JPH0576840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音響再生装置に関するものである。

（従来の技術） ステレオ再生において、音の方向感は150Hz以
下の低い周波数ではほとんどなくなるという点か
ら、低音域は１本のスピーカで再生しても十分実
用になるということで3Dスピーカは古くから使
用されている。この3Dスピーカは、左右のスピ
ーカでは再生不可能な低い周波数を再生するため
に、第２図に示したように、大口径のウーハを大
容量のボツクスに取付けて使用していた。しかし
このような大形のボツクスでは設置のために大き
なスペースが必要となるため、ホームオーデイオ
用としては良いがポータブルタイプのステレオ再
生システム、さらに車の中に設置するカーオーデ
イオ用としては全く実用的でない。カーオーデイ
オ用では車の中のスペースが限られたものであ
り、その取付場所も座席の下とかコンソールボツ
クスの裏側などに限定されるため、箱のサイズを
非常にコンパクト化しなければならない。

このため、スピーカの口径は10cm〜12cmと非常
に小さくし、ボツクスの容積も２程度と小型化
し、さらにその中にパワーアンプを内蔵した3D
システムがでてきた。

（発明が解決しようとする問題点） このような小形の3Dシステムはコンパクトの
ため車載用としては便利であるが、3Dとしての
再生能力は低く、例えば12cm口径のウーハを1.5
のボツクスに入れた場合、第３図に示したよう
に、₀（最低共振周波数）は通常150〜180Hz程度
となる。本来3Dシステムが目的としているとこ
ろの100Hz以下の重低音の再生は困難であつた。

この3Dシステムの低域再生系の回路構成は第
４図のようになつており、ブースト回路が入つた
パワーアンプが内蔵されている。車載用として用
いられるパワーアンプは、その電源電圧
（DC13.2V）の制約から出力が限られており（DC
−DCコンバータ等を使用して電源電圧を上げれ
ば出力は増加するが、コスト的には非常に割り高
であり、又、アンプのサイズも大形化するのでご
く一部を除いてはあまり使用されていない）通常
は出力18W程度となつている。

小形の3Dシステムで100Hz以下の音圧を上げる
ためには低域再生系スピーカで振動系質量を増加
したり、コンプライアンスを上げても限度がある
ため、スピーカの改良と共に電気的補正が必要と
なつてくる。例えば、70Hzのレベルを150Hzのレ
ベルと同一とするためには70Hzで＋24dB以上の
増幅が必要であるが、これだけ上げることはアン
プ出力が限られているため不可能なことである。
20dB以上も上げるとパワーアンプの出力波形が
クリツプしてしまい、異常音を発生し、またスピ
ーカの破壊を生じさせる場合もある。

また、人間の耳の特性（Fletcher−Nunsonな
どの等ラウドネス曲線）によつて音量が低くなる
と低音が聞きとりにくくなるため、この補正、即
ち音量が低くなる程、中高域に比べ低域の音圧を
高くする必要があるが、これらの働きも従来の小
形3Dシステムでは加味されていない。

車載用のラジオ（チユーナとカセツトデツキ、
パワーアンプを含む）にはこの補正としてラウド
ネスコントロール機能を付加したものもあるが、
このラウドネスコントロールは低域から500Hzぐ
らいまでの帯域を盛り上げているのが多い
（Fletcher−Nunsonの等ラウドネス曲線では500
Hz以下を補正する必要があるとなつている）。し
かし500Hzまで盛り上げると音声（人の声）も音
声が変わり、こもつた声や太い声となつてしまう
などの問題があるため、機器にラウドネスコント
ロールのオン−オフスイツチが設けられている。

この機器側のラウドネスコントロールで低音は
ある程度補正できると考えがちであるが、低域再
生系のアンプの出力に限度がある出力が小さいと
いう点から考えるとこれは間違いである。何とな
れば、音楽ソースのピークレベルは平均レベルに
比べ＋6dB以上も高いため、低域再生系でこのピ
ーク入力まで出力波形を歪まさずに再生するため
には、アンプの増幅度を落としておかなければな
らない。通常低域再生系のアンプは左右のアンプ
より大きな出力が必要とされており（１本のスピ
ーカで左右の低域をカバーするために）これらの
制約の中では、低域再生系は左右のステレオの音
量よりもかなり低い音量しか出せないか、又は、
左右のステレオの音量を上げた場合（もしくはラ
ウドネスをオンにしたり、トーンコントロールの
バスを上げた場合）すぐにクリツプした音が出る
かのどちらかである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するため、低域再
生系の中に入力信号感知型ゲインコントロール機
能や小音量時と大音量時の聴感の差を広げるため
の、出力の周波数特性の変化、過大入力を制御す
るリミツタ機能、不必要な超低域をカツトするフ
イルタを特徴とする回路構成と重低音再生のため
の振動系質量やコンプライアンスを考えたスピー
カユニツト及びボツクスとのマツチングにより、
左右のステレオスピーカや機器との調合を図つた
音響再生装置とするものである。

（実施例） 第１図ａ，ｂは、本発明の一実施例を示したも
のであり、第１図ａにおいて、１はラジオやカセ
ツトデツキ等の信号源、２は左右のステレオ再生
用のパワーアンプ、３，４はステレオ再生用のス
ピーカ、５は3Dシステムの低域再生系である。
この低域再生系５の回路構成は、第１図ｂに示し
たようになつている。１１は差動入力による左右
の信号のMIX回路、１２はB.P.F（バンドパスフ
イルタ）で、超低域のカツト及び重低域のブース
ト（65〜70Hzを中心としたブースト）を行なう。
１３は増幅度を対数的に圧縮する回路で最大入力
時に入出力のゲインを１としてある。１４はL.P.
F（ローパスフイルタ）で、カツトオフ周波数_cを
150Hzとしてある。１５はパワーアンプで、18W
出力となつている。１６は電源のリツプルフイル
タ、１７は3D用ウーハで口径は12cm、１８はス
ピーカボツクスで内容積1.5である。

入力信号はMIX回路１１で混合された後、左
右チヤンネルの音圧レベルとのバランスを調整す
るためB.P.F１２で6dB増幅される。このB.P.F
１２の帯域及びブースト量等は使用するスピーカ
や左右のステレオ用スピーカ、及び取付位置等に
よつて決定される。

次に入力信号は対数的に増幅度を圧縮する回路
１３によつてダイナミツクレンジが圧縮される。
即ち、基準レベル以下の信号は、そのレベルが低
くなればなる程増幅度が高くなり、又、逆に基準
レベル以上の信号は、そのレベルが高くなる程増
幅度が下げられる。この圧縮回路１３の入出力特
性を第５図に示す。従つて最大入力電圧を基準レ
ベル付近に設定するとそれ以上の入力（ピーク入
力等）に対してはリミツタとして働くことにな
る。パワーアンプのフルパワー時の入力レベルを
圧縮回路１７の基準レベルよりやや高くしておれ
ば、パワーアンプの出力はその波形がクリツプす
ることがほとんどない。

この入出力特性の非直線性により、左右のステ
レオの再生音が小さい時には相対的に低音の音量
が大きくなり、また左右のステレオの再生音が大
きくなると、相対的に低音の音量は同等となる。
即ち、聴感補正を低域再生系独自で行なうことが
できる。この低域再生系の_cは150Hzであり、ラ
ウドネスコントロールによる500Hzまでの増幅に
よつて生じる音声の不自然さ等の問題は解決でき
る。

さらにB.P.F１２のブースト周波数及びブース
ト量により、中心周波数が早くリミツタが働くよ
うにしてあるので、低レベルの出力時はその音圧
周波数特性は三角形の形をしているが、出力レベ
ルが高くなるに従つて山が圧縮され周波数特性は
次第に台形の形となつている。これに限られた出
力のパワーアンプで低出力レベル時にも相当ブー
ストしているためにダイナミツクレンジが狭いと
感じる問題を解決するため、ブーストする帯域を
広げることによつて幅広くブーストを行ない、音
量の増加を図つているものである。この低域再生
系を用いた音響再生システムの音響特性を第６図
に示す。この図でわかるように、左右のステレオ
の再生音が小さい時は低音域は20dB近くもその
音圧レベルが高く、又、フルパワー時では低音域
も中高音域と同レベルとなつている。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、限られ
た増幅度のパワーアンプを使用する小形3Dシス
テムとして、ラジオ部や他の機器の変更をするこ
となく自動ゲインコントロールやリミツタ等のコ
ントロール機能により人間の耳の聴感補正を行な
う高性能の音響再生装置を実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の回路構成を示す
ブロツク図、第２図は、従来例の回路構成図、第
３図は、従来の小形3Dシステムにおける低域再
生系の特性図、第４図は、従来の小形3Dシステ
ムの低域再生系の回路構成図、第５図は、本発明
の一実施例の圧縮回路の入力−出力特性図、第６
図は、本発明の一実施例の左右のステレオ再生を
含む3Dシステムの総合的音響特性図である。 １……信号源、２……パワーアンプ、３，４…
…スピーカ、５……低域再生系、１１……MIX
回路、１２……B.P.F、１３……対数圧縮回路、
１４……L.P.F、１５……パワーアンプ、１７…
…3D用ウーハ、１８……スピーカボツクス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステレオ再生装置における左右のスピーカ又
   はスピーカシステムでの音の再生とともに、左右
   チヤンネルの信号から低音域の信号を取り出して
   １本の低音専用のスピーカで低音域を再生する低
   域再生系を備えた3Dシステム音響再生装置にお
   いて、前記低域再生系における左右チヤンネルの
   信号を混合するミキシング回路と、低域信号を増
   幅する電力増幅器との間に、重低域のブーストを
   行なう回路手段と、増幅度を対数的に圧縮する回
   路手段とを設け、左右スピーカの音量が小のとき
   低域の増幅度が相対的に大きくなり、左右スピー
   カの音量が大のとき低域の増幅度が相対的に小さ
   くなるように、左右スピーカの再生音のレベルの
   変化に対して対数的にその増幅度を変化させるこ
   とを特徴とする音響再生装置。 ２ 前記低域再生系は、その周波数特性のパター
   ンが、出力レベルが小のとき三角形のパターンを
   有し、出力レベルが増加するに従つて台形パター
   ンに変化する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 前記低域再生系は、過大入力に対し、リミツ
   タ機能を有する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。