JP2000322068A - 音場再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の音場再生方法では、リスニングルーム
内での聴取者の位置により音の響きのバランスが崩れて
しまい、また、スピーカーウォールを使用するものはス
ピーカーの数が大変多くなって現実的でないという解決
すべき課題があった。 【解決手段】 音場再生空間Ｌの側壁または天井の聴取
者の耳の高さより高い位置に設置された複数の音場再生
用の主スピーカーと、音場再生空間Ｌの側壁の聴取者の
ほぼ耳の高さの位置に設置され、主スピーカーのそれぞ
れと対をなすとともに、それら対をなす主スピーカーの
駆動信号に対して時間遅延処理および振幅減衰を行った
信号で駆動される複数の補助スピーカーとを少なくとも
具えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は音場再生装置に係
り、特に、音場再生におけるスピーカーの配置および駆
動に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リスニングルームにおいてコンサ
ートホール等の音場を再生・創造する方法は大別して以
下の２通りの方法、すなわち、 １．再生する空間内の１点で、再生すべき目標となる原
音場の反射音を方向別に再生する ２．広い聴取範囲での良好な音場の再生を行う の各方法がある。

【０００３】まず、上記１．の方法は、主に建築音響関
係のシミュレーションシステムで用いられているもの
で、模擬しようとする部屋の音源から受音点までの反射
音構造をあらかじめ求めておき、音場再生空間の周囲に
設置した１０個程度のスピーカーから反射音の時系列を
響きのない音源信号に畳み込んで再生する方法をとるも
のである。

【０００４】次に、上記２．の方法としては、さらにス
ピーカーウォールによる方法、キルヒホッフの方程式に
基づく方法などがあげられる。これらのうち、スピーカ
ーウォールによる方法は、壁面状に設置した数百個の小
型スピーカーを使ってホールの響きの成分を再生するも
のである。ここでは、響きの成分もマイクロホンで録る
のでなく、ホールでの測定をもとに計算機を使って人工
的に作り出す。このようにして、壁一面のスピーカーか
ら純粋に響きの成分のみを再生すると、１．の方法にお
けるほどに反射音の方向別の特性を完全に再現すること
はできないが、再生空間内の音圧分布を平坦にすること
ができ、たとえスピーカーの近くにいても、スピーカー
の存在が意識されず、快適に音を楽しむことができる
（例えば、Ono et al." A Method of Reproducing Conc
ertHall Sounds by "Loudspeaker Walls"”,Journal of
the Audio Engineering Society ,vol.46 No.11 pp.98
8-995 1998 Nov.参照) 。

【０００５】一方、上記２．の方法の一つであるキルヒ
ホッフの方程式に基づく方法は、波動方程式に基づくヘ
ルムホルツ−キルヒホッフの方程式によって、原音場内
のある閉空間の境界面上の音圧と粒子速度を音場再生空
間内の同じ形の閉空間内の境界面上で全く同じに再現す
ることにより、ある聴取範囲内の音場を原音場と全く同
じに再現しようとするものである（例えば、伊勢「キル
ヒホッフ−ヘルムホルツ積分方程式と逆システム理論に
基づく音場制御の原理」、日本音響学会誌５３巻９号、
pp.706-713、 1997 参照)。

【０００６】なお、映画等で用いられているサラウンド
システムは、チャンネル数が少ないため、上記の音場再
生システムと直接比較することはできないが、聴取範囲
を広くとる方法として、側壁の上部にのみスピーカーを
設置する方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の音場再生方法の
うち、上記１．の１点再生の方法では、聴取者が少しで
もその点から外れると、ある特定のスピーカーの影響が
大きくなり、音の響きのバランスが崩れてしまうという
欠点がある。また、方向別の反射音を収音するために
は、きわめて狭角度の指向性マイクロホンが必要である
という実現上の問題もある。そのため、スピーカーの置
き場所という点を抜きにしても、オーディオとしては非
現実的ある。

【０００８】また、上記２．の再生方法のうち、スピー
カーウォールによるものは、スピーカーの使用数が大変
多くなり、現実的なシステムとはいえない。また、キル
ヒホッフの方程式に基づく方法は、数式上は理想的な方
法であるが、未だシステムとして実現していない。ま
た、実現のためには無数の音源を必要とするため、スピ
ーカーウォールによるものと同様、現実的なシステムと
はいえない。

【０００９】また、上記サラウンドシステムでは、音場
再生空間の側壁上部にのみスピーカーを設置するため、
側壁近くの聴取位置で音源が聴取者の上方に位置し、側
壁近くの聴取者にとって音の横方向成分が不足すること
が問題である。

【００１０】本発明の目的は、音場再生空間であるリス
ニングルームの中央付近においても、また同ルームの壁
際においても良好な音場再生が可能で、しかも使用する
スピーカーの数もそれ程多くならない現実的な音場再生
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明音場再生装置は、音場再生空間の側壁または
天井の聴取者の耳の高さより高い位置に設置された主要
な音響エネルギーを再生するための複数の音場再生用の
主スピーカーと、前記音場再生空間の側壁の聴取者のほ
ぼ耳の高さの位置に設置され、それぞれが前記主スピー
カーのそれぞれと対をなすとともに、該対をなす主スピ
ーカーの駆動信号に対して時間遅延処理および振幅減衰
を行った信号で駆動される複数の補助スピーカーとを少
なくとも具えてなることを特徴とするものである。

【００１２】また、本発明音場再生装置は、前記複数の
補助スピーカーが、対をなす主スピーカーの駆動信号に
対する時間遅延処理および振幅減衰に加えて低減通過フ
ィルター処理を行った信号で駆動されることを特徴とす
るものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１
は、本発明音場再生装置の一実施形態を示している。図
１において、Ｌはリスニングルーム、Ｓは響きのない音
源、ＦＬ，ＦＲは直接音再生用のスピーカー、Ｍ１，Ｍ
２，・・・ ，Ｍ８は音場再生用の主スピーカー、Ｓ１，Ｓ
２，・・・ ，Ｓ８は音場再生用の補助スピーカー、ＣＬ，
ＣＲは音源Ｓからの信号源に対して直接音の定位の制御
と響きの付加を行う畳み込み装置、Ｃ１，Ｃ２，・・・ ，
Ｃ８は音源Ｓからの信号に対して響きを加える畳み込み
装置、Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，Ｄ８は音場再生用の補助スピ
ーカーを駆動する信号に対して時間遅延を加える時間遅
延装置、Ｆ１，Ｆ２，・・・ ，Ｆ８は音場再生用の補助ス
ピーカーを駆動する信号に対して周波数帯域を制限する
低域通過フィルター、Ａ１，Ａ２，・・・ ，Ａ８は音場再
生用の補助スピーカーを駆動する信号に対して振幅を調
整するアッテネーターである。

【００１４】動作につき説明する。図１中、系統Ｓ−Ｃ
Ｌ−ＦＬおよびＳ−ＣＲ−ＦＲで示される直接音の再生
は、従来の技術で容易になされるので、これ以上の説明
は行わない。まず、音源Ｓは畳み込み装置Ｃ１，Ｃ２，
・・・ ，Ｃ８に送られる。これら畳み込み装置Ｃ１，Ｃ
２，・・・ ，Ｃ８は、音源Ｓを入力とし、再現すべき音場
のインパルス応答を畳み込んだ信号を出力し、それぞれ
音場再生用の主スピーカーＭ１，Ｍ２，・・・ ，Ｍ８およ
び音場再生用の補助スピーカーのための時間遅延装置Ｄ
１，Ｄ２，・・・ ，Ｄ８に送られる。

【００１５】時間遅延装置Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，Ｄ８はそ
れら装置への入力信号に対して、時間遅延を加えた信号
を出力する。低域通過フィルターＦ１，Ｆ２，・・・ ，Ｆ
８は、時間遅延装置Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，Ｄ８の出力信号
を入力し、周波数帯域の高域成分をカットして出力す
る。さらにアッテネーターＡ１，Ａ２，・・・ ，Ａ８は低
域通過フィルターＦ１，Ｆ２，・・・ ，Ｆ８の出力信号を
入力し、信号レベルが低下した信号を出力する。このア
ッテネーターＡ１，Ａ２，・・・ ，Ａ８の出力が、音場再
生用の補助スピーカーＳ１，Ｓ２，・・・ ，Ｓ８に送られ
る。

【００１６】ここで、時間遅延装置Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，
Ｄ８、低域通過フィルターＦ１，Ｆ２，・・・ ，Ｆ８、お
よびアッテネーターＡ１，Ａ２，・・・ ，Ａ８の各設定量
の調整は、以下により行う。まず、アッテネーターＡ
１，Ａ２，・・・ ，Ａ８の設定を最初に行う。これは、壁
際のスピーカーに最も接近した聴取位置において、最も
近接した音場再生用の主スピーカーＭ１，Ｍ２，・・・ ，
Ｍ８からの音圧と、音場再生用の補助スピーカーＳ１，
Ｓ２，・・・ ，Ｓ８からの音圧がほぼ同じになるように調
整することで設定が完了する。

【００１７】次いで、時間遅延装置Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，
Ｄ８の設定は、音場再生用の主スピーカーＭ１，Ｍ２，
・・・ ，Ｍ８と音場再生用の補助スピーカーＳ１，Ｓ２，
・・・，Ｓ８からの音が先行音効果により音場再生用の補
助スピーカーＳ１，Ｓ２，・・・ ，Ｓ８に定位しないよう
に、かつ、この聴取位置における聴取者の頭の位置から
音場再生用の主スピーカーＭ１，Ｍ２，・・・ ，Ｍ８まで
の距離と、音場再生用の補助スピーカーＳ１，Ｓ２，・・
・ ，Ｓ８までの距離の差を補償するような遅延量に設定
する。この時間遅延装置Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，Ｄ８の効果
が有効でない５ｋＨｚ以上の周波数帯域の音は、時間遅
延をかけた後でも音場再生用の補助スピーカーＳ１，Ｓ
２，・・・ ，Ｓ８に定位するので、この周波数帯域の音が
補助スピーカーから出力されないように低域通過フィル
ターＦ１，Ｆ２，・・・ ，Ｆ８で帯域制限を行う。

【００１８】なお、上述の実施形態においては、時間遅
延装置Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，Ｄ８、低域通過フィルターＦ
１，Ｆ２，・・・ ，Ｆ８、およびアッテネータＡ１，Ａ
２，・・・ ，Ａ８を、音源Ｓに近い側からこの順に配置し
ているが、この配置順は、任意に入れ替わっていてもよ
い。また、上述の実施形態においては、補助スピーカー
の駆動信号を低域通過フィルター処理する例を説明した
が、低域通過フィルターなしでもある程度の音場再生効
果を期待することができる。

【００１９】また、上記において、音場再生用の主およ
び補助スピーカーの数は、システム（装置）の規模によ
って増減させることが可能であり、上述の８個に限るも
のではない（ただし、主スピーカーと補助スピーカーは
対をなすので、同数であることが前提である。）。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、リスニングルームの中
央付近においては音場再生用の主のスピーカーの効果に
より良好な音場再生が可能となり、またリスニングルー
ムの壁際においては、音場再生用の主スピーカーおよび
壁際の音場再生用の補助スピーカーの効果により良好な
音場再生が可能となる。すなわち、本発明によれば、従
来行われていたように、スピーカーを壁面全体に設置し
なくても、リスニングルーム全体を良好な聴取範囲とす
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明音場再生装置の一実施形態を示してい
る。

【符号の説明】

Ｌ リスニングルーム Ｓ 響きのない音源 ＦＬ，ＦＲ 直接音再生用のスピーカー Ｍ１，Ｍ２，・・・ ，Ｍ８ 音場再生用の主スピーカー Ｓ１，Ｓ２，・・・ ，Ｓ８ 音場再生用の補助スピーカー ＣＬ，ＣＲ 音源Ｓからの信号に対して直接音の定位の
制御と響きの付加を行う畳み込み装置 Ｃ１，Ｃ２，・・・ ，Ｃ８ 音源Ｓからの信号に対して響
きを加える畳み込み装置 Ｄ１，Ｄ２，・・・ ，Ｄ８ 時間遅延装置 Ｆ１，Ｆ２，・・・ ，Ｆ８ 低域通過フィルター Ａ１，Ａ２，・・・ ，Ａ８ アッテネーター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音場再生空間の側壁または天井の聴取者
   の耳の高さより高い位置に設置された主要な音響エネル
   ギーを再生するための複数の音場再生用の主スピーカー
   と、 前記音場再生空間の側壁の聴取者のほぼ耳の高さの位置
   に設置され、それぞれが前記主スピーカーのそれぞれと
   対をなすとともに、該対をなす主スピーカーの駆動信号
   に対して時間遅延処理および振幅減衰を行った信号で駆
   動される複数の補助スピーカーとを少なくとも具えてな
   ることを特徴とする音場再生装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の音場再生装置において、
   前記複数の補助スピーカーは、対をなす主スピーカーの
   駆動信号に対する時間遅延処理および振幅減衰に加えて
   低減通過フィルター処理を行った信号で駆動されること
   を特徴とする音場再生装置。