くなり、間接音が優勢になって聴感上、音像が聴取者から遠方に知覚されることになる。
【００２９】
したがって可変抵抗器２によって直接音系統２ａと間接音系統２ｂとのレベル差を調節することによって、聴感上、音像を聴取者の近距離から遠方まで任意の位置に制御することができる。
【００３０】
またこの実施の形態の奥行方向音響再生装置を図６に示した従来の２チャンネルステレオ方式の音響再生装置と比較すると、従来の方式では直接音を再生する経路に遅延素子が設けられていないためにこの図６の構成の回路を複数用いたとしても直接音と間接音とのエネルギ比は１つの回路の場合と変らないのに対して、本実施の形態の場合にはスピーカ数を増やすことによって直接音のエネルギ比を増加させることができて音像をより近距離に知覚させることができるようになる。
【００３１】
次に請求項３の発明の立体音響再生装置の１つの実施の形態を図２に基づいて説明する。この実施の形態の立体音響再生装置は、図１に示した奥行方向音響再生装置を左右に配して右側音源信号を右側音源信号入力端子１Ｒ、左側音源信号を左側音源信号入力端子１Ｌに入力して再生することにより、奥行方向の音像位置の制御と共に左右方向の音像位置の制御を行うものである。
【００３２】
聴取者２０の目の前の位置に左右のスピーカアレイ３Ｒ，３Ｌそれぞれから出力される直接音の音波が共に焦点を結ぶように各スピーカアレイ３Ｒ，３Ｌの向きを調整してある。
【００３３】
この立体音響再生装置では、左右の可変抵抗器２Ｒ，２Ｌを調整することによって各直接音系統２Ｒａ，２Ｌａと各間接音系統２Ｒｂ，２Ｌｂとの間のレベル配分比を調節することによって奥行方向の音像の距離感制御を行い、左右の音源信号入力端子１Ｒ，１Ｌに入力する音源信号のレベル差の調整によって左右方向の音像位置の制御を行うことができる。
【００３４】
次に、請求項２の発明の奥行方向音響再生装置の実施の形態を図３に基づいて説明する。この実施の形態の奥行方向音響再生装置は、図１に示した多数のスピーカ４〜６によるスピーカアレイ３に代えて、聴取位置の方向に最大指向利得を有する直接音用スピーカ２１と、聴取位置の方向の指向利得が小さい、すなわち聴取方向と直交する方向に最大指向利得を有する間接音用スピーカ２２とを近接して配置し、それぞれのスピーカ２１，２２に対して増幅器２３，２４を介して直接音系統２ａ，間接音系統２ｂの音源信号を入力する構成としたものである。
【００３５】
なお、間接音用スピーカ２２は背中合せに配置した同種のスピーカ２２ａ，２２ｂを逆位相に接続した構造で、聴取位置の方向にヌルを持つ双指向性を有するものである。
【００３６】
この実施の形態の奥行方向音響再生装置では、可変抵抗器２の調節によって直接音系統２ａ側のレベルを高くすることにより、直接音用スピーカ２１による直接音が優勢となり、聴取者に対して近くに音像を知覚させ、逆に間接音系統２ｂ側のレベルを高くすることにより、間接音用スピーカ２２からの音波が部屋の壁に反射してから聴取位置に到達する間接音が優勢となり、聴取者に対して音像を遠くに知覚させることができる。
【００３７】
次に、請求項２の発明の奥行方向音響再生装置の他の実施の形態を図４に基づいて説明する。この実施の形態の奥行方向音響再生装置は、図３に示した間接音用スピーカ２２に代えて、無指向性スピーカ２５を配置し、間接音系統２ｂの音源信号を入力する構成としたものである。
【００３８】
この実施の形態の奥行方向音響再生装置では、間接音系統２２ｂのレベルを最大、直接音系統２２ａのレベルを最小とした場合に、音像が最も遠くに知覚される。無指向性スピーカ２５からの音波には聴取位置に直接到達する成分が若干含まれるため、この実施の形態では音像の遠方方向の制御範囲に制限があるが、構成が最も単純である。
【００３９】
次に、請求項２の発明の奥行方向音響再生装置のさらに他の実施の形態を図５に基づいて説明する。この実施の形態の奥行方向音響再生装置は、図３に示した間接音用スピーカ２２に代えて、聴取位置の方向以外の方向に最大指向利得を有する間接音用スピーカ２６を配置し、間接音系統２ｂの音源信号を入力する構成としたものである。実際の最大指向利得の方向は間接音用スピーカ２６のみで再生した場合に音像が最も遠方に知覚されるよう調節することで決定することができる。動作原理は図３の実施形態と同様である。
【００４０】
なお、図３〜図５に示した奥行方向音響再生装置を２つ用いて図２に示したように左右に配置することにより、奥行方向と共に左右方向の音像位置制御ができる立体音響再生装置を構成することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明によれば、聴取位置に直接音の焦点を設定し、間接音との音圧のエネルギ比の大小調節によって奥行方向の距離感を制御するので、聴取者の近距離から遠方まで奥行方向の音像の距離感制御ができる。
【００４２】
また１組のスピーカアレイによる音像の距離感制御に直接音を主に増強する第１系統と間接音を主に増強する第２系統との２チャンネルで行うので、従来のようにスピーカアレイを構成するスピーカの数だけチャンネルを必要とすることがなく、チャンネル数を格段に減少させることができる。
【００４３】
また第１系統と第２系統との音源信号のレベル配分比の調節によって音像の距離感制御を行うので、従来のスピーカアレイを用いた音像の距離感制御のように音像ごとに異なる遅延量を遅延素子に設定する必要があって遅延素子の数が膨大になるということがなく、音像の数によらず遅延素子の数が一定でよく、さらに従来のように音像の距離感制御のために各遅延素子の遅延量を可変とする必要がなく、各系統に用いられている遅延素子の遅延量は固定でよくて、回路構成をきわめて単純化することができる。
【００４４】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同じように、聴取方向に大きな指向利得を有する第１のスピーカとそれに直交する方向に大きな指向利得を有する第２のスピーカとのそれぞれの系統の音源信号のレベル配分比の調節によって音像の距離感制御を行うので遅延素子を必要とせず、回路構成をきわめて単純化することができる。
【００４５】
請求項３の発明によれば、奥行方向の距離感制御と共に左右方向の距離感制御ができ、音像の立体的な距離感制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の奥行方向音響再生装置の１つの実施の形態の回路ブロック図。
【図２】本発明の立体音響再生装置の１つの実施の形態の回路ブロック図。
【図３】本発明の奥行方向音響再生装置の他の実施の形態の回路ブロック図。
【図４】本発明の奥行方向音響再生装置のさらに他の実施の形態の回路ブロック図。
【図５】本発明の奥行方向音響再生装置のさらに他の実施の形態の回路ブロック図。
【図６】従来例の回路ブロック図。
【図７】他の従来例の回路ブロック図。
【符号の説明】
１  入力端子
２  可変抵抗器
２ａ  直接音系統
２ｂ  間接音系統
３  スピーカアレイ
４〜６  スピーカ
７〜９  焦点用遅延素子
１０〜１２  加算器
１３〜１５  増幅器
１６〜  １８  遅延素子
１９  電気系統
２０  聴取者
２１，２２  スピーカ
２３，２４  増幅器
２５，２６  スピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003830997.tif 000005
【図５】
0003830997.tif 000006
【図６】
0003830997.tif 000007
【図７】
0003830997.tif 000008