JP6569165B1 - サラウンド回路及びそのサラウンド回路を利用した音響システム - Google Patents

Abstract

【課題】特に出力を制限することなくデジタルアンプでもマトリクスサラウンドを聴くことができる。【解決手段】入力端子１１，１２から左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒが入力される第一デジタルアンプ１０の出力端子１３，１４に接続された第一スピーカー２１と第二スピーカー２２と、入力端子３１，３２から左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒが入力される第二デジタルアンプ３０の出力端子３３，３４に接続された第一サラウンドスピーカー４１と第二サラウンドスピーカー４２と、第二デジタルアンプ３０の入力端子３１，３２と左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒの間に、外部電源を要することなく設けられ、左右チャンネルの差異信号Ｓを生成する差異信号抽出回路１００を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、スピーカーマトリクス方式のサラウンド回路及びそのサラウンド回路を利用した音響システムに関する。

従来より、左右チャンネルのステレオ信号を、部屋の前側から流すとともに、それらステレオ信号をマトリクス処理した音声信号を部屋の後側から流して、サラウンド再生することが知られている。

サラウンド再生はアナログアンプ（アンバランスアンプ）を使用した場合には特に問題なく行うことができるが、デジタルアンプ（バランスアンプ）を使用した場合には、デジタルアンプ（バランスアンプ）の各チャンネルの正極より出力された音声信号に電位差（不平衡）が生じた状態となり、デジタルアンプ（バランスアンプ）における各チャンネルの負極に流れる帰還電流が相互間でバランスが異なった状態で各チャンネルの負極よりアンプ内に返る状態となる。
これを平衡に保つために、デジタルアンプの回路内のＬＳＩやパワーＭＯＳＦＥＴドライバなどに過剰な負荷がかかり異常処理が発生してデジタルアンプ内部の増幅回路が焼き切れるといった問題がある。

そのため、過去のアナログアンプ（アンバランスアンプ）で行うことができたマトリクスサラウンド結線が、近年登場したデジタルアンプ（バランスアンプ）では行うことができず、マトリクスサラウンドを聴くためにはアンバランスタイプの旧式のアナログアンプを入手してスピーカーに接続するしか手段がない状態となっていた。

これに対して、サラウンド時にはパワーアンプへの供給電圧を非サラウンド時より小さくすることでパワーアンプの出力制限を行うようにしたもので、特に切替え回路を必要とすることなく入力側にリミッタ回路を設けたサラウンド回路が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開平３−１７２１００号公報

特許文献１に記載の発明によれば、サラウンド時の出力制限を簡単な回路構成で行うことができる。
しかしながら、サラウンド時には出力が制限されるので臨場感が溢れた迫力のあるサウンドを聴くことができない。

そこで、本発明の目的とするところは、特に出力を制限することなくデジタルアンプでもマトリクスサラウンドを聴くことのできるサラウンド回路及びそのサラウンド回路を利用した音響システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係るサラウンド回路は、
入力端子（１１，１２）から左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）が入力される第一デジタルアンプ（１０）の出力端子（１３，１４）に接続された第一スピーカー（２１）と第二スピーカー（２２）と、
入力端子（３１，３２）から前記左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）が入力される第二デジタルアンプ（３０）の出力端子（３３，３４）に接続された第一サラウンドスピーカー（４１）と第二サラウンドスピーカー（４２）と、
前記第二デジタルアンプ（３０）の入力端子（３１，３２）と前記左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）の間に、外部電源を要することなく設けられ、前記左右チャンネルの差異信号（Ｓ）を生成する差異信号抽出回路（１００，２００）を備えるとともに、
前記差異信号抽出回路（１００）は、巻数及び巻線比が同一で同じ極性を持つアイソレーショントランス（１１０，１２０）を２個使用し、それらの第一アイソレーショントランス（１１０）の一次巻線（１１１）の一方端子（Ｘ）と第二アイソレーショントランス（１２０）の一次巻線（１２１）の一方端子（Ｘ）を接続するとともに、第一アイソレーショントランス（１１０）の二次巻線（１１２）の一方端子（Ｘ）と第二アイソレーショントランス（１２０）の二次巻線（１２２）の一方端子（Ｘ）を接続し、第二アイソレーショントランス（１２０）の二次巻線（１２２）の他方端子（Ｙ）をグランド（ＧＮＤ）に接続したもので、
前記左チャンネルの音声信号（Ｌ）を、第二アイソレーショントランス（１２０）の一次巻線（１２１）の他方端子（Ｙ）に入力するとともに、前記右チャンネルの音声信号（Ｒ）を、第一アイソレーショントランス（１１０）の一次巻線（１１１）の他方端子（Ｙ）に入力し、前記差異信号（Ｓ）を、第一アイソレーショントランス（１１０）の二次巻線（１１２）の他方端子（Ｙ）から出力するようにしたことを特徴とする。

また、本発明は、前記第一アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子（Ｘ）と第二アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子（Ｘ）を接続したものをグランド（ＧＮＤ）に接続し、第二アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子（Ｙ）にも接続したことを特徴とする。

また、本発明は、入力端子（１１，１２）から左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）が入力される第一デジタルアンプ（１０）の出力端子（１３，１４）に接続された第一スピーカー（２１）と第二スピーカー（２２）と、
入力端子（３１，３２）から前記左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）が入力される第二デジタルアンプ（３０）の出力端子（３３，３４）に接続された第一サラウンドスピーカー（４１）と第二サラウンドスピーカー（４２）と、
前記第二デジタルアンプ（３０）の入力端子（３１，３２）と前記左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）の間に、外部電源を要することなく設けられ、前記左右チャンネルの差異信号（Ｓ）を生成する差異信号抽出回路（１００，２００）を備えるとともに、
前記差異信号抽出回路（２００）は、巻数及び巻線比が同一で同じ極性を持つアイソレーショントランス（２１０，２２０）を２個使用し、それらの第一アイソレーショントランス（２１０）の二次巻線（２１２）の一方端子（Ｘ）と第二アイソレーショントランス（２２０）の二次巻線（２２２）の一方端子（Ｘ）を接続し、第二アイソレーショントランス（２２０）の二次巻線（２２２）の他方端子（Ｙ）をグランド（ＧＮＤ）に接続したもので、
前記左チャンネルの音声信号（Ｌ）のプラス極及びマイナス極を、第二アイソレーショントランス（２２０）の一次巻線（２２１）の他方端子（Ｙ）及び一方端子（Ｘ）にそれぞれ入力するとともに、前記右チャンネルの音声信号（Ｒ）のプラス極及びマイナス極を、第一アイソレーショントランス（２１０）の一次巻線（２１１）の他方端子（Ｙ）及び一方端子（Ｘ）にそれぞれ入力し、前記差異信号（Ｓ）を、第一アイソレーショントランス（２１０）の二次巻線（２１２）の他方端子（Ｙ）から出力するようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係るサラウンド回路を利用した音響システムは、前記請求項１乃至３のうちいずれか一つのサラウンド回路において、
前記第一スピーカー（２１）を部屋（１）の前方左側に、前記第二スピーカー（２２）を前記部屋（１）の前方右側に配置するとともに、
前記第一サラウンドスピーカー（４１）を前記部屋（１）の後方左側に、前記第二サラウンドスピーカー（４２）を前記部屋（１）の後方右側に配置したことを特徴とする。

なお、括弧内の記号は、図面および後述する発明の実施の形態に記載された対応要素または対応事項を示す。

本発明のサラウンド回路によれば、第一デジタルアンプに接続された第一スピーカーと第二スピーカーからは左右チャンネルの音声信号によって通常のステレオサウンドが流れる。
同時に、左右チャンネルの音声信号は、第一サラウンドスピーカーと第二サラウンドスピーカーが接続された第二デジタルアンプの前段に設けられた差異信号抽出回路によって左右チャンネルの差異信号が生成され、その差異信号は、第一サラウンドスピーカーと第二サラウンドスピーカーから流されるので、デジタルアンプを使用した場合であっても容易にステレオ信号をマトリクス処理した音声信号を流してサラウンド再生することができる。

特に、この差異信号抽出回路は、第二デジタルアンプの入力端子と左右チャンネルの音声信号の間に、外部電源を要することなく設けられたものであるので、回路そのものを小型化することができ、構成を簡素化することができる。
また、従来例で示したように特に出力を制御することなく、しかもデジタルアンプに故障を誘発することなくマトリクスサラウンドを出力することができる。

また、本発明によれば、差異信号抽出回路を、巻数及び巻線比が同一で同じ極性を持つアイソレーショントランスを２個使用し、それぞれの一次巻線と二次巻線の配線を工夫したものであるので、非常に単純な構成である。
また、差異信号抽出回路に、左右チャンネルの音声信号が入力される場合であっても、左右チャンネルの音声信号のプラス極及びマイナス極が入力される場合であっても対応することができる。左右チャンネルの音声信号のプラス極及びマイナス極が入力される場合とは、音響機器間でＧＮＤを共有しないものであり、例えば、シンセサイザーなどの電子楽器が入力される場合である。
この場合、左右チャンネルに入力された電気的な信号の位相のズレを抽出（検出）することが可能となる。

また、本発明によれば、第一アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子と第二アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子を接続したものをグランド（ＧＮＤ）に接続し、第二アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子にも接続することにより一方の出力をＧＮＤとして共有することによりノイズを防止することができる。

また、本発明のサラウンド回路を利用した音響システムによれば、一般家庭の部屋や、カラオケルームなどに対して、第一スピーカーを部屋の前方左側に、第二スピーカーを部屋の前方右側に配置するとともに、第一サラウンドスピーカーを部屋の後方左側に、第二サラウンドスピーカーを部屋の後方右側に配置することで、ユーザは部屋の真中の位置において、例えば、コンサートライブの音声を聴いた場合、ライブホールの反響音（歓声）やマイクの残響（リバーブ）だけを聴き、臨場感のあるマトリクスサラウンドを聴くことができる。
また、マイクからの音声が聴こえる位置に移動することで、ユーザはコンサート会場の観客席で音楽を聴くと同様の感覚を得ることもできる。

なお、このような差異信号抽出回路を設けることについては、特許文献１にはまったく記載されていない。

本発明の実施形態に係るサラウンド回路の概要を示す電気構成図である。 図１に示す差異信号抽出回路の内容を示す電気回路図である。 図１に示す差異信号抽出回路の別態様の内容を示す電気回路図である。 図１に示す差異信号抽出回路のさらに別態様の内容を示す電気回路図である。 本発明の実施形態に係るサラウンド回路を利用した音響システムの一例を示す平面図である。

図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係るサラウンド回路について説明する。

本発明の実施形態に係るサラウンド回路は、図１に示すように、左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒを、第一デジタルアンプ１０及び第二デジタルアンプ３０で増幅して４個のスピーカー２１，２２，４１，４２から流すものである。

第一デジタルアンプ１０の入力端子１１，１２には、左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒが入力され、第一デジタルアンプ１０の出力端子１３，１４には第一スピーカー２１と第二スピーカー２２が接続されている。
これにより、第一スピーカー２１からは左チャンネルの音声信号Ｌが出力され、第二スピーカー２２からは右チャンネルの音声信号Ｒが出力され、通常のステレオサウンドが流れるように構成される。

また、第二デジタルアンプ３０と、左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒの間には左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒの差異信号Ｓを生成する差異信号抽出回路１００が設けられている。
第二デジタルアンプ３０の入力端子１１，１２には、差異信号抽出回路１００で生成された差異信号Ｓが入力され、第二デジタルアンプ３０の出力端子３３，３４には第一サラウンドスピーカー４１と第二サラウンドスピーカー４２が接続されている。
また、差異信号抽出回路１００には左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒが直接入力されている。
ここでは、第一デジタルアンプ１０と第二デジタルアンプ３０は、同じ規格のものを使用した。

差異信号抽出回路１００は、特に外部電源を要することなく設けられたもので、簡易な回路によって左右チャンネルの差異信号Ｓを生成するものである。
より具体的には、差異信号抽出回路１００は、図２に示すように、巻数及び巻線比が同一で同じ極性を持つ、６００Ω：６００Ω（数値は一例であり、特に限定されるものではない）のアイソレーショントランス１１０，１２０を２個使用したものである。

第一アイソレーショントランス１１０の一次巻線１１１の一方端子Ｘと第二アイソレーショントランス１２０の一次巻線１２１の一方端子Ｘを接続するとともにグランドＧＮＤに接続し、第一アイソレーショントランス１１０の二次巻線１１２の一方端子Ｘと第二アイソレーショントランス１２０の二次巻線１２２の一方端子Ｘを接続し、第二アイソレーショントランス１２０の二次巻線１２２の他方端子ＹをグランドＧＮＤに接続している。

そして、左チャンネルの音声信号Ｌを、第二アイソレーショントランス１２０の一次巻線１２１の他方端子Ｙに入力するとともに、右チャンネルの音声信号Ｒを、第一アイソレーショントランス１１０の一次巻線１１１の他方端子Ｙに入力し、差異信号Ｓを、第一アイソレーショントランス１１０の二次巻線１１２の他方端子Ｙから出力するようにしたものである。

なお、ここでは、第一アイソレーショントランス１１０の一次巻線１１１の一方端子Ｘと第二アイソレーショントランス１２０の一次巻線１２１の一方端子Ｘを接続するとともにグランドＧＮＤに接続し、これを第二アイソレーショントランス１２０の二次巻線１２２の他方端子Ｙに接続することで、一層、ノイズ防止を図ることができるようにしたが、図３に示すように、第一アイソレーショントランス１１０の一次巻線１１１の一方端子Ｘと第二アイソレーショントランス１２０の一次巻線１２１の一方端子Ｘを接続したものを特にグランドＧＮＤに接続しないようにすることもできる。
さらには、図２に示すように、切替えスイッチ５０を、第一アイソレーショントランス１１０の一次巻線１１１の一方端子Ｘと第二アイソレーショントランス１２０の一次巻線１２１の一方端子Ｘを接続するとともにグランドＧＮＤに接続したものを、第二アイソレーショントランス１２０の二次巻線１２２の他方端子Ｙに接続する回線に設けて、切替えスイッチ５０のオンでＧＮＤ回路を共有接続してノイズ防止を図り、オフでＧＮＤ回路の共有接続を切断するように構成することもできる。

また、差異信号抽出回路１００では、左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒがそれぞれ一つずつ入力される場合を示したが、左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒのプラス極及びマイナス極が入力される場合には、図４に示すような、差異信号抽出回路２００を適用することができる。

差異信号抽出回路２００も、差異信号抽出回路１００と同様に、特に外部電源を要することなく設けられたもので、簡易な回路によって左右チャンネルの差異信号Ｓを生成するものである。
より具体的には、差異信号抽出回路２００は、図４に示すように、巻数及び巻線比が同一で同じ極性を持つ、６００Ω：６００Ω（数値は一例であり、特に限定されるものではない）のアイソレーショントランス２１０，２２０を２個使用したものである。

第一アイソレーショントランス２１０の二次巻線２１２の一方端子Ｘと第二アイソレーショントランス２２０の二次巻線２２２の一方端子Ｘを接続し、第二アイソレーショントランス２２０の二次巻線２２２の他方端子ＹをグランドＧＮＤに接続している。

そして、左チャンネルの音声信号Ｌのプラス極及びマイナス極を、第二アイソレーショントランス２２０の一次巻線２２１の他方端子Ｙ及び一方端子Ｘにそれぞれ入力するとともに、右チャンネルの音声信号Ｒのプラス極及びマイナス極を、第一アイソレーショントランス２１０の一次巻線２１１の他方端子Ｙ及び一方端子Ｘにそれぞれ入力し、差異信号Ｓを、第一アイソレーショントランス２１０の二次巻線２１２の他方端子Ｙから出力するようにしたものである。

以上のように構成されたサラウンド回路によれば、第一デジタルアンプ１０に接続された第一スピーカー２１と第二スピーカー２２から通常のステレオサウンドが流され、それと同時に、第二デジタルアンプ３０に接続された第一サラウンドスピーカー４１と第二サラウンドスピーカー４２から、第二デジタルアンプ３０の前段に設けられた差異信号抽出回路１００，２００によって生成された差異信号が流されるので、デジタルアンプ１０，３０を使用した場合であっても容易にステレオ信号をマトリクス処理した音声信号を流してサラウンド再生することができる。

特に、この差異信号抽出回路１００，２００は、第二デジタルアンプ３０の入力端子３１，３２と左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒの間に、外部電源を要することなく設けられたものであるので、回路そのものを小型化することができ、構成を簡素化することができる。
また、従来例で示したように特に出力を制御することもない。そして、デジタルアンプ１０，３０に故障を誘発することなくマトリクスサラウンドを出力することができる。

次に、このようなサラウンド回路を利用した音響システムの一例を図５に示す。
これは、一般家庭の部屋（カラオケルームなどであってもよい）１に対して、第一スピーカー２１を部屋１の前方左側に、第二スピーカー２２を部屋１の前方右側に配置するとともに、第一サラウンドスピーカー４１を部屋１の後方左側に、第二サラウンドスピーカー４２を部屋１の後方右側に配置することで、ユーザは部屋の真中の位置において、例えば、コンサートライブの音声を聴いた場合、ライブホールの反響音（歓声）やマイクの残響（リバーブ）だけを聴き、臨場感のあるマトリクスサラウンドを聴くことができる。
また、マイクからの音声が聴こえる位置に移動することで、ユーザはコンサート会場の観客席で音楽を聴くと同様の感覚を得ることもできる。
さらに、ユーザは聴く位置を色々と変えることで音色の強弱あるいは音の有無により様々な音を楽しむことができる。

なお、差異信号抽出回路１００，２００から出力される差異信号Ｓは、モノラル出力であるので、モノラルバランスアンプのスピーカーが１個のみの環境においてもマトリクスサラウンドを聴くことができる。

１ 部屋
１０ 第一デジタルアンプ
１１ 入力端子
１２ 入力端子
１３ 出力端子
１４ 出力端子
２１ 第一スピーカー
２２ 第二スピーカー
３０ 第二デジタルアンプ
３１ 入力端子
３２ 入力端子
３３ 出力端子
３４ 出力端子
４１ 第一サラウンドスピーカー
４２ 第二サラウンドスピーカー
５０ 切替えスイッチ
１００ 差異信号抽出回路
１１０ 第一アイソレーショントランス
１１１ 一次巻線
１１２ 二次巻線
１２０ 第一アイソレーショントランス
１２１ 一次巻線
１２２ 二次巻線
２００ 差異信号抽出回路
２１０ 第一アイソレーショントランス
２１１ 一次巻線
２１２ 二次巻線
２２０ 第一アイソレーショントランス
２２１ 一次巻線
２２２ 二次巻線
Ｌ 左チャンネルの音声信号
Ｒ 右チャンネルの音声信号
Ｓ 左右チャンネルの差異信号

Claims (4)

1. 入力端子から左右チャンネルの音声信号が入力される第一デジタルアンプの出力端子に接続された第一スピーカーと第二スピーカーと、
   入力端子から前記左右チャンネルの音声信号が入力される第二デジタルアンプの出力端子に接続された第一サラウンドスピーカーと第二サラウンドスピーカーと、
   前記第二デジタルアンプの入力端子と前記左右チャンネルの音声信号の間に、外部電源を要することなく設けられ、前記左右チャンネルの差異信号を生成する差異信号抽出回路を備えるとともに、
   前記差異信号抽出回路は、巻数及び巻線比が同一で同じ極性を持つアイソレーショントランスを２個使用し、それらの第一アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子と第二アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子を接続するとともに、第一アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子と第二アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子を接続し、第二アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子をグランド（ＧＮＤ）に接続したもので、
   前記左チャンネルの音声信号を、第二アイソレーショントランスの一次巻線の他方端子に入力するとともに、前記右チャンネルの音声信号を、第一アイソレーショントランスの一次巻線の他方端子に入力し、前記差異信号を、第一アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子から出力するようにしたことを特徴とするサラウンド回路。
2. 前記第一アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子と第二アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子を接続したものをグランド（ＧＮＤ）に接続し、第二アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子にも接続したことを特徴とする請求項１に記載のサラウンド回路。
3. 入力端子から左右チャンネルの音声信号が入力される第一デジタルアンプの出力端子に接続された第一スピーカーと第二スピーカーと、
   入力端子から前記左右チャンネルの音声信号が入力される第二デジタルアンプの出力端子に接続された第一サラウンドスピーカーと第二サラウンドスピーカーと、
   前記第二デジタルアンプの入力端子と前記左右チャンネルの音声信号の間に、外部電源を要することなく設けられ、前記左右チャンネルの差異信号を生成する差異信号抽出回路を備えるとともに、
   前記差異信号抽出回路は、巻数及び巻線比が同一で同じ極性を持つアイソレーショントランスを２個使用し、それらの第一アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子と第二アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子を接続し、第二アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子をグランド（ＧＮＤ）に接続したもので、
   前記左チャンネルの音声信号のプラス極及びマイナス極を、第二アイソレーショントランスの一次巻線の他方端子及び一方端子にそれぞれ入力するとともに、前記右チャンネルの音声信号のプラス極及びマイナス極を、第一アイソレーショントランスの一次巻線の他方端子及び一方端子にそれぞれ入力し、前記差異信号を、第一アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子から出力するようにしたことを特徴とするサラウンド回路。
4. 前記請求項１乃至３うちいずれか一つのサラウンド回路において、
   前記第一スピーカーを部屋の前方左側に、前記第二スピーカーを前記部屋の前方右側に配置するとともに、
   前記第一サラウンドスピーカーを前記部屋の後方左側に、前記第二サラウンドスピーカーを前記部屋の後方右側に配置したことを特徴とするサラウンド回路を利用した音響システム。