JPH0119320B2 - - Google Patents

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JPH0119320B2
JPH0119320B2 JP56014136A JP1413681A JPH0119320B2 JP H0119320 B2 JPH0119320 B2 JP H0119320B2 JP 56014136 A JP56014136 A JP 56014136A JP 1413681 A JP1413681 A JP 1413681A JP H0119320 B2 JPH0119320 B2 JP H0119320B2
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JP
Japan
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audio signal
circuit
phase
phase shift
transfer function
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JP56014136A
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Kenji Hamaguchi
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication of JPH0119320B2 publication Critical patent/JPH0119320B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00Two-channel systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数のスピーカを駆動して音を得る
場合に音の拡がりを生ぜしめるため用いられる音
像拡大装置に関し、特に、音声信号路に移相回路
を設けて複数のスピーカを駆動する音声信号の相
互間に位相差を与えて音の拡がりを生ぜしめるよ
うになし、この移相回路の特性を選定することに
より音の拡がりが聴感上の不自然さを伴わないよ
うにした装置を提案するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a sound image enlarging device used to spread the sound when driving a plurality of speakers to obtain sound. By giving a phase difference between the audio signals that drive the speakers, the sound spreads, and by selecting the characteristics of this phase shift circuit, the sound spread does not cause any unnatural hearing. This paper proposes a device that does this.

テレビジヨン放送に於ける音声多重放送が開始
されて以来、テレビジヨン受像機は、この多重放
送される音声を再生すべく、2系統の音声信号路
とこれら音声信号路の夫々に接続された左・右一
対のスピーカを具備するものが多くなつてきてい
る。これらは、いわゆる音声多重対応形テレビジ
ヨン受像機と呼ばれるものであるが、テレビジヨ
ン受像機である以上その外形寸法に制限を受け、
そのため左・右一対のスピーカの間隙も制約され
てしまう。このため、音声信号がモノラル信号又
はステレオ信号の場合に斯かる音声多重対応形テ
レビジヨン受像機の左・右のスピーカを用いて音
声を再生しても、期待した程の臨場感や音の拡が
りが得られないこととなる。そこで比較的狭いス
ピーカ間隔でも、臨場感と音の拡がりが得られる
ような音声再生方式の研究がされおり、既に、
左・右一対のスピーカを駆動する音声信号の相互
間に位相差をもたせることにより、聴覚上の音像
をリスナーと左・右のスピーカの夫々とを結ぶ領
域の外にも定位せしめるようにして、音を拡げる
ことを狙つた装置が提案されている。斯かる音像
を拡大する装置の基本構成の一例は第1図に示さ
れる如くである。1は音声信号入力端子であり、
ここより第一の音声信号路2と第二の音声信号路
3が配される。第一の音声信号路2は移相回路4
を含んでおり、移相回路4の出力端が増幅回路5
を介して第一のスピーカ、例えば、左スピーカ6
に接続されている。第二の音声信号路3は切換ス
イツチ7を介して音声信号入力端子1に接続さ
れ、また、直接に増幅回路8を介して第二のスピ
ーカ、例えば、右スピーカ9に接続される。切換
スイツチ7は第二の音声信号路3を音声信号入力
端子1、または、他の音声信号入力端子10に接
続する。
Since the start of audio multiplex broadcasting in television broadcasting, television receivers have been equipped with two audio signal paths and a left audio signal connected to each of these audio signal paths in order to reproduce the multiplexed audio. -More and more devices are equipped with a pair of right speakers. These are so-called audio multiplex compatible television receivers, but since they are television receivers, they are limited by their external dimensions.
Therefore, the gap between the left and right speakers is also restricted. For this reason, when the audio signal is a monaural signal or a stereo signal, even if the audio is played back using the left and right speakers of such an audio multiplex compatible television receiver, the expected sense of presence and sound spread may not be achieved. will not be obtained. Therefore, research is being conducted on audio reproduction methods that can provide a sense of presence and sound expansion even with relatively narrow speaker spacing, and already,
By creating a phase difference between the audio signals driving the pair of left and right speakers, the auditory sound image is localized outside the area connecting the listener and the left and right speakers, respectively. Devices aimed at amplifying sound have been proposed. An example of the basic configuration of such a device for enlarging a sound image is shown in FIG. 1 is an audio signal input terminal;
A first audio signal path 2 and a second audio signal path 3 are arranged from here. The first audio signal path 2 is a phase shift circuit 4
The output terminal of the phase shift circuit 4 is connected to the amplifier circuit 5.
through the first speaker, for example, left speaker 6
It is connected to the. The second audio signal path 3 is connected to the audio signal input terminal 1 via a changeover switch 7, and is also directly connected to a second speaker, for example a right speaker 9, via an amplifier circuit 8. The changeover switch 7 connects the second audio signal path 3 to the audio signal input terminal 1 or to another audio signal input terminal 10 .

このような装置に於いて、音声信号がモノラル
信号のとき、切換スイツチ7は音声信号入力端子
1を第二の音声信号路3へつなぐようになされ、
この音声信号が音声信号入力端子1に供給され
る。そして、第一の音声信号路2に入つて移相回
路4で移相され、増幅回路5で増幅された後左ス
ピーカ6を駆動する。また、音声信号入力端子1
からの音声信号は切換スイツチ7を介して第2の
音声信号路に入り、増幅回路8で直接に増幅され
た後右スピーカ9を駆動する。この場合、左スピ
ーカ6を駆動する音声信号と右スピーカ9を駆動
する音声信号とは、移相回路4による移相に相当
する位相差を有することになり、この位相差が適
切であれば左及び右スピーカ6及び9からの音が
この位相差にもとずく拡がりをもつことになる。
音声信号がステレオ信号のときには、切換スイツ
チ7は音声信号入力端子10を第二の音声信号路
3へつなぎ、左信号が音声入力端子1から第一の
音声信号路へ供給されるとともに右信号が音声信
号入力端子10から第二の音声信号路へ供給され
る。このときには、左及び右信号中の同相成分に
ついて生ずる移相回路4に於ける移相に相当する
位相差が、左及び右スピーカ6及び9からの音の
拡がりに寄与する。しかしながら、実際に装置を
構成するにあたつては移相回路4に関しての問題
点がある。即ち、上述の左及び右スピーカ6及び
9を駆動する音声信号の相互位相差は、概ね各周
波数について比較的大きい(+180゜又は−180°に
近い)方が音像拡大効果が大きいといえるが、と
いつて位相差が180゜になつてしまうと両スピーカ
からの音は聴覚上、いわゆる逆相感を生じて、極
めて不自然なものとなつてしまうのであるが、従
来の装置に於ける移相回路4を形成する回路は広
い周波数帯域に亘つて比較的大なる位相差を生ぜ
しめるものではなく、あるいは、逆相感を生ずる
180゜の位相差を生じてしまう周波数をいくつか有
すものであつて、それによつて充分な音の拡がり
を不自然さを伴うことなく得ることができるとい
うものではなかつた。しかも、従来の移相回路4
を形成する回路は周波数対振幅特性が平担でな
く、移相を生ぜしめる音声信号の振幅をその周波
数によつて変化せしめてしまい、そのため左スピ
ーカを駆動する音声信号に対する回路系の振幅周
波数特性と右スピーカを駆動する音声信号に対す
る回路系の振幅周波数特性とを異ならせてしまう
ことになる虞れもあつた。
In such a device, when the audio signal is a monaural signal, the changeover switch 7 connects the audio signal input terminal 1 to the second audio signal path 3,
This audio signal is supplied to the audio signal input terminal 1. Then, the signal enters the first audio signal path 2, is phase shifted by the phase shift circuit 4, is amplified by the amplifier circuit 5, and then drives the left speaker 6. Also, audio signal input terminal 1
The audio signal enters the second audio signal path via the changeover switch 7, is directly amplified by the amplifier circuit 8, and then drives the right speaker 9. In this case, the audio signal that drives the left speaker 6 and the audio signal that drives the right speaker 9 have a phase difference corresponding to the phase shift by the phase shift circuit 4, and if this phase difference is appropriate, And the sounds from the right speakers 6 and 9 have a spread based on this phase difference.
When the audio signal is a stereo signal, the changeover switch 7 connects the audio signal input terminal 10 to the second audio signal path 3, so that the left signal is supplied from the audio input terminal 1 to the first audio signal path, and the right signal is supplied to the first audio signal path. A second audio signal path is supplied from the audio signal input terminal 10. At this time, the phase difference corresponding to the phase shift in the phase shift circuit 4 that occurs for the in-phase components in the left and right signals contributes to the spread of sound from the left and right speakers 6 and 9. However, there are problems with the phase shift circuit 4 when actually configuring the device. That is, it can be said that when the mutual phase difference between the audio signals driving the left and right speakers 6 and 9 described above is relatively large for each frequency (close to +180° or -180°), the sound image enlargement effect is greater. However, if the phase difference becomes 180 degrees, the sound from both speakers will give a so-called out-of-phase sensation to the auditory sense, making it extremely unnatural. The circuit forming the phase circuit 4 does not produce a relatively large phase difference over a wide frequency band, or does not produce a feeling of out-of-phase.
It has some frequencies that cause a phase difference of 180 degrees, and it is not possible to obtain a sufficient sound spread without causing unnaturalness. Moreover, the conventional phase shift circuit 4
The circuit forming the left speaker does not have a flat frequency vs. amplitude characteristic, and the amplitude of the audio signal that causes the phase shift changes depending on the frequency. There was also a risk that the amplitude frequency characteristics of the circuit system for the audio signal driving the right speaker would differ.

斯かる点に鑑み本発明は、上述の如くの、移相
回路を配して複数のスピーカを駆動する夫々の音
声信号の間に相互位相差を与えるようにした。音
像を拡大する装置を構成するにあたり、その移相
回路を選定された伝達関数を有するものとするこ
とによつて、従来の装置に存する問題点を解消
し、自然な音の拡がりが得られる音像拡大装置を
提供するものである。以下、第2図から第7図を
参照して本発明に係る音像拡大装置を説明する。
In view of this, the present invention provides a phase shift circuit as described above to provide a mutual phase difference between the audio signals driving the plurality of speakers. When configuring a device for enlarging a sound image, by making the phase shift circuit have a selected transfer function, problems that exist in conventional devices can be solved, and a sound image that can obtain a natural spread of sound. A magnifying device is provided. Hereinafter, a sound image enlarging device according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 2 to 7.

第2図は本発明による音像拡大装置の一例を示
す。この装置は基本構成を第1図に示されるもの
と同じくするものであり、第1図の各部分と対応
する部分には第1図と共通の番号を附して、その
接続関係及び動作の詳細説明を省略するも、本装
置に於いては移相回路4を形成する回路に特徴が
ある。ここで移相回路4は、例えばキヤパシタン
ス・Cと抵抗・Rとを用いたCR回路として構成
された、その伝達関数・G(s)が一般的に、 G(s)=S2−ω0/Q・S+ω20/S2+ω0/Q・
S+ω20……(1) (但し、S=jωでωは角周波数、ω0は共振角
周波数で例えばCR回路の場合1/CR、Qは回路の 良さ、であり以下について同様)、と表わされる
双2次位相関数である回路で形成されている。上
記(1)式の伝達関数G(s)を有す回路の振幅特性
は |G(s)|=1、となり、また、位相特性は argG(s)=−2tan-1ω0ω/Q(ω20−ω2)、と
なる。こ の振幅特性はωにかかわらず常に1であるから、
周波数対振幅a特性は平坦であり、第3図に示
される如くである。一方、位相特性はω=0〜∞
の範囲で位相θが0〜−2π変化して、ω=0で
0,ω=ω0で―π,ω=∞で―2πとなり、また、
Qの値によつてこの位相θの変化の曲線が異なる
第4図に示される如くのものとなる。さらに、上
述の回路11は(1)式の伝達関数に於けるω0に対
応する周波数0(=ω0/2π)が、音声信号路2を伝 達する音声信号の周波数帯域の中域部に存するよ
うに設定されている。
FIG. 2 shows an example of a sound image enlarging device according to the present invention. The basic configuration of this device is the same as that shown in Figure 1, and parts corresponding to those in Figure 1 are given the same numbers as in Figure 1, and their connection relationships and operations are indicated. Although detailed explanation will be omitted, this device is characterized by the circuit forming the phase shift circuit 4. Here, the phase shift circuit 4 is configured as a CR circuit using, for example, capacitance C and resistance R, and its transfer function G(s) is generally G(s)=S 2 −ω 0 /Q・S+ω 2 / 0 /S 20 /Q・
S + ω 2 / 0 ... (1) (However, S = jω, ω is the angular frequency, ω 0 is the resonance angular frequency, for example, in the case of a CR circuit, it is 1/CR, Q is the goodness of the circuit, and the same applies below), It is formed of a circuit with a biquadratic phase function expressed as . The amplitude characteristic of a circuit having the transfer function G(s) in equation (1) above is |G(s)|=1, and the phase characteristic is argG(s)=-2tan -1 ω 0 ω/Q (ω 2 / 0 − ω 2 ). Since this amplitude characteristic is always 1 regardless of ω,
The frequency versus amplitude a characteristic is flat, as shown in FIG. On the other hand, the phase characteristic is ω=0~∞
The phase θ changes from 0 to -2π in the range, 0 at ω=0, -π at ω=ω 0 , -2π at ω=∞, and
The curve of the change in phase θ varies depending on the value of Q, as shown in FIG. 4. Furthermore, the circuit 11 described above has the frequency 0 (=ω 0 /2π) corresponding to ω 0 in the transfer function of equation (1) in the middle region of the frequency band of the audio signal transmitted through the audio signal path 2. is set to exist.

このように(1)式の如くの伝達関数を有し、ま
た、0が音声信号周波数帯域の中域部に設定され
た回路11によつて移相回路4が形成されること
により、音声信号路2中の音声信号は、その全周
波数帯域に亘つて移相を受け、特に、中域部に於
いて−180゜近傍の比較的大なる移相を受けること
になり、しかも、−180゜、即ち、逆相となるのは
周波数0に於いてだけである。また、回路11は
周波数対振幅特性が平坦であるから、音声信号路
2のそこを伝達する音声信号に対する振幅周波数
特性を変化せしめることがない。よつて、音声信
号路2中の音声信号は位相だけが変化されて、ス
ピーカ6を駆動する音声信号とスピーカ9を駆動
する音声信号とは、全周波数帯域に亘つて相互位
相差を持ち、特に、聴覚的に影響が大である。
In this way, the phase shift circuit 4 is formed by the circuit 11 which has a transfer function as shown in equation (1) and where 0 is set in the middle region of the audio signal frequency band. The audio signal in path 2 undergoes a phase shift over its entire frequency band, and in particular undergoes a relatively large phase shift of around -180° in the mid-range region; , that is, the phase is reversed only at frequency 0 . Further, since the circuit 11 has a flat frequency versus amplitude characteristic, the amplitude frequency characteristic of the audio signal path 2 for the audio signal transmitted through it does not change. Therefore, only the phase of the audio signal in the audio signal path 2 is changed, and the audio signal that drives the speaker 6 and the audio signal that drives the speaker 9 have a mutual phase difference over the entire frequency band. , which has a significant impact on hearing.

中域部で逆相に近い比較的大な位相差を持つこ
とになるも、音となつたとき不自然な逆相感を生
ずることとなる、互いに逆相となるのは一つの特
定の周波数、即ち、0だけとなる。また、夫々の
振幅には別段の変化が生ぜしめられることがな
い。従つて、スピーカ6及び9からの音は充分な
拡がりを持つたものとなり、しかも、その拡がり
は逆相感を生ずる機会が極めて少ないものであつ
て、全体として自然な音の拡がりが得られるので
ある。
Although there will be a relatively large phase difference in the midrange, which is close to being out of phase, when it becomes a sound, an unnatural sense of out-of-phase will occur.There is only one specific frequency that is in out-of-phase with each other. , that is, there are only 0 . Moreover, no particular change is caused in the respective amplitudes. Therefore, the sound from the speakers 6 and 9 has a sufficient spread, and the spread has very little chance of causing a sense of inverse phase, so that a natural sound spread can be obtained as a whole. be.

第5図は上記(1)式の如くの伝達関数を有する回
路11の具体構成の一例を示す。この例は、3次
バターワース特性を有した低域通過フイルタ
(LPE)12と3次のバターワース特性を有した
高域通過フイルタ(HPF)13とが並列に接続
されて形成される。これらの低域通過フイルタ1
2及び高域通過フイルタ13は、夫々、例えば
CR回路として構成され、低域通過フイルタ12
の伝達関数をFL(s)とし高域通過フイルタ13
の伝達関数をFH(s)とすると、 FL(s)=ω30/ω30+2ω20S+2ω0S2+S3
……(2) FH(s)=S3/ω30+2ω20S+2ω0S2+S3……(
3) となる。
FIG. 5 shows an example of a specific configuration of a circuit 11 having a transfer function as expressed by equation (1) above. In this example, a low-pass filter (LPE) 12 having a third-order Butterworth characteristic and a high-pass filter (HPF) 13 having a third-order Butterworth characteristic are connected in parallel. These low pass filters 1
2 and the high-pass filter 13, respectively, for example.
Configured as a CR circuit, low pass filter 12
Let FL(s) be the transfer function of the high-pass filter 13.
If the transfer function of is FH (s), then FL (s) = ω 3 / 0 / ω 3 / 0 +2ω 2 / 0 S + 2ω 0 S 2 + S 3
...(2) FH(s)=S 33 / 0 +2ω 2 / 0 S+2ω 0 S 2 +S 3 ...(
3) becomes.

並列接続回路の伝達関数をF(s)とすれば、 F(s)=FL(s)+FH(s) =ω30+S3/ω30+2ω20S+2ω0S2+S3 =S2―ω0S+ω20/S2+ω0S+ω20、 となる。これは(1)式の伝達関数G(s)に於い
て、Q=1の場合になる。即ち、3次のバターワ
ース特性を有した低域通過フイルタ12と3次の
バターワース特性を有した高域通過フイルタ13
との並列接続回路は、(1)式の伝達関数G(s)を
有する回路のうちのQ=1である回路を形成する
のである。斯かる低域通過フイルタ12及び高域
通過フイルタ13の具体回路構成の一例が第6図
に示される。第6図Aが低域通過フイルタ12の
例である。ここで、+Bは電源で、トランジスタ
14はバツフアであつて増幅度は1であり、抵抗
値がRである抵抗器15,16及び17とキヤパ
シタンス値が、夫々、2C、C/2及びCである
コンデンサ18,19及び20がこの回路の伝達
関数要素である。今、入力端子21、中間接続点
22及び23及び出力端子24に於ける電圧を、
夫々、v1,v2,v3及びv4とし、また、抵抗器15
を流れる電流、コンデンサ18を流れる電流及び
抵抗器16を通じてコンデンサ19を流れる電流
を、夫々、i1,i2,及びi3とすると、 i1=i2+i3 ……(4) i1=v2−v1/R ……(5) i2=jω2C・(v3―v2) ……(6) ここで、トランジスタ14のベース電流及びベ
ース・エミツタ間電圧降下を無視すれば i3=v3―v2/R ……(7) (4)に(5),(6)及び(7)を代入して整理すると、 v2・(2+jω2CR) ―v3・(1+jω2CR)=V1 ……(8) また、 v3=2/jωC/R+2/jωC・v2 よつてv2=(1+jωCR/2)・v3 ……(9) (8)に(9)を代入して整理すると、 v3/v1=1/1+jωCR―ω2C2R2 ……(10) また、 v4=1/jωC/R+1/jωC・v3 によつてv3=(1+jωCR)・v4 ……(11) (10)に(11)を代入して整理すると、 v4/v1=1/1+2jωCR―2ω2C2R2―jω3C3R3……(1
2) (12)にS=jω及びω0=1/CRの置換をし、伝達関数 FL(s)′を求めると FL(s)′=v4/v1 =ω30/ω30+2ω20S+2ω0S+S3 となり、これは(2)式の伝達関数FL(s)と同じで
ある。
If the transfer function of the parallel connected circuit is F(s), then F(s)=FL(s)+FH(s) =ω 3 / 0 +S 33 / 0 +2ω 2 / 0 S+2ω 0 S 2 +S 3 = S 2 - ω 0 S + ω 2 / 0 / S 2 + ω 0 S + ω 2 / 0 . This is the case when Q=1 in the transfer function G(s) of equation (1). That is, a low-pass filter 12 having a third-order Butterworth characteristic and a high-pass filter 13 having a third-order Butterworth characteristic.
The parallel connection circuit with the above forms a circuit in which Q=1 among the circuits having the transfer function G(s) of equation (1). An example of a specific circuit configuration of such a low-pass filter 12 and a high-pass filter 13 is shown in FIG. FIG. 6A shows an example of the low-pass filter 12. Here, +B is a power supply, transistor 14 is a buffer with an amplification degree of 1, and resistors 15, 16 and 17 whose resistance value is R and whose capacitance value is 2C, C/2 and C, respectively. Certain capacitors 18, 19 and 20 are the transfer function elements of this circuit. Now, the voltages at the input terminal 21, the intermediate connection points 22 and 23, and the output terminal 24 are
v 1 , v 2 , v 3 and v 4 respectively, and a resistor 15
If the current flowing through the capacitor 18, the current flowing through the capacitor 18, and the current flowing through the capacitor 19 through the resistor 16 are i 1 , i 2 , and i 3 , respectively, i 1 = i 2 + i 3 ...(4) i 1 = v 2 −v 1 /R ……(5) i 2 =jω 2 C・(v 3 −v 2 ) ……(6) Here, if we ignore the base current of transistor 14 and the voltage drop between base and emitter, i 3 = v 3v 2 /R ...(7) Substituting (5), (6), and (7) into (4) and rearranging, v 2・(2+jω 2 CR) −v 3・( 1 + jω 2 CR) = V 1 ... (8) Also, v 3 = 2 / jωC / R + 2 / jωC · v 2 , so v 2 = (1 + jωCR / 2) · v 3 ... (9) (8) 9) and rearranging, v 3 / v 1 = 1/1 + jωCR−ω 2 C 2 R 2 ...(10) Also, v 3 by v 4 = 1 / jωC / R + 1 / jωC · v 3 =(1+jωCR)・v 4 ...(11) Substituting (11) into (10) and rearranging, v 4 /v 1 =1/1+2jωCR−2ω 2 C 2 R 2 −jω 3 C 3 R 3 … …(1
2) Substituting S=jω and ω 0 = 1/CR in (12) to find the transfer function FL(s)′, FL(s)′=v 4 /v 13 / 03 / 0 + 2ω2 / 0S + 2ω0S + S3 , which is the same as the transfer function FL(s) in equation (2).

一方、第6図Bは高域通過フイルタ13の例で
ある。ここで、+Bは電源で、トランジスタ25
はバツフアであつて増幅度は1であり、キヤパシ
タンス値が、夫々C/2,C/2及びCであるコ
ンデンサ26,27及び28と抵抗値が、夫々、
R,8R,8R及びRである抵抗器29,30,
31及び32がこの回路の伝達関数要素である。
今、入力端子33、中間接続点34及び35、及
び出力端子36に於ける電圧を、夫々、v5,v6
V7及びv8とし、また、コンデンサ26を流れる
電流、抵抗器29を流れる電流及びコンデンサ2
7を通じて抵抗器30及び31を並列に流れる電
流を、夫々、i4,i5及びi6とすると、 i4=i5+i6 ……(13) i4=(v6−v5)・jω・C/2 ……(14) i5=v7−v6/R ……(15) ここで、トランジスタ25のベース電流及びベ
ース・エミツタ間電圧降下を無視すれば i6=(v7−v6)・jω・C/2 ……(16) (13)に(14)、(15)及び(16)を代入して整理
すると、 v6・(2+jω2CR) ―v7・(2+jωCR)=v5・jωCR ……(17) また、v7=4R/4R+2/jωC・v6 よつて、v6=(1+1/jω2CR)・v7 ……(18) (17)に(18)を代入して整理すると、 v7/v5=−ω2C2R2/1+jωCR―ω2C2R2 ……(19) また、v8=R/R+1/jωC・v7 よつてv7=1+jωcR/jωCR・v8 ……(20) (19)に(20)を代入して整理すると、 v8/v5=―jω3C3R3/1+2jωCR―2ω2C2R2―jω3C3R3 ……(21) (21)にS=jω及びω0=1/CRの置換をして伝 達関数FH(s)′を求めると、 FH(s)′=v8/v5 =S3/ω30+2ω20S+2ω0S2+S3 となり、これは(3)式の伝達関誠FH(s)と同じ
である。
On the other hand, FIG. 6B shows an example of the high-pass filter 13. Here, +B is the power supply, and the transistor 25
is a buffer with an amplification degree of 1, and capacitors 26, 27, and 28 whose capacitance values are C/2, C/2, and C, respectively, and whose resistance values are, respectively.
resistors 29, 30, which are R, 8R, 8R and R;
31 and 32 are transfer function elements of this circuit.
Now, the voltages at the input terminal 33, the intermediate connections 34 and 35, and the output terminal 36 are v 5 , v 6 ,
V 7 and v 8 , and the current flowing through capacitor 26, the current flowing through resistor 29, and capacitor 2
If the currents flowing in parallel through resistors 30 and 31 through 7 are i 4 , i 5 and i 6 , respectively, then i 4 = i 5 + i 6 ... (13) i 4 = (v 6 − v 5 )・jω・C/2 ... (14) i 5 = v 7 - v 6 /R ... (15) Here, if the base current and base-emitter voltage drop of the transistor 25 are ignored, i 6 = (v 7 −v 6 )・jω・C/2 ...(16) Substituting (14), (15), and (16) into (13) and rearranging, we get v 6・(2+jω 2 CR) −v 7・( 2 + jωCR) = v 5 · jωCR ... (17) Also, v 7 = 4R / 4R + 2 / jωC · v 6 Therefore, v 6 = (1 + 1 / jω 2 CR) · v 7 ... (18) (17) Substituting (18) and rearranging, v 7 / v 5 = −ω 2 C 2 R 2 /1 + jωCR−ω 2 C 2 R 2 ... (19) Also, v 8 = R / R + 1 / jωC・v 7 Therefore, v 7 = 1 + jωcR / jωCR · v 8 ... (20) Substituting (20) into (19) and rearranging, v 8 /v 5 = -jω 3 C 3 R 3 /1 + 2jωCR - 2ω 2 C 2 R 2 - jω 3 C 3 R 3 ... (21) Substituting S = jω and ω 0 = 1/CR in (21) to find the transfer function FH (s)', FH (s)' = v 8 /v 5 =S 33 / 0 +2ω 2 / 0 S+2ω 0 S 2 +S 3 , which is the same as the transfer function FH(s) in equation (3).

第7図は(1)式の如くの伝達関数G(s)を有す
回路11の具体構成の他の例を示す。この第7図
に示される回路に於いて、+Bは電源であり、3
7が入力端子で38が出力端子である。入力端子
37と出力端子38の間にバツフア回路39,4
0及び41を介してCR移相回路42及び43が
縦続二段接続されている。CR移相回路42はト
ランジスタ44とキヤパシタンス値がCであるコ
ンデンサ45及び抵抗値がRである抵抗器46と
で構成され、コンデンサ45の一端がトランジス
タ44のコレクタに、また、抵抗器46の一端が
トランジスタ44のエミツタに夫々接続され、さ
らに、コンデンサ45及び抵抗器46の他端は互
いに接続されている。CR移相回路43はトラン
ジスタ47とキヤパシタンス値がCであるコンデ
ンサ48及び抵抗値がRである抵抗器49とで構
成され、これらはCR移相回路42を構成するト
ランジスタ44、コンデンサ45及び抵抗器46
と同様の接続関係とされている。50はバツフア
回路41からバツフア回路39への帰還路を形成
する抵抗器であり、また、51は電流源である。
斯かる構成に於いて、入力端子37、中間接続点
52及び53及び出力端子38に於ける電圧を、
夫々、e1,e2,e3及びe4とする。また、抵抗器5
0を流れる帰還電流を2iとする。このとき、この
帰還電流2iは、バツフア回路41のトランジスタ
54及び55とバツフア回路39のトランジスタ
56及び57の夫々を、図示の如くに流れる電流
iで形成される。さらに、トランジスタ54,5
5,56及び57のエミツタ内部抵抗をre、トラ
ンジスタ54と55のエミツタ間及びトランジス
タ56と57のエミツタ間に夫々接続された抵抗
器の抵抗値をRe、抵抗器50の抵抗値をRfとす
る。さらにまた、上記のCR移相回路42及び4
3の夫々の伝達関数は1―S′/1+S′但しS′=jωCR
、と なるので、中間接続点52と53との間の伝達関
数をT(s′)とすると、CR移相回路42及び43
が縦続接続されていることよりして、T(s′)=
1−S′/1+S′・1−S′/1+S′=(1−S′/1
+S′)2となる。
FIG. 7 shows another example of the specific configuration of the circuit 11 having the transfer function G(s) as expressed by equation (1). In the circuit shown in FIG. 7, +B is a power supply, and 3
7 is an input terminal and 38 is an output terminal. Buffer circuits 39 and 4 are connected between the input terminal 37 and the output terminal 38.
Two CR phase shift circuits 42 and 43 are connected in cascade via 0 and 41. The CR phase shift circuit 42 includes a transistor 44, a capacitor 45 with a capacitance value of C, and a resistor 46 with a resistance value of R. One end of the capacitor 45 is connected to the collector of the transistor 44, and one end of the resistor 46 is connected to the collector of the transistor 44. are connected to the emitters of the transistor 44, and the other ends of the capacitor 45 and the resistor 46 are connected to each other. The CR phase shift circuit 43 is composed of a transistor 47, a capacitor 48 with a capacitance value of C, and a resistor 49 with a resistance value of R. 46
It is said that the connection relationship is similar to that of . 50 is a resistor forming a feedback path from the buffer circuit 41 to the buffer circuit 39, and 51 is a current source.
In such a configuration, the voltage at input terminal 37, intermediate nodes 52 and 53, and output terminal 38 is
Let them be e 1 , e 2 , e 3 and e 4 , respectively. Also, resistor 5
Let the feedback current flowing through 0 be 2i. At this time, the feedback current 2i is formed by the current i flowing through the transistors 54 and 55 of the buffer circuit 41 and the transistors 56 and 57 of the buffer circuit 39, as shown. Furthermore, transistors 54,5
Let the internal resistances of the emitters of transistors 5, 56, and 57 be re, the resistance value of the resistor connected between the emitters of transistors 54 and 55 and between the emitters of transistors 56 and 57, respectively, be Re, and the resistance value of resistor 50 be Rf. . Furthermore, the above CR phase shift circuits 42 and 4
The transfer function of each of 3 is 1−S′/1+S′ where S′=jωCR
, so if the transfer function between the intermediate connection points 52 and 53 is T(s'), then the CR phase shift circuits 42 and 43
are connected in cascade, T(s')=
1-S'/1+S'・1-S'/1+S'=(1-S'/1
+S′) becomes 2 .

上述の如くの設定に於いて次の各式が成立す
る。
In the settings as described above, the following equations hold true.

i=e4−e1/2(Rf+re) ……(22) e2=e1−i・Re ……(23) e3=e2・T(s′)=e2・(1−S′/1+S′)2……
(24) e4=e3−i・Re ……(25) ここで、この第7図の回路の伝達関数をH(s′)
とするとH(s′)=e4/e1、となり、上記の(22)、 (23)、(24)及び(25)式からe1及びe4を求めて
代入すると、 H(s′)=1−2/1+Re/Rf+re・S′+S′2/1+
2/1+Re/Rf+re・S′+S′2 となる。ここで、 m=2/1+Re/Rf+re、とおくと、 H(s′)=1―mS′+S′2/1+mS′+S′2……(2
6) となる。この(26)式をS=jω及びω0=1/CRを 用いて書き直すと H(s)=S2−mω0S+ω20/S2+mω0S+ω20 となる。これは(1)式の伝達関数G(s)に於いて、
Q=1/mである場合になる。即ち、第7図の回路 は、(1)式の伝達関数G(s)を有す回路のうちの
Q=1/mである回路を形成するのである。
i=e 4 −e 1 /2(Rf+re) ...(22) e 2 =e 1 −i・Re ...(23) e 3 =e 2・T(s')=e 2・(1−S '/1+S') 2 ...
(24) e 4 = e 3 −i・Re ...(25) Here, the transfer function of the circuit in Figure 7 is expressed as H(s')
Then, H(s')=e 4 /e 1 , and by finding e 1 and e 4 from the above equations (22), (23), (24), and (25) and substituting them, we get H(s') )=1-2/1+Re/Rf+re・S′+ S′2 /1+
2/1+Re/Rf+re・S′+ S′2 . Here, if we set m=2/1+Re/Rf+re, H(s′)=1−mS′+S′ 2 /1+mS′+S′ 2 ……(2
6) becomes. If this equation (26) is rewritten using S=jω and ω 0 =1/CR, it becomes H(s)=S 2 −mω 0 S+ω 2 / 0 /S 2 +mω 0 S+ω 2 / 0 . This means that in the transfer function G(s) of equation (1),
This is the case when Q=1/m. That is, the circuit shown in FIG. 7 forms a circuit having the transfer function G(s) of equation (1) where Q=1/m.

以上の説明の如く、本発明に係る音像拡大装置
は、音声信号の移相回路が、その伝達関数が(1)式
で表わされる如くに選定された回路で形式されて
おり、この装置によれば、音声信号路を形式する
回路系の音声信号に対する振幅周波数特性を変化
せしめることなく、逆相感を感ずることが極めて
少ない自然な音の拡がりが極めて効果的に得られ
るのである。
As described above, in the sound image enlarging device according to the present invention, the audio signal phase shifting circuit is formed of a circuit whose transfer function is selected as expressed by equation (1). For example, without changing the amplitude frequency characteristics of the circuit system forming the audio signal path for audio signals, it is possible to very effectively obtain a natural spread of sound with very little sense of out-of-phase feeling.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来知られている音像拡大装置の基本
構成の一例を示すブロツク接続図、第2図は本発
明に係る音像拡大装置の一例を示すブツク接続
図、第3図及び第4図は本発明に係る音像拡大装
置に用いられる移相回路の特性を説明するための
特性図、第5図は本発明に係る音像拡大装置に用
いられる移相回路の具体構成の一例を示すブロツ
ク接続図、第6図A及びBは第5図に示されるブ
ロツクの内部構成の一例を示す回路接続図、第7
図は本発明に係る音像拡大装置に用いられる移相
回路の具体構成の他の例を示す回路接続図であ
る。 図中、2及び3は音声信号路、4は移相回路、
5及び8は増幅回路、6及び9はスピーカ、12
は3次のバターワース特性を有した低域通過フイ
ルタ、13は3次のバターワース特性を有した高
域通過フイルタ、15,16,17,29及び3
2は抵抗値がRである抵抗器、18はキヤパシタ
ンス値が2Cであるコンデンサ、19,26及び
27はキヤパシタンス値がC/2であるコンデンサ、 20及び28はキヤパシタンス値がCであるコン
デンサ、30及び31は抵抗値が8Rである抵抗
器、39,40及び41はバツフア回路、42及
び43はCR移相回路、50は抵抗値がRfである
抵抗器である。
FIG. 1 is a block connection diagram showing an example of the basic configuration of a conventionally known sound image enlarging device, FIG. 2 is a block connection diagram showing an example of the sound image enlarging device according to the present invention, and FIGS. 3 and 4 are A characteristic diagram for explaining the characteristics of the phase shift circuit used in the sound image enlargement device according to the present invention, and FIG. 5 is a block connection diagram showing an example of a specific configuration of the phase shift circuit used in the sound image enlargement device according to the present invention. , FIGS. 6A and 6B are circuit connection diagrams showing an example of the internal configuration of the block shown in FIG.
The figure is a circuit connection diagram showing another example of the specific configuration of the phase shift circuit used in the sound image enlarging device according to the present invention. In the figure, 2 and 3 are audio signal paths, 4 is a phase shift circuit,
5 and 8 are amplifier circuits, 6 and 9 are speakers, 12
13 is a low-pass filter having a third-order Butterworth characteristic; 13 is a high-pass filter having a third-order Butterworth characteristic; 15, 16, 17, 29, and 3.
2 is a resistor with a resistance value of R, 18 is a capacitor with a capacitance value of 2C, 19, 26 and 27 are capacitors with a capacitance value of C/2, 20 and 28 are capacitors with a capacitance value of C, 30 and 31 are resistors with a resistance value of 8R, 39, 40 and 41 are buffer circuits, 42 and 43 are CR phase shift circuits, and 50 is a resistor with a resistance value of Rf.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第一のスピーカに音声信号を供給するための
第一の信号路と第二のスピーカに音声信号を供給
するための第二の信号路とが配され、上記第一の
信号路に移相回路が挿入されて該移相回路の伝達
関数・G(s)が G(s)=S2−ω0/Q・S+ω20/S2+ω0/Q・
S+ω20、 (但し、S=jω,ωは角周波数、ω0は共振角周
波数、Qは回路の良さ)と表わされるよう選定さ
れて成り、上記移相回路にて上記第一の信号路中
の音声信号を移相せしめることにより、上記第一
及び第二のスピーカからの音に拡がりを生ぜしめ
るようにした音像拡大装置。
[Claims] 1. A first signal path for supplying an audio signal to the first speaker and a second signal path for supplying an audio signal to the second speaker are arranged, A phase shift circuit is inserted in the signal path, and the transfer function of the phase shift circuit, G(s), becomes G(s)=S 2 −ω 0 /Q・S+ω 2 / 0 /S 20 /Q・
S + ω 2 / 0 , (where S = jω, ω is the angular frequency, ω 0 is the resonance angular frequency, and Q is the quality of the circuit), and the first signal is A sound image enlarging device that causes sound from the first and second speakers to spread by shifting the phase of an audio signal on the path.
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