DE69322805T2

DE69322805T2 - Verfahren zur Steuerung von Tonquellenposition

Info

Publication number: DE69322805T2
Application number: DE69322805T
Authority: DE
Inventors: Junichi Fujimori; Satoshi Sekine; Yasutake Suzuki
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1999-08-26
Anticipated expiration: 2013-04-01
Also published as: DE69322805D1; US5822438A; EP0563929B1; US5581618A; EP0563929A3; EP0563929A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle, welche Vorichtung zur Verwendung in elektronischen Musikinstrumenten, audiovisuellen Geräten und vergleichbarem geeignet ist, um letztlich die Lokalisierung des Bildes einer Tonquelle zu leisten.
Als Gerät, welches dem Zuhörer eine Klangfülle bietet, gibt es das Stereo-Chorusgerät, Nachhallgerät und ähnliches. Das erstere dient dazu, den Ton zu erzeugen, dessen Phase verglichen mit dem Originalton leicht verschoben ist, so daß dieser phasenverschobene Ton und der Originalton abwechselnd von dem linken und rechten Lautsprecher erzeugt werden, während das letztere die Töne mit dem Nachhalleffekt belegt.
Außerdem gibt es ein weiteres Gerät, das Panoramagerät genannt wird. Dieses Panoramagerät liefert die vorbestimmte Differenz der Ausgabepegel zwischen den Tönen, die von dem rechten beziehungsweise linken Lautsprecher erzeugt werden, mit dem Ergebnis, daß die Töne mit dem stereophonen Effekt oder mit dem Eindruck eines Stereobildes versehen werden.
Das oben erwähnte Stereo-Chorusgerät oder Nachhallgerät kann die Klangfülle vergrößern. Nachteilig ist jedoch, daß die Tonbildverteilung, die vom Hörer wahrgenommen wird, zwangsläufig unklar wird, wenn die Klangfülle vergrößert wird. Die Tonbildverteilung wird definiert als Grad der Unterscheidung, in welchem der Zuhörer, der Musik aus dem Audiogerät hört, den Ton eines bestimmten Instruments von den anderen Tönen spezifisch unterscheiden kann. Wenn beispielsweise ein Zuhörer die Musik einer Gitarre und eines Keyboards hört, die von einem Audiogerät mit einer relativ guten Steuerung der Tonbildverteilung gespielt wird, kann der Zuhörer die jeweiligen Töne unterscheiden, als käme der Gitarrenton von einer bestimmten Position der linken Seite, während der Keyboardton von einer bestimmten Position der rechten Seite erzeugt würde (im folgenden wird eine solche virtuelle Position als die Tonbildposition bezeichnet). Für eine Person, die Musik unter Verwendung des vorher erwähnten Stereo-Chorus- oder Nachhallgerätes hört, ist es schwierig, die Tonbildpositionen klar zu unterscheiden.
Im Panoramagerät muß die Tonbildposition an der vorbestimmten Stelle, die entsprechend der Tonbildlokalisierungstechnik auf die Verbindungslinie zwischen dem rechten und dem linken Lautsprecher gelegt wird, fixiert werden, mit dem Ergebnis, daß man im wesentlichen keine Klangfülle erhält. Bei gleichzeitiger Erzeugung mehrerer Töne mit jeweils unterschiedlicher Tonbildposition mischt das Panoramagerät die Töne nur grob, so daß man keine klaren Tonbildpositionen erhält.
Mittlerweile wird das Panoramagerät häufig mit dem elektronischen Musikinstrument ausgestattet oder in diese eingebaut, wenn man die Töne von Instrumenten mit relativ großer Abmessung wie Klavier, Orgel oder Vibraphon simuliert. In einem solchen Instrument (z. B. einem Klavier) müssen die tonerzeugenden Positionen einhergehend mit dem Fortlaufen der Noten bewegt werden, weswegen das Panoramagerät eine solche Bewegung der tonerzeugenden Positionen simuliert.
Das Panoramagerät leidet jedoch auch an dem zuvor erwähnten Nachteil. Insbesondere kann das Panoramagerät bei der Simulation der Töne einen gewissen Grad eines Panoramaeffekts bieten, es ist jedoch nicht möglich, die Tonbildposition jedes der zu produzierenden Töne klar zu unterscheiden. Das Panoramagerät kann keine genaue Simulation hinsichtlich der Unterscheidung der Tonbildpositionen durchführen.
EP-A-0 357 402 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tonbilderzeugung. Die Tonverarbeitung beinhaltet nach dieser Entgegenhaltung ein Teilen jedes monauralen Signals oder Einkanalsignals in zwei Signale und die anschließende Anpassung der differentiellen Phase und Amplitude des Zweikanalsignals auf einer frequenzabhängigen Basis gemäß einer empirisch abgeleiteten Übertragungsfunktion, welche eine spezifische Phasen- und Amplitudenanpassung für jedes vorbestimmte Frequenzintervall über das Audiospektrum aufweist. Für jede unterschiedliche Lage einer Tonquelle muß eine spezifische Übertragungsfunktion empirisch abgeleitet und gespeichert werden. Soll der Eindruck einer sich bewegenden Tonquelle erweckt werden, muß eine große Anzahl verschiedener Übertragungsfunktionen in der Vorrichtung bereitgestellt und gespeichert werden. Da jede Übertragungsfunktion empirisch abgeleitet wird, ist dieses Verfahren sehr zeitaufwendig.
US-A-4 685 134 offenbart ein durch einen Mehrkanal-Computer generiertes Tonsynthesesystem. Das System enthält in jedem Kanal einen Tongenerator mit programmierbarer Verzögerung und einem einstellbaren Verstärkerungsfaktor. Dieses bekannte System ist teuer, da jeder Kanal wenigstens einen separaten Tongenerator benötigt. Wenn verschiedene Arten von Tönen gleichzeitig erzeugt werden sollen, würden die Zahl der Tongeneratoren und somit die Kosten des Tonsystems drastisch steigen.
Angesichts dieser Tatsache ist es ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle zur Verfügung zu stellen, mit welchem es sogar bei der gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Töne mit jeweils unterschiedlicher Tonbildposition möglich ist, die Tonbildposition von jedem der zu erzeugenden Töne klar zu unterscheiden.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle zur Verfügung zu stellen, welche den Klangfülleeffekt, den Stereophonieeffekt oder einen Stereobildeindruck bieten kann, wenn gleichzeitig mehrere Töne mit jeweils unterschiedlicher Tonbildposition erzeugt werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle zur Verfügung zu stellen, welche eine Tonbildlokalisierung mit einem einfachen Aufbau der Vorrichtung ermöglicht.
Diese Ziele werden gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle erreicht, wie sie im angefügten unabhängigen Anspruch 1 angegeben ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Gemäß der grundlegenden Konfiguration der vorliegenden Erfindung, weist die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle ein Signalmischteil und ein Teil zur Steuerung der Position der Virtuell-Lautsprecher auf. Das Signalmischteil mischt mehrere ihm zugeführte Audiosignale nach einem vorgegebenen Signalmischverfahren, so daß mehrere gemischte Signale ausgegeben werden. Das Teil zur Steuerung der Position der Virtuell-Lautsprecher verwendet für jedes der mehreren gemischten Signale unterschiedliche Verzögerungszeiten, um so verzögerte Signale als rechts- und linksseitige Audiosignale auszugeben, die an die Lautsprecher auf der rechten bzw. linken Seite gegeben werden. In diesem Fall entstehen virtuell einige Virtuell-Lautsprecher als tonerzeugende Punkte, als würde jeder Ton von jedem dieser Punkte erzeugt. Daher werden Tonbildpositionen, die von den Virtuell- Lautsprechern gebildet werden, entsprechend mehrerer gemischter Signale gesteuert.
Durch die Wirkung der vorher erwähnten Konfiguration der vorliegenden Erfindung müssen die mit dem Stereophonieeffekt und dem deutlichen Tonbildunterscheidungseffekt versehenen Töne in Wirklichkeit von den Lautsprechern auf der rechten und linken Seite so erzeugt werden, als würden die Töne virtuell von den Virtuell-Lautsprechern erzeugt, deren Positionen unter Kontrolle des Teils zur Steuerung der Virtuell-Lautsprecher bestimmt werden.
Wird diese Vorrichtung auf ein Spielgerät mit einer Anzeigeeinheit, welche ein bewegliches Bild, das ein Bild eines Flugzeugs oder ähnliches darstellt, angewandt, ist es möglich, durch genaues Steuern der Tonbildposition einen brandneuen Live-Audio- Effekt zu erzielen, bei welchem der zu diesem beweglichen Bild gehörende Punkt der Tonerzeugung entsprechend der Bewegung des beweglichen Bildes, welches von dem Spieler des Spiels gelenkt wird, bewegt wird.
Des weiteren kann die vorliegende Erfindung nach einfacher Modifizierung für ein Filmsystem oder Videospielgerät verwendet werden, in welchem die Tonbildposition ansprechend auf das Videobild gesteuert wird. Dieses System umfaßt ein Teil, das ein Audio/Videosignal erzeugt, ein Teil, das ein Szenenidentifizierungssignal erzeugt, eine Vielzahl von Lautsprechern, ein Tonbildformungsteil, und einen Steuerabschnitt.
Das oben erwähnte Teil, das das Szenenidentifizierungssignal erzeugt, gibt ein Szenenidentifizierungssignal im Ansprechen auf eine durch das Videosignal repräsentierte Szene aus. Das Tonbildformungsteil führt die vorgegebenen Verarbeitungen des Audiosignals durch, um die Lautsprecher anzusteuern. Unter dem Einfluß solcher Signalverarbeitungen erzeugen die Lautsprecher die Töne, deren Tonbildpositionen an den gewünschten Stellen fixiert werden, die außerhalb der linearen Räume liegen, die die Lautsprecher direkt verbinden. Das Steuerabschnitt steuert die Inhalte der Signalverarbeitungen, um so die feste Tonbildposition ansprechend auf das Szenenidentifizierungssignal zu verändern.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich. Diese nimmt Bezug auf die anhängenden Zeichnungen, in denen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar gezeigt sind.
In den Zeichnungen ist:
Fig. 1(A) ein Blockschaltbild, welches einen elektronischen Aufbau der Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 1(B) eine Draufsicht, die eine Lagebeziehung zwischen Spieler und Lautsprechern darstellt;
Fig. 2(A) ein Blockschaltbild, welches ein weiteres Beispiel der Anordnung von Schaltungelementen in einer Matrixsteuereinheit zeigt;
Fig. 2(B) eine Draufsicht, die eine weitere Lagebeziehung zwischen Spieler und Lautsprechern darstellt;
Fig. 3(A) ein Blockschaltbild, welches einen detaillierten elektronischen Aufbau einer in Fig. 1(A) dargestellten Übersprechunterdrückungsschaltung zeigt;
Fig. 3(B) eine Draufsicht, die ein weiteres Beispiel der Lagebeziehung zwischen Spieler und Lautsprechern darstellt;
Fig. 4 eine Draufsicht, die eine grundlegende Lagebeziehung zwischen Spieler und Lautsprechern gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches ein modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ein Blockschaltbild, welches einen elektronischen Aufbau der Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine Zeichnung, die eine Beziehung zwischen der Person und der virtuellen Tonquelle zeigt;
Fig. 8 ein Blockschaltbild, welches einen elektronischen Aufbau eines Spielgerät zeigt, bei welchem die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 eine Zeichnung, die ein zweidimensionaler Speicherbelegungsplan eines in Fig. 8 gezeigten Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeichers zeigt;
Fig. 10 eine Draufsicht, die eine Lagebeziehung zwischen Spieler und Spielgerät illustriert;
Fig. 11 ein Blockschaltbild, welches einen elektronischen Aufbau eines Videospielsystems zeigt;
Fig. 12 ein Blockschaltbild, welches einen elektronischen Aufbau einer in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 13 eine Zeichnung, die eine Lagebeziehung zwischen Hörer, Lautsprechern und Videobildschirm illustriert;
Fig. 14 ein Polarkoordinatensystem, das zur Darstellung eines dreidimensionalen Raums verwendet wird; und
Fig. 15 ein Blockschaltbild, welches ein typisches Beispiel eines Virtuell- Lautsprechersystems zeigt, dessen Konzept auf die vierte Ausführungsform angewendet wird.
Nachfolgend wird eine Beschreibung für die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf die Zeichnungen gegeben, in denen die vorbestimmte Lagebeziehung zwischen einem Spieler P und einem Instrument I festgelegt ist, wie in Fig. 4 gezeigt. In der Beschreibung kennzeichnet die laterale Richtung eine Pfeilrichtung "a" während die logitudinale Richtung eine Pfeilrichtung "b" kennzeichnet, wie in Fig. 4 gezeigt.

[A] Erste Ausführungsform

(1) Aufbau

Fig. 1(B) ist eine Draufsicht, welche eine Lagebeziehung zwischen einer Person M (d. h., dem Spieler) und einem elektronischen Musikinstrument mit zwei Lautsprechern darstellt. KB bezeichnet hier eine Tastatur mit mehreren Tasten, wobei beim Anschlagen einer Taste ein Tongenerator (nicht gezeigt) ein Musiktonwellenformsignal mit einer der angeschlagenen Taste entsprechenden Tonhöhe erzeugt. SP(L) und SP(R) bezeichnen die linken bzw. rechten Lautsprecher. Diese Lautsprecher SP(L), SP(R) sind jeweils an den vorgegebenen links- bzw. rechtsseitigen Positionen des oberen Instrumententeils angeordnet.
Fig. 1(A) ist ein Blockschaltbild, welches den elektronischen Aufbau einer Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese Vorrichtung 1 besitzt acht Kanäle, die jeweils mit den Nummern Ch10 bis Ch17 (mit einer allgemeinen Bezeichnung "Ch") bezeichnet sind, wobei jeder Kanal Ch das Musiktonwellenformsignal empfängt, das von einem Tongenerator erzeugt wird. Das Musiktonwellenformsignal, das jedem Kanal Ch zugeführt wird, hat den zugeordneten Frequenzbereich, der einigen Musiktönen entspricht (im folgenden als zugeordnete Tonbereich bezeichnet).
Die Zuordnung der Tonbereiche ist wie folgt gegeben: das Musiktonwellenformsignal, dessen Tonbereich von der Note mit der tiefsten Tonhöhe bis zur Note C1 reicht, wird dem Kanal Ch10 zugeführt, während das Musiktonwellenformsignal mit einem Tonbereich, der der Note C#1 bis Note C2 entspricht, dem Kanal Ch11 zugeführt wird. Ähnlich ist der Tonbereich von C#2 bis F2 dem Kanal Ch12 zugeordnet; der Tonbereich von F#2 bis C3 wird dem Kanal Ch13 zugeordnet; der Tonbereich von C#3 bis F3 ist Kanal Ch14 zugeordnet; die Tonbereich von F#3 bis C4 ist dem Kanal Ch15 zugeordnet; der Tonbereich von C#4 bis C#5 ist dem Kanal Ch16 zugeordnet; und der Tonbereich, der der Note D5 bis hin zur Note mit der höchsten Tonhöhe entspricht, wird dem Kanal Ch17 zugeordnet.
M1 bis M12 kennzeichnen Multiplizierer, welche das ihnen übermittelte Musiktonwellenformsignal mit den jeweiligen Koeffizienten CM1 bis CM12 multiplizieren. IN10 bis IN13 kennzeichnen Addierer, die jeweils die Ausgaben einiger Multiplizierer empfangen. Die oben erwähnten Elemente, z. B. die Multiplizierer M1 bis M12, die Addierer IN10 bis IN13 und die Kanäle Ch10 bis Ch17 sind in einer Matrixsteuereinheit MTR1 zusammengebaut. Das Verbindungsverhältnis und die Anordnungsverhältnis zwischen diesen Elementen der Matrixsteuereinheit MTR1 kann im Ansprechen auf ein Steuersignal und dergleichen beliebig verändert werden. Eine detaillierte Beschreibung dieser Matrixsteuereinheit MTR1 wird später erfolgen.
DL10 bis DL13 kennzeichnen Verzögerungsschaltungen, die jeweils die Ausgaben der Addierer IN10 bis IN13 verzögern. Jeder von ihnen hat zwei Ausgabeanschlüsse mit jeweils einer unterschiedlichen Verzögerungszeit:
Das vom ersten Ausgabeanschluß TL10 der Verzögerungsschaltung DL10 ausgegebene Signal wird mit einem vorgegebenen Koeffizienten von einem Multiplizierer KL10 multipliziert. Anschließend wird das multiplizierte Signal einem ersten Eingang (d. h., einem Eingang für den linksseitigen Lautsprecher) einer Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über einen Addierer AD10 zugeführt. Das von einem zweiten Ausgabeanschluß TR10 der Verzögerungsschaltung DL10 ausgegebene Signal wird andererseits mit dem vorgegebenen Koeffizienten von einem Multiplizierer KR10 multipliziert. Anschließend wird das multiplizierte Signal einem zweiten Eingang (d. h., einem Eingang für den rechtsseitigen Lautsprecher) der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über die Addierer AD12, AD13 zugeführt.
Das von einem ersten Anschluß TL11 der Verzögerungsschaltung DL11 ausgegebene Signal wird schließlich auf ähnliche Weise dem ersten Eingang der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über einen Multiplizierer KL11 und den Addierer AD10 zugeführt, während ein weiteres von einem zweiten Anschluß TR11 der Verzögerungsschaltung DL11 ausgegebenes Signal schließlich dem zweiten Eingang der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über einen Multiplizierer KR11 und die Addierer AD12, AD13 zugeführt wird. Das von einem ersten Anschluß TL12 der Verzögerungsschaltung DL12 ausgegebene Signal wird schließlich dem ersten Eingang der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über einen Multiplizierer KL12 und die Addierer AD11, AD10 übermittelt, während ein weiteres von einem zweiten Anschluß TR12 der Verzögerungsschaltung DL12 ausgegebenes Signal schließlich dem zweiten Eingang der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über einen Multiplizierer KR12 und den Addierer AD13 zugeführt wird. Das von einem ersten Anschluß TL13 der Verzögerungsschaltung DL13 ausgegebene Signal wird schließlich dem ersten Eingang der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über einen Multiplizierer KL13 und die Addierer AD11, AD10 übermittelt, während ein weiteres von einem zweiten Anschluß TR13 der Verzögerungsschaltung DL13 ausgegebenes Signal schließlich dem zweiten Eingang der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 über einen Multiplizierer KL13 und den Addierer AD13 zugeführt wird.
Der oben erwähnte Übersprechunterdrückungsschaltung 2 ist konzipiert, um die Übersprechtöne zu löschen, die auftreten, wenn die Person die Töne mit ihren beiden Ohren hört. Mit anderen Worten eliminiert sie das Übersprechphänomen, bei welchem der rechtsseitige Ton in das linke Ohr eintritt, während der linksseitige Ton in das rechte Ohr eintritt. Fig. 3(A) zeigt ein Beispiel für eine Schaltung dieser Übersprechunterdrückungsschaltung 2. Diese Schaltung ist auf der Grundlage der Übertragungsfunktion des Kopfes konzipiert, die man durch die Untersuchung der Tonübertragung zwischen den menschlichen Ohren und einem Kunstkopf (d. h., eines virtuellen Simulationsmodells des menschlichen Kopfes) erhält. Auf der Grundlage der aus der Übertragungsfunktion des Kopfes gewonnenen experimentellen Werte wurde eine Untersuchung gemacht, um die zeitlichen Unterschiede des Ankommen des Tones zwischen dem linken und rechten Ohr und die Maximalwerte der Impulsantwort der Übertragungsfunktion zu berechnen. Im Ansprechen auf diese Werte führt dieser Schaltungaufbau die Verzögerungsoperationen und die Gewichtfunktionsberechnung durch.
Die Untersuchung wird anhand des Modells gemacht, bei dem sowohl der Lautsprecher SP(L) als auch SP(R) von der Person M jeweils 1,5 m entfernt sind und diese auch jeweils an den vorgegebenen linksseitigen und rechtsseitigen Positionen angeordnet sind, deren Richtung von der Frontrichtung der Person M um 45º abweicht. Da die obige Übertragungsfunktion des Kopfes der Person M die symmetrische Funktion ist, läßt man einen der Lautsprecher SP(L), SP(R) so ertönen, um die Zeitdifferenz des Ankommens des Tones zwischen linkem und rechtem Ohr und die Maximalwerte der Impulsantwort tatsächlich zu messen. Koeffizienten der Multiplizierer und Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen in dem in Fig. 3(A) gezeigten Schaltungsaufbau werden hier auf der Grundlage des Meßergebnisses bestimmt. Wenn beispielsweise das Meßergebnis anzeigt, daß die links/rechts-Pegeldifferenz bei 6 dB (oder 0,5) und der links/rechts-Zeitdifferenz bei 200 us liegt, wird derselbe Koeffizient "-0,5" den Multiplizierern KL30, KR32 zugeführt, während dieselbe Verzögerungszeit 200 us bei den Schaltungen DL30, DL32 eingestellt wird. Die anderen Schaltungselemente in Fig. 3(A), d. h., die Verzögerungsschaltungen DL31, DL33 und die Multiplizierer KL31, KR33 konfigurieren das Allpaßfilter, welches zur Durchführung des Phasenabgleichs vorgesehen ist.
Wie in Fig. 1(A) gezeigt, werden das linke und rechte Ausgangssignal der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 von einem Verstärker 3 verstärkt und dann an den linken und rechten Lautsprecher SP(L), SP(R) weitergeleitet, von welchen die entsprechenden linken/rechten Töne erzeugt werden. Beim Anhören der Töne, die mittels der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 erzeugt werden, ist das Übersprechen gelöscht mit dem Ergebnis, daß die deutliche Tontrennung zwischen dem linken/rechten Lautsprecher erreicht ist.
Nachfolgend werden die Funktionen der Verzögerungsschaltungen DL10-DL13 beschrieben, Im Falle der Verzögerungsschaltung DL10 wird das von dem Anschluß TR10 ausgegebene Signal mit einem vorgegebenen Koeffizienten in dem Multiplizierer KR10 multipliziert, und folglich wird das multiplizierte Signal von dem rechten Lautsprecher SP(R) in den Musikton konvertiert. Andererseits wird das von dem Anschluß TL10 ausgegebene Signal mit einem vorgegebenen Koeffizienten in dem Multiplizierer KL10 multipliziert, und folglich wird das multiplizierte Signal von dem linken Lautsprecher SP(L) in den Musikton konvertiert. In diesem Fall wird die Tonbildposition von zwei Faktoren bestimmt, d. h., der Differenz zwischen den Verzögerungszeiten der jeweils von dem rechten und linken Lautsprecher erzeugten Töne und dem Verhältnis der Tonlautstärken, die jeweils auf den rechten und linken Lautsprecher gegeben werden. Da die vorliegende Ausführungsform die im vorhergehenden erwähnte Verzögerungszeitdifferenz zusätzlich zu dem oben erwähnten Tonlautstärkeverhältnis einstellen kann, kann die Tonbildposition an eine bestimmte Stelle gesetzt werden, die von den Lautsprechern SP(L), SP(R) weit entfernt ist und die außerhalb der Verbindungslinie dieser Lautsprecher liegt. Es ist also möglich, die Tonbildposition an eine beliebige Stelle zu setzen, die außerhalb des die beiden Lautsprecher verbindenden linearen Raums liegt. Die Virtuell-Lautsprecher, welche eigentlich nicht existieren, werden an den willkürlichen Raumpositionen so plaziert, daß eine Person die Töne hört, die virtuell an diesen Stellen erzeugt werden. In der vorliegenden Ausführungsform setzt die Verzögerungsschaltung DL10 die virtuelle tonerzeugende Stelle auf VS10 (siehe Fig. 1(B)), die als der Virtuell-Lautsprecher bezeichnet wird.
In ähnlicher Weise entsprechen die anderen Verzögerungsschaltungen DL11, DL12, DL13 jeweils den Virtuell-Lautsprechern VS11, VS12, VS13, wie es in Fig. 1(B) gezeigt ist. Wie ebenfalls in Fig. 1(B) dargestellt, sind diese Virtuell-Lautsprecher VS10, VS11, VS12, VS13 jeweils etwa längs einer Kreislinie, die man um den Spieler ziehen kann, angeordnet. Zieht man eine Mittenlinie von dem Spieler (d. h. vom Kreismittelpunkt) und zu jeweils einem der Virtuell-Lautsprecher VS10, VS11, VS12, VS13, so werden vier Kreiswinkel von 60º, 24º, 24º, 60º gebildet, wie es in Fig. 1(B) gezeigt ist.
Im folgenden werden die Funktionen der Matrixsteuereinheit MTR1 beschrieben. Wie im vorhergehenden beschrieben, steuert dieser Matrixsteuereinheit MTR1 das Verbindungs- und Anordnungsverhältnis zwischen den Multiplizierern M1 bis M12, den Addierern IN10 bis IN13 und den Kanälen Ch10 bis Ch17. Eine solche Steuerung zeigt an, in welcher Weise die Signale der Kanäle Ch10 bis Ch17 den Virtuell- Lautsprechern VS10 bis VS13 zuzuordnen sind. Die Tonbildposition jedes Kanals Ch kann somit durch das Verhältnis jedes jedem Virtuell-Lautsprecher zugeführten Kanalausgabesignals bestimmt werden. Mit anderen Worten, die Panoramasteuerung wird jeweils mit den Virtuell-Lautsprechern VS10 bis VS13 durchgeführt, wobei so die Tonbildposition für jeden Kanal gesteuert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in Fig. 1(A) gezeigt ist, wird das Zuordnungsverhältnis jedes Kanalausgabesignals, das jedem Virtuell-Lautsprecher zugeführt wird, durch Einstellen der Koeffizienten der Multiplizierer M1-M12 wie folgt gesteuert: CM1 = 0,75 (durch Multiplizieren mit diesem Koeffizienten wird das Musiktonwellenformsignal um 2 dB reduziert), CM2 = 0,75, CM3 = 0,25 (durch Multiplizieren mit diesem Koeffizienten wird das Musiktonwellenformsignal um 12 dB reduziert), CM4 = 0,75, CM5 = 0,625 (durch Multiplizieren mit diesem Koeffizienten wird die Tonlautstärke des Musiktonwellenformsignals um 4,08 dB reduziert), CM6 = 0,313 (was gleichbedeutend mit der Reduktion von 10,08 dB in der Tonlautstärke des Musiktonwellenformsignals ist), CM7 = 0,313, CM8 = 0,625, CM9 = 0,75, CM10 = 0,25, CM11 = 0,75, CM12 = 0,75.
Fig. 2(A) zeigt ein weiteres Beispiel der Anordnung und Verbindung seitens der Multiplizierer und Addierer durch die Steuerung der Matrixsteuereinheit MTR1. In diesem Beispiel werden nur zwei Verzögerungsschaltungen DL10, DL13 für die Virtuell-Lautsprecher eingesetzt. Wie in Fig. 2(B) gezeigt, werden zwei Virtuell- Lautsprecher VS10, VS13 zur Erzeugung der Musiktöne verwendet. Durch Steuerung der Matrixsteuereinheit MTR1 werden hierbei einige der Signale der Kanäle Ch10- Ch17 jedem der Addierer IN10, IN13 entsprechend zugeordnet, so daß die Tonbildpositionen gesteuert werden. In diesem Beispiel werden die Koeffizienten der Multiplizierer M1-M14 jeweils wie folgt gesetzt: CM1 = 0,75, CM2 = 0,75, CM3 = 0,313, CM4 = 0,625, CM5 = 0,375 (durch Multiplizieren mit diesem Koeffizienten wird die Tonlautstärke des Musiktonwellenformsignals um 8,5 dB reduziert), CM6 = 0,5 (was gleichbedeutend mit einer Reduktion von 6 dB in der Tonlautstärke des Musiktonwellenformsignals ist), CM7 = 0,439 (was gleichbedeutend mit einer Reduktion von 7,16 dB in der Tonlautstärke des Musiktonwellenformsignals ist), CM8 = 0,439, CM9 = 0,5, CM10 = 0,375, CM11 = 0,625, CM12 = 0,313, CM13 = 0,75, CM14 = 0,75.

(2) Arbeitsweise

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Wenn der Spieler P auf der Tastatur spielt, um Musik zu machen, wird ein Musiktonwellenformsignal im Ansprechen auf jede von dem Spieler angeschlagene Taste erzeugt. Die Musiktonwellenformsignale werden dann jeweils den Kanälen auf der Grundlage der vorgegebenen Tonbereichszuordnungsart zugeordnet, so daß diese Signale schließlich in die Matrixsteuereinheit MTR1 gelangen. Angenommen die Schaltungselemente der Matrixsteuereinheit MTR1 sind wie in Fig. 1(A) angeordnet und verbunden, so werden Musiktonwellenformsignale als die Musiktöne aus den Virtuell-Lautsprechern VS10-VS13 entsprechend ihren Tonbereichen erzeugt.
Die detaillierte Erklärung ist folgende. Zuerst werden die Musiktonwellenformsignale, die dem Tonbereich zwischen dem tiefsten Ton und dem C1-Ton (siehe Ch10) entsprechen, als die Musiktöne von dem Virtuell-Lautsprecher VS10 erzeugt. Zusätzlich werden die dem Tonbereich von C#1-Ton bis zu dem C2-Ton (siehe Ch11) entsprechenden Musiktonwellenformsignale als die Musiktöne von den Virtuell- Lautsprechern VS12, VS10 erzeugt. Aufgrund der Koeffizienten der Multiplizierer M2, M3 werden die diesen Noten entsprechenden Tonbildpositionen nahe an dem Virtuell-Laustsprecher VS10 plaziert. Diese Tonbildpositionen liegen auf der Verbindungslinie der Virtuell-Lautsprecher VS12, VS10, sie befinden sich aber auch in der Nähe des Virtuell-Lautsprechers VS10. Des weiteren werden die Musiktonwellenformsignale, die dem Tonbereich von dem C#2-Ton bis zu dem F2-Ton (siehe Ch12) entsprechen, als die Musiktöne von dem Virtuell-Lautsprecher VS11 erzeugt. Analog werden auch die jedem anderen der Tonbereiche (d. h., jedem anderen Kanal) entsprechenden anderen Musiktonwellenformsignale schließlich als die Musiktöne von dem vorgegebenen einem oder zwei Virtuell-Lautsprechern an bestimmten Tonbildpositionen erzeugt. Die Tonbildpositionen, die den Tonbereichen entsprechen, die jeweils von der tiefsten zu der höchsten Tonhöhe angeordnet sind, werden somit sequentiell von der der linksseitigen Position zu der rechtsseitigen Position längs einer um den Spieler P gezogenen Kreislinie (vergl. Fig. 1(B)) angeordnet. Folglich werden, wenn der Spieler P nacheinander die Tasten von der tiefsten Tonhöhe zu der höchsten Tonhöhe anschlägt, die Tonbildpositionen sequentiell von der linksseitigen Position zu der rechtsseitigen Position längs der oben erwähnten Kreislinie bewegt. Es ist also möglich, die linken/rechten und vorderen/hinteren Positionierung der Tonbilder zu steuern.
Wenn die Schaltungselemente der Matrixsteuereinheit MTR1 wie in Fig. 2(A) angeordnet und verbunden sind, werden andererseits die Musiktonwellenformsignale jedes Tonbereichs schließlich als die Musiktöne von einem oder beiden Virtuell- Lautsprechern VS10, VS13 erzeugt. Die Positionierungssteuerung der Tonbilder wird daher auf der Verbindungslinie dieser Virtuell-Lautsprecher gesteuert. In diesem Fall ist die Steuerung des vor-/hinterseitigen Klangfüllebildes im Vergleich zu der aus Fig. 1(A) gering. Jedoch im Vergleich zu dem Zustand, bei dem die Musiktöne nur von den linken/rechten Lautsprechern SP(L), SP(R) erzeugt werden, kann dieses Beispiel die Steuerung des vor-/hinterseitigen Klangfüllebildes verbessern.
Wie zuvor beschrieben, ändert die erste Ausführungsform die Zuordnungsart der Musiktonwellenformsignale mittels der Matrixsteuereinheit MTR1. Es ist daher möglich, die Steuerungsart der Tonbilder mit Leichtigkeit zu ändern.

(3) Modifiziertes Beispiel

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild eines modifizierten Beispiels der vorhergehenden ersten Ausführungsform, in der acht Verzögerungsschaltungen DL50-DL57 verwendet sind, die zur Erzeugung der Virtuell-Lautsprecher benutzt werden. In Fig. 5 ist die Darstellung in der Matrixsteuereinheit MTR1 teilweise weggelassen, so daß dort auch acht Addierer vorgesehen sind, die jeweils den oben erwähnten acht Verzögerungsschaltungen DL50-DL57 entsprechen. Nach dem Aufbau dieses modifizierten Beispiels entstehen acht Virtuell-Lautsprecher, so daß die Musiktonwellenformsignale diesen Virtuell-Lautsprechern entsprechend zugeordnet werden können. Aufgrund des Schaffens der acht Virtuell-Lautsprecher ist es möglich, eine präzisere Steuerung der Tonbildpositionen durchzuführen.

[B] Zweite Ausführungsform

Nachfolgend wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezugnehmend auf Figur B beschrieben, in der einige Teile weggelassen werden, die denen der vorangegangenen ersten Ausführungsform entsprechen.
In Fig. 6 bezeichnen die Bezugszeichen STR60-STR65 jeweilige Tongeneratoren, die durch das MIDI-Signal (d. h., einem digitalen Signal, dessen Format auf dem Musical Instruments Digital Interface -Standard beruht) gesteuert werden. Einer der von dem MIDI-Signal bezeichneten Tongeneratoren STR60-STR65, wird zur Erzeugung des Musiktonwellenformsignals aktiviert. Die Ausgaben dieser Tongeneratoren STR60- STR65 werden jeweils den Verzögerungsschaltungen DL60-DL65 zugeführt, die jeweils zur Bildung der Virtuell-Lautsprecher verwendet werden. Die Ausgaben der Verzögerungsschaltungen DL60-DL65 werden dann jeweils mit vorgegebenen Koeffizienten multipliziert, so daß einige der multiplizierten Ausgaben in den Addierern VSR1-VSR4, VSL1-VSL4 addiert werden, deren Additionsergebnisse der Übersprechunterdrückungsschaltung 2 zugeführt werden.
Gemäß dem Aufbau der oben erwähnten zweiten Ausführungsform wird die Ausgabe jedes Tongenerators als der Musikton von einem bestimmten Virtuell-Lautsprecher erzeugt. Wenn sechs Saiten einer Gitarre jeweils mit sechs Tongeneratoren STR60- STR65 verbunden werden, ist es somit möglich, die Tonerzeugungsart einer Gitarre für jede Saite gut zu simulieren. Warum eine solch gute Simulierung durch die zweiten Ausführungsform vollzogen werden kann, begründet sich wie folgt:
Wenn sich die Gitarre in der Nähe des Zuhörers befindet, so daß die Saiten sich auch nahe bei den Ohren des Zuhörers befinden, kann der Zuhörer den von jeder Gitarrenseite erzeugten einzelnen Ton deutlich unterscheiden. Wird jedoch die Entfernung zwischen dem Zuhörer und der Gitarre größer, so wird die Tonbildtrennung von jeder Gitarrensaite schwächer. Schließlich werden die von allen Saiten der Gitarre erzeugten Töne daher als ein Gesamtton wahrgenommen, der von einem Tonerzeugungspunkt erzeugt wird. Durch entsprechendes Setzen der Verzögerungszeiten der Verzögerungsschaltungen DL60-DL65 und der Koeffizienten, die mit den Ausgaben der Verzögerungsschaltungen DL60-DL65 multipliziert werden, ist es möglich, einen Eindruck von der Entfernung, die zwischen Instrument und Zuhörer liegt, zu vermitteln.
Indessen kann die Entfernung zwischen der Person und der virtuellen Tonquelle, die in der Verzögerungsschaltung in Fig. 7 realisiert ist, berechnet werden. Hierin bezeichnet "r" den Radius des Kopfes der Person M; "d" bezeichnet eine Entfernung zwischen der Tonquelle und dem Mittelpunkt des Kopfes und "θ" bezeichnet einen Winkel, der von der Tonquelle und der vorderseitig gerichteten Linie des Kopfes gebildet wird. In diesem Fall können die Entfernungen "dr" und "dl" mit den folgenden Gleichungen berechnet werden, wobei "dr" eine Entfernung zwischen der Tonquelle und dem rechten Ohr der Person und "dl" eine Entfernung zwischen Tonquelle und dem linken Ohr der Person bezeichnen.
dr² = r² + d² - 2rd sin θ (1)
dl² = r² - d² + 2rd sin θ (2)
Durch Berechnung dieser Entfernungen dr, dl für jede der Saiten ist es möglich, jeweils die Faktoren zur Konzipierung der Verzögerungsschaltungen DL60-DL65 zu bestimmen.
In den vorher erwähnten Ausführungsformen kann der Spieler, das Verbindungsmuster der Matrixsteuereinheit MTR1 und die jedem der Multiplizierer zugeführten Koeffizienten willkürlich setzen. Oder es ist möglich, mehrere Verbindungsmuster und mehrere Werte für jeden Koeffizienten in voraus zu speichern, so daß der Spieler eines von diesen beliebig auswählen kann.

[C] Dritte Ausführungsform

Im folgenden wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Fig. 8 bis 10 beschrieben, in denen die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 bei einem Spielgerät 9 verwendet wird.
Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Konfiguration eines Spielgerätes 9. Hierin bezeichnet 10 eine Steuereinheit, welche die Joystickeinheit, Trackballeinheit und mehrere Arten von Druckknopfschaltern (nicht gezeigt) so steuert, daß deren Betriebszustände zu einem Steuerabschnitt 11 übermittelt werden. Der Steuerabschnitt 11 enthält eine zentrale Rechnereinheit (d. h., CPU) und mehrere Arten von Interfaceschaltungen, wobei er die Aufgabe hat, die vorgegebenen Spielprogramme auszuführen, die in einem Programmspeicher 12 gespeichert sind. Das Spiel schreitet somit fort, während die Gesamtsteuerung des Spielgerätes von dem Steuerabschnitt 11 durchgeführt wird. Im Verlauf des Spiels sammelt und speichert ein Arbeitsspeicher 13 mehrere Arten von Daten, die während der Ausführung der Spielprogramme erhalten werden. Im Ansprechen auf das auszuführende Spielprogramm speichert ein Visuell-Bildinformationsspeicher 14 die anzuzeigenden Visuell-Bilddaten, wobei sie die Information der visuellen Bilder repräsentieren, die den Symbolbildern C1, C2, C3 (mit der allgemeinen Bezeichnung "C") und den Hintergrundbildern BG1, BG2, BG3 (mit der allgemeinen Bezeichnung "BG") entsprechen. Diese Symbolbilder können den visuellen Bildern einer Person, eines Automobils, eines Flugzeugs, eines Tieres oder anderer Objekte entsprechen. Die oben erwähnten Visuell-Bilddaten werden im Verlauf des Spiels ausgelesen, so daß das entsprechende visuelle Bild an der vorgesehenen Stelle eines Anzeigeschirms einer Anzeigeeinheit 15 in der vorgesehenen Anzeigegröße im Ansprechen auf den Spielverlauf angezeigt wird.
Als nächstes speichert ein Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeicher 16 die Parameter, durch welche die Anzeigeposition des Symbols C in der Anzeigeeinheit 15 an der richtigen Stelle, die der Tonbildposition in dem zweidimensionalen Bereich entspricht, festgelegt wird. Fig. 9 zeigt den Speicheraufbau des oben erwähnten Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeichers 16. Fig. 10 verdeutlicht die räumliche Beziehung zwischen dem Spieler P des Spiels und dem Spielgerät 9 in dem zweidimensionalen Bereich. Die X/Y- Koordinaten des in Fig. 9 gezeigten Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizienten konvertierungsspeichers 16 können den X/Y-Koordinaten des Anzeigebildschirms der Anzeigeeinheit 15 entsprechen. In Fig. 9 werden die Nummern des Ausgabekanal Ch der Tonquelle 17 und einige der Koeffizienten CM1-CM12, die von den Multiplizierern M1-M12 in der Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 verwendet werden, in dem Speicherbereich gespeichert, der durch die Werte der X/Y- Koordinaten bestimmt wird, die die Anzeigeposition des Symbols C in der Anzeigeeinheit 15 bezeichnen. In einem mit "AR" bezeichneten Bereich wird beispielsweise der Wert "13" als die Ausgabekanalnummer gespeichert, während die anderen Werte "0,6" und "0,8" auch als die Koeffizienten CM5, CM6 gespeichert werden, die für die Multiplizierer M5, M6 verwendet werden.
Die X/Y-Koordinaten des Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeichers 16 werden ensprechend denen des in Fig. 10 gezeigten tatsächlichen zweidimensionalen Bereichs gesetzt. Die Anzeigeposition des Symbols C in der Anzeigeeinheit 15 entspricht der tatsächlichen zweidimensionalen Position des Spielers, wie in Fig. 10 demonstriert. Durch entsprechedes Setzen der Parameter werden die Töne daher von der tatsächlichen Position, die der Anzeigeposition des Symbols C entspricht, erzeugt. Der Speicherbereich des Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeichers 16 wird größer gewählt als der Anzeigebereich der Anzeigeeinheit 15. In diesem Fall werden die richtige Kanalnummer Ch und einige der Koeffizienten CM1-CM12 so gespeichert, daß sogar dann, wenn das Symbol C auf den Koordinaten liegt, deren Position von der Anzeigeeinheit 15 nicht angezeigt werden kann, die Töne von der tatsächlichen Position, die den Koordinaten des Symbols C entspricht, erzeugt werden. Die Anzeigeposition des Symbols C wird so gesteuert, daß sie im Ansprechen auf den Spielverlauf auf der Grundlage des im Programmspeicher 12 gespeicherten Spielprogramms automatisch oder im Ansprechen auf die manuelle Betätigung, die der Steuereinheit 10 zugeführt wird, geändert wird.
Die Tonquelle 17 weist mehrere zur Erzeugung der Töne verwendete Kanäle auf, die jeweils zeitlich gestaffelt betrieben werden. Im Ansprechen auf die von dem Steuerabschnitt 11 gegebene Anweisung, erzeugt jeder Kanal ein Musiktonwellenformsignal. Ein derartiges Musiktonwellenformsignal wird einem oder einigen vorgegebenen der acht Kanäle Ch10-Ch17 der Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 geliefert. Insbesondere wird das Musiktonwellenformsignal, welches sich auf das Symbol C bezieht, an einen bestimmten Kanal Ch übermittelt, der durch die vorausgegangene Ausgabekanalnummer Ch bezeichnet wird. Wie zuvor beschrieben, weist die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 den Fig. 1(A) gezeigten elektronischen Aufbau auf, bei dem die vorgegebenen Koeffizienten CM1-CM12 jeweils den Multiplizierer M1-M12 so zugeführt werden, daß die Tonbildposition während der Erzeugung der Töne von den Lautsprechern SP(L), SP(R) gesteuert wird.
Den oben beschriebenen elektronischen Anordnungen zufolge wird, wenn das Spielgerät 9 mit Energie versorgt wird, der Steuerabschnitt 11 zur Programmdurchführung der im Programmspeicher 12 gespeicherten Programme so aktiviert, daß das Spiel weiterläuft. Dem Spielverlauf folgend wird eines der Hintergrundbilder BG1, BG2, BG3 selektiv aus dem Visuell-Bildinformationsspeicher 14 ausgelesen, so daß das ausgewählte Hintergrundbild auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigeeinheit 15 angezeigt wird. Auf ähnliche Weise wird eines der Symbolbilder C1, C2, C3 selektiv so ausgelesen, daß das ausgewählte Symbolbild auf der Anzeigeeinheit 15 angezeigt wird. Der Steuerabschnitt 11 gibt dann einen Befehl an die Tonquelle 17, so daß die Musiktonwellenformsignale erzeugt werden, die der Hintergrundmusik entsprechen im Ansprechen auf den Spielfortgang. Außerdem weist der Steuerabschnitt 11 die Tonquelle 17 auch an, andere Musiktonwellenformsignale mit Musiktoncharakteristiken (wie Klangfarbe, Tonhöhe, Klangeffekte usw.) zu erzeugen, die dem Symbol C entsprechen. Der Steuerabschnitt 11 liest zudem die Ausgabekanalnummer Ch und den Koeffizienten cm (d. h., einen oder einige der CM1-CM12) aus dem Speicherbereich des Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeichers 16 aus, die der Anzeigeposition des Symbols C auf der Anzeigeeinheit 15 entsprechen. Anschließend werden die gelesenen Daten an die Tonquelle 17 bzw. die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 weitergeleitet. In diesem Fall erzeugt die Tonquelle 17 das dem Symbol C entsprechende Musiktonwellenformsignal, und dieses Musiktonwellenformsignal wird an die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 von demjenigen Kanal Ch ausgegeben, welcher von der Ausgabekanalnummer Ch bestimmt ist. Die anderen Musiktonwellenformsignale werden ebenfalls an die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 von den entsprechenden Kanälen jeweils ausgegeben. In der Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 wird jeder der aus dem Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeicher 16 ausgelesenen Koeffizienten cm an den jeweiligen der Multiplizierer M1-M12 weitergeleitet. Die Tonbildposition jedes Kanals wird so ansprechend auf den Koeffizienten cm fixiert, und folglich werden die Musiktöne von den Lautsprechern SP(L), SP(R) bei den festgelegten Tonbildpositionen erzeugt.
Bedient ein Spieler P zielgerichtet die Steuereinheit 10, um das Symbol C zu bewegen, wird der Steuerabschnitt 11 so betrieben, daß die in der Anzeigeeinheit 15 angezeigte Anzeigeposition des Symbols C um die Entfernung bewegt wird, die der der Steuereinheit 10 zugeführten manuellen Betätigung entspricht. In diesem Fall werden eine neue Ausgabekanalnummer Ch und ein Koeffizient cm aus dem Speicherbereich des Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeichers 16 ausgelesen, die der neuen Anzeigeposition des Symbols C entsprechen, und folglich werden diese Daten an die Tonquelle 17 bzw. die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 1 weitergeleitet. Daher wird auch die augenblickliche Tonbildposition in Ansprechen auf die Bewegung des Symbols C bewegt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn das das visuelle Bild des Flugzeugs repräsentierende Symbol C sich außerhalb des Anzeigebereiches der Anzeigeeinheit 15 befindet und ein derartiges Symbol C von hinten näher zu dem Spieler P bewegt wird, das Symbol C in der Tat nicht auf dem Anzeigeschirm der Anzeigeeinheit 15 angezeigt. Da jedoch der Koordinaten/Tonbildpositions-Koeffizientenkonvertierungsspeicher 16 einen Speicherbereich besitzt, welcher größer als der Anzeigebereich der Anzeigeeinheit 15 ist, werden die dem Symbol C entsprechenden Töne tatsächlich so erzeugt, daß die Töne sich dem Spieler von hinten nähern. Folglich kann der Spieler P die Existenz und Bewegung eines Flugzeugs ausmachen, dessen visuelles Bild tatsächlich nicht angezeigt ist. So kann ein brandneuer Live-Audio-Effekt vermittelt werden, den man durch ein konventionelles Spielgerätesystem nicht erhalten kann.
Die vorliegende Ausführungsform bewerkstelligt die Bewegung des Symbols C in dem zweidimensionalen Koordinatensystem. Die vorliegende Erfindung ist dahingehend natürlich nicht eingeschränkt, so daß die vorliegende Ausführungsform modifiziert werden kann, die Bewegung des Symbols C in einem dreidimensionalen Koordinatensystem zu verwirklichen. Bei einer derartigen Modifizierung wird die Anzahl der Lautsprecher erhöht und sie werden in einem dreidimensionalen Raum angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die X/Y-Koordinaten der Anzeigeeinheit 15 entsprechend denen des tatsächlichen zweidimensionalen Bereichs gesetzt. Diese Ausführungsform kann jedoch auch modifiziert werden, um ein Autorennspiel zu simulieren. In diesem Fall wird lediglich das Symbol C, das vor dem Spieler P abgebildet ist, in der Anzeigeeinheit 15 angezeigt, wobei der visuelle Bereich des Spielers P mit dem Anzeigebereich der Anzeigeeinheit 15 zur Deckung gebracht wird.

[D] Vierte Ausführungsform

Nachfolgend wird die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle modifiziert ist, um auf ein Filmsystem, Videospielgerät (oder Telespielgerät) oder ein sogenanntes CD-I-System übertragen zu werden, in dem die Tonbildposition in Ansprechen auf ein Videobild gesteuert wird.
Vor der detaillierten Beschreibung der vierten Ausführungsform in Verbindung mit Fig. 11 bis 13, wird eine Beschreibung zum Hintergrund der vierten Ausführungsform unter Bezug auf Fig. 14 und 15 gegeben.
Die sogenannte Binauraltechnik ist bekannt als die Technik, die die Tonbildposition in dem dreidimensionalen Raum steuert und fixiert. Nach der bekannten Technik werden die Töne mitttels Mikrophonen aufgezeichnet, die sich innerhalb der Ohren des im vorhergehenden genannten Modellkopfes befinden, so daß die aufgenommenen Töne unter Verwendung eines Kopfhörers reproduziert werden, um die Tonbildposition wiederzuerkennen, die an einer vorgegebenen Position in dem dreidimensionalen Raum fixiert ist. In jüngster Zeit versucht man den Tonbereich zu simulieren, der entsprechend der Form des Modellkopfes gebildet wird. Durch Simulierung der Übertragungsfunktion der Töne, die in dem dreidimensionalen Raum mittels einer digitalen Signalverarbeitungstechnik übertragen werden, wird die Tonbildposition in dem dreidimensionalen Raum fixiert.
Das Koordinatensystem des oben erwähnten dreidimensionalen Raumes läßt sich an Hand der Abbildung der Fig. 14 definieren. In Fig. 14 bezeichet "r" einen Abstand von dem Ursprung "O"; φ bezeichnet einen Azimuthwinkel in bezug auf die Horizontalrichtung, die von dem Ursprung "O" ausgeht; θ bezeichnet einen Elevationswinkel in bezug auf die Horizontalfäche mit dem Ursprung "O", der dreidimensionale Raum kann somit durch die räumlichen Polarkoordinaten definiert werden. Plaziert man den Hörer oder Modellkopf in den Ursprung O, kann man seine Frontrichtung definieren als φ = 0, wogegen seine linksseitige Richtung durch φ > 0 und seine rechtsseitige Richtung durch φ < 0 definiert ist. Außerdem ist die obere Richtung durch θ > 0 definiert.
Als ein Modell, welches die Tonbildposition in dem dreidimensionalen Raum mit Hilfe der digitalen Sigalverarbeitungstechnik steuert und fixiert, plaziert man den Modellkopf in den Ursprung O und erzeugt dann ein Impulssignal beispielsweise von dem vorgegebenen Punkt A aus. Anschließend werden die dem Impulssignal entsprechenden Antworttöne von den Mikrophonen, die jeweils in den Ohren des Modellkopfes plaziert werden, wahrgenommen. Diese wahrgenommenen Töne werden in digitale Signale konvertiert, die von einem Aufnahmegerät aufgenommen werden. Diese digitalen Signale repräsentieren zwei Impulsantwortdaten, die den vom linken bzw. rechten Ohr des Modellkopfs aufgenommenen Tönen entsprechen. Diese zwei Impulsantwortdaten werden in Koeffizienten konvertiert, durch die jeweils zwei nichtrekursive Digitalfilter (im folgenden einfach als FIR-Filter bezeichnet) gegeben sind. Das Audiosignal, dessen Tonbildposition nicht fixiert ist, wird in diesem Fall zwei FIR-Filtern zugeführt, durch die man zwei digitale Ausgaben als die links/rechts-Audiosignale erhält. Diese links/rechts-Audiosignale gehen an den linken und rechten Eingang des Kopfhörers, so daß der Hörer aus diesem Kopfhörer die Stereotöne hört, als würden diese Töne von dem Punkt A erzeugt. Durch Abändern dieses Punktes A und Messen der Impulsantwort kann man die anderen Koeffizienten für die FIR-Filter erhalten. Das heißt, durch die Plazierung des Punktes A an die gewünschte Position, kann man die Koeffizienten derjenigen FIR-Filter erhalten, durch welche die Tonbildposition an der gewünschten Position fixiert werden kann. Die oben erwähnte Technik vermittelt einen Effekt, durch welchen die dreidimensionale Tonbildposition mittels des Tonwiedergabesystems des Kopfhörers bestimmt wird. Denselben Effekt kann man mittels des sogenannten Zwei-Lautsprecher-Tonwiedergabesystems erhalten, bei dem zwei Lautsprecher an den vorgegebenen Positionen vor dem Hörer positioniert werden; dies nennt man Übersprechunterdrückungstechnik.
Nach der Übersprechunterdrückungstechnik werden die Töne so wiedergegeben, als würden sie von einer bestimmten Position (d. h., einer Position der vorher genannten Virtuell-Lautsprecher) erzeugt, an der sich der reale Lautsprecher nicht befindet. Hierzu sind zwei FIR-Filter erforderlich, wenn ein Virtuell-Lautsprecher plaziert wird. Nachfolgend wird ein Satz von zwei FIR-Filtern als Klangrichtungsgerät bezeichnet.
Fig. 15 zeigt ein Blockschaltbild, das ein Beispiel des Virtuell-Lautsprecherschaltungsaufbaus zeigt, welche das oben erwähnte Klangrichtungsgerät verwendet. 102 bis 104 bezeichnen in Fig. 15 Klangrichtungsgeräte, von denen jedes zwei FIR- Filter aufweist. Diese Zeichnung stellt nur drei Klangrichtungsgeräte 102 bis 104 dar, tatsächlich sind jedoch mehrere Hundert von Klangrichtungsgeräten vorgesehen. Man kann also Hunderte von Virtuell-Lautsprechern engmaschig für alle Richtungen des Polarkoordinatensystems plazieren. Diese Virtuell-Lautsprecher sind nicht nur entlang einer kugelförmigen Oberfläche bei gleicher Entfernung r angeordnet, sondern sie werden auch perspektivisch für unterschiedliche Entfernungen r angeordnet. Ein Selektor 101 liefert selektiv das Eingabesignal an eines der Klangrichtungsgeräte derart, daß die Töne von dem vorgegebenen einen der Virtuell-Lautsprecher erzeugt werden, wobei die Tonbildposition in dem dreidimensionalen Raum gesteuert und fixiert wird. Die Addierer 105, 106 geben dabei ihre Additionsergebnisse jeweils als die links/rechts-Audioausgaben aus.
Das oben erwähnte Beispiel kann derart modifiziert werden, daß ein Klangrichtungsgerät nicht in bezug auf eine Richtung der Tonerzeugung fixiert ist. Durch Ändern der im Klangrichtungsgerät enthaltenen Koeffizienten der FIR-Filter kann man die Tonbildposition mit Hilfe von nur einem Klangrichtungsgerät bewegen.
Mittlerweile verwenden einige Kinos eine sogenannte Raumakustiktechnik, die vier oder mehr Lautsprecher verwendet. Die Töne werden daher von einem oder mehreren Lautsprechern im Ansprechen auf das Videobild erzeugt.
Realisiert man solch eine Raumakustiktechnik unter Verwendung des obigen Virtuell- Lautsprechersystems mit Hunderten von Klangrichtungsgeräten, ist es nötig, Hunderte von FIR-Filtern bereitzustellen, was die Ausmaße des Systems dermaßen vergrößert, das letzlich auch die Kosten des Systems steigen werden. Sogar im Falle des letzteren Systems, welches nur ein Klangrichtungsgerät hat, ist es nötig, Hunderte von Koeffizienten für die FIR-Filter zu schaffen, was nicht realistisch ist. Da es sehr schwierig ist, eine so große Anzahl von Koeffizienten in Echtzeit zu steuern oder zu ändern. Wenn man die obige Raumakustiktechnik in einem Kino realisiert, ist es zudem erforderlich, viele Verstärker und Lautsprecher zur Verfügung zu stellen, was letztlich die Kosten der Einrichtung in die Höhe treibt.

(a) Aufbau der vierten Ausführungsform

Nachfolgend wird die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild des Gesamtaufbaus des Videospielsystems. Hier erzeugt ein Spielgerät 21 ein Videosignal VS, ein linksseitiges Musiktonsignal ML, ein rechtsseitiges Musiktonsignal MR, ein Klangeffektsignal EFS, ein Panoramasignal PS und ein Szenenidentifizierungssignal SCS. Bei Empfang des Klangeffektsignals EFS, des Panoramasignals PS und des Szenenidentifizierungssignals SCS, belegt eine Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 22 das Klangeffektsignal EFS mit einem fixierten Tonbild, wobei so zwei Signale EFSL, EFSR erzeugt werden. Dann addiert ein Addierer 25 die Signale EFSR und MR, während ein Addierer 26 die Signale EFSL und ML addiert. Die Ergebnisse der von den Addierern 25 bzw. 26 durchgeführten Additionen werden an einen Verstärker 24 übermittelt. Der Verstärker 24 verstärkt diese Signale so, daß die verstärkten Signale an den linken bzw. rechten Lautsprecher (repräsentiert durch 43, 44 in Fig. 13) ausgegeben werden. Das Videosignal VS wird dann an ein Videogerät 23 gegeben, so daß für die Person das Videobild angezeigt wird.
Das Spielgerät 21 ist wie ein bekanntes Videospielgerät aufgebaut, das so konzipiert ist, daß als Antwort auf die Betätigungen durch den Spieler des Spiels die im Ansprechen auf das Videosignal VS angezeigte Szene verändert oder die Position des Symbolbildes bewegt wird. Während des Spieles werden die Musiktonsignale ML, MR als die Hintergrundmusikwiedergabe ausgegeben. Zusätzlich zu dieser Hintergrundmusik werden auch die anderen Töne erzeugt. Die Töne beispielsweise, die dem Symbolbild entsprechend, das im Ansprechen auf die Betätigung des Spielers bewegt wird, oder die anderen Töne, die den anderen Symbolbildern entsprechen, die automatisch durch Steuerung der in das Spielgerät 21 eingebauten Steuereinheit bewegt werden, werden durch das Klangeffektsignal EFS erzeugt. Im Falle des Autorennspiels werden die Motorengeräusche der Autos automatisch erzeugt.
Das Szenenidentifizierungssignal SCS wird zur Bestimmung der Position des Virtuell- Lautsprechers entsprechend der Szene verwendet. Jedesmal wenn die Szene geändert wird, wird dieses Szenenidentifizierungssignal SCS als die Information, die die geänderte Szene repräsentiert, erzeugt. Ein derartiges Szenenidentifizierungssignal SCS wird in einer Speichereinheit (nicht gezeigt), die in das Spielgerät 21 eingebaut ist, in voraus gespeichert. Genauer gesagt, wird dieses Signal in dem vorgegebenen Bereich angrenzend an den Bereich gespeichert, der die Daten speichert, die das Hintergrundbild für jede Szene des Spiels repräsentieren. Wird die Szene geändert, so wird dieses Signal simultan ausgelesen.
Das Panoramasignal PS steht für eine bestimmte Position, die sich zwischen zwei Virtuell-Lautsprechern befindet. Durch Variieren des Wertes dieses Panoramasignals PS zwischen "0" und "1" ist es möglich, die Tonbildposition, die dem Ton entspricht, der im Ansprechen auf das Klangeffektsignal EFS erzeugt wird, zwischen zwei Virtuell-Lautsprechern frei zu ändern. In der vorliegenden Ausführungsform enthalten die Spielprogramme das Betriebsunterprogramm für das Panoramasignal PS, durch welches das Panoramasignal PS auf der Grundlage des Szenenidentifizierungssignals SCS und der angezeigten Position des dem Klangeffektsignal EFS entsprechenden Symbolbildes berechnet wird. Eine derartige Berechnung des Panoramasignals PS kann natürlich weggelassen werden, so daß im Ansprechen auf die Position des Symbols das Spielgerät 21 automatisch das Panoramasignal PS ausliest, welches in der Speichereinheit voraus gespeichert ist. Übrigens erzeugt die vorliegende Ausführungsform zwei Virtuell-Lautsprecher, welche im folgenden detailliert beschrieben werden.
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild, das einen Innenaufbau der Vorrichtung zur Steuerung der Position das Bildes einer Tonquelle 22 zeigt. Ein Steuerabschnitt 31 dient als zentrale Verarbeitungseinheit (d. h., CPU), die die Gesamtsteuerung dieser Vorrichtung 22 durchführt. Dieser Steuerabschnitt 31 empfängt das im vorhergehenden beschriebene Szenenidentifizierungssignal SCS und das Panoramasignal PS. Ein Koeffizientenspeicher 32 speichert die Koeffizienten der FIR-Filter. Wie zuvor beschrieben, wird die Impulsantwort für den Virtuell-Lautsprecher gemessen, der an der gewünschten Position plaziert ist, so daß die oben erwähnten Koeffizienten auf der Grundlage des Meßergebnisses bestimmt werden. Um den Virtuell-Lautsprecher an der der Spielszene entsprechenden optimalen Stelle zu plazieren, berechnet man die Koeffizienten für die FIR-Filter für mehrere Positionen der Virtuell-Lautsprecher in voraus, und folglich werden diese Koeffizienten in den Adressen der dem Szenenidentifizierungssignal SCS entsprechenden Speichereinheit gespeichert. Wie zuvor beschrieben, ist jedes der Klangrichtungsgeräte 33, 34 aus zwei FIR-Filtern aufgebaut. Der dem FIR-Filter zugeführte Koeffizient kann durch die vom Steuerabschnitt 31 gegebenen Koeffizientendaten geändert werden.
Im Ansprechen auf das Szenenidentifizierungssignal SCS liest der Steuerabschnitt 11 die Koeffizientendaten, die den Virtuell-Lautsprechern L bzw. R entsprechen, aus dem Koeffizientenspeicher 32 aus, und folglich werden die ausgelesenen Koeffizientendaten den Klangrichtungsgeräten 33 bzw. 34 zugeführt. Wenn die Koeffizienten empfangen werden, führt jedes der Klangrichtungsgeräte 33, 34 die vorgegebene Signalverarbeitung an dem Eingabesignal der FIR-Filter durch und plaziert dadurch den Virtuell-Lautsprecher an der dem Szenenidentifizierungssignal SCS entsprechenden optimalen Position.
Das Klangeffektsignal EFS wird den Klangrichtungsgeräten 33, 34 über die Multiplizierer 35 bzw. 36 zugewiesen. Diese Multiplizierer 35, 36 empfangen ebenfalls die jeweiligen Multiplikationskoeffizienten, die den Werten "PS", "1-PS" entsprechen, von dem Steuerabschnitt. Dabei steht der Wert "PS" für den Wert des Panoramasignals PS, während der Wert "1-PS" das Einer-Komplement des Panoramasignals PS darstellt. Die Ausgaben der ersten FIR-Filter in den Klangrichtungsgeräten 33, 34 werden von einem Addierer 37 addiert, während die anderen Ausgaben der zweiten FIR-Filter in den Klangrichtungsgeräten 33, 34 von einem weiteren Addierer 38 addiert werden. Diese Addierer 37, 38 geben daher ihre Additionsergebnisse als Signale für die Lautsprecher 43 bzw. 44 aus. Diese Signale werden an eine Übersprechunterdrückungsschaltung 39 weitergegeben.
Die Übersprechunterdrückungsschaltung 39 dient zum Löschung der in den Tönen enthaltenen Übersprechkomponente. Das Übersprechphänomen taucht beispielsweise zwangsläufig beim Erzeugen der Töne von den Lautsprechern 43, 44 in Fig. 13 auf. Aufgrund dieses Übersprechphänomens beeinflußt die vom linken Lautsprecher erzeugte Klangkomponente den Ton, der vom rechten Lautsprecher für das rechte Ohr des Hörers erzeugt wird, während die vom rechten Lautsprecher erzeugte Klangkomponente den Ton beeinflußt, der vom linken Lautsprecher für das linke Ohr des Hörers erzeugte wird. Um also die oben erwähnten Übersprechkomponenten zu löschen, führt die Übersprechunterdrückungsschaltung 39 mittels eines phaseninvertierten Signals mit einer Phase, die umgekehrt zu der der Übersprechkomponente ist, den Konvolutionsvorgang durch. Während des Betriebs dieser Übersprechunterdrückungsschaltung 39 werden die Ausgaben des Klangrichtungs gerätes 33 in die Töne konvertiert, die von dem linken Ohr nur aus dem linken Lautsprecher in etwa zu hören sind, während die Ausgaben des Klangrichtungsgerätes 34 in die Töne umgewandelt werden, die vom rechten Ohr nur aus dem rechten Lautsprecher in etwa gehört werden. So eine Tonzuweisung kann in etwa die Situation realisieren, in welcher der Hörer die Töne mit einem Kopfhörer hört.
Die Übersprechunterdrückungsschaltung 39 empfängt vom Steuerabschnitt 31 ein Übersprech-Bypasssignal BP. Dieses Übersprech-Bypasssignal BP wird automatisch von dem Steuerabschnitt 31 erzeugt, wenn der Kopfhörerstecker in die Kopfhörerbuchse (nicht gezeigt) gesteckt wird. Wird der Kopfhörerstecker nicht eingesteckt, ist das Übersprech-Bypasssignal BP ausgeschaltet, so daß die Töne von den zwei Lautsprechern wiedergegeben werden, während sie die Übersprechkomponenten wie zuvor beschrieben löschen. Wird hingegen der Kopfhörerstecker eingesteckt, wird der Übersprechlöschungsvorgang unterdrückt, so daß die Signale an den Kopfhörer, in dem die Töne wiedergegeben werden, übermittelt werden.
Nachfolgend wird das Verfahrens beschrieben, wie die Tonbildposition durch das Panoramasignals PS gesteuert und fixiert wird. Wenn der Wert des Panoramasignals PS gleich Null ist, wird das obige Klangeffektsignal EFS nur an das Klangrichtungsgerät 34 übermittelt. Die Tonbildposition ist somit auf die Position des Virtuell-Lautsprechers (d. h. die Position des Lautsprechers 45 in Fig. 13) fixiert, welcher vom Klangrichtungsgerät 34 plaziert wird. Ist der Wert des Panoramasignals PS hingegen der Wert "1", 50 wird das Klangeffektsignal EFS nur an das Klangrichtungsgerät 33 übermittelt, und demzufolge wird die Tonbildposition dann auf die Position des Virtuell-Lautsprechers (d. h., die Position des Lautsprechers 46) fixiert, welcher vom Klangrichtungsgerät 33 plaziert wird. Wird das Panoramasignal PS auf einen Punkt zwischen "0" und "1" gesetzt, wird die Tonbildposition ensprechend des Panoramasignals PS auf eine Unterteilungsstelle zwischen den Virtuell- Lautsprechern 45, 46 festgesetzt.

(b) Betriebsweise der vierten Ausführungsform

Es folgt eine Beschreibung der Betriebsweise der vierten Ausführungsform unter Bezug auf Fig. 13. In Fig. 13 wird ein Spieler 41 in der Mitte positioniert, wobei sich der linksseitige Lautsprecher 43 vom Spieler 41 aus auf einer Position vorne links befindet, die durch φ = 45º, θ = 0º, r = 1,5 m definiert ist, während sich der rechtsseitige Lautsprecher 44 vom Spieler 41 aus auf einer Position vorne rechts befindet, die durch φ = -45º, θ = 0º, r = 1,5 m definiert ist. Vor dem Spieler 41 befindet sich ein Anzeigeschirm 42 eines Videogerätes 23. In der vorliegenden Ausführungsform hat dieser Anzeigeschirm 42 eine flache Plattenform, man kann jedoch diesen Schirm durch die gekrümmte Oberfläche bilden, welche den Spieler 41 umgibt.
Der Spieler 41 spielt beispielsweise das Spiel und es wird die Duellszene eines Western dargestellt. In diesem Fall gibt das Spielgerät 21 das Szenenidentifizierungssignal SCS an den Steuerabschnitt 31 der Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 22 aus, wobei dieses Szenenidentifizierungssignal SCS den vorgegebenen die Szene identifizierenden Wert, z. B. den vier-Bit Datensatz "0111", hat. Anschließend liest der Steuerabschnitt 31 einen Koeffizientendatensatz CL entsprechend dem Szenenidendifizierungssignal SCS aus dem Koeffizientenspeicher 32 aus, wobei dieser Koeffizientendatensatz CL den Koeffizienten für das FIR-Filter repräsentiert, welches der Position des linksseitigen Virtuell-Lautsprechers 45 (definiert durch φ = 85º, θ = 0º, r = 3,5 m) entspricht. Dieser Koeffizientendatensatz CL wird dem Klangrichtungsgerät 33 übermittelt. Der Steuerabschnitt 31 liest zusätzlich auch einen weiteren Koeffizientendatensatz CR, welcher den Koeffizienten für das der Position des Virtuell-Lautsprechers 46 rechts oben (gegeben durch φ = -40º, θ = 65º, r = 15,0 m) entsprechende FIR-Filter repräsentiert. Dieser Koeffizientendatensatz CR wird dem Klangrichtungsgerät 34 übermittelt. Damit werden die Virtuell-Lautsprecher 45, 46 an ihren entsprechenden Positionen plaziert, wie in Fig. 13 gezeigt ist.
Das Spielgerät 21 erzeugt die Musiktonsignale ML, MR, die an die Lautsprecher 43, 44 über die Addierer 25, 26 und den Verstärker 24 geschickt werden, wobei eine für die Duellszene passende Musik reproduziert wird, während die anderen Hintergrundtöne, wie zum Beispiel Geräusche des Winds, ungeachtet der Tonbildpositionssteuerung ebenfalls erzeugt werden. Als Erwiderung auf die Schußszene eines Revolverhelden, der bildlich dargestellt ist und die Rolle des Feindes für Spieler 41 in dem Revolverduellspiel spielt, wird das Klangeffektsignal EFS, das ein Revolverschußgeräusch repräsentiert, an die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 22 übermittelt. Wenn der Wert des Panoramasignals PS gleich Null ist, ertönt in diesem Fall der Revolverschuß von der Position des Virtuell- Lautsprechers R46. Ein derartiger Klangeffekt entspricht der Szene, in der der Revolverheld einen Schuß abfeuert, wobei er von der zweiten Etage des Saloons auf den Spieler 41 zielt. Wenn andererseits der Wert des Panoramasignals PS gleich "1" ist, so könnte der Revolverschuß in einer Szene ertönen, in welcher sich der Revolverheld auf der linken Seite sehr nahe beim Spieler 41 befindet und dann auf den Spieler 41 schießt. Wenn der Wert des Panoramasignals PS auf einen bestimmten Wert zwischen "0" und "1" gesetzt wird, befindet sich der Revolverheld an einer Unterteilungsstelle auf der Verbindungslinie zwischen den Virtuell-Lautsprechern 45, 46, und dann ertönt der Schuß.
Das Spielgerät 21 ist so gestaltet, daß sogar in der selben Duellszene des Westerns, jedesmal wenn die Position des Feindes geändert wird, ein neues Szenenidentifizierungssignal SCS (mit einem neuen Binär-Wert wie "1010") erzeugt und an die Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle 22 ausgegeben wird. Die Änderung der Position des Feindes wird also wie die Änderung der Szene behandelt. Die Virtuell-Lautsprecher werden ansprechend auf die neue Szene erneut positioniert.
Neben dem oben erwähnten Westernspiel, kann das Spielgerät 21 auch ein Autorennspiel abspielen. Dabei gibt das Spielgerät 21 ein neues Szenenidentifizierungssignal SCS (mit einem Binär-Wert wie "0010") aus, mit dem der Steuerabschnitt 31 zwei Koeffizientendaten ausgibt, die jeweils dem rechts/vorderseitigen Virtuell-Lautsprecher und dem rechts/hinterseitigen Virtuell-Lautsprecher entsprechen. Diese Koeffizientendaten werden an die Klangrichtungsgeräte 33 bzw. 34 übermittelt. In diesem Fall repräsentieren die obigen Signale ML, MR die Hintergrundmusik und die Motorengeräusche des vom Spieler 41 zu lenkenden Autos. Das obige Signal EFS repräsentiert die Motorengeräusche der anderen Autos, die bildlich dargestellt auf der Rennstrecke fahren. Auf der Grundlage des vorhergehenden Betriebsunterprogramms wird das Panoramasignal PS im Ansprechen auf die Positionsbeziehung zwischen dem Auto des Spielers und den anderen Autos berechnet und erneuert ausgewechselt. Wenn ein anderes Auto schneller fährt als das des Spielers, so daß dieses andere Auto vor das Auto des Spielers gelangt, erfolgt die Steuerung so, daß der Wert des Panoramasignals PS schrittweise von "0" auf "1" erhöht wird. Ansprechend auf die Szene, in der ein anderes Auto sich vor das Auto des Spielers setzt, wird die Tonbildposition des Motorengeräusches des anderen Autos so gesteuert, daß sie sich schrittweise voran bewegt.
Wie oben beschrieben wird die vierte Ausführungsform bei dem Spielgerät verwendet. Trotzdem kann die vorliegende Ausführungsform so modifiziert werden, daß die Tonbildpositionssteuerung ansprechend auf eine von ein dem Videodisk-Spieler abgespielte Videoszene durchgeführt wird. Auch kann man die vorliegende Ausführungsform bei einem CD-I-System anwenden. In diesem Fall können das obige Szenenidentifizierungssignal SCS und das Panoramasignal PS auf der für das Audiosignal bereitgestellten unteren Codespur aufgezeichnet werden.
Ferner verwendet die vorliegende Ausführungsform zwei Klangrichtungsgeräte, es ist jedoch möglich, die vorliegende Ausführungsform dahingehend zu modifizieren, daß drei oder vier Klangrichtungsgeräte vorgesehen sind, um kompliziertere Videoszenen zu bewältigen. In diesem Fall muß an dem Panoramasignal PS die komplizierte Steuerung vorgenommen werden. Es ist jedoch nicht nötig, Hunderte von Klangrichtungsgeräten bereitzustellen oder Hunderte von Koeffizienten für die FIR-Filter simultan zu ändern.
Das Klangrichtungsgerät der vorliegenden Ausführungsform ist zudem mit FIR-Filtern bestückt, dieses Gerät kann jedoch mit rekursiven Digitalfiltern (d. h., IIR-Filtern) gebaut werden. Das sogenannte Notchfilter ist beispielsweise nützlich beim Fixieren der Tonbildposition in bezug auf die Elevationswinkelrichtung. Es ist auch bekannt, daß das Bandpassfilter, das ein spezifisches Frequenzband steuert, bei der Steuerung der Tonbildposition in bezug auf die Vorwärts/Rückwärts-Richtung nützlich ist. Realisiert man ein solches Filter mittels der IIR-Filter, so kann der Grad der Fixierung der Tonbildposition im Vergleich zu den FIR-Filtern reduziert werden. Dennoch hat das IIR-Filter verglichen mit dem FIR-Filter einen einfachen Aufbau, so daß die Anzahl der Koeffizienten reduziert werden kann. Das IIR-Filter hat kurz gesagt den Vorteil, daß die Steuerung einfach zu machen ist.
Letzlich kann diese Erfindung auf noch andere Weise praktiziert und realisiert werden, ohne von dem in den angehängenden Ansprüchen definierten Charakter abzuweichen. Die hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind veranschaulichend aber nicht beschränkend, wobei der Bereich der Erfindung durch die anhängenden Ansprüchen charakterisiert ist und alle Variationen, die durch die Ansprüche abgedeckt sind, hierin eingeschlossen sein soll.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle, welche Vorrichtung folgendes aufweist:

Tonsignaleingabemittel (CH10-17) zur Eingabe von Tonsignalen;

wenigstens zwei reale Lautsprecher (SP(L), SP(R)) zur Ausgabe von Ausgangstonsignalen;

eine Vielzahl von Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmitteln (DL10-13, KL10- 13, KR10-13), die an die realen Lautsprecher gekoppelt sind, wobei jedes aus der Vielzahl der Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmittel ein ihm zugeführtes Tonsignal verarbeitet, so daß ein Ton, der dem verarbeiteten Tonsignal entspricht und von wenigstens zwei realen Lautsprechern erzeugt wird, an einer gewünschten Position in einem akustischen Raum lokalisiert ist, wobei jedes aus der Vielzahl der Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmittel einen virtuellen Lautsprecher an der gewünschten Position bildet und jedes aus der Vielzahl der Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmittel rechtseitige und linksseitige Signale durch Verarbeitung der an sie eingegebenen Signale erzeugt;

Mischmittel (AD10-13), die die rechtsseitigen Signale, die von wenigstens zwei der Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmittel ausgegeben werden, mischen und dann die gemischten rechtseitigen Signale einem der wenigstens zwei realen Lautsprecher zuführen, und die die linksseitigen Signale, die von wenigstens zwei der Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmittel ausgegeben werden, mischen und dann die gemischten linksseitigen Signale dem anderen der wenigstens zwei realen Lautsprecher zuführen;

Verteilermittel (MTR1; 35, 36), die ein Tonsignal von den Tonsignaleingabemitteln empfangen und dieses dann auf die wenigstens zwei Virtuell-Laut sprecher-Bildungsmittel mit einem Verteilungsverhältnis verteilen;

wobei der von wenigstens zwei der realen Lautsprecher erzeugte Ton, der dem empfangenen Tonsignal entspricht, bei einer Position zwischen wenigstens zwei virtuellen Lautsprechern, die durch die wenigstens zwei Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmittel gebildet werden, entsprechend dem Verteilungsverhältnis lokalisiert wird.

2. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 1, bei welcher Vorrichtung das Verteilungsverhältnis entsprechend einer Frequenzcharakteristik des Tonsignals bestimmt wird.

3. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 1, welche Vorrichtung außerdem eine Übersprechunterdrückungsschaltung aufweist, die an die Mischmittel und die realen Lautsprecher gekoppelt ist.

4. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 1, bei weicher Vorrichtung die Tonsignaleingabemittel einen durch ein MIDI-Signal gesteuerten Tongenerator aufweisen.

5. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 1, bei welcher Vorrichtung die Verteilermittel eine Matrixsteuereinheit enthalten, die mehrere Multiplizierer und mehrere Addierer aufweist, in der ein Verbindungsmuster in Anpassung an die Änderung eines Signalverteilungsprotokolls geändert wird.

6. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 1, bei welcher Vorrichtung jedes der Virtuell-Lautsprecher- Bildungsmittel folgendes aufweist:

eine Verzögerungsschaltung (DL10-13) mit zwei Verzögerungszeiten, wobei die Verzögerungsschaltung ein ihr eingegebenes Tonsignal um jede der Verzögerungszeiten so verzögert, daß zwei verzögerte Signale ausgegeben werden; und

Mittel zum Zuweisen eines Zuordnungsverhältnisses (KL10-13, KR10-13), um ein vorgegebenes Zuordnungsverhältnis den verzögerten Signalen zuzuweisen, wobei so die verzögerten Signale den wenigstens zwei realen Lautsprechern als rechtsseitige und linksseitige Signale zugeordnet werden.

7. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 1, bei welcher Vorrichtung die Vielzahl der Virtuell- Lautsprecher-Bildungsmittel ein nichtrekursives Digitalfilter aufweisen.

8. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 1, bei welcher Vorrichtung die Verteilermittel Verteilungssteuermittel enthalten, die das Verteilungsverhältnis steuern, um eine Lokalisationsposition des Tons zwischen den Positionen der wenigstens zwei virtuellen Lautsprecher zu ändern.

9. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, welche Vorrichtung außerdem folgendes aufweist:

Anzeigemittel (15) zur Anzeige eines einem Videosignal entsprechenden visuellen Bildes;

Videosignalerzeugungsmittel (21 in Fig. 12), die in den Tonsignaleingabemitteln enthalten sind, zur Erzeugung eines Videosignals (VS), eines Tonsignals (EFS) und eines Szenenidentifizierungssignals (SCS), wobei das Szenenidentifizierungssignal jeder Szene eines Anzeigebildes auf den Anzeigemitteln entspricht; und

Steuermittel (31) zur Steuerung von wenigstens zwei der Virtuell- Lautsprecher-Bildungsmittel (33, 34) entsprechend dem Szenenidentifizierungssignal, so daß Positionen von wenigstens zwei der virtuellen Lautsprecher im Ansprechen auf das Szenenidentifizierungssignal gesteuert werden.

10. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 9, bei welcher Vorrichtung die Videosignalerzeugungsmittel (21) auch ein Panoramasignal (PS) erzeugen, das dem Verteilungsverhältnis entspricht, wobei die Steuermittel die Verteilermittel (35, 36) entsprechend dem Panoramasignal steuern, so daß eine zwischen den wenigstens zwei virtuellen Lautsprechern lokalisierte Position des Tonsignals im Ansprechen auf das Panoramasignal bewegt wird.

11. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, welche Vorrichtung außerdem folgendes aufweist:

Anzeigemittel (15) zur Anzeige eines vorgegebenen beweglichen Bildes auf deren Anzeigebildschirm, wobei das bewegliche Bild dem Ton entspricht, der von den wenigstens zwei virtuellen Lautsprechern virtuell erzeugt werden soll, wobei eine Anzeigeposition des beweglichen Bildes einer Position eines Tons entspricht, der von den wenigstens zwei virtuellen Lautsprechern so lokalisiert werden soll, daß die zu lokalisierende Position des Tons, der dem beweglichen Bild entspricht, entsprechend einer Bewegung des beweglichen Bildes auf dem Anzeigebildschirm der Anzeigemittel bewegt wird.

12. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 9, bei welcher Vorrichtung die Virtuell-Lautsprecher-Bildungsmittel Steuermittel für die Position der wenigstens zwei virtuellen Lautsprecher (33, 34) enthalten, die vorgegebene Signalverarbeitungen jeweils entsprechend dem Szenenidentifizierungssignal an dem Audiosignal so durchführen, daß sie die wenigstens zwei virtuellen Lautsprecher bilden, von denen das Bild der Tonquelle entsprechend dem Audiosignal gebildet wird.

13. Vorrichtung zur Steuerung der Position des Bildes einer Tonquelle nach Anspruch 12, bei welcher Vorrichtung Audio/Video-Informationserzeugungsmittel vorgesehen sind; die ein Panoramasignal (PS) erzeugen, durch das die Position des Bildes der Tonquelle an einer bestimmten Unterteilungsstelle des linearen Raums zwischen den virtuellen Lautsprechern lokalisiert wird.