(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２チャンネルの入力ステレオ信号の差成分を検出する差分検出手段と、
当該差分検出手段の出力信号を帯域制限するフィルタ手段と、
当該フィルタ手段の出力信号を増幅する増幅手段と、
当該増幅手段の出力信号を当該入力ステレオ信号の一方のチャンネルの信号に加算する加算手段と、
当該増幅手段の出力信号を当該入力ステレオ信号の他方のチャンネルの信号から減算する減算手段と、
ユーザ入力されたスピーカ間隔及びリスニングポイントまでの距離の少なくとも一方の情報に応じて設定される前記フィルタ手段の入出力特性及び前記増幅手段の増幅度の組み合わせを複数、記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶される前記組み合わせに従い前記フィルタ手段の入出力特性及び前記増幅手段の増幅度を変更可能な制御手段
とを具備することを特徴とするステレオ信号処理装置。
【請求項２】
前記フィルタ手段がローパスフィルタである請求項１に記載のステレオ信号処理装置。
【請求項３】
前記フィルタ手段が、外部からその入出力特性を変更自在なフィルタである請求項１又は２に記載のステレオ信号処理装置。
【請求項４】
前記増幅手段の増幅度が１を越える増幅度である請求項１乃至３の何れか１項に記載のステレオ信号処理装置。
【請求項５】
前記増幅手段が、外部からその増幅度を変更自在な増幅器である請求項１乃至４の何れか１項に記載のステレオ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステレオ信号処理装置に関し、より具体的には、ステレオ音場の拡がり感を改善するステレオ信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のステレオ再生装置では、適当な間隔をおいて２つのスピーカを設置し、左右のスピーカから放射される音の時間差及びレベル差によってステレオ音像を形成する。スピーカの間隔が狭い場合は、左右のスピーカから放射される音の時間差及びレベル差が少なくなり、ステレオ音場の拡がり感が乏しくなる。また、スピーカからリスニング・ポイントまでの距離が長い場合にも、相対的にスピーカの間隔が狭くなったことと同様になるので、ステレオ再生音場の効果が薄れてしまう。
【０００３】
従来この問題を解決するため、図２に示すような回路構成が使用されていた。入力端子１０には左チャンネル信号Ｌｉ（ｔ）が入力し、入力端子１２には右チャンネル信号Ｒｉ（ｔ）が入力する。遅延回路１４，１６はそれぞれ、入力端子１０，１２に入力する信号Ｌｉ（ｔ），Ｒｉ（ｔ）を所定時間τだけ遅延し、減算器２０，１８に印加する。減算器１８，２０は、入力端子１０，１２からの信号Ｌｉ（ｔ），Ｒｉ（ｔ）から、遅延回路１６，１４の出力Ｌｉ（ｔ＋τ），Ｒｉ（ｔ＋τ）を減算し、その減算結果を出力端子２２，２４に印加する。従って、出力端子２２，２４から出力される信号をそれぞれＬｏ（ｔ），Ｒｏ（ｔ）とすると、
Ｌｏ（ｔ）＝Ｌ（ｔ）−Ｒ（ｔ＋τ）
Ｒｏ（ｔ）＝Ｒ（ｔ）−Ｌ（ｔ＋τ）
となる。
【０００４】
このように、互いに反対のチャンネルの逆位相成分を含ませることによって、音場が拡張される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法では、センタの音像の密度が薄くなり、いわゆる中抜けと呼ばれる現象が発生する。また、遅延回路１４，１６の遅延量に対して周波数が低くなると、位相のズレ量が小さくなって、
Ｌ（ｔ）≒Ｌ（ｔ＋τ）
Ｒ（ｔ）≒Ｒ（ｔ＋τ）
となり、従って、
Ｌｏ（ｔ）＋Ｒｏ（ｔ）≒０
となる。この式からも分かるように、低音域が相殺されて、弱くなってしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決し、ステレオ音場の拡がり感が向上するステレオ信号処理装置を提示することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るステレオ信号処理装置は、２チャンネルの入力ステレオ信号の差成分を検出する差分検出手段と、当該差分検出手段の出力信号を帯域制限するフィルタ手段と、当該フィルタ手段の出力信号を増幅する増幅手段と、当該増幅手段の出力信号を当該入力ステレオ信号の一方のチャンネルの信号に加算する加算手段と、当該増幅手段の出力信号を当該入力ステレオ信号の他方のチャンネルの信号から減算する減算手段と、ユーザ入力されたスピーカ間隔及びリスニングポイントまでの距離の少なくとも一方の情報に応じて設定される前記フィルタ手段の入出力特性及び前記増幅手段の増幅度の組み合わせを複数、記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶される前記組み合わせに従い前記フィルタ手段の入出力特性及び前記増幅手段の増幅度を変更可能な制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
フィルタ手段をローパス・フィルタとすることで、低音域について正面中央付近での中抜けが生じなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。３０は左チャンネル信号Ｌｉ（ｔ）が入力する入力端子、３２は右チャンネル信号Ｒｉ（ｔ）が入力する入力端子、３４は入力端子３０からの信号Ｌｉ（ｔ）から入力端子３２からの信号Ｒｉ（ｔ）を減算し、差分を検出する差分検出回路、３６は差分検出回路３４の出力を帯域制限するローパス・フィルタ（ＬＰＦ）、３８はＬＰＦ３６の出力を増幅する増幅器、４０は、入力端子３０からの信号Ｌｉ（ｔ）から増幅器３８の出力信号を加算する加算器、４２は入力端子３２からの信号Ｒｉ（ｔ）から増幅器３８の出力を減算する減算器、４４は加算器４０の出力を外部に出力する左チャンネル出力端子、４６は減算器４２の出力を外部に出力する右チャンネル出力端子である。なお、出力端子４４，４６から出力される信号をそれぞれＬｏ（ｔ），Ｒｏ（ｔ）とする。
【００１２】
差分検出回路３４は入力端子３０からの信号Ｌｉ（ｔ）から入力端子３２からの信号Ｒｉ（ｔ）を減算し、その出力は、Ｌｉ（ｔ）−Ｒｉ（ｔ）となる。ＬＰＦ３６は差分検出回路３４の出力Ｌｉ（ｔ）−Ｒｉ（ｔ）の高音域を減衰させるとともにその位相を遅延させる。ＬＰＦ３６の出力は増幅器３８により増幅されて加算器４０と減算器４２に印加される。ＬＰＦ３６の入出力特性をΔ、増幅器３８の利得をｋとすると、増幅器３８の出力は、簡単には、ｋΔ（Ｌ（ｔ）−Ｒ（ｔ））と表記できる。
【００１３】
加算器４０は入力端子２０からの信号Ｌｉ（ｔ）に、増幅器３８の出力を加算するので、加算器４０の出力、即ち、出力端子４４の出力信号Ｌｏ（ｔ）は、
Ｌｏ（ｔ）＝Ｌｉ（ｔ）＋ｋΔ（Ｌ（ｔ）−Ｒ（ｔ））
となる。減算器４２は入力端子３２からの信号Ｒｉ（ｔ）から増幅器３８の出力を減算するので、減算器４２の出力、即ち、出力端子４６の出力Ｒｏ（ｔ）は、
Ｒｏ（ｔ）＝Ｒｉ（ｔ）−ｋΔ（Ｌ（ｔ）−Ｒ（ｔ））
となる。
【００１４】
出力信号Ｌｏ（ｔ），Ｒｏ（ｔ）には、それぞれ反対チャンネルの成分ｋΔＬ（ｔ），ｋΔＲ（ｔ）が逆位相で含まれることになり、音場が広がることになる。逆位相で含まれる成分ｋΔＬ（ｔ），ｋΔＲ（ｔ）は、ＬＰＦ３６の特性Δ及び増幅器３８の増幅率ｋにより自在に変更できるので、音場の拡がり感を容易に変更できる。
【００１５】
図１に示す実施例には更に、センターの密度が薄くなる、いわゆる中抜けが起きないという利点がある。入力信号Ｌｉ（ｔ），Ｒｉ（ｔ）に共通に含まれる成分をＭ（ｔ）とし、左チャンネルにしかない成分をａ（ｔ）、右チャンネルにしかない成分をｂ（ｔ）とすると、
Ｌｉ（ｔ）＝ａ（ｔ）＋Ｍ（ｔ）
Ｒｉ（ｔ）＝ｂ（ｔ）＋Ｍ（ｔ）
と表現できる。このとき、差分検出回路３４の出力は、
0003825838.tif 000002
となる。ＬＰＦ３６の入出力特性をΔ、増幅器３８の増幅率をｋとすると、増幅器３８の出力信号は、簡易的には、
ｋΔ（ａ（ｔ）−ｂ（ｔ））
となり、加算器４０，４２の出力Ｌｏ（ｔ），Ｒｏ（ｔ）はそれぞれ、
Ｌｏ（ｔ）＝ａ（ｔ）＋Ｍ（ｔ）＋ｋΔ（ａ（ｔ）−ｂ（ｔ））
Ｒｏ（ｔ）＝ｂ（ｔ）＋Ｍ（ｔ）−ｋΔ（ａ（ｔ）−ｂ（ｔ））
となる。つまり、入力信号Ｌｉ（ｔ），Ｒｉ（ｔ）の共通成分Ｍ（ｔ）は、なんら加工されることなく伝達され、センターを構成する信号が確保される。これにより、中抜けの起きない音場を実現できる。
【００１６】
ＬＰＦ３６の減衰及び位相のズレがほとんど発生しない低音域の領域では、
Δ≒１
となり、加算器４０，４２の出力Ｌｏ（ｔ），Ｒｏ（ｔ）はそれぞれ、
0003825838.tif 000003
となり、従って、センターの音場は、
0003825838.tif 000004
となる。これから分かるように、低域について、センターの音場は、増幅器３８の増幅率ｋに関係なく、２つの入力信号Ｌｉ（ｔ），Ｒｉ（ｔ）の和になっている。即ち、低域は減衰しない。
【００１７】
本実施例によれば、狭い間隔で配置された２個のスピーカからでも、あたかも広い間隔で配置された２個のスピーカからと同様のステレオ音場を得ることが出来る。また、センター付近の密度が薄くなる、いわゆる中抜け現象も発生しない。
【００１８】
図１に示す実施例では、左右のスピーカの間隔又はリスニング・ポイントによってステレオ音場の拡がりに差が生じる。スピーカの間隔とリスニング・ポイントについて特定の状態又は位置を想定して回路定数を決定しているので、スピーカの間隔又はリスニング・ポイントが変わった場合には、ステレオ音場が不適切になることがある。
【００１９】
図３を参照して、より詳しく説明する。１００，１０２はスピーカ、１０４はリスニング・ポイントに位置する頭を示す。Ｉは２つのスピーカ１００，１０２の間隔の半分の距離、ｄはスピーカ１００，１０２間の中央位置とリスニング・ポイントとの距離、ｍは両耳の距離の半分の長さ、角度ａは左のスピーカ１００と左耳を結ぶ直線とスピーカ１００，１０２の放射面を結ぶ直線とがなす角度、角度ｂは左のスピーカ１００と右耳を結ぶ直線とスピーカ１００，１０２の放射面を結ぶ直線とがなす角度、Ｓは左のスピーカ１００と左の耳との距離、Ｌは左のスピーカ１００と右の耳との距離を。それぞれ示す。ＳとＬは次式で与えられる。即ち、
Ｓ＝Ｉ−ｍ／ｓｉｎａ
Ｌ＝Ｉ＋ｍ／ｓｉｎｂ
ＳとＬの差が左耳と右耳の、スピーカ１００からの距離差であり、この差が音の時間差と位相差を生じさせている。ＳとＬの差をＤとすると、
Ｄ＝Ｓ−Ｌ
＝Ｉ−ｍ／ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｄ／（Ｉ−ｍ）））
−（Ｉ＋ｍ／ｓｉｎ（ａｒｃｔａｎ（ｄ／（Ｉ＋ｍ））））
となる。ｍは、個人差があるもののその他のパラメータに比べるとそのばらつきが小さいと考えても差し支えない。そこで、ｍを一定とすると、Ｄは、ｄが大きくなると小さくなり、ｄが同じ場合にはＩが小さくなると小さくなることが分かる。
【００２０】
例えば、スピーカの間隔が狭く、リスニング・ポイントがスピーカに近い場合には、図１に示す実施例のような処理をしなくても、左右のスピーカから放射される音の位相差が十分確保でき、従って充分なステレオ効果を得ることができる。このような状態で図１に示す実施例のような処理を施すと、逆位相成分の時間差が多すぎて音場が広がりすぎたり、違和感を生じたりする場合がある。また、ＬＰＦ３６及び増幅器３８の回路定数を決定したときに比べて、リスニング・ポイントが更に離れた場所になると、左右のスピーカから放射される音の位相差が少なくなるので、その回路定数のままでは、十分な効果を得られない。
【００２１】
図４は、スピーカの間隔又はリスニング・ポイントの変更に柔軟に適応できる本発明の第２実施例の概略構成ブロック図を示す。
【００２２】
５０は左チャンネル信号Ｌｉ（ｔ）が入力する入力端子、５２は右チャンネル信号Ｒｉ（ｔ）が入力する入力端子、５４は入力端子５０からの信号Ｌｉ（ｔ）から入力端子５２からの信号Ｒｉ（ｔ）を減算し、差分を検出する差分検出回路、５６は差分検出回路５４の出力を帯域制限するローパス・フィルタ（ＬＰＦ）、５８はＬＰＦ５６の出力を増幅する増幅器、６０は、入力端子５０からの信号Ｌｉ（ｔ）から増幅器５８の出力信号を加算する加算器、６２は入力端子５２からの信号Ｒｉ（ｔ）から増幅器５８の出力を減算する減算器、６４は加算器６０の出力を外部に出力する左チャンネル出力端子、６６は減算器６２の出力を外部に出力する右チャンネル出力端子である。
【００２３】
６８は、ユーザによりデータ入力装置６８から入力されたスピーカ間隔及びスピーカからリスニング・ポイントまでの距離のデータに従い、ＬＰＦ５６の入出力特性、及び増幅器５８の利得を制御する演算・特性制御回路、７２は、演算・特性制御回路６８に必要な諸データを記憶するメモリである。
【００２４】
差分検出回路５４、ＬＰＦ５６、増幅器５８、加算器６０及び減算器６２の動作自体は、図１に示す実施例と同じである。そこで、演算・特性制御回路６８の作用を詳細に説明する。なお、ここでも、出力端子６４，６６から出力される信号をそれぞれＬｏ（ｔ），Ｒｏ（ｔ）とする。
【００２５】
ユーザは、スピーカの間隔とリスニング・ポイントまでの距離をデータ入力装置７０により演算・特性制御装置６８に入力する。演算・特性制御装置６８はデータ入力装置７０から入力されたデータを一旦、メモリ７２に保存し、その入力データに従いＬＰＦ５６の及び増幅器５８の適切な特性を演算し、ＬＰＦ５６の係数及び増幅器５８の利得を演算結果に応じたものに設定すると共に、演算結果もメモリ７２に保存する。このようにして、ＬＰＦ５６の入出力特性と増幅器５８の利得を、現在のスピーカの間隔とリスニング・ポイントまでの距離に応じた適切な値に制御する。これにより、効果不足、及び過剰な補正による違和感の発生をなくすことが出来る。電源の投入の都度、演算・特性制御装置６８はメモリ７２から演算結果を読み出し、ＬＰＦ５６の入出力特性及び増幅器５８の利得を演算結果に応じたものに設定する。
【００２６】
スピーカ間隔及び／又はリスニング・ポイントまでの距離が異なるケースについて、予め演算・特性制御装置６８に入力しておき、それぞれのケースでの最適なＬＰＦ５６及び増幅器５８の特性を演算してメモリ７２に識別可能に保存しておいてもよい。例えば、異なるラベルを付けて、メモリ７２に保存する。こうすることで、一々データ入力装置７０から入力しなくても、メモリ７２の記憶データを選択するだけでよくなり、手間が省ける。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、狭い間隔で配置された２個のスピーカからでも、あたかも広い間隔で配置された２個のスピーカからのステレオ音場と同様のステレオ音場を得ることができる。また、広い間隔で配置された２個のスピーカからの音場にありがちな、センター付近の密度が薄くなる、いわゆる中抜け現象も発生しない。
【００２８】
更には、スピーカ間隔又はリスニング・ポイントが変更されても、簡単に適切な状態に補正でき、最適なステレオ音場を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】  従来例の概略構成ブロック図である。
【図３】  スピーカとリスニング・ポイントとの位置関係を示す平面図である。
【図４】  本発明の第２実施例の概略構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０：入力端子
１２：入力端子
１４，１６：遅延回路
１８，２０：減算器
２２，２４：出力端子
３０，３２：入力端子
３４：差分検出回路
３６：ローパス・フィルタ（ＬＰＦ）
３８：増幅器
４０：加算器
４２：減算器
４４，４６：出力端子
５０，５２：入力端子
５４：差分検出回路
５６：ローパス・フィルタ（ＬＰＦ）
５８：増幅器
６０：加算器
６２：減算器
６４，６６：出力端子
６８：演算・特性制御回路
７０：データ入力装置
７２：メモリ
１００，１０２：スピーカ
１０４：リスニング・ポイントに位置する頭
【図１】
0003825838.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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