JP2014060720A - ステレオ・イメージを強化する、単独又は一対で使用されるように設定可能な一体型アクティブ音響ラウドスピーカ筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】ステレオ・イメージを強化する、単独又は一対で使用設定可能な一体型アクティブ音響ラウドスピーカ筐体を提供する。
【解決手段】ラウドスピーカ筐体１０は、聴取者の方に向けられる中央チャネル１６、並びに、互いに垂直に配向される左及び右チャネル１８Ｌ，１８Ｒを備える。再生すべき信号は、ｉ）左及び右信号間の相関するモノ成分、ｉｉ）左及び右信号間の相関しない左及び右サラウンド成分、ｉｉｉ）モノ成分及び左信号間の相関しない左成分、並びに、ｉｖ）モノ成分及び右信号間の相関しない右成分に分離する。中央チャネル１６及び横チャネル１８Ｌ，１８Ｒは、聴取者の前面に単独で配置する、又は、一対のラウドスピーカ筐体として聴取者の左及び右に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、聴取者の前面でステレオ効果を表現し強化する、高忠実度装置によるオーディオ信号の再生に関する。

従来、ステレオ聴取のための理想的な構成は、２つのラウドスピーカ筐体を互いに離隔して配置し、聴取者と二等辺三角形を形成することにある。この構成では、ステレオ・イメージは、２つのラウドスピーカ筐体間に形成され、すなわち、種々の音源（例えば、様々な楽器）が現れ、２つのラウドスピーカ筐体を結ぶ軸に沿って分配されることになる。

さらに、ラウドスピーカ筐体の音響環境は、新たな音源を形成する部屋の壁でのスプリアス反射を回避するために、何もない、又は吸収性であることが望ましい。いずれの場合でも、環境は、少なくともステレオ・イメージをアンバランスにしない、対称性であることが望ましい可能性がある。

最初の問題は、このような効果を聴取者の前面に配置された単一のラウドスピーカ筐体によって得ることにある。

このようなラウドスピーカ筐体は、例えば、ｗｗｗ．Ｔｈｅｖｅｒｇｅ．ｃｏｍ上で２０１２年１月１０日に公開された「Ｐａｒｒｏｔ Ｚｉｋｍｕ Ｓｏｌｏ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｐｅａｋｅｒ ｂｙ Ｐｈｉｌｉｐｐｅ Ｓｔａｒｃｋ Ｈａｎｄｓ−ｏｎ」という名称のＪａｃｏｂ Ｓｃｈｕｌｍａｎの文献、ＸＰ０５５０６４３５４、ＸＰ０５５０６４３４１及びＸＰ０５５０６４３４４に見られる。

同じラウドスピーカ筐体内で複数の音響トランスジューサを一緒にグループ化する多くの構成が、例えば、米国特許第３８９２６２４Ａ号、米国特許第６１６９８１２Ｂ１号及び米国特許第７４１２３８０Ｂ１号、並びに、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｖｏｌ．５４、Ｎ°１１、２００６年１１月に公開された「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ Ｐｌａｙ−ｂａｃｋ ｏｆ Ｓｔｅｒｅｏ Ｓｉｇｎａｌｓ」という名称のＣｈｒｉｓｔｏｆ Ｆａｌｌｅｒの文献で依然として提案されている。

具体的には、ラウドスピーカを、それらが壁に向かって放射するように、ラウドスピーカ筐体の側面に配置することができる。ラウドスピーカは、特に高音域で指向性であるが、精度はモノ成分では失われることになり、ラウドスピーカ筐体の前面方向で正確に表現できなくなる。信号をフィルタ処理する（信号の増幅及びラウドスピーカへの適用前に信号をデジタル処理する）手段が利用可能な場合、人間の耳の音響心理学的特性に基づいて、バイノーラル表現タイプのシステムを用いることが考えられる。このような技術は、バイノーラル応答によるクロストーク除去及びフィルタ処理の技術であり、ラウドスピーカを室内の任意の位置に仮想的に配置することを可能にする。これらの応答はモノ成分にも適用され、モノ成分を変形させることに問題がある。さらに、この解決法は、ラウドスピーカ筐体に対する聴取者の正確な位置決めを必要とする。

さらに、側面に配置されるラウドスピーカはラウドスピーカ筐体の幅よりも離間され得ないため、単一のラウドスピーカ筐体を使用するシステムは、ラウドスピーカ筐体の「形状係数」が狭いことを実現するのがなおさら困難である。ここで、審美的に優雅で構成が容易な製品を提案できることが望ましく、これは、ラウドスピーカ筐体を非常に細い柱の形態で作ることを意味する。

最後に、単一の一体型ラウドスピーカ筐体は、部屋の一方の側に、壁の中央ではなく配置されがちであり、これは、その音響環境をアンバランスにし、均質なステレオ・イメージを表現する処理動作の効果を損なう。

米国特許第３８９２６２４号 米国特許第６１６９８１２号 米国特許第７４１２３８０号 国際公開第２００８／１１３９０４７号

Ｊａｃｏｂ Ｓｃｈｕｌｍａｎ、「Ｐａｒｒｏｔ Ｚｉｋｍｕ Ｓｏｌｏ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｐｅａｋｅｒ ｂｙ Ｐｈｉｌｉｐｐｅ Ｓｔａｒｃｋ Ｈａｎｄｓ−ｏｎ」（ＵＲＬ：ｗｗｗ．Ｔｈｅｖｅｒｇｅ．ｃｏｍ、ＸＰ０５５０６４３５４、ＸＰ０５５０６４３４１、ＸＰ０５５０６４３４４、２０１２年１月１０日） Ｃｈｒｉｓｔｏｆ Ｆａｌｌｅｒ、「Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ Ｐｌａｙ−ｂａｃｋ ｏｆ Ｓｔｅｒｅｏ Ｓｉｇｎａｌｓ」（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｖｏｌ．５４、Ｎ°１１、２００６年１１月）

本発明の目的の１つは、音響信号の顕著な変形なしにステレオ・イメージを最適に表現することができ、必要ならば、ステレオ・イメージを、聴取室の種々の構成に適合することができるように、パラメータ化可能な方法で表現することができる、小型で多チャンネルの一体型ラウドスピーカ筐体を提案することによって、これらの種々の制限を補償することである。

本発明の他の目的は、２つの可能な構成、すなわち、
単独で、単一のラウドスピーカ筐体が聴取室内で聴取者の前面に配置される構成（以下「ソロ・モード」）、又は、
一対として、２つの同様のラウドスピーカ筐体がそれぞれ聴取者の左及び右に配置される構成（以下「デュオ・モード）で、
柔軟に使用することができる、新たなタイプの一体型アクティブ・ラウドスピーカ筐体を提供することである。

本発明の目的の１つは、同じモデルのラウドスピーカ筐体で、デジタル信号プロセッサ内に組み込まれたアルゴリズムによって実行される内部処理の構成のパラメータを単に変更することによって、どちらのモードでも構わずに、単一のラウドスピーカ筐体の又は２つのラウドスピーカ筐体の使用を可能にすることである。

さらに、２つのラウドスピーカ筐体の場合（デュオ・モード）では、ステレオ・イメージの良好な表現のために望ましいほど必ずしも離間されないラウドスピーカ筐体の位置によって限界が定められない音響シーンの幅の問題が提起される。

本発明の他の目的は、このようなデュオ・モード構成で、ラウドスピーカ筐体を超えて位置する（左のラウドスピーカ筐体の左及び右のラウドスピーカの右の）空間を使用することによって、表現される音響シーンをさらに拡大することである。

この目的のため、本発明は、上述したＳｃｈｕｌｍａｎの文献に開示された一般的なタイプの、すなわち、それ自体の指向性図の主軸が第１の方向に配向された中央スピーカによる中央チャネルと、それ自体の指向性図の主軸が、第１の方向と直交し、左ラウドスピーカ及び右ラウドスピーカに関して反対の方向の第２の方向に配向された、各々横スピーカによる、それぞれ左及び右の横チャネルとを備える、多チャンネル一体型アクティブ音響ラウドスピーカ筐体を提案する。オーディオ処理手段は、左信号及び右信号を含む再生すべき複合ステレオ信号を入力として受け、中央チャネル及び横チャネル間に、予め決められた分布にしたがって左及び右信号の組み合わせを分配する。

本発明の特徴として、オーディオ処理手段は、複合ステレオ信号の左及び右信号を入力として受け、そこから周波数領域の解析に基づいて、複合ステレオ信号の左及び右信号の個々のスペクトル・エネルギー・レベルの比較により、少なくとも１つの右又は左側成分を抽出するように動作可能な分離手段を備える。結合手段は、中央チャネル及び横チャネル間に、予め決められた分布にしたがって、少なくとも１つの右又は左側成分を含む信号の組み合わせを分配する。このような結合手段は、各々の横チャネルで表現される指向性図を、その上に打ち消しの方向を形成するように変更するように動作可能なフィルタ処理手段を備え、圧力勾配フィルタ処理手段は、少なくとも１つの右又は左側成分を入力として受ける。

結合手段は、さらに、モノ成分から得られ、中央チャネルに分配される信号に、時間遅延を適用してよい。

第１の動作モードでは、ラウドスピーカ筐体は、単独で聴取者の前面で、この聴取者に向かう第１の方向で使用されることが意図される。

この場合には、分離手段は、複合ステレオ信号の左及び右信号から、左及び右信号に共通のモノ成分、純粋な左側成分、並びに、純粋な右側成分を抽出するように動作可能である。圧力勾配フィルタ処理は、純粋な左及び右側成分のいずれか一方を入力として受け、左のフィルタ処理された信号及び右のフィルタ処理された信号の両方を出力として供給する、二重圧力勾配フィルタ処理である。結合手段は、さらに、モノ成分から得られた信号を中央チャネルに分配し、左のフィルタ処理された信号を左側チャネルに分配し、右のフィルタ処理された信号を右側チャネルに分配するように動作可能である。

結合手段は、無指向性低音スピーカによる低音チャネルに、モノ成分から得られた信号を分配してもよい。

第１の方向に対する打ち消しの方向の角度は、１０度未満であり、好適には５度未満である。

圧力勾配フィルタ処理は、好適には、各横チャネル自体の指向性図がピボット周波数より上に保持されるように、ピボット周波数未満にのみ適用される。より正確には、圧力勾配フィルタ処理は、出力として、左チャネルには、左側成分から得られた信号、及び、ピボット周波数未満のローパス・フィルタ処理を行い、その後に時間遅延及び反転を適用した右側成分から得られた信号の組み合わせを分配し、右チャネルには、右側成分から得られた信号、及び、ピボット周波数未満のローパス・フィルタ処理を行い、その後に時間遅延及び反転を適用した左側成分から得られた信号の組み合わせを分配する。

第２の動作モードでは、ラウドスピーカ筐体は、第２の同様のスピーカ筐体と関連して使用されることが意図される第１のラウドスピーカ筐体であり、２つのラウドスピーカ筐体は、それぞれ聴取者の左及び右に配置される。

この場合には、聴取者の左に配置されることが意図されるラウドスピーカ筐体に関して（及び、準用してこの同じ聴取者の右に配置されることが意図されるラウドスピーカ筐体に関して）分離手段は、複合ステレオ信号の左及び右信号から、前記左側成分を形成する左サラウンド成分を抽出する。圧力勾配フィルタ処理は、左サラウンド成分を入力として受け、左のフィルタ処理された信号及び右のフィルタ処理された信号の両方を出力として分配する単純な圧力勾配フィルタ処理である。結合手段は、中央チャネルに、複合ステレオ信号の左信号を分配し、左側チャネルに、左のフィルタ処理された信号を分配し、右側チャネルに、右のフィルタ処理された信号を分配する。

有利には、結合手段は、中央チャネルに分配される左信号から左サラウンド成分を減算する。

右側チャネルの打ち消しの方向は、具体的には、聴取者の右に配置されることが意図される前記第２の同様のラウドスピーカ筐体に向けて配向された方向である。

圧力勾配フィルタ処理は、好適には、各横チャネル自体の指向性図がピボット周波数より上に保持されるように、ピボット周波数未満にのみ適用される。より正確には、圧力勾配フィルタ処理は、出力として、左チャネルには、左サラウンド成分から直接得られた信号を分配し、右チャネルには、ピボット周波数未満のローパス・フィルタ処理を行い、その後に時間遅延及び反転を適用した左サラウンド成分から得られた信号を分配する。

本発明の装置の実施の一例を、図面を通じて同じ参照番号が同一の又は機能的に同様の要素を示す図面を参照して説明する。

使用される種々のラウドスピーカの音響アーキテクチャを示す、本発明によるラウドスピーカ筐体の等角斜視全体図である。 単一のラウドスピーカ筐体による構成で動作される処理工程をブロック図として示す。 図２の二重圧力勾配フィルタによって実行されるフィルタ処理をより詳細に示す。 図４ａ乃至４ｄは、二重圧力勾配フィルタ処理のいくつかのパラメータを変更することによって横信号に関してラウドスピーカ筐体から得ることができる様々な指向性図を示す。 一対のラウドスピーカ筐体による構成で動作される処理工程をブロック図として示す。 図５の圧力勾配フィルタによって実行される処理をより詳細に示す。 左ラウドスピーカ筐体及び右ラウドスピーカ筐体の前面に配置された聴取者に対する音響シーンの拡大を可能にする、これら２つのラウドスピーカ筐体に関して得られ得る指向性図の一例を示す。

ラウドスピーカ筐体の一般的な構成
図１は、使用される種々のラウドスピーカの音響アーキテクチャを示す、本発明によるラウドスピーカ筐体の全体図である。

ラウドスピーカ筐体１０は、外面的にその下部で広がる形状であり、基部１２が、３ｘ１２ｃｍ程度の断面を有する平坦な形状の高い部分１４を支持する。

平坦な高い部分１４は、第１のラウドスピーカ１６を担持し、第１のラウドスピーカ１６の主要な放射方向Ｄ１は、水平かつ、高い部分１４の矩形断面の最大寸法と垂直である。このラウドスピーカ１６は、以下、多チャンネル・ラウドスピーカ筐体の「中央チャネル」に対応する「中央ラウドスピーカ」と呼ばれる。

ラウドスピーカ筐体１０は、また、高い部分１４のエッジ上、すなわち最も狭い側面上に、左ラウドスピーカ１８Ｌ及び右ラウドスピーカ１８Ｒを含む。これらのラウドスピーカは、水平かつ、方向Ｄ１と垂直な、それらの個々の主要な放射方向Ｄ２Ｌ及びＤ２Ｒに配向される。これらのラウドスピーカは、以下、多チャンネル・ラウドスピーカ筐体の左及び右「側チャネル」に対応する「横ラウドスピーカ」と呼ばれる。

中央ラウドスピーカ１６は、有利には、分布振動モード及びピストン・モード動作を組み合わせたラウドスピーカであり、例えば、ＨｉＷａｖｅ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＢＭＲモデルである。横ラウドスピーカ１８Ｌ及び１８Ｒは、有利には、高い形状係数を有する（すなわち、非常に細長く、非常に狭い形状を有する）分布振動モード・ラウドスピーカであり、例えば、ＨｉＷａｖｅ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓのＨＡＲＰモデルである。

本質的に、分布振動モード又はＤＭＬ（Ｄｉｓｔｉｂｕｔｅｄ Ｍｏｄｅ Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ（分布振動モード・ラウドスピーカ））のラウドスピーカでは、平坦な振動板が複雑な図に従った振動で押され、この複雑な図では、振動板の様々な点の振幅及び位相が非相関的に分散され、すなわち、振動板は、その表面の範囲にわたってランダムな振動に押されるように考えられ、これは、最小限の歪みでスペクトルの全体の範囲にわたって優れた音響表現を得ることを可能にする。他方では、従来のピストン・モード動作では、膜は、コヒーレントな振動を受け、すなわち、その変位振幅及び位相が振動板の全体の範囲にわたって原理的に一定である動きを受ける。

中央ラウドスピーカ１６並びに横ラウドスピーカ１８Ｌ及び１８Ｒは、一緒に、スペクトルの中／高音部分、例えば、音響スペクトルの３５０〜２０００Ｈｚ帯域を表現するために使用される。

スペクトルの低い部分、例えば３０〜３５０Ｈｚ帯域の表現のために、最も低い周波数の再生用の、従来のピストン・タイプのものであってよい低音ラウドスピーカ２０による低音チャネルが提供される（サブウーファ）。この低音ラウドスピーカ２０は、例えば、ベース及び地面間（ベースには脚が設けられている）に含まれる区間内に放射するように地面の方に向けられた、閉じた空洞内に取り付けられたラウドスピーカであり、このような構成は、検討される周波数帯域内の音波のきわめて低い指向性を考慮すると、特定の問題を示さない。

この図１を参照してちょうど説明した音響アーキテクチャは、各チャネルに特定のデジタル処理動作と組み合わされて使用されることになり、このような処理動作は、ラウドスピーカ筐体が、聴取者の方に向けられた１つのラウドスピーカ筐体のみによる「ソロ」モードで使用されるか、又は、聴取者の前面で聴取者の左及び右に配置された一対のラウドスピーカ筐体による「デュオ」モードで使用されるかに応じて異なる。

単一のラウドスピーカ筐体による「ソロ」動作モード
図２は、ソロ・モードで使用される単一のラウドスピーカ筐体の場合の処理工程をブロック図として示す。

この方式は相互接続された回路として示されているが、種々の機能の実装は、本質的にはソフトウェアベースであり、この表現は、例示としてのみ与えられていることに留意されたい。ソフトウェアは、具体的には、ＤＳＰタイプのデジタル信号処理専用のチップ内で、連続する信号フレームに対してサンプリング周波数で反復的に実行される計算アルゴリズムによって実施されてよい。

他方では、ここで及び以下では、ソロ・モード又はデュオ・モードでの使用に特定の処理態様のみを説明する。増幅、イコライゼーション、チェーン等の説明のような、ラウドスピーカ筐体の非特定の態様については、フランス、パリのＰａｒｒｏｔによるＺｉｋｍｕという名称の下で市販されているもののようなアクティブ音響ラウドスピーカ筐体を説明する国際公開第２００８／１１３９０４７号（Ｐａｒｒｏｔ）が参照されるであろう。この文献に記載されたラウドスピーカ筐体は、多チャンネル・アクティブ・ラウドスピーカ筐体であり、この場合、デジタル化されたオーディオ信号が供給される２つのチャネルは、各々が、再生すべきデジタル信号の対応する周波数成分がフィルタ処理及びＤＳＰによる処理の後に直接供給される、それ自体のパワー段のチェーンを有する。

第１の工程は、チャネルの分離又はアップミックスを動作することにあり、それ自体既知であるこのような技術は、モノ及びステレオ成分が一緒に混合された複合入力信号Ｌ、Ｒからステレオ成分Ｌ’及びＲ’のモノ成分Ｃを分離することを含む。この分離（ブロック２２）は、信号Ｌ及びＲとしきい値との間の相対的スペクトル・エネルギー分布の比較による、周波数又は時間−周波数領域での信号Ｌ及びＲの解析を伴う。そうすれば、所定の瞬間に、同じ周波数が、３つのチャネルＬ’、Ｒ’又はＣのうちの１つのみにあることができる。より正確には、所定の瞬間に、
２つのチャネルＬ及びＲの同じエネルギーの周波数が、それらの位相がなんであれ、モノ成分Ｃにあることになり、したがって、ステレオ成分Ｌ’及びＲ’中にモノは存在しないことになり、
チャネルＲ（Ｌ）でよりチャネルＬ（Ｒ）でより高いエネルギーの純粋な周波数が、ステレオ成分Ｌ’（Ｒ’）にあることになり、モノ成分Ｃにはないことになり、したがって、モノ成分Ｃにはステレオは存在しないことになる。

所定の瞬間に、同じ周波数が３つのチャネルＬ’、Ｒ’又はＣのうちの１つのみにあることができる限り、ステレオの処理によって提供されるもの以外の音響的な相互作用は存在しないことになること、具体的には、モノ成分Ｃの再生に割り当てられた中央ラウドスピーカ１６と、ステレオ成分Ｌ’及びＲ’の再生に割り当てられた横ラウドスピーカ１８Ｌ及び１８Ｒとの間に相互作用は存在することができないことは確かである。特定の処理を施されたステレオ成分によるモノ成分のどのような変形も、このように回避される。

より正確には、分離段２２の出力時に得られるステレオ成分Ｌ’及びＲ’は、左及び右チャネル１８Ｌ及び１８Ｒのラウドスピーカに適用される２つの対応するフィルタ処理された成分Ｌ”及びＲ”を与えるために、（図３を参照してより詳細に説明する）二重圧力勾配タイプの段２４によるフィルタ処理を施される。

モノ成分Ｃに関しては、モノ成分Ｃは、モノ成分Ｃの中／高音部分を中央ラウドスピーカ１６に適用するためにモノ成分Ｃのスペクトルの中／高音部分を分離し、同じモノ成分Ｃの低音部分を低音チャネル２０のラウドスピーカに適用するためにモノ成分Ｃの低音部分を分離するクロスオーバ・フィルタ２６、２８によって分離される。

ステレオ効果を強化するために、「先行音効果」に作用するように、遅延（ブロック３０）をチャネル分離段２２によって供給される信号Ｃに適用することができ、このような技術は、モノ信号（中央チャネル及び低音チャネル）をステレオ・チャネル（横チャネル）に対して遅延させることにあり、ステレオ成分は、モノ成分に対して先に到着し、ステレオの認識は強化される。

ラウドスピーカの起こり得る音響的事故を修正するために、並びに、ラウドスピーカの感度の違いを補償するために、及び／又は、ステレオ効果を増加若しくは減少させるために異なるチャネルの相対的なレベル、具体的には、中央チャネル及び低音チャネルに対する横チャネルによって再生されるステレオ信号のレベルを増加又は減少させるために、適切な相対ゲインを異なるチャネルに適用するために、ラウドスピーカ１６、１８Ｌ、１８Ｒ及び２０によって再生される信号は、それぞれ、線形フィルタ処理によるイコライゼーション（ブロック３２）が施される。

図３は、ブロック２４によって作用される二重圧力勾配フィルタ処理を説明する。

主題は、左及び右チャネル１８Ｌ及び１８Ｒにそれぞれ適用される新たな成分Ｌ”及びＲ”を与えるために、ステレオ成分Ｌ’及びＲ’を結合することである。

成分Ｌ’は、直接フィルタ３４（単純なゲイン段）に適用される。その部分に関して、右成分Ｒ’は、４Ｈｚの典型的なカットオフ周波数を有するローパス・フィルタに適用される。このフィルタ３６の出力信号は、増幅及びイコライゼーション後に左側ラウドスピーカ１８Ｌによって再生されることになるフィルタ処理された成分Ｌ”を与えるために、４２でブロック３４の出力信号と再結合される前に、調整可能な遅延（ブロック３８）及び反転（ブロック４０）が施される。

右チャネルに関しては、右ラウドスピーカ１８Ｒには、上述した段３４〜４２と同様に作用する段３４’、３６’、３８’、４０’及び４２’による処理の後、成分Ｒ’及びＬ’から得られたフィルタ処理された成分Ｒ”が供給される。

二重圧力勾配フィルタ処理（すなわち、フィルタ処理されたステレオ成分の各々が、入力部に適用された２つのステレオ成分Ｌ’及びＲ’から得られる）は、制御された方法で、遅延３８、３８’の調節によって、横ラウドスピーカの各々の指向性図を変更することを可能にする。

二重圧力勾配フィルタ処理は、このような方法で、単一のラウドスピーカ筐体の前面に位置する聴取者に対して、及び、聴取室の様々な構成に対して、ステレオ成分を最適に表現するような指向性図の作用を可能にする（モノ成分Ｃが、聴取者の方に向けられた中央ラウドスピーカ１６によって、及び、サブウーファ２０によって表現される）。

図４ａ〜４ｄには、二重圧力勾配フィルタ処理のいくつかのパラメータを変更することによって、横ラウドスピーカ、例えば、左側ラウドスピーカ１８Ｌから得ることができる様々な指向性図が示されている。

いずれかのフィルタ処理がない場合、左ラウドスピーカ１８Ｌの指向性図は、図４ａに示すものであり、ここで、ラウドスピーカはスペクトルの高音部分で指向性であり（４０００Ｈｚより上の周波数に関して実線の図Ａ）、中／低音部分で無指向性である（３５０〜４０００Ｈｚ範囲の周波数に関して点線の図Ｂ）ことに留意されたい。

ブロック３８によって適用される遅延の値を調節することによって、及び、ブロック４０によって実行される反転により、左側でのみ再生される信号のための、２つの右及び左信号Ｌ’及びＲ’の組み合わせＬ”によって再生される指向性図は、図４ｂに示すものに対応することを示すことができ、中／低音範囲では、図は、打ち消しの方向Δを画定する谷によって分離される２つのサイドローブを含む。他方では、典型的には４０００Ｈｚを超える高音範囲では、ローパス・フィルタ３６は信号を阻止し、その結果、二重圧力勾配フィルタは、スペクトルのこの範囲での特定の作用を持たない（図Ａは変更されない）。

打ち消しの方向Δ及び聴取者の方向（ラウドスピーカ１８Ｌの主要な方向Ｄ２Ｌと直交する方向）に対応する軸Ｄ１間の角度θは、関係

ｓｉｎθ＝ｃｘＤ／ａ

によって与えられ、ここでａはラウドスピーカ筐体の幅（すなわち、典型的には１２ｃｍ程度の、２つのラウドスピーカ１８Ｌ及び１８Ｒ間の間隔）であり、ｃは音の伝播速度であり、Ｄは遅延段３８によって導入される遅延である。この関係は、ａよりも非常に長いラウドスピーカ筐体からの距離で真であり、聴取者は、一般的には、ラウドスピーカ筐体から数メートルにいる。

右ラウドスピーカ１８Ｒによって右側で再生される信号に関して、指向性図はもちろん対称である。

打ち消しの方向を有することは、ステレオを種々の方法で増幅することを可能にする。

図４ｂに示される第１の場合では、角度θは３〜４度程度と小さく、その結果、聴取者４４がラウドスピーカ筐体の主要な方法Ｄ１にある場合、左チャネルに関する打ち消しの方向Δは聴取者の右耳４６Ｒの近傍にあり、同様に、右チャネルの打ち消しの方向は聴取者の左耳４６Ｌの近傍にある。したがって、左耳は主としてステレオ成分Ｌ’を捉えることになり、右耳は主として右成分Ｒ’を捉えることになり、聴取者は、ラウドスピーカが聴取者の頭の両側に配置されているかのように、ステレオ情報を明瞭に聞くことになる。

第１の場合は、音響反射が存在しない状況、又は、それらの音響反射が対称的である状況に特に適している。

遅延を増加することによって、打ち消しの方向Δを軸Ｄ１からさらに遠くに（図４ｃ）、又は、さらにθ＝９０度まで（図４ｄ）移動させることができ、後者の場合、図示のように、指向性図は、完全にラウドスピーカ筐体の一方の側に配置され、放射は一方の側で最大である。この場合は、例えば、ラウドスピーカ筐体１０が聴取室の壁４８の近傍に配置される場合、ラウドスピーカ筐体１０の側面の一方での重要な音響反射のリスクを示す構成によく適している。

一対のラウドスピーカ筐体による「デュオ」動作モード
図５〜７は、本発明によるラウドスピーカ筐体が他の同様のラウドスピーカ筐体と共に使用され、左及び右ラウドスピーカ筐体１０及び１０’の対が、従来の構成（図７に概略的に示す）にしたがって聴取者４４の両側に配置される場合に信号の処理を変更することができる方法を示し、ここで、２つのラウドスピーカ筐体は、それぞれ、聴取者の前面で左及び右に配置される。

この場合、図１に示す音響アーキテクチャ、すなわち、種々のラウドスピーカの個々の構成は変更されないこと、及び、ソロ・モード又はデュオ・モードでの動作は、ＤＳＰ内で動作されるデジタル信号処理の変更からのみ結果として生じることに留意されたい。

一方の動作モードから他方への切り替えは、したがってきわめて単純になり、ラウドスピーカ筐体の物理的な変更を必要としないことになる。

デュオ・モードで適用される処理は、２つのラウドスピーカ筐体１０及び１０’間に形成される従来のステレオ・イメージを、具体的には、音響シーンを拡大すること（これは、２つのラウドスピーカ筐体１０及び１０’が互いに比較的近くに配置される場合、特に有利である）によって、表現される信号に歪みを導入せず、具体的には、モノ成分を変形させずに、豊かにする目的を有する。

この構成によって、分離段又はアップミックス（ブロック５０）は、聴取者の左に配置されたラウドスピーカ筐体１０のための左サラウンド成分ＳＬ、及び、同様に、聴取者の右に配置されたラウドスピーカ筐体１０’のための右サラウンド成分ＳＲを含むサラウンド・チャネルの抽出を行う。

サラウンド成分は、左Ｌ及び右Ｒ信号間で非常に相関されない情報を含む新たな信号を抽出するために、入力部に適用される信号Ｌ、Ｒのステレオ成分の解析によって得られる。

これらのサラウンド成分には、
きわめて右又はきわめて右に混在されている情報の部分、並びに、
残響、及び、
狭い意味での「サラウンド」情報の部分、例えば、ステージ上の録音の場合の観客の雑音、が存在する。

これらの成分は、上述したように、入力部に適用される信号Ｌ、Ｒの個々のスペクトル・エネルギー・レベルの周波数領域での解析及び比較によって抽出される。

ラウドスピーカ筐体１０に関して、サラウンド信号ＳＬ（ＳＲ）は、（それ自体、聴取者の左に配置される）このラウドスピーカ筐体１０の左ラウドスピーカ１８Ｌ及び右ラウドスピーカ１８Ｒによってそれぞれ再生される２つのフィルタ処理されたサラウンド成分ＳＬＬ及びＳＬＲを与えるために、単純な圧力勾配フィルタ処理段５２に適用される。

同様に、ラウドスピーカ筐体１０’に関して、右サラウンド成分ＳＲは、（それ自体、聴取者の右に配置される）このラウドスピーカ筐体１０’の左ラウドスピーカ１８Ｌ及び右ラウドスピーカ１８Ｒによってそれぞれ再生される２つのフィルタ処理された成分ＳＲＬ及びＳＲＲを与えるために、フィルタ処理される。

ラウドスピーカ筐体１０に関して、ラウドスピーカ１６の中央チャネルには、ブロック５４及び５６によってサラウンド成分ＳＬが減算された左信号Ｌから来る成分が供給される。

同様に、ラウドスピーカ筐体１０’に関して、ラウドスピーカ１６の中央チャネルには、ブロック５４及び５６によってサラウンド成分ＳＲが減算された右信号Ｒから来る成分が供給される。

したがって、従来の方法で、しかし、信号のサラウンド成分、及び、サラウンド成分ではないステレオ信号の成分間の干渉なしに、サラウンド成分は、横チャネル（ラウドスピーカ１８Ｌ及び１８Ｒ）によって再生され、サラウンド成分ではないステレオ信号の成分は、中央チャネル（ラウドスピーカ１６）によって再生される。

ソロ・モードのように、ステレオを強化するために、ブロック３０によって導入される遅延によって、左（右）チャネルを左（右）サラウンド・チャネルに対して遅延させることによって、先行音効果に作用することができ、サラウンド成分は、標準のステレオ成分に対して先に到着し、したがってステレオの認識を強化することができる。

線形フィルタ処理段３２は、必要ならば、様々なラウドスピーカの音響的事故を修正することを可能にし、ラウドスピーカの感度の違いを補償するため、並びに、ステレオ効果を増加又は減少させるために、ステレオの横チャネルのレベルをモノ・チャネル及び低音チャネルに対して増加又は減少させることを可能にする。

図６は、（単純な）圧力勾配フィルタ５２によって実行される処理をより詳細に示す。

圧力勾配フィルタ５２は、直接フィルタ３４、すなわち、単純なゲイン段を含み、直接フィルタ３４は、入力部に適用されたサラウンド成分ＳＬからフィルタ処理されたＳＬＬ（入力部に適用されたサラウンド成分ＳＲからフィルタ処理された成分ＳＲＬ）を供給する。成分ＳＬＲ（ＳＲＲ）に関しては、サラウンド成分ＳＬ（ＳＲ）のローパス・フィルタ３６への適用、並びに、その後の遅延段３８及び反転段４０への適用から結果として生じる。

段３４、３６、３８及び４０の動作は、ソロ・モードに関して図３を参照して説明したものと同じであり、唯一の違いは、ここではフィルタが単一入力フィルタであることである。

ブロック３８によって適用される遅延の値Ｄを調節することによって、そして、ブロック４０による反転のため、聴取者４４の左に配置されたラウドスピーカ筐体１０でのサラウンド信号の指向性図は、上述した図４ｂ〜４ｄに示したものに類似することを示すことができ、打ち消しの方向Δは、ラウドスピーカ筐体の主要な方向Ｄ１と、ソロ・モードに関連して上記で説明したものと同じ方法で関係ｓｉｎθ＝ｃｘＤ／ａによって決定される角度θを形成する。

図７に示すように、デュオ・モードでは、角度θに９０度の値を与えることが特に有利であり、結果として、左に配置されたラウドスピーカ筐体１０の図Ｂの打ち消しの方向Δが聴取者の右に配置されたラウドスピーカ筐体１０’の方に右に向けられ、同様に、右に配置されたラウドスピーカ筐体１０’の図Ｂ’の打ち消しの方向Δ’が聴取者の左に配置されたラウドスピーカ筐体１０の方に左に向けられる。

低／中音範囲（Ａ若しくはＡ’）内又は高音範囲（Ｂ若しくはＢ’）内のサラウンド混合物の放射図は、完全にラウドスピーカ筐体の一方の側に配置されることになり、２つのラウドスピーカ筐体が配置された領域を超える最大放射が、コンテンツを表現することによる音響シーンを、この領域を超えて拡大させることを可能にする。最後に、壁がラウドスピーカ筐体の一方の側にある場合に適合するために、この近接から結果として生じる残響効果を低減するために、サラウンド信号のレベルを調節することができる。

Claims (12)

1. それ自体の指向性図の主軸が第１の方向（Ｄ１）に配向された中央ラウドスピーカ（１６）による中央チャネルと、
   各々横スピーカ（１８Ｌ、１８Ｒ）による、それぞれ左及び右の横チャネルであって、前記横スピーカ自体の指向性図の主軸は、前記第１の方向と直交し、左ラウドスピーカ及び右ラウドスピーカに関して反対の方向の第２の方向（Ｄ２Ｌ、Ｄ２Ｒ）に配向された、横チャネルと、
   左信号（Ｌ）及び右信号（Ｒ）を含む再生すべき複合ステレオ信号を入力として受け、前記中央チャネル及び前記横チャネル間に、予め決められた分布にしたがって前記左及び右信号（Ｌ、Ｒ）の組み合わせを分配するように動作可能なオーディオ処理手段と、を備える、多チャンネル一体型アクティブ音響ラウドスピーカ筐体（１０、１０’）であって、
   前記オーディオ処理手段は、
   前記複合ステレオ信号の左及び右信号（Ｌ、Ｒ）を入力として受け、そこから、周波数領域の解析に基づいて、前記複合ステレオ信号の左及び右信号（Ｌ、Ｒ）の個々のスペクトル・エネルギー・レベルの比較により、少なくとも１つの右（Ｒ’；ＳＲ）又は左（Ｌ’；ＳＬ）側成分を抽出するように動作可能な分離手段（２２；５０）と、
   前記中央チャネル及び前記横チャネル間に、予め決められた分布にしたがって、少なくとも１つの前記右（Ｒ’；ＳＲ）又は左（Ｌ’；ＳＬ）側成分を含む信号の組み合わせを分配するように動作可能な結合手段（２４、５２、２６、２８）と、を備え、
   前記結合手段は、各々の横チャネルで表現される指向性図（Ｂ、Ｂ’）を、その上に打ち消しの方向（Δ、Δ’）を形成するように変更するように動作可能なフィルタ処理手段を備え、
   前記フィルタ処理手段は、少なくとも１つの右（Ｒ’；ＳＲ）又は左（Ｌ’；ＳＬ）側成分を入力として受ける圧力勾配フィルタ処理手段である、ことを特徴とする、アクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
2. 前記結合手段は、さらに、モノ成分（Ｃ）から得られ、前記中央チャネルに分配される信号に、時間遅延（３０）を適用するように適合されている、請求項１に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
3. 前記ラウドスピーカ筐体（１０）が単独で聴取者（４４）の前面で前記聴取者の方に向けられた前記第１の方向（Ｄ１）で使用されることが意図される第１の動作モードで使用するために、
   前記ラウドスピーカ筐体（１０）は、
   前記分離手段（２２）は、前記複合ステレオ信号の左及び右信号（Ｌ、Ｒ）から、前記左及び右信号に共通のモノ成分（Ｃ）、純粋な左側成分（Ｌ’）、並びに、純粋な右側成分（Ｒ’）を抽出するように動作可能であり、
   前記圧力勾配フィルタ処理は、前記純粋な左（Ｌ’）及び右（Ｒ’）側成分のいずれか一方を入力として受け、左のフィルタ処理された信号（Ｌ”）及び右のフィルタ処理された信号（Ｒ”）の両方を出力として供給する、二重圧力勾配フィルタ処理であり、
   前記結合手段（２４、２６、２８）は、さらに、前記モノ成分（Ｃ）から得られた信号を前記中央チャネルに分配し、前記左のフィルタ処理された信号（Ｌ”）を前記左側チャネルに分配し、前記右のフィルタ処理された信号（Ｒ”）を前記右側チャネルに分配するように動作可能である、ことを特徴とする、請求項１に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
4. 無指向性低音スピーカ（２０）による低音チャネルをさらに備え、前記結合手段は、前記モノ成分（Ｃ）から得られた信号をこの低音チャネルに分配するように動作可能である、請求項３に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
5. 前記第１の方向（Ｄ１）に対する前記打ち消しの方向の角度（θ）は、１０度未満であり、好適には５度未満である、請求項３に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
6. 前記圧力勾配フィルタ処理は、各横チャネル自体の指向性図（Ａ）がピボット周波数より上に保持されるように、ピボット周波数未満にのみ適用されるフィルタ処理である、請求項３に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
7. 前記圧力勾配フィルタ処理（２４）は、出力として、
   前記左チャネルには、
   前記左側成分（Ｌ’）から得られた信号、並びに、
   前記ピボット周波数未満のローパス・フィルタ処理（３６）を行い、その後に時間遅延（３８）及び反転（４０）を適用した前記右側成分（Ｒ’）から得られた信号の組み合わせ（Ｌ”）を分配し、
   前記右チャネルには、
   前記右側成分（Ｒ’）から得られた信号、並びに、
   前記ピボット周波数未満のローパス・フィルタ処理（３６’）を行い、その後に時間遅延（３８’）及び反転（４０’）を適用した前記左側成分（Ｌ’）から得られた信号の組み合わせ（Ｒ”）を分配するように動作可能なフィルタ処理である、請求項６に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
8. 前記ラウドスピーカ筐体（１０）が、聴取者（４４）の左又は右に配置されるラウドスピーカとして、この同じ聴取者（４４）の右又は左に配置される第２の同様のスピーカ筐体（１０’）と関連して使用されることが意図される、第２の動作モードで使用するために、
   前記ラウドスピーカ筐体（１０）は、
   前記分離手段（２２）は、前記複合ステレオ信号の左及び右信号（Ｌ、Ｒ）から、前記左側成分を形成する左サラウンド成分（ＳＬ）を、又は、前記右側成分を形成する右サラウンド成分（ＳＲ）を抽出するように動作可能であり、
   前記圧力勾配フィルタ処理は、前記左（ＳＬ）又は右（ＳＲ）サラウンド成分を入力として受け、左のフィルタ処理された信号（ＳＬＬ；ＳＲＬ）及び右のフィルタ処理された信号（ＳＬＲ；ＳＲＲ）の両方を出力として分配する単純な圧力勾配フィルタ処理であり、
   前記結合手段（２４、２６、２８）は、さらに、前記中央チャネルに、前記複合ステレオ信号の左（Ｌ）又は右（Ｒ）信号を分配し、前記左側チャネルに、前記左のフィルタ処理された信号（ＳＬＬ；ＳＲＬ）を分配し、前記右側チャネルに、前記右のフィルタ処理された信号（ＳＬＲ；ＳＲＲ）を分配するように動作可能である、ことを特徴とする、請求項１に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
9. 前記結合手段は、さらに、前記中央チャネルに分配される前記左信号（Ｌ）から前記左サラウンド成分（ＳＬ）を減算し、又は、前記中央チャネルに分配される前記右信号（Ｒ）から前記右サラウンド成分（ＳＲ）を減算するように動作可能である、請求項８に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
10. 前記右側チャネル又は左側チャネルの打ち消しの方向（Δ又はΔ’）は、前記聴取者（４４）の右又は左に配置されることが意図される前記第２の同様のラウドスピーカ筐体（１０’）に向けて配向された方向である、請求項８に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
11. 前記圧力勾配フィルタ処理は、各横チャネル自体の指向性図（A）がピボット周波数より上に保持されるように、前記ピボット周波数未満にのみ適用されるフィルタ処理である、請求項８に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。
12. 前記圧力勾配フィルタ処理（５２）は、出力として、
    前記左チャネルには、前記左サラウンド成分（ＳＬ）から直接得られた信号（ＳＬＬ）を分配し、
    前記右チャネルには、前記ピボット周波数未満のローパス・フィルタ処理（３６）を行い、その後に時間遅延（３８）及び反転（４０）を適用した前記左サラウンド成分（ＳＬ）から得られた信号（ＳＬＲ）を分配し、又は、
    前記右チャネルには、前記右サラウンド成分（ＳＲ）から直接得られた信号（ＳＲＲ）を分配し、
    前記左チャネルには、前記ピボット周波数未満のローパス・フィルタ処理（３６）を行い、その後に時間遅延（３８）及び反転（４０）を適用した前記右サラウンド成分（ＳＲ）から得られた信号（ＳＲＬ）を分配するように動作可能なフィルタ処理である、請求項１１に記載のアクティブ音響ラウドスピーカ筐体。

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