JPH01151399A - 音響再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、自動車内等の比較的狭い空間内の音響再生
装置に関し、特に聴取席における低音域の再生音を十分
に得られる音響再生装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、自動車等に搭載されたステレオの音響再生装置
においては、車内空間が狭いため、大口径のスピーカを
取り付けること及びスピーカの背後に大容量のエンクロ
ージャを設けることが難しく、低音域の再生が困難であ
る。このため、従来は、専用ウーファや低音域ブースト
回路等を付加して低音域の再生を増強している。

第３図は、例えば「自動車技術会学術公演会前刷集」（
昭和５９年５月、８４１０１７）に記載された、４スピ
ーカシステムに専用ウーファが付加された従来の音響再
生装置を示すブロック図である。

図において、（１）は音響再生機器例えばＣＤプレーヤ
である。（２Ｌ）及び（２Ｒ）並びに（３Ｌ）及び（３
Ｒ）はＣＤプレーヤ（１）に接続された第１及び第２の
パワーアンプであり、（２Ｌ）は前方左用、（２Ｒ）は
前方有用、（３Ｌ）は後方左用、（３Ｒ）は後方右用の
パワーアンプである。

（４〉はＣＤプレーヤ（１〉からの左側信号（ＩＬ）及
び右側信号（ＩＲ）を加算する加算器、（５）は加算さ
れた再生信号を帯域通過させるバンドパスフィルタ、（
６）は低音域専用のパワーアンプである。

（７）は自動車の車体、（７ａ）は車体（７）の比較的
狭い空間内の聴取塵である。（８Ｌ）及び（８Ｒ）並び
に（９Ｌ）及び（９Ｒ）は各パワーアンプ（２Ｌ）及び
（２Ｒ）並びに（３Ｌ）及び（３Ｒ）により駆動される
第１及び第２のスピーカであり、それぞれ車体（７）内
の前方及び後方に配設されており、（８Ｌ）は前方左、
（８Ｒ）は前方布、（９Ｌ）は後方左、（９Ｒ）は後方
右のスピーカである。

（１０）はパワーアンプ（６）により駆動される低音域
専用のウーファであり、大口径のスピーカからなり、パ
ックキャビティを大きくとれるように車体（７）内の後
方トレイ部に配設されている。

次に、第４図の音圧特性図を参照しながら、第３図に示
した従来の音響再生装置の動作について説明する。

ＣＤプレーヤ（１）で再生された左側信号（ＩＬ）及び
右側信号（ＩＲ）は、パワーアンプ（２Ｌ）、（２Ｒ）
、（：ＩＩＬ）及び（３Ｒ）によって増幅され、スピー
カ（８Ｌ）、（８Ｒ）、（９Ｌ）及び（９Ｒ）を駆動し
て車体（７）内で音響再生される。

一方、ＣＤプレーヤ（１）からの左側信号（ＩＬ）及び
右側信号（ＩＲ）は加算器（４）により加算され、バン
ドパスフィルタ（５）により必要な低音域成分のみが通
過する。そして、パワーアンプ（６）によって増幅され
、ウーファ（１０）を駆動して音響再生される。

ここで、ウーファ（１０）の存在を無視した通常の４ス
ピーカシステムについて考えると、従来の音響理論から
、車体（７）内で対向する剛壁面は音圧の腹となり、伝
搬する２つの音波の位相が同相であれば強め合い、逆相
であれば打ち消し合うことが知られている。

従って、車体（７）内の前後方向の音圧分布については
、前方窓ガラスと後方窓ガラスが対向面となり、これら
が音圧分布の腹となる傾向がある。

更に、前方のスピーカ（８Ｌ）及び（８Ｒ）と後方のス
ピーカ（９Ｌ）及び（９Ｒ）とを同相で駆動した場合、
各スピーカ（８Ｌ）、（８Ｒ）、（９Ｌ）及び（９Ｒ）
から放射される低音域側波音の位相差は各スピーカから
の距離によって徐々に変化する。

即ち、低音域の音圧レベル特性は第４図の破線のように
なり、前後のスピーカから等距離の位置で同相となって
音圧分布のピークＰができ、逆相となる位置で打ち消し
合ってデイツプＤを形成する。第４図は再生周波数が１
００Ｈｚの場合を示し、車体く７）内の中央部で音圧分
布のピークＰができ、前方及び後方から約１／４波長の
位置にデイツプＤが形成されている。又、この場合、車
体（７）内の中央部より前方の席で、低音域の音圧がや
や小さくなる。

第４図の実線は、ウーファ（１０）を新たに付加した低
音域増強時の音圧分布を示す。この場合、後方のスピー
カ（９Ｌ）及び（９Ｒ）の低音域を増強したことと同様
の作用となり、低音域の音圧レベルＳは大きくなるが、
音圧分布はあまり変化しない。従って、聴取塵（７ａ）
の近くに大きなデイツプＤがある場合には、聴取塵（７
ａ）における音圧レベルＳの落ち込みを改善せずに低音
域を増幅したことになり、低音域の増強目的が十分に達
成できない。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の音響再生装置は以上のように、低音域専用のウー
ファ（１０）を配設することにより低音域の音圧レベル
を改善していたが、低音域の音圧分布を大きく変化させ
ることができないため、聴取席（７ａ）での音圧の落ち
込みを改善できず、低音域の増強が効率良く実現できな
いという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、低音域の音圧分布を変えることにより、自動
車の車体内等の狭い空間内の聴取席においても、低音域
音響再生を効率良く行なうことのできる音響再生装置を
得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る音響再生装置は、相対する２方向のスピ
ーカを駆動するパワーアンプの出力の各低音域信号間に
位相差を付加するための位相差付加手段を設けたもので
ある。

［作用］ この発明においては、音圧分布を変えて聴取席における
低音域の音圧を調整し、聴取席での低音域の音圧を十分
に上昇させる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、（１
）、（ＩＬ）、（ＩＲ）、（２Ｌ）、（２Ｒ）、（３Ｌ
）、（３Ｒ）、（７）、（７ａ）、（８Ｌ）、（８Ｒ）
、（９Ｌ）及び（９Ｒ）は前述と同様のものである。

（１１Ｌ　）はＣＤプレーヤ（１）で再生された左側信
号（ＩＬ）の中高音域を通過させるハイパスフィルタ、
（ＩＩＲ）は右側信号（ＩＲ）ぼ中高音域を通過させる
ハイパスフィルタ、（１２Ｌ）は左側信号（ＩＬ）の低
音域を通過させるローパスフィルタ、（１２Ｒ）は右側
信号（ＩＲ）の低音域を通過させるローパスフィルタで
ある。ここで、ローパスフィルタ（１２Ｌ）及び（１２
Ｒ）で抽出されて補正対象となる低音域信号ＬＬ及びＬ
Ｒは、車体（７）の空間全長の１／４（約６０ｃｍ）よ
り長い波長を有する信号であり、周波数は４００１（ｚ
以下である。

（１３Ｌ）は左側の低音域信号ＬＬに位相遅れを与える
移相器、（１３Ｒ）は右側の低音域信号ＬＲに位相遅れ
を与える移相器であり、これらは右側信号（ＩＲ）に対
して位相差を付加している。

（１４Ｌ）は左側の中高音域信号ＨＬと位相遅れ低音域
信号ＬＬ’とを加算して前方左用のパワーアンプ（２Ｌ
）に出力する加算器、（１４Ｒ）は右側の中高音域信号
ＨＲと位相遅れ低音域信号ＬＲ’とを加算して前方有用
のパワーアンプ（２Ｒ）に出力する加算器であり、ハイ
パスフィルタ（ＩＬＬ）、（ＩＩＲ）、ローパスフィル
タ（１２Ｌ）、（１２Ｒ）、移相器（１３Ｌ）及び（１
３Ｒ）と共に位相差付加手段を構成しており、パワーア
ンプ（２Ｌ）及び（２Ｒ）の出力と、パワーアンプ（３
Ｌ）及び（３Ｒ）の出力との低音域信号間に位相差を付
加するようになっている。

次に、第２図の音圧特性図を参照しながら、第１図に示
したこの発明の一実施例の動作について説明する。

まず、ＣＤプレーヤ（１）からの再生信号即ち左側信号
（ＩＬ）及び右側信号（ＩＲ）は、ハイパスフィルタ（
ＩＩＬ）及び（ＩＩＲ）を介して低音域補正の対象とな
らない中高音域信号ＨＬ及びＨＲが帯域分割され、又、
一方では、ローパスフィルタ（１２Ｌ）及び（１２Ｒ）
を介して高域遮断され、低音域補正の対象となる低音域
信号ＬＬ及びＬＲが抽出される。

低音域信号ＬＬ及びＬＲは、移相器（１３Ｌ）及び（１
３Ｒ）を介して位相遅れが与えられ、遅れ低音域信号Ｌ
Ｌ’及びＬＲ’となる。

加算器（１４Ｌ）及び（１４Ｒ）ｇ≠、左チャンネル及
び右チヤンネル毎に、中高音域信号ＨＬと遅れ低音域信
号ＬＬ’、並びに、中高音域信号ＨＲと遅れ低音域信号
ＬＲ’をそれぞれ加算し、パワーアンプ（２Ｌ）及び（
２Ｒ）に入力する。これにより、パワーアンプ（２Ｌ）
及び（２Ｒ）は、前方のスピーカ（８Ｌ）及び（８Ｒ）
を駆動して音響再生を行なう。

一方、後方のスピーカ（９Ｌ）及び（９Ｒ）は、ＣＤプ
レーヤ（１）の再生信号（ＩＬ）及び（ＩＲ）がそのま
ま入力されるパワーアンプ（３Ｌ）及び（３Ｒ）により
駆動される。従って、前方スピーカ駆動用のパワーアン
プ（２Ｌ）及び（２Ｒ）の出力と、後方スピーカ駆動用
のパワーアンプ（３Ｌ）及び（３Ｒ）の出力との各低音
域信号間には、位相差が付加されている。

こうして、車体（７）内の前方及び後方で位相差を持っ
て音響再生された低音域の音圧レベルＳは、第２図の実
線で示すようになり、従来特性（点線）と比べて音圧分
布が例えば前方にシフトされる。

即ち、前後２方向のスピーカ（８Ｌ）及び（８Ｒ）並び
に（９Ｌ）及び（９Ｒ）から放射される音波の位相が異
なるため、車体（７）内の中央部では各音波が同相とな
らず、音圧分布のビークＰとならない、又、２つの音波
が逆相となる位置も異なり、デイツプＤの生じる位置も
大きくずらすことができる。

ここで、移相器（１３Ｌ）及び（１３Ｒ）の回路定数を
変えて、例えば前方のスピーカ（８Ｌ）及び（８Ｒ）に
よる再生音の位相遅れを大きくすれば、２つの音波が逆
相となる位置が変わり、デイツプＤの位置を任意に調整
することができる。位相差が最大となる逆相駆動の場合
は、−点鎖線に示すように、゛前後のスピーカから等距
離となる車体（７）内の中央部にデイツプＤが形成され
ることになる。

従って、聴取塵（７ａ）における低音域特性を改善する
ためには、聴取塵（７ａ）で極端にデイツプＤとなる周
波数帯域に対して、前方のスピーカ（８Ｒ）及び（８Ｒ
）の再生音に位相遅れを与えながら車体（７）内の音圧
分布を調整し、聴取塵（７ａ）での音圧が最大となるよ
うに位相差を決定すればよい。必要な位相差は、車体（
７）の形状、並びにスピーカ（８Ｌ）、（８Ｒ）、（９
Ｌ）及び（９Ｒ）の位置によって異なるが、聴取塵（７
ａ）にマイクロホンを設置して、各々の位相差毎に音圧
を測定することにより容易に決定することができる。

第２八図は、乗用車の車体形状を模擬した実寸大のモデ
ルにおいて、前方ダッシュ及び後方トレイにスピーカを
配置し、１００１１ｚの音波分布を実際に測定した場合
の車体中央付近の音波分布を拡大して示す音圧特性図で
ある。ここでは、一方のデイツプのみが示されており、
又、図中の角度は、前方スピーカに対する後方スピーカ
の位相差を示している。この図から、位相差が大きくな
るにつれて、車体中央より前方位置の音圧が大きくなる
ことが分かる。゛ 又、第２Ｂ図は、上記モデルの後方座席に乗車した聴取
者の頭部に相当する位置での音圧−周波数特性図であり
、実線は前後のスピーカの位相差が０°（同相）の場合
、−点鎖線は位相差が１３５°の場合を示している。こ
の図から、位相差が無い場合は、５０　Ｉｔ　ｚ〜１０
０Ｈｚの間で音圧レベルが減少してデイツプが形成され
るが、１３５°の位相差を付加すると、上記５０　Ｉｔ
　ｚ〜１００Ｈｚの間の音圧レベルが顕著に大きくなっ
てデイツプが解消されることが分かる。

尚、上記実施例では、パワーアンプ（２Ｌ）及び（２Ｒ
）側に移相器（１３Ｌ）及び（１３Ｒ）を挿入し、前方
のスピーカ（８Ｌ）及び（８Ｒ）の再生音に位相遅れを
与えたが、後方スピーカ駆動用のパワーアンプ（３Ｌ）
及び（３Ｒ）側に、第１図と同構成の位相差付加手段、
即ちハイパスフィルタ（ＩＩＬ）、（ＩＩＲ）、ローパ
スフィルタ（１２Ｌ）、（１２Ｒ）、移相器（１３Ｌ）
、（１３Ｒ）、加算２Ｂ（１４Ｌ）及び（１４Ｒ，）を
挿入しても、前方のスピーカの再生音との間に位相差を
付加できることは言うまでもない。

又、位相差付加手段に移相器（１３Ｌ）及び（１３Ｒ）
を用いた例を示したが、遅延素子を用いてもよい。

この場合、低音域の角周波数をω、遅延素子の遅延時間
をτとすると、移相量はωτで表わされ、周波数ωによ
って異なり一定位相差とはならないが、低音域補正を目
的とする狭い周波数帯域に対してはほぼ一定位相差とみ
なすことができる。この場合、ローパスフィルタ（１２
Ｌ）及び（１２Ｒ）の遮断周波数は１５０Ｈｚ程度に設
定することが望ましく、これにより上記実施例と同等の
効果を奏することができる。

更に、比較的狭い空間として自動車の車体（７）内を想
定したが、大口径のスピーカを配設できない空間内であ
れば、自動車用に限らず他の音響再生装置に対してもこ
の発明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、２つのパワーアンプの
出力の各低音域信号間に位相差を付加するための位相差
付加手段を設け、音圧分布を変えることにより聴取塵に
おける低音域の音圧を調整可能にしたので、聴取塵での
低音域の再生音が十分に上昇し、自動車内等の狭い空間
内の聴取塵においても、低音域音響再生を効率良く行な
うことのできる音響再生装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の一実施例による音圧特性図、第２八図及び
第２Ｂ図は模擬モデルにより実測したときの音圧特性図
及び音圧−周波数特性図、第３図は従来の音響再生装置
を示すブロック図、第４図は従来の音響再生装置による
音圧特性図である。 （１）・・・ＣＤプレーヤ　　（ＬＬ＞、（ＩＲ）・・
・再生信号（２Ｌ）　、（２Ｒ）　＝（３Ｌ）−（３Ｒ
）・・・パワーアンプ（７）・・・車体　　　　　　（
７ａ）・・・聴取席（８Ｌ）　、（８Ｒ）、（９Ｌ）　
、（９１１）・・・スピーカ（ＩＩＬ）、（ＩＩＲ）・
・・ハイパスフィルタ（１２Ｌ）、＜１２Ｒ）・・・ロ
ーパスフィルタ（１３Ｌ）　、（１３Ｒ）・・・移相器
　（１４Ｌ）、（１４Ｒ）・・・加算器ＨＬ、ＨＲ・・
・中高音域信号 ＬＬ、ＬＲ・・・低音域信号 Ｌ　Ｌ　’、Ｌ　Ｒ’・・・遅れ低音域信号面、図中、
同一符号は同−又は相当部分を示す。 第　ｌ　図 ＩＬ、ＩＲ再生イを号 ＬＬ、ＬＲ’、ｖ！れ有匁昔多或信号 第２図 第３図 潤２Ｂ図 音 第　４　図 イＩＩＩイ唖り 手続補正書 酊６３□４Ｆ４ｉｓ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）比較的狭い空間内の一方の側に配設された第１の
   スピーカと、前記空間内の他方の側に配設された第２の
   スピーカと、前記第１及び第２のスピーカを個別に駆動
   する第１及び第２のパワーアンプとを備えた音響再生装
   置において、前記第１及び第２のパワーアンプの出力の
   各低音域信号間に位相差を付加するための位相差付加手
   段を設け、前記空間内の聴取席における低音域の音圧を
   調整可能にしたことを特徴とする音響再生装置。
2. （２）位相差付加手段は、移相器又は遅延素子からなる
   移相手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の音響再生装置。
3. （３）位相差付加手段は、音響再生機器からの再生信号
   の中高音域を帯域分割するハイパスフィルタと、前記再
   生信号の低音域を抽出するローパスフィルタと、このロ
   ーパスフィルタからの低音域信号に位相遅れを与える移
   相手段と、この移相手段からの遅れ低音域信号と前記ハ
   イパスフィルタからの中高音域信号とを加算して一方の
   パワーアンプに出力する加算器とを備えたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の音響再生装置。
4. （４）低音域信号は、空間全長の１／４より長い波長を
   有する周波数帯域であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の音響再生装置。