JP2751258B2 - 音像定位装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、三次元の音響空間の中で左右および前後
の方向定位信号に基づいて音像の定位を制御する装置に
関する。

（ｂ）従来の技術 音像定位装置は、複数の音響スピーカーからの音響出
力によって形成される三次元の音響空間の中で、左右お
よび前後の方向定位信号に基づいて、音像の定位を制御
する装置である。例えば、第９図に示すように、聴者Ｌ
を中心に前方の左右に音響スピーカーSP1,SP3をそれぞ
れ配置し、後方の左右に音響スピーカーSP2,SP4を配置
した装置では、音像定位装置の構成は第８図に示すよう
になる。すなわち、音源１から出力される音源信号は、
乗算器M1,M2に入力し、乗算器M1では、左右定位信号PX
の反転値▲▼と音源信号とが乗算され、乗算器M2で
は左右定位信号PXと音源信号とが乗算される。なお、左
右定位信号PXは０〜１の範囲に設定され、PX＋▲▼
＝１である。このように乗算器M1,M2を使用して左右定
位信号PXにより音源信号の左右方向の音像の定位を行
う。乗算器M1とM2の出力は、さらにそれぞれ乗算器M3,M
4とM5,M6に出力される。そして乗算器M3,M5では、乗算
器M1,M2の出力と前後定位信号PYの反転値▲▼とが
各々乗算され、乗算器M4,M6では、乗算器M1,M2の出力と
前後定位信号PYとが各々乗算される。この乗算器M3〜M6
を使用して、前後定位信号PYにより前後方向の定位を行
う。したがって左右定位信号PXによって音源信号の左右
方向の定位制御を行い、前後定位信号PYによって音源信
号の前後方向の定位制御を行うことになり、結局、乗算
器M3,M4,M5,M6の出力には、それぞれ音響スピーカーSP1
（チャンネルCH1）,SP2（チャンネルCH2）,SP3（チャン
ネルCH3）,SP4（チャンネルCH4）への音響出力信号が表
れる。

従来の音像定位装置では、上記のように左右，前後の
方向定位信号PX,PYに基づいて、音源信号を複数のチャ
ンネル（音響スピーカー）に対して割振るようにしてい
るに過ぎなかった。

（ｃ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の音像定位装置で
は、音像を前後左右の任意の方向に定位させる制御は行
うことができるが、奥行き感、すなわち聴者からの距離
感を出すことができなかった。

この発明の目的は、音響スピーカーに出力される直接
音信号にさらに残響音信号成分を付加することにより、
音像の定位に加えて奥行き感を得られるようにし、さら
に奥行き感の程度を任意にコントロールすることが可能
な音像定位装置を提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 この発明に係る音像定位装置は、左右および前後の方
向定位信号に基づいて、音源信号を複数のチャンネルに
直接音信号として割振る方向定位回路と、 残響音信号発生回路と、 前記各チャンネルに割振られた直接音信号と前記残響
音信号発生回路で発生した残響音信号とを前記方向定位
信号に応じた比率でミキシングするミキシング回路と、 を備えてなることを特徴とする。

（ｅ）作用 この発明に係る音像定位装置では、複数のチャンネル
に対して、方向定位回路により方向定位信号に基づいて
音源信号が割振られる。また、ミキシング回路により、
各チャンネルに上記方向定位回路によって割振られた直
接音信号と、残響音信号発生回路で発生した残響音信号
とが前記方向定位信号に応じた比率でミキシングされ
る。このように、方向定位回路による前後左右の水平方
向の音像定位と、ミキシング回路による直接音信号と残
響音信号とのミキシングの制御、すなわち、両者の信号
のバランスの制御により、単に水平方向の音像の定位だ
けでなく、音像に奥行き感を出すことができる。

（ｆ）実施例 第１図はこの発明の実施例である音像定位装置のブロ
ック図を示している。音響スピーカーとしては、第８図
に示すように４チャンネルの音響スピーカーSP1（CH
1）,SP2（CH2）,SP3（CH3）,SP4（CH4）が前後左右に配
置されているものとする。

音源１には、例えば電子楽器が使用される。音源１か
ら出力される音源信号は、先ず第１段目の乗算器M10とM
11とに送られ、ここで左右定位信号PXに基づいて左右に
割振られる。乗算器M10の出力は第２段目の乗算器M12と
13に送出され、また乗算器M11の出力は第２段目の乗算
器M14とM15に送出され、これらの乗算器M12〜M15におい
て、前後定位信号PYおよびその反転信号▲▼に基づ
き、音源信号のM10出力,M11出力がそれぞれ前後に割振
られる。したがって、第８図に示す従来の音像定位装置
と同様に、乗算器M12,M13,M14,M15からは左右および前
後の方向定位信号に基づいて割振られた信号が音響スピ
ーカーSP1,SP2,SP3,SP4へ出力される。これらの信号は
遅延されることなく音響スピーカーに直接出力される直
接音信号である。

一方、上記乗算器M12〜M15から出力される直接音信号
は、残響音信号発生回路（以下この回路をリバーブ回路
と言う）２〜５にそれぞれ送出され、ここで残響音信号
が生成される。そして、各リバーブ回路２〜５で生成さ
れた残響音信号は、それぞれ乗算器M16,M18,M20,M22へ
導かれ、また乗算器M12〜M15から出力される直接音信号
は、それぞれ乗算器M17,M19,M21,M23へ導かれ、これら
の信号が乗算器M16〜M23において、後述するバランス回
路６から出力されるバランス信号PZまたはその反転信号
▲▼と乗算される。バランス回路６から出力される
バランス信号PZは、残響音信号が入力する乗算器M16,M1
8,M20,M22に直接入力し、直接音信号が入力する乗算器M
17,M19,M21,M23にはインバータにより反転信号▲▼
に変換されてから入力される。乗算器M16とM17の出力は
加算回路７に送出され、ここでミキシングされてチャン
ネルCH1の信号となる。乗算器M18とM19の出力は加算回
路８に送出され、ここでミキシングされてチャンネルCH
2の信号となる。また、乗算器M20とM21の出力は加算回
路９に送出され、ここでミキシングされてチャンネルCH
3の信号となる。さらに、乗算器M22とM23の出力は加算
回路10に入力し、ここでミキシングされてチャンネルCH
4の信号となる。各チャンネルCH1〜CH4のミキシング動
作においては、各加算回路の前段に配置されている乗算
器（チャンネルCH1ではM16とM17）にバランス回路６か
ら入力する信号がPZと▲▼であるために、各チャン
ネルにおける直接音信号と残響音信号とは反比例の関係
でミキシングされることになる。加算回路７〜10でミキ
シングされたチャンネルCH1〜CH4の信号は、第８図に示
す従来の装置と同様に、それぞれ聴者Ｌの周囲に配置さ
れている音響スピーカーSP1,SP2,SP3,SP4に出力され
る。以上の構成で、バランス回路６と乗算器M16〜M23と
加算回路７〜10とでミキシング回路11を構成する。

バランス信号PZを出力するバランス回路６は、本実施
例においては音源１からの方向定位信号PX,PYを入力情
報として取り込み、この方向定位信号PX,PYに基づいて
バランス信号PZを生成するようにしている。入力信号で
ある方向定位信号PX,PYに基づくバランス信号PZは、例
えば次式で求められるようにする。

すなわち、バランス回路６は上記（１）式を演算する
回路で構成される。

上記（１）式は次の（２）式のように変形できるか
ら、 上記（２）式をグラフで表すと第２図に示すようにな
る。すなわち、 を頂とし、P_z＝１の平面状の（1/2,1/2,1）を中心と
した半径 の円を底面とする円錐面を表す。したがって（P_x,P_y,
P_z）が（1/2,1/2,0）のときには、音源が最も近づくよ
うに聞こえ（P_x,P_y,P_z）が（1,1,1）のときには、音源
が最も遠くなり、かつ音像は前方右側方向に定位する。
すなわち、中心位置（1/2,1/2,0）にいる聴者Ｌにとっ
て、この中心位置（1/2,1/2,0）と上記円錐面状の点（P
_x,P_y,P_z）を結ぶベクトルが、その聴者Ｌにおける音源
の聴感位置を示すことになる。

上記バランス回路６は、上記のように（１）式の演算
を行うようにすることにより、第２図に示す円錐面の特
性を得ることができるが、もちろんこのバランス回路６
で演算する関数は任意のものに設定することが可能であ
る。例えば、音源の聴感特性を第３図に示す半球面に設
定することもでき、また第４図に示すように角錐面に設
定することも可能である。第４図に示す例では、（P_x,P
_y）を中心点（1/2,1/2）に近づけるほど音像が遠くに去
るような感じになる。

また、上記の実施例ではバランス信号PZと残響音信号
とを乗算し、バランス信号PZの反転信号▲▼と直接
音とを乗算するようにして、第５図（Ａ）に示すように
直接音と残響音との加算回路でのミキシングが反比例の
関係で行われるようにしたが、ミキシング比率には任意
の変化を持たせることができる。例えば、第５図（Ｂ）
に示すようなミキシング比率の変化をとらせることも容
易である。さらに、各リバーブ回路２〜５に対して方向
定位信号PX,PYを入力し、これらの方向定位信号の変化
に基づいて残響音信号の残響時間などのパラメータをも
変化させ、音像の方向に対しての最適な残響音を発生さ
せることも可能である。

なお、第１図に示す実施例では、乗算器M10〜M15に入
力する方向定位信号とその反転信号とが反比例の関係で
増減するようにしているが、音量が中音付近に設定され
ると中抜け現象を起こすため、実際には方向定位信号が
乗算器に入力する前にその信号変換を行うのが望まし
い。信号変換は、音量が中音付近のときに左右一杯に振
ったときの音量に比較して振幅レベルで3dB低下するよ
うにする。例えば、左右定位信号PXの場合、その信号PX
と反転信号▲▼の関係は第６図（Ａ）に示すように
反比例となるが、これを第６図（Ｂ）に示す特性となる
ように信号変換を行う。

第７図は上記音源１のブロック図を示している。本実
施例においては、音源１を、鍵盤を有する電子楽器で構
成しているために、この音源１は、鍵盤10と楽音発生回
路11と音色選択スイッチ12とタッチ検出回路13とを備え
ている。鍵盤10は、押鍵されたキーに対応するキーコー
ドKCとキーオン信号KONを楽音発生回路11に送出する。
楽音発生回路11は押鍵されたキーコードKCに対応する楽
音信号を発生し、キー音信号KONに同期して音源信号と
して出力する。また、タッチ検出回路13は押鍵されたキ
ーのイニシャルタッチおよびアフタータッチを検出し、
検出したタッチデータを楽音発生回路11に対して送出す
る。楽音発生回路11では、このタッチデータおよび音色
選択スイッチ12で選択された音色データに基づいて、音
源信号として出力される楽音信号の制御を行う。

音源１には電子楽器に用いられる上記の公知の構成に
加えて、制御信号発生回路14が設けられている。この制
御信号発生回路14は、キーコードKC、タッチ検出回路13
からのタッチデータ、音色選択スイッチ12からの音色デ
ータ、およびマニュアル操作子MSWからの操作信号を受
け、それらのデータに基づいて左右定位信号PXと前後定
位信号PYを生成する。上記の入力情報に基づいて、方向
定位信号PXおよびPYを生成する方法は、任意に設定する
ことができる。例えば、キーコードKCに基づいて方向定
位信号PXとPYの比率を変えるように制御する構成にした
場合、キーコードが変わる度に音像の定位が変化すると
ともに、バランス回路６の動作によって奥行き感も変化
する。同様に、音色データに応じて、キーコードKCに基
づいて方向定位信号が変化する度合を変えるようにすれ
ば、音色によって音像の定位の変化の仕方および奥行き
感の変化の仕方が変わってくる。同じように、マニュア
ル操作子MSWの位置を変えることによってもキーコードK
Cに基づいて変化する方向定位信号の変化の仕方が変わ
るようにできる。

（ｇ）発明の効果 以上のようにこの発明によれば、方向定位信号に基づ
いて音源信号を複数のチャンネルに割振る方向定位回路
に加えて、残響信号発生回路、および直接音信号と残響
音信号とのミキシング比率を設定するミキシング回路、
すなわち直接音信号と残響音信号とのバランスを設定す
る回路を設けたために、音像の方向定位とともに奥行き
感を得られるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の実施例の音像定位装置のブロック図
を示す。第２図は音像空間座標における音像定位装置の
特性図である。また、第３図，第４図は他の特性例を示
している。第５図（Ａ），（Ｂ）は上記第１図に示す装
置において直接音と残響音のミキシングの変化例を示
し、第６図（Ａ），（Ｂ）は左右方向定位信号PXおよび
その反転信号の変化例を示している。また第７図は音源
１のブロック図を示し、第８図は従来の音像定位装置の
ブロック図、第９図は４チャンネル設定時の音響スピー
カー配置図を示している。 １……音源、２〜５……残響音信号発生回路、６……バ
ランス回路、７〜10……加算回路、11……ミキシング回
路、M1〜M23……乗算器、PX……左右定位信号、PY……
前後定位信号、PZ……バランス信号。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右および前後の方向定位信号に基づい
   て、音源信号を複数のチャンネルに直接音信号として割
   振る方向定位回路と、 残響音信号発生回路と、 前記各チャンネルに割振られた直接音信号と前記残響音
   信号発生回路で発生した残響音信号とを前記方向定位信
   号に応じた比率でミキシングするミキシング回路と、 を備えてなる音像定位装置。