JP2003274494A - 多チャネル音響再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチチャネル再生を実現するプリメインア
ンプ１において、音像定位のために、各スピーカ２Ｌ，
２Ｒ，２Ｃ；２ＳＬ，２ＳＲ；２Ｗから聴取者３への距
離ＤＬ，ＤＲ，ＤＣ；ＤＳＬ，ＤＳＲ；ＤＷの差による
遅延時間を調整するにあたって、調整の分解能を高め
る。 【解決手段】 音響信号源４からの入力音響信号を２値
信号生成回路１１で２値信号とした後、２値信号処理回
路１２において前記遅延時間を調整する。調整後は、ス
イッチング増幅回路１３で電力増幅し、ローパスフィル
タ１４を介して前記各スピーカ２に与える。したがっ
て、ＰＣＭなどのマルチビットの信号に比べてサンプリ
ング周波数が数十〜百倍程度も高い前記２値信号の高い
分解能で、前記遅延時間を調整することができる。ま
た、ビットストリームを順次遅延するだけで遅延処理を
行うことができ、容易に遅延処理を行うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるプリメイ
ンアンプなどとして実現され、入力された複数系統の音
響信号を増幅し、増幅した信号で、電気音響変換手段で
あるそれぞれの系統のスピーカを駆動する多チャネル音
響再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からの２チャネルのステレオ再生に
加えて、近年では、デジタルビデオディスクやデジタル
テレビの普及によって、３チャネル以上の多チャネルの
音響再生再生装置も用いられるようになっている。これ
らの音響再生再生装置では、前述のように、複数の系統
の音響信号を増幅して、それぞれの系統のスピーカを駆
動するにあたって、各チャネルの音響信号は、相互に関
連することなく個別に増幅され、電気音響変換されるの
が一般的である。また、臨場感の付加などのために、他
のチャネルの音響信号を混合することも従来から広く行
われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多チャネル
の音響再生で重要な設定要素に、チャネル間の時間差管
理がある。これは、スピーカから放射された音波は、そ
の空間伝達速度（約３４０ｍ／ｓｅｃ）によって、これ
を受音する点（Ｌｉｓｔｅｎｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ）の距
離で時間遅延が生じ、音源が複数個あるマルチチャネル
音響では、それぞれの距離が異なる場合に、その時間差
を調整しなければならないからである。また、前記臨場
感の付加等を実現するためにも、所望とする反射波や残
響音を表現するための時間差の調整が重要となる。さら
にまた、マルチウェイスピーカをマルチアンプで駆動す
る場合には、それぞれのスピーカユニットの音源位置を
同一平面上に並べるために前記時間差の調整が重要とな
る。

【０００４】しかしながら、前記音響信号として、従来
から広く用いられているアナログ音響信号の場合には、
前記時間差を調整するためにはアナログ遅延器が必要で
あるが、一般にアナログ信号のままで信号を遅延させる
アナログ遅延器は、精度および遅延時間を充分確保する
ことが困難であるという問題がある。そこで、これも前
記音響信号として従来から広く用いられているＰＣＭデ
ジタル音響信号の場合には、信号の伝送経路にバッファ
メモリを設け、これに前記遅延時間に対応した時間だけ
該ＰＣＭデジタル音響信号を保持させた後に出力させる
ことで、所望とする充分な遅延時間を確保することがで
きる。

【０００５】ところが、このような手法は、前記多チャ
ネルの音響再生の代表である５．１ｃｈ再生等では所期
の効果を発揮することができるけれども、前記マルチウ
エイスピーカをマルチアンプで駆動する場合には、それ
ぞれのスピーカユニットの音源位置を同一平面上に並べ
るためには、ｍｍ単位の調整が必要であり、分解能が不
足するという問題がある。また、ハイエンドのユーザに
は、人間の認識の限界を超える性能を要求することがあ
り、このような場合にも、４４．１ｋＨｚ等のサンプリ
ング周波数による１ｃｍ弱程度の音源位置の調整能力で
は、分解能が不足するという問題がある。さらにまた、
一部で研究されている『マトリクス音源による仮想音源
定位』に用いる多チャネル音響の再生では、波面を正確
に合わせるために前記ｍｍ単位の音源位置設定が要求さ
れ、この場合にも遅延時間に高い精度の分解能が要求さ
れる。

【０００６】本発明の目的は、高い分解能で遅延時間を
調整することができる多チャネル音響再生装置を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の多チャネル音響
再生装置は、入力された複数系統の音響信号を増幅し、
増幅した信号を電気音響変換手段に供給する装置におい
て、少なくとも最終段の増幅回路として、各系統間でサ
ンプリング周期が相互に等しく、かつ各系統毎の入力音
響信号に対応した２値信号に応答して定電圧をスイッチ
ングすることで電力増幅動作を行なう増幅回路をそれぞ
れ備え、少なくとも１つの系統において、前記最終段の
増幅回路の前段側に、少なくとも前記２値信号の遅延を
行うことができる信号処理回路を備えることを特徴とす
る。

【０００８】上記の構成によれば、複数系統の電気音響
変換手段（スピーカシステム）を用いてマルチチャネル
ステレオ再生やマルチウェイ再生を実現するプリメイン
アンプなどとして実現される多チャネル音響再生装置に
おいて、音像定位やマルチウェイスピーカの音源位置合
わせなどのために各系統間の時間差を調整するにあたっ
て、少なくとも１つの系統に設けた２値信号処理を行う
信号処理回路の遅延処理で行う。

【０００９】したがって、音響信号の２値信号は、ＰＣ
Ｍなどのマルチビットの信号に比べてサンプリング周波
数が数十〜百倍程度も高く、前記遅延時間の分解能を高
め、微調整を行うことができる。また、２値信号は各ビ
ットが同じ重みのデータであり、そのビットストリーム
を順次遅延するだけで遅延処理を行うことができるの
で、各ビットのデータの重みが異なるマルチビットの信
号をシリアル伝送した場合に比べて、容易に遅延処理を
行うこともできる。

【００１０】また、本発明の多チャネル音響再生装置
は、各系統の音響信号源が前記サンプリング周期が一定
の２値信号で音響信号を出力することを特徴とする。

【００１１】上記の構成によれば、２値信号は、非圧縮
で線形の信号であるので、入力音響信号に対して、前記
遅延処理をバッファ等で容易に行うことができるととも
に、２値化への変換処理を行う必要もなく、前記音響信
号源からのビットストリームをそのまま使用することが
できる。

【００１２】さらにまた、本発明の多チャネル音響再生
装置は、各系統の音響信号源がリニアＰＣＭ信号で音響
信号を出力することを特徴とする。

【００１３】上記の構成によれば、マルチビットのリニ
アＰＣＭ信号は、非圧縮で線形の信号であるので、前記
信号処理回路が入力音響信号を２値信号へ変換処理すれ
ば、該リニアＰＣＭ信号を本発明に使用することができ
る。

【００１４】また、本発明の多チャネル音響再生装置
は、各系統の音響信号源が非圧縮で線形のアナログ信号
で音響信号を出力することを特徴とする。

【００１５】上記の構成によれば、入力音響信号が非圧
縮で線形のアナログ信号であるので、前記信号処理回路
が入力音響信号を２値信号へ変換処理すれば、該アナロ
グ信号を本発明に使用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について、
図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００１７】図１は、本発明の実施の一形態の音響再生
装置であるプリメインアンプ１の電気的構成を示すブロ
ック図である。このプリメインアンプ１は、いわゆる
５．１チャネルの入力された６系統の音響信号を増幅
し、その増幅信号で対応する電気音響変換手段であるス
ピーカ２Ｌ，２Ｒ，２Ｃ；２ＳＬ，２ＳＲ；２Ｗ（総称
するときには、以下参照符２で示す）をそれぞれ駆動す
るものである。

【００１８】前記５．１チャネルに対応して、前記各ス
ピーカ２Ｌ，２Ｒ，２Ｃ；２ＳＬ，２ＳＲは、聴取者３
を取囲むように、該聴取者３に対して、前方左、前方
右、前方中央、後方左および後方右にそれぞれ配置さ
れ、１または周波数帯域毎の複数のスピーカユニットか
ら成り、フルレンジの音響信号を再生する。前記スピー
カ２Ｗは、低域の音響信号を再生するものであり、適宜
配置（図１では聴取者３の前方右）される。

【００１９】前記プリメインアンプ１は、入力音響信号
から２値信号を作成する２値信号生成回路１１と、前記
２値信号生成回路１１からの２値信号に、図示しない制
御回路からの制御信号に応答した所定の処理を施す２値
信号処理回路１２と、前記２値信号処理回路１２で信号
処理が施された２値信号に応答して定電圧をスイッチン
グすることで電力増幅動作を行なうスイッチング増幅回
路１３と、前記スイッチング増幅回路１３で増幅された
２値信号を平滑化してアナログ音響信号に変換するロー
パスフィルタ１４とが、前記各前方左、前方右、前方中
央、後方左、後方右および低域の各チャネル毎に設けら
れて構成されており、前記スピーカ２と同様に、各チャ
ネルの構成を総称するときには数字のみの参照符で示
し、各チャネルの構成を個別に示すときには数字に前記
Ｌ，Ｒ，Ｃ；ＳＬ，ＳＲ，Ｗの英字を付した参照符で示
す。

【００２０】ここで、２値信号とは、高次のΔΣ変調ア
ルゴリズム等によって作成される各チャネル間でサンプ
リング周期が一定の１ビット信号であり、該２値信号を
各々異なる電圧に割当てたパルス信号を生成した場合、
該パルス信号から抽出された低周波数成分が、元のアナ
ログの音響信号に一致するものである。

【００２１】音響信号源４は、たとえばデジタルビデオ
ディスクプレーヤやデジタル衛星放送の受信装置などで
実現され、前記プリメインアンプ１の２値信号生成回路
１１へ、前記５．１チャネルの音響信号をそれぞれ出力
するものであり、アナログ信号、リニアＰＣＭ信号また
は２値信号の何れかの形態で出力する。２値信号生成回
路１１は、入力音響信号が、アナログ信号である場合に
は前記高次ΔΣ変調アルゴリズムによって２値信号に変
換し、リニアＰＣＭ信号である場合にも２値信号に変換
し、２値信号の場合にはバイパスする。

【００２２】注目すべきは、このプリメインアンプ１で
は、前記２値信号生成回路１１からの２値信号に対し
て、２値信号処理回路１２は、前記図示しない制御回路
からの個別の制御信号にそれぞれ応答して、２値信号の
ままで、少なくとも遅延処理を含む信号処理を行うこと
である。この遅延処理は、前記受音点である聴取者３か
らスピーカ２までの距離Ｄが等距離に配置されることが
前提とされているものの、実際にはリスニングルーム５
の寸法的な条件によってそのような等距離配置が困難で
ある場合に、前記受音点ヘの音波到達時間の誤差を補正
するためのものである。

【００２３】前記制御信号は、前記距離Ｄの差を補正す
るための信号であり、たとえば最短の距離のスピーカに
対応した２値信号に対する遅延時間を０とし、残余のス
ピーカに対応した２値信号には、距離差に対応した遅延
時間が設定されている。２値信号処理回路１２での遅延
処理以外の処理としては、音量レベルの調整、音質調
整、残響音の付加のために他のチャネルの信号成分のレ
ベルおよび位相（時間）を調整して加算するなどであ
り、これらの処理の後は再度ΔΣ変調されて２値信号と
され、また各チャネル間のサンプリング周期が厳密に一
致するように遅延処理も行われる。前記遅延処理は、２
値信号の伝送経路にバッファメモリを設け、遅延すべき
時間だけ２値信号のビットストームを該バッファメモリ
に順次に貯えた後、出力することで実現される。

【００２４】前記スイッチング増幅回路１３は、ＰＯＷ
ＥＲＭＯＳ−ＦＥＴやＳＩＴ（静電誘導トランジスタ）
などを備え、２値信号（１ビット信号）の状態に応じ
て、ハイレベルの電源電圧とローレベルの電源電圧との
何れかをスイッチングして出力することで、前記２値信
号の電力増幅を行うものである。そして、各スイッチン
グ増幅回路１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｃ；１３ＳＬ，１３Ｓ
Ｒ；１３Ｗは、相互に等しく構成される。

【００２５】前記ローパスフィルタ１４は、低インピー
ダンス負荷（スピーカの場合、４〜８Ω）に対して、充
分な電流を流すことができるＬ（コイルインダクタン
ス）とＣ（キャパシタンス）とによって構成される低域
通過回路であり、スピーカ２のネットワーク側に設けら
れてもよい。

【００２６】上述のように構成されるプリメインアンプ
１において、各チャネル間の２値信号生成プロセス、２
値信号処理プロセスおよびスイッチング増幅プロセス
は、前記図示しない制御回路によって、２値信号が持つ
サンプリング周波数に対応したクロックで時間管理され
ており、高い精度の時間補正精度が保存されている。し
たがって、前記２値信号のサンプリング周波数は、たと
えばコンパクトディスクで用いられている４４．ｌｋＨ
ｚの６４倍から１２８倍の周波数であり、その時間分解
能で２値信号処理回路１２において遅延時間を調整する
と、音源配置距離Ｄの誤差を、１ｍｍ以下の精度、たと
えば前記６４倍で約０．１２ｍｍ単位で微調整すること
ができる。

【００２７】また、２値信号は各ビットが同じ重みのデ
ータであり、前述のようにそのビットストリームを順次
遅延するだけで遅延処理を行うことができるので、各ビ
ットのデータの重みが異なるマルチビットの信号をシリ
アル伝送した場合に比べて、送受信や遅延処理のハード
ウエアおよび／またはプロトコルを単純化でき、２値信
号処理回路１２のコストを低減することもできる。

【００２８】さらにまた、入力音響信号を、２値信号、
マルチビットのリニアＰＣＭ信号または非圧縮で線形の
アナログ信号の何れかとするので、圧縮された信号やＰ
ＷＭ変調された信号等のように、伸長やサンプリング周
期を復元する煩雑な処理が必要とならずに、本発明で用
いる一定周期のサンプリングによる２値信号を得ること
ができる。

【００２９】本発明の実施の他の形態について、図２に
基づいて説明すれば、以下のとおりである。

【００３０】図２は、本発明の実施の他の形態の音響再
生装置であるプリメインアンプ２１の電気的構成を示す
ブロック図である。このプリメインアンプ２１は、前述
のプリメインアンプ１に類似している。このプリメイン
アンプ２１は、いわゆるマルチウェイ再生を実現するプ
リメインアンプであり、音響信号源２４からの左右２チ
ャネルの入力音響信号を、高域、中域および低域の各周
波数帯域に分離して増幅し、左右それぞれのマルチウェ
イのスピーカ２２Ｌ，２２Ｒに与えるものである。

【００３１】前記スピーカ２２Ｌは、前記高域、中域お
よび低域の各周波数帯域のスピーカユニット２２ＬＨ，
２２ＬＭ，２２ＬＬを備えており、同様に前記スピーカ
２２Ｒは、スピーカユニット２２ＲＨ，２２ＲＭ，２２
ＲＬを備えている。

【００３２】これに対応して、プリメインアンプ２１で
は、前記２値信号生成回路１１、２値信号処理回路１
２、スイッチング増幅回路１３およびローパスフィルタ
１４に対応する２値信号生成回路３１、２値信号処理回
路３２、スイッチング増幅回路３３およびローパスフィ
ルタ３４が設けられるともに、周波数帯域を分離するた
めのフィルタ３０が設けられており、前記６チャネルに
それぞれ対応して、ＬＨ，ＬＭ，ＬＬ；ＲＨ，ＲＭ，Ｒ
Ｌの英字を付した参照符で示している。

【００３３】音響信号源２４からの左チャネルのアナロ
グの入力音響信号は、フィルタ３０ＬＨ，３０ＬＭ，３
０ＬＬに共通に入力され、同様に右チャネルのアナログ
の入力音響信号は、フィルタ３０ＲＨ，３０ＲＭ，３０
ＲＬに共通に入力される。これによって、左右各チャネ
ルの入力音響信号は、前記高域、中域および低域の各周
波数帯域に分離され、２値信号生成回路３１で２値信号
に変換された後、２値信号処理回路３２に入力される。

【００３４】前記２値信号処理回路３２は、高域のスピ
ーカユニット２２ＬＨ，２２ＲＨと、中域のスピーカユ
ニット２２ＬＭ，２２ＲＭと、低域のスピーカユニット
２２ＬＬ，２２ＲＬとの音源位置合わせのための遅延処
理を含む信号処理を行う。前記音源位置合わせは、バッ
フル板２２ＬＢ，２２ＲＢに取付けられている前記各ス
ピーカユニット２２ＬＨ，２２ＲＨ；２２ＬＭ，２２Ｒ
Ｍ；２２ＬＬ，２２ＲＬの径やコーン形状の違いなどに
よる音源位置のずれを補正するためのものであり、たと
えば図２に示すように同一平面に取付けられた場合、低
域のスピーカユニット２２ＬＬ，２２ＲＬの音源位置が
最後方となり、中域のスピーカユニット２２ＬＭ，２２
ＲＭ、高域のスピーカユニット２２ＬＨ，２２ＲＨの順
で、前方になる。

【００３５】このようにして、プリメインアンプ２１で
は、マルチウェイスピーカ２２Ｌ，２２Ｒの音源位置合
わせを、前述のように２値信号の分解能を利用して、高
精度に行うことができる。

【００３６】なお、入力音響信号が前記２値信号または
リニアＰＣＭ信号である場合には、フィルタ３０に代え
て、それらの入力音響信号の周波数帯域を分離するデジ
タルシグナルプロセッサ等を用いることで、同様の音源
位置合わせを行うことができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の多チャネル音響再生装置は、以
上のように、複数系統の電気音響変換手段（スピーカシ
ステム）を用いてマルチチャネルステレオ再生やマルチ
ウェイ再生を実現するプリメインアンプなどとして実現
される多チャネル音響再生装置において、少なくとも最
終段の増幅回路として、各系統間でサンプリング周期が
相互に等しく、かつ各系統毎の入力音響信号に対応した
２値信号に応答して定電圧をスイッチングすることで電
力増幅動作を行なう増幅回路をそれぞれ備え、音像定位
やマルチウェイスピーカの音源位置合わせなどのために
各系統間の時間差を調整するにあたって、少なくとも１
つの系統に設けた２値信号処理を行う信号処理回路の遅
延処理で行う。

【００３８】それゆえ、音響信号の２値信号は、ＰＣＭ
などのマルチビットの信号に比べてサンプリング周波数
が数十〜百倍程度も高く、前記遅延時間の分解能を高
め、微調整を行うことができる。また、２値信号は各ビ
ットが同じ重みのデータであり、そのビットストリーム
を順次遅延するだけで遅延処理を行うことができるの
で、各ビットのデータの重みが異なるマルチビットの信
号をシリアル伝送した場合に比べて、容易に遅延処理を
行うこともできる。

【００３９】また、本発明の多チャネル音響再生装置
は、以上のように、入力音響信号を、サンプリング周期
が一定で、非圧縮で線形の信号である２値信号とする。

【００４０】それゆえ、該入力音響信号に対して、遅延
処理をバッファ等で容易に行うことができるとともに、
２値化への変換処理を行う必要もなく、音響信号源から
のビットストリームをそのまま使用することができる。

【００４１】さらにまた、本発明の多チャネル音響再生
装置は、以上のように、入力音響信号を、非圧縮で線形
の信号であるマルチビットのリニアＰＣＭ信号とする。

【００４２】それゆえ、信号処理回路が２値信号へ変換
処理すれば、該リニアＰＣＭ信号を本発明に使用するこ
とができる。

【００４３】また、本発明の多チャネル音響再生装置
は、以上のように、入力音響信号を、非圧縮で線形のア
ナログ信号とする。

【００４４】それゆえ、信号処理回路が２値信号へ変換
処理すれば、該アナログ信号を本発明に使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の音響再生装置であるマ
ルチチャネル再生を実現するプリメインアンプの電気的
構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の他の形態の音響再生装置である
マルチウェイ再生を実現するプリメインアンプの電気的
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，２１ プリメインアンプ ２Ｌ 前方左チャネルのスピーカ（電気音響変換手
段） ２Ｒ 前方右チャネルのスピーカ（電気音響変換手
段） ２Ｃ 前方中央チャネルのスピーカ（電気音響変換手
段） ２ＳＬ 後方左チャネルのスピーカ（電気音響変換手
段） ２ＳＲ 後方右チャネルのスピーカ（電気音響変換手
段） ２Ｗ 低域チャネルのスピーカ（電気音響変換手段） ３ 聴取者 ４，２４ 音響信号源 ５ リスニングルーム １１Ｌ，１１Ｒ，１１Ｃ；１１ＳＬ，１１ＳＲ；１１Ｗ
２値信号生成回路 １２Ｌ，１２Ｒ，１２Ｃ；１２ＳＬ，１２ＳＲ；１２Ｗ
２値信号処理回路 １３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｃ；１３ＳＬ，１３ＳＲ；１３Ｗ
スイッチング増幅回路 １４Ｌ，１４Ｒ，１４Ｃ；１４ＳＬ，１４ＳＲ；１４Ｗ
ローパスフィルタ ２２Ｌ 左チャネルのスピーカ（電気音響変換手段） ２２Ｒ 右チャネルのスピーカ（電気音響変換手段） ２２ＬＨ，２２ＲＨ 高域のスピーカユニット（電気音
響変換手段） ２２ＬＭ，２２ＲＭ 中域のスピーカユニット（電気音
響変換手段） ２２ＬＬ，２２ＲＬ 低域のスピーカユニット（電気音
響変換手段） ２２ＬＢ，２２ＲＢ バッフル板 ３０ＬＨ，３０ＬＭ，３０ＬＬ；３０ＲＨ，３０ＲＭ，
３０ＲＬ フィルタ ３１ＬＨ，３１ＬＭ，３１ＬＬ；３１ＲＨ，３１ＲＭ，
３１ＲＬ２値信号生成回路 ３２ＬＨ，３２ＬＭ，３２ＬＬ；３２ＲＨ，３２ＲＭ，
３２ＲＬ２値信号処理回路 ３３ＬＨ，３３ＬＭ，３３ＬＬ；３３ＲＨ，３３ＲＭ，
３３ＲＬスイッチング増幅回路 ３４ＬＨ，３４ＬＭ，３４ＬＬ；３４ＲＨ，３４ＲＭ，
３４ＲＬローパスフィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力された複数系統の音響信号を増幅し、
   増幅した信号を電気音響変換手段に供給する装置におい
   て、 少なくとも最終段の増幅回路として、各系統間でサンプ
   リング周期が相互に等しく、かつ各系統毎の入力音響信
   号に対応した２値信号に応答して定電圧をスイッチング
   することで電力増幅動作を行なう増幅回路をそれぞれ備
   え、 少なくとも１つの系統において、前記最終段の増幅回路
   の前段側に、少なくとも前記２値信号の遅延を行うこと
   ができる信号処理回路を備えることを特徴とする多チャ
   ネル音響再生装置。
2. 【請求項２】各系統の音響信号源が前記サンプリング周
   期が一定の２値信号で音響信号を出力することを特徴と
   する請求項１記載の多チャネル音響再生装置。
3. 【請求項３】各系統の音響信号源がリニアＰＣＭ信号で
   音響信号を出力することを特徴とする請求項１記載の多
   チャネル音響再生装置。
4. 【請求項４】各系統の音響信号源が非圧縮で線形のアナ
   ログ信号で音響信号を出力することを特徴とする請求項
   １記載の多チャネル音響再生装置。