JP2005223706A - ビデオカメラの録音装置 - Google Patents

Abstract

【目的】ビデオカメラにおける録音に用いられるサラウンド再生対応の録音装置を提供する。
【構成】録音装置１１は、４方向以上からの音声を収音するように配設されたマイクロホンＭ１、・・、Ｍupと、これより各々出力される音声出力信号ｍ１、・・、ｍupを音声合成して右前方音声信号Ｒ、左前方音声信号Ｌ、前方中央音声信号Ｃ、サラウンド音声信号Ｓの４チャンネルを生成する音声合成手段５と、前記音声信号Ｒ、Ｌ、Ｃ、Ｓを所定の演算式に沿って２チャンネル音声データＬｔ、Ｒｔに変換する信号処理を行うマトリックス・エンコーダ６と、出力された２チャンネルＬｔｃｈ、Ｒｔｃｈの音声データＬｔ、Ｒｔを記録媒体に記録する音声データ記録手段７と、を備えており、再生時には音声データＬｔ、Ｒｔを読み出してマトリックス・デコーダ９にて３チャンネル以上の音声信号Ｌo、Ｒo、Ｃo、Ｓo・・に合成するサラウンド信号処理が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビデオカメラにおける音声の録音に用いられるサラウンド再生対応の録音装置に関する。

従来のビデオカメラ（カムコーダとも称する。）に搭載されている録音装置は、ビデオカメラ本体に前方の音声を収音する１個乃至２個のマイクロホンを備えるのが一般的であり、磁気テープやディスク等の記録媒体に対するモノラル録音又は２チャンネルステレオ録音が行われている。

例えば、ビデオカメラ本体に配設された左右前方からの音声をそれぞれ収音する２個のマイクロホンで記録される音声データは、２伝送路の単純なＬチャンネルとＲチャンネルでビデオテープやディスクにそのまま記録されている。

このような従来のビデオカメラの録音装置では、録音された音声データには左右方向の音声信号情報しかなく、Ｌ／Ｒの２チャンネルの音声信号は専らそのまま２チャンネルステレオで再生するだけであり、再生音は臨場感に乏しい音となっている。

この点、ビデオカメラの音声のマルチチャンネル化を目指すビデオカメラのマルチチャンネル収音装置に関する公知文献として、例えば下記［特許文献１］には、４個の無指向性マイクロホンの出力を８個の合成手段に入力することによって８個の指向性マイクロホンを合成し、さらに、この８個の指向性マイクロホンよりマルチチャンネルステレオ信号（Ｌチャンネル、Ｒチャンネル、Ｃチャンネル、ＳＬチャンネル、ＳＲチャンネル）を合成する収音装置の技術が記載されている。

また、下記［特許文献２］には、ビデオカメラに搭載された３個の無指向性マイクロホンの音声出力信号を合成して３−２方式５チャンネル（Ｌチャンネル、Ｒチャンネル、Ｃチャンネル、ＳＬチャンネル、ＳＲチャンネル）ステレオ用の収音装置を実現する技術が記載されている。

ところで、音源の方向感や奥行感等、音響空間の立体的な印象や臨場感を得ることを立体音響という。本来この立体音響は原音場における収音から再生現場における再生に至る一連の系として捉えられるべきものであるが、一般には、予め収録されたプログラムソースを種々の再生条件下で立体音響効果を高めるように再生する音場再生の技術課題として捉えられている。

立体音響効果を高める音場再生の技術に関しては、複数の伝送路を用いたステレオフォニック（所謂ステレオ）方式やダミーヘッドマイクロホンで収音しヘッドホンで受聴するバイノーラル方式が古くより知られている。ステレオといえば２チャンネルステレオを意味するのが一般であるが、１９７０年代には４チャンネルステレオが実用化され、近年は全周方向の音場再生という意味でサラウンドの言葉が一般的に用いられるようになった。

上記４チャンネルステレオには、４伝送路を用いたディスクリート方式と２伝送路を用いるマトリックス方式がある。

上記マトリックス方式は１９６９年にシャイバー（米国）が提案したのが発端で、４入力信号（左前方からの信号Ｌｆ、左後方からの信号Ｌｂ、右前方からの信号Ｒｆ、右後方からの信号Ｒｂ）を伝送２信号（Ｌｔ、Ｒｔ）に配分するエンコード、再び４出力信号（Ｌｆ′、Ｌｂ′、Ｒｆ′、Ｒｂ′）に分配するデコードと呼ばれる信号処理が行われる。このマトリックス方式では、チャンネルセパレーションが不十分で、しかも後方中央に定位すべき信号が前方に再生されてしまうという問題があり、後方定位改善のためにＬｂとＲｂが互いに逆位相の関係になるようにエンコードする工夫や、チャンネルセパレーションを改善するために瞬間的に最も優勢なチャンネルを検出して他のチャンネルのクロストーク出力が小さくなるようにするロジック方式の開発が行われ、後にＲＭ（Regular Matrix）方式として統合されている。なお、４チャンネルステレオ各方式の規格はＥＩＪＡ技術ファイルＳＴＣ−０２１（１９８６年）にまとめられている。

次に、映画におけるステレオ技術において、１９７０年代後半にマトリックス技術を用いて３−１方式４チャンネル信号を２チャンネルにエンコードし、ノイズ除去技術を用いて光学録音するステレオ方式（ドルビーラボラトリーズ社開発）が開発された。図６はこのマトリックス・ステレオ方式のエンコーダの概念図であり、左右（Ｌ、Ｒ）チャンネルに中央（Ｃ）とサラウンド（Ｓ）チャンネルを加え、次式の信号処理を行う。ｊは９０°の位相シフトを意味する。

再生のマトリックス・デコーダでは、中央（Ｃ′）及びサラウンド（Ｓ′）信号をＬｔ＋Ｒｔ，Ｌｔ−Ｒｔの信号処理で作るが、チャンネルセパレーションを得るために電圧制御アンプ（ＶＣＡ）技術を用いたアクティブ・デコーダが用いられている。再生されたサラウンド信号Ｓ′は映画館後方に配置された複数のスピーカにより再生される。図７は各チャンネルから再生される信号の優先度を検出し方向性を強調するアダプティブマトリックス回路を有するプロロジックデコーダのブロック図の例である。

特開２００２−２２３４９３号公報

特開２００２−２３２９８８号公報

今後、家庭におけるテレビ受像機の大型化、多チャンネルのＡＶシステムの普及に伴い、映像・音響ソースを作るビデオカメラにおいても３チャンネル以上のマルチチャンネル録音が要請されることになる。

しかしながら、従来のビデオカメラ自体が２チャンネルステレオ録音を前提にしているために、仮に３チャンネル以上のマルチチャンネル化に対応するためには、ビデオカメラの録音装置の基本的な記録システムの設計変更を迫られることになる。この点、前記［特許文献１］、［特許文献２］にはビデオカメラに搭載される収音装置として少ないマイクロホンでマルチチャンネル化を実現する技術が開示されているが、記録媒体の磁気テープやディスクに如何に記録するかの技術は開示されていない。

また、映像・音響ソースを作るビデオカメラにおける録音では、バイノーラル録音のスピーカ受聴が重要になる。本発明者のバイフォニックの研究によれば、人間の聴感は左右のマイクロホンを９ｃｍ以上離して収音すればスピーカによる再生時にバイノーラル信号の音源のステレオ感が得られることが判明した。

しかしながら、現在の掌に収まるほどに小型・薄型化したビデオカメラの横幅は数センチ程度であり、９ｃｍ以上左右に離してマイクロホンをビデオカメラ本体に設置することは構造上難しく、取り扱い性やデザインの観点からも実施困難である。

また、本発明者の実験によれば、人間の聴感は上方からの音声に敏感で下方からの音声には鈍感であって、後方からの音に代えて或いは後方からの音に加えて上方からの音声を収音して音声合成手段の入力信号の一つとして用いると全周のみならず上方を含めて全体が包まれたような新規な心地よいサラウンド感が得られることが判った。

この点、従来のビデオカメラにおいて、上方の音を収音してサラウンド音声合成処理の１音源とする思想は未だ無い。

本発明は、ビデオカメラの録音装置の立体音響の音場再生のためのマルチチャンネル化に応えるべく、従来のビデオカメラの録音装置の２チャンネルステレオ録音に鑑みて為されたものである。

本発明は、上記課題を解決するために、撮影時に少なくとも異なる４方向以上からの音声を収音するようにビデオカメラ１０に配設された４個以上のマイクロホンＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、・・・Ｍｎと、前記マイクロホンから各々出力される音声出力信号ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、・・・ｍｎを音声合成し、撮影方向に対して右前方からの音声信号Ｒと、左前方からの音声信号Ｌと、前方中央からの音声信号Ｃと、前記３つの方向と異なる方向からのサラウンド音声信号Ｓと、から構成される４チャンネル（Ｒｃｈ、Ｌｃｈ、Ｃｃｈ、Ｓｃｈ）の音声信号を生成する音声合成手段５と、前記音声合成手段５によって出力された４チャンネルの音声信号Ｒ、Ｌ、Ｃ、Ｓを予め定められた演算式に沿って２チャンネルの音声データＬｔ、Ｒｔに変換する信号処理を行い出力するマトリックス・エンコーダ６と、前記マトリックス・エンコーダ６から出力される前記２チャンネルＬｔｃｈ、Ｒｔｃｈの音声データＬｔ、Ｒｔを記録媒体に記録する音声データ記録手段７と、を備えることを特徴とするビデオカメラ１０の録音装置１１を提供する。

本発明に係るビデオカメラの録音装置は、上記のように構成されているため、（１）記録される音声データは従来と同じ２チャンネルでありながら、再生時にマトリックス・デコードすることで４チャンネル以上のマルチチャンネルのサラウンド再生が可能となり、臨場感のある再生音が得られる。
（２）ビデオカメラの録音装置の基本的な記録システムを変えることなく、２チャンネルの音声記録方式で、サラウンド再生が可能な音声データを映像と一緒にビデオカメラに記録することができる。
（３）ビデオカメラの上方から収音した音声を音声合成の一つの音声信号源としているので、今までにない全体が包まれるような新規なサラウンド効果が得られる。

本発明に係るビデオカメラの録音装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。なお、従来のビデオカメラにおける２チャンネルステレオ録音装置の回路構成は公知技術であるので説明を省略し、専らマイクロホンによる収音と録音のためのマトリックス回路の音声合成の手段に絞って説明する。

図１は本発明に係るビデオカメラの録音装置の構成を示すブロック図である。図２は本発明に係るビデオカメラの録音装置におけるマイクロホン配置の第１の実施の形態を示すビデオカメラの斜視図であり、図３は第２のマイクロホン配置を示すビデオカメラの斜視図であり、図４は第３のマイクロホン配置を示す小型薄型のビデオカメラの斜視図であり、図５は第４のマイクロホン配置を示すビデオカメラの斜視図である。

図１又は図２において、ビデオカメラ１０は、撮影時に少なくとも異なる４方向以上からの音声、例えば前方、右方向、左方向、後方、上方を収音するように前記ビデオカメラ１０に配設された４個以上のマイクロホンＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍupと、前記マイクロホンから各々出力される音声出力信号ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、ｍupを音声合成し、撮影方向に対して右前方からの音声信号Ｒと、左前方からの音声信号Ｌと、前方中央からの音声信号Ｃと、前記３つの方向と異なる方向からのサラウンド音声信号Ｓと、から構成される４チャンネルの音声信号を生成する音声合成手段５と、前記音声合成手段５によって出力された４チャンネルの音声信号（Ｒ、Ｌ、Ｃ、Ｓ）を予め定められた下記演算式に沿って２チャンネルの音声データＬｔ、Ｒｔに変換する信号処理を行い出力するマトリックス・エンコーダ６と、前記マトリックス・エンコーダ６から出力される前記２チャンネルＬｔｃｈ、Ｒｔｃｈの音声データＬｔ、Ｒｔを磁気テープやディスク等の記録媒体に記録する音声データ記録手段７と、を備える録音装置１１を搭載しており、前記ビデオカメラ１０の再生時に前記記録媒体に記録された前記２チャンネルの音声データＬｔ、Ｒｔを読み出して３チャンネル以上の音声信号、例えば元の４チャンネルのＬo、Ｒo、Ｃo、Ｓoに合成する信号処理を行い出力するマトリックス・デコーダ９を備える構成である。

即ち、４個以上の複数のマイクロホンを使って少なくとも４方向からの音声を収音し、ビデオテープ又は光／磁気ディスク（ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＨＤＤ等）の記録媒体に映像と共に記録する際に、４チャンネル以上の音声信号に対してマトリックス・エンコード処理を施して２チャンネルデータとしてステレオ録音する。

これにより、記録媒体に記録される音声データは従来と同じ２チャンネルであるが、再生時にマトリックス・デコードすることでサラウンド（３チャンネル以上のマルチチャンネル）再生が可能となり、臨場感のある再生音が得られるのである。

上記音声合成手段５は、例えば前述の［特許文献１］に記載された音声合成手段が用いられる。また、マトリックス・エンコーダ６は前述の図６のようなマトリックス・ステレオ方式のエンコーダが適用できる。このマトリックス・エンコーダ６における２チャンネル化の信号処理の演算式は、例えば下記［数２］の式で表される。下記数式の係数は適宜設定される。

なお、再生時のマトリックス・デコーダ９は映画におけるステレオ技術において確立された公知技術であるマトリックス・デコーダ回路（例えば図７のプロロジックデコーダ等。）が適用可能であり、記録媒体から読み出された前記２チャンネルの音声データＬｔ、Ｒｔをエンコード前の４チャンネルの音声信号Ｒ、Ｌ、Ｃ、Ｓに単純に戻す信号処理の他、サラウンド信号として右後方、左後方、上方といった５チャンネル以上の複数のサラウンド信号を含むマルチチャンネルとして出力することもできる。

以上のように、本発明のビデオカメラの録音装置では、従来のビデオカメラで使用されている記録媒体に対する２チャンネルステレオ録音再生のシステムがそのまま利用でき、マイクロホンＭ１・・とマトリックス・エンコーダ６の追加で構成でき、再生は別途追加されたマトリックス・デコーダ９で実行できることになる。

次に、本実施形態のビデオカメラの録音装置は、ビデオカメラに搭載するマイクロホンの配置として図２のように上方からの音声を収音する専用のマイクロホンＭupを備えることが特徴の一つになっている。

即ち、図１又は図２において、正立するビデオカメラ１０における上方からの音声を収音するように前記ビデオカメラ１０に配設されたマイクロホンＭupを備えるとともに、前記マイクロホンＭupの音声出力信号ｍupを前記音声合成手段５による音声合成の１音源としている。

このマイクロホンＭupは、既述の如く、従来の全周のサラウンド再生に比して全周のみならず上方を含めて全体が包まれたような新規な心地よいサラウンド感が立体音響となるための音源となっているのである。

次に、バイノーラル録音のスピーカ受聴におけるステレオ感を高めるためには、左右のマイクロホンＭ２、Ｍ３を９ｃｍ以上離すように配置することが肝要であるが、本発明に係るビデオカメラの録音装置はこのマイクロホンの配置に特徴を有している。即ち、図２で示されるように現在のビデオカメラ１０はその殆どがビデオカメラ本体部１０Ａに蝶番構造その他のジョイントで開閉式の画面表示部１０Ｂが付設されており、撮影時にも横方向に開くことが可能になっている。

そこで、図３のビデオカメラ１０においては、画面表示部１０Ｂの辺縁部分にマイクロホンを配設することによって、撮影時に前記画面表示部１０Ｂをビデオカメラ本体部１０Ａに対して横に開いた状態とすることによって、左右のマイクロホンＭ２、Ｍ３との水平距離は１２ｃｍ以上に離すことが可能になる。

図３のような小型薄型のビデオカメラ２０においても、画面表示部２０Ｂの辺縁部分にマイクロホンＭ２、Ｍ１、Ｍ４、Ｍ５が配設されていることにより、撮影時に画面表示部２０Ｂをビデオカメラ本体部２０Ａに対して開いた状態とすることで左右のマイクロホンＭ２、Ｍ３の水平距離は１２ｃｍ以上に離すことが可能になる。

なお、マイクロホンＭ１、Ｍ２、Ｍ３、・・のビデオカメラへの取り付け形態は上記の形態例の他、例えば図５のビデオカメラ３０のように前後左右及び上方の音声を収音する複数のマイクロホンＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍupを一つの筺体に収納したマイクロホン群体１５をビデオカメラ本体１０Ａにユニバーサルジョイント等で回動可能に付設することで収音の方向を任意に変更できるようにしてもよい。

本発明に係るビデオカメラの録音装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係るビデオカメラの録音装置におけるマイクロホン配置の第１の実施の形態を示すビデオカメラの斜視図である。 本発明に係る第２のマイクロホン配置を示すビデオカメラの斜視図である。 本発明に係る第３のマイクロホン配置を示す小型薄型のビデオカメラの斜視図である。 本発明に係る第４のマイクロホン配置を示すビデオカメラの斜視図である。 公知技術のマトリックス・ステレオ方式のエンコーダの概念図である。 公知技術のプロロジックデコーダのブロック図である。

符号の説明

５ 音声合成手段
６ マトリックス・エンコーダ
７ 音声データ記録手段
９ マトリックス・デコーダ
１０、２０、３０ ビデオカメラ
１０Ａ、２０Ａ ビデオカメラ本体
１１ 録音装置
１５ マイクロホン群体
Ｍ１、Ｍ２、・・ マイクロホン
Ｍup 上方からの音声を収音するマイクロホン
ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、ｍup 音声出力信号
Ｌｔ、Ｒｔ ２チャンネルの音声データ
Ｌo、Ｒo、Ｃo、Ｓo・・ マルチチャンネル出力信号
Ｒ 右前方からの音声信号
Ｌ 左前方からの音声信号
Ｃ 前方中央からの音声信号
Ｓ サラウンド音声信号

Claims (1)

1. 撮影時に少なくとも異なる４方向以上からの音声を収音するようにビデオカメラに配設された４個以上のマイクロホンと、
   前記マイクロホンから各々出力される音声出力信号を音声合成し、撮影方向に対して右前方からの音声信号と、左前方からの音声信号と、前方中央からの音声信号と、前記３つの方向と異なる方向からのサラウンド音声信号と、から構成される４チャンネルの音声信号を生成する音声合成手段と、
   前記音声合成手段によって出力された４チャンネルの音声信号を予め定められた演算式に沿って２チャンネルの音声データに変換する信号処理を行い出力するマトリックス・エンコーダと、
   前記マトリックス・エンコーダから出力される前記２チャンネルの音声データを記録媒体に記録する音声データ記録手段と、を備えることを特徴とするビデオカメラの録音装置。
   

Images