JP2008301205A - 音声出力装置及び音声出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、ステレオによる再生音声を聴取する際に、各スピーカからの距離が異なる位置で聴取しても、中央の音源から発生される音声を、聴取者に違和感なく明瞭に聴取させることを可能とし、実用に好適する音声出力装置及び音声出力方法を提供することを目的としている。
【解決手段】ステレオによる音声再生を行なうための第１及び第２の音声信号を加算して特定の周波数帯域の信号を抽出し第３の音声信号として出力させる音声制御手段（５４〜５６）と、第３の音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを第１及び第２の音声信号からそれぞれ減じて出力させる音声出力手段（４５，４６，５１，５２）とを備える。
【選択図】 図３

Description

この発明は、ステレオによる音声再生を行なうための複数チャンネルの音声信号を出力する音声出力装置及び音声出力方法に関する。

周知のように、例えば２チャンネルステレオによる音声再生は、通常、左チャンネルの音声を再生するスピーカと右チャンネルの音声を再生するスピーカとを所定間隔離間させて配置し、聴取者が、両スピーカの中央部で各スピーカから再生された音声を聴取することにより、立体音響効果を得るようにしている。

この場合、例えばアナウンサーの声のように、中央の音源から発生される音声は、左右チャンネルに対応する各スピーカから、同レベルかつ同位相で再生されることが多く、これにより、聴取者には、両スピーカの中央部に音源が存在するように感じられる、いわゆる、センター定位での音声再生を提供している。

このように、左右のスピーカに同レベルかつ同位相での音声再生を行なわせた場合、両スピーカの中央部に存在する聴取者は、センター定位での良好な音声を聴取することができる。しかしながら、両スピーカの中央部からずれた位置、つまり、各スピーカからの距離が異なる位置に存在する聴取者に対しては、音声の明瞭度が悪化することになる。

特許文献１には、左及び右チャンネルスピーカの他にセンターチャンネルスピーカを設け、左及び右チャンネルの音声信号を合成し、その合成信号から人間の肉声音が多く含まれている周波数成分を狭帯域に抜き取り、センターチャンネルスピーカをならすことによって、明瞭度を向上させるようにした構成が開示されている。
特開平１０−３２２８００号公報

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、ステレオによる再生音声を聴取する際に、各スピーカからの距離が異なる位置で聴取しても、中央の音源から発生される音声を、聴取者に違和感なく明瞭に聴取させることを可能とし、実用に好適する音声出力装置及び音声出力方法を提供することを目的とする。

この発明に係る音声出力装置は、ステレオによる音声再生を行なうための第１の音声信号及び第２の音声信号がそれぞれ入力される入力手段と、入力手段に入力された第１の音声信号と第２の音声信号とを加算して特定の周波数帯域の信号を抽出し第３の音声信号として出力させる音声制御手段と、音声制御手段から出力される第３の音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを、入力手段に入力された第１の音声信号及び第２の音声信号からそれぞれ減じて出力させる音声出力手段とを備えるようにしたものである。

また、この発明に係る音声出力方法は、ステレオによる音声再生を行なうための第１の音声信号及び第２の音声信号をそれぞれ入力する第１の工程と、第１の工程で入力された第１の音声信号と第２の音声信号とを加算して特定の周波数帯域の信号を抽出し第３の音声信号として出力させる第２の工程と、第２の工程で出力される第３の音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを、第１の工程で入力された第１の音声信号及び第２の音声信号からそれぞれ減じて出力させる第３の工程とを備えるようにしたものである。

上記した発明によれば、第１の音声信号と第２の音声信号とを加算して特定の周波数帯域の信号を抽出し第３の音声信号として出力させるとともに、第３の音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを第１の音声信号及び第２の音声信号からそれぞれ減じて出力させるようにしたので、再生音声を聴取する際に、各スピーカからの距離が異なる位置で聴取しても、第３の音声信号に割り振られた中央の音源からの音声を、聴取者に違和感なく明瞭に聴取させることを可能とし、実用に好適するものとなる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態で説明するテレビジョン放送受信機１１を正面側から見た状態を示している。このテレビジョン放送受信機１１は、主として、薄型のキャビネット１２と、このキャビネット１２を支持する支持台１３とから構成されている。

このうち、キャビネット１２には、その正面中央部に平面型表示パネル１４が配置されている。そして、このキャビネット１２には、その平面型表示パネル１４の下側に、２チャンネルステレオによる音声再生のための左（Ｌ）及び右（Ｒ）チャンネルの音声を再生するスピーカ１５，１６、両スピーカ１５，１６の中央部に配置されたセンタースピーカ１７、操作部１８及びワイヤレスのリモートコントローラ１９から送出された操作情報を受信するための受信部２０等が配置されている。

一方、上記支持台１３は、キャビネット１２の底面中央部に回動自在に連結されるもので、所定の基台２１の水平面上に載置された状態で、キャビネット１２を起立させて支持するように構成されている。

図２は、上記テレビジョン放送受信機１１の信号処理系を概略的に示している。この信号処理系を構成する各種の回路ブロックは、主として、上記キャビネット１２の内部で背面に近い位置、つまり、上記平面型表示パネル１４の裏側あたりに配置されているものとする。

そして、デジタルテレビジョン放送受信用のアンテナ２２で受信したデジタルテレビジョン放送信号は、入力端子２３を介してチューナ部２４に供給される。このチューナ部２４は、入力されたデジタルテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部２４から出力された信号は、デコーダ部２５に供給されて、例えばＭＰＥＧ（moving picture experts group）２デコード処理が施された後、セレクタ２６に供給される。

さらに、アナログテレビジョン放送受信用のアンテナ２７で受信したアナログテレビジョン放送信号は、入力端子２８を介してチューナ部２９に供給される。このチューナ部２９は、入力されたアナログテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部２９から出力された信号は、Ａ／Ｄ（analog／digital）変換部３０によりデジタル化された後、上記セレクタ２６に出力される。

また、アナログ信号用の入力端子３１に供給されたアナログの映像及び音声信号は、Ａ／Ｄ変換部３２に供給されてデジタル化された後、上記セレクタ２６に出力される。さらに、デジタル信号用の入力端子３３に供給されたデジタルの映像及び音声信号は、そのまま上記セレクタ２６に供給される。

上記セレクタ２６は、４種類の入力デジタル映像及び音声信号から１つを選択して、信号処理部３４に供給している。この信号処理部３４は、入力されたデジタル映像信号に所定の信号処理を施した後、上記平面型表示パネル１４を含む映像表示部３５に出力している。この映像表示部３５では、入力された映像信号に基づいて平面型表示パネル１４を駆動し、映像表示を行なわせている。

また、上記信号処理部３４は、入力されたデジタル音声信号に所定の信号処理を施すことにより、２チャンネルステレオのための左及び右チャンネルのデジタル音声信号を生成し、それぞれをアナログ化して音声制御部３６に出力している。この音声制御部３６は、詳細は後述するが、入力された左及び右チャンネルのアナログ音声信号を上記スピーカ１５，１６に出力して２チャンネルステレオの音声再生を行なわせる第１の機能と、入力された左及び右チャンネルのアナログ音声信号に所定の処理を施し、上記スピーカ１５，１６及びセンタースピーカ１７に出力して音声再生を行なわせる第２の機能とを、ユーザの操作により選択的に切り替えられるようになっている。

ここで、このテレビジョン放送受信機１１は、上記した各種の受信動作を含む種々の動作を制御部３７によって統括的に制御されている。この制御部３７は、ＣＰＵ（central processing unit）等を内蔵しており、上記操作部１８からの操作情報、または、上記リモートコントローラ１９から送信され受信部２０を介して受信した操作情報に基づいて、その操作内容が反映されるように各部をそれぞれ制御している。

この場合、制御部３７は、主として、そのＣＰＵが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）３８と、該ＣＰＵに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（random access memory）３９と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリ４０とを利用している。

図３は、上記音声制御部３６の一例を示している。すなわち、上記信号処理部３４から出力された左（Ｌ）チャンネルのアナログ音声信号は、入力端子４１を介した後、スイッチ４２，４３によって、そのまま出力端子４４から左チャンネル用のスピーカ１５に供給される第１の経路と、イコライザ部４５及び増幅部４６を介して出力端子４４から左チャンネル用のスピーカ１５に供給される第２の経路とに選択される。

また、上記信号処理部３４から出力された右（Ｒ）チャンネルのアナログ音声信号は、入力端子４７を介した後、スイッチ４８，４９によって、そのまま出力端子５０から右チャンネル用のスピーカ１６に供給される第１の経路と、イコライザ部５１及び増幅部５２を介して出力端子５０から右チャンネル用のスピーカ１６に供給される第２の経路とに選択される。

上記スイッチ４２，４３，４８，４９は、上記制御部３７から出力され制御端子５３を介して供給される切替制御信号に基づいて、上記した第１の経路と第２の経路とを選択的に形成するように切り替えられる。そして、この制御部３７は、ユーザによる操作部１８またはリモートコントローラ１９の操作に基づいて切替制御信号を生成している。

ここで、上記スイッチ４２，４８により第２の経路に導かれた左及び右チャンネルのアナログ音声信号は、加算部５４で加算された後、バンドパスフィルタ５５及び増幅部５６を介して、出力端子５７から上記センタースピーカ１７に供給される。

このバンドパスフィルタ５５は、加算部５４で加算されたアナログ音声信号から、人の声の明瞭度に寄与する周波数帯域（例えば０．３ｋＨｚ〜８ｋＨｚ）を抽出している。そして、このバンドパスフィルタ５５から出力されたアナログ音声信号は、増幅部５６で増幅（増強）された後、出力端子５７からセンタースピーカ１７に供給されて音声再生される。

また、上記イコライザ部４５及び増幅部４６と、上記イコライザ部５１及び増幅部５２とは、加算部５４で加算されバンドパスフィルタ５５及び増幅部５６による処理を受けたことによってセンターのアナログ音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを、左及び右チャンネルのアナログ音声信号からそれぞれ減じるように機能する。

このため、ユーザが第１の経路を要求する操作を行なった場合には、入力端子４１に供給された左チャンネルのアナログ音声信号が、そのまま出力端子４４を介してスピーカ１５で音声再生されるとともに、入力端子４７に供給された右チャンネルのアナログ音声信号が、そのまま出力端子５０を介してスピーカ１６で音声再生されることになり、通常の２チャンネルステレオの音声再生が実現される。

これに対し、ユーザが第２の経路を要求する操作を行なった場合には、左及び右チャンネルのアナログ音声信号を加算し、人の声の明瞭度に寄与する周波数帯域を抽出して増幅した信号がセンタースピーカ１７で音声再生されるとともに、センタースピーカ１７に与えた音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを減じた左及び右チャンネルのアナログ音声信号がスピーカ１５，１６で音声再生されることになる。このため、ステレオ用の各スピーカ１５，１６からの距離が異なる位置で聴取しても、単一音源から発生される音声を違和感なく明瞭に聴取することが可能となる。

ここで、図４及び図５は、２チャンネルステレオの左及び右チャンネル用の各スピーカ１５，１６から、同一周波数で同位相の音声信号を再生させた場合における、音波の伝播の様子を模式的に示したものである。

今、図４に示された実線Ａの線上のように、両スピーカ１５，１６の中央部の位置、つまり、各スピーカ１５，１６からの距離が等しい位置で聴取を行なった場合には、音声信号の周波数に無関係に各スピーカ１５，１６から発生される音波の位相が常に揃った状態になる。このため、その位置での周波数特性は乱れることなく、中央の音源から発生される音声に対してセンター定位での音声再生を実現することができる。

これに対し、図４に示された実線Ｂの線上のように、各スピーカ１５，１６からの距離が、音声信号のある周波数（例えば２ｋＨｚ）で１波長（約１７ｃｍ）分異なる位置を考えると、この周波数では各スピーカ１５，１６から発生される音波の位相が揃うので音圧が高くなる。

一方、音声信号の周波数が、各スピーカ１５，１６からの距離の差が１／２波長になる１ｋＨｚでは、同じ実線Ｂの線上の位置では、図５に示すように、逆位相の音波が到来するため、２つの波の干渉により音圧が下がることになる。なお、図５に示す音波においては、点線と実線とによって音波の粗密を表わしており、点線と実線との間隔が１／２波長を示している。

すなわち、同じ実線Ｂの線上の位置において、音声信号の周波数が、各スピーカ１５，１６からの距離の差が２波長差、３波長差、……、ｎ波長差となる、４ｋＨｚ、６ｋＨｚ、……のときに音圧が高く現われることになり、音声信号の周波数が、各スピーカ１５，１６からの距離の差が１．５波長差、２．５波長差、……、ｎ＋０．５波長差となる、３ｋＨｚ、５ｋＨｚ、……のときに音圧が下がることになる。

図６は、上記実線Ｂの線上の位置における、音声信号の周波数を変化させた場合の音圧特性を示している。上述したように、音声信号の周波数に応じて音圧が高い状態と低い状態とが存在することがわかる。このように、２チャンネルステレオの左及び右チャンネル用の各スピーカ１５，１６から再生された音声を、各スピーカ１５，１６からの距離が異なる位置で聴取すると、音声信号の周波数に応じて周波数特性に乱れが生じるため、単一音源に対する音声の明瞭度が劣化することになる。

そこで、この実施の形態では、ユーザが単一音源に対する音声の明瞭度を向上させたいとき、上記した第２の経路を要求する操作を実行する。これにより、左及び右チャンネルのアナログ音声信号を加算し、人の声の明瞭度に寄与する周波数帯域を抽出して増幅した信号がセンタースピーカ１７で音声再生される一方、センタースピーカ１７に与えた音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを減じた左及び右チャンネルのアナログ音声信号がスピーカ１５，１６で音声再生される。

この場合、センタースピーカ１７で再生される音声のパワースペクトルは、左及び右チャンネル用のスピーカ１５，１６で再生される音声のパワースペクトルに比べて十分に高くなっている。すなわち、スピーカ１５，１６で再生される音声のパワースペクトルは、センタースピーカ１７で再生される音声のパワースペクトルに対して、聴感上気にならないレベルまで低くなっている。

このため、等価的に、図７に示すように、スピーカ１５，１６から発生される音波は聴感上無視することができ、１つのセンタースピーカ１７から発生される音波のみが聴取に供されることになる。これにより、複数の音源からの音波による干渉は起こらず、２チャンネルステレオ用の各スピーカ１５，１６からの距離が異なる位置で聴取しても、中央の音源から発生される音声を違和感なく明瞭に聴取することが可能となる。

図８は、上記したテレビジョン放送受信機１１における音声再生処理動作をまとめたフローチャートを示している。すなわち、処理が開始（ステップＳ１）されると、制御部３７は、ステップＳ２で、音声再生が開始されたか否かを判別し、開始されたと判断された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ３で、センタースピーカ１７の使用が要求されているか否か、つまり、上記した第２の経路の形成が要求されているか否かを判別する。

そして、センタースピーカ１７の使用が要求されていないと判断された場合（ＮＯ）、制御部３７は、ステップＳ４で、上記スイッチ４２，４３，４８，４９を第１の経路を形成するように切り替えて、処理を終了（ステップＳ６）する。これにより、通常の２チャンネルステレオの音声再生が実現される。

また、上記ステップＳ３で、センタースピーカ１７の使用が要求されていると判断された場合（ＹＥＳ）、制御部３７は、ステップＳ５で、上記スイッチ４２，４３，４８，４９を第２の経路を形成するように切り替えて、処理を終了（ステップＳ６）する。これにより、単一音源からの音声の明瞭度を向上させた音声再生が実現される。

ここで、上記した実施の形態では、テレビジョン放送受信機１１の音声再生について説明したが、これに限らず、例えばラジオ受信機等における音声再生にも適用することができることはもちろんである。

また、上記した実施の形態では、２チャンネルステレオによる音声再生について説明したが、左右の音声信号が同一のモノラルソースに対して効果があることは自明である。また、これに限らず、例えば４チャンネル以上の多チャンネルステレオによる音声再生システムに対しても適用することができることはもちろんである。

さらに、上記第２の経路が形成された状態において、グラフィックイコライザ等を用いることにより、センタースピーカ１７に与える音声信号のパワースペクトルと、左及び右チャンネル用のスピーカ１５，１６に与える音声信号のパワースペクトルとを、上記操作部１９またはリモートコントローラ１９の操作により、ユーザが調整することができるようにしてもよいものである。

なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

この発明の実施の形態を示すもので、テレビジョン放送受信機の外観を説明するために示す正面図。 同実施の形態におけるテレビジョン放送受信機の信号処理系を説明するために示すブロック構成図。 同実施の形態におけるテレビジョン放送受信機の音声制御部を説明するために示すブロック構成図。 ２チャンネルステレオの左及び右チャンネル用のスピーカから発生される音波の伝播の一例を模式的に示した図。 ２チャンネルステレオの左及び右チャンネル用のスピーカから発生される音波の伝播の他の例を模式的に示した図。 ２チャンネルステレオの左及び右チャンネル用のスピーカから再生された音声を、各スピーカからの距離が異なる位置で聴取した場合の音圧特性を示す図。 同実施の形態におけるテレビジョン放送受信機のセンタースピーカによる音声再生を等価的に説明するために示す図。 同実施の形態におけるテレビジョン放送受信機の音声再生処理動作を説明するために示すフローチャート。

符号の説明

１１…テレビジョン放送受信機、１２…キャビネット、１３…支持台、１４…平面型表示パネル、１５…スピーカ、１６…スピーカ、１７…センタースピーカ、１８…操作部、１９…リモートコントローラ、２０…受信部、２１…基台、２２…アンテナ、２３…入力端子、２４…チューナ部、２５…デコーダ部、２６…セレクタ、２７…アンテナ、２８…入力端子、２９…チューナ部、３０…Ａ／Ｄ変換部、３１…入力端子、３２…Ａ／Ｄ変換部、３３…入力端子、３４…信号処理部、３５…映像表示部、３６…音声制御部、３７…制御部、３８…ＲＯＭ、３９…ＲＡＭ、４０…不揮発性メモリ、４１…入力端子、４２…スイッチ、４３…スイッチ、４４…出力端子、４５…イコライザ部、４６…増幅部、４７…入力端子、４８…スイッチ、４９…スイッチ、５０…出力端子、５１…イコライザ部、５２…増幅部、５３…制御端子、５４…加算部、５６…バンドパスフィルタ、５７…出力端子。

Claims (7)

1. ステレオによる音声再生を行なうための第１の音声信号及び第２の音声信号がそれぞれ入力される入力手段と、
   前記入力手段に入力された第１の音声信号と第２の音声信号とを加算して特定の周波数帯域の信号を抽出し第３の音声信号として出力させる音声制御手段と、
   前記音声制御手段から出力される第３の音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを、前記入力手段に入力された第１の音声信号及び第２の音声信号からそれぞれ減じて出力させる音声出力手段とを具備することを特徴とする音声出力装置。
2. 前記音声制御手段は、前記第１の音声信号と第２の音声信号とを加算した信号から、約０．３ｋＨｚ〜８ｋＨｚの周波数帯域の信号を抽出することを特徴とする請求項１記載の音声出力装置。
3. 前記音声出力手段による処理が行なわれて出力される第１の音声信号を音声再生する第１のスピーカと、
   前記音声出力手段による処理が行なわれて出力される第２の音声信号を音声再生する第２のスピーカと
   前記第１のスピーカと第２のスピーカとの中央部に設けられ、前記音声制御手段による処理が行なわれて出力される第３の音声信号を音声再生する第３のスピーカとを具備することを特徴とする請求項１記載の音声出力装置。
4. 前記入力手段に入力された第１の音声信号及び第２の音声信号を、前記音声制御手段及び前記音声出力手段を介することなく出力させる出力手段と、
   前記入力手段に入力された第１の音声信号及び第２の音声信号を、前記出力手段を介して出力させる経路と、前記入力手段に入力された第１の音声信号及び第２の音声信号に対して、前記音声制御手段及び前記音声出力手段による処理を行なわせて出力させる経路とを選択的に切り替える切替手段とを具備することを特徴とする請求項１記載の音声出力装置。
5. 前記第１乃至第３の音声信号に与えるパワースペクトルをそれぞれ調整する操作手段を具備することを特徴とする請求項１記載の音声出力装置。
6. 放送信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段で受信した放送信号からステレオによる音声再生を行なうための第１の音声信号及び第２の音声信号を生成する処理手段と、
   前記処理手段で生成された第１の音声信号と第２の音声信号とを加算して特定の周波数帯域の信号を抽出し第３の音声信号として出力させる音声制御手段と、
   前記音声制御手段から出力される第３の音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを、前記処理手段で生成された第１の音声信号及び第２の音声信号からそれぞれ減じて出力させる音声出力手段と、
   前記音声出力手段による処理が行なわれて出力される第１の音声信号を音声再生する第１のスピーカと、
   前記音声出力手段による処理が行なわれて出力される第２の音声信号を音声再生する第２のスピーカと
   前記第1のスピーカと第２のスピーカとの中央部に設けられ、前記音声制御手段による処理が行なわれて出力される第３の音声信号を音声再生する第３のスピーカとを具備することを特徴とする放送受信装置。
7. ステレオによる音声再生を行なうための第１の音声信号及び第２の音声信号をそれぞれ入力する第１の工程と、
   前記第１の工程で入力された第１の音声信号と第２の音声信号とを加算して特定の周波数帯域の信号を抽出し第３の音声信号として出力させる第２の工程と、
   前記第２の工程で出力される第３の音声信号に割り振られた分のパワースペクトルを、前記第１の工程で入力された第１の音声信号及び第２の音声信号からそれぞれ減じて出力させる第３の工程とを具備することを特徴とする音声出力方法。

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