JP2021150695A - Stereophonic sound system, recording device, and reproduction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立体音響システム並びに収録装置及び再現装置に関する。 The present invention relates to a stereophonic system, a recording device, and a reproduction device.
従来、3次元の立体音響を収録・再現する方法として、アンビソニックス方式が知られている。非特許文献1においては、アンビソニックスは、音の入射の方向性表現に基づいて、 モノホニックから2チャンネルステレオ、水平面のサラウンド、三次元音響までの階層構造に発展させた方式であること、そして、三次元音場の表現や再現のために、球面調和関数が導入されたことが説明されている。言い換えると、アンビソニックスは、音響収録空間に複数配置されたマイクロホンで収録された音響信号を、波面の入射方向に関して球面調和関数で階層的に展開し、得られた球面調和関数に基づいて、音響再現空間に複数配置されたスピーカで立体音響再現を行う方式である。
Conventionally, the Ambisonics method is known as a method for recording and reproducing three-dimensional stereophonic sound. In Non-Patent
特許文献1には、アンビソニックス方式の一例として、音場再生装置、縮尺模型、音源、及びスピーカを備える音場再生システム、実音場における集音方法としてAフォーマット及びBフォーマットのうち、Aフォーマットでは、4個のカーディオイド型マイクロホンを正四面体の頂点に配置したものを用いる方法、または、球表面上に設置した多チャンネルマイクロホンを用いる方法、Bフォーマットでは、マイクロホンユニットの中心付近に、双指向性マイクロホンを、x,y,z軸方向用に1個ずつと無指向性マイクロホン1個を配置したものを用いること等が開示されている。
In
また、アンビソニックス方式以外の方法として、非特許文献2には、音の主観評価実験ツールとして開発された6チャンネルの録音/再生システムが記載されている。非特許文献2には、このシステムは、実験室の実験で三次元の音場を再現するためのものであり、実際の音場で音を記録するために90度ごとに組み合わされた6つの単方向マイクが使用されること、再生システムとして、無響室に6台のスピーカを設置し、各方向の録音信号を再生すること、このシステムは、一般的なオーディオ録音/再生システムに拡張できることが記載されている。
Further, as a method other than the Ambisonics method, Non-Patent
非特許文献1に記載のアンビソニックス方式においては、立体音響を球面調和関数に基づいて再現する都合上、波面の入射方向を高精度に再現する際に、音響収録空間の複数のマイクロホンの数を増やして密に配置する必要と、音響再現空間の複数のスピーカの数を増やして密に配置する必要とから、立体音響システムが複雑且つ大型化する課題があった。したがって、マイクロホンの数やスピーカの数の増加は、球面調和関数の計算負荷の増大につながるため、臨場感の高い立体音響の収録及び再現と、簡易で計算負荷の少ない立体音響システムとの両立に課題があった。さらに、高周波領域においては、両耳間時間差や両耳間レベル差、両耳間エンベロープ時間差といったパラメータにより、立体音響の知覚が説明できるという聴覚心理的な研究成果もあり、従来システムの複雑且つ大型化を必要とする高精度の波面再現は、臨場感の高い立体音響の収録及び再現という観点において、必ずしも唯一の手段ではないという可能性があった。
In the Ambisonics method described in Non-Patent
一方、非特許文献2に記載のシステムにおいては、正八面体の中心を通じて対向する頂点同士の合計3組のマイクロホン又はスピーカの対により、デカルト座標系におけるx,y,z軸方向の直交する波面の入射方向を構成し、そのベクトル和により任意の波面の入射方向を表現するため、収録された音響信号をそのまま再生することで、簡易に計算負荷を少なく音響収録空間を立体的に再現することができる。
On the other hand, in the system described in Non-Patent
しかし、非特許文献2に記載のシステムにおいては、空間を直交する合計3組のマイクロホン又はスピーカの対により波面の入射方法を表現する都合上、異なる位置に配置された2つ以上の複数の相関の高い音源から放射された音場を表現する際、実際の音響収録空間と異なる音場が再現される可能性があるという課題があった。
However, in the system described in Non-Patent
本発明は、上記課題に着目したものであって、臨場感の高い立体音響の収録及び再現を、簡易に計算負荷を少なく実現する立体音響システムを提供することを目的とする。 The present invention focuses on the above problems, and an object of the present invention is to provide a stereophonic system that can easily record and reproduce stereophonic sound with a high sense of presence with a small calculation load.
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例は、次のとおりである。 The present invention includes a plurality of means for solving the above problems, and an example thereof is as follows.
本発明の立体音響システムは、12個のマイクロホンを音響収録空間に三次元配置した収録部と、12個のスピーカを音響再現空間に三次元配置した再現部と、を備え、再現部は、収録部によって収録された音響信号に基づいて音響収録空間の再現を行うものであり、12個のマイクロホンの配置点を結んで構成される音響収録多面体と、12個のスピーカの配置点を結んで構成される音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が立方八面体である。 The three-dimensional sound system of the present invention includes a recording unit in which 12 microphones are three-dimensionally arranged in the sound recording space and a reproduction unit in which twelve speakers are three-dimensionally arranged in the sound reproduction space. It reproduces the acoustic recording space based on the acoustic signal recorded by the unit, and is composed of an acoustic recording polyhedron composed by connecting the arrangement points of 12 microphones and the arrangement points of 12 speakers. The acoustically reproduced polyhedra to be produced are approximately the same type as each other, and their shape is a cubic octahedron.
本発明によれば、音響収録多面体と音響再現多面体とが互いに概同型であるため、収録された音響信号に含まれる音響収録多面体の幾何学的な時間空間情報は、音響信号をそのまま、或いは軽微な補正を施して再生することで、音響再現空間に再現することができる。 According to the present invention, since the acoustic recording polyhedron and the acoustic reproduction polyhedron are approximately the same type as each other, the geometrical spatiotemporal information of the acoustic recording polyhedron included in the recorded acoustic signal is the acoustic signal as it is or is insignificant. It can be reproduced in the acoustic reproduction space by performing various corrections and reproducing.
また、本発明によれば、立方八面体の中心を通じて対向する頂点同士の合計6組のマイクロホン又はスピーカの対により、波面の入射方向を構成し、そのベクトル和により任意の波面の入射方向を表現するため、両耳聴取で認識可能な2つの音源から到来する波面を表現することが可能である。したがって、簡易に計算負荷を少なく、臨場感の高い立体音響の収録・再現を実現することができる。 Further, according to the present invention, the incident direction of the wave surface is formed by a total of 6 pairs of microphones or speakers of vertices facing each other through the center of the cube octahedron, and the incident direction of an arbitrary wave surface is expressed by the vector sum. Therefore, it is possible to express the wave surface coming from two sound sources that can be recognized by binaural listening. Therefore, it is possible to easily record and reproduce stereophonic sound with a low calculation load and a high sense of presence.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
本発明は、立体音響の収録、及び、収録された音響信号に基づく立体音響の再現を行う立体音響システム並びにこれに用いる収録装置及び再現装置に関する。 The present invention relates to a stereophonic system that records stereophonic sound and reproduces stereophonic sound based on the recorded acoustic signal, and a recording device and a reproducing device used thereto.
本実施例では、図面を参照して、本発明に係る立体音響システムの実施形態について説明する。なお、各図において同一要素について同一の符号を記し、重複する説明は省略する。 In this embodiment, an embodiment of the stereophonic system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given for the same elements, and duplicate description will be omitted.
まず、図20を用いて、本発明が解決しようとする第一の課題について詳説する。 First, with reference to FIG. 20, the first problem to be solved by the present invention will be described in detail.
図20は、特許文献1に記載のアンビソニックス方式による従来の立体音響システムを示したものである。
FIG. 20 shows a conventional stereophonic system based on the Ambisonics method described in
本図に示すように、従来の立体音響システムは、まず、音響収録空間1に複数設置されたマイクロホン2を用いて収録した音響信号3を、アンビソニックスエンコーダ4で波面の入射方向に関して球面調和関数で階層的に展開し、アンビソニックス方式の音響信号5を得る。次に、音響収録空間1で収録した音響信号3が音響再現空間6で再現されるように、アンビソニックスデコーダ7で再現音響信号8を生成し、音響再現空間6に複数設置されたスピーカ9で再現する。
As shown in this figure, in the conventional stereophonic system, first, the
このように、アンビソニックス方式は、波面の入射方向を球面調和関数を用いて表現するため、波面の入射方向を高精度に再現する際に、音響収録空間1の複数のマイクロホン2の数を増やして密に配置して音響信号3を収録し、且つ、音響再現空間6の複数のスピーカ9の数も併せて増やして密に配置する必要がある。したがって、収録・再現に関する立体音響システムの複雑化及び大型化と、アンビソニックスエンコーダ4及びアンビソニックスデコーダ7における球面調和関数の計算負荷の増大につながる。このため、臨場感の高い立体音響の収録・再現と、簡易で計算負荷の少ない立体音響システムとの両立に課題があった。
In this way, since the ambisonics method expresses the incident direction of the wave surface using the spherical harmonics, the number of the plurality of
次に、図21を用いて、本発明が解決しようとする第二の課題について詳説する。 Next, with reference to FIG. 21, the second problem to be solved by the present invention will be described in detail.
図21は、非特許文献2に記載の方式による従来の立体音響システムを示したものである。
FIG. 21 shows a conventional stereophonic system according to the method described in
本図に示す立体音響システムは、6つのマイクロホン2を音響収録空間1に三次元配置して収録を行う収録部10と、収録部10によって収録された音響信号3に基づいて6つのスピーカ9を音響再現空間6に三次元配置して音響収録空間1の再現を行う再現部12と、により構成されている。収録部10である6つのマイクロホン2の配置点を結ぶことにより、音響収録多面体11が構成されている。再現部12である6つのスピーカ9の配置点を結ぶことにより、音響再現多面体13が構成されている。音響収録多面体11と音響再現多面体13とは、互いに正八面体と概同型52である。
The stereophonic system shown in this figure has a
本方式によれば、正八面体の中心を通じて対向する関係53にあるマイクロホン2又はスピーカ9の対により、デカルト座標系におけるX軸、Y軸及びZ軸方向の直交する波面の入射方向が構成され、そのベクトル和により任意の波面の入射方向が表現される。これにより、収録された音響信号をそのまま再生することで、簡易に計算負荷を少なく音響収録空間1を立体的に再現することができる。その一方で、異なる位置に配置された2つ以上の複数の相関の高い音源から放射された音場を表現する際には、実際の音響収録空間1と異なる音場が再現される可能性があるという課題があった。
According to this method, the incident directions of the wave planes orthogonal to the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in the Cartesian coordinate system are configured by the pair of the
これらの課題に鑑み、本明細書において開示する立体音響システムは、後で実施例として詳細に説明する図1に示すように、音響収録空間1における収録部10を構成するマイクロホン2の数を12個以上とし、幾何学的な配置である音響収録多面体11と、音響再現空間6における再現部12を構成するスピーカ9の幾何学的な配置である音響再現多面体13とを概同型15とすることを基本的な思想として案出したものである。ここで、音響収録多面体11及び音響再現多面体13は、両耳聴取で認識可能な2つの音源から到来する波面を表現できるように、12個以上の頂点で構成される多面体、例えば12個の頂点で構成される立方八面体と概同型15としている。
In view of these problems, the stereophonic system disclosed in the present specification has 12
以下、実施例について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
なお、本明細書において「同型」とは、数学的な意味における「合同」及び「相似」を含む図形的な関係をいう。そして、「概同型」は、概ね「同型」であるという意味であり、例えば、2つの図形の対応する2つの頂点が、その図形の重心を原点とする極座標(球面座標)において、当該2つの頂点の座標ベクトルのなす角が0(零)でなくても「概同型」に該当する。ここで、当該2つの頂点の座標ベクトルのなす角は、15度以内であることが望ましい。よって、当該2つの頂点の座標ベクトルのなす角が15度以内であるときは、本明細書においては、2つの図形が「概同型」であるという概念に含まれるものとする。 In addition, in this specification, "isomorphic" means a graphical relation including "congruence" and "similarity" in a mathematical sense. And, "approximately the same type" means that they are generally "the same type". For example, the two corresponding vertices of the two figures have the two in polar coordinates (spherical coordinates) with the center of gravity of the figure as the origin. Even if the angle formed by the coordinate vectors of the vertices is not 0 (zero), it corresponds to "approximately the same type". Here, it is desirable that the angle formed by the coordinate vectors of the two vertices is within 15 degrees. Therefore, when the angle formed by the coordinate vectors of the two vertices is within 15 degrees, it is included in the concept that the two figures are "approximately isomorphic" in the present specification.
また、後述の実施例において用いる「概合同」という用語も、上記の「概同型」と同様に、概ね「合同」であるという意味であり、例えば、2つの図形の対応する2つの頂点が、その図形の重心を原点とする極座標(球面座標)において、当該2つの頂点の座標ベクトルのなす角が0(零)でなくても「概合同」に該当する。ここで、当該2つの頂点の座標ベクトルのなす角は、15度以内であることが望ましい。よって、当該2つの頂点の座標ベクトルのなす角が15度以内であるときは、本明細書においては、2つの図形が「概合同」であるという概念に含まれるものとする。 Further, the term "general congruence" used in the examples described later also means that it is generally "congruent" in the same manner as the above "general congruence type". In polar coordinates (spherical coordinates) with the center of gravity of the figure as the origin, even if the angle formed by the coordinate vectors of the two vertices is not 0 (zero), it corresponds to "approximate congruence". Here, it is desirable that the angle formed by the coordinate vectors of the two vertices is within 15 degrees. Therefore, when the angle formed by the coordinate vectors of the two vertices is within 15 degrees, it is included in the concept that the two figures are "generally congruent" in the present specification.
図1は、実施例1の立体音響システムを示したものである。 FIG. 1 shows the stereophonic system of the first embodiment.
本図に示すように、立体音響システムは、12個のマイクロホン2を音響収録空間1に三次元配置して収録を行う収録部10と、収録部10によって収録された音響信号3に基づいて12個のスピーカ9を音響再現空間6に三次元配置して音響収録空間1の再現を行う再現部12と、により構成されている。収録部10の12個のマイクロホン2の配置点を結ぶことにより、音響収録多面体11が構成されている。また、再現部12の12個のスピーカ9の配置点を結ぶことにより、音響再現多面体13が構成されている。音響収録多面体11と音響再現多面体13とは、互いに立方八面体と概同型15である。
As shown in this figure, the stereophonic system is based on a
本実施例においては、収録された音響信号3は、臨場感に関連する音響収録多面体11の時間空間的な幾何学情報を含んでいる。したがって、音響収録多面体11と音響再現多面体13との歪などが小さい場合は、収録された音響信号3をそのまま再生することができる。また、音響収録多面体11と音響再現多面体13との歪が大きい場合や、マイクロホン2とスピーカ9との指向性の違いが無視できない場合は、それらに関連する軽微な補正を施して再生することで、簡易に計算負荷を少なく音響収録空間1の立体音響を音響再現空間6に再現することができる。また、立方八面体の中心を通じて対向する頂点同士の合計6組のマイクロホン2又はスピーカ9の対により、波面の入射方向を構成し、そのベクトル和により任意の波面の入射方向を表現する。このため、両耳聴取で認識可能な2つの音源から到来する波面を表現することが可能である。
In this embodiment, the recorded
図2は、図1の収録部10の具体例としての収録装置を示したものである。
FIG. 2 shows a recording device as a specific example of the
図2においては、12個の鋭指向のマイクロホン2がマイクロホンホルダ17に設置され、それぞれのマイクロホン2が立方八面体の頂点に配置されている。マイクロホン2の受音部は、外向きに設置されている。マイクロホンホルダ17は、マイクロホンスタンド16に支持されている。これにより、12個のマイクロホン2が立方八面体と概同型となるように放射状に配置され、多面体の中心に到来する波面の入射を立体的に収録することができる。
In FIG. 2, twelve sharply oriented
図3は、直方体形状の音響再現空間に形成される音響再現多面体を示したものである。 FIG. 3 shows an acoustic reproduction polyhedron formed in a rectangular parallelepiped acoustic reproduction space.
本図に示すように、リビングルームのような通常の室(音響再現空間)は、直方体形状であるため、収録された音響信号は、直方体形状に対応する音響再現多面体13により再現する可能性がある。直方体形状に対応する形状であっても、立方八面体と概同型と言える。図1に示す立方八面体は、立方体の8つの頂点を辺の中点まで切り落とした立体であるため、音響再現多面体13を直方体形状の室に構成することが容易という特徴がある。
As shown in this figure, since a normal room (acoustic reproduction space) such as a living room has a rectangular parallelepiped shape, the recorded acoustic signal may be reproduced by the
図4は、立方八面体と対応する立体音響モデルを示したものである。 FIG. 4 shows a stereophonic model corresponding to a cuboctahedron.
本図においては、核となる球形状の音響要素である音響要素核18の周囲に12個の球形状の音響要素19が接するように並ぶ最密充填構造となっている。
In this figure, the close-packed structure is such that 12 spherical
3次元音響空間のある点にエネルギが注入されると、その点を中心として、媒質の膨張と圧縮とによる音響エネルギの伝播現象が生じる。このような音響現象を表現するための最小構成要素として、エネルギの注入点として球形状の音響要素核18、及び、音響エネルギの伝播対象として、同じく球形状の音響要素19を考える。そして、3次元音響空間は、音響要素核18及び音響要素19が密に充填された均質な場と考える。
When energy is injected into a certain point in the three-dimensional acoustic space, a phenomenon of propagation of acoustic energy due to expansion and compression of the medium occurs around that point. As the minimum component for expressing such an acoustic phenomenon, a spherical
すると、音響要素核18及び音響要素19の配置は、本図に示すようになる。この場合、周囲の音響要素19の重心を結んで構成される幾何学的な構造は、立方八面体となる。
Then, the arrangement of the
本実施例においては、このように立方八面体を基準として立体音響システムが構成される。このため、本実施例の立体音響システムは、幾何学的な思考に基づいた立体音響モデルと対応付けられる。 In this embodiment, the stereophonic system is configured with reference to the cuboctahedron in this way. Therefore, the stereophonic system of this embodiment is associated with a stereophonic model based on geometric thinking.
図5は、本実施例に係る立体音響システムの回転対称性を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic view showing the rotational symmetry of the stereophonic system according to the present embodiment.
本図において、立方八面体20は、正三角形の面、正方形の面及び頂点に回転軸21、22、23を備えている。回転軸21、22、23は、軸の代表例である。ここで、軸の正方向及び負方向を考慮すると、回転軸21は正三角形の面の重心を通るものとして4つ設けられ、回転軸22は正方形の面の重心を通るものとして3つ設けられ、回転軸23は頂点を通るものとして6つ設けられている。
In this figure, the
これらの回転軸21、22、23は、立体音響システムの音響収録多面体及び音響再現多面体における回転対称軸を表す。本実施例の立体音響システムにおいては、立方八面体の回転対称性を利用した演算が可能である。 These rotation axes 21, 22, and 23 represent rotation symmetry axes in the acoustic recording polyhedron and the acoustic reproduction polyhedron of the stereophonic system. In the stereophonic system of this embodiment, it is possible to perform calculations using the rotational symmetry of the cube octahedron.
立方八面体は、正三角形の面の重心を通る120度毎の回転8種(T1,T1 2,T2,T2 2,T3,T3 2,T4,T4 2)、正方形の面の重心を通る90度毎の回転9種(S1,S1 2,S2,S2 2,S3,S3 2,S4,S4 2)、頂点を通る180度毎の回転6種(V1,V2,V3,V4,V5,V6)に、恒等変換Iを合わせた8+9+6+1=24種の回転対称変換を有する。 The cubic octahedron has eight types of rotations every 120 degrees (T 1 , T 1 2 , T 2 , T 2 2 , T 3 , T 3 2 , T 4 , T 4 2 ) that pass through the center of gravity of the equilateral triangle surface. 9 types of rotation every 90 degrees (S 1 , S 1 2 , S 2 , S 2 2 , S 3 , S 3 2 , S 4 , S 4 2 ) that pass through the center of gravity of a square surface, every 180 degrees that pass through the apex It has 8 + 9 + 6 + 1 = 24 types of rotational symmetry transformations, which is the sum of the 6 types of rotations (V 1 , V 2 , V 3 , V 4 , V 5 , V 6) and the equilateral transformation I.
この回転対称変換を利用した演算の一例として、まず、3次元パンニングを挙げる。ここでは、回転変換群を用いた本手法をGBAP法(Group Base Amplitude Panning)と呼ぶことにする。 As an example of the operation using this rotational symmetry transformation, first, three-dimensional panning is given. Here, this method using the rotation transformation group is called the GBAP method (Group Base Amplitude Panning).
図2に示す立方八面体の収録部10で収録された音響信号3は、次の行列(式(1))で表される。
The
ここで、それぞれの行は、12個のマイクロホン2で収録された音響信号3と対応しており、列の長さnは、時間サンプル数に対応するため、行列Xは、12×n行列となる。今、正三角形の面の重心を通る120度毎の回転の一つT1を行列Xに施すと、例えば、行列は、次の式(2)で表されるように、行の要素が回転に応じて置換された形となる。
Here, each row corresponds to the
したがって、GBAP法では、120度の回転の中間角60度(=π/3[rad])を基準に仮想立体音響角度φ[rad]及び最大立体音響角度φ0=π/3[rad]を定めると、行列Xの利得wI及びT1(X)の利得wT1は、例えばサイン則に従って、次の式(3)で表される関係を有するものとなる。 Therefore, in the GBAP method, the virtual stereoscopic angle φ [rad] and the maximum stereoscopic angle φ 0 = π / 3 [rad] are set based on the intermediate angle of 60 degrees (= π / 3 [rad]) of rotation of 120 degrees. When determined, the gain w T1 of the gain matrix X w I and T 1 (X), for example in accordance with sign rule, comes to have a relationship expressed by the following equation (3).
或いは、同様にタンゼント則に従って、次の式(4)で表される関係を有するものとなる。 Alternatively, similarly, according to Tangent's law, the relationship represented by the following equation (4) is obtained.
これらのいずれかにより、振幅パンニングの自然な拡張として、24種の回転対称変換による多様な3次元パンニングを実現することができる。 With any of these, as a natural extension of amplitude panning, it is possible to realize various three-dimensional panning by 24 kinds of rotational symmetry transformations.
次に、回転対称変換を利用した演算のもう一例として、収録された音響信号3の回転対称性に関する共分散行列を挙げる。
Next, as another example of the calculation using the rotational symmetry transformation, a covariance matrix relating to the rotational symmetry of the recorded
通常、共分散行列は、それぞれのマイクロホン2で収録された音響信号3の間の共分散を計算し、その結果を、例えば、音響収録空間の解析や、音響再現空間の補正に用いる。しかし、その意味は、統計的であり、物理的な解釈が難しい。
Usually, the covariance matrix calculates the covariance between the
これに対して、本実施例の立体音響システムでは、回転対称性を利用することで、共分散行列の値に幾何学的な解釈の導入を可能とする。すなわち、24種の回転対称変換を施した24種の音響信号3の行列Xに関して、それぞれを1次元ベクトルに変換した後、共分散行列計算を行うと、24×24行列の回転対称性に関する共分散行列を得る。
On the other hand, in the stereophonic system of this embodiment, it is possible to introduce a geometric interpretation to the value of the covariance matrix by using rotational symmetry. That is, when the covariance matrix calculation is performed after converting each of the matrices X of the 24 types of
図6は、24×24行列の回転対称性に関する共分散行列を簡略化して示したものである。 FIG. 6 is a simplified representation of the covariance matrix with respect to the rotational symmetry of the 24 × 24 matrix.
本図に示すように、行列の各要素は、恒等変換1種24、正三角形の面の重心を通る120度毎の回転8種25、正方形の面の重心を通る90度毎の回転9種26、頂点を通る180度毎の回転6種27の24種の回転対称変換に関する分散関係を示している。ここから、24種×24種の回転対称性に関する幾何学的な解釈を得ることができる。
As shown in this figure, each element of the matrix has a
これにより、図3に示すように、音響再現空間6に構成された音響再現多面体13が立方八面体に対して歪んで構成されている場合、或いは、マイクロホン2とスピーカ9との指向性の違いが無視できない場合であったとしても、例えば、音響再現空間6で得られた回転対称性に関する共分散行列を、音響収録空間1で得られた回転対称性に関する共分散行列と一致するように幾何学的な補正を施すことで、臨場感の高い音場を再現することが可能となる。
As a result, as shown in FIG. 3, when the
なお、ここでは対称操作として回転対称変換に関して述べたが、本実施例の立体音響システムでは、例えば図5に示すように、正三角形の重心を通る回転軸21と、正方形の面の重心を通る回転軸22と、を包含する平面である鏡映面352により、鏡映対称変換を利用することもできる。これにより、音の反射の表現が可能となり、また、鏡映対称性に関する共分散行列を計算することで、空間的な音の反射に関する幾何学的な解釈を得ることができる。
Although the rotational symmetry transformation has been described here as a symmetric operation, in the stereoscopic sound system of this embodiment, for example, as shown in FIG. 5, the
図7は、実施例2の立体音響システムを示したものである。 FIG. 7 shows the stereophonic system of the second embodiment.
本図に示すように、立体音響システムは、14個のマイクロホン2を音響収録空間1に三次元配置して収録を行う収録部10と、収録部10によって収録された音響信号3に基づいて14個のスピーカ9を音響再現空間6に三次元配置して音響収録空間1の再現を行う再現部12と、により構成されている。収録部10の14個のマイクロホン2の配置点を結ぶことにより、音響収録多面体11が構成されている。また、再現部12の14個のスピーカ9の配置点を結ぶことにより、音響再現多面体13が構成されている。音響収録多面体11と音響再現多面体13とは、互いに菱形十二面体と概同型28である。
As shown in this figure, the stereophonic system is based on a
本実施例においては、菱形十二面体の中心を通じて対向する頂点同士の合計7組のマイクロホン2又はスピーカ9の対により、波面の入射方向を構成し、そのベクトル和により任意の波面の入射方向を表現する。このため、両耳聴取で認識可能な2つの音源から到来する波面を表現する最小構成の6組に、更に1組を加えた波面の表現力を提供することができる。
In this embodiment, a total of seven pairs of
なお、菱形十二面体は、立方八面体の正三角形及び正方形の面の重心を新たな頂点とした双対多面体であるため、回転対称性に関しては、立方多面体と同様に24種の回転対称変換を有する。 Since the rhombic dodecahedron is a dual polyhedron with the center of gravity of the equilateral triangle and square faces of the cuboctahedron as new vertices, 24 types of rotational symmetry conversions are performed in the same manner as the cubic polyhedron. Have.
また、菱形十二面体は、単体で3次元空間を充填できるという特徴を有する。 Further, the rhombic dodecahedron has a feature that it can fill a three-dimensional space by itself.
図8は、菱形十二面体により3次元空間を充填した状態を示したものである。 FIG. 8 shows a state in which a three-dimensional space is filled with a rhombic dodecahedron.
本図に示すように、音響再現空間6において菱形十二面体と概同型な音響再現多面体13を仮定したとき、平行移動した12個の音響再現多面体113を周囲に接続していくことで、音響再現空間6を隙間なく埋めることができる。これにより、聴者が物理的に、或いは仮想的に音響再現多面体13から、周囲に接続された音響再現多面体113へと移動する際の音場を再現する場合に、多面体同士の滑らかな接続が可能となるため、大規模な音響再現空間6を再現することができる。
As shown in this figure, assuming an
図9は、実施例3の立体音響システムを示したものである。 FIG. 9 shows the stereophonic system of Example 3.
本図に示すように、立体音響システムは、20個のマイクロホン2を音響収録空間1に三次元配置して収録を行う収録部10と、収録部10によって収録された音響信号3に基づいて20個のスピーカ9を音響再現空間6に三次元配置して音響収録空間1の再現を行う再現部12と、により構成されている。収録部10の20個のマイクロホン2の配置点を結ぶことにより、音響収録多面体11が構成されている。また、再現部12の20個のスピーカ9の配置点を結ぶことにより、音響再現多面体13が構成されている。音響収録多面体11と音響再現多面体13とは、互いに正十二面体と概同型29である。
As shown in this figure, the stereophonic system is based on a
本実施例においては、正十二面体の中心を通じて対向する頂点同士の合計10組のマイクロホン2又はスピーカ9の対により、波面の入射方向を構成し、そのベクトル和により任意の波面の入射方向を表現するため、両耳聴取で認識可能な2つの音源から到来する波面を表現する最小構成の6組に、更に4組を加えた波面の表現力を提供することができる。
In this embodiment, a total of 10 pairs of
回転対称性に関して、本発明の立体音響システムは、頂点を通る120度毎の回転20種、正五角形の面の重心を通る72度毎の回転24種、辺の中点を通る180度毎の回転15個に、恒等変換Iを合わせた20+24+15+1=60種の回転対称変換を有する。 With respect to rotational symmetry, the stereophonic system of the present invention has 20 types of rotation every 120 degrees through the apex, 24 types of rotation every 72 degrees through the center of gravity of a regular pentagonal surface, and every 180 degrees through the midpoint of a side. It has 20 + 24 + 15 + 1 = 60 kinds of rotational symmetry transformations, which is the sum of 15 rotations and the uniform transformation I.
したがって、24種の回転対称変換を有する実施例1と比較して、60種の回転対称変換を有する本実施例は、GBAP法による3次元パンニングや、回転対称変換に関する共分散行列の計算及びその分析により、より高度で複雑な立体音響の表現を可能とする。 Therefore, compared to Example 1 having 24 kinds of rotational symmetry transformations, this example having 60 kinds of rotational symmetry transformations includes three-dimensional panning by the GBAP method, calculation of a covariance matrix related to rotational symmetry transformations, and the calculation thereof. The analysis enables the expression of more sophisticated and complex stereoscopic sound.
図10は、実施例4の立体音響システムを示したものである。 FIG. 10 shows the stereophonic system of Example 4.
本図に示すように、立体音響システムは、12個のマイクロホン2を音響収録空間1に三次元配置して収録を行う収録部10と、収録部10によって収録された音響信号3に基づいて12個のスピーカ9を音響再現空間6に三次元配置して音響収録空間1の再現を行う再現部12と、により構成されている。収録部10の12個のマイクロホン2の配置点を結ぶことにより、音響収録多面体11が構成されている。また、再現部12の12個のスピーカ9の配置点を結ぶことにより、音響再現多面体13が構成されている。音響収録多面体11と音響再現多面体13とは、互いに正二十面体と概同型30である。
As shown in this figure, the stereophonic system is based on a
本実施例においては、正二十面体の中心を通じて対向する頂点同士の合計6組のマイクロホン2又はスピーカ9の対により、波面の入射方向を構成し、そのベクトル和により任意の波面の入射方向を表現するため、両耳聴取で認識可能な2つの音源から到来する波面を表現する表現力を提供することができる。
In this embodiment, a total of 6 pairs of
なお、正二十面体は、正十二面体の正五角形の面の重心を新たな頂点とした双対多面体であるため、回転対称性に関しては、正二十面体と同様に60種の回転対称変換を有する。したがって、24種の回転対称変換を有する実施例1と比較して、より多様なGBAP法による3次元パンニングや、回転対称変換に関する共分散行列の計算及びその分析を実現する。 Since the regular icosahedron is a dual polyhedron with the center of gravity of the regular pentagonal face of the regular icosahedron as a new vertex, 60 types of rotational symmetry conversions are performed in the same manner as the regular icosahedron. Has. Therefore, as compared with Example 1 having 24 kinds of rotational symmetry transformations, three-dimensional panning by a more diverse GBAP method, calculation of a covariance matrix related to rotational symmetry transformations, and analysis thereof are realized.
図11は、実施例5の立体音響システムを示したものである。 FIG. 11 shows the stereophonic system of Example 5.
本図に示すように、立体音響システムは、6個のマイクロホン2及び8個の双対マイクロホン32(計14個のマイクロホン)を音響収録空間1に三次元配置して収録を行う収録部10と、6個のスピーカ9及び8個の双対スピーカ35(計14個のスピーカ)を音響再現空間6に三次元配置して音響収録空間1の再現を行う再現部12と、により構成されている。
As shown in this figure, the three-dimensional sound system includes a
収録部10の6個のマイクロホン2の配置点を結ぶことにより、正八面体である音響収録多面体11が構成されている。音響収録多面体11の面の重心31(当該面における重心31を通る法線上の点も含む。)に配置された双対マイクロホン32の配置点に関して、辺で接するもの同士を結ぶことにより、立方体である双対音響収録多面体33が構成されている。
By connecting the arrangement points of the six
再現部12の6個のスピーカ9の配置点を結ぶことにより、正八面体である音響再現多面体13が構成されている。音響再現多面体13の面の重心34(当該面における重心34を通る法線上の点も含む。)に配置された双対スピーカ35の配置点に関して、辺で接するもの同士を結ぶことにより、立方体である双対音響再現多面体36が構成されている。音響収録多面体11と音響再現多面体13とは、概同型14である。そして、双対音響収録多面体33と双対音響再現多面体36とは、概同型14である。
By connecting the arrangement points of the six
言い換えると、次のようになる。 In other words:
6個のマイクロホン2の配置点を結んで構成される音響収録多面体11と、6個のスピーカ9の配置点を結んで構成される音響再現多面体13とは、互いに概同型であり、その形状が正八面体である。そして、8個の双対マイクロホン32の配置点を結んで構成される双対音響収録多面体33と、8個の双対スピーカ35の配置点を結んで構成される双対音響再現多面体36とは、互いに概同型であり、その形状が立方体である。当該立方体は、当該正八面体と概同型の関係にある正八面体と双対である。
The
ここで、ある多面体(例えば、音響収録多面体11)と双対の関係にある多面体(双対音響収録多面体33)である双対多面体とは、ある多面体において、面の重心を新たな頂点とし、辺で接する面の重心同士を辺で結び、頂点で接する面の重心を結ぶ多角形を面とすることにより形成された多面体をいう。 Here, a dual polyhedron, which is a polyhedron having a dual relationship with a certain polyhedron (for example, the sound recording polyhedron 11) (dual sound recording polyhedron 33), is in contact with a polyhedron with the center of gravity of the surface as a new apex. A polyhedron formed by connecting the centers of gravity of faces with sides and using a polygon that connects the centers of gravity of the faces that touch at the apex as faces.
音響収録多面体11と双対音響収録多面体33とは、辺で接している。また、音響再現多面体13と双対音響再現多面体36とは、辺で接している。
The
本図に示す立体音響システムは、正八面体と、その双対多面体である立方体により、音響収録空間1及び音響再現空間6を構成する。したがって、正八面体の中心を通じて対向する頂点同士の3組と、立方体の中心を通じて対向する頂点同士の4組との合計7組のマイクロホン又はスピーカの対により、波面の入射方向を構成し、そのベクトル和により任意の波面の入射方向を表現する。このため、両耳聴取で認識可能な2つの音源から到来する波面を表現する最小構成の6組に、更に1組を加えた波面の表現力を提供することができる。
The stereophonic system shown in this figure constitutes an
また、双対の多面体を基準とすることで、音響現象の背後にある双対関係、すなわち、音響現象における媒質の圧縮と膨張に伴う弾性、及び、媒質の運動に伴う慣性の双対性に関して物理的に解釈可能な形で収録及び再現することを可能とする。 Also, by using the dual polyhedron as a reference, the dual relationship behind the acoustic phenomenon, that is, the elasticity associated with the compression and expansion of the medium in the acoustic phenomenon, and the duality of the inertia associated with the motion of the medium are physically related. It enables recording and reproduction in an interpretable form.
図12は、実施例6の立体音響システムを示したものである。 FIG. 12 shows the stereophonic system of Example 6.
本図に示すように、立体音響システムは、26個のマイクロホン2を音響収録空間1に三次元配置して収録を行う収録部10と、26個のスピーカ9を音響再現空間6に三次元配置して音響収録空間1の再現を行う再現部12と、により構成されている。
As shown in this figure, in the stereophonic system, 26
収録部10の12個のマイクロホン2の配置点を結ぶことにより、立方八面体である音響収録多面体11が構成されている。音響収録多面体11の面の重心31(当該面における重心31を通る法線上の点も含む。)に配置された双対マイクロホン32の配置点に関して、辺で接するもの同士を結ぶことにより、立方八面体の双対多面体である双対音響収録多面体33が構成されている。
By connecting the arrangement points of the 12
再現部12の14個のスピーカ9の配置点を結ぶことにより、音響再現多面体13が構成されている。音響再現多面体13の面の重心34(当該面における重心34を通る法線上の点も含む。)に配置された双対スピーカ35の配置点に関して、辺で接するもの同士を結ぶことにより、双対音響再現多面体36が構成されている。音響収録多面体11と音響再現多面体13とは、概同型37である。そして、双対音響収録多面体33と双対音響再現多面体36とは、概同型37である。
The
なお、本図に示す菱形十二面体は、音響中心から同一半径の球面38にその頂点を配置した球面菱形十二面体である。
The rhombic dodecahedron shown in this figure is a spherical rhombic dodecahedron whose vertices are arranged on a
図13は、図12の収録部10の具体例としての収録装置を示したものである。
FIG. 13 shows a recording device as a specific example of the
図13においては、12個の鋭指向のマイクロホン2がマイクロホンホルダ17に設置され、それぞれのマイクロホン2が立方八面体の頂点に配置されている。マイクロホン2の受音部は、外向きに設置されている。マイクロホンホルダ17は、マイクロホンスタンド16に支持されている。
In FIG. 13, twelve sharply oriented
また、14個の鋭指向の双対マイクロホン32がマイクロホンホルダ17に設置され、それぞれの双対マイクロホン32が菱形十二面体の頂点に配置されている。双対マイクロホン32の受音部は、外向きに設置されている。マイクロホンホルダ17は、マイクロホンスタンド16に支持されている。
Further, 14 sharply directional
これにより、多面体の中心に到来する波面の入射を、音響現象の背後にある双対性に関して物理的に解釈可能な形で収録することができる。 This allows the incident of the wave plane arriving at the center of the polyhedron to be recorded in a physically interpretable form with respect to the duality behind the acoustic phenomenon.
なお、収録する音場の絶対音圧の評価等の用途で、音響中心に全指向性マイクロホン39を設けてもよい。これにより、絶対音圧を全指向性マイクロホン39で捉え、図12に示す周囲の音響収録多面体11及び双対音響収録多面体33により収録された音響信号3により、波面の到来と絶対音圧との物理的な関係を評価することが可能となるため、音場の絶対音圧評価が必要な、例えば騒音対策、設計等に活用することができる。
An
図14は、図12の再現部12の具体例としての再現装置を示したものである。
FIG. 14 shows a reproduction device as a specific example of the
図14においては、スピーカスタンド40に、12個のスピーカ9を立方八面体と概同型となるように配置するとともに、14個の双対スピーカ35を菱形十二面体と概同型となるように配置している。
In FIG. 14, 12
これにより、図13の収録部10で収録された音響信号3をそのまま再生すること、あるいは、GBAP法などによる操作を施して再生することで、簡易に計算負荷を少なく音響収録空間1の立体音響を音響再現空間6に再現することができる。
As a result, the
図15は、直方体形状の音響再現空間に形成される音響再現多面体を示したものである。 FIG. 15 shows an acoustic reproduction polyhedron formed in a rectangular parallelepiped acoustic reproduction space.
本図に示すように、リビングルームのような通常の室(音響再現空間)は、直方体形状であるため、収録された音響信号は、直方体形状に対応する音響再現多面体13及び双対音響再現多面体36により再現する可能性がある。直方体形状に対応する形状であっても、立方八面体及び菱形十二面体と概同型と言える。立方八面体は、立方体の8つの頂点を辺の中点まで切り落とした立体であり、菱形十二面体は、直方体の8つの頂点及び6つの面の重心を結んだ立体と概同型であるため、音響再現多面体13を直方体形状の室に構成することが容易という特徴がある。
As shown in this figure, since a normal room (acoustic reproduction space) such as a living room has a rectangular parallelepiped shape, the recorded acoustic signals are the
なお、直方体形状の室に構成したことによる音響再現空間6の歪に関しては、例えば、図6に示すような回転対称性に関する共分散行列を、音響収録空間1及び音響再現空間6でそれぞれ計算し、両者が合致するように音響信号に補正を行うなどの方法がある。
Regarding the distortion of the
また、本実施例の立体音響システムは、弾性と慣性との双対関係に基づいた立体音響の物理モデルと対応するという特徴もある。 Further, the stereophonic system of this embodiment is also characterized in that it corresponds to a physical model of stereophonic sound based on the dual relationship between elasticity and inertia.
図16は、菱形十二面体で充填されている音響空間を2次元断面における物理モデル表現を示したものである。 FIG. 16 shows a physical model representation of an acoustic space filled with a rhombic dodecahedron in a two-dimensional cross section.
本図においては、弾性中心41から、全体で12方向(2次元断面であるため、図示しないものも含む。)のうちの6方向にバネとして表される音響コンプライアンス42が伸びている状態を示している。バネとバネとの間には、慣性中心として表される音響イナータンス43が配置されている。すなわち、弾性中心を結ぶ多面体は立方八面体20、慣性中心を面とする多面体は菱形十二面体152となる。このため、立方八面体20とその双対多面体である菱形十二面体152とは、立体音響の物理モデルと対応付けられる。
In this figure, the
本モデルは、物理モデルであるため、音響計算が可能である。簡単のため、ここでは2次元の波動に限定して言及する。 Since this model is a physical model, acoustic calculations are possible. For the sake of simplicity, only two-dimensional waves will be mentioned here.
音響計算の座標系は、本図に示すように、120度ずつ回転させたx1,x2,x3の3軸を取る。 As shown in this figure, the coordinate system for acoustic calculation takes three axes of x 1 , x 2 , and x 3 rotated by 120 degrees.
まず、空間を充填するセル(2次元の場合は六角形、3次元の場合は菱形十二面体)の閉曲面Sに囲まれた領域Vについて、質量保存則を考える。ある時刻において、Vに含まれる質量は、次の式(5)で表される。 First, consider the mass conservation law for the region V surrounded by the closed curved surface S of the cell that fills the space (hexagon in the case of two dimensions, rhombic dodecahedron in the case of three dimensions). At a certain time, the mass contained in V is expressed by the following equation (5).
ここで、δは音響要素の直径、ρは空気の密度である。 Here, δ is the diameter of the acoustic element, and ρ is the density of air.
したがって、単位体積当たりの質量変化は、次の式(6)で表される。 Therefore, the mass change per unit volume is expressed by the following equation (6).
この質量変化は、音波が表面Sを通って領域Vに流れ込むことによって起こる。今、表面Sの面積要素dSを通って流出する質量を考える。それは、単位体積あたりρvndSである。ただし、vnは粒子速度vの表面Sに対する外向き法線の方向成分であり、図16の2次元モデルでは全部で3軸の成分を考える。全流出量は、次の式(7)で表されるものとなる。 This mass change occurs as sound waves flow through surface S into region V. Now consider the mass flowing out through the area element dS of the surface S. It is ρ v n dS per unit volume. However, v n is the directional component of the outward normal of the particle velocity v with respect to the surface S, and in the two-dimensional model of FIG. 16, a total of three axis components are considered. The total outflow amount is expressed by the following equation (7).
ここで、正六角形の表面要素については、次の関係式(8)を用いた。 Here, the following relational expression (8) was used for the surface element of a regular hexagon.
したがって、上記式(6)及び(7)より、次のように表される連続の式(9)を得る。 Therefore, from the above equations (6) and (7), the continuity equation (9) expressed as follows is obtained.
次に、運動方程式について考える。図16に示す通り、各軸x1,x2,x3での慣性中心である音響イナータンス43の運動は、1次元として考える。したがって、運動方程式は、1次元のときと同様に、次の式(10)で与えられる。
Next, consider the equation of motion. As shown in FIG. 16, the motion of the
さらに、数値解析のために、上記の連続の式(9)及び運動方程式(10)を離散化する。弾性中心41を音圧参照点、慣性中心である音響イナータンス43を粒子速度参照点として、図16に示すとおりの変数名を与える。上記の連続の式(9)における粒子速度の勾配は、オイラー法により、次の式(11)のように離散化する。
Further, the continuity equation (9) and the equation of motion (10) are discretized for numerical analysis. The variable names as shown in FIG. 16 are given with the
上記式(11)を上記の連続の式(9)に代入して整理すると、下記の離散化された連続の式(12)を得る。 By substituting the above equation (11) into the above continuity equation (9) and rearranging it, the following discretized continuity equation (12) is obtained.
また、上記の運動方程式(10)における音圧の勾配は、次の式(13)のように離散化する。 Further, the gradient of the sound pressure in the above equation of motion (10) is discretized as in the following equation (13).
上記式(13)を上記の運動方程式(10)に代入して整理すると、例えばx1軸方向に関して次の式(14)を得る。 When the above equation (13) organized by substituting the above equation of motion (10), we obtain the following equation (14) with respect to example x 1 axial direction.
結局、上記式(12)及び上記式(14)より、次の状態空間方程式(15)を得る。 Finally, the following state-space equation (15) is obtained from the above equation (12) and the above equation (14).
上式の第一項の行列は弾性及び慣性におけるエネルギの蓄積特性を表し、右辺第一項の行列は、弾性及び慣性要素の接続を表している。 The matrix of the first term of the above equation represents the energy storage characteristics in elasticity and inertia, and the matrix of the first term on the right side represents the connection of elastic and inertial elements.
数値解析の一例として、次の式(16)で表される2次元矩形音響空間を考える。 As an example of numerical analysis, consider a two-dimensional rectangular acoustic space represented by the following equation (16).
境界は剛(粒子速度ゼロ)と仮定し、定式化した上記式(15)を結合し、対象の状態空間方程式を得た。なお、縦横は、それぞれ25分割し、合計625要素による計算を行った。 Assuming that the boundary is rigid (particle velocity is zero), the above-mentioned equation (15) formulated is combined to obtain the target state-space equation. The vertical and horizontal directions were divided into 25 parts, and a total of 625 elements were used for the calculation.
図17は、上記式(15)から得られた状態空間方程式に関して固有値解析を行い、それぞれ得られた音響空間の固有モード及び固有周波数を示したものである。 FIG. 17 shows the eigenvalue analysis of the state space equation obtained from the above equation (15), and the eigenmode and the natural frequency of the obtained acoustic space, respectively.
本図において、白色は音圧の節、黒色は音圧の腹を示しており、図中の例えば(1,0)は横方向に節が1個、縦方向に節が0個存在する固有振動を示している。また、図中のSimは本モデルにより得られた固有周波数、Exactはlx×lyの矩形の室における固有周波数の厳密解を示している。この厳密解は、次の式(17)で表される。 In this figure, white indicates the sound pressure node, and black indicates the sound pressure antinode. For example, (1,0) in the figure is unique in that there is one node in the horizontal direction and zero node in the vertical direction. It shows vibration. In the figure, Sim shows the exact solution of the natural frequency obtained by this model, and Exact shows the exact solution of the natural frequency in the rectangular chamber of l x × l y. This exact solution is expressed by the following equation (17).
ただし、nx,nyは、いずれも0,1,2,3…となる。 However, n x , n y are all 0,1,2,3 ...
この結果から、モデルによる解析結果と厳密解とは、最大2.3%の誤差で一致していることがわかる。 From this result, it can be seen that the analysis result by the model and the exact solution agree with each other with an error of up to 2.3%.
以上より、本実施例に係る立体音響システムの幾何学的構成に基づいて音響解析が実施できることを実証した。 From the above, it was demonstrated that acoustic analysis can be performed based on the geometrical configuration of the stereophonic system according to this example.
図18は、実施例7の立体音響システムを示したものである。 FIG. 18 shows the stereophonic system of Example 7.
本図に示す立体音響システムは、音響収録空間1と音響再現空間6とが同一の空間であり、且つ、音響収録多面体11と音響再現多面体13とが概合同44である。したがって、収録部10と再現部12とが融合した立体音響システムとなり、収録部10で収録した音響信号3に対して、例えば回転操作、残響付加、音圧低減などのフィルタリングなどの操作45を施した音響信号を再現部12で再生することで、インタラクティブな立体音響システムを構成し、創造的な音場を提供することを可能とする。
In the stereophonic system shown in this figure, the
図19は、図18の収録部10及び再現部12の具体例としての再現装置の一部を示したものである。
FIG. 19 shows a part of a reproduction device as a specific example of the
図19においては、再現装置の一部であるスピーカエンクロージャ46が直方体形状の室の頂点252に設置された状態を示している。スピーカエンクロージャ46には、音響収録多面体11と音響再現多面体13とが概合同になるように、スピーカユニット50の近傍にマイクロホン2が設けられている。
FIG. 19 shows a state in which the
スピーカエンクロージャ46は、三角錐形状であり、壁A(47)、壁B(48)及び壁C(49)に接している。
The
これにより、収録部及び再現部をコンパクトに収納した装置構成を有する立体音響システムを提供することができる。 This makes it possible to provide a stereophonic system having a device configuration in which the recording unit and the reproduction unit are compactly housed.
スピーカとしての低周波特性に関しては、壁A(47)、壁B(48)及び壁C(49)により構成される3辺付近に開口部51を設け、空間を利用するホーン型を採用してもよい。また、パッシブラジエーター型の低周波補償回路を設けてもよい。
Regarding the low frequency characteristics as a speaker, an
さらに、当該空間に光源を設け、開口部51を光の通路とすることで、間接照明としての機能も有するものとしてもよい。これにより、音波及び光を用いたインタラクティブな立体音響システムを構成することができる。
Further, by providing a light source in the space and using the
1:音響収録空間、2:マイクロホン、3:音響信号、4:アンビソニックスエンコーダ、5:アンビソニックス方式の音響信号、6:音響再現空間、7:アンビソニックスデコーダ、8:再現音響信号、9:スピーカ、10:収録部、11:音響収録多面体、12:再現部、13:音響再現多面体、14、15、28、29、30、37、52:概同型、16:マイクロホンスタンド、17:マイクロホンホルダ、18:音響要素核、19:音響要素、20:立方八面体、21、22、23:回転軸、24:恒等変換1種、25:回転8種、26:回転9種、27:回転6種、31、34:重心、32:双対マイクロホン、33:双対音響収録多面体、35:双対スピーカ、36:双対音響再現多面体、38:音響中心から同一半径の球面、39:全指向性マイクロホン、40:スピーカスタンド、41:弾性中心、42:音響コンプライアンス、43:音響イナータンス、44:概合同、45:操作、46:スピーカエンクロージャ、47:壁A、48:壁B、49:壁C、50:スピーカユニット、51:開口部、53:中心を通じて対向する関係、152:菱形十二面体、252:室の頂点、352:鏡映面。 1: Sound recording space, 2: Microphone, 3: Sound signal, 4: Ambisonics encoder, 5: Ambisonics type sound signal, 6: Sound reproduction space, 7: Ambisonics decoder, 8: Reproduced sound signal, 9: Speaker, 10: Recording part, 11: Sound recording polyhedron, 12: Reproduction part, 13: Sound reproduction polyhedron, 14, 15, 28, 29, 30, 37, 52: Approximate type, 16: Microphone stand, 17: Microphone holder , 18: Acoustic element core, 19: Acoustic element, 20: Cubic octahedron, 21, 22, 23: Rotation axis, 24: Constant conversion 1 type, 25: Rotation 8 types, 26: Rotation 9 types, 27: Rotation 6 types, 31, 34: Center of gravity, 32: Dual microphone, 33: Dual acoustic recording polyhedron, 35: Dual speaker, 36: Dual acoustic reproduction polyhedron, 38: Spherical surface with the same radius from the acoustic center, 39: Omnidirectional microphone, 40: Speaker stand, 41: Elastic center, 42: Acoustic compliance, 43: Acoustic inertia, 44: Approximate congruence, 45: Operation, 46: Speaker enclosure, 47: Wall A, 48: Wall B, 49: Wall C, 50 : Speaker unit, 51: Opening, 53: Opposing relationship through the center, 152: Rhombus zodiac, 252: Top of the room, 352: Mirror surface.
Claims (12)
12個のスピーカを音響再現空間に三次元配置した再現部と、を備え、
前記再現部は、前記収録部によって収録された音響信号に基づいて前記音響収録空間の再現を行うものであり、
前記12個のマイクロホンの配置点を結んで構成される音響収録多面体と、前記12個のスピーカの配置点を結んで構成される音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が立方八面体である、立体音響システム。 A recording unit in which 12 microphones are arranged three-dimensionally in the acoustic recording space,
It is equipped with a reproduction unit in which 12 speakers are arranged three-dimensionally in the acoustic reproduction space.
The reproduction unit reproduces the acoustic recording space based on the acoustic signal recorded by the recording unit.
The acoustic recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 12 microphones and the acoustic reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 12 speakers are approximately the same type as each other, and their shapes are cubic octahedrons. A stereophonic system that is a polyhedron.
14個のスピーカを音響再現空間に三次元配置した再現部と、を備え、
前記再現部は、前記収録部によって収録された音響信号に基づいて前記音響収録空間の再現を行うものであり、
前記14個のマイクロホンの配置点を結んで構成される音響収録多面体と、前記14個のスピーカの配置点を結んで構成される音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が菱形十二面体である、立体音響システム。 A recording unit in which 14 microphones are arranged three-dimensionally in the acoustic recording space,
It is equipped with a reproduction unit in which 14 speakers are arranged three-dimensionally in the acoustic reproduction space.
The reproduction unit reproduces the acoustic recording space based on the acoustic signal recorded by the recording unit.
The acoustic recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 14 microphones and the acoustic reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 14 speakers are approximately the same type as each other, and the shape thereof is rhombic dodecahedron. A three-dimensional sound system that is a dihedron.
20個のスピーカを音響再現空間に三次元配置した再現部と、を備え、
前記再現部は、前記収録部によって収録された音響信号に基づいて前記音響収録空間の再現を行うものであり、
前記20個のマイクロホンの配置点を結んで構成される音響収録多面体と、前記20個のスピーカの配置点を結んで構成される音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が正十二面体である、立体音響システム。 A recording unit in which 20 microphones are arranged three-dimensionally in the acoustic recording space,
It is equipped with a reproduction unit in which 20 speakers are arranged three-dimensionally in the acoustic reproduction space.
The reproduction unit reproduces the acoustic recording space based on the acoustic signal recorded by the recording unit.
The acoustic recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 20 microphones and the acoustic reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 20 speakers are approximately the same type as each other, and their shapes are regular dodecahedron. A three-dimensional sound system that is a polyhedron.
12個のスピーカを音響再現空間に三次元配置した再現部と、を備え、
前記再現部は、前記収録部によって収録された音響信号に基づいて前記音響収録空間の再現を行うものであり、
前記12個のマイクロホンの配置点を結んで構成される音響収録多面体と、前記12個のスピーカの配置点を結んで構成される音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が正二十面体である、立体音響システム。 A recording unit in which 12 microphones are arranged three-dimensionally in the acoustic recording space,
It is equipped with a reproduction unit in which 12 speakers are arranged three-dimensionally in the acoustic reproduction space.
The reproduction unit reproduces the acoustic recording space based on the acoustic signal recorded by the recording unit.
The acoustic recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 12 microphones and the acoustic reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 12 speakers are approximately the same type as each other, and their shapes are regular icosahedron. A stereophonic system that is an icosahedron.
6個のスピーカ及び8個の双対スピーカを音響再現空間に三次元配置した再現部と、を備え、
前記再現部は、前記収録部によって収録された音響信号に基づいて前記音響収録空間の再現を行うものであり、
前記6個のマイクロホンの配置点を結んで構成される音響収録多面体と、前記6個のスピーカの配置点を結んで構成される音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が正八面体であり、
前記8個の双対マイクロホンの配置点を結んで構成される双対音響収録多面体と、前記8個の双対スピーカの配置点を結んで構成される双対音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が立方体であり、
前記立方体は、前記正八面体と概同型の関係にある正八面体と双対である、立体音響システム。 A recording unit in which 6 microphones and 8 dual microphones are arranged three-dimensionally in the acoustic recording space, and
It is equipped with a reproduction unit in which 6 speakers and 8 dual speakers are three-dimensionally arranged in an acoustic reproduction space.
The reproduction unit reproduces the acoustic recording space based on the acoustic signal recorded by the recording unit.
The acoustic recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the six microphones and the acoustic reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the six speakers are substantially isomorphic to each other, and their shapes are regular octahedrons. And
The dual sound recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the eight dual microphones and the dual sound reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the eight dual speakers are substantially isomorphic to each other. The shape is a cube,
The cube is a stereophonic system that is dual to the octahedron, which has a substantially isomorphic relationship with the octahedron.
12個のスピーカ及び14個の双対スピーカを音響再現空間に三次元配置した再現部と、を備え、
前記再現部は、前記収録部によって収録された音響信号に基づいて前記音響収録空間の再現を行うものであり、
前記12個のマイクロホンの配置点を結んで構成される音響収録多面体と、前記12個のスピーカの配置点を結んで構成される音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が立方八面体であり、
前記14個の双対マイクロホンの配置点を結んで構成される双対音響収録多面体と、前記14個の双対スピーカの配置点を結んで構成される双対音響再現多面体とは、互いに概同型であり、その形状が菱形十二面体であり、
前記菱形十二面体は、前記立方八面体と概同型の関係にある立方八面体と双対である、立体音響システム。 A recording unit in which 12 microphones and 14 dual microphones are three-dimensionally arranged in the acoustic recording space, and
It is equipped with a reproduction unit in which 12 speakers and 14 dual speakers are three-dimensionally arranged in an acoustic reproduction space.
The reproduction unit reproduces the acoustic recording space based on the acoustic signal recorded by the recording unit.
The acoustic recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 12 microphones and the acoustic reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 12 speakers are approximately the same type as each other, and their shapes are cubic octahedrons. It is a polyhedron
The dual sound recording polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 14 dual microphones and the dual sound reproduction polyhedron formed by connecting the arrangement points of the 14 dual speakers are substantially isomorphic to each other. The shape is a rhombic dodecahedron,
The rhombic dodecahedron is a stereophonic system that is dual to the cuboctahedron, which has a roughly similar type to the cuboctahedron.
前記マイクロホンのすべてを前記音響収録空間に三次元配置した、収録装置。 A recording device used in the stereophonic system according to any one of claims 1 to 4.
A recording device in which all of the microphones are three-dimensionally arranged in the acoustic recording space.
前記マイクロホン及び前記双対マイクロホンの少なくとも一方のすべてを前記音響収録空間に三次元配置した、収録装置。 A recording device used in the stereophonic system according to claim 5 or 6.
A recording device in which at least one of the microphone and the dual microphone is three-dimensionally arranged in the acoustic recording space.
前記スピーカのすべてを前記音響再現空間に三次元配置した、再現装置。 A reproduction device used in the stereophonic system according to any one of claims 1 to 4.
A reproduction device in which all of the speakers are three-dimensionally arranged in the acoustic reproduction space.
前記スピーカ及び前記双対スピーカの少なくとも一方のすべてを前記音響再現空間に三次元配置した、再現装置。 A reproduction device used in the stereophonic system according to claim 5 or 6.
A reproduction device in which at least one of the speaker and the dual speaker is three-dimensionally arranged in the acoustic reproduction space.
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