JPH0126600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単一チヤネルの音響または音声信号
を２チヤネルのスピーカもしくはヘツドホンによ
り聴取してステレオ効果、すなわち、心理的に音
の所在を示す音像の拡がり感が得られるようにす
る擬似ステレオ方式に関し、特に、良好な周波数
特性の偏りのない音像の拡がり感が得られるよう
にしたものである。

この種擬似ステレオ方式は、通常のモノラル受
信機に適用してステレオ効果を得たり、通常のテ
レビジヨン受信機に適用してステレオ音を聴取
し、あるいはモノラルのカセツトやデイスクに適
用してステレオ音を再生するのに有効である。そ
のためには、従来より種々の擬似ステレオ方式が
提案されている。つぎの３方式がその主なもので
あるが、いずれにもそれぞれ欠点があつた。

(1) くし形フイルタ法 動作原理としては、通過周波数帯域を交互に
異にする相補的くし形フイルタによつて単一チ
ヤネルの音響信号を２チヤネルに分割し、それ
ら分割した２チヤネル信号を左右の音源として
配置し、全体として音像に拡がりを与えたもの
である。音像の周波数スペクトルによつては、
音像が左右のいずれか一方のみに偏したり、演
奏中の楽器の音像が左右に移動したりし、ま
た、周波数特性が平坦ではないので音質が原音
とは異なつて来る欠点がある。

(2) シユレーダー（Schroeder）法 1957年頃の米国M.R.Schroederの提案による
ものであり、動作原理としては、第１図に示す
ように、音源としてのマイクロホン１０１から
の信号の周波数帯域を帯域通過フイルタ１０２
−１〜１０２−２Ｎにより複数帯域に分割する
とともに、各分割帯域の位相を移相器１０３−
１〜１０３−２Ｎにより交互に＋π／２と−
π／２とに反転させ、分割帯域毎に左右チヤネ
ル間に＋π／２と−π／２の位相差を持たせる
ことにより音像を拡げてヘツドホン１０４に供
給する。上述の(1)くし形フイルタ法と同じく、
分割帯域の周波数スペクトルによつては音像の
拡がりに偏りを生じ、明確な音像の拡がりが得
られない欠点がある。

(3) 残響音付加法 動作原理としては、周波数特性の異なる残響
音を原音を遅延させて形成し、その残響音を原
音に付加することによつて残響周波数特性の異
なる２チヤネルの音響信号を形成し、音像を拡
げるようにする。原音にない残響音を、周波数
を左右で異ならせて付加するので音質が原音と
は異なつてくる欠点がある。

上述のように、従来の擬似ステレオ方式には、
周波数スペクトルの分布によつては音像が移動し
たり、原音にない残響付加によつて音質を損なう
等の欠点がある。

また、本発明者らが白色雑音を用いて音像の拡
がりにつき検討した結果によれば、音像の拡がり
感は両耳間相関係数γが０となつたときに最大に
なり、γ＝±１のときに最小になり、γ＝＋１の
ときには音像が遠方に遠ざかり、γ＝−１のとき
に両耳間に音像が生ずるも、残響感が生ずること
はなかつた。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去す
るとともに、上述した検討の結果を活かし、偏り
を生ずることなく拡がつた音像が得られ、不所望
の残響感を伴うことのない擬似ステレオ方式を提
供することにある。

すなわち、本発明擬似ステレオ方式では、伝送
周波数帯域を複数帯域に分割し、各分割帯域毎に
両耳間相関係数γ＝１の同相信号とγ＝−１の逆
相信号との２チヤネルの信号を形成し、総合して
それら２チヤネルの信号相互間において両耳間相
関係数γをほぼ０とし、音像の拡がり感が最大と
なるようにする。

すなわち、本発明は、単一の音響信号を複数の
帯域に分割し、それら分割した各帯域ごとに両耳
間相関係数γがγ＝１となるように相互に同相の
周波数スペクトル成分と、両耳間相関係数γがγ
＝−１となるように相互に位相が反転した周波数
スペクトル成分とからなる２種類の音響信号を形
成し、これら２種類の音響信号を用いてステレオ
音源を構成することを特徴とする。

以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

本発明方式による擬似ステレオ信号発生装置の
構成例を第２図に示す。図示の構成においては、
音響信号周波数帯域を通過帯域が順次に連続した
2N個の帯域通過フイルタ１−１〜１−２Ｎによ
り2N帯域に分割し、奇数番号の帯域通過フイル
タ１−１〜１−（２Ｎ−１）の波出力信号を互
いに同相にて２個の混合回路２および３に供給す
るとともに、偶数番号の帯域通過フイルタ１−２
〜１−２Ｎの波出力信号を、一方の位相を反転
させ互いに逆相にして同じく混合回路２および３
に供給する。なお、これとは逆に、奇数番号のフ
イルタの波出力信号を逆相にし、偶数番号のフ
イルタの波出力信号を同相にすることもでき
る。

上述のような位相関係をもつて各分割帯域の成
分信号を供給した混合回路２および３から取出し
た出力１および出力２の相互間においては、両耳
間相関係数γを０もしくは０に近い値とすること
ができる（出力１および出力２をスピーカに接続
したときには、両耳間相関係数γは厳密には０と
ならないが、近似的に０と考えてよい）ので、こ
れらの出力１および出力２を２チヤネルのスピー
カもしくはヘツドホンにより再生すると、得られ
る音像に拡がりを与えて明確な拡がり感が得られ
る。

つぎに、本発明方式による擬似ステレオ信号発
生装置の他の構成例を第３図に示す。本例では、
低域通過フイルタ４−２Ｎ〜４−１を入力側より
この順序で直列に接続し、高域通過フイルタ５−
（２Ｎ−１）〜５−１を低域通過フイルタ４−２
Ｎ〜４−１に対して並列に接続してラダー型帯域
通過フイルタを構成する。奇数番号の高域通過フ
イルタ５−（２Ｎ−１）〜５−１の出力を互いに
同相とし、偶数番号の高域通過フイルタ５−（２
Ｎ−２）〜５−２および低域通過フイルタ４−１
の出力を互いに逆相にして混合回路２および３に
供給する。これにより、第３図示の回路は実質的
に第２図示の構成例と同じ動作をする。なお、高
域通過フイルタ５−（２Ｎ−１）〜５−１を直列
素子とし、低域通過フイルタ４−２Ｎ〜４−１を
並列素子としても同様の作用効果を得ることがで
きる。

つぎに、第４図に示す本発明による擬似ステレ
オ信号発生装置は、第２図示の構成を簡略化した
例である。ここでは、第２図における偶数番号の
帯域通過フイルタ１−２〜１−２Ｎのみの波出
力信号を増幅器６に共通に供給し、この増幅器６
により２倍に増幅したうえで、入力音響信号に対
し逆相にして入力音響信号とともに混合回路３に
供給し、入力音響信号をそのまま出力１とすると
ともに混合回路３から出力２を取出す。なお、図
示の構成における偶数番号の帯域通過フイルタ１
−２〜１−２Ｎを奇数番号の帯域通過フイルタに
置換しても、原理的には上述したところと全く同
様に作用する。

第２図〜第４図につき上述した本発明による擬
似ステレオ信号発生装置における出力１および出
力２の位相は、いずれも第５図に示すようにな
り、出力１は全帯域に亘り、入力原音響信号と同
相であり、出力２は、順次の分割帯域毎に同相と
逆相とを繰返し、全帯域としては出力１、２間の
両耳間相関係数γが０となる。

ここで、念のため、両耳間相関係数γについて
説明すると、係数γは聴取者の両耳に入る音響信
号の類似度を表わす指標であり、＋１〜−１の範
囲の係数となる。すなわち、 γ＝＋１：両耳間にて全く同一 γ＝０：両耳間にて全く無関係 γ＝−１：両耳間にて全く逆相 なお、両耳間相関係数γの数学的定義は、左耳
および右耳に加わる音響信号をそれぞれＬ（ｔ）
およびＲ（ｔ）とすれば、つぎの式で表わすこと
ができる。

γ＝lim Ｔ→∞ １／Ｔ∫^T／₀Ｌ（ｔ）・Ｒ（ｔ）dt／〔１／Ｔ∫^T／₀L²
（ｔ）dt〕^1/2・〔１／Ｔ∫^T／₀R²（ｔ）dt〕^1/2 なお、本発明擬似ステレオ方式によつて得られ
る左右のそれぞれ出力１および２からなる２種類
の音響信号の位相関係は、第５図に示したよう
に、出力１および２のいずれか一方が、全帯域に
亘り、原音響信号と同相である必要はない。例え
ば、第６図に示すように、出力１が、順次の２分
割帯域毎に、原音響信号に対して同相と逆相とを
繰返すとともに、出力２が、順次の１分割帯域毎
に、原音響信号に対して同相と逆相とを繰返し、
出力１の原音響信号に対する各同相帯域および各
逆相帯域毎に出力２が同相帯域と逆相帯域とを２
分して有するような位相関係とすることもでき
る。

かかる第６図に示すごとき位相関係を有する出
力１および２を得るようにした場合の、本発明に
よる擬似ステレオ信号発生装置の構成例を第７図
に示す。本例においては、原音響信号の周波数帯
域を4N個の帯域に分割し、２分割帯域（第６図
の出力１参照）おきの順次の２分割帯域を通過帯
域とする帯域通過フイルタ７−１〜７−Ｎの波
出力信号を増幅器６−１に共通に供給し、ここで
２倍に増幅して、原音響信号に対し逆相にて混合
回路３−１に供給する。それとともに、偶数番号
（第６図の出力２参照）の分割帯域を通過帯域と
する帯域通過フイルタ８−１〜８−２Ｎの波出
力信号を増幅器６−２に共通に供給し、ここで２
倍に増幅して、原音響信号に対し逆相にて混合回
路３−２に供給する。他方、混合回路３−１およ
び３−２には、原音響信号をもそのまま、それぞ
れ供給してそれぞれの混合出力信号を出力１およ
び出力２として取出す。

なお、本例の帯域通過フイルタ８−１〜８−２
Ｎを、奇数番号（第６図の出力２参照）の分割帯
域を通過帯域とする帯域通過フイルタで構成する
こともできる。

以上において、各実施例の出力１および２をス
ピーカもしくはヘツドホンに供給するに際して、
その供給線の一方もしくは双方に減衰器、増幅器
もしくは遅延回路等を挿入して音量調整や音像の
偏り調整をしてよいこと勿論である。

また、上述した各構成例における順次の分割帯
域の帯域幅は、最大の拡がり感が得られるようす
べて同一としたが、両出力間における同相および
逆相のいずれか一方の分割帯域の帯域幅を他方の
分割帯域の帯域幅に対して相対的に変化させるこ
とにより、最大の拡がり感が得られる両耳間相関
係数γ＝０の状態から双方の音響信号をともに原
音響信号のままとするかもしくは原音響信号とそ
の逆相信号とで構成する両耳間相関係数γ＝±１
の状態までの間における任意の値の両耳間相関係
数γが得られるようにして、任意所望の拡がり感
が得られるようにすることもできる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、単一チヤネルの音響信号から形成した擬似ス
テレオ信号を構成する２チヤネルの音響信号相互
間の両耳間相関係数γを０もしくは０に近い値に
設定して、音像の拡がりに遍りがなく、平坦な周
波数特性（振幅−周波数特性）を有し、不要な残
響感の伴わない極めて良好な拡がり感を得ること
ができ、さらに、分割帯域幅を適切に変化させる
ことにより、音像拡がりの程度を任意に変化させ
ることもできる。

このような、本発明の優れた特長を利用して、
例えば、放送局におけるドラマ番組制作時などに
ドラマの背景としてモノラル効果音テープから、
本発明による擬似ステレオ再生を行い、これを登
場人物の声などとともにステレオ収録することで
臨場感に富んだステレオドラマ番組を作ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の擬似ステレオ信号発生装置の構
成を示すブロツク線図、第２図は本発明方式によ
る擬似ステレオ信号発生装置の構成の一例を示す
ブロツク線図、第３図および第４図は本発明方式
による擬似ステレオ信号発生装置の他の構成例を
それぞれ示すブロツク線図、第５図は同じくその
擬似ステレオ信号発生装置の出力信号の位相関係
の例を示す特性曲線図、第６図は同じくその擬似
ステレオ信号発生装置の出力信号の位相関係の他
の例を示す特性曲線図、第７図は本発明方式によ
る擬似ステレオ信号発生装置のさらに他の構成例
を示すブロツク線図である。 １０１……マイクロホン（音源）、１０２−１
〜１０２−２Ｎ……帯域通過フイルタ、１０３−
１〜１０３−２Ｎ……移相器、１０４……ヘツド
ホン、１−１〜１−２Ｎ，７−１〜７−Ｎ，８−
１〜８−２Ｎ……帯域通過フイルタ、２，３，３
−１，３−２……混合回路、４−１〜４−２Ｎ…
…低域通過フイルタ、５−１〜５−（２Ｎ−１）
……高域通過フイルタ、６，６−１，６−２……
増幅器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単一の音響信号を複数の帯域に分割し、それ
   ら分割した各帯域ごとに両耳間相関係数γがγ＝
   １となるように相互に同相の周波数スペクトル成
   分と、両耳間相関係数γがγ＝−１となるように
   相互に位相が反転した周波数スペクトル成分とか
   らなる２種類の音響信号を形成し、これら２種類
   の音響信号を用いてステレオ音源を構成すること
   を特徴とする擬似ステレオ方式。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の擬似ステレオ方
   式において、前記２種類の信号をそれぞれ構成す
   る前記相互に同相の周波数スペクトル成分と前記
   相互に位相が反転した周波数スペクトル成分との
   混合比率をそれぞれ変化させ得るようにしたこと
   を特徴とする擬似ステレオ方式。