JPH02140100A - オーディオ信号処理システム - 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〕 本発明はオーディオ信号処理システムに関し、特にリス
ニングポジションを定位補正により最適な位置に設定す
るための所謂バランス制御機能を備えたシステムに関す
る。

〔従来の技術〕

ステレオオーディオシステムにおける重要な制御項目の
一つに、定位補正によりリスニングポジションを最適な
位置に設定するバランス制御がある。特にカーオーディ
オシステムでは、各スピーカの取り付は位置が制限され
、さらにドライバ等のリスナのリスニングポジションも
限定されており、その結果、リスナと各スピーカとの距
離が必然的それぞれ異なってくる。そこで、リスナに対
する各スピーカがあたかも等距離に存在するようにバラ
ンス制御を行なうことが必要となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のバランス制御は単に各スピーカか
らの音圧レベルを制御するだけに止まっていた。すなわ
ち、バランスを制御ノブやキーを右（又は左）チャンネ
ル側に操作すると左（又は右）チャンネル側のスピーカ
からの音圧レベルを小さくするだけのものであった。こ
のようなバランス制御は、単に各スピーカからリスナに
達する音圧レベルを揃えたものにすぎない。

各スピーカからリスナに対しあたかも等距離に配置した
ように制御するためには、各スピーカからのリスナに達
する音圧レベルを揃えると共に、各スピーカからの音が
リスナに到達するまでの時間、すなわち位相、も揃える
必要がある。

したがって、本発明の目的は、各スピーカとリスナとの
物理的距離が異なるにもかかわずリスナに対し各スピー
カがあたかも等距離に存在するようなバランス制御を実
行するオーディオ信号処理システムを提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、バランス制御情報に応答して所定
のスピーカからの出力の音圧レベルおよび位相の両方を
制御する信号処理システムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるシステムは、オーディオ信号源からスピー
カに至る信号路に直列に挿入された減衰手段および遅延
手段と、バランス制御情報に応答して当該制御情報から
信号振幅制御情報および信号位相制御情報の両方を発生
する手段と、これら信号振幅制御情報および信号位相制
御情報を上記減衰手段および遅延手段それぞれ供給する
手段とを備えており、減衰手段および遅延手段は、供給
された制御情報に応答して、オーディオ信号源からの信
号に対する振幅制御および位相制御をそれぞれ実行して
いる。

列システムは、リスナと所定のスピーカとの距離が標準
距離として与えられれば、残りのスピーカに対し制御す
べき出力の音圧（すなわち、振幅）および位相が一義的
に決定できることに着目している。

すなわち、リスナとスピーカがＲ（ｍ）だけ離れている
とすると、スピーカからの音圧レベルをＡ（ｄＢ）とし
た場合、リスナに達する音圧レベルＤ［：ｄＢ）は次式
（１）で与えられる。

Ｄ＝Ａ　−２０（！　ｏ　ｇＲ−Ｋ　　　　　　　　（
１）ここで、Ｋは定数であり、音場に依存している。

例えば、音が反射面の反射率が１００％の半自由空間を
伝わるとすると、Ｋは８である。

Ｒ［ｍ〕の距離を音が伝播するに要する時間Ｔ〔ｓｅｃ
〕は音速をＳ　［：ｍ／５ｅｃ）とすると、次式（２）
で示される。

Ｔ＝Ｒ／Ｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
したがって、２スピーカ構成のオーディオシステムを考
えた場合、リスナと第１および第２のスピーカとの距離
がそれぞれＲｔ［：ｍ〕およびＲ２［ｍ＋］であると、
リスナに達する両スピーカからの音圧レベルの差ＢＣｄ
Ｂ）および音の伝播時間の差Ｃ（ｓｅｃｌはそれぞれ以
下のとおりとなる。

Ｂ＝２０ｆｆｏｇＲ＋　　２０βｏｇＲ２Ｃ＝　（ＲＩ
　　Ｒ２）　／　５ （３）式は Ｒ２／　Ｒ１＝　１．　Ｏ” に変形できるので、 となる。

かくして、距離Ｒ３が標準距離として予じめ与えられて
いる場合、バランス制御情報として上記音圧レベル差Ｂ
（又は伝播時間差、すなわち位相差Ｃ）が供給されると
位相差Ｃ（又は音圧レベルＢ）が自動的に求まる。例え
ば、リスナが二つのスピーカから聞える音圧レベルが同
じになるようにバランス制御ノブやキーを操作すると、
すなわちバランス制御ノブやキーを介して上記音圧レベ
ル差Ｂを入力すると、同人力に応じて位相差情報Ｃが自
動的に得られる。これら情報ＢおよびＣは減衰手段およ
び遅延手段にそれぞれ供給され、オーディオ信号振幅の
減衰および位相遅延制御がそれぞれ実行される。その結
果、両スピーカからリスナに達する音圧レベルおよび信
号位相が両方とも一致し、両スピーカはリスナに対しあ
たかも等距離に配置されたようなバランス制御を実行す
ることができる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、２
チヤンネル２スピーカのオーディオ信号処理システムを
示す。コンパクトディスクプレーヤ（ＣＤ）、ＡＭ／Ｆ
Ｍラジオチューナ等のオーディオ信号源は音源ソース１
０１として示されており、同ソース１０１からは左チャ
ンネル信号（Ｌ）と右チャンネル信号（Ｒ）が出力され
る。

左チャンネル信号（Ｌ）は減衰器１０２．遅延回路１０
４．パワーアンプ１０７を介して左チヤンネルスピーカ
１０９から音として出力され、右チャンネル信号（Ｒ）
は減衰器１０３．遅延回路１０５およびパワーアンプ１
０８を介して右チヤンネルスピーカ１１０から音として
出力される。

第２図を参照すると、リスナ２０１に対し左チヤンネル
スピーカ１０９はＲ＋［：ｍ）離れた距離に配置され、
右チヤンネルスピーカ１１０はＲ２Ｃｍ　）　　（Ｒｔ
　＜　Ｒ＋　）離れた距離に配置されている。したがっ
て、右チヤンネルスピーカ１１０を点線１１０’として
示すようにリスナ２０１に対しＲ１〔ｍ〕離れた位置に
配置させたようなバランス制御を行なうのが本システム
である。

この目的のために、第１図に示したシステムは、バラン
ス値入力装置１０６．左チヤンネルバランス制御装置１
１１および右チヤンネルバランス制御装置１１２をさら
に備えれいる。これら制御装置１１１，１１２は入力装
置１０６からの入力情報に応答して対応する減衰器１０
２，１０５および遅延回路１０４，１０５に減衰情報お
よび遅延情報を供給する。

本システムでは、オーディオ信号の劣化防止のため、デ
ィジタル処理で左右チャンネル信号に対する減衰処理お
よび遅延処理を実行している。すなわち、音楽ソース１
０１からの信号はＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号
に変換され、減衰器１０２．１０３、遅延回路１０４，
１０５はディジタル回路構成であり、その出力をＤ／Ａ
変換してパワーアンプ１０７，１０８に供給している。

また、前述の（５）および（６）式の関係を用いて、各
バランス制御装置１１１，１１２は各減衰量情報とそれ
に対応する遅延情報を記憶するメモリを備えている。以
下、本システムの要部ブロックについてより詳細に説明
する。

第３図（Ａ）を参照すると、バランス値入力装置１０６
はバランス制御ノブ１０６０．同ノブの回転角を検出す
る回転角検出器１０６１および同検出器からの出力に応
答してメモリアドレスを発生するアドレス発生器１０６
２を有する。ノブ１０６０に設けられたマーク１０６０
−１が真上の位置にあるときが、左および右チヤンネル
スピーカ１０９゜１１０の出力の音圧レベルおよび位相
は両方とも同じである。そのときアドレス発生器１０６
２は゛００Ｈ″のアドレスを発生する。ここで、“Ｈ”
は１６進数を示す。ノブが左方向に回転されると、同回
転が検出器１０６１によって検出され、その検出出力に
応答してアドレス発生器１０６？７）出力は“ＯＩＨ″
→“０２Ｈ”→・・・と変化し、これは右チャンネル信
号の音圧レベルを減衰させ、位相を遅らせる。一方、ノ
ブ１０６０が右方向に回転すると、アドレスは“ＦＦＨ
”→“ＦＥＨ”と変化し、左チャンネル信号の音圧レベ
ルが減衰されおよび位相が遅れる。

第３図（Ｂ）はバランス値入力装置の他の例であって、
タッチキーを用いた場合である。左チヤンネルキー１０
６５が押されると、押される毎にアップ／ダウンカウン
タ１０６７のカウント値が増加し、その結果、アドレス
発生器１０６８の出力は“ＯＯＨ”→“ＯＩＨ”→“０
２Ｈ”→・・・と変化する。右チヤンネルキー１０６６
が押された場合は、カウンタ１０６７０カウント値が減
少し、“ＯＯＨ”→“ＦＦＨ”→“ＦＥＨ”→・・・と
変化する。アドレス発生器１０６２．１０６８からのア
ドレスはバランス制御装置１１１．１１２に共通に供給
される。

第４図を参照すると、左チヤンネルバランス制御装置１
１１は、バランス値入力装置１０６からのアドレスを受
けてデコードするアドレスデコーダ１１１０と、第１お
よび第２のメモリバンク１１１１．１１１２を有するメ
モリ１１１５を有する。第１のメモリバンク１１１１は
減衰情報ヲストアしており、第２のメモリバンク１１１
２は遅延情報を有しており、これらの一つのメモリ領域
はデコーダ１１１０からの出力によって同時にアクセス
され、それぞれ出力データバス１１１３゜１１１４にそ
れぞれ読み出される。

同様に、右チヤンネルバランス制御装置１１２は、第５
図に示すように、アドレスデコーダ１１２０と第１およ
び第２のメモリバンク１１２１．１１２２を有するメモ
リ１１２５を備えている。第１のメモリバンク１１２１
は減衰情報をストアしており、第２のメモリバンク１１
２２は減衰情報をストアしている。デコーダ１１２０か
らの出力によって、各バンク１１２１．１１２２の一つ
のメモリ領域が同時にアクセスされ、その出力はバス１
１２３゜１１２４にそれぞれ出力される。

バランス値入力装置１０６からのアドレスが“ＯＯＨ″
のとき、左および右チヤンネルスピーカ１０９，１１０
の出力の音圧レベルおよび位相は同一であるからメモリ
１１１５および１１２５のアドレス“ＯＯＨ″には同一
の情報が格納されている。バランス制御ノブ１０６０が
左方向への回転又は左チヤンネルキー１０６５の操作は
、アドレス発生器１０６２．１０６８のアドレスを”Ｏ
ＩＨ”→“０２１Ｆ（”→・・・と変化させ、これは、
右チヤンネルスピーカ１１０からの出力の音圧レベルを
減衰させかつ位相を遅らせるから、メモリ１１５のアド
レス″ＯＩＨ”から“ＩＦＨ”“は“００Ｈ′と同一の
情報であり、一方、メモリ１１２５のアドレス“ＯＩＨ
”から“ＩＦＨ”には右チャンネル信号の振幅を減衰さ
せかつその位相を遅らせる情報がストアされている。ア
ドレス発生器１０６２．１０６８からの７ドレスの“０
０Ｈ°′→“ＦＦＨ”→”　Ｆ　Ｅ　Ｈ”→・・・の変
化は、左チャンネルの制御であるから、メモ！、１１１
２５のアドレス“ＦＦＨ”から“ＥＯＨ”は“００Ｈ”
と同一情報であり、メモリ１１１５の’ＦＦＨ”から°
’ＥＯＨ”には左チャンネル信号の振幅を減衰させ、か
つその位相を遅らせる情報がストアされている。かくし
て、バランス制御情報に応答して同一の情報から減衰情
報と遅延情報の両方が得られる。

メモ！Ｊ１１１５および１１２５からの減衰情報はバス
１１１３．１１２３を有して減衰器１０２゜１０３にそ
れぞれ供給される。減衰器１０２゜１０３は同一構成で
あり、第６図に示すように、減衰係数レジスタ１０２１
．Ａ／Ｄ変換器１０２２゜オーディオデータレジスタ１
０２３および乗算器１０２４を有する。メモリ１１１５
（１１２５）からの減衰情報はバス１１１３（１１２３
）を介して減衰係数としてレジスタ１０２１に一時スド
アさ九る。一方、音楽ソース１０１からの左チャンネル
信号（右チャンネル信号）はＡ／Ｄ変換器１０２２によ
ってディジタルデータに変換され、レジスタ１０２３に
一時スドアされる。乗算器１０２４はレジスタ１０２１
．１０２３のデータの乗算を実行し、その結果をバス１
０２５に出力する。したがって、レジスタ１０２１にス
トアされる係数データを１より小さくすることにより、
減衰動作が実行される。

一方、メモリ１１１５．１１２５からの遅延金データは
遅延回路１０４，１０５にそれぞれ供給される。遅延回
路１０４，１０５は第７図に示すように同一の構成であ
り、遅延データレジスタ１０４０、マルチプレクサ（Ｍ
ＰＸ）　１０４１、アドレスレジスタ１０４２、インク
リメンタ１０４３、減算器１０４４、レジスタ１０４５
，１０４７、メモリ１０４６およびＤ／Ａ変換器１０４
８を有する。ディジタルオーディオデータ処理では、サ
ンプリング周期毎にオーディオデータに対する処理がく
り返し実行される。本遅延回路は、このサンプリング周
期ごとに転送されてくるオーディオデータを一時的にメ
モリ１０４６に書き込み、同データよりも前にすでにメ
モリ１０４６に書き込んでおいたデータを読み出すこと
で遅延動作を実行している。したがって、読み出すべき
データのアドレス情報がレジスタ１０４０にストアされ
る。

すなわち、メモ！Ｊ１１１５，１１２５からの遅延情報
はメモ！Ｊ１０４６に対し遅延量に相当する読み出しア
ドレスデータとしてレジスタ１０４０にストアされる。

アドレスレジスタ１０４２はバス１０２５を介して供給
されるデータの書込みアドレスをストアしている。マル
チプレクサ１０４１はリード／ライト信号Ｒ／Ｗによっ
て制御され、ライトモードのときは“０“を選択し、リ
ードモードのときはレジスタ１０４０を選択する。減算
器１０４４はレジスタ１０４２からマルチプレクサ１０
４１の出力の減算を実行し、その結果をメモリに出力す
る。したがって、減算器１０２゜１０３からのデータは
レジスタ１０４２で指定されるアドレスに書き込まれ、
一方、レジスタ１０４２の内容からレジスタ１０４０の
内容を減算したアドレスで指定される領域からデータが
読み出されレジスタ１０４７にストアされる。その結果
、サンプリング周期とレジスタ１０４０の内容とから遅
延動作を実行できる。レジスタ１０４７の出力はＤ／Ａ
変換器１０４８によってアナログオーディオ信号に変換
されパワーアンプ１０７．１０８５に供給される。

さて、第２図のように、リスナ２０１に対しスピーカ１
０９，１１０が配置されている場合、リスナ２０１は右
チヤンネルスピーカ１１０からの音圧レベルを強く感じ
る。したがって、リスナ２０１はバランス制御ノブ１０
６０を左方向に回転させるか又は左チヤンネルキー１０
６５を操作する。その結果アドレス発生器１０６２．１
０６８からのアドレス“ＯＯＨ”→”ＯＩＨ″→゛′０
２Ｈ“→・・・と変化してゆく。その結果、左チヤンネ
ルバランスメモリ１１１５からはアドレス“００Ｈ”と
同一値の減衰および遅延情報が出力されるが、右チヤン
ネルバランスメモリ１１２５からは減衰および遅延量を
増大させる情報がバス１１２３゜１１２４にそれぞれ出
力される。本実施例では、メモリ１１２５が１アドレス
変化する毎に音圧レベルがｌ　［ｄＢ）だけ小さくなる
ように減衰データが設定されている。したがって、右チ
ヤンネルスピーカ１１０からリスナ２０１に達する音圧
レベルはＩ　ＣｄＢ〕ずつ小さくなり、またそれに応じ
てスピーカ１１０からの信号出力も遅延される。右チヤ
ンネルスピーカ１１０の音圧レベルを４　ｄＢ減衰させ
た所で左右量スピーカからりスナ２０１に達する音圧レ
ベルが等しくなったとする。この場合、前述の（６）式
から、音速Ｓ＝　３６０　ｍ／ｓｅｃ。

標準距離Ｒ１を２ｍとすると、Ｃ＝２．５ｍ５ｅｃとな
る。遅延回路１０５は第７図で説明したｌデータサンプ
リング周期を２２．７μｓｅｃとすると、２．０５ｍ５
ｅｃの遅延を得るためには、約９０アドレス列のデータ
に対する読み出し動作を現時点のデータ書き込み動作に
対し実行すればよい。したがって、メモリバンク１１２
２の“０４Ｉ（”のアドレスには９０（１６進で“５Ａ
Ｈ″）がストアされている。かくして、右チヤンネルス
ピーカ１１０は第２図で点線１１０′に示す位置に配置
された事と等価となり、音圧レベルおよび位相の両方に
対するバランス制御が実行されたことになる。

第８図の第２の実施例を示す。第１図と同一構成部は同
じ番号で示しその説明は省略する。バランス制御は一方
を基準に他方の出力を減衰し、遅延させることで実現で
きるため基準となる出力側の減衰量及び遅延量θに対す
る他方の減衰量及び遅延量を設定してやればよい。

バランス値入力装置７０６はフラグ出カフ０６１によっ
てバランス中位点からの方向し、その変化量をアドレス
出カフ０６２として出力する。ＭＰＸ７１２，７１３は
バランス方向フラグ７０６１によりバランス制御装置７
１１より出力される減衰量を示すデータ７１１１と遅延
台を示すデータ７１１２の出力光を指定する。本実施例
では遅延量及び減衰量を示すデータを発生する回路が１
系統であるため、バランス制御装置が１つで済む。

バランス制御装置７１１は第４図、第５図で示すように
メモリを有し、減衰データおよび遅延データをストアし
°ている。このメモリの容量は半分で済む。フラグ出カ
フ０６１およびＭＰＸ７１２゜７１３によって減衰器１
０２．遅延回路１０４が指定されたとすると、減衰器１
０３．遅延回路１０５には減衰量０．遅延量０のデータ
が入力さｈることは言うまでもない。

上記実施例において、減衰器および遅延回路は左および
右チャンネルそれぞれ独立に設けたが、ディジタルオー
ディオ信号処理の利点を生かして、１つの減衰器と１つ
の遅延回路で左右側チャンネルに対する処理を時分割に
実行することができる。

また、各減衰器量および遅延量をメモリにストアしてい
るが、上述の式（１）乃至（６）を用いて演算により求
めることもできる。さらに、本発明は、カーオーディオ
システムのように２チヤンネル４スピーカのオーディオ
システムにも適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、１つのバランス制
御情報により減衰量及び遅延量の両方を求め制御できる
ので、音量と位相を正確に設定するバランス制御を実行
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
リスナに対する左右スピーカの配置図、第３図（Ａ）、
　（Ｂ）はそれぞれ第１図のバランス値入力装置のブロ
ック図、第４図は第１図の左チヤンネルバランス制御装
置のブロック図、第５図は第１図の右チヤンネルバラン
ス制御装置のブロック図、第６図は第１図の減衰器のブ
ロック図、第７図は第１図の遅延回路のブロック図、第
８図は本発明の他の実施例のブロック図である。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 π／ 浩３区 箭汐図 慴Ｚ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の音声出力を発生する手段と、前記複数の音
   声出力間のバランス情報を発生する手段と、前記バラン
   ス情報に応答して、制御すべき音声出力に対する振幅制
   御情報および位相制御情報の両方を発生する手段と、前
   記振幅制御情報および位相制御情報に応答して情報へ変
   換する変換手段を有し、該変換手段の入力は前記バラン
   ス値入力手段の前記制御すべき音声出力の振幅および位
   相を制御する手段とを備えることを特徴とするオーディ
   オ信号処理システム。
2. （２）オーディオ信号源からスピーカに至る信号経路に
   直列に挿入された減衰手段および遅延手段と、バランス
   制御情報に応答して信号振幅制御情報および信号位相制
   御情報の両方を発生する手段と、これら信号振幅制御情
   報および信号位相制御情報を前記減衰手段および遅延手
   段にそれぞれ供給する手段とを備え、前記減衰手段およ
   び前記遅延手段は与えられた情報に応答して前記オーデ
   ィオ信号源からの信号に対する振幅制御および位相制御
   を実行することを特徴とするオーディオ信号処理システ
   ム。