JP2003516004A - 入力可聴周波立体音響信号を処理する方法及び装置並びに可聴周波立体音響信号再生システム - Google Patents
入力可聴周波立体音響信号を処理する方法及び装置並びに可聴周波立体音響信号再生システムInfo
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Abstract
Description
テレオ信号とする)を処理及び再生する方法及び装置並びに対応するオーディオ
ステレオ信号再生システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、オーディオ
ステレオ信号再生システム及びこのような再生システムから発せられる明確な立
体音響イメージを維持するためのオーディオステレオ信号の処理方法に関する。
法及びシステムが多く存在している。これらの中でステレオ効果、即ち、異なる
空間的位置から生じる異なる音源の印象を忠実に再生することができるのはヘッ
ドフォンである。ヘッドフォンを使用して録音されたステレオサウンドを聴くこ
とによって視聴者は、実際の録音現場で知覚されるイメージと同じステレオイメ
ージを知覚することができる。ヘッドフォンを使うという方法は、しかしながら
、一人以上の聴衆にステレオサウンドを再生する方法としては、適していない。
この欠点を解消するために2つ以上のラウドスピーカーからなるオーディオステ
レオ再生システムを使用してステレオサウンドを再生する手段が取られている。
これらのシステムの殆どは、広く間隔をおいて配された一対のラウドスピーカー
を基本としており、視聴者の2つの耳で知覚される音の相対的強度及び時差の双
方の点でステレオ効果は、ラウドスピーカーに対する一つの場所においてのみ知
覚される。このことは大勢の視聴者の内の1人しか、正確なステレオ効果を体験
することができないということを意味している。それ以外の視聴者は、従って、
歪んだステレオ効果を体験することになる。ステレオ効果が、正しく知覚される
領域を広げるために色々な手段が、今まで試されてきたが、その成果には一長一
短がある。
離をおいて2つのラウドスピーカーを物理的的に離すことは、一般的には実践的
ではなく、特定の場合、不可能である。そのような例としては、ラウドスピーカ
ーと一体となった単体のステレオラジオ又はCDプレーヤーあるいは車又は小さ
な部屋にいる何人かの視聴者のためにステレオサウンドを再生する場合などが挙
げられる。知覚されるステレオ効果の幅を広げるためにABステレオシステムに
よって再生される側部信号と中央信号の相対強度を調整することによってステレ
オ効果の幅の印象を改善することができるが、立体的な音の広がりを歪ませる場
合があり、3dB以上これら2つの信号間の比を移行しないことが望ましい。間
隔の狭く設けられた1対のラウドスピーカーからのステレオ効果を改良する他の
方法も提案されているが、その効果には限界があることが証明されている。
り広い領域に亘って、知覚されるステレオ効果において高度に再現できるように
オーディオステレオ信号を処理するための方法及び装置を提供することである。
てオーディオステレオ信号が、知覚される音の立体象において高度に再現できる
ようにオーディオステレオ信号を処理するための方法及び装置を提供することで
ある。
号を発生させる。左出力信号は、因子(factor)αによって減衰(attenuate)
された中央入力信号(M)と側部入力信号(S)との合計に等しく、右出力信号
は、因子αによって減衰された中央入力信号(M)と180°相転移(phase sh
ifted)された側部信号(S)との合計に等しい。これら左右の出力信号が、出
力オーディオステレオ信号を形成する。最終的にこの出力ステレオオーディオ信
号は、互いに近接して位置する1組のラウドスピーカーからなるオーディオステ
レオ信号再生システムへと導かれる。
の再生に適した少なくとも1組の同じラウドスピーカーエレメントからなるラウ
ドスピーカーシステムを提供することである。ここで言う1組の同じラウドスピ
ーカーエレメントとは、実質的に同じ送信機能を有する、即ち、スピーカーエレ
メントから発せられる音波に関して実質的に同じように電気入力信号に反応する
ことを意味する。
互いに音響的に離隔する個別の共鳴容積(resonating volumes)を有するバッフ
ル上に位置する少なくとも1組の同じラウドスピーカーエレメントからなる。こ
れらラウドスピーカーエレメントは、仮想の分割面の対向側部に対称に位置する
。またこれらラウドスピーカーエレメントは、これらの中心と中心の距離が、こ
れらエレメントから発せられる最も短い波長の4分の1以下となるよう又はエレ
メントから発せられる最も短い波長が68cm未満の場合、前記中心と中心間の
距離が17cm未満になるように位置する。スピーカーエレメントは、互いに隣
接して位置するのが好ましい。
なラウドスピーカーからなる。
場合もある。
装置の機能を例示する。この入力オーディオステレオ信号は、中央信号(mid si
gnal)Mと側部信号(side signal)Sとからなり、これらの信号は、各々、左入
力ステレオ信号Lと右入力ステレオ信号Rとの差及びこれら左右の入力ステレオ信
号L、Rの合計に対応する。本発明の方法では、左に位置するサウンド再生ユニッ
ト2’へと送られる出力ステレオ信号LOUTは、側部信号Sと中央信号Mと減衰因子
αとの積との合計であり、右に位置するサウンド再生ユニット2’’へと送られ
る出力ステレオ信号ROUTは、逆転された(inverted)側部信号と中央信号Mと減
衰因子αとのの積との合計である。これを数学的に表すと次のようになる。
は180°相転移(phase shifting)させることに等しい。
オ再生システムが、最適であると仮定した場合、通常−6dB乃至−9dBとな
る因子αによって減衰される。減衰された中央信号Mは、S及び−S信号にそれ
ぞれ加えられ、得られた対の信号は、一組のオーディオ信号再生エレメントに供
給される。広く間隙をおいて配されるラウドスピーカーエレメントを有する通常
のオーディオ再生システムによってこのようにして得られた信号を再生しても十
分な効果は得られず、本発明のオーディオステレオ信号再生システムを使用する
ことによって原音に近いステレオ効果が再生される。
するために設けられ、−3dB乃至−10dBの間隔で変化する。最適な減衰因
子の値は、ラウドスピーカーエレメントから発せられる音の分散角度に依存する
ことが判明している。狭い分散角度を有するラウドスピーカーエレメントでは、
最適な値は、約−6dBであり、広い分散角度を有するエレメントでは、最適値
が約−9dBとなる。
因子(normalization factor)によって乗される場合があるが、出力信号を減衰
又は増幅することは、当業界では知られている。
例示するが、この方法はL−R入力信号用である。入力オーディオステレオ信号は
、左右のステレオ信号L、Rからなり、これらは各々、中央ステレオ信号Mと側部
ステレオ信号Sとの合計の2分の1と中央ステレオ信号Mと側部ステレオ信号Sと
の差の2分の1に対応する。本発明では、左出力ステレオ信号LOUTは、左ステレ
オ信号Lと因子1+αとの積と右ステレオ信号Rと因子α−1との積との合計であ
り、右出力ステレオ信号ROUTは、右ステレオ信号Lと因子α−1との積と右ステ
レオ信号Rと因子1+αとの積との合計である。これを数学的に表すと次のよう
になる。
は異なる上述の2つの方法は、得られる出力という点で同一であることは明らか
である。数学的にこれは次のような変換によって示される。
て説明されるいかなる入力に等しく使用することができるが、便宜上、本発明の
方法はM及びSそしてR及びLを使用して例示した。従って、入力信号が実際に
はM及びS信号から構成されるとしても、又は入力信号がL及びR信号又はM及
びS信号に線形変換することが可能な他の信号から構成されるようなM及びS信
号が入力信号から得ることができる場合、本発明の方法は、S+αM及び−S+
αMに等価である出力を有する方法として解釈されるべきである。
らの信号が製せられなければならないという意味ではない。
。このサウンド再生システム1は、2つのサウンド再生ユニット2’及び2’’
からなり、これら各再生ユニットは、1つ又はいくつか、この場合3つのラウド
スピーカーエレメント3’a、3’b、3’c及び3’’a、3’’b、3’’
cを含む。図示するようにサウンド再生システム1は、2つのサウンド再生ユニ
ット2’、2’’の間にこれら2つのユニットの共鳴器を音響的に隔離する遮断
壁6を有する1つの共通なエンクロージャーを有する。ここで言う「音響的に隔
離する」という用語は、音が全く又は殆ど、1つの共鳴器から別の共鳴器に移動
しないということを意味する。またサウンド再生システム1を、互いに近接して
位置する又は互いに接した状態で位置する2つの別個のユニットで構成すること
もできる。いずれの場合、各サウンド再生ユニットの対応する各対のラウドスピ
ーカーエレメントは、図示の態様において各対のラウドスピーカーエレメント3
’a、3’’a等によって均一なサウンドパターンが発せられるように遮断壁6
によって形成される離隔面に対して対称に位置する。さらにラウドスピーカーエ
レメント間の干渉により発せられた音のロービング(lobing)によって生じる調
子(coloration)を最小にするために実際上可能な限り、各対のラウドスピーカ
ーエレメント3’a、3’’a等は、互いに近接して位置するのが好ましい。こ
れは発せられる音の波長の4分の1より、ラウドスピーカーエレメント間の距離
が小さい場合に達成される。このような距離にラウドスピーカーエレメントを配
するということは、高周波数ラウドスピーカーエレメントは、低周波数ラウドス
ピーカーエレメントより互いに近接して配されなければならないということを意
味する。
隔(frequency intervals)を部分的に分離するための低級(第1又は第2)フ
ィルターを採用したサウンド再生システムでは、比較的大きな周波数間隔が残り
、これは部分的に中及び高周波数ラウドスピーカーエレメント双方によって再生
される。この効果は、ステレオ再生の忠実度(fidelity)をゆがめることになり
、このような場合には、中及び高周波数ラウドスピーカーエレメントを互いに水
平方向に一列に並ぶように位置させるのが好ましい。この場合互いに可能な限り
近接した状態に配置されていない高周波数スピーカーエレメントを補償するため
に中央信号減衰因数αは、α(f)で表される周波数従属(frequency dependen
t)であることが好ましく、ここでfは周波数であり、このことはエレメントか
ら発せられる波長の距離よりスピーカーを互いに近接して配置することができな
いことをも意味する。
詳しく示す。この任意の部材は、オーディオスペクトル(audio spectrum)の中
から高周波数部分の知覚されるステレオ効果を高めるためのものである。プレー
ト4は、サウンド再生ユニットに対して対称に位置し、且つこれら再生ユニット
の前面から実質的に直交して延びている。プレートの形状及び再生ユニットの前
面から直交して延びていることはオーディオステレオ信号再生システムが使用さ
れる環境の音響的特性及びラウドスピーカーエレメント3の特性に適合させたも
のである。またプレートは、一組のスピーカーエレメントの各エレメントの中心
と中心との間の距離の半分に等しい距離分、スピーカーエレメントの前面から延
びていることが最も好ましい。プレートの音響特性は、電気的に中性であるが、
一組のスピーカーエレメントの2つのエレメントから発せられる音波が、プレー
トの延長部に等しい距離を伝播するまで互いに混ざるのを防ぐことができる材料
でプレートを構成してもよい。プレートはまた周囲の音響特性が変化する場合に
システムの性能を最適化するために延伸及び収納可能に構成してもよい。
示し、このシステムは左右のユニットを容易に分けることができない。このサウ
ンド再生システムは、5つのラウドスピーカーエレメント3’a、3’’a、3
’b、3’’b及び3cからなる。ラウドスピーカーエレメント3’a、3’’
aは、1つのラウドスピーカー対を構成し、ラウドスピーカーエレメント3’b
、3’’bは、第2のラウドスピーカー対を構成する。一組のラウドスピーカー
の2つのエレメントは、同じである。対のエレメントの各中心間の距離は、エレ
メントから発せられる最も短い波長の4分の1より短い又はエレメントから発せ
られる最も短い波長が68cm未満の場合、少なくとも17cmを越えない長さ
になる。1組のラウドスピーカーエレメントは、仮想分割面(図示せず)の対向
側部に対称に配されている。エレメント3’a、3’’a、3’b、3’’bに
よって構成される2組のエレメントは、それぞれ同じ分割面を共有する。ラウド
スピーカー3cは、この種のラウドスピーカーエレメント対とは異なる種類のも
のである。
示す。これらの図から明らかなように、2組のエレメント3’a、3’’aとエ
レメント3’b、3’’b及び1つのエレメント3cは、互いに段状に配され且
つ背面から異なる高さに位置している。各対のエレメントにはプレート4が設け
られているが、エレメント3cには設けられていない。左に位置するエレメント
3’aと3’bは、対応する右側に位置するエレメント3’’a、3’’bから
音響的には独立している。エレメント3cの共鳴容積(resonance volume)は、
左右に分かれていなく、他の共鳴容積から音響的に独立している。
ラウドスピーカーエレメントに送られた入力オーディオステレオ信号は、上述の
方法によって処理される。この処理は減衰因子α又はその最適な周波数従属α(
f)の点で各組で異なる。
書又は添付図面に例示した態様に限定されるものではない。
装置の機能を例示する。この入力オーディオステレオ信号は、中央信号(mid si
gnal)Mと側部信号(side signal)Sとからなり、これらの信号は、各々、左入
力ステレオ信号Lと右入力ステレオ信号Rとの合計及びこれら左右の入力ステレオ
信号L、Rの差に対応する。本発明の方法では、左に位置するサウンド再生ユニッ
ト2’へと送られる出力ステレオ信号LOUTは、側部信号Sと中央信号Mと減衰因子
αとの積との合計であり、右に位置するサウンド再生ユニット2’’へと送られ
る出力ステレオ信号ROUTは、逆転された(inverted)側部信号と中央信号Mと減
衰因子αとのの積との合計である。これを数学的に表すと次のようになる。
Claims (32)
- 【請求項1】 音響的に互いに離隔した少なくとも1組のラウドスピーカー
エレメントからなり、これらエレメントの間の距離は、これらエレメントによっ
て発せられる最も短い波長の4分の1より短く又は前記最も短い波長が68cm
未満である場合、17cm未満であるオーディオステレオ再生システムで処理さ
れたステレオ信号を再生するために中央入力信号(M)と側部入力信号(S)が
得られる2つの入力信号からなる入力オーディオステレオ信号の処理方法であっ
て、因子αによって減衰された中央入力信号(M)と側部入力信号(S)との合
計に等しい左出力信号を前記1組のラウドスピーカーエレメントの左に位置する
ラウドスピーカーに送るために製する工程と因子αによって減衰された中央入力
信号(M)と180°相転移された側部入力信号(S)との合計に等しい右出力
信号を前記1組のラウドスピーカーエレメントの右に位置するラウドスピーカー
に送るために製する工程とからなる方法。 - 【請求項2】 さらに因子αによって減衰された中央入力信号(M)と側部
入力信号(S)との合計に等しい左出力信号を製する工程と、因子αによって減
衰された中央入力信号(M)と180°相転移された側部入力信号(S)との合
計に等しい右出力信号を製する工程とからなることを特徴とする請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 さらに左入力信号(L)と因子α+1との積と右入力信号(
R)と因子α−1との積との合計である左出力信号を製する工程と左入力信号(
L)と因子α−1との積と右入力信号(R)と因子α+1との積との合計である
右出力信号を製する工程とからなることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記減衰因子αが、−3dB乃至−10dBの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 前記減衰因子αが、−5dB乃至−10dBの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 前記減衰因子αが、−6dB乃至−9dBの範囲にあること
を特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の方法。 - 【請求項7】 前記減衰因子が、周波数従属であることを特徴とする請求項
1乃至6いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項8】 1組以上の左右の出力信号が、対応する対のラウドスピーカ
ーエレメントでの再生のために製せられることを特徴とする請求項1乃至7いず
れか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 音響的に互いに離隔した少なくとも1組のラウドスピーカー
エレメントからなり、これらエレメントの間の距離は、これらエレメントによっ
て発せられる最も短い波長の4分の1より短く又は前記最も短い波長が68cm
未満である場合、17cm未満であるオーディオステレオ再生システムで処理さ
れたステレオ信号を再生するために中央入力信号(M)と側部入力信号(S)が
得られる2つの入力信号からなる入力オーディオステレオ信号の処理装置であっ
て、因子αによって減衰された中央入力信号(M)と側部入力信号(S)との合
計に等しい左出力信号を前記1組のラウドスピーカーエレメントの左に位置する
ラウドスピーカーに送るために製し且つ因子αによって減衰された中央入力信号
(M)と180°相転移された側部入力信号(S)との合計に等しい右出力信号
を前記1組のラウドスピーカーエレメントの右に位置するラウドスピーカーに送
るために製する装置。 - 【請求項10】 さらに因子αによって減衰された中央入力信号(M)と側
部入力信号(S)との合計に等しい左出力信号を製し、因子αによって減衰され
た中央入力信号(M)と180°相転移された側部入力信号(S)との合計に等
しい右出力信号を製することを特徴とする請求項9記載の装置。 - 【請求項11】 さらに左入力信号(L)と因子α+1との積と右入力信号
(R)と因子α−1との積との合計である左出力信号を製し、左入力信号(L)
と因子α−1との積と右入力信号(R)と因子α+1との積との合計である右出
力信号を製することを特徴とする請求項9記載の装置。 - 【請求項12】 前記減衰因子αが、−3dB乃至−10dBの範囲にある
ことを特徴とする請求項9乃至11いずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 前記減衰因子αが、−5dB乃至−10dBの範囲にある
ことを特徴とする請求項9乃至11いずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】 前記減衰因子αが、−6dB乃至−9dBの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項9乃至11いずれか1項記載の方法。 - 【請求項15】 前記減衰因子が、周波数従属であることを特徴とする請求
項9乃至14いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項16】 互いに音響的に離隔された少なくとも1組のラウドスピー
カーエレメント(3’a、3’’a;3’b、3’’b)からなり、各組のエレ
メントは同じであり且つ分割面の対向側部に対称に位置するオーディオステレオ
信号再生システムにおいて、前記1組のラウドスピーカーエレメントは、これら
エレメントの中心と中心間の距離が、前記エレメントによって発せられる最も短
い波長の4分の1より短くなるように配されるか又はこの最も短い波長が68c
m未満である場合、前記中心と中心間の距離が17cm未満になるように配され
、左に位置するラウドスピーカーエレメントが、因子αによって減衰された中央
入力信号(M)と側部入力信号(S)との合計に等しい信号を再生するために配
され、右側に位置するラウドスピーカーエレメントは、因子αによって減衰され
た中央入力信号(M)と180°相転移された側部信号(S)との合計に等しい
信号を再生するために配されていることを特徴とする再生システム。 - 【請求項17】 前記1組のラウドスピーカーエレメントは、互いに隣接し
て配されていることを特徴とする請求項16記載の再生システム。 - 【請求項18】 1組以上のラウドスピーカーエレメントを含むことを特徴
とする請求項16又は17記載の再生システム。 - 【請求項19】 前記1組以上のラウドスピーカーエレメントが、同じ分割
面を共有することを特徴とする請求項18記載の再生システム。 - 【請求項20】 前記1組以上のラウドスピーカーエレメントが、1つの一
体のエンクロージャーに設けられていることを特徴とする請求項19記載の再生
システム。 - 【請求項21】 プレート(4)が、前記少なくとも一組のラウドスピーカ
ーエレメントの間の中央に配され且つ前記ラウドスピーカーエレメントの前面か
ら延びていることを特徴とする請求項16乃至20いずれか1項に記載の再生シ
ステム。 - 【請求項22】 前記プレートが、固定されていることを特徴とする請求項
21記載の再生システム。 - 【請求項23】 前記プレートが、収納可能であることを特徴とする請求項
21記載の再生システム。 - 【請求項24】 少なくとも延びた状態にある前記プレートが、前記1組の
各ラウドスピーカーエレメントの中心と中心との間の距離の半分の距離に等しく
ラウドスピーカーエレメントの前面から延びていることを特徴とする請求項21
乃至23いずれか1項に記載の再生システム。 - 【請求項25】 前記減衰因子αが、−3dB乃至−10dBの範囲にある
ことを特徴とする請求項16乃至24いずれか1項に記載の再生システム。 - 【請求項26】 前記減衰因子αが、−5dB乃至−10dBの範囲にある
ことを特徴とする請求項16乃至24いずれか1項に記載の再生システム。 - 【請求項27】 前記減衰因子αが、−6dB乃至−9dBの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項16乃至24いずれか1項に記載の再生システム。 - 【請求項28】 因子αによって減衰された中央入力信号(M)と側部入力
信号(S)との合計に等しい左出力信号を前記1組のラウドスピーカーエレメン
トの内、左に位置するラウドスピーカーに送るために製し、因子αによって減衰
された中央入力信号(M)と180°相転移された側部信号(S)との合計に等
しい右出力信号を前記1組のラウドスピーカーエレメントの内、右に位置するラ
ウドスピーカーに送るために製する入力オーディオステレオ信号を処理するため
の装置を含むことを特徴とする請求項16乃至27いずれか1項に記載の再生シ
ステム。 - 【請求項29】 前記減衰因子αが、−3dB乃至−10dBの範囲にある
ことを特徴とする請求項28に記載の再生システム。 - 【請求項30】 前記減衰因子αが、−5dB乃至−10dBの範囲にある
ことを特徴とする請求項28に記載の再生システム。 - 【請求項31】 前記減衰因子αが、−6dB乃至−9dBの範囲にあるこ
とを特徴とする請求項28に記載の再生システム。 - 【請求項32】 前記減衰因子αが、周波数従属であることを特徴とする請
求項28乃至31いずれか1項に記載の再生システム。
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