JP2010028583A - 音声再生装置及び表示装置 - Google Patents

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【課題】本発明は、映像と音像の定位位置とが一致するよう音声を再生する音声再生装置及び係る音声再生装置を備えた表示装置を提供する。
【解決手段】左チャンネル入力端子4L及び右チャンネル入力端子4Rに入力された左右チャンネル夫々の音声信号からHPF7L,7Rによりカットオフ周波数以上の高域成分が抽出され、増幅部8L,8Rにより増幅されて左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3R夫々から再生される。左右チャンネル夫々の音声信号が遅延部5L,5Rにより所定時間遅延され、増幅部6L,6Rにより増幅されて左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2R夫々から再生される。左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rから再生される高域成分は、左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2Rから再生される音声の先行音となり、先行音効果により音像の定位位置が表示部の縦方向上側に移動する。
【選択図】図2

Description

本発明は、装置の横幅を広げることなく映像と音像の定位位置とが一致するよう音声を再生することが可能となる音声再生装置及び係る音声再生装置を備えた表示装置に関する。
映像を表示する表示部及び音声を再生するスピーカを備え、映像の表示と共に音声を再生するテレビジョン受像機等の表示装置が広く使われている。これらの表示装置は、ステレオ音声を再生するために少なくとも左右2チャンネル夫々のスピーカを備えている。左右チャンネル夫々のスピーカは、表示部の表示画面に対面する視聴者の左右方向にステレオ音声を再生するよう配置する必要がある。この左右チャンネル夫々のスピーカを表示部の左右に設けた場合、表示装置の横幅が広くなり設置面積が増大する。また、左右2チャンネル夫々のスピーカが再生する音声から合成された音像は、スピーカ夫々の中心を結ぶ線よりも表示画面の縦方向上側に定位することが知られている。
そこで、表示部の下側に左右チャンネル夫々のスピーカを設けて、設置面積の減少を図ると共に音像の定位位置を可能な限り表示部が表示する表示画面の略中央となるよう構成された表示装置が主流となっている。しかし近年、表示装置の表示部に用いられる液晶パネル等のFPD( Flat Panel Display )の表示画面が顕著に大面積化しており、この表示画面の大面積化に伴って、聴取位置を視点として音像の定位位置と表示画面の中央位置とがなす見開き角度が増大している。この見開き角度の増大により、視聴者は音像の定位位置が映像と一致しておらず不自然な印象を感じる。よって、音像の定位位置を調整可能にする表示装置が必要とされている。
ここで、同一の音声を複数の音源から再生し、音源夫々から聴取者に到達する各音声に小さな時間差がある場合、先行して到達した音声の音源方向に音像が定位する先行音効果(ハース効果)が知られている。特許文献1に記載の表示装置は、表示部の上辺又は下辺中央に配置された中央スピーカから音声を再生すると共に、係る音声から音像の定位に影響する高域成分の音声を抽出し、所定時間遅延させて表示画面の横方向左右に配置してある左右チャンネル夫々のスピーカから再生する。これにより、中央スピーカから出力される音声のうち、高域成分の音声が左右チャンネル夫々のスピーカから出力される音声の先行音となり、先行音効果により表示画面の横方向に音像の定位位置を調整可能にしている。
特許文献2に記載の音声再生装置は、中央スピーカが再生する音声に対する先行音を左右チャンネル夫々のスピーカから再生することにより、中央スピーカが再生する音声による音像の定位位置を左右チャンネル夫々のスピーカ間中央に移動させる。特許文献3に記載の映像音声再生装置は、左右チャンネル及び中央チャンネルからなる2.1チャンネルの音声信号に対し、中高域成分との相関を低下させた中低域成分をサブウーファから再生すると共に、複数の小型サテライトスピーカを含む左右チャンネル夫々のスピーカから中高域成分を中低域成分の先行音として再生することにより、小型サテライトスピーカの配置位置に基づいて音像の定位位置を調整可能にしている。
特許第3519420号 特開2000−59897号公報 特開2007−288677号公報 金 兌恩、安倍 幸治、高根 昭一、 佐藤 宗純「正中面上の2音源による音像定位とその先行音効果との関係の検討」、信学技報、社団法人電子情報通信学会、EA2007−46(2007−08)、p.1−6
しかしながら、左右チャンネルの音量差を時間的に変化させて音像の定位位置を左右に移動(パニング)させる音響効果、すなわちパニング効果が視聴者に与えられる音声を特許文献1に記載の表示装置により再生する場合、左右チャンネルスピーカからは音声の高域成分のみが再生されて聴取者に十分なパニング効果を感じさせることができないという問題があった。また、近年、先行音効果が聴取者の対面する表示画面横方向(水平方向)のみならず、表示画面縦方向(鉛直方向)における音像の定位にも影響することが報告されている(非特許文献1参照)。しかし、特許文献1には、横方向についてのみ先行音効果を利用すると記載されており、特許文献1に記載の方法を横方向の定位位置について利用した場合、縦方向の定位位置が変化し調整できないという問題があった。
また、特許文献2に記載の表示装置では、左右チャンネル夫々のスピーカが再生する音声から合成された音像の定位位置を移動させることができないという問題があった。特許文献3に記載の表示装置では、設置面積の減少のために表示部の下側に左右チャンネル夫々のスピーカを配置した場合、配置位置を変更することなく音像の定位位置を移動させることができないという問題があった。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、装置の横幅を広げることなく音像の定位位置を縦方向に移動させて映像と一致させることを可能にする音声再生装置及び係る音声再生装置を備えた表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係る音声再生装置は、上下に配置した左右チャンネル夫々用の上部スピーカ及び下部スピーカに音声を再生させる音声再生装置において、所定周波数以上の高域成分の音声を前記上部スピーカに再生させる第1再生手段と、所定時間遅延させた音声を前記下部スピーカに再生させる第2再生手段とを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、高域成分の音声が上部スピーカから再生されると共に、所定時間遅延させた音声が下部スピーカから再生される。これにより、下部スピーカから再生される左右チャンネルのステレオ音声に対して、所定時間先行したステレオ音声の高域成分からなる先行音が上部スピーカから再生される。先行音効果により、下部スピーカが再生する左右チャンネルの音声から合成された音像の定位位置が、上部スピーカが配置される上側に向けて移動する。
本発明に係る音声再生装置は、前記第1再生手段及び前記第2再生手段は、前記音声を増幅する増幅部を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、音声に係る音声信号が増幅部により増幅されて上部スピーカ及び下部スピーカ夫々に与えられ、増幅された音声が再生される。
本発明に係る音声再生装置は、前記所定時間の変更を受付ける時間変更受付手段を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、所定時間の変更を受付けて下部スピーカから再生される音声の遅延時間が変更される。すなわち、上部スピーカから再生される先行音の先行時間が変更され、音像の定位位置が調整される。
本発明に係る音声再生装置は、前記所定周波数の変更を受付ける周波数変更受付手段を備えることを特徴とする。
本発明にあっては、所定周波数の変更を受付けて上部スピーカから再生される高域成分の周波数が変更され、音像の定位位置が調整される。
本発明に係る表示装置は、前述の音声再生装置と、映像を表示する表示部と、該表示部の上下に配置してあり、左右チャンネル夫々用の上部スピーカ及び下部スピーカとを備えることを特徴とする。
本発明にあっては、表示部の上側左右に配置された左右チャンネル用の上部スピーカから音声の高域成分が再生される。また、音声が所定時間遅延されて表示部の下側左右に配置された左右チャンネル用の下部スピーカから再生される。これにより、左右チャンネル用の下部スピーカから再生されるステレオ音声に対して、所定時間先行したステレオ音声の高域成分からなる先行音が左右チャンネル用の上部スピーカから再生される。下部スピーカが再生するステレオ音声による音像が、先行音効果により、上部スピーカ側、すなわち表示画面の縦方向上側に向かって移動し、表示部の表示画面の略中央に定位する。
本発明に係る表示装置は、前記上部スピーカは、所定周波数以上の再生周波数帯域を有することを特徴とする。
本発明にあっては、表示部の上側左右に配置されており、所定周波数以上の再生周波数帯域を有する高音用の上部スピーカから高域成分の音声が再生される。
本発明にあっては、装置の横幅を広げることなく音像の定位位置を縦方向に移動させて映像と一致させることが可能となる。
実施の形態1
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図1は、実施の形態1に係る表示装置の外観を示す模式的正面図である。図1に示す表示装置は、長辺が略水平となるよう配置してあり、矩形状の液晶パネル等からなる表示部1と、表示部1の下側に左右に離間して配置してあり、左右チャンネル夫々の音声を再生するための左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2Rを備える。また、表示装置は、表示部1の上側に左右に離間して配置してあり、左右チャンネル夫々の音声を再生するための左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rを備える。左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rは、所定の周波数以上の再生周波数帯域を有する高域用スピーカからなり、例えば4〜10kHz以上の高域成分の音声を再生可能にするとよい。
左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2R夫々は、低音域から高音域までの再生周波数帯域を有する広帯域用スピーカからなる。また、表示装置は、背面に配されており、図示しない映像入力端子及び左右チャンネル夫々の音声信号が入力される音声入力端子を備える。表示装置は、映像入力端子に入力された映像信号に基づいて表示部1に映像を表示すると共に、音声入力端子に入力された音声信号を内蔵する後述の音声再生装置により処理して左下部スピーカ2L、右下部スピーカ2R、左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rから再生するようにしてある。
図2は、実施の形態1に係る音声再生装置の内部構成を示すブロック図である。音声再生装置は、表示装置の音声入力端子を介して左右チャンネル夫々の音声信号が入力される左チャンネル入力端子4L及び右チャンネル入力端子4Rを備えている。左チャンネル入力端子4Lは、入力された左チャンネル音声信号を遅延部5L及びHPF( High Pass Filter )7Lに与えるようにしてある。HPF7Lは、与えられた左チャンネル音声信号から所定の周波数(以下、カットオフ周波数と呼ぶ)以上の周波数を有する高域成分を抽出するフィルターであり、抽出した高域成分を増幅部8Lに与えるようにしてある。HPF7Lには、例えば1〜4kHzのカットオフ周波数が予め設定してある。
増幅部8Lは、与えられた高域成分を増幅し、左上部スピーカ3Lに出力して再生させるようにしてある。これによりHPF7L及び増幅部8Lは、高域成分の音声を左チャンネル用の左上部スピーカ3Lに再生させる第1再生手段として機能する。遅延部5Lは、与えられた左チャンネル音声信号を予め設定された所定時間(以下、遅延時間と呼ぶ)遅延させ、遅延音声信号として増幅部6Lに与えるようにしてある。遅延部5Lには、例えば0.5〜5msecの遅延時間が予め設定してある。これにより増幅部6Lは、与えられた遅延音声信号を増幅し、左下部スピーカ2Lに出力して再生させるようにしてある。遅延部5L及び増幅部6Lは、遅延させた音声を左チャンネル用の左下部スピーカ2Lに再生させる第2再生手段として機能する。
右チャンネル入力端子4Rは、入力された右チャンネル音声信号を遅延部5R及びHPF7Rに与えるようにしてある。HPF7Rは、与えられた右チャンネル音声信号から所定のカットオフ周波数以上の周波数を有する高域成分を抽出するフィルターであり、抽出した高域成分を増幅部8Rに与えるようにしてある。HPF7Rには、HPF7Lと同様に例えば1〜4kHzのカットオフ周波数が予め設定してある。増幅部8Rは、与えられた高域成分を増幅し、右上部スピーカ3Rに出力して再生させるようにしてある。これによりHPF7R及び増幅部8Rは、高域成分の音声を右チャンネル用の右上部スピーカ3Rに再生させる第1再生手段として機能する。
遅延部5Rは、与えられた右チャンネル音声信号を遅延時間遅延させ、遅延音声信号として増幅部6Rに与えるようにしてある。遅延部5Rには、増幅部5Lと同様に例えば0.5〜5msecの遅延時間が予め設定してある。増幅部6Rは、与えられた遅延音声信号を増幅し、右下部スピーカ2Rに出力して再生させるようにしてある。これにより遅延部5R及び増幅部6Rは、遅延させた音声を右チャンネル用の右下部スピーカ2Rに再生させる第2再生手段として機能する。
左チャンネル入力端子4L及び右チャンネル入力端子4Rに入力された左右チャンネル夫々の音声信号に基づいて、左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3R夫々から高域成分の音声が再生されると共に、左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2Rから遅延された音声が再生される。これにより、左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2Rから再生される音声に対して、高域成分からなり、遅延時間分を先行する先行音が左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rから再生される。
図3は、実施の形態1に係る音声再生装置における音像の定位を説明するための説明図である。図3中9a及び9bは、左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2R夫々から略同一の音量を有する左右チャンネル夫々の音声が再生された場合、係る音声から合成された音像が定位する定位範囲の例を示している。図中白抜矢印は、左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rから再生される先行音により、音像の定位範囲が移動する方向を示している。図3に示す例では、先行音が再生されていない場合、音像は定位範囲9aに定位している。先行音が再生された場合、先行音を再生する左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rを結ぶ線の垂線方向、すなわち表示部1の縦方向に音像の定位位置が移動し、図3に示す例では、表示部1の表示画面略中央に位置する定位範囲9bに定位している。視聴者は、先行音効果により表示画面略中央に移動した音像の定位位置が映像と一致しており、不自然に感じることなく映像音声を視聴することが可能となる。
図4は、実施の形態1に係る音声再生装置における音像の定位を説明するための説明図である。図4中9c及び9dは、左下部スピーカ2Lが再生する左チャンネルの音声及び右下部スピーカ2Rが再生しており、左チャンネル音声よりも大きな音量を有する右チャンネルの音声から合成された音像の定位位置の例を示している。図中白抜矢印は、左上部スピーカ3L及び右上部スピーカ3Rから再生される先行音により、音像の定位位置が移動する方向を示している。次にパニング効果を視聴者に感じさせるために、音量差のある左右チャンネル夫々の音声が再生される場合の音像の定位について説明する。
図4中9cは、先行音が再生されていない状態でパニング効果を与える左右チャンネル夫々の音声が左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2Rから再生された場合、音像が定位する範囲の例を示している。図4に示す例では、左チャンネルの音声よりも大きな音量を有する右チャンネルの音声が再生されており、左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2R間の中央よりも右側に位置する定位範囲9cに定位している。先行音が再生された場合、表示部1の縦方向に音像の定位位置が移動し、図4に示す例では、表示部1の向かい合う短辺中点夫々を結ぶ線上に位置する定位範囲9dに定位している。これにより、先行音効果により定位位置が移動された音像がパニング効果により表示部1の向かい合う短辺中点を結ぶ線上を左右に移動するため、パニング効果による左右の移動量に変化が生じることがなく、視聴者に十分なパニング効果を感じさせることが可能となる。
先行音が先行する時間、すなわち遅延部5L,5Rに設定される遅延時間を長くするほど、一般に音像が表示部1の縦方向に移動する距離が長くなる。しかし、聴取位置等の条件によっては遅延時間を長くすることにより、先行音が左下部スピーカ2L及び右下部スピーカ2Rから再生される音声と時間的に分離していると視聴者が感じて先行音効果が得られない場合がある。また、先行音効果により移動した音像の定位位置は、各スピーカの位置、再生される音声の周波数特性及びスピーカから再生される音声の音圧等の条件により変化する。
したがって、遅延部5L,5R及びHPF7L,7R夫々には、表示部1の表示画面の大きさ等によって予測される聴取位置、表示部1及び各スピーカの配置位置等の表示装置の構成及び再生される音声の周波数特性に対して音像が最適な位置に定位するよう実験的に求めた遅延時間及びカットオフ周波数を予め設定しておくとよい。また、遅延部5L,5Rに同一の遅延時間を設定する場合を示したが、これに限るものではなく、夫々異なる遅延時間を設定してもよい。また、HPF7L,7Rに同一のカットオフ周波数を設定する場合を示したが、これに限るものではなく、夫々異なるカットオフ周波数を設定してもよい。
実施の形態2
図5は、実施の形態2に係る音声再生装置の内部構成を示すブロック図である。本実施の形態2は、実施の形態1に係る音声再生装置が予め設定された遅延時間及びカットオフ周波数に基づいて音声を再生するのに対し、遅延時間及びカットオフ周波数を調整可能に構成してある。音声再生装置は、実施の形態1のHPF7L,7R及び遅延部5L,5R夫々を、カットオフ周波数を可変にしてあるHPF11L,11R及び遅延時間を可変にしてある遅延部10L,10Rに置き換えてある。左チャンネル入力端子4Lは、入力された左チャンネル音声信号を遅延部10L,HPF11L及び周波数特性検出部15に与えるようにしてある。
また、右チャンネル入力端子4Rは、入力された右チャンネル音声信号を遅延部10R,HPF11R及び周波数特性検出部15に与えるようにしてある。周波数特性検出部15は、与えられた左チャンネル音声信号及び右チャンネル音声信号の周波数特性を検出し、検出結果を制御部16に与えるようにしてある。記憶部17は、カットオフ周波数及び遅延時間の複数組からなるカットオフ周波数及び遅延時間表171を記憶してある。カットオフ周波数及び遅延時間表171は、ニュース番組及び映画等の複数ジャンルの音声が有する周波数特性夫々に対して音像の定位に適したカットオフ周波数及び遅延時間の組を実験的に予め求め、記憶部17に記憶しておくとよい。
制御部16は、MCU(Micro Controller Unit )からなり、周波数特性検出部15が検出した周波数特性に対応するカットオフ周波数及び遅延時間を記憶部17に記憶してあるカットオフ周波数及び遅延時間表171から読み出して周波数変更受付部13L,13R及び時間変更受付部14L,14R夫々に与えるようにしてある。周波数変更受付部13L,13R夫々は、制御部16から受付けたカットオフ周波数をHPF11L,11Rに各設定するようにしてある。時間変更受付部14L,14R夫々は、制御部16から受付けた遅延時間を遅延部10L,10Rに各設定するようにしてある。
HPF11L,11Rは、左チャンネル入力端子4L及び右チャンネル入力端子4Rから与えられた左チャンネル及び右チャンネル音声信号から、設定されたカットオフ周波数以上の周波数を有する高域成分を抽出して増幅部8L,8Rに与えるようにしてある。遅延部10L,10R夫々は、左チャンネル入力端子4L及び右チャンネル入力端子4Rから与えられた左チャンネル及び右チャンネル音声信号を設定された遅延時間遅延させて増幅部6L,6Rに与えるようにしてある。選択操作受付部12は、カットオフ周波数及び遅延時間表171のうち、所定のカットオフ周波数及び遅延時間を選択するためのスイッチ等からなり、選択操作を受付けて制御部16に与えるようにしてある。
左右チャンネル夫々の音声信号の周波数特性に関連付けられたカットオフ周波数及び遅延時間の組が記憶部17から読み出されて設定されることにより、音像の定位に影響を及ぼす音声信号の周波数特性の変化に係らず、音像が所定の位置に定位される。また、選択操作受付部12が視聴者により選択操作を受付けた場合、選択されたカットオフ周波数及び遅延時間をカットオフ周波数及び遅延時間表171から読み出して設定される。これにより、音像の定位に影響を及ぼす視聴者の視聴位置等に適したカットオフ周波数及び遅延時間が設定されて、音像が所定の位置に定位される。
カットオフ周波数及び遅延時間表171は、表示部1の表示画面上の複数の位置夫々に音像が定位するために最適なカットオフ周波数及び遅延時間からなる組を実験的に求めて記憶部17に予め記憶させてもよい。この場合、映像信号を解析して音声が定位すべき表示部1の表示画面上の位置、例えば音声を発する人物及び物体等の映像が表示される位置を検出して制御部16に与える映像解析部を表示装置に設け、制御部16が検出位置に対応するカットオフ周波数及び遅延時間の組を記憶部17から読み出すように構成するとよい。周波数変更受付部13L,13R及び時間変更受付部14L,14R夫々は、電子ボリューム等で構成することにより、視聴者が音像の定位位置が映像と一致していないと感じた場合、カットオフ周波数及び遅延時間を視聴者が調整可能にしてもよい。
本実施の形態2は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態1と同様であるので対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
実施の形態1に係る表示装置の外観を示す模式的正面図である。 実施の形態1に係る音声再生装置の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態1に係る音声再生装置における音像の定位を説明するための説明図である。 実施の形態1に係る音声再生装置における音像の定位を説明するための説明図である。 実施の形態2に係る音声再生装置の内部構成を示すブロック図である。
符号の説明
1 表示部
2L 左下部スピーカ
2R 右下部スピーカ
3L 左上部スピーカ
3R 右上部スピーカ
4L 左チャンネル入力端子
4R 右チャンネル入力端子
5L,5R,10L,10R 遅延部
6L,6R,8L,8R 増幅部
7L,7R,11L,11R HPF
9a,9b,9c,9d 定位範囲
12 選択操作受付部
13L,13R 周波数変更受付部
14L,14R 時間変更受付部
15 周波数特性検出部
16 制御部
17 記憶部
171 カットオフ周波数及び遅延時間表

Claims (6)

  1. 上下に配置した左右チャンネル夫々用の上部スピーカ及び下部スピーカに音声を再生させる音声再生装置において、
    所定周波数以上の高域成分の音声を前記上部スピーカに再生させる第1再生手段と、
    所定時間遅延させた音声を前記下部スピーカに再生させる第2再生手段と
    を備えることを特徴とする音声再生装置。
  2. 前記第1再生手段及び前記第2再生手段は、前記音声を増幅する増幅部を備えることを特徴とする請求項1に記載の音声再生装置。
  3. 前記所定時間の変更を受付ける時間変更受付手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の音声再生装置。
  4. 前記所定周波数の変更を受付ける周波数変更受付手段を備えることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の音声再生装置。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の音声再生装置と、
    映像を表示する表示部と、
    該表示部の上下に配置してあり、左右チャンネル夫々用の上部スピーカ及び下部スピーカと
    を備えることを特徴とする表示装置。
  6. 前記上部スピーカは、所定周波数以上の再生周波数帯域を有することを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
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