JP6722973B1 - 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、その差異信号抽出回路１００を１個のアイソレーショントランス１１０と２個の抵抗６０，７０で構成する。【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）を備えるとともに、
前記差異信号抽出回路（１００）は、アイソレーショントランス（１１０）を１個使用し、グランド（ＧＮＤ）に一方端子（６１）が接続された第一抵抗（６０）の他方端子（６２）を、前記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）に接続するとともに、前記グランド（ＧＮＤ）に一方端子（７１）が接続された第二抵抗（７０）の他方端子（７２）を、前記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）に接続したもので、
前記左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）を、前記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）又は他方端子（Ｙ）のいずれかにそれぞれ入力するとともに、前記差異信号（Ｓ）を、前記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）又は他方端子（Ｙ）のいずれか一つから出力するようにしたもので、
前記第一抵抗（６０）及び前記第二抵抗（７０）のうちいずれか一方を可変抵抗にし、
前記アイソレーショントランス（１１０）の入力側の端子は、前記一次巻線（１１１）の一方端子（Ｘ）及び他方端子（Ｙ）の２つの端子のみであり、前記アイソレーショントランス（１１０）の出力側の端子は、前記二次巻線（１１２）の一方端子（Ｘ）及び他方端子（Ｙ）の２つの端子のみであることを特徴とする。

また、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）を備えるとともに、
前記差異信号抽出回路（１００）は、アイソレーショントランス（１１０）を１個使用し、グランド（ＧＮＤ）に一方端子（６１）が接続された第一抵抗（６０）の他方端子（６２）を、前記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）に接続するとともに、前記グランド（ＧＮＤ）に一方端子（７１）が接続された第二抵抗（７０）の他方端子（７２）を、前記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）に接続したもので、
前記左右チャンネルの音声信号（Ｌ，Ｒ）を、前記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）又は他方端子（Ｙ）のいずれかにそれぞれ入力するとともに、前記差異信号（Ｓ）を、前記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）又は他方端子（Ｙ）のいずれか一つから出力するようにしたもので、
前記第一抵抗（６０）及び前記第二抵抗（７０）の両方を可変抵抗にし、
前記アイソレーショントランス（１１０）の入力側の端子は、前記一次巻線（１１１）の一方端子（Ｘ）及び他方端子（Ｙ）の２つの端子のみであり、前記アイソレーショントランス（１１０）の出力側の端子は、前記二次巻線（１１２）の一方端子（Ｘ）及び他方端子（Ｙ）の２つの端子のみであることを特徴とする。

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又は前記請求項２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り、しかも１個のアイソレーショントランスと２個の抵抗（第一抵抗，第二抵抗）といった極めて単純に構成されるものであるので、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、第一抵抗及び第二抵抗のうちいずれか一方、あるいは両方を可変抵抗にしたものであるので、サラウンド効果の強さを様々に変化させることができる。

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。 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３１，３２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、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を１個使用するとともに、これに２個の抵抗（第一抵抗，第二抵抗）６０，７０を接続してなるものである。

グランド（ＧＮＤ）に一方端子６１が接続された第一抵抗６０の他方端子６２を、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に接続している。
また、同じくグランド（ＧＮＤ）に一方端子７１が接続された第二抵抗７０の他方端子７２を、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に接続している。
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とグランド（ＧＮＤ）間に接続された第一抵抗６０としては、本実施形態では、２．２ｋΩのものを使用した。
また、同じく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とグランド（ＧＮＤ）間に接続された第二抵抗７０としては、本実施形態では、２．２ｋΩのものを使用した。

そして、左チャンネルの音声信号Ｌを、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に入力するとともに、右チャンネルの音声信号Ｒを、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に入力し、差異信号Ｓを、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又は他方端子Ｙのいずれか一つから出力するようにしたものである。
ここでは、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から出力される差異信号Ｓout１をサラウンド信号として使用して、第二デジタルアンプ３０の入力端子３１，３２に入力するようにしている。
なお、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から出力される差異信号Ｓout２についてもサラウンド信号として使用することができるが、差異信号Ｓout１と比較して音声波形のプラスマイナスが逆転したものである。、アイソレーショントランス１１０の一次巻線１１１の入力端子Ｘ，Ｙに対し、アイソレーショントランス１１０の二次巻線１１２の出力端子Ｘ，Ｙについては論理的にレイテンシなどの遅延が発生しないのが特徴である。
また、左チャンネルの音声信号Ｌを、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に入力するとともに、右チャンネルの音声信号Ｒを、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に入力してもよい。

また、図３に示すように、第一抵抗６０及び第二抵抗７０の両方を可変抵抗にしてもよい。０Ωに近づくに従って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からの音声が無音状態になり、逆に２．２ｋΩに近づくに従って実用的なサラウンド音声となりサラウンド効果の強さを変化させることができる。
なお、第一抵抗６０及び第二抵抗７０のうちいずれか一方を可変抵抗にしてもよい。

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り、しかも１個のアイソレーショントランス１１０と２個の抵抗（第一抵抗，第二抵抗）６０，７０といった極めて単純に構成されるものであるので、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４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。
このようなサラウンド回路は、周波数特性がよく高音域が減衰し難いものであり、ハイレゾ音源にも応用できる。

なお、差異信号抽出回路１００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
６０ 第一抵抗
６１ 一方端子
６２ 他方端子
７０ 第二抵抗
７１ 一方端子
７２ 他方端子
１００ 差異信号抽出回路
１１０ アイソレーショントランス
１１１ 一次巻線
１１２ 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 (3)

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、アイソレーショントランスを１個使用し、グランド（ＧＮＤ）に一方端子が接続された第一抵抗の他方端子を、前記アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子に接続するとともに、前記グランド（ＧＮＤ）に一方端子が接続された第二抵抗の他方端子を、前記アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子に接続したもので、
   前記左右チャンネルの音声信号を、前記アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子又は他方端子のいずれかにそれぞれ入力するとともに、前記差異信号を、前記アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子又は他方端子のいずれか一つから出力するようにしたもので、
   前記第一抵抗及び前記第二抵抗のうちいずれか一方を可変抵抗にし、
   前記アイソレーショントランスの入力側の端子は、前記一次巻線の一方端子及び他方端子の２つの端子のみであり、前記アイソレーショントランスの出力側の端子は、前記二次巻線の一方端子及び他方端子の２つの端子のみであることを特徴とするサラウンド回路。
2. 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、アイソレーショントランスを１個使用し、グランド（ＧＮＤ）に一方端子が接続された第一抵抗の他方端子を、前記アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子に接続するとともに、前記グランド（ＧＮＤ）に一方端子が接続された第二抵抗の他方端子を、前記アイソレーショントランスの二次巻線の他方端子に接続したもので、
   前記左右チャンネルの音声信号を、前記アイソレーショントランスの一次巻線の一方端子又は他方端子のいずれかにそれぞれ入力するとともに、前記差異信号を、前記アイソレーショントランスの二次巻線の一方端子又は他方端子のいずれか一つから出力するようにしたもので、
   前記第一抵抗及び前記第二抵抗の両方を可変抵抗にし、
   前記アイソレーショントランスの入力側の端子は、前記一次巻線の一方端子及び他方端子の２つの端子のみであり、前記アイソレーショントランスの出力側の端子は、前記二次巻線の一方端子及び他方端子の２つの端子のみであることを特徴とするサラウンド回路。
3. 前記請求項１又は前記請求項２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。