JP2947456B2 - サラウンド信号処理装置及び映像音声再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一対のトランスジュー
サから音響信号を再生して、前記一対のトランスジュー
サの位置とは異なる位置に、サラウンド信号を音像定位
させるサラウンド信号処理装置に係り、例えばフロント
用の一対のスピーカによりリア用の一対のスピーカから
再生されるサラウンド信号を疑似的に再生して、２個の
スピーカで４チャンネルのサラウンドシステムを構築で
きるようしたサラウンド信号処理装置、さらに、このサ
ラウンド信号処理装置を備えた映像音声再生装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】（技術的背景）従来より、フロント用の
ステレオ信号（Ｌｃｈ，Ｒｃｈのステレオ信号）をマト
リックス処理して、例えば（Ｌ−Ｒ）の信号，（Ｒ−
Ｌ）の信号を生成して、これをリア用のステレオ信号と
して、サラウンド再生することが行われている。また、
各種の音像処理システム（例えば、ドルビーサラウンド
システム）では、フロント用のステレオ信号に加えて、
センタ用の信号，リア用の（ステレオ）信号があり、複
数のスピーカを使用して音場の再生が行われている。

【０００３】しかしながら、このような音場再生システ
ムでは、複数対のスピーカ（例えば、２対４個スピーカ
や、５個のスピーカ）が必要であり、テレビジョン受像
機のように、スピーカの設置位置に制限のあるものには
利用しずらかった。このため、リア用のステレオ信号を
音像定位処理して、フロント用の一対のスピーカから疑
似的に再生する試みがあった。この場合では、リア用の
ステレオ信号という２種類の異なる音源を、リア用の一
対のスピーカの設置位置という別々の位置に音像定位さ
せる必要がある。

【０００４】（従来のサラウンド信号処理装置の構成）
このように、２種類の異なる音源を別々の位置に音像定
位させる場合には、図６に示すように、定位させたいそ
れぞれの方向（図中、ＬＢ，ＲＢで示すリア用の一対の
スピーカの仮想的な設置位置）に対応した２つの音像定
位処理フィルタ１０，１０により、リア用のステレオ信
号ＳＬ，ＳＲに対して定位処理を行う必要があった。そ
して、定位処理されたリア用のステレオ信号とフロント
用のステレオ信号Ｌ，Ｒとを、２つの加算器ＡＤ，ＡＤ
によってミキシングして（すなわち、重ね合わせて）、
これを実在する一対のトランスジューサ（以下では、ス
ピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 を例として説明する）で再生して
いた。

【０００５】そして、音像定位処理フィルタとしては、
図６に示す一般的な音像定位処理フィルタ１０が使用さ
れていた。音像定位処理フィルタ１０は、左右のクロス
トーク成分をキャンセルするキャンセルフィルタ部と、
所望位置に音像を定位させるための伝達特性を与える定
位フィルタ部とからなる。なお、Ｒ，Ｌはフロント用の
ステレオ信号で、ＳＬ及びＳＲは音像定位処理フィルタ
１０（キャンセルフィルタ）への入力されるリア用のス
テレオ信号（サラウンド信号）である。

【０００６】１１，１２，１３，１４は所定の伝達特性
を実現するコンボルバ（畳み込み演算手段）、１５，１
６は加算手段、ＡＤは加算器であり、これらによりキャ
ンセルフィルタ部が構成されている。なお、Ｓ及びＡ
は、一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から受聴者ＬＭの両
耳までの伝達特性を示す。ＳはスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2
から同じ側の耳への伝達特性を示し、一方、Ａは反対側
の耳への伝達特性を示している。伝達特性はそれぞれの
スピーカから両耳までのインパルス応答が用いられてい
る。一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 は受聴者ＬＭに対し
て略左右対称に配設されているので、各スピーカから両
耳までの伝達特性は対称となる。

【０００７】１７，１８は所定の伝達特性を実現するコ
ンボルバ（畳み込み演算手段）であり、定位させたいそ
れぞれの方向（リア用スピーカの仮想的な設置位置）に
音像を定位させるための定位フィルタ部である。なお、
Ｆは音像を定位させたい位置（図中、ＬＢ，ＲＢで示す
リア用の一対のスピーカの仮想的な設置位置）から受聴
者ＬＭの同じ側の耳までの伝達特性、Ｋは音像を定位さ
せたい位置から受聴者ＬＭの反対側の耳までの伝達特性
である。図６に示す音像定位処理フィルタ１０におい
て、Ｃは

【０００８】

【数１】

【０００９】と設定されている。そこで、スピーカＳＰ
1 ，ＳＰ2 から出力されるＸ´，Ｙ´は、

【００１０】

【数２】

【００１１】となる。この信号が受聴者ＬＭの耳に到達
するとクロストークがキャンセルされ、左耳にはＸ、右
耳にはＹが伝達される。したがって音像定位を行うため
には、入力のＸ，Ｙにそれぞれ伝達されるべき信号ｘ，
ｙを処理して、

【００１２】

【数３】

【００１３】を入力すれば音像が定位することになる。
なお、Ｆは音像を定位させたい位置（図中、ＬＢ，ＲＢ
で示すリア用の一対のスピーカの仮想的な設置位置）か
ら受聴者ＬＭの同じ側の耳までの伝達特性、Ｋは音像を
定位させたい位置から受聴者ＬＭの反対側の耳までの伝
達特性である。つまり、Ｘ´，Ｙ´には

【００１４】

【数４】

【００１５】なる信号処理を行えば良いことになる。サ
ラウンド処理に際しては、ｘ＝ＳＬ，ｙ＝ＳＲとして、
２組の音像定位処理フィルタ１０で処理すれば良いこと
になる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のサラウンド信号処理装置では、リア用のステレオ信
号に対してそれぞれ音像定位処理フィルタ１０（コンボ
ルバ１１，１２，１３，１４，１７，１８からなる）が
必要となるので、つまり多数のコンボルバが必要とな
り、ハードウェア規模が大きくなってしまう。このた
め、テレビジョン受像機のような民生品に利用できない
という問題点があった。

【００１７】しかしながら、本出願人は、サラウンド再
生システムのリア用の一対スピーカのように、受聴者Ｌ
Ｍに対して（左右）対称な位置に２つの異なる音源を定
位させる場合には、音像定位処理装置を簡略化できるこ
とを見出した。すなわち、本発明は、リア用のステレオ
信号を受聴者ＬＭに対して（左右）対称にある位置（仮
想的なリア用の一対のスピーカの設置位置）に音像定位
させる場合に、フィルタの係数を最適化することによ
り、２つのフィルタと加算器及び減算器のみで音像定位
処理装置を構成した、新たなサラウンド信号処理装置を
提供するものである。

【００１８】さらに、フロント用のステレオ信号からマ
トリックス信号、すなわち（Ｌ−Ｒ）の信号，（Ｒ−
Ｌ）の信号を生成して、これをリア用のステレオ信号と
してサラウンド再生する場合では、わずか１つのフィル
タと加算器によって音像定位処理装置を構成して、より
簡略化している。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、例えば図１に示すように、一対のトランス
ジューサ（実在するフロント用の一対のスピーカＳＰ1
，ＳＰ2 ）から音響信号を再生して、前記一対のトラ
ンスジューサの位置とは異なる位置（例えば、同図中の
ＬＢ，ＲＢに示す仮想的なリア用のスピーカの設置位
置）に、マトリックス処理されたサラウンド信号を音像
定位させるサラウンド信号処理装置であって、入力され
たステレオ信号（Ｌ信号，Ｒ信号）からその差信号（例
えば、Ｒ−Ｌ信号）を生成するマトリックス処理手段
（減算器９）と、前記差信号を処理するフィルタ５と、
前記フィルタで処理された信号及びその反転信号と、入
力されたステレオ信号とを加算して、前記一対のトラン
スジューサから再生する手段（加算器６，減算器７）と
からなり、前記フィルタ５の伝達特性を、（Ｆ＋Ｋ）／
（Ｓ＋Ａ）、または（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） （ただし、Ｓは一対のトランスジューサから受聴者の同
じ側の耳までの伝達特性、Ａは一対のトランスジューサ
から受聴者の反対側の耳までの伝達特性、Ｆはサラウン
ド信号を音像定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳
までの伝達特性、Ｋはサラウンド信号を音像定位させた
い位置から受聴者の反対側の耳までの伝達特性）と設定
したことを特徴とするサラウンド信号処理装置を提供す
るものである。

【００２０】さらに、例えば図２に示すように、一対の
トランスジューサ（実在するフロント用の一対のスピー
カＳＰ1 ，ＳＰ2 ）から音響信号を再生して、前記一対
のトランスジューサの位置とは異なる位置（例えば、同
図中のＬＢ，ＲＢに示す仮想的なリア用のスピーカの設
置位置）に、サラウンド信号（リア用のステレオ信号で
あるＳＬ信号，ＳＲ信号）を音像定位させるサラウンド
信号処理装置であって、音像定位させたいサラウンド信
号（リア用のサラウンド信号であるＳＬ信号，ＳＲ信
号）からその和信号及び差信号を生成する手段（加算器
２，差分器３）と、 前記和信号を処理する第１のフィ
ルタ４（伝達特性Ｐ）と、前記差信号を処理する第２の
フィルタ５（伝達特性Ｎ）と、前記第１及び第２のフィ
ルタで処理された信号からその和信号及び差信号を生成
する手段（加算器６，差分器７）と、これら生成された
和信号及び差信号を前記一対のトランスジューサから再
生する手段とからなり、前記第１及び第２のフィルタの
伝達特性Ｐ，Ｎを、 Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ） Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） （ただし、Ｓは一対のトランスジューサから受聴者の同
じ側の耳までの伝達特性、Ａは一対のトランスジューサ
から受聴者の反対側の耳までの伝達特性、Ｆはサラウン
ド信号を音像定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳
までの伝達特性、Ｋはサラウンド信号を音像定位させた
い位置から受聴者の反対側の耳までの伝達特性）と設定
したことを特徴とするサラウンド信号処理装置を提供す
るものである。

【００２１】さらに、映像を再生する表示手段と、前記
表示手段の両側に配設されて音声を再生する一対のスピ
ーカと、前記のようにしてサラウンド信号を音像定位さ
せるサラウンド信号処理装置とからなる映像音声再生装
置を提供するものである。

【００２２】

【作用】上記のように構成された音像定位処理装置によ
れば、入力されたステレオ信号（Ｌ信号，Ｒ信号）の差
信号が、フィルタで処理されると共に、処理された信号
及びその反転信号とステレオ信号とが出力されて、フロ
ント用一対のトランスジューサ（フロント用一対のスピ
ーカＳＰ1 ，ＳＰ2 ）で再生される。このようにして、
ステレオ信号の差信号のフィルタへの入力、及びフィル
タからの出力信号及びその反転信号とを使用することに
より、１つフィルタのみで、フロント用の一対のトラン
スジューサの位置とは異なる仮想的なリア用のスピーカ
の設置位置（ただし、受聴者ＬＭに対して略対称の２箇
所の位置）に、リア用にマトリックス処理された信号
（Ｒ−Ｌ，Ｌ−Ｒ信号）が音像定位される。

【００２３】さらに、上記のように構成された音像定位
処理装置によれば、入力されたサラウンド信号（リア用
のＳＬ信号，ＳＲ信号）の和信号と差信号とが、第１及
び第２のフィルタ４，５で処理されると共に、処理され
た信号の和信号と差信号とが出力されて、フロント用一
対のトランスジューサ（フロント用一対のスピーカＳＰ
1 ，ＳＰ2 ）で再生される。このようにして、和信号と
差信号のフィルタへの入力、及びフィルタ出力からの和
信号と差信号とを使用することにより、第１及び第２の
２つフィルタのみで、フロント用の一対のトランスジュ
ーサの位置とは異なる仮想的なリア用のスピーカの設置
位置（ただし、受聴者ＬＭに対して略対称の２箇所の位
置）に、リア用のＳＬ信号，ＳＲ信号が音像定位され
る。

【００２４】また、このようなサラウンド信号処理装置
と映像音声再生装置とを組み合わせることにより、表示
手段と実在する一対のトランスジューサ（スピーカ）と
の設置位置に限定されることなく、再生される映像に適
したサラウンド音声の音像定位置を設定できる。

【００２５】

【実施例】本発明になるサラウンド信号処理装置及び映
像音声再生装置の一実施例を以下図面と共に詳細に説明
する。 （実施例１）図２はサラウンド信号処理装置の構成図で
ある。同図に示すように、サラウンド信号処理装置は、
サラウンド処理器１，加算器２，差分器３，第１のフィ
ルタ４，第２のフィルタ５，加算器６，差分器７から大
略構成されている。サラウンド処理器１は、入力された
フロント用のステレオ信号Ｌ，Ｒから、リア用のステレ
オ信号（サラウンド信号）ＳＬ，ＳＲを生成する手段で
あり、公知の振幅調整回路，残響付加回路，反射音付加
回路などで構成されたものである。また、第１のフィル
タ４，第２のフィルタ５は、それぞれ後述するＰ，Ｎの
伝達特性を有する、コンボルバなどの畳み込み演算手段
である。

【００２６】サラウンド処理器１からのリア用のステレ
オ信号ＳＬ，ＳＲは、加算器２，差分器３により、両信
号の和信号と差信号とが生成される。生成された和信号
は、第１のフィルタ４で処理され、生成された差信号は
第２のフィルタ５で処理される。前記第１及び第２のフ
ィルタ４，５で処理された信号は、加算器６，差分器７
により、両信号の和信号と差信号とを生成されて処理出
力信号とされる。さらに、前記加算器６，差分器７で、
前記処理出力信号とフロント用のステレオ信号Ｌ，Ｒと
が加算されて、一対のトランスジューサ（以下、一対の
スピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 を例としている）から再生さ
れ、受聴者ＬＭに聞かれる。なお、一対のスピーカＳＰ
1 ，ＳＰ2 は、受聴者に対して略対称の位置に配設され
て使用されるフロント用のスピーカである。

【００２７】さらに、上記構成において、前記第１及び
第２のフィルタの伝達特性Ｐ，Ｎは、 Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ） Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） ただし、Ｓは実在する一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 か
ら受聴者ＬＭの同じ側の耳までの伝達特性、Ａは一対の
スピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から受聴者ＬＭの反対側の耳ま
での伝達特性であり、Ｆはサラウンド信号を音像定位さ
せたい位置（受聴者ＬＭに対して略対称の位置ある図３
中、ＬＢ，ＲＢで示す位置、すなわち、仮想的なリア用
スピーカの設置位置）から受聴者ＬＭの同じ側の耳まで
の伝達特性、Ｋはサラウンド信号を音像定位させたい位
置から受聴者ＬＭの反対側の耳までの伝達特性である。

【００２８】なお、同じ側とは、例えば右側のスピーカ
については右耳、反対側とは、例えば右側のスピーカに
ついては左耳を示す。また、一対のスピーカＳＰ1 ，Ｓ
Ｐ2の位置、異なる音像を定位させる定位位置は、いず
れも受聴者ＬＭに対して略対称の位置にあるので、左右
の伝達特性は対称の値となる。

【００２９】このように構成されたサラウンド信号処理
装置で、サラウンド処理器１からのリア用のステレオ信
号ＳＬ，ＳＲ（サラウンド信号）を処理して、一対のス
ピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から再生すると、左スピーカＳＰ
1 から受聴者ＬＭの右耳へ回り込み、右スピーカＳＰ2
から受聴者ＬＭの左耳へ回り込み、すなわち、クロスト
ークがキャンセルされる。受聴者ＬＭには左スピーカＳ
Ｐ1 からの信号は受聴者の左耳のみに、右スピーカＳＰ
2 からの信号は受聴者の右耳のみに聞こえることにな
る。さらに、Ｆ，Ｋの伝達特性に応じた処理がなされ
て、所望の音像定位位置ＬＢ，ＲＢに音像定位されるこ
とになる。次に、この点を従来例と比較して詳述する。

【００３０】図２に示したサラウンド信号処理装置の構
成において、第１及び第２のフィルタ４，５の伝達特性
Ｐ，Ｎは、 Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ） Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） である。そこで、一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 からの
出力Ｘ´，Ｙ´を計算すると、入力をｘ，ｙとした時、
出力Ｘ´は、

【００３１】

【数５】

【００３２】ここで分子を計算すると、

【００３３】

【数６】

【００３４】よって、Ｘ´は、

【００３５】

【数７】

【００３６】である。同様にしてＹ´を求めると、

【００３７】

【数８】

【００３８】したがって、ｘ＝ＳＬ，ｙ＝０なる入力を
加えると、

【００３９】

【数９】

【００４０】となり、前記した(1a)(1b)式と同等な結果
が得られる。つまり、ｘ側のみ入力すれば(2a)(2b)式に
より明らかなように、畳み込み処理によって、定位位置
ＬＢにＳＬの音像が定位することになる。さらに、ｘ＝
０，ｙ＝ＳＲなる入力を加えると、

【００４１】

【数１０】

【００４２】となり、前記した(2a)(2b)式と比較する
と、入力ｙに対しては左右反対の係数（伝達特性）が畳
み込まれた結果となる。つまり、ｙ側に入力された信号
はｘ側に入力した信号に対して、音像は左右対称な位置
に定位することになる。すなわち、畳み込み処理によっ
て、定位位置ＲＢにＳＲの音像が定位することになる。

【００４３】よって、ｘ＝ＳＬ，ｙ＝ＳＲなる入力とし
てリア用のステレオ信号ＳＬ，ＳＲを与えた場合には、
重ね合わせの理が成り立つため、リア用のステレオ信号
（サラウンド信号）ＳＬの音像は左側ＬＢに、リア用の
ステレオ信号（サラウンド信号）ＳＲの音像は右側ＲＢ
に定位することになる。これにより、従来はリア用のス
テレオ信号（サラウンド信号）を別々の場所に音像定位
させるには、多数のコンボルバが必要であったが、上記
実施例で詳述したように、第１のフィルタ４，第２のフ
ィルタ５からなる２つのフィルタで構成でき、ハードウ
ェア規模が小さくてすむ。

【００４４】したがって、図３（Ａ）に示すように、テ
レビジョン受像機ＴＶの両側に一対のスピーカＳＰ1 ，
ＳＰ2 を設けるだけで、図３（Ｂ）に示すような位置か
らサラウンド信号ＳＬ，ＳＲが再生されて、リア用のス
ピーカの設置することなく、フロントからのステレオ信
号Ｌ，Ｒ，後方に定位したリア用サラウンド信号ＳＬ，
ＳＲにより、立体的なサラウンド音声を再生できる。

【００４５】なお、フロント用のステレオ信号Ｌ，Ｒ
と、音像定位処理されたリア用サラウンド信号とを、前
方に別々に設けた一対のスピーカから再生するようにし
ても良い。例えば、図３（Ｃ）に示すように、リア用の
スピーカＳＰ11，ＳＰ12をフロント側、例えば、テレビ
ジョン受像機ＴＶの両外側に設けても良い。この場合で
は、前述した図２の加算器６，加算器としても機能する
差分器７で、フロント用のステレオ信号Ｌ，Ｒと、音像
定位処理されたリア用サラウンド信号とを加算しない
で、フロント用のステレオ信号Ｌ，Ｒはフロント用のス
ピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から再生し、音像定位処理された
リア用サラウンド信号は、リア用のスピーカＳＰ11，Ｓ
Ｐ12から再生する。このような構成によれば、フロント
用のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 と、リア用のスピーカＳＰ
11，ＳＰ12の特性や設置方向を個別に設定でき、より高
いサラウンド効果がえられる。

【００４６】（実施例２）この実施例２は、サラウンド
信号として、フロント用ステレオ信号とリア用ステレオ
信号とを切換えて、それぞれ斜め前方または斜め後方に
音像定位可能としたものであり、図４はその構成図であ
る。

【００４７】図４に示すように、この実施例は前記した
図３の基本的な構成に、音像定位させるサラウンド信号
を切換える手段として第１のスイッチＳ１Ｌ，Ｓ１Ｒ、
第２のスイッチＳ２Ｌ，Ｓ２Ｒが付加され、切換えたサ
ラウンド信号の音像定位位置に応じた伝達特性をフィル
タ４，５に設定する手段として、ＣＰＵ（制御用コンピ
ュータ）２０，ＲＯＭ（メモリ）２１が付加されてい
る。ＲＯＭ（メモリ）２１には、各音像定位置に音像定
位させるためのフィルタ用係数群が記録されている。例
えば、仮想的なリア用のスピーカの設置位置ＬＢ，ＲＢ
に音像定位置させるフィルタ用係数と、実在するフロン
ト用のスピーカの設置位置ＳＰ1 ，ＳＰ2 よりも広い開
き角位置ＬＶ，ＲＶに音像定位置させるフィルタ用係数
とが記憶されている。

【００４８】また、第１のスイッチＳ１Ｌ，Ｓ１Ｒは、
入力されたフロント用ステレオ信号とサラウンド処理器
１からのリア用ステレオ信号とを切換えて、後段の加算
器２，差分器３，第１及び第２のフィルタ４，５などか
らなる音像定位手段に、音像定位させるサラウンド信号
を選択供給するように構成されている。また、第２のス
イッチＳ２Ｌ，Ｓ２Ｒは、フロント用ステレオ信号をサ
ラウンド信号とともに選択的に再生する切換え手段であ
る。なお、これら第１のスイッチＳ１Ｌ，Ｓ１Ｒ、第２
のスイッチＳ２Ｌ，Ｓ２Ｒも、前記したＣＰＵ（制御用
コンピュータ）２０により制御されるものである。

【００４９】このようにサラウンド信号処理装置を構成
して、図５（Ａ）に示すようにテレビジョン受像機ＴＶ
の両側に、一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 を設ける。そ
して、ＣＰＵ２０にモード切換え信号を送る。例えばモ
ード１の場合、ＣＰＵ２０は、第１のスイッチＳ１Ｌ，
Ｓ１Ｒと第２のスイッチＳ２Ｌ，Ｓ２Ｒとをａ側とし、
第１及び第２のフィルタ４，５に仮想的なリア用のスピ
ーカの設置位置ＬＢ，ＲＢに音像定位置させるフィルタ
用係数を設定する。すると、前記した図８（Ｂ）と同様
に、図５（Ｂ）に示すような位置からリア用サラウンド
信号ＳＬ，ＳＲが再生されて、リア用のスピーカの設置
することなく、フロントからのステレオ信号Ｌ，Ｒ，後
方に定位したリア用サラウンド信号ＳＬ，ＳＲにより、
立体的なサラウンド音声を再生される（モード１）。

【００５０】さらに、例えばモード２ａの場合、ＣＰＵ
２０は、第１のスイッチＳ１Ｌ，Ｓ１Ｒと第２のスイッ
チＳ２Ｌ，Ｓ２Ｒとをｂ側とし、同時に第１及び第２の
フィルタ４，５に実在するフロント用のスピーカの設置
位置ＳＰ1 ，ＳＰ2 よりも広い開き角位置ＬＶ，ＲＶに
音像定位置させるフィルタ用係数を設定する。すると、
図５ （Ｃ）に示すように、フロント用のステレオ信号
Ｌ，Ｒがテレビジョン受像機ＴＶ（表示手段）の両側遠
方に定位する。このようにすると、幅が狭いテレビジョ
ン受像機でも、スピーカの設置間隔の制約から、フロン
ト音声のステレオ感が劣化することがない。

【００５１】また、前記ＲＯＭ（メモリ）２１に、実在
するフロント用のスピーカの設置位置ＳＰ1 ，ＳＰ2 よ
りも狭い開き角位置ＬＮ，ＲＮに音像定位置させるフィ
ルタ用係数を記憶して、第１及び第２のフィルタ４，５
に設定可能としても良い。この場合では、前記した図５
（Ｃ）とは反対に、図５（Ｄ）に示すように、フロント
用のステレオ信号Ｌ，Ｒを内側に、すなわち、表示手段
上（ディスプレイ上）に、音像定位させる。横長画面の
テレビジョン受像機や大型のプロジェクター、映画館の
スクリーンなど、横長の表示手段を有する映像音声再生
装置に対して、このようにすると、得られる音像の位置
が画像と合致したものとなり、音像がより明確になる
（モード２ｂ）。

【００５２】さらに、モード２ａ及びモード２ｂ時に、
第２のスイッチＳ２Ｌ，Ｓ２Ｒをａ側として、図６
（Ｅ）に示すように、実在するフロント用のスピーカの
設置位置ＳＰ1 ，ＳＰ2 と表示手段上（ディスプレイ
上）の位置ＬＮ，ＲＮとに，フロント音声を定位させ
て、再生しても良い（モード３）。

【００５３】（実施例３）この実施例３は、フロント用
のステレオ信号（Ｌｃｈ，Ｒｃｈのステレオ信号）を差
分マトリックス処理して、（Ｌ−Ｒ）の信号，（Ｒ−
Ｌ）の信号を生成して、これをリア用のステレオ信号と
して、サラウンド再生する例でより簡略化された構成で
実現できる。図１は差分マトリックスによるサラウンド
処理を行うサラウンド信号処理装置の構成図である。

【００５４】この場合では、リア用のステレオ信号とし
て（Ｌ−Ｒ）の信号，（Ｒ−Ｌ）を用いるため、図２で
示したフィルタ４への信号は０となり、この系に対する
信号処理は行う必要がなくなる。すなわち、図２で示し
た加算器２では ＳＬ＋ＳＲ＝（Ｌ−Ｒ）＋（Ｒ−Ｌ）＝０ となる。さらに、図２で示した差分器３では ＳＲ−ＳＬ＝（Ｒ−Ｌ）−（Ｌ−Ｒ）＝２（Ｒ−Ｌ） となり、フィルタ５へは、差分マトリックス信号（Ｒ−
Ｌ）を２倍して入力させれば良い。

【００５５】したがって、図１に示すように、フィルタ
５，加算器６，差分器７及び振幅調整器８からなる信号
処理だけですみ、フィルタの数が１つとなり、ハードウ
ェアの規模を一層小さくすることができる。よって、デ
ィスプレイＤＰの両側に一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2
を一体に設けて、テレビジョン受像機を構成すれば、２
個のスピーカだけで容易に４チャンネルのサラウンド音
声を再生できる。しかも、上述したように、サラウンド
信号処理装置は、図１に示すように、極めて簡易な構成
で良いので、安価な民生品であるテレビジョン受像機に
も実施できる。

【００５６】また、前記した実施例１〜３において、音
像を定位させたい位置から受聴者までの伝達特性Ｆ，Ｋ
を変化させ、すなわち、第１及び第２のフィルタ４，５
の伝達特性Ｐ，Ｎを可変させることによって、任意の所
望の位置に音像定位させても良い。具体的には、複数の
音像定位位置に応じた伝達特性Ｐ，Ｎ（フィルタの係
数）を、例えばＲＡＭ，ＲＯＭなどのメモリに記憶して
おき、所望の音像定位位置に応じた伝達特性をＣＰＵな
どでメモリから読み出して（例えば、図４に示すＣＰＵ
２０，ＲＯＭ２１のように）、前記した第１及び第２の
フィルタ４，５に設定するように構成しておけば良い。
このように構成すれば、左右の音像を受聴者ＬＭを中心
として回転させて、最も良い位置でサラウンド音声を再
生できる。

【００５７】なお、本実施例では、一対のトランスジュ
ーサとして一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 を用いたが、
ヘッドレスト型スピーカあるいはヘッドホンでも良い。
この場合にはクロストークの伝達特性Ａは基本的には存
在せず、上記例では略Ａ＝０であり、省略することも可
能である。この場合、ヘッドホンに関する周波数特性を
さらに付加しても良く、より現実的な音場が再現でき
る。

【００５８】また、いずれの実施例においても、テレビ
ジョン受像機ような映像音声再生装置では、一般的に、
映像を再生する表示手段（ディスプレイ）の両側に、一
対の（ステレオ用）スピーカ（ＳＰ1 ，ＳＰ2 ）が配設
されている。そして、視聴者（受聴者ＬＭ）は、ディス
プレイを略真正面として視聴するので、一対のスピーカ
（ＳＰ1 ，ＳＰ2 ）は受聴者（ＬＭ）に対して略対称の
位置に設置されていることになる。また、２つの異なる
サラウンド信号をリア２箇所の位置に音像定位させる場
合、この音像定位させるリア２箇所を受聴者ＬＭに対し
て略対称の位置に限定してもなんら問題はなく、むしろ
サラウンド効果の面からは、望ましい位置である。

【００５９】したがって、テレビジョン受像機ような映
像音声再生装置と、本発明の要部である前記した音像定
位処理手段１（これは、受聴者に対して略対称の位置に
一対のスピーカが設置され、受聴者に対して略対称の２
箇所に音像定位させる前提で、簡略化されたもの）とを
組み合わせて、サラウンド機能を付加することは、極め
て有用である。

【００６０】（実施例４）これらの実施例は、サラウン
ド再生するフロント用信号とリア用サラウンド信号との
間に差異を持たせて、サラウンド効果を一層向上させた
ものである。図１及び図２に示す基本的な構成を例にし
て説明する。

【００６１】(a)相対レベル（強度）差を持たせて、距
離感を異ならしめた構成例 前記した図１に示す基本的な構成においては、複数のレ
ベル調整手段８により、（また、前記した図２及び図４
に示す基本的な構成においては、サラウンド処理器１に
より、）再生するフロント用信号とリア用サラウンド信
号とにレベル差を持たせる。例えば、フロント用信号に
対してリア用サラウンド信号のレベルを大きくすると、
サラウンド効果が強調される。

【００６２】そして、複数のレベル差（例えば標準とそ
の前後）をあらかじめ設定しておき、受聴者の好み，再
生される音楽（音）の内容，再生装置の状態に応じて選
択できるようにしておくと良い。再生するフロント用信
号とリア用サラウンド信号とにレベル差があると、両信
号からの距離（感）が異なることになるので、受聴者の
位置、すなわちスピーカの設置位置により左右されるサ
ラウンド効果が得られる位置範囲が広くなり、この点か
らも望ましい。なお、レベル（強度）差を連続的に可変
できるように構成しても良い。

【００６３】(b)相対的な時間差を持たせた構成例 前記した図１，図２及び図４に示す基本的な構成におい
て、複数の遅延手段を設けて、再生するフロント用信号
とリア用サラウンド信号とに時間差を持たせる。例え
ば、フロント用信号に対してリア用サラウンド信号を１
２〜１２０ｍｓ程度遅らせと、リア用サラウンド信号が
はっきりして、後方の定位が明確になる。この場合で
も、リア用サラウンド信号の遅延時間を可変として、受
聴者の好み，再生される音楽（音）の内容，再生装置の
状態に応じて選択できるようにしておくと良い。なお、
時間差は、サラウンド処理器１（図２）で実施しても、
フィルタ４，５の前後に別個の遅延器を設けて実施して
も良い。

【００６４】(c)リア用サラウンド信号に反射音を付加
した構成例 前記した図２及び図４に示す基本的な構成において、サ
ラウンド処理器１でリア用サラウンド信号に反射音を付
加する。反射音は、リア用サラウンド信号を初期反射音
としては数十ｍｓ，高次反射音としては数百ｍｓ遅延さ
せ、レベルが段々減衰するように付加したものである。
リア用サラウンド信号に反射音を付加すると、後方の音
の頭外感が改善されて、音のまつわりつきがなくなる。
この場合、付加する反射音のレベルを可変調整できるよ
うにしておくと良い。

【００６５】さらに、左右のサラウンド信号に付加する
反射音を異なるようにする、例えば遅延時間，レベル，
周波数特性，減衰特性を左右で別なものとすると、より
一層後方の音の頭外感が改善されて、音が頭から離れ
る。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明になるサラ
ウンド信号処理装置によれば、極めて簡易な構成で信号
処理することにより、一対のトランスジューサから音響
信号でその設置位置とは異なる位置にサラウンド信号を
音像定位させることができる。したがって、フロント用
の一対のスピーカによりリア用の一対のスピーカから再
生されるサラウンド信号を疑似的に再生して、２個のス
ピーカで４チャンネルのサラウンドシステムを構築する
場合でも、ハードウェア規模が小さく安価にでき、テレ
ビジョン受像機のような民生機器にも使用できる。

【００６７】また、このようなサラウンド信号処理装置
と映像音声再生装置とを組み合わせることにより、表示
手段と実在する一対のトランスジューサ（スピーカ）と
の設置位置に限定されることなく、再生される映像に適
したサラウンド効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるサラウンド信号処理装置の一実施
例を示す構成図である。

【図２】サラウンド信号処理装置の他の実施例を示す構
成図である。

【図３】サラウンド信号処理装置を備えた映像音声再生
装置の説明図である。

【図４】サラウンド信号処理装置の他の実施例を示す構
成図である。

【図５】サラウンド信号処理装置を備えた映像音声再生
装置の説明図である。

【図６】従来からある一般的なサラウンド信号処理装置
の構成図である。

【符号の説明】

１ サラウンド処理器 ２ 加算器 ３ 差分器 ４ 第１のフィルタ（伝達特性Ｐ） ５ 第２のフィルタ（伝達特性Ｎ） ６ 加算器 ７ 差分器 ８ 振幅調整器 ９ 差分器 ２０ ＣＰＵ ２１ ＲＯＭ Ｓ１Ｌ，Ｓ１Ｒ 第１のスイッチ Ｓ２Ｌ，Ｓ２Ｒ 第２のスイッチ ＤＰ ディスプレイ ＴＶ テレビジョン受像機 ＬＭ 受聴者 ＳＰ1 ，ＳＰ2 一対のスピーカ（トランスジューサ）
及びその設置位置 ＬＢ，ＲＢ 仮想的なリア用のスピーカの設置位置（音
像を定位させたい位置） Ｓ 一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から受聴者ＬＭの同
じ側の耳までの伝達特性 Ａ 一対のスピーカＳＰ1 ，ＳＰ2 から受聴者ＬＭの反
対側の耳までの伝達特性 Ｆ 仮想的なリア用のスピーカの設置位置ＬＢ，ＲＢか
ら受聴者ＬＭの同じ側の耳までの伝達特性 Ｋ 仮想的なリア用のスピーカの設置位置ＬＢ，ＲＢか
ら受聴者ＬＭの反対側の耳までの伝達特性 ＬＮ，ＲＮ スピーカ設置位置（ＳＰ1 ，ＳＰ2 ）より
も狭い開き角位置 ＬＶ，ＲＶ スピーカの設置位置（ＳＰ1 ，ＳＰ2 ）よ
りも広い開き角位置 Ｌ，Ｒ フロント用のステレオ信号 ＳＬ，ＳＲ リア用のステレオ信号（サラウンド信号） Ｘ´，Ｙ´ 一対のスピーカからの出力

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のトランスジューサから音響信号を再
   生して、前記一対のトランスジューサの位置とは異なる
   位置に、マトリックス処理されたサラウンド信号を音像
   定位させるサラウンド信号処理装置であって、 入力されたステレオ信号からその差信号を生成するマト
   リックス処理手段と、前記差信号を処理するフィルタ
   と、 前記フィルタで処理された信号及びその反転信号と、入
   力されたステレオ信号とを加算して、前記一対のトラン
   スジューサから再生する手段とからなり、 前記フィルタの伝達特性を、 （Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）、または（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−
   Ａ） （ただし、Ｓは一対のトランスジューサから受聴者の同
   じ側の耳までの伝達特性、Ａは一対のトランスジューサ
   から受聴者の反対側の耳までの伝達特性、Ｆはサラウン
   ド信号を音像定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳
   までの伝達特性、Ｋはサラウンド信号を音像定位させた
   い位置から受聴者の反対側の耳までの伝達特性）と設定
   したことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
2. 【請求項２】映像を再生する表示手段と、前記表示手段
   の両側に配設されて音声を再生する一対のスピーカと、
   マトリックス処理されたサラウンド信号を音像定位させ
   るサラウンド信号処理装置とからなる映像音声再生装置
   であって、 入力されたフロント用ステレオ信号からその差信号を生
   成するマトリックス処理手段と、前記差信号を処理する
   フィルタと、前記フィルタで処理された信号及びその反
   転信号と入力されたフロント用ステレオ信号とを加算し
   て、前記一対のスピーカから再生する手段とから、前記
   サラウンド信号処理装置を構成すると共に、 前記フィルタの伝達特性を、 （Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ）、または（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−
   Ａ） （ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳
   までの伝達特性、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対
   側の耳までの伝達特性、Ｆはサラウンド信号を音像定位
   させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達特性、
   Ｋはサラウンド信号を音像定位させたい位置から受聴者
   の反対側の耳までの伝達特性）と設定したことを特徴と
   する映像音声再生装置。
3. 【請求項３】一対のトランスジューサから音響信号を再
   生して、前記一対のトランスジューサの位置とは異なる
   位置に、サラウンド信号を音像定位させるサラウンド信
   号処理装置であって、 音像定位させたいサラウンド信号からその和信号及び差
   信号を生成する手段と、 前記和信号を処理する第１のフィルタと、 前記差信号を処理する第２のフィルタと、 前記第１及び第２のフィルタで処理された信号からその
   和信号及び差信号を生成する手段と、 これら生成された和信号及び差信号を前記一対のトラン
   スジューサから再生する手段とからなり、 前記第１及び第２のフィルタの伝達特性Ｐ，Ｎを、 Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ） Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） （ただし、Ｓは一対のトランスジューサから受聴者の同
   じ側の耳までの伝達特性、Ａは一対のトランスジューサ
   から受聴者の反対側の耳までの伝達特性、Ｆはサラウン
   ド信号を音像定位させたい位置から受聴者の同じ側の耳
   までの伝達特性、Ｋはサラウンド信号を音像定位させた
   い位置から受聴者の反対側の耳までの伝達特性）と設定
   したことを特徴とするサラウンド信号処理装置。
4. 【請求項４】映像を再生する表示手段と、前記表示手段
   の両側に配設されて音声を再生する一対のスピーカと、
   サラウンド信号を音像定位させるサラウンド信号処理装
   置とからなる映像音声再生装置であって、 音像定位させたいサラウンド信号からその和信号及び差
   信号を生成する手段と、前記和信号を処理する第１のフ
   ィルタと、前記差信号を処理する第２のフィルタと、前
   記第１及び第２のフィルタで処理された信号からその和
   信号及び差信号を生成する手段と、これら生成された和
   信号及び差信号を前記一対のスピーカから再生する手段
   とから、前記サラウンド信号処理装置を構成すると共
   に、 前記第１及び第２のフィルタの伝達特性Ｐ，Ｎを、 Ｐ＝（Ｆ＋Ｋ）／（Ｓ＋Ａ） Ｎ＝（Ｆ−Ｋ）／（Ｓ−Ａ） （ただし、Ｓは一対のスピーカから受聴者の同じ側の耳
   までの伝達特性、Ａは一対のスピーカから受聴者の反対
   側の耳までの伝達特性、Ｆはサラウンド信号を音像定位
   させたい位置から受聴者の同じ側の耳までの伝達特性、
   Ｋはサラウンド信号を音像定位させたい位置から受聴者
   の反対側の耳までの伝達特性）と設定したことを特徴と
   する映像音声再生装置。
5. 【請求項５】フロント用ステレオ信号を再生すると共
   に、リア用ステレオ信号をサラウンド信号として後方に
   音像定位させて再生したことを特徴とする請求項４に記
   載の映像音声再生装置。
6. 【請求項６】再生するフロント用ステレオ信号とサラウ
   ンド信号との相対レベルを可変手段を設けたことを特徴
   とする請求項５に記載の映像音声再生装置。
7. 【請求項７】フロント用ステレオ信号をサラウンド信号
   として、表示手段の両側遠方または、表示手段上に音像
   定位させて再生したことを特徴とする請求項４に記載の
   映像音声再生装置。
8. 【請求項８】複数の音像定位位置に応じた伝達特性を記
   憶する手段と、所望の音像定位位置に応じた伝達特性を
   フィルタに設定する手段とを有し、音像定位位置を可変
   自在としたことを特徴とする請求項１に記載のサラウン
   ド信号処理装置、請求項２に記載の映像音声再生装置、
   請求項３に記載のサラウンド信号処理装置、または請求
   項４に記載の映像音声再生装置。
9. 【請求項９】音像定位させるサラウンド信号を切換える
   手段と、切換えたサラウンド信号の音像定位位置に応じ
   た伝達特性をフィルタに設定する手段とを設けたことを
   特徴とする請求項１に記載のサラウンド信号処理装置、
   請求項２に記載の映像音声再生装置、請求項３に記載の
   サラウンド信号処理装置、または請求項４に記載の映像
   音声再生装置。