JP3081358B2 - 音声信号処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば映画館、劇場あ
るいはホームシアターなどに用いられ、ステレオ音声信
号に基づき推定された音像定位位置に対応するスピーカ
を駆動する音声信号処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に２つのスピーカによる音声信号の
ステレオ再生方式では、左右のスピーカに対して聴取者
の位置が左右２つのスピーカを底辺とする２等辺三角形
の頂点となるような位置、即ち、左右のスピーカから等
距離となるような位置でしか正常な音像定位を得ること
ができないとされている。そして特に、２つのスピーカ
を底辺とする正三角形の頂点付近で聴取するのが良いと
いわれている。

【０００３】すなわち２つのスピーカによる音声信号の
ステレオ再生方式では、正常な音像定位を得ることがで
きる聴取位置は限られた範囲に限定されることになる。

【０００４】例えば日本音響学会講演論文集第 357〜35
8 頁、「１−５−１４車室内における非対称音場の改善
方法」（昭和63年 3月）に開示されているように聴取者
に対する前方の左右スピーカ取付位置が非対称である場
合には左右スピーカ間の音の分布が聴取者に近いスピー
カ方向に偏り本来のステレオ再生効果が得られないとい
う問題が生じるので、これを解決すべく左右スピーカか
ら聴取位置までの距離を合わせるように見かけ上の音源
を作り出す方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように左右の
スピーカに対して聴取者の位置が左右のスピーカを底辺
とする二等辺三角形の頂点付近でしか正常な音像定位を
得ることができず、左右どちらかに聴取者の位置がずれ
ると、近いスピーカの影響により音像定位に偏りが生じ
てしまうという問題点があった。

【０００６】また車内音場の改善法にしても、映画館あ
るいは劇場など大勢の聴取者がいる場合には、一人一人
に見かけ上の音源を作り出すことは不可能であり、結局
聴取者の位置によって正常な音像定位が得られず、十分
な音響効果が得られなかった。

【０００７】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、特に映画館、劇場等における大勢
の聴取者に対し、正常な音像定位が得られるような装置
を開発することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、ス
テレオ音声信号が入力される音声信号処理装置であっ
て、入力された前記音声信号を複数の周波数帯域に分割
する手段と、前記分割された周波数帯域の音声信号の音
像定位位置を推定する手段と、前記分割された周波数帯
域の音声信号の音像定位位置に対応した位置に配置され
ているスピーカを駆動する手段とを有する構成である。

【０００９】また第２発明は、ステレオ音声信号が入力
される音声信号処理装置であって、入力された前記音声
信号を複数の周波数帯域に分割する手段と、前記分割さ
れた周波数帯域の音声信号の音像定位位置を推定する手
段と、該推定手段からの各周波数帯域の音声信号を合成
する手段と、前記推定手段によって推定された音像定位
位置情報に基づく制御信号によって前記合成手段によっ
て合成された音声信号を選択的に出力する手段と、前記
選択された周波数帯域の音声信号の音像定位位置に対応
した位置に配置されているスピーカを駆動する手段とを
有する構成である。

【００１０】本発明の第１発明は、ステレオ音声信号が
入力される音声信号処理装置であって、入力された前記
音声信号を複数の周波数帯域に分割する手段と、前記分
割された周波数帯域の音声信号の音像定位位置を推定す
る手段と、前記分割された周波数帯域の音声信号の音像
定位位置に対応した位置に配置されているスピーカを駆
動する手段とを有する構成である。

【００１１】また第２発明は、ステレオ音声信号が入力
される音声信号処理装置であって、入力された前記音声
信号を複数の周波数帯域に分割する手段と、前記分割さ
れた周波数帯域の音声信号の音像定位位置を推定する手
段と、該推定手段からの各周波数帯域の音声信号を合成
する手段と、前記推定手段によって推定された音像定位
位置情報に基づく制御信号によって前記合成手段によっ
て合成された音声信号を選択的に出力する手段と、前記
選択された周波数帯域の音声信号の音像定位位置に対応
した位置に配置されているスピーカを駆動する手段とを
有する構成である。

【００１２】

【作用】どちらの発明の構成においても音声を周波数帯
域に分割し、各周波数帯域の音像定位位置に対応する位
置に配置されたスピーカを駆動し、正常な音像定位位置
をスピーカ上に持ってくることにより、どの位置にいる
聴取者に対しても音像定位位置は一定となる。

【００１３】

【実施例】［第１実施例］本発明の第１実施例を図面を
用いて説明する。

【００１４】図１は第１実施例の概念を示すブロック図
である。同図において、１Ｌ、１Ｒは音声の左右信号即
ちＬｃｈ信号とＲｃｈ信号とを夫々入力し、複数個の周
波数帯域に分割する周波数帯域分割部、３は前記分割さ
れた夫々の信号について音像定位位置を推定する音像定
位位置推定部、５は前記分割された夫々の音声信号を左
右で合成してモノラルの音声信号を作成する音声信号合
成部、４は前記音像定位位置推定部３からの制御信号及
び音声信号合成部５のモノラル音声信号により各周波数
帯域に対応する音像定位位置のスピーカを駆動するスピ
ーカ駆動部、９は前記スピーカ駆動部４によって駆動さ
れるスクリーン一体型スピーカである。

【００１５】図２は前記周波数帯域分割部１Ｌ、１Ｒの
細部を示すブロック図である。同図において６はフィル
タ群、２Ｌ１〜２Ｌｎ、２Ｒ１〜２Ｒｎは該フィルタ群
６を構成し前記Ｌｃｈ信号及びＲｃｈ信号のｎ個に分割
された各信号に対応して設けられたバンド・パス・フィ
ルタである。図中Ｌ１〜Ｌｎ、Ｒ１〜Ｒｎはこの周波数
帯域分割部１Ｌ、１Ｒからの出力信号を表している。

【００１６】図３は前記音像定位位置推定部３の細部を
示すブロック図である。同図において４１〜４ｎは前記
周波数帯域分割部１Ｌ、１Ｒからの出力信号Ｌ１〜Ｌ
ｎ，Ｒ１〜Ｒｎにより各周波数帯域に対応する音像定位
位置を推定し、スピーカ７へ送る制御信号を生成する手
段であり、音像定位位置推定部３からは出力として前記
信号Ｌ１〜Ｌｎ、Ｒ１〜Ｒｎをそのまま出力すると共
に、前記音像定位位置推定、制御信号生成手段４１〜４
ｎからの制御信号Ｃ１〜Ｃｎを出力する。

【００１７】図４は前記音声信号合成部５の細部を示す
ブロック図である。同図において６１〜６ｎは前記音像
定位位置推定部３の出力の内Ｌ１〜Ｌｎ，Ｒ１〜Ｒｎを
合成してモノラルの音声信号Ａ１〜Ａｎを作成する音声
合成手段であり、かかる音声信号Ａ１〜Ａｎは該音声信
号合成部５の出力となる。この場合例えばＬ１とＲ
１、．．．、ＬｎとＲｎというように左右の音声信号が
合成されてモノラルの音声信号となる。

【００１８】図５は前記スピーカ駆動部４の細部を示す
ブロック図である。同図においてＡ１〜Ａｎは前記音声
信号合成部５からこのスピーカ駆動部４に送られてきた
合成信号、Ｃ１〜Ｃｎは前記音像定位位置推定部３から
このスピーカ駆動部４に送られてきた制御信号、１０１
〜１０ｎは前記各合成信号Ａ１〜Ａｎに対応して設けら
れた音声信号増幅部、１１１〜１１ｎはこの増幅部１０
１〜１０ｎの出力を切り換えにより出力端子１〜端子ｎ
に出力するスピーカ切り換えスイッチである。かかるス
イッチ１１１〜１１ｎの切り換えは前記制御信号Ｃ１〜
Ｃｎに基づいて行われ、各端子１〜端子ｎは前記音像定
位位置推定部３で推定された音像定位位置に対応する前
記スピーカ９を駆動するための出力となる。

【００１９】図６は前記スピーカ９を構成する単位平面
スピーカ７を示す外観斜視図であり、各スピーカ７はス
クリーンとしての機能を持つ振動板８を有し、図７に示
されるようにマトリックス状に積み重ねられスピーカ９
を構成する。このスピーカ９において、縦の一列は前記
分割された周波数帯域の数ｎに一致する数のスピーカ７
が並べられ、横一列は同一の周波数帯域を再生するスピ
ーカ７が所定数、例えばｍ個並べられている。

【００２０】図８は前記図７のスピーカ９の横一列を示
した図であり、各単位スピーカ７は共有の−端子を有
し、各＋端子１〜端子ｎが導出されて、前記−端子及び
＋端子は共に前記スピーカ駆動部４と接続されている。

【００２１】以上の構成を有する装置において、動作を
説明する。なお添字ｉは１〜ｎまでの整数を表すものと
する。

【００２２】まず周波数帯域分割部１Ｌ、１Ｒに夫々Ｌ
ｃｈ信号、Ｒｃｈ信号が入力される。入力された音声信
号は、バンドパスフィルタ２Ｌｉ、２Ｒｉにより夫々の
所定のｎ個の帯域に分割され、Ｌ１、Ｌ２、・・・、Ｌ
ｎ−１、Ｌｎ及びＲ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎ−１、Ｒｎ
として出力される。

【００２３】次に周波数帯域分割部１Ｌ、１Ｒから出力
された音声信号Ｌｉ、Ｒｉは、音像定位位置推定部３に
入力される。

【００２４】音像定位位置推定部では周波数帯域分割部
１Ｌ、１Ｒで分割された夫々の音声信号Ｌｉ、Ｒｉが音
像定位位置推定手段４ｉに入力される。そこで左右の同
じ周波数帯域の音声信号、例えばＬ１とＲ１の振幅差及
び位相差からその周波数の音像定位位置を推定する。そ
してこの推定を分割されたすべての周波数帯域について
行う。

【００２５】またこのようにして夫々の周波数帯域につ
いて推定された音像定位位置情報に基づく制御信号Ｃｉ
をスピーカ駆動部４に入力し、各周波数帯域の音声信号
Ｌｉ、Ｒｉを音声信号合成部５に入力する。

【００２６】音声信号合成部５では、各周波数帯域の音
声信号Ｌｉ、Ｒｉが音声信号合成手段６ｉに入力され
る。この音声信号合成手段で６ｉでは、各周波数帯域の
左右の音声信号、例えば音声信号Ｌ１、Ｒ１を合成し、
モノラルの音声信号Ａ１を作成する。そしてこの合成を
分割されたすべての周波数帯域について行い、音声合成
手段６ｉで作成されたモノラルの音声信号Ａｉをスピー
カ駆動部４に入力する。

【００２７】次にスピーカ駆動部４では、制御信号Ｃｉ
及びモノラルの音声信号Ａｉによりスピーカ９を駆動す
る。即ちスピーカ駆動部４では、音声信号合成部５から
のモノラルの音声信号Ａｉを音声信号増幅部１０ｉで増
幅し、スピーカ切り換えスイッチ１１ｉに入力される。

【００２８】スピーカ切り換えスイッチ１１ｉでは音像
定位位置推定部３からの制御信号Ｃｉによりスイッチを
切り換え、横一列に配置された同一の周波数帯域を再生
するスピーカ７のうち、音像定位位置推定部３で推定さ
れた音像定位位置に対応するスピーカ７を駆動する。

【００２９】以上のようにして周波数帯域分割部１Ｌ、
１Ｒに入力された音声信号は、音像定位位置推定部３に
おいて夫々の帯域の音声信号Ｌｉ、Ｒｉに基づいて音像
定位位置を推定し制御信号Ｃｉを作成する。

【００３０】一方音声信号Ｌｉ、Ｒｉは音声信号合成部
５で合成され、モノラル信号Ａｉが作成される。

【００３１】そしてモノラルの音声信号Ａｉはスピーカ
駆動部４に入力され、制御信号Ｃｉにより音像定位位置
に対応した単位スピーカ７が選択され、その単位スピー
カ７にモノラルの音声信号Ａｉが入力されて音声が再生
される。

【００３２】したがって、音像は常に単位スピーカ７の
スクリーン８上に定位し、聴取者の聴取位置が変化して
も音像定位位置は変化しない。 ［第２実施例］次に本発明の第２実施例について説明す
る。なお前記第１実施例と同じ構成要素については同一
符号を付し、詳細な説明は割愛する。

【００３３】図９は第２実施例の概略を示すブロック図
であり、図１と異なる点はスピーカ９として単位スピー
カ７を横一列にのみ所定数、ここではｍ個並べたものを
用いる点と、音像定位位置推定部３及び音声信号合成部
５とスピーカ駆動部４との間にスピーカ選択部１０を設
けた点である。

【００３４】図１０に示すように前記スピーカ選択部１
０は第１実施例のスピーカ駆動部４の増幅器１０１〜１
０ｎを削除したものである。このスピーカ選択部１０で
は入力Ａｉ、及びＣｉに対して、各単位スピーカ７に対
応した出力が端子１（１）〜ｍ（１）、・・・、端子１
（ｎ）〜端子ｍ（ｎ）までｍ×ｎ個から切り換えスイッ
チ１１１〜１１ｎにより選択されて出力される。

【００３５】スピーカ駆動部４は図１１に示すように前
記ｍ×ｎ個の出力端子１〜ｍ（１）、・・・、端子１
（ｎ）〜端子ｍ（ｎ）の出力を夫々加算するｍ個の加算
器１２１〜１２ｍと、これら加算器１２１〜１２ｍの出
力を増幅するアンプ１〜ｍとを有し、端子１〜ｍより増
幅された信号を出力するように構成されている。

【００３６】次に以上の構成を有する第２実施例の動作
について説明する。まず周波数帯域分割部１Ｌ、１Ｒに
夫々Ｌｃｈ音声信号、Ｒｃｈ音声信号が入力される。

【００３７】入力された音声信号はバンドパスフィルタ
２Ｌｉ、２Ｒｉにより夫々所定のｎ個の帯域に分割さ
れ、Ｌ１、Ｌ２、・・・、Ｌｎ−１，Ｌｎ及びＲ１、Ｒ
２、・・・、Ｒｎ−１，Ｒｎとして出力される。

【００３８】次に周波数帯域分割部１Ｌ、１Ｒから出力
された音声信号Ｌｉ、Ｒｉは、音像定位位置推定部３に
入力される。

【００３９】音像定位位置推定部３では、周波数帯域分
割部１Ｌ、１Ｒで分割された夫々の帯域の音声信号Ｌ
ｉ、Ｒｉが音像定位位置推定制御手段４ｉに入力され
る。ここで左右の同じ周波数帯域の音声信号、例えばＬ
１とＲ１との振幅差及び位相差からその周波数の音像定
位位置を推定する。かかる推定は分割されたすべての周
波数帯域について行い、夫々の周波数帯域について推定
された音像定位位置情報に基づく制御信号Ｃｉをスピー
カ選択部１０に入力し、各周波数帯域の音声信号Ｌｉ、
Ｒｉを音声信号合成部５に入力する。

【００４０】音声信号合成部５では各周波数帯域の左右
の音声信号、例えば音声信号Ｌ１、Ｒ１を音声信号合成
手段６ｉで合成し、モノラルの音声信号Ａ１を作成す
る。この信号合成を分割されたすべての周波数帯域につ
いて行い、音声信号合成手段６ｉで作成されたモノラル
の音声信号Ａｉをスピーカ選択部１０に入力する。

【００４１】スピーカ選択部１０では、音声信号合成部
５からのモノラル信号Ａｉを切り換えスイッチ１１ｉに
入力する。この切り換えスイッチ１１ｉでは、音像定位
位置推定部３からの制御信号Ｃｉによりスイッチ１１ｉ
を切り換え、音声信号合成部５からのモノラル信号Ａｉ
を端子ｋ（ｉ）［ｋは１〜ｍまでの整数］に出力し、こ
の出力をスピーカ駆動部４に入力する。

【００４２】スピーカ駆動部４では、スピーカ選択部１
０から出力された端子ｋ（ｉ）からのモノラル信号を合
成、かつ合成し、スピーカ９を駆動する。この時スピー
カ駆動部４において、スピーカ選択部１０の出力端子ｋ
（ｉ）からのモノラル信号を例えば端子１（１）＋端子
１（２）＋・・・＋端子１（ｎ−１）＋端子１（ｎ）と
いうように合成し、合成した信号をアンプ１で増幅して
該スピーカ駆動部４の出力端子１に出力する。この出力
により音像定位位置推定部３で推定された音像定位位置
に対応する単位スピーカ７を駆動する。

【００４３】このようにスピーカ駆動部４にて制御信号
Ｃｉにて振り分けられた端子ｋ（ｉ）の信号を端子ｋ
（１）＋端子ｋ（２）＋・・・＋端子ｋ（ｎ−１）＋端
子ｋ（ｎ）というように合成し、アンプｋで増幅し、音
像定位位置に対応する単位スピーカ７を駆動する構成と
したことにより、実施例１に比べて少ない単位スピーカ
で聴取者の位置の変化によっても音像定位位置の変化し
ない音声信号処理装置が構成できる。即ち第１実施例の
ｎ×ｍ個に対し、第２実施例ではｍ個で足りる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、聴取者の位置にかかわ
らず音像定位位置が変化しないので、聴取者の聴取位置
の自由度が高く、聴取者がどのような位置にいようとも
十分な音響効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概念図である。

【図２】本発明の第１実施例及び第２実施例における周
波数帯域分割部を示す図である。

【図３】本発明の第１実施例及び第２実施例における音
像定位位置推定部を示す図である。

【図４】本発明の第１実施例及び第２実施例における音
声信号合成部を示す図である。

【図５】第１実施例におけるスピーカ駆動部を示す図で
ある。

【図６】本発明の第１実施例及び第２実施例における単
位スピーカを示す図である。

【図７】本発明の第１実施例におけるスクリーン一体型
スピーカを示す図である。

【図８】本発明の第１実施例及び第２実施例における同
一周波数帯域を再生するスピーカの配列及び接続を示す
図である。

【図９】本発明の第２実施例の概念図である。

【図１０】本発明の第２実施例におけるスピーカ選択部
を示す図である。

【図１１】本発明の第２実施例におけるスピーカ駆動部
を示す図である。

【符号の説明】

１Ｌ、１Ｒ 周波数帯域分割部 ３ 音像定位位置推定部 ４ スピーカ駆動部 ５ 音声信号合成部 ７ 単位スピーカ ９ スピーカ １０ スピーカ選択部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステレオ音声信号が入力される音声信号
   処理装置であって、入力された前記音声信号を複数の周
   波数帯域に分割する手段と、前記分割された周波数帯域
   の音声信号の音像定位位置を推定する手段と、前記分割
   された周波数帯域の音声信号の音像定位位置に対応した
   位置に配置されているスピーカを駆動する手段とを有す
   ることを特徴とする音声信号処理装置。
2. 【請求項２】 ステレオ音声信号が入力される音声信号
   処理装置であって、入力された前記音声信号を複数の周
   波数帯域に分割する手段と、前記分割された周波数帯域
   の音声信号の音像定位位置を推定する手段と、該推定手
   段からの各周波数帯域の音声信号を合成する手段と、前
   記推定手段によって推定された音像定位位置情報に基づ
   く制御信号によって前記合成手段によって合成された音
   声信号を選択的に出力する手段と、前記選択された周波
   数帯域の音声信号の音像定位位置に対応した位置に配置
   されているスピーカを駆動する手段とを有することを特
   徴とする音声信号処理装置。