JP2005136932A - センタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】センタースピーカーの位置を特定することにより回路構成又は演算処理過程が簡略化され、音質の劣化が少ないクロストークキャンセルシステムを提供する。
【解決手段】信号の劣化による聴感上の影響を受けやすい元の信号経路にはフィルターを通さず、又センタースピーカーの位置を特定することでクロストークとキャンセル信号の耳への到着時間を物理的に合わせることにより、キャンセル回路の遅延処理機能の一部省略を可能にした。更に信号をフィードバックすることにより2次以降のクロストークを全て簡単な回路でキャンセルできるようにした。
【選択図】 図1
【解決手段】信号の劣化による聴感上の影響を受けやすい元の信号経路にはフィルターを通さず、又センタースピーカーの位置を特定することでクロストークとキャンセル信号の耳への到着時間を物理的に合わせることにより、キャンセル回路の遅延処理機能の一部省略を可能にした。更に信号をフィードバックすることにより2次以降のクロストークを全て簡単な回路でキャンセルできるようにした。
【選択図】 図1
Description
本発明はオーディオシステムに関するものである。
2チャンネルステレオスピーカーにおいて発生するクロストークをキャンセルするために、左右の各スピーカーからキャンセル信号を出力するクロストークキャンセルシステムが知られているが、この場合聴取者の頭部の移動に対して、元の信号とキャンセル信号の位相がずれやすく、キャンセルできる率が低下する。
これは、左右2個のスピーカーと聴取者を頂点とする三角形において聴取者と各スピーカーの距離に差がでるからであり、この差はスピーカーの間隔が広い程大きくなりやすい。
これは、左右2個のスピーカーと聴取者を頂点とする三角形において聴取者と各スピーカーの距離に差がでるからであり、この差はスピーカーの間隔が広い程大きくなりやすい。
これに対し聴取者の正面にクロストークキャンセル用のセンタースピーカーを配置した3スピーカー方式があり、この場合聴取者の頭部の移動に対してクロストークキャンセル率の低化が軽減されることが知られている。
特開2001−69599号公報
解決しようとしている問題点は、既に公開されているシステムでは左右の入力信号及びそのキャンセル信号は、全てフィルターを経由処理される為、回路又は演算処理の過程において、音質の劣化を伴いやすい点である。
本発明は、センタースピーカーの位置を特定することにより回路構成又は演算処理過程が簡略化され音質の劣化が少ないことを特徴とするものである。
センタースピーカーを使用したクロストークキャンセルシステムは、聴取者の頭部の移動に対するクロストークのキャンセル率低化が2個のスピーカーだけの場合より少ないことが知られているが、この効果を確保しながら、特に聴感上影響の大きい元の入力信号は混合手段のみで、フィルターは経由せずに出力され、又センタースピーカーの出力過程から遅延手段が省略できる為、音質の劣化が少なく又回路又は演算処理の過程が軽減される。
センタースピーカーを正面の一定位置に特定することにより、元の入力信号はフィルターを経由せず出力され、センタースピーカーの出力過程から遅延手段が省略できる為音質の劣化が少なく、部品数又は演算処理過程を軽減できるシステ厶が実現した。
図2において、左側スピーカーよりの信号が、右側の外耳道の入口と見なされた点Rに到達するまでの時間に音速を乗じて算出された仮想距離をRL′とし、右側のスピーカーよりの信号が左側の外耳道の入り口と見なされた点Lに到達するまでの時間に音速を乗じて算出された仮想距離をLR′とし、外耳道入口の点Rより距離RL′、外耳道入口の点Lより距離LR′の位置Cにクロストークキャンセル用のセンタースピーカーを配置する。作図上は、Rを中心とする半径RL′の円弧と、Lを中心とする半径LR′の円弧の交点がセンタースピーカーの位置となる。更にモデルとなる頭部の形状を左右対称と見なすとRL′=LR′となり、左右外耳道の間隔Wを底辺、RL′又はLR′を斜辺とする、二等辺三角形の頂点がセンタースピーカーの位置となる。
又仮想距離RL′、LR′と、実際の左右スピーカーと各遠位耳との距離RL″、LR″との差は僅かで実質的に同距離と見なしてよく、作図上はRを中心とする半径RL″の円弧と、Lを中心とする半径LR″の円弧の交点をセンタースピーカーの位置としてもよい。いずれにせよセンタースピーカーの位置は左右のスピーカーを結ぶ直線上よりやや後方に配置される。
このセンタースピーカーの位置決定方法により、各外耳道の入口に入るクロストーク信号と元の信号は信号遅延手段を介することなく、到着時間を一致させることができる。
又仮想距離RL′、LR′と、実際の左右スピーカーと各遠位耳との距離RL″、LR″との差は僅かで実質的に同距離と見なしてよく、作図上はRを中心とする半径RL″の円弧と、Lを中心とする半径LR″の円弧の交点をセンタースピーカーの位置としてもよい。いずれにせよセンタースピーカーの位置は左右のスピーカーを結ぶ直線上よりやや後方に配置される。
このセンタースピーカーの位置決定方法により、各外耳道の入口に入るクロストーク信号と元の信号は信号遅延手段を介することなく、到着時間を一致させることができる。
図1において、センタースピーカーには右入力信号が、クロストークをキャンセルしたい周波数帯域のみを通すローパスフィルター又はバンドパスフィルター(1)を経由した後、混合手段(2)、フィルターHR2(4)及び混合手段(11)を通り逆相にて出力される。フィルターHR2(4)はセンタースピーカーからRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCR1、左側スピーカーからRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhR2とするとhR2−hCR1の演算を行うフィルターを示す。
又センタースピーカーには左入力信号が、クロストークをキャンセルしたい周波数を通すローパスフィルター又はバンドパスフィルター(6)を経由した後、混合手段(7)、フィルターHL2(9)及び混合手段(11)を経由し逆相にて出力される。フィルターHL2(9)はセンタースピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCL1、右側スピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhL2とするとhL2−hCL1の演算を行うフィルターを示す。
又センタースピーカーには左入力信号が、クロストークをキャンセルしたい周波数を通すローパスフィルター又はバンドパスフィルター(6)を経由した後、混合手段(7)、フィルターHL2(9)及び混合手段(11)を経由し逆相にて出力される。フィルターHL2(9)はセンタースピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCL1、右側スピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhL2とするとhL2−hCL1の演算を行うフィルターを示す。
上記の補正フィルター(4)(9)によりセンタースピーカーよりの出力信号は各外耳道の入口においてクロストークと頭部伝達関数特性は同じで、逆相であり且つ到着時間も同じであるからクロストークはキャンセルされる。但しここで右側の耳には余分な信号すなわち右側入力信号で補正された逆相の信号−crが元の入力信号より遅れてセンタースピーカーより入り、左側の耳には余分な信号すなわち左側入力信号で補正された逆相の信号−c1が元の入力信号より遅れてセンタースピーカーより入る。上記の−crをキャンセルするために、右側のスピーカーよりRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数hR1、センタースピーカーよりRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCR1とすると、hCR1−hR1の演算を行う補正フィルター及びセンタースピーカーよりRに入る信号−crに同期する遅延手段からなるフィルターHR1(3)を経由した信号を右側のスピーカーより正相出力することによりキャンセルできる。又−c1をキャンセルするために左側のスピーカーよりLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数hL1、センタースピーカーよりLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCL1とすると、hCL1−hL1の演算を行う補正フィルター及びセンタースピーカーよりLに入る信号に同期する遅延装置からなるフィルターHL1(8)を経由した信号を左側のスピーカーより出力することによりキャンセルする。この場合フィルター(3)、(8)を経由した信号は各遠位耳に二次的なクロストーク信号として作用するが、この信号を(2)、(7)の混合手段経由でフィードバックさせ再度センタースピーカーに加えることにより二次的なクロストーク信号をキャンセルできる。この信号は正相であるから、最初のクロストークキャンセルの過程は繰り返され、三次以降のクロストークも同様にキャンセルできる。
尚、モデルとする頭部の形状が左右対象であるとみなすと、(3)、(8)及び(4)、(9)のフィルターは共通のフィルター(12)、(13)が使用でき部品の数を減らすことができる。すなわちHR1=HL1=H(12)で共通化でき、HR2=HL2=HC(13)に共通化できる為図3に示す様に簡略化できる。
更にクロストークキャンセルの対象とする周波数が比較的低域であり、又スピーカーの間隔が十分に狭い場合、頭部伝達関数特性の方向別の差を無視することによるクロストークキャンセル率の悪化が、聴感上問題無いと判断された場合に(12)(13)に使用されている、頭部伝達関数の補正フィルター部分を省略して(14)の遅延及び減衰フィルターのみを使用した回路にでき図4の様に大幅に簡略化できる。ここで減衰量は周波数に関係なく一律に減衰する手段であり、その減衰量はセンタースピーカーから左右の耳までの距離と左右の各スピーカーから左右の耳までの距離の差により計算される。
2チャンネルステレオシステ厶にこのシステ厶を付加することにより、音質の劣化が少なく又安定した音場拡大の効果を得ることができる。
1 右入力信号(R−in)の内クロストークをキャンセルしたい周波数帯域を選択するローパスフィルター又はバンドパスフィルター
2 右入力信号(R−in)を処理する混合手段
3 右側のスピーカーよりRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhR1、センタースピーカーよりRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCR1とすると、hCR−hR1の演算を行う補正フィルター及びセンタースピーカーよりRに入る信号−crに同期する遅延手段からなるフィルターHR1
4 センタースピーカーからRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCR1、左側スピーカーからRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhR2とするとhR2−hCR1の演算を行う補正フィルターHR2
5 右入力信号(R−in)とHR1からの信号を混合する手段
6 左入力信号(L−in)の内クロストークをキャンセルしたい周波数帯域を選択するローパスフィルター又はバンドパスフィルター
7 左入力信号(L−in)を処理する混合手段
8 左側のスピーカーよりLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数hL1、センタースピーカーよりLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCL1とすると、hCL1−hL1の演算を行う補正フィルター及びセンタースピーカーよりLに入る信号に同期する遅延装置からなるフィルターHL1
9 センタースピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCL1、右側スピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhL2とするとhL2−hCL1の演算を行う補正フィルターHL2
10 右入力信号(L−in)とHL1からの信号を混合し逆相にて出力する手段
11 左右のクロストークキヤンセル信号を混合し出力する手段
12 補正特性持のち逆相にて出力する、共通で使用されるフィルターHC
13 モデルとなる頭部が左右対称と見なし、頭部伝達関数の方向別の差を無視しても聴感上影響がないと判断した場合、クロストークキヤンセル信号を左右の各耳に入るクロストークに同期させる為の遅延及び減衰フィルター
14 上記14の場合で左右のクロストークキヤンセル信号を混合及び逆相にて出力する手段
2 右入力信号(R−in)を処理する混合手段
3 右側のスピーカーよりRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhR1、センタースピーカーよりRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCR1とすると、hCR−hR1の演算を行う補正フィルター及びセンタースピーカーよりRに入る信号−crに同期する遅延手段からなるフィルターHR1
4 センタースピーカーからRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCR1、左側スピーカーからRに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhR2とするとhR2−hCR1の演算を行う補正フィルターHR2
5 右入力信号(R−in)とHR1からの信号を混合する手段
6 左入力信号(L−in)の内クロストークをキャンセルしたい周波数帯域を選択するローパスフィルター又はバンドパスフィルター
7 左入力信号(L−in)を処理する混合手段
8 左側のスピーカーよりLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数hL1、センタースピーカーよりLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCL1とすると、hCL1−hL1の演算を行う補正フィルター及びセンタースピーカーよりLに入る信号に同期する遅延装置からなるフィルターHL1
9 センタースピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhCL1、右側スピーカーからLに音響信号が入った場合の頭部伝達関数をhL2とするとhL2−hCL1の演算を行う補正フィルターHL2
10 右入力信号(L−in)とHL1からの信号を混合し逆相にて出力する手段
11 左右のクロストークキヤンセル信号を混合し出力する手段
12 補正特性持のち逆相にて出力する、共通で使用されるフィルターHC
13 モデルとなる頭部が左右対称と見なし、頭部伝達関数の方向別の差を無視しても聴感上影響がないと判断した場合、クロストークキヤンセル信号を左右の各耳に入るクロストークに同期させる為の遅延及び減衰フィルター
14 上記14の場合で左右のクロストークキヤンセル信号を混合及び逆相にて出力する手段
Claims (5)
- 正面方向にセンタースピーカーを持つステレオシステムにおいて、左右のスピーカーから聴取者の各遠位耳の外耳道入口にクロストークが到着する時間に、左右の入力信号に頭部伝達関数の補正処理がなされた信号が逆相にてセンタースピーカーより同じ耳に同時間に到着するように、実測又は計算による数値から算出された距離に、センタースピーカーを配置することにより、クロストークキャンセル信号発生過程において遅延処理機能を省略できるスピーカー配置方法と信号処理装置を持つ図1に示されるセンタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム。
- 前記システムにおいて、センタースピーカーに出力される信号は、左右の入力信号がローパスフィルター又はバンドパスフィルターを経由後、頭部伝達関数特性補正のみの信号処理をされ遅延手段の省略されたフィルター及び混合手段を経由し逆相にて出力される請求項1記載のセンタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム。
- 左右の入力信号から左右のスピーカーへの出力は混合手段のみを経由しフィルターは経由せず、又センタースピーカーに入力される逆相の信号の内クロストークをキャンセルするのに不要な信号すなわち同じ側の耳に入る逆相信号をキャンセルするために、左右の各出力信号に正相で遅延手段を持ち又頭部伝達関数の補正を行うフィルターを経由した信号を混合すると同時に、同じ信号をセンタースピーカーにフィードバックすることにより、二次以降のクロストークもキャンセルできる請求項1のセンタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム。
- モデルとなる頭部を左右対称とみなし、請求項2のセンタースピーカーへの出力回路前段の頭部伝達関数補正フィルターを一個で共有し、更にセンタースピーカーに出力される信号の内不要な逆相信号すなわちクロストークを同じ側の耳に入る逆相の信号をキャンセルするために使用される頭部伝達関数補正フィルタ及び遅延手段を左右に同仕様とし、部品の種類を減らした図3に示される請求項1記載のセンタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム。
- 左右のスピーカー間隔が狭い場合に、クロストークキャンセルの対象となる低周波数帯域において、頭部伝達関数の方向別の差は近似的に等しく聴感上影響は無いと見なした場合に請求項4のシステムより頭部伝達関数補正のフィルターを全て省略し遅延及び周波数に関係なく一律に減衰する減衰手段におきかえ簡略化した図4に示される請求項1記載のセンタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003405211A JP2005136932A (ja) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | センタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003405211A JP2005136932A (ja) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | センタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=34650201
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003405211A Pending JP2005136932A (ja) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | センタースピーカー利用のクロストークキャンセルシステム |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2005136932A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008092274A (ja) * | 2006-10-02 | 2008-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | オーディオ再生装置 |
JP2012055006A (ja) * | 2007-08-13 | 2012-03-15 | Mitsubishi Electric Corp | オーディオ装置 |
-
2003
- 2003-10-29 JP JP2003405211A patent/JP2005136932A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012055006A (ja) * | 2007-08-13 | 2012-03-15 | Mitsubishi Electric Corp | オーディオ装置 |
JP5025731B2 (ja) * | 2007-08-13 | 2012-09-12 | 三菱電機株式会社 | オーディオ装置 |
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A521 | Written amendment |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
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A02 | Decision of refusal |
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