JP4196509B2 - 音場創出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音場創出装置に関し、特に周囲からの反射音を考慮して広がりを持った音場空間を再現する音場創出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＶアンプなどにおいて、Ｄｏｌｂｙ社のＡＣ（Audio Coding）３、ＤＴＥＳ社のＤＴＳ（Digital Theater System）といったような、５．１ｃｈ（Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲの各チャネルとＬＦＥ０．１チャネル）等の独立信号に対して、ＤＳＰ（Digutal Signal Processor）での信号処理により、実測された映画館、劇場などの残響特性を付加することによって、家庭内において、より臨場感を伴った音場再生が可能になった。このようなシステムにおいては、再生スピーカとして、Ｌ、Ｃ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲ、ＳＷなどのマルチスピーカを用い、再現しようとする映画館の仮想音源分布図などの測定データをもとに、各々のスピーカに対して反射音、残響音を付加することが従来行われてきた。
【０００３】
しかし、このように、実測データから得られる残響特性を忠実に再現したとても、映画館などに特有な、音と映像が自然に溶け合うような音場効果は、なかなか再現できない。これは、映画館は、フロントスピーカがスクリーンの後ろ側に存在し、一般の家庭のように、フロントスピーカがモニター画面よりも手前に置かれているような状況とは異なるからである。
【０００４】
無響室で、リスナ前方から音を鳴らした場合、音源が大略１メートル以上遠方にある場合、いかなる位置にあっても、リスナはほとんど音源との距離感を感じることができない。しかし、残響のある部屋では、リスナは音源の位置に応じて、距離感を感じることができる。この事実から、人は、大略１メートル以上の距離では、壁や床などからの反射音の存在により音源との距離を認識しているといえる。
【０００５】
実際の映画館では、スクリーンの後ろの空間部にフロントスピーカが配置され、再生された音は、この空間において、後ろ壁、横壁、スクリーンの存在といった様々な条件下で反射を繰り返して出力される。これらの反射音は、スクリーン上に存在する多数の孔によってさらに影響を及ぼされる。
図６に、サウンドスクリーンのスクリーン透過特性を示す。測定はスクリーンの正面方向で、スピーカからスクリーンまでの距離を４２ｃｍとした場合の測定結果である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のごとく、従来の音場創出装置では、マルチスピーカシステムを用い、実測された映画館、劇場などの残響特性を付加することで、家庭内においてより臨場感を伴った音場再生が可能になるが、それでも映画館などに特有な、音と映像が自然に溶け合うような音場効果は、再現できないという問題があった。
本発明は、比較的簡単な方法でこの問題を解決して、広がりを持った音場空間を作り上げて、映画館などで聞かれると同様な、感動的で臨場感のある音場を再現することが可能な音場創出装置の実現を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、複数の発音手段を用いて聴取者の聴覚に音場を再現する音場創出装置において、主音源からの直接音を発生する直接音発生手段と、この直接音発生手段が発生する主音源からの直接音に遅れて、この直接音よりも低レベルの反射音に相当する音を発生させる反射音形成手段を具備することを特徴とする。
これにより、広がりを持った音場空間を作り上げて、臨場感のある音場を再現することが可能な音場創出装置が実現される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる音場創出装置を添付図面を参照にして詳細に説明することにする。
【０００９】
今、図１に示すような、残響のある部屋で、リスナ（聴取者）１の前方に１つのスピーカ（発音手段）２が置かれているモデルを考える。（簡単のため、天井、床からの反射を無視する）。この場合、音源から放出された音について、リスナ１は、▲１▼ダイレクト音に続いて、▲２▼音源の後ろ壁からの反射音、▲３▼横壁からの反射音を聴き、距離感を得ている。すなわち、人は、▲１▼、▲２▼、▲３▼の音を総合的に分析して音源との距離を感じているといえる。
【００１０】
本発明は、こうした原理を利用し、更にＤＳＰを利用して、▲１▼のダイレクト音に対して、▲２▼、▲３▼の反射音に相当する音を作り出し、その反射音を、▲１▼のダイレクト音の存在するスピーカ、ならびに、それと隣接したスピーカから放射することにより、ホームシアターのマルチスピーカ再生環境において、リスナから見てスピーカより遠い方向への奥行き感を増強し、実際の映画館のような、スクリーン方向への音像の広がりを実現することを考えたものである。
実際には、実際の映画館で生まれる反射音のうちの代表的な数本を用い、遅延時間とレベルをコントロールすることにより、実際の映画館でのように、スピーカの実在感を画面の奥へとシフトさせ、音と映像の融合を図ろうとするものである。
【００１１】
まず、本発明の一実施の形態における、センター方向への距離感、奥行き感を得るための各スピーカから出力する信号についての模式図を、図２に示す。
図２において、符号１はリスナ（聴取者）、符号２−１はセンタスピーカ（Ｃ）、符号２−２は左スピーカ（Ｌ）、符号２−３は右スピーカ（Ｒ）、符号２−４はサラウンド左スピーカ（ＳＬ）、符号２−５はサラウンド右スピーカ（ＳＲ）、符号２−６はサブウーハースピーカ（ＳＷ）、符号３はスクリーンである。
【００１２】
センタスピーカ２−１から原音Ｃ（ｔ）が再生された後、▲１▼Ｔｃ＿ｃ後にセンタスピーカ２−１に、センタスピーカ２−１の遅延信号を付加し、さらに、▲２▼Ｔｃ＿ｌｒ後にフロントの左スピーカ２−２、右スピーカ２−３にセンタスピーカ２−１の遅延信号を付加する。すなわち、時刻ｔにおける、各スピーカからの出力信号を、
【００１３】
センタスピーカ
Ｃ（ｔ）＋αＣ（ｔ−Ｔｃ＿ｃ） （１）
左、右スピーカ
βＣ（ｔ−Ｔｃ＿ｌｒ） （２）
とする。ただし、αおよびβは１よりも小さな係数である。
【００１４】
▲１▼の処理だけでも、音源位置をぼやけさせる効果を生じ、距離感に似た効果を得ることができる。
しかし、この方法のみでは、数ｍｓｅｃ遅延させた信号の単純な電気的な重ね合わせのため、コムフィルタの形成による独特のｆ特感が形成されてしまう。
これに対して、▲２▼の処理では、音像が左、右方向にも広がるものの、独特なｆ特感を形成することなく、比較的自然に奥行き感を得ることができる。
Ｔｃ＿ｃ、Ｔｃ＿ｌｒそれぞれの遅延時間および、これらの信号を原音に対して混ぜる比率α、βを適当に決めるとにより、センタ方向への奥行き感を創出することができる。
【００１５】
一般に、ＡＣ３、ｄｔｓといったフォーマットの信号を、ＡＶアンプで再生する場合、実際のスピーカ配置は、センタスピーカ（Ｃ）、左スピーカ（Ｌ）、右スピーカ（Ｒ）、サラウンド左スピーカ（ＳＬ）、サラウンド右スピーカ（ＳＲ）、サブウーハースピーカ（ＳＷ）など、マルチチャンネルであることが多い。したがって、フロント方向への豊かな奥行き感を得るためには、センター信号のみならず、左、右信号に対しても、なんらかの処理を施すことが必要となる。
【００１６】
図３に、本発明の一実施の形態における、左スピーカ方向への奥行き感を創出するために、サラウンド左スピーカ（ＳＬ）、左スピーカ（Ｌ）、センタスピーカ（Ｃ）の各スピーカから出力する信号についての模式図を示す。
図３において、符号１はリスナ（聴取者）、符号２−１はセンタスピーカ（Ｃ）、符号２−２は左スピーカ（Ｌ）、符号２−３は右スピーカ（Ｒ）、符号２−４はサラウンド左スピーカ（ＳＬ）、符号２−５はサラウンド右スピーカ（ＳＲ）、符号２−６はサブウーハースピーカ（ＳＷ）、符号３はスクリーンで、図２と同じ機能については同じ符号を付すようにした。
【００１７】
まず▲１▼に相当する処理すなわち、Ｔｌ＿ｌ後に左スピーカ２−２に左スピーカ２−２の原音の遅延信号を付加する処理を行う。次に、▲２▼に相当する処理であるが、▲２▼でセンターに対する遅延信号付加に、隣接するフロントスピーカである左スピーカ２−２、右スピーカ２−３を用いたのと同様に、左スピーカ２−２に対する遅延信号付加に、隣接するサラウンド左スピーカ２−４およびセンタスピーカ２−１を用いる。
左スピーカ２−２の原音をＬ（ｔ）としたときに、各スピーカからの出力信号は、
【００１８】
左スピーカ
Ｌ（ｔ）＋ａＬ（ｔ−Ｔｌ＿ｌ） （３）
サラウンド左スピーカ
ｂＬ（ｔ−Ｔｌ＿ｓｌ） （４）
センタスピーカ
ｃＬ（ｔ−Ｔｌ＿ｃ） （５）
となる。ただしａ、ｂおよびｃは１よりも小さな係数である。
この場合、リスナ１からサラウンド左スピーカ２−４、センタスピーカ２−１までの距離は一般に異なるので、サラウンド左スピーカ２−４、センタスピーカ２−１から出力する遅延信号がほぼ左スピーカ２−２の位置に定位するように、サラウンド左スピーカ２−４、センタスピーカ２−１に出力する信号の遅延時間を決定する必要がある。図３のように、リスナから各スピーカまでの距離が、
【００１９】
ｌｓｌ＞ｌｃのとき、
Ｔｌ＿ｓｌ＞Ｔｌ＿ｃ （６）
または
ｂ＜ｃ （７）
となるように、遅延時間またはレベルを設定すると良いことが実験的に確かめられた。
【００２０】
同様な処理を右スピーカ信号に対しても行う。このようにすることにより、単独のセンタースピーカ方向のみならず、左、右スピーカを含めたフロント方向に、一律に奥行き感を創出することが可能になる。奥行き感の度合いのコントロールは、付加する信号各々の遅延時間とレベルを調整することにより可能になる。
部屋に存在するもとの残響の量によっても、奥行き感の効果は変わってくるので、あらかじめ、さまざまな環境下で効果的な係数を検討しておき、ユーザーが自分の部屋の環境にマッチした係数セットを選べるような機能をつけておくと良い。
【００２１】
これまでに述べた方法により、フロント方向への奥行き感を増強したときに、相対的にリア方向の音が近く感じられるようになり、フロント方向とリア方向の音のバランスが悪くなることがある。この場合、リア信号に対しても、フロント方向と同じような処理を施すと良い。
すなわち、先程と同じように考えれば、サラウンド左スピーカ２−４に対する隣接スピーカは、左スピーカ２−２、サラウンド右スピーカ２−５となり、サラウンド右スピーカ２−５に対する隣接スピーカは右スピーカ２−３、サラウンド左スピーカ２−４となる。すなわち、ＳＬ信号に対しては、Ｔｓｌ＿ｓｌ後にＳＬから遅延信号を付加した後、Ｔｓｌ＿ｌ後に左スピーカ２−２、Ｔｓｌ＿ｓｒ後にサラウンド右スピーカ２−５からサラウンド左スピーカ２−４の遅延信号を付加すればよい。サラウンド右スピーカ信号に対しても同様である。
【００２２】
以上の方法を用いて、実際にセットに搭載したＤＳＰによる信号処理ブロック図を図４に示す。このブロックは、遅延回路、係数乗算回路および加算回路で構成されてる。この例では、センタスピーカ（Ｃ）、左スピーカ（Ｌ）、右スピーカ（Ｒ）、サラウンド左スピーカ（ＳＬ）、サラウンド右スピーカ（ＳＲ）の各信号に対して、自分自身のスピーカへの遅延信号は付加していない。これは、実セットヘの展開にあたり、音色感を変えずに、自然に奥行き感を出すように作り出すことを重視したためである。
【００２３】
図５に、実際に奥行きを付加するモードの１つとしてセットに搭載した、それぞれの信号の遅延時間と、レベルの模式図を示す。この例では、以上に述べた処理とは別に、フロントのセンタスピーカ（Ｃ）、左スピーカ（Ｌ）、右スピーカ（Ｒ）に対して左スピーカ（Ｌ）→左スピーカ（Ｌ）、右スピーカ（Ｒ）→右スピーカ（Ｒ）、センタスピーカ（Ｃ）→左スピーカ（Ｌ）、右スピーカ（Ｒ）への通常の反射音付加処理を施すことにより、さらにフロントヘの深み感増強している。しかし、これら数十ｍｓｅｃ相当の反射付加は、相対レベルが高い場合に音の分離を引起こしてしまうため、自然な奥行き感を増強できるような適切なレベルを選ぶことが重要である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように第１側面の発明は、複数の発音手段を用いて聴取者の聴覚に音場を再現する音場創出装置において、主音源からの直接音を発生する直接音発生手段と、この直接音発生手段が発生する主音源からの直接音に遅れて、この直接音よりも低レベルの反射音に相当する音を発生させる反射音形成手段を具備することを特徴とする。これにより、再現される音場に、従来の残響に加えて、スクリーンの奥行き方向への広がりを創出できるため、映画制作時に映画制作者が狙った効果に近い音の効果をえることができ、これまでよりも映画館らしい、感動的でリアルな音場を再現することができる。
【００２５】
第２側面の発明は、反射音形成手段が発生する反射音相当音が発音手段の後ろ壁からの反射音に相当する音であることを特徴とする。これにより、スピーカ方向への奥行き感を創出することができ、映画館らしい、リアルな音場を再現することができる。
【００２６】
第３側面の発明は、反射音形成手段が発生する反射音相当音が取者の横壁からの反射音に相当する音であることを特徴とする。これにより、センタースピーカ方向への奥行き感を創出することができ、映画館らしい、リアルな音場を再現することができる。
【００２７】
第４側面の発明は、反射音形成手段が発生する反射音相当音が発音手段の後ろ壁および横壁からの反射音に相当する音であることを特徴とする。これにより、フロントスピーカ方向への奥行き感を創出することができ、映画館らしい、リアルな音場を再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】残響のある部屋の聴取モデルの一例。
【図２】本発明の一実施の形態における各スピーカの信号の模式図。
【図３】本発明の一実施の形態における各スピーカの信号の模式図。
【図４】本発明の実施の形態におけるＤＳＰによる信号処理ブロック図。
【図５】本発明の実施の形態で実際に奥行きを付加するモードの１つとしてセットに搭載したそれぞれの信号の遅延時間とレベルの模式図。
【図６】サウンドスクリーンのスクリーン透過特性を示す図。
【符号の説明】
１…リスナ（聴取者）、２…スピーカ、２−１…センタスピーカ（Ｃ）、２−２…左スピーカ（Ｌ）、２−３…右スピーカ（Ｒ）、２−４…サラウンド左スピーカ（ＳＬ）、２−５…サラウンド右スピーカ（ＳＲ）、２−６…サブウーハースピーカ（ＳＷ）、３…スクリーン。

Claims (2)

1. 左チャネル信号が入力される左チャネル入力部、右チャネル信号が入力される右チャネル入力部、センターチャネル信号が入力されるセンターチャネル入力部、サラウンド左チャネル信号が入力されるサラウンド左チャネル入力部、サラウンド右入力信号が入力されるサラウンド右チャネル入力部と、
   上記センターチャネル信号と上記サラウンド左チャネル信号をそれぞれ遅延させ、その遅延された上記センターチャネル信号とその遅延された上記サラウンド左チャネル信号のそれぞれに１よりも小さな係数を乗じて合成し、さらに上記左チャネル信号と合成させ、左チャネル出力信号を生成する第一の音形成手段と、
   上記センターチャネル信号と上記サラウンド右チャネル信号をそれぞれ遅延させ、その遅延された上記センターチャネル信号とその遅延された上記サラウンド右チャネル信号のそれぞれに１よりも小さな係数を乗じて合成し、さらに上記右チャネル信号と合成させ、右チャネル出力信号を生成する第二の音形成手段と、
   上記左チャネル信号と上記右チャネル信号をそれぞれ遅延させ、その遅延された上記左チャネル信号とその遅延された上記右チャネル信号のそれぞれに１よりも小さな係数を乗じて合成し、さらに上記センターチャネル信号と合成させ、センターチャネル出力信号を生成する第三の音形成手段と、
   上記左チャネル信号と上記サラウンド右チャネル信号をそれぞれ遅延させ、その遅延された上記左チャネル信号とその遅延された上記サラウンド右チャネル信号のそれぞれに１よりも小さな係数を乗じて合成し、さらに上記サラウンド左チャネル信号と合成させ、サラウンド左チャネル出力信号を生成する第四の音形成手段と、
   上記右チャネル信号と上記サラウンド左チャネル信号をそれぞれ遅延させ、その遅延された上記右チャネル信号とその遅延された上記サラウンド左チャネル信号のそれぞれに１よりも小さな係数を乗じて合成し、さらに上記サラウンド右チャネル信号と合成させ、サラウンド右チャネル出力信号を生成する第五の音形成手段と、
   上記第一の音形成手段により生成された上記左チャネル出力信号を出力する、左出力部と、
   上記第二の音形成手段により生成された上記右チャネル出力信号を出力する、右出力部と、
   上記第三の音形成手段により生成された上記センターチャネル出力信号を出力する、センター出力部と、
   上記第四の音形成手段により生成された上記サラウンド左チャネル出力信号を出力するサラウンド左出力部と、
   上記第五の音形成手段により生成された上記サラウンド右チャネル出力信号を出力するサラウンド右出力部と、を具備する音場創出装置。
2. 上記第一の音形成手段により生成された上記左チャネル出力信号を音声出力する左スピーカと、
   上記第二の音形成手段により生成された上記右チャネル出力信号を音声出力する右スピーカと、
   上記第三の音形成手段により生成された上記センターチャネル出力信号を音声出力するセンタースピーカと、
   上記第四の音形成手段により生成された上記サラウンド左チャネル出力信号を音声出力するサラウンド左スピーカと、
   上記第五の音形成手段により生成された上記サラウンド右チャネル出力信号を音声出力するサラウンド右スピーカと、を具備する請求項１に記載の音場創出装置。

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