JPH01307061A - オーディオ信号記録媒体とその再生装置 - 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】 〔概　要〕 デジタル化したオーディオ信号を記録したオーディオ信
号記録媒体に残響情報をも記録しておき、再生時にはオ
ーディオ信号の読み出しに先立って残響情報を読み出し
”ておき、それに応じて音場特性を調節することによっ
て、臨場感のある音場を再生する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はオーディオ信号記録媒体とその再生装置に関す
る。

近年、オーディオ信号をデジタル化して記録した記録方
式、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディ
スク（ＬＤ）、デジタルオーディオテープ（−Ｄ　Ａ　
Ｔ　）等が実用化され、その記録媒体および再生装置が
市販されるようになった。これらにおいては、オーディ
オ信号をデジタル化して記録することによる付随的なメ
リットとして、オーディオ信号以外の情報を同一の記録
媒体に記録することが可能であり、これもまたデジタル
化による数多くのメリットのうちの１つである。本発明
はそのようなオーディオ信号記録媒体とその再生装置に
ついて言及する。

〔従来の技術〕

オーディオ再生装置が再生する音の聴取者が感じる臨場
感を高めること、すなわちその音が録音された会場にお
いてその音をじかに聴いた時の感じに近づけることのた
めの音場制御装置としては、従来では再生装置側で一定
の残響音を付加するものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように、再生装置側で一方的に一定量の残響音を
付加するのでは、録音時の条件によって残響音が耳障り
な程強くなり過ぎたり、あるいは逆に不足したりする場
合がある。それを補うためには、聴取者が聴取者自身の
聴感に基づいて残響の量あるいは残響時間を調節する必
要がある。この操作は煩雑であり、理想的な音場を再生
することが困難であるという問題がある。

したがって本発明の目的は、煩雑な操作なして、常に理
想向な音場特性のもとに音場を再生することを可能にす
るオーディオ信号記録媒体とその再生装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明のオーディオ信号記録媒体とその再生装
置の原理図である。本図に基づいて説明すると、本発明
のオーディオ信号記録媒体１３はデジタル化したオーデ
ィオ信号の記録領域１１と共に、残響の程度に関する残
響情報の記録領域１２を具備している。この残響情報は
例えば演奏会場の空間的な広さに関する情報あるいは演
奏会場において測定したインパルス応答をデジタル化し
たものである。さらに広さに関する情報としては、実際
にそのオーディオ信号が収録された部屋の広さに関する
情報である場合と、その曲にふされしい部屋の広さに関
する情報である場合とがある。

本発明のオーディオ信号記録媒体１３の再生装置には、
従来からあるオーディオ信号読み出し再生のためのオー
ディオ信号読み出し手段２２と再生したオーディオ信号
を増幅しスピーカ２９を鳴らす増幅手段２４の他に、前
述の残響情報を読み出すための残響情報読み出し手段２
１と、読み出された残響情報に基づいて第１の音場補正
定数を算出する第１の音場補正定数算出手段２５と、算
出された第１の音場補正定数を用いてオーディオ信号の
音場特性を調整する第１の音場特性調節手段２３とが備
わっている。

また別な形の本発明の再生装置は前述のような再生装置
にさらに再生環境の音場特性を測定する再生環境特性測
定手段２６と、測定した再生環境の音場特性に基づいて
第２の音場補正定数を算出する第２の音場補正定数算出
手段２８と、算出された第２の音場補正定数を用いてオ
ーディオ信号の音場特性を調節する第２の音場特性調節
手段２７とを具備している。

〔作　用〕

前述の第１の音場補正定数算出手段２５は残響情報が示
す残響時間が長ければ長い程オーディオ信号の残響時間
が長くなるように音場補正定数を算出する場合と、その
逆に、残響情報が示す残響時間が長ければ長い程オーデ
ィオ信号の残響時間が短くなるように音場補正定数を算
出する場合とがある。前者においては、望ましくはオー
ディオ信号の収録は残響を生じない無響室にて行ない、
残響情報としてはその音にふされしい演奏会場に関する
残響情報を記録しておけば、残響成分のないオーディオ
信号に、その音にふされしい演奏会場の残響が付加され
て理想的な音場が形成される。

後者においては残響情報としてはその音が収録された部
屋についての残響情報を格納しておき、再生時にはこの
残響情報に基づいて収録時の残響を一旦キャンセルし、
さらに一定の残響特性を新たに付与することによって、
収録された部屋の残響特性の如何にかかわらず理想的な
音場を形成することができる。

第２の音場補正定数算出手段２８は実際に測定した再生
環境の音場特性に応じてそれをキャンセルするような音
場補正定数を算出するので、再生環境の音場特性例えば
狭い部屋における音の反射による影響を除いて理想的な
音場を形成することができる。

〔実施例〕

第２図は本発明のオーディオ信号記録媒体の一例である
残響情報を記録したコンパクトディスク（ＣＤ）を表わ
している。記録媒体としてはこのＣＤに限らず、レーザ
ーディスク（ＬＤ）あるいはディジタルオーディオチー
ブ（ＤＡＴ）等に適用可能である。

前述のように、残響情報は例えば演奏会場の空間的な広
さに関する情報あるいは演奏会場において測定したイン
パルス応答をデジタル化したものであって、それらのい
ずれかがＣＤ１３０上に記録される。領域１２０および
１１０は同心円の円周に沿って形成された多数のトラッ
クよりなる記録領域であって、領域１２０付近を読み出
し開始領域として順次外側のトラックへと読み出されて
いく。また記録領域１２０および１１０内の各トラック
は数１００ビツトの情報よりなるフレームに分割されて
おり、各フレームにはデジタル化したオーディオ信号の
コードの他にサブコードと称してオーディオ信号以外の
情報を記録することができる。残響情報として演奏会場
の空間的な広さに関する情報を記録する場合には、例え
ば部屋の内容積をｍ”単位で表わした数値または部屋の
大・中・小等を表わすコードを前述のサブコードの領域
に書込む。残響情報としてインパルス応答をデジタル化
したものを記録する場合には、読み出し開始領域である
記録領域１２０に、通常のオーディオ信号の記録と同じ
方法で、すなわちインパルス応答を一定間隔でサンプリ
ングし、アナログ−デジタル変換した後に、Ｅ　Ｆ　Ｍ
（Ｅｉｇｈｔ　ｔｏ　Ｆｏｕｒｔｅｅｎ　Ｍｏｄｕｒａ
ｔｉｏｎ）変調を施し、訂正信号を付加して記録する。

第３図はインパルス応答のデータを収集する方法を説明
するための図である。インパルス音源３００からは幅１
５〜３０μｓｅｃ程度のパルス状の音波を出力し、音波
発生後一定期間内においてマイク３０２よりインパルス
応答を収集する。このインパルス応答は演奏会場３０４
内の音場特性に対応するものである。マイク３０２より
音を収集したインパルス応答には、前述したような通常
のＣＤの録音方式に基づいて処理が行なわれ、領域１２
０（第２図）へ記録される。他の領域１３０へは一般の
音楽ソースによるオーディオ信号が同じ方式で記録され
る。

第４図は第２図に表わされたＣＤを再生するための再生
装置のブロック図である。ＣＤプレーヤ２００、ＤＳＰ
（デジタル信号処理プロセッサ）２ＯＬＯＡコンバータ
２０２、低域フィルタ２０３、増幅器２０４、スピーカ
２０５、操作スイッチ２０６、および制御用マイコン２
０７より構成されるシステムはハードウェアの面では一
般のＣＤ再生装置と同一の構成である。

ＤＳＰ２旧はデジタル化されたオーディオ信号の処理、
例えばフィルタリング処理のような処理につきものの積
和演算をｎ５ｅｃ　（ナノ秒）オーダーの高速にて行な
うことができる等、リアルタイムのデジタルオーディオ
信号処理に適したマイクロプロセッサであって、ＣＤ再
生装置内では、一般にオーディオ信号の音質、音量処理
等を受は持っている。一方、制御用マイコン２０７は一
般のマイクロコンピュータであり、操作スイッチ２０６
の状態を人力しＣＤプレーヤ２００を制御したり、ＤＳ
Ｐ２０１へオーディオ信号処理のための定数を与える役
をするものであって、第１図のオーディオ信号読み出し
手段２２はこの制御用マイコン２０７内のソフトウェア
およびＣＤプレーヤ２００で実現される。

前述のようにＤＳＰ２０１は積和演算を高速で行なうこ
とができるが、制御用マイコン２０７は比較的大規模で
複雑な処理を比較的緩やかな時間的制約のもとで実行さ
せるのに適しているので、第１の音場補正定数算出手段
２５（第１図）は制御用マイコン２０７内のソフトウェ
アで、第１の音場特性調節手段２３はＤＳＰ２旧内のソ
フトウェアで実現することが望ましい。

第４図の一点鎖線内は第１図の再生環境特性測定手段２
６を実現するための要素であり、マイク２１１、増幅器
２１Ｏ１低域フイルタ２０９、およびＡＤ変換器２０８
から構成される。前述と同様な理由から、第２の音場補
正定数算出手段２８は制御用マイコン２０７内のソフト
ウェアで、第２の音場特性調節手段２７はＤＳＰ２０１
内のソフトウェアで実現することが望ましい。

次に、インパルス応答のデータから音場補正定数を算出
する具体的方法について説明する。

第３図で表わされる方法により収録されるインパルス応
答は一例として第５図で表わされるような形をしている
。図中Ｔｏは初期遅延時間であり、マイク３０２におい
て直接者が入力されてから最初の反射音が入力されるま
での時間である。これを簡略化し、離散信号（連続信号
を一定周期でサンプリングすることによって得られる不
連続な信号）の形で表わしたものを第６図（２）瀾に、
離散系におけるインパルス信号を第６図（１）欄に示す
。

なお、（２）欄中時間軸において初期遅速時間が経過す
るまでの時間は除いである。第６図（２）慄のようなイ
ンパルス応答が得られたら、これに対応する差分方程式
は次式のようになる。

Ｖｋ＝　Ｘｂ＋　ＯＸｂ−＋ｖ＋０．５　Ｘｗ−Ｎ−１
０，２５ｘｋ−Ｍ−２＋　０．２　Ｘｋ−Ｎ−：＋＋　
Ｏ，ｌ　ｘｋ−ｓ−ａ　　Ｏ，０５Ｘｋ−１Ｉ−ｓ　（
１）ただし、Ｎはサンプリング間隔を単位として表わし
た初期遅速時間である。このような差分方程式に対応す
る信号線図を第７図に表わす。

このようにインパルス応答のデータから求めた各係数を
用いて（１）式のような演算を入力ｘ　（ｋ）に施せば
第７図のようなＦＩＲフィルタが実現され、その特性は
インパルス応答を測定した演奏会場３０４の音場特性と
等価になる。第７図中、４０１はサンプリング周期Ｔだ
けの遅速を行なう遅速器、４０２は乗算器、４０３は加
算器である。

このような演算は系数の数が制限内であればＤＳＰ２０
１内でサンプリング周期Ｔ内で実現することができる。

系数の数を制限内で納めるためには、第５図のようなイ
ンパルス応答を周期Ｔでサンプリングして得られた結果
の中で代表的な特性を表わす点のみを対象として演算を
行なう。あるいは、フィルタ演算を巡回形フィ刃しタの
形で行なう方法もある。

残響情報として演奏会場の空間的な広さを用いる場合に
は、前述のような形式の代表的な特性を制御用マイコン
２０７またはＤＳＰ２０１のメモリに格納しておき、広
さに関する情報に基づいて連続的にまたは段階的に初期
遅速時間を変更することにより音場特性を変える。

以上は残響情報に基づいて、残響情報が示す残響時間が
長ければ長い程、オーディオ信号の残響時間が長くなる
様に定数を算出する方法であるが、これと逆の特性を持
たせて音場特性をキャンセルする方法について説明する
。（１）式を一般化すると ｙ、＝Σ　ａｈ　Ｘｈ　　　　　　　　　　（２＞ｋ■
０ となり、両辺を２変換すると Ｙ　（ｚ）　＝ｅ　　ａｙ２　’Ｘ　（ｚ）　　（３）
となる。ただしｘ　（ｚ）　　、Ｙ　（ｚ）はそれぞれ
人力、出力信号Ｘ。・ｙ、の２変換である。ここで、Ｈ
（ｚ）　＝Σ　ａｉ、ｚ−ｋ（４） ｋ、０ とおくと、Ｈ（ｚ）は離散系における伝達関数と呼ばれ
る関数となり、人力ｙ７の２変換Ｙ　（ｚ）は Ｙ　（ｚ）　＝Ｈ（ｚ）・Ｘ　（ｚ）　　　　　（５）
で表わされる。したがって、Ｈ（ｚ）の逆数Ｈ（ｚ）−
’を伝達関数とするＦＩＲフィルタは伝達関数Ｈ（ｚ）
の系の音場特性をキャンセルするフィルタとなる。

（１）式の例では、 Ｈ（Ｚ）　＝１＋０．５　ｚ−Ｎ−１−０，２５ｚ−Ｎ
−２＋０，２ｚ−−３＋０．１ｚ−″−’−０，０５ｚ
−’−’　　（６）Ｈ（Ｚ）””＝　１／　（１＋０．
５　ｚ−”−’−０．２５ｚ−’−２＋０．２２−’−
’＋Ｑ、１　ｚ−１′−’−０，０５ｚ　’−５）（７
）が得られ、（７）を斉次方程式の割り算の方法に従っ
て斉次方程式に変換し、その各係数を（１）式のような
差分方程式の係数とする。

第８Ａ図、第８Ｂ図および第８Ｃ図は以上述べてきたこ
とを原理として本発明に係るオーディオ信号記録媒体よ
り残響情報とオーディオ信号とを読み出して音場再生を
行なう再生装置の一例における処理のフローチャートで
ある。尚本図に表わされる処理においては第１図の再生
環境特性測定手段２６、第２の音場補正定数算出手段２
８および第２の音場特性調節手段２７に相当する処理（
第８Ａ図）を含んでいるが、必ずしもこれらは必須な要
素ではない。

以下第８Ａ、８Ｂおよび８０図に従って、本発明の再生
装置の処理について説明する。このシステムの設置後初
めて使用される場合には第８Ａ図の処理から実行する。

まず、スピーカ２０５よりインパルス信号を出力しくス
テップａ）、その応答をマイク２１１より収音しくステ
ップｂ）　、ＡＤ変換を行なってデータを取得する。こ
こまではＤＳＰ内で行ない取得したデータを制御用マイ
コンに転送する。次に制御用マイコン側では、リスニン
グルームの伝達関数ｈ１を算出しくステップＣ）、その
逆数を求める（ステップｄ）。ここまでの処理は、ＤＳ
Ｐ内のインパルス応答測定プログラムにより行なう。尚
、この処理はシステムの設置後１度だけ行なえば良い。

ごの様にして算出された伝達係数データは逆にＤＳＰ側
に転送される。次に通常のルーチンに入り、ＣＤ１３０
が［’ＤＰ２００に装着されると、ＣＤ１３０からイン
パルス応答を読み込み（ステップｆ）、制御マイコンに
転送し、マイコン内でり。を算出する（ステップｆ）。

次に求めた伝達関数の係数をＤＳＰ側に転送する。再生
ＳＷが押されるとソースから通常どうりにデータを読み
込み、ＤＳＰ内で１／ｈ１およびｈｏに対応する差分方
式に基づく演算を行なう（ステップｈ）。ただしｈｌを
算出しない時にはｈａの演算のみとする。演算の結果ｙ
、を出力しくステップｌ）、曲の終わりにくるまで（ス
テップＪ）ステップｇ−ｉの処理をくり返す。

以上は残響情報がインパルス応答である場合の処理であ
るが、残響情報が部屋の大きさに関する情報である場合
には前述したような方法で、あらかじめ登録しである標
準的な係数データを選択し、第８Ａ〜８０図に準じて再
生を行なえば良い。

また、収音時の音場特性をキャンセルして新たに理想的
な音場特性を付加する場合には、ｈｏのかわりに１／ｈ
、とじ、予め測定し計算しておいた理想的な音場特性に
おける係数を用いて補正すれば良い。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明のオーディオ信号記録媒
体とその再生装置によれば、煩雑な操作をすることなく
、常に理想的な音場特性のもとに音場を再生することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明のオーディオ信号記録媒体の一例を表わ
す図、 第３図はインパルス応答を、収集する方法を説明する図
、 第４図は本発明の再生装置の一例のブロック図、第５図
はインパルス応答の一例を表わす図、第６図は離散系に
おけるインパルス信号とインパルス応答を表わす図、 第７図は本発明の再生装置に用いるＦＩＲフィルタの信
号線図の一例を表わす図、 第８図Ａは本発明の再生装置の初期処理を表わす図、 第８Ｂ図は本発明の再生装置において、ＣＤが装着され
た直後の処理を表わす図、 第８Ｃ図は再生時の処理を表わす図である。 図において、 １１・・・オーディオ信号の記録領域、１２・・・残響
情報の記録領域、 １３・・・オーディオ信号記録媒体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、デジタル化したオーディオ信号の記録領域（１１）
   を具備するオーディオ信号記録媒体（１３）において、 残響の程度に関する残響情報の記録領域（１２）を具備
   することを特徴とするオーディオ信号記録媒体。 ２、請求項１記載のオーディオ信号記録媒体（１３）の
   再生装置であって、前記オーディオ信号の記録領域（１
   １）を読み出すオーディオ信号読み出し手段（２２）と
   、該オーディオ信号を増幅してスピーカ（２９）を鳴ら
   す増幅手段（２４）とを具備する再生装置において、 前記残響情報の記録領域（１２）を読み出す残響情報読
   み出し手段（２１）と、 該残響情報に基づいて第１の音場補正定数を算出する第
   １の音場補正定数算出手段（２５）と、該第１の音場補
   正定数を用いて該オーディオ信号の音場特性を調節する
   第１の音場特性調節手段（２３）を具備することを特徴
   とする再生装置。 ３、再生環境の音場特性を測定する再生環境特性測定手
   段（２６）と、該再生環境の音場特性に基づいて第２の
   音場補正定数を算出する第２の音場補正定数算出手段（
   ２８）と、該第２の音場補正定数を用いて前記オーディ
   オ信号の音場特性を調節する第２の音場特性調節手段（
   ２７）を具備する請求項２記載の再生装置。