JP2005142727A - 仮想音像定位装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 仮想音像効果が得られるエリアを拡大する。
【解決手段】 第１の位置及びこれと異なる第２の位置に配置された第１及び第２のスピーカドライバと、第３の位置及びこれと異なる第４の位置に配置された第３及び第４のスピーカドライバと、所定の場所において聴取したとき、任意の位置に仮想音源が得られるよう入力信号を処理し、第１のスピーカドライバ及び前記第３のスピーカドライバに第１の出力信号を、また第２のスピーカドライバ及び第４のスピーカドライバに第２の信号を出力するバーチャライザとからなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スピーカが設置されていない場所に音像を定位させることが可能な仮想音像定位装置に関する。

５．１チャンネル又は６．１チャンネルといったマルチチャンネルサラウンド信号を再生する、所謂ホームシアターシステムが一般家庭に普及している。このシステムは基本的には各チャンネル毎に独立したスピーカによって各チャンネル信号を再生する。従って、５．１チャンネル再生の場合、前方にフロントＬチャンネル、フロントセンターチャンネル、フロントＲチャンネル用のスピーカを３個、後方にリアＬチャンネル、リアＲチャンネル用のスピーカを２個配置する必要がある。更に、低音再生用にサブウーハもほとんどの場合に必要となる。

しかしながら、部屋の中に合計６個のスピーカをリスナーの周囲に配置し、またこれら６個のスピーカにそれぞれ配線を行うことは、きわめて困難且つ煩雑である。そこで近年、頭部伝達関数を利用し、リスナーの前方に設置されたスピーカのみによって、リスナーの後ろ側に音像を停止させる立体音像技術が例えば特開平９−３７１３４号等によって提案されている。この技術は、特定の位置にリスナーが位置するという前提のもと、頭部伝達関数のフィルタ定数を調整する。従って、この特定の位置以外では、リスナーの後ろ側に音像を定位させることができないため、リスニングエリアは極めて狭い範囲に限られ、ホームシアターを同時に楽しめるのは基本的には１人に限られていた。

本発明は上述の課題を解決するために、第１の位置及びこれと異なる第２の位置に配置された第１及び第２のスピーカドライバと、第３の位置及びこれと異なる第４の位置に配置された第３及び第４のスピーカドライバと、所定の場所において聴取したとき、任意の位置に仮想音源が得られるよう入力信号を処理し、第１のスピーカドライバ及び前記第３のスピーカドライバに第１の出力信号を、また第２のスピーカドライバ及び第４のスピーカドライバに第２の信号を出力するバーチャライザとからなる。

本発明によれば、仮想音像効果が得られるエリアを拡大することができるため、前方に設置したスピーカのみで複数のリスナーが同時にサラウンドサウンドを楽しむことが可能となる。

以下、本発明による最良の実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。

以下、本発明の第１の実施例を説明する。図１〜図３は本発明に使用するスピーカボックス１の正面図、右側面図及び上面図である。スピーカボックス１には５個の密閉型のエンクロージャ３１〜３５が一体的に設けられ、このエンクロージャ３１〜３５にはフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ２、第１のフロントＬチャンネル用スピーカドライバ３、第２のフロントＬチャンネル用スピーカドライバ５、第１のフロントＲチャンネル用スピーカドライバ４及び第２のフロントＲチャンネル用スピーカドライバ６がそれぞれ設けられている。なお、フロントセンターチャンネル用スピーカドライバ２はリスナーに対して正対するよう配置されている。

一方、第１のフロントＬチャンネル用スピーカドライバ３及び第２のフロントＲチャンネル用スピーカドライバ６の振動軸７は同一軸線状とされた上で、互いに背中合わせに配置されている。この振動軸７はフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ５の振動軸に対して直行する線に対して１８度反時計方向に回動した角度とされている。また、第２のフロントＬチャンネル用スピーカドライバ５及び第１のフロントＲチャンネル用スピーカドライバ４の振動軸８は同一軸線状とされた上で、互いに背中合わせに配置されている。この振動軸８はフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ５の振動軸に対して直行する線に対して１８度時計方向に回動した角度とされている。

従って、フロントＬチャンネル用スピーカドライバ３、５及びフロントＲチャンネル用スピーカドライバ４、６の振動軸はそれぞれリスナー方向に対して７２度及び１０８度の角度とされているため、各スピーカドライバ３〜６からの再生音は互いに反対方向に空間上に放射される。従って、この角度配置により、スピーカドライバ３〜６が大きく間隔を空けて配置された状態と同じ効果を有する。もちろんこの角度配置によりスピーカドライバの振動軸がリスナーに対して正対していないため、特に高域の周波数特性が劣化するという欠点が生じる場合もある、その場合は周知のイコライザ回路によって減衰した高域を補えばよい。

図４は上述のスピーカドライバ５〜７を駆動するアンプを含むホームシアターシステムの回路ブロック図である。光学ピックアップ、ターンテーブル等の機構部及び各種サーボ回路やデータ復調回路を備えるＤＶＤドライブ１０からのデジタルデータは５．１チャンネルデコーダ１１に入力され、フロントＬ、フロントセンター、フロントＲ、リアＬ、リアＲチャンネル及びサブウーハーチャンネル信号にそれぞれデコード処理される。フロントＬ、フロントＲおよびフロントセンターチャンネルのそれぞれのデジタル信号は、加算器１２、１３、１４の一方の入力端子に入力される。

一方、リアＬ及びリアＲチャンネル信号は、バーチャライザ１６に入力される。バーチャライザ１６は例えばリアＬチャンネル信号をリスナーのフロント側に設置したスピーカによって再生しても、スピーカが存在しないリスナーの後方左側から再生音が聞こえてくるようなインパルス応答となるフィルタ特性を持つフィルタを備えるものである。一般にこのフィルタ係数は頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）と呼ばれ、畳み込み演算処理が行われることにより、バーチャライザ１６に入力された信号は位置情報を持つことになる。このバーチャライザ自体の構成は当業界においては周知であり、本出願に直接関与するものではないため、その詳述は省略する。

バーチャライザ１６の出力が加算器１２、１３の他方の入力端子に入力されることにより、加算器１２によってフロントＬチャンネル信号とバーチャライザ１６の出力が加算され、この加算信号がＤ／Ａ変換器１５に入力される。同様に加算器１３によってフロントＲチャンネル信号とバーチャライザ１６の出力が加算され、この加算信号がＤ／Ａ変換器１５に入力される。

一方、フロントＬチャンネル信号及びフロントＲチャンネル信号は加算器１７によって加算された後、ゲイン調整用の減衰器Ｒ１を介して３００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）１８に入力される。ＢＰＦ１８の出力は位相を１８０度回転させる反転器１９に入力される。位相が１８０度反転し、３００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯域を有するフロントＬ＋フロントＲ信号は加算器１４の他方の入力端子に入力され、フロントセンターチャンネル信号と共にデジタルアンプ１５に入力される。

なお、ＣＤの再生中においては、５．１チャンネルデコーダ１１はフロントＬチャンネル信号を出力していた端子にＬチャンネル信号を、フロントＲチャンネル信号を出力していた端子にＲチャンネル信号を出力する。

デジタルアンプ１５によってデジタル増幅されたフロントＬチャンネル信号及びバーチャライザ１６の一方の出力はローパスフィルタ（以下、ＬＰＦという）２１に入力されることにより、アナログ信号とされた後、第１及び第２のＬチャンネル用スピーカドライバ３、５に入力される。同様にデジタルアンプ１５によってデジタル増幅されたフロントＲチャンネル信号及びバーチャライザ１６の他方の出力は、ＬＰＦ２１によってアナログ信号とされた後、第１及び第２のＲチャンネル用スピーカドライバ４、６に入力される。更にフロントセンターチャンネル信号と位相が１８０度反転し、３００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯域を有するフロントＬ＋フロントＲ信号との加算信号は、デジタルアンプ１５によって増幅された後、ＬＰＦ２１を介してセンターチャンネル用スピーカドライバ２に入力される。

なお、５．１チャンネルデコーダはサブウーハ出力を出力しており、この信号も同様にデジタルアンプ１５によって増幅された後、ＬＰＦ２１によってアナログ信号とされた後、サブウーハ７を駆動する。なお、ＤＶＤドライブ１０や５．１チャンネルデコーダ１１等は図示しないスイッチやリモコンの操作に応答してマイコン２０によって制御される。

５．１チャンネル信号の再生時にはＬチャンネル用スピーカドライバ３、５からＬチャンネル信号が、Ｒチャンネル用スピーカドライバ４、６からＲチャンネル信号が出力され、その放射方向はリスナー方向と略直行する方向であるため、広がりのあるステレオイメージが再生される。また、センターチャンネル用スピーカドライバ５からセリフなど、センターに定位すべきセンターチャンネル信号が出力されるため、ステレオイメージの拡大に伴う中抜けが生じない。

また、センターチャンネル用スピーカドライバ２から逆相のＬチャンネル信号が出力されるが、この逆相成分がリスナーの右耳周辺において左耳周辺よりもＬチャンネル信号を打ち消す。従って、リスナーの右耳周辺におけるＬチャンネル信号のレベルが低くなり、Ｌチャンネル信号が左耳で強く聞こえる結果、リスナーはＬチャンネル信号が左側から到来するという認識を持つ。その結果、スピーカドライバの配置と相まってステレオセパレーションが向上する。なお、Ｒチャンネル信号も同様な作用効果を生じることは勿論である。

一方、センターチャンネル用スピーカドライバ２から出力される−Ｌチャンネル信号と−Ｒチャンネル信号は、Ｌチャンネル信号とＲチャンネル信号の逆相成分、即ちモノラル成分の逆相信号である。従って、２チャンネル信号の再生時においてもセンターチャンネル用スピーカドライバ５からは反転したモノラル成分が出力されるため、５．１チャンネル信号のときのセンターチャンネル信号の働きと同様、中抜けの防止になる。

なお、上述の実施例においてはセンターチャンネル用スピーカドライバ２から−Ｌチャンネル信号と−Ｒチャンネル信号が出力されるが、ステレオセパレーションを向上させる目的よりも、Ｌチャンネル用スピーカドライバ６とＲチャンネル用スピーカドライバ７との距離を大きくとった場合に生じる中抜けを防止する目的を重視する場合はＬチャンネル信号とＲチャンネル信号を単に加算した同相信号を出力してもよい。

図５はスピーカドライバ３〜６によってカバーされるリスニングエリアを示す図である。本実施例において、バーチャライザ１６はスピーカドライバ３、６又は４、５の中心から２ｍ離れた位置において立体音響効果が得られるよう、バーチャライザ１６内部のＨＲＴＦ関数をはじめとする各種フィルタ特性が定められている。従ってスピーカドライバ３、６の配置位置を結んだ線７とスピーカドライバ４、５の配置位置を結んだ線８とはそれぞれ中心で交差し、それぞれ３６度の角度を有しているため、スピーカドライバ３、６の最適リスニングポジションＰ１と、スピーカドライバ４、５による最適リスニングポジションＰ２は異なる位置となる。線７、８は互いに３６度の角度があるため、スピーカボックス１から約２ｍ離れた位置において仮想音像を定位させると仮定すると、最適リスニングポジションＰ１とＰ２との距離は約１．３ｍとなる。実験の結果、この最適リスニングポジションＰ１とＰ２との間の空間２２においてほぼ同一の立体音像効果が得られることがわかった。

通常、ソファーに横一列に座った状態で少なくとも３名がこの１．３ｍの範囲に入る。従って、複数のリスナーが同時に立体音響効果を得ることができ、従来のピンポイント的なリスニングエリアを実用的な範囲まで拡大することが可能となる。

上述の第１の実施例においては、スピーカボックス１に全ての必要なスピーカドライバ２〜６が同一平面上に取り付けられているが、本発明はこれに限定されることなく、例えば同一構成の２つのスピーカボックスを上下に重ね、結果的に図５に示すスピーカドライバ３〜６の位置にスピーカドライバを位置させても同じ作用効果を奏する。この場合、フロントセンターチャンネル用スピーカドライバが合計２個となるが、立体音響効果に影響を及ぼすものではない。

図６は本発明の第２の実施例を示す上面図である。第１のスピーカボックス４１には３個の密閉型のエンクロージャ４２、４３、４４が一体的に設けられ、エンクロージャ４２、４３、４４にはフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ４５、フロントＬチャンネル用スピーカドライバ４６及びフロントＲチャンネル用スピーカドライバ４７がそれぞれ設けられている。フロントセンターチャンネル用スピーカドライバ４５の振動軸はリスナーに対して正対する角度から１８度反時計方向に回転した角度となるよう配置されている。一方、フロントＬチャンネル用スピーカドライバ４６及びフロントＲチャンネル用スピーカドライバ４７の振動軸は、フロントセンターチャンネル用スピーカドライバ４５の振動軸に対してそれぞれ左右９０度の角度となるよう、互いに背中合わせで配置されている。

一方、第１のスピーカボックス４１の下には第１のスピーカボックス４１と同一構成の第２のスピーカボックス５１が配置されており、そのフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ（図示せず）の振動軸はリスナーに対して正対する角度から１８度時計方向に回転した角度となるよう配置されている。従って、第１のスピーカボックス４１と第２のスピーカボックス５１は互いに３６度の角度をもって配置されている。

なお、第１のスピーカボックス４１に設置されたフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ４５と第２のスピーカボックス５１に設置されたフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ（図示せず）、第１のスピーカボックス４１に設置されたフロントＬチャンネル用スピーカドライバ４６と第２のスピーカボックス５１に設置されたフロントＬチャンネル用スピーカドライバ５６及び第１のスピーカボックス４１に設置されたフロントＲチャンネル用スピーカドライバ４７と第２のスピーカボックス５１に設置されたフロントＲチャンネル用スピーカドライバ５７にはそれぞれ同一信号が入力されるものであり、その回路構成は図４とほぼ同一であるため、その説明は省略する。

以上の構成において、スピーカドライバ４６、５６、４７、５７の位置は図５に示すスピーカドライバ３、５、４、６と同一であるため、第１の実施例と同様、最適リスニングポジションＰ１とＰ２との間の空間２２においてほぼ同一の立体音像効果が得られる。

上述の２つの実施例においては、図５に示すようにスピーカドライバの振動軸線７、８が点Ｐ０で交差することにより、スピーカドライバをコンパクトに設置することが可能であったが、本発明はこれに限定されることなく、例えば図６に示すスピーカボックス４１、５１を横に並べて配置し、それぞれの最適リスニングポジションＰ１、Ｐ２をリスナーの横方向において異なるよう設置することも可能である。

また、本発明は上述の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様を取り得ることは勿論である。

スピーカボックス１の正面図。 スピーカボックス１の左側面図。 スピーカボックス１の上面図。 第１の実施例における回路ブロック図。 リスニングエリアを示す図。 スピーカボックス４１、５１の上面図。

符号の説明

１、４１、５１ スピーカボックス
２〜６、４５〜４７、５６、５７ スピーカドライバ
７ サブウーハ
１１ ５．１チャンネルデコーダ
１５ デジタルアンプ
１６ バーチャライザ
２０ マイコン

Claims (4)

1. 第１の位置及びこれと異なる第２の位置に配置された第１及び第２のスピーカドライバ３，６と、
   第３の位置及びこれと異なる第４の位置に配置された第３及び第４のスピーカドライバ５，４と、
   所定の場所において聴取したとき、任意の位置に仮想音源が得られるよう入力信号を処理し、前記第１のスピーカドライバ３及び前記第３のスピーカドライバ５に第１の出力信号を、また前記第２のスピーカドライバ４及び第４のスピーカドライバ６に第２の信号を出力するバーチャライザ１６とからなることを特徴とする仮想音像定位装置。
2. 前記第１及び第２の位置を結ぶ線７と、前記第２及び第４の位置を結ぶ線８の長さが略同一であり、その中心で互いに交差していることを特徴とする請求項１に記載の仮想音像定位装置。
3. 前記第１及び第２のスピーカドライバ３，６の振動軸が前記線７と平行とされ、また前記第３及び第４のスピーカドライバ５，４の振動軸が前記線８と平行とされたことを特徴とする請求項２に記載の仮想音像定位装置。
4. 前記第１乃至第４のスピーカドライバが１個のスピーカボックス１に取り付けられ、更にフロントセンターチャンネル用スピーカドライバ２が該スピーカボックス１に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の仮想音像定位装置。

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