JP3561004B2

JP3561004B2 - 音場定位操作装置

Info

Publication number: JP3561004B2
Application number: JP19751894A
Authority: JP
Inventors: 広一入井
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 1994-07-30
Filing date: 1994-07-30
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-09-02
Also published as: JPH0847100A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は音場定位操作装置に関し、さらに詳しく言えば、左右２つのスピーカーによってサラウンド型の音場を形成し、その音場において前後左右自由に音像の位置を変更することができる音場定位操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
サラウンド型の音場を制御するものとして、例えば実開平２−１０７００号公報に記載の音場定位操作装置が知られている。この装置は、ゲーム機のジョイスティックからのコントロール信号により、ＣＲＴディスプレイに映し出されたゲームキャラクターの移動操作の他に、多元音場を構成するための４つのゲインコントロールアンプの利得を制御し、音像の定位を同時に操作する機能を組み合わせ、アウトプットマトリックス回路から各アンプを介して４つのスピーカーから音声信号として出力し、ゲームプログラムに関係なく映像と音声の定位移動を連動させるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先行例では、スピーカーを４個使用することを前提にしており、ジョイスティックで操作するのは４つのチャンネルであり、スピーカー、アンプなどをそれぞれ４チャンネル分用意しなければならず、当然、コストが高くならざるを得ない。
【０００４】
また、サラウンドプロセッサーやエフェクターなどが知られているが、従来のサラウンドプロセッサーやマトリックスサラウンドは、使用者がサラウンドのパターンを選択することしかできなかった。
【０００５】
これに対して、自由に音像位置を変化させることが可能な回路の場合は、その操作がタクトスイッチなどによって段階的にのみ可変可能であり、これでは使用者が曲やリズムに合わせてスピーディーに音像を変えることはできない。もっとも、デジタルサラウンド方式の機器は、音像をスピーディーに変えることができるが、回路のパーツ数が多く、また、デジタルシグナルプロセッサーなどを用いる必要があり、価格が非常に高くなる。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、左右の２つのスピーカーのみで３６０度自由に音像の位置を変更することができる安価な音場定位操作装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、左右２つの入力チャンネルのそれぞれに設けられる入力信号増幅手段と、この各入力信号増幅手段から出力される原音信号をそれぞれ第１原音信号と第２原音信号とに分割し、かつ、その両原音信号のバランス量を設定する第１および第２のボリュームからなる一対の信号バランス手段と、この各信号バランス手段から出力される各々の第１原音信号をそれぞれ逆相にするバッファ手段と、上記各信号バランス手段から出力される各々の第２原音信号から同相成分を除去し、異相成分のみにする同相信号除去手段と、上記各バッファ手段の出力信号と上記同相信号除去手段からの出力信号とを各チャンネルごとに合成する信号合成手段と、この両信号合成手段から出力される左右の信号のバランスを可変とする第３のボリュームと、同第３のボリュームによってバランスが変更された左右の信号を増幅して出力する出力信号増幅手段と、これらの出力信号増幅手段の出力信号を音声情報として出力する左右２つのスピーカーと、上記第１ないし第３のボリュームを操作し、音像位置を前後左右の所定位置に設定する音像位置操作手段とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
この場合、上記音像位置操作手段は、上記第１、第２および第３のボリュームを１本のスティックによって操作するスティックボリュームによって構成されることが好ましい。
【０００９】
【作用】
上記構成によると、各チャンネルごとに入力信号増幅手段にて増幅された音声信号（原音信号）は、次段の信号バランス手段の第１および第２のボリュームにより、そのチャンネルごとに第１原音信号と第１原音信号とに分割され、かつ、そのバランス量がとられる。この各々の第１原音信号は、それぞれチャンネルごとにバッファ手段に入力され、その位相が反転されて逆相とされる。
【００１０】
一方、各第２原音信号は同相信号除去手段に入力され、同手段の例えば差動アンプによって両チャンネルの同相成分が除去され異相成分のみにされた後、信号合成手段においてバッファ手段にて逆相とされた第１原音信号と合成される。そして、第３のボリューム（Ｐａｎ）にて各信号合成手段の出力バランスが可変され、出力アンプを介して左右のスピーカーから出力される。
【００１１】
この場合、同相信号除去手段から出力される信号レベルをバッファ手段から出力される信号レベルよりも大きくする必要がある。この信号レベルバランスは、この回路を使用する機器によりその適正レベルが異なるが、レベルを適正に設定することによって音像を効果的に移動させることが可能となる。また、サラウンド感も大きくなる。なお、スティックボリュームを使用すると、１本のスティックの位置を操作することによって音像の位置を前方から、右、後方、左を簡単に移動させることができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。図１に示されているように、この音場定位操作装置は、入力信号増幅手段としての入力アンプ１Ｌ，１Ｒと、信号バランス手段としての信号バランス回路２Ｌ，２Ｒと、同相信号除去手段としての同相信号除去回路３Ｌ，３Ｒと、バッファ手段としてのバッファアンプ４Ｌ，４Ｒと、信号合成手段としてのミックスアンプ５Ｌ，５Ｒと、Ｐａｎ６と、出力アンプ７Ｌ，７Ｒとを備えている。以下、Ｌは左チャンネル、Ｒは右チャンネルを表している。
【００１３】
入力アンプ１Ｌ，１Ｒは、図示しないコンパクトディスクやテープなどの音声再生機器から左右それぞれから入力される音声信号をそのチャンネルごとに増幅して信号バランス回路２Ｌ，２Ｒに出力するアンプで、これは公知のものであってよい。
【００１４】
この実施例において、信号バランス回路２Ｌ，２Ｒは、それぞれ第１および第２のボリューム８，９からなり、入力アンプ１Ｌ，１Ｒから入力された入力信号（原音信号）は、この各ボリューム８，９によって第１原音信号と第２原音信号とに分割されるとともに、その両者のバランス量が調整され、一方の第１原音信号はバッファアンプ４Ｌ，４Ｒにそれぞれ出力され、他方の第２原音信号は同相信号除去回路３Ｌ，３Ｒにそれぞれ出力される。
【００１５】
同相信号除去回路３Ｌ，３Ｒは差動アンプによって構成されており、この場合、一方の同相信号除去回路３Ｌの反転端子には右チャンネルＲ側の第２原音信号が入力され、その非反転端子には左チャンネルＬ側の第２原音信号が入力され、両第２原音信号の同相成分が除去され異相成分のみとされる。
【００１６】
また、他方の同相信号除去回路３Ｒの反転端子には左チャンネルＬ側の第２原音信号が入力され、その非反転端子には右チャンネルＲ側の第２原音信号が入力され、両第２原音信号の同相成分が除去され異相成分のみとされる。
【００１７】
これに対して、信号バランス回路２Ｌ，２Ｒから出力される第１原音信号は、各バッファアンプ４Ｌ，４Ｒにてその位相が逆相とされる。この逆相とされた各第１原音信号は、同相信号除去回路３Ｌ，３Ｒから出力される異相成分信号とともにミックスアンプ５Ｌ，５Ｒに入力され、その第１原音信号と異相成分とが合成される。
【００１８】
このミックスアンプ５Ｌ，５Ｒの出力は、第３のボリューム１０からなるＰａｎ６にてその左右のバランス量が可変とされ、出力アンプ７Ｌ，７Ｒを介して図示しないパワーアンプによりスピーカーを駆動する。
【００１９】
なお、この実施例において、第１、第２および第３のボリューム８，９，１０は、図２の平面図に示すようなスティックボリューム本体１１に設けられている１本のスティック１２により、連動して操作されるようになっている。
【００２０】
次に、この音場定位操作装置の動作ついて説明する。左右各チャンネルの入力信号（原音信号）をそれぞれＶ_Ｌ（ｔ）、Ｖ_Ｒ（ｔ）とし、各アンプ、すなわち入力アンプ１Ｌ，１Ｒ、同相信号除去回路（差動アンプ）３Ｌ，３Ｒ、バッファアンプ４Ｌ，４Ｒ、ミックスアンプ５Ｌ，５Ｒおよび出力アンプ７Ｌ，７Ｒの増幅率をそれぞれＡ_１，Ａ_２，Ａ_３，Ａ_４，Ａ_５とし、信号バランス回路２Ｌ，２Ｒの各固定抵抗の抵抗値をＲ、可変抵抗の全抵抗値をＲ_Ａ、その各ボリューム８，９の摺動接点を移動させたときの抵抗成分をｙとすると、音像を前後に移動させる場合には、次のようになる。
【００２１】
すなわち、各チャンネルＬ，Ｒに入力されたＶ_Ｌ（ｔ）、Ｖ_Ｒ（ｔ）は、入力アンプ１Ｌ，１Ｒで増幅され、信号バランス回路２Ｌ，２Ｒにおいて、第１原音信号Ｖ_Ｌ１（ｔ）、Ｖ_Ｒ１（ｔ）と、第２原音信号Ｖ′_Ｌ１（ｔ）、Ｖ′_Ｒ１（ｔ）とされるが、その内の第１原音信号Ｖ_Ｌ１（ｔ）、Ｖ_Ｒ１（ｔ）は、バッファアンプ４Ｌ，４Ｒで増幅され、数１および数２に示すような信号Ｖ_Ｌ２（ｔ）、Ｖ_Ｒ２（ｔ）となる。
【００２２】
【数１】

【００２３】
【数２】

また、第２原音信号Ｖ′_Ｌ１（ｔ）、Ｖ′_Ｒ１（ｔ）は、次の数３および数４で示され、これらの各第２原音信号が同相信号除去回路３Ｌ，３Ｒに入力される。
【００２４】
【数３】

【００２５】
【数４】

そして、同相信号除去回路３Ｌ，３Ｒにおいて、各チャンネルの第２原音信号中からそれらの同相成分が取り除かれ、下記の数５び数６に示すような異相成分信号Ｖ′_Ｌ２（ｔ）、Ｖ′_Ｒ２（ｔ）が出力される。
【００２６】
【数５】

【００２７】
【数６】

ここで、スティックボリューム１１のスティック１２の位置をリアにした場合、音像効果をより発揮させるために、同相信号除去回路３Ｌ，３Ｒの増幅率をＡ_３＞１とすると、ミックスアンプ５Ｌ，５Ｒの出力Ｖ_Ｌ３（ｔ）、Ｖ_Ｒ３（ｔ）は、次に示す数７および数８のようになる。なお、入力アンプ１Ｌ，１Ｒおよびバッファアンプ４Ｌ，４Ｒの増幅率Ａ_１，Ａ_２はそれぞれ１である。
【００２８】
【数７】

【００２９】
【数８】

ここで、第１および第２のボリューム８，９を操作するスティック１２の位置がフロントの位置、すなわちｘ＝Ｒ_Ａ、ｙ＝０の場合に、利得が１になるようにするため、ミックスアンプ４Ｌ，４Ｒの増幅率Ａ_４を数９に示すようにしておく。なお、ｘはスティック１２をＸ軸方向に移動させた場合に変化する抵抗値である。
【００３０】
【数９】

このように出力信号が合成されると、スティック１２の位置を前後に移動させることにより、第１および第２のボリューム８，９の抵抗値が０（Ω）≦ｙ≦Ｒ_Ａ（Ω）まで変わり、数１および数２で示される信号Ｖ_Ｌ２（ｔ）、Ｖ_Ｒ２（ｔ）と、数５および数６で示される異相成分信号Ｖ′_Ｌ２（ｔ）、Ｖ′_Ｒ２（ｔ）との混合比が変化し、音像はｙ＝Ｒ_Ａのときフロント側にあるように感じ、ｙ＝０のときリア側にあるように感じることになる。
【００３１】
このように前後に移動させられる音像は、Ｐａｎ６の第３のボリューム１０によって左右方向に移動する。すなわち、ミックスアンプ５Ｌ，５Ｒから出力される左右チャンネルＬ，Ｒの合成信号は、Ｐａｎ６の第３のボリューム１０によって分圧され、数１０および数１１で示す信号Ｖ_Ｌ４（ｔ）、Ｖ_Ｒ４（ｔ）のようになる。
【００３２】
【数１０】

【００３３】
【数１１】

この信号Ｖ_Ｌ４（ｔ）、Ｖ_Ｒ４（ｔ）は、出力アンプ７Ｌ，７Ｒによって増幅され、数１２および数１３で示す信号Ｖ_ＬＯ（ｔ）、Ｖ_Ｒ４（ｔ）のようになる。
【００３４】
【数１２】

【００３５】
【数１３】

ここで、出力アンプ７Ｌ，７Ｒの増幅率Ａ_５は、スティック１２が中央に位置しているときに利得が１となるように下記の数１４のように設定される。
【００３６】
【数１４】

このように出力信号が合成されると、スティック１２の位置を左右に移動させることにより、第３のボリューム１０の抵抗値が０（Ω）≦ｘ≦Ｒ_Ａ（Ω）まで変わり、数１２および数１３で示されるように、そのバランスが調整され音像はｘ＝０のとき左側にあるように感じ、ｘ＝Ｒ_Ａのとき右側にあるように感じることになる。
【００３７】
したがって、スティックボリューム１１を使用し、スティック１２によって第１ないし第３のボリューム８，９，１０を連動させて可変することによって、音像が図３の説明図に示されているように変化する。
【００３８】
すなわち、図３（ａ）のようにスティック１２の位置を前方にすると、音像イメージＩはユーザーＵの前方に、右方にすると音像イメージＩはユーザーＵの右側に、後方にすると、音像イメージＩはユーザーＵの後方に、左方にすると音像イメージＩはユーザーＵの左方にそれぞれ変位することになる。
【００３９】
なお、この実施例では、スティックボリューム１１を使用して音像イメージ位置を変位させているが、スティックボリューム１１の代わりに第１および第２のボリューム８，９と、第３のボリューム１０をそれぞれスライドボリュームに代えてもよく、これによれば１つの音楽の中のリズム成分を入れたり出したりすることがより簡単に行える。
【００４０】
このようにこの実施例によれば、以下のような効果がある。アナログ回路のみで構成されるので、低コストで提供することができる。操作手段としてスティックボリューム１１を使用しているので、ユーザは曲やリズムに合わせて任意かつスピイーディーに音像のイメージ位置を変更することができる。スティックボリューム１１のスティック１２の位置をセンターにすると、前領域から同等に音が聴取でき、サラウンド感を得ることができる。左チャンネルＬおよび右チャンネルＲの同相成分を取り除くことができる。スティック１２を左右に動かすことにより、音像も左右に移動させることができる。片手で簡単に操作できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、発明によれば、左右両チャンネルのアナログ信号を演算することによって位相を操作することができ、その際、回路定数を変えるために導入された操作手段を操作することによって、簡単に左右の２つのスピーカーのみで３６０度自由に音像の位置を変更することができる。また、使用される回路はアナログ回路なので、コストも安く提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る音場定位操作装置の回路図。
【図２】同実施例に係る音場定位操作装置に使用される音像の位置を変更させるスティックボリュームの平面図。
【図３】同実施例に係るスティックボリュームのスティックの操作位置と音像イメージ位置との関係を示す説明図。
【符号の説明】
１Ｌ，１Ｒ入力アンプ
２Ｌ，２Ｒ信号バランス回路
３Ｌ，３Ｒ同相信号除去回路
４Ｌ，４Ｒバッファアンプ
５Ｌ，５Ｒミックスアンプ
６Ｐａｎ
７Ｌ，７Ｒ出力アンプ
８第１のボリューム
９第２のボリューム
１０第３のボリューム
１１スティックボリューム
１２スティック

Claims

左右２つの入力チャンネルのそれぞれに設けられる入力信号増幅手段と、この各入力信号増幅手段から出力される原音信号をそれぞれ第１原音信号と第２原音信号とに分割し、かつ、その両原音信号のバランス量を設定する第１および第２のボリュームからなる一対の信号バランス手段と、この各信号バランス手段から出力される各々の第１原音信号をそれぞれ逆相にするバッファ手段と、上記各信号バランス手段から出力される各々の第２原音信号から同相成分を除去し、異相成分のみにする同相信号除去手段と、上記各バッファ手段の出力信号と上記同相信号除去手段からの出力信号とを各チャンネルごとに合成する信号合成手段と、この両信号合成手段から出力される左右の信号のバランスを可変とする第３のボリュームと、同第３のボリュームによってバランスが変更された左右の信号を増幅して出力する出力信号増幅手段と、これらの出力信号増幅手段の出力信号を音声情報として出力する左右２つのスピーカーと、上記第１ないし第３のボリュームを操作し、音像位置を前後左右の所定位置に設定する音像位置操作手段とを備えていることを特徴とする音場定位操作装置。
上記音像位置操作手段が、上記第１、第２および第３のボリュームを１本のスティックによって操作するスティックボリュームからなる請求項１に記載の音場定位操作装置。