JPH06165285A

JPH06165285A - 多次元音再生装置及びオーディオ信号再生方法

Info

Publication number: JPH06165285A
Application number: JP29436392A
Authority: JP
Inventors: C Scofield William; ウィリアム・シー・スコフィールド; A Macrosky Lynn; リン・エイ・マクロスキー
Original assignee: SONITSUKUSU ASSOC Inc; Sonics Associates Inc
Current assignee: SONITSUKUSU ASSOC Inc; Sonics Associates Inc
Priority date: 1992-11-02
Filing date: 1992-11-02
Publication date: 1994-06-10

Abstract

(57)【要約】【目的】バイノーラル又はその他適当に発生した左及
び右チャンネルの録音を受け、その録音を局部スピーカ
に出力する多次元音再生装置を得る。【構成】局部スピーカ５８，６０はハウジング８０，
８２内の一対のガラス７０で支持される。スピーカ５
８，６０の各々は個人の関連した左右の耳の耳介６８の
方へ後方に向けられ、聴取者２６の頬骨弓の近くに配置
される。この方法で、局部スピーカ５８，６０は聴取者
の耳の外耳共鳴又は独特な耳介応答を妨害しないよう聴
取者２６の両耳の反対側の耳から分離される。バイノー
ラル録音用周波数スペクトラムの低周波部分は入力から
局部スピーカ５８，６０に濾波され、加算された後外部
スピーカに出力される。聴取者２６に視覚キューを出力
して局在化音を援助するためのディスプレイ６４が設け
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般に音再生装置及
び方法に関し、特にバイノーラル（binaural）録音を使
用した多次元空間用の音再生装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０(a)はバイノーラル音を録音再生
するための従来装置を示す構成図である。従来装置は、
録音側と再生側に分割されている。録音側には、耳管の
代わりに配置されたマイクロホン１２及び１４を有する
ダミーヘッド１０が設けられる。人工耳介１６及び１８
は、それぞれ人間の耳の応答に近似するために設けられ
ている。マイクロホン１２及び１４の各々の出力は、そ
れぞれプリフィルタ２０及び２２を介して録音側と再生
側のバリヤを表す平面２４に供給される。人工耳介１６
及び１８とバリヤ２４との間の伝達関数は、この等化
（equalization）の部分を備えたプリフィルタ２０及び
２２を有する等化装置の前半を表す。

【０００３】再生側は左側イヤホン２８及び右側イヤホ
ン３０から成るヘッドホンを有する聴取者２６を含む。
バリヤ２４及びイヤホン２８間に補正フィルタ３２が設
けられ、バリヤ２４及びイヤホン３０間に補正フィルタ
３４が設けられる。補正フィルタ３４はプリフィルタ２
０の出力側に接続され、補正フィルタ３２はプリフィル
タ２２の出力側に接続される。バリヤ２４とイヤホン３
０の間の伝達関数は、再生側伝達関数を表す。録音側伝
達関数と再生側伝達関数の積は、装置の総合伝達関数を
表す。プリフィルタ２０及び２２と補正フィルタ３２及
び３４は、ダミーヘッドの応答と共に取り入れられると
き真の再生音に帰する等化を提供する。イヤホン２８及
び３０は聴取者２６に対する耳介の固有応答を変更し、
従って、等化方法はこれを引き起こすことを理解すべき
である。

【０００４】図１０(b)はスピーカ３８及び４０がイヤ
ホン２８及び３０から成るヘッドホン及び関連した補正
フィルタ３２及び３４に取って代わるのを除いては図１
０(a)の装置と同じ従来装置を概略的に示す図である。
しかしながら、ヘッドホンをスピーカと置換すると、ス
ピーカは主として聴取者の耳から大きく離れた位置に配
置されるので、２つのスピーカ間に漏話が生じるという
問題が起きる。従って、スピーカ３８によって放出され
た音と同じように、スピーカ４０から放出する音は聴取
者２６の両耳に当たる。更にまた、室内音響は、反響が
部屋の壁から起きる点で音の再生に影響を及ぼす。

【０００５】スピーカと比較して、ヘッドホンは、音が
その前から及びよほどの距離から直接自由音場に現れる
とき、それ等の伝達関数が代表的な外耳のものに完全に
対応する点で一般に自由音場に等化される。これは拡声
器からの再生には適しない。概して、拡声器は録音側で
実行されるべき或る種の等化を必要とするが、これは更
に音調及び音色の歪みとなる。拡声器は所定の位置に関
して多少等化され得るけれども、スピーカの漏話をきっ
と引き起こすだろう。しかしながら、大きな講堂で扱う
とき、これは種々異なる任意の位置の聴取者の全てに起
きるにちがいない。

【０００６】家庭娯楽用途で見られるシステムのような
ステレオサウンドシステムでは、代表的に平衡型ポテン
シオメータを使用して音の局在化（localization）を制
御するようにしている。この方法では、２つの拡声器間
の相対レベルは、単一平面に対して２つの拡声器から等
距離にいる聴取者により認識されるような幻影（phanto
m image）が存在する場合には影響を及ぼす。さもなけ
れば、また音が発生する場合の知覚すなわち幻影は２つ
の同一の音源間の遅延の作用であると認められている。
遅延が次第に増加している間、これは両耳の間の聴覚時
間差（Interaural Time Difference：ＩＴＤ）に似かよ
っており、幻影はこれから離れた位置にある実際に遅延
されない音源の方へ移動する。遅延量は１０ms近く増大
されるので、音の方向はまず音が到着したものからスピ
ーカに融合される。実際、個別の音源から生じた２つの
同様の音が相互に関して１０ms〜５０msの量だけ遅延さ
れるならば、２つの拡声器から等距離にいる聴取者はそ
の音が最初に到達する第２のスピーカ以外のスピーカの
方向からやってくる音を認識する筈である。これは１次
波頭（First Wavefront）の法則、先行効果又はハース
（Ｈaas）効果と言われている。

【０００７】音が２つの異なる音源から到着する間、そ
れ等が反響即ち遅延した音源であればその音は個人に対
するエコーとして或いはまさしく直接音の単なる音色と
して現れることができる。２つの同一音間の遅延が結局
約１０msだけ分離されるならば、その音は直接音の音色
として認識され、ところが約５０msより大きな遅延に対
しては、その音はエコーとして認識される。従って、遅
延した音が直接音に関して１０〜５０msの遅延で後方位
置から聴取者の方へ向けられるならば、聴取者は最後尾
の音源の位置を認識しないが、むしろその位置でより豊
富で且つ多分より明瞭な音を経験するだろう。本来、人
間の耳は最初に到達する音にロックしがちである。

【０００８】上記観察は一般に音源の位置が強度と到達
時間（位相）の聴覚時間差によって指示される理論に基
づいて説明できる。これはその位相を規定する局在化の
いわゆる２重理論が1500Ｈz以下の局在化の主機構であ
り、一方約4000Ｈz以上の周波数に対しては強度が主な
局在化キュー（localization cue）であるということで
ある。周波数の介在する範囲の間局在化は良好でなく、
この周波数範囲にわたって２つの機構間の不一致のため
混乱が生じるかもしれない。局在化の２重理論は、それ
が唯一の音源位置を規定することを回復するときを分析
する。聴取者の前に直接配置された音源及び聴取者の背
後に直接配置された音源は、２重理論に従って両耳に同
一の信号を供給する。しかしながら、前後の局在化され
た音を区別することは一般的な通常の経験である。第３
の機構が音の局在化に寄与し、それが音の耳介変換であ
るという考えを支持するために多くの証拠がある。

【０００９】長年にわたって、耳介は音の局在化のため
の付加的キューを与えるスペクトラム修正を行うことが
実験で証明されている。これは特に高さ及び前後のキュ
ーに付いては真実である。脳／神経系は、方向を決定す
るための角依存（angulor dependant）スペクトラム情
報を処理するらしい。これはユーザの前の音への出現
時、聴取者の背後から生じる音に対するものに比較して
耳管への十分に異なった応答に帰因する耳介の複雑な形
状のためである。このスペクトルによる修正は頭及び胴
によって影響を受ける。

【００１０】代表的に３次元音と言われる多次元音に対
して、音を局在化し、移動音源を識別し、聴取者用の理
想的聴取領域を拡大し、個人に対する映画スクリーンの
ような視界領域からの実際の音を除去することが必要で
ある。室内の一人の人間のみを考えると、多次元音はヘ
ッドホン又は拡声器のいずれかを通して再生される。拡
声器に関連して、複数の拡声器間の漏話の削除を行う非
常に複雑な装置が開発されて来ているので、聴取者は動
かないことが重要である。更に、これ等の実験が行われ
る部屋は代表的には音響学的に無響室である。

【００１１】拡声器を通してバイノーラル信号を再生す
るために提供された或る装置は、Ｑバイフォニック（bi
phonic）装置である。この装置は、拡声器を通して再生
するのに必要な拡声器漏話削除回路と共に、予め録音さ
れたモノラム音源を用い、それ等をバイノーラル信号に
変換するバイノーラルシンセサイザを使用する。これ等
の装置は、高さの局在化に加えて４つのスピーカシステ
ムで全方位角局在化を達成することを要求している。こ
の装置は頭の動きに非常に敏感で且つ１つの聴取位置の
みに制限される。早い時機のこの装置においては、無反
響の空間が必要であることがわかった。

【００１２】多次元装置用に提案されている別の解決法
は、パーソナルコンピュータで制御される多重遅延ライ
ン装置を利用することである。６本の遅延ライン及び付
加的な４本の非遅延ラインが設けられる。座標操作を行
うコンピュータマウスを使用することにより、多重スピ
ーカシステム内で拡声器間の信号到達時間を制御して音
を局在化することが出来る。可変遅延に加えて、また各
ラインに対して可変減衰が与えられる。コンピュータで
成就される個々の遅延時間及び減衰計算は、所望の効果
即ち幻影を達成する。マウスを使用して音源を移動させ
るのに、遅延時間を更新でき、プリセット構成を将来の
参考のために記憶できる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】多次元音装置の分野で
行われている現在の或る探求は、宇宙局の遠隔操作、遠
隔臨場感及び自動機能で使用するための多感覚併用の仮
想環境ワークステーション（ＶＩＥＷ）を開発するため
のものである。この企画のための感覚要件が、発生又は
録音された音をバイノーラル信号に変換するためのバイ
ノーラル信号処理器のモデル比のもととなる。研究員は
被験者の耳介応答を方位角及び高さの関数として測定
し、高速フーリエ伝達技法を使用して純粋なヘッド関連
伝達関数（ＨＲＴＦ）に達した。これ等のＨＲＴＦは、
ユーザに到来信号に対して方向依存等化を適用させるデ
ィジタル信号処理（ＤＳＰ）装置で実行された。ＩＴ
Ｄ、聴覚レベル差（Interaural Level Difference：Ｉ
ＬＤ）及びＨＲＴＦ間に適当な関係を確立することによ
り、実験者は自由音場励振を合成することができ、そし
てこれをヘッドホンに提供する。測定したものより大き
なＨＲＴＦの分解能を表す運動曲線及び静止位置は補間
を通して到達した。しかしながら、この装置は前後反転
を伴う幾つかの問題を有する。

【００１４】バイノーラルサウンドトラックを録音する
ために、録音を行うための人工ヘッドを用いた録音装置
が使用されている。これは時々ダミーヘッドと言われ
る。この装置は生き写しの耳介及び耳管に配置されたマ
イクロホンを有する人間の形をしたマネキン類似装置で
作られた人工ヘッドを使用する。マイクロホンは人工ヘ
ッドの両側に配置され、これ等のマイクロホンは標準信
号をバイノーラル信号に変換するバイノーラル処理器と
共に使用される。人工ヘッドは代表的に面録音で変換さ
れ且つ混合されるソリストの録音を模写するために設け
られた付加回路を有する領域マイクロホンとして使用さ
れる。

【００１５】人工ヘッドを使用する録音方法では、その
ヘッドは、前面の入射で平坦な自由音場応答に対して等
化される。これは２つのことをなしとげる。第１に、ヘ
ッドホンによるバイノーラル録音に対する聴取者の体験
は、代表的に内部音すなわち頭の中に音を生じる。これ
は近接の感覚及び頭内における局部化を生じる。イヤホ
ンによる耳介内の外耳共鳴の妨害による、自由音場等化
は録音中この共鳴を除去し、一方再生中ヘッドホンはこ
の共鳴を復帰するように等化される。ヘッドホンは固有
外耳共鳴を破壊することが理解できる。ヘッドホンを用
いた応答の等化は良好な外部局在化に帰着し、これは各
個人の耳介の伝達関数が独特なためまだ不完全である。

【００１６】第２に、自由音場等化でなされる人工ヘッ
ド録音は、正規なステレオ装置を通して良好な結果を生
じる。更に、これ等のバイノーラル録音が漏話削除（両
耳間にわたる聴取：transaural listening）を使用する
拡声器を通して再生されるならば、耳介の外耳共鳴が２
倍現れないが、外耳の自然作用により復帰されるだけで
ある。

【００１７】1989年３月２８日に公告された米国特許第
4,817,149号には、ヘッドホンを通して再生時音を全て
の方向から局在化させる装置が開示されている。高さ及
び前／後のキューは、水平（方位）局在化が聴覚時間差
の制御によって達成される間方向依存濾波作用を使用し
て確立される。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】ここに開示され
且つ請求された発明は、第１及び第２のチャンネルを有
するバイノーラル録音を再生するための多次元音再生装
置を構成する。この装置はバイノーラル録音のそれぞれ
第１及び第２のチャンネルを受け且つ再生する第１及び
第２の局部スピーカを含む。頭の向かい側の実質的に固
定された位置に第１及び第２の局部スピーカを配置する
ための支持部材が設けられる。第１及び第２の局部スピ
ーカは、それ等の各々が聴取者の両耳の固有周波数応答
を妨害しないような位置に、それ等が聴取者のそれぞれ
左耳及び右耳の近くにあるように支持される。それ等は
第１及び第２の局部スピーカの各々と聴取者の頭の反対
側の耳との間の漏話が最小となるように、頭に十分に近
づいている。

【００１９】この発明の他の実施例では、バイノーラル
録音の第１及び第２のチャンネルの各々から周波数スペ
クトラムの或る部分を抽出するための回路が設けられ
る。バイノーラル録音のこれ等第１及び第２のチャンネ
ルの周波数スペクトラムの抽出された部分の少なくとも
一方は、聴取者から離れて配置されている外部スピーカ
に出力される。この発明の１つの概念では、これはバイ
ノーラル録音の第１及び第２のチャンネルの各々の低周
波部分が抽出され、加算され、その後外部スピーカに出
力するローパスフィルタ／クロスオーバ回路から成る。
更に、第１及び第２の局部スピーカに入力される信号か
ら周波数スペクトラムの低周波部分を除去するのにハイ
パスフィルタ／クロスオーバ回路が使用される。

【００２０】更に、この発明の実施例では、第１及び第
２の局部スピーカは接眼鏡フレームに支持される。接眼
鏡は聴取者の頭上にヘッドバンドで支持される。局部ス
ピーカを取り付けるのにヘッドバンド上にスピーカハウ
ジングが設けられる。局部スピーカは、関連する左右の
耳の耳介の方へ後方に向けられ、聴取者の頬骨弓の近く
に配置される。この発明及びその利点をより完全に理解
するために、次に添付図面を参照して説明する。

【００２１】

【実施例】図１はこの発明の装置を示す構成図である。
バイノーラル録音は、ライン４６及び４８上の左信号及
び右信号としてオーディオ信号調節器４４に入力され
る。後述されるように、オーディオ信号調節器４４は、
２５０Ｈz以下の周波数の左信号及び右信号を組み合わ
せ、それ等を低周波スピーカ５２に入力し、低周波スピ
ーカ５２では左又は右の区別はなされない。更に、ライ
ン４６及び４８の左信号及び右信号は、ライン５４及び
５６上の個別の信号として聴取者２６の両耳の近くに配
置された局部スピーカ５８及び６０に出力される。局部
スピーカ５８及び６０は、それら等が聴取者２６の両耳
の固有外耳共鳴を妨害しないように配置され、且つそれ
等は、局部スピーカ５８及び６０のいずれから発生され
た音が頭の反対側の聴力について十分に減衰されるよう
に配置される。これは頭によって提供される自然分離が
維持されるように頭の近くに局部スピーカ５８及び６０
を配置することにより容易になる。

【００２２】２５０Ｈz以上の信号のみが局部スピーカ
５８及び６０に伝送される。後述されるように、低周波
スピーカ５２から放出される音と比較して局部スピーカ
５８及び６０から放出された音に遅延があり、このため
低周波スピーカ５２から放出された音は、局部スピーカ
５８及び６０から音が放出される近い時間でどんなに悪
くても±２５ms内に聴取者２６の所に到達する。これは
部屋及び低周波スピーカ５２からの聴取者２６までの距
離により音の遅延を生じる。重要な局在化キューは、信
号の低周波部分には含まれないことに留意されたい。従
って、このオーディオスペクトラムの低周波部分は分離
され、低周波スピーカ５２を通して聴取者に送られる。
この方法では、低周波で出力できる音響エネルギーは、
局部スピーカ５８及び６０用に使用される小型の変換器
が任意の許容できる忠実厚で低周波音を再生できないの
で、増大される。

【００２３】図２は複数の聴取者２６が利用できるこの
発明の装置を示す構成図である。聴取者２６の各々は、
一組の局部スピーカ５８及び６０と関連付けされてい
る。聴取者２６は、所定の固定された位置に配置された
低周波スピーカ５２を持つ部屋６４に配置される。低周
波スピーカ５２からの音は全体に同時に聴取者２６の全
てに到達することが好ましいので、低周波スピーカ５２
は聴取者２６から或る距離の所に設けられるが、図２で
は、一定の割合で描かれてないことを理解されたい。聴
取者２６の前に視野スクリーン６５を設けて視覚キュー
を得る。

【００２４】局部スピーカ５８及び６０は、それ等が頭
に対して所定の実質的に固定された位置に維持されるよ
うに聴取者２６の頭に支持される。従って、例えば映画
を見るときに頭が動くことがあれば、聴取者２６の両耳
のいずれかに到達する音に位相変化はない。従って、聴
取者２６の頭に取り付けられて局部スピーカ５８及び６
０を支持するための支持部材が設けられる。好適実施例
では、６人の聴取者２６から成るグループは、共通のラ
イン５４及び５６に接続され、そのため共通のグループ
の聴取者２６の各々と組み合わされた局部スピーカ５８
及び６０は、それぞれこれ等のラインに接続される。音
響レベルは、各聴取者２６が局部スピーカ５８及び６０
の関連のものから適当な位相で音を聞けるように調節さ
れる。しかしながら、隣の席にいてその関連した局部ス
ピーカ５８及び６０から放出された音を受ける聴取者２
６が一方の聴取者２６の受信した音で妨害されないの
は、実験によって決定されていた。これは音響レベルが
比較的低いことによる。局部スピーカ５８及び６０が移
動されると、聴取者２６はそれに隣接した聴取者の席の
うちの局部スピーカ５８及び６０から放出された音を聞
くことができる。人間の耳はその関連した局部スピーカ
５８及び６０から放出された音にロックし、それに隣接
して設けられたスピーカからの音を無視しがちである。
これは、１次波頭の法則に含まれる多くの係数によるも
のである。

【００２５】局部スピーカ５８及び６０とスクリーン６
５上の視覚キューを組み合わせると、音を局在化するた
めの聴取者の能力に或る付加的様相（aspect）が与えら
れる。全般に、聴取者は、音が聴取者の頭の前後に直接
存在するときは音を大変良く一局部に集中させる、つま
り局在化することができない。或る種の頭の動き又は視
覚キューは、通常音の局在化を容易にする。局部スピー
カ５８及び６０が聴取者の頭に固定されているので、ス
クリーン６５上の視覚キューは、聴取者２６に音を局在
化する際に助けとなる付加的情報を提供する。

【００２６】図３は聴取者２６に関連して局部スピーカ
５８及び６０の方位の詳細を示す図である。局部スピー
カ５８は、聴取者２６の右耳で且つその関連した耳介６
６の近くに配置される。同時に、局部スピーカ６０は、
聴取者２６の左耳で且つその関連した耳介６８の近くに
配置される。好適実施例では、局部スピーカ５８及び６
０は、それぞれ耳介６６及び６８の前方で且つ聴取者２
６の頭の近くに配置される。スピーカが後方に向けられ
且つ聴取者２６の頬骨弓の近くに配置されるとき最適な
再生が生じることは、実験によって決定されている。関
連した局部スピーカ５８又は６０が外側に直接耳の側ま
で動かされると、スピーカの実際の物理的寸法は、外耳
共鳴を妨害しがちである。しかしながら、スピーカが非
常に小型に縮小されると、これは我慢できる。

【００２７】漏話が起きるので、スピーカが余り聴取者
から遠くに移動されないことは重要である。勿論、頭の
前後又は頂部におけるいかなる分離もこれを改善する。
勿論、胴は頭の下方の分離を提供するが、局部スピーカ
５８及び６０が頭から遠くに移動されたならば、頭の前
方、後方及び上方の空間の分離を改善する必要がある。
しかしながら、好適実施例では、局部スピーカ５８及び
６０は多数のユーザの全てが同じ又は同様の信号を受信
する講堂で利用されるよう設計される。従って、それ等
は外耳共鳴を妨害することなく出来るだけ耳に接近し、
且つ局部スピーカ５８及び６０からの出力に必要な音響
レベルを最小にするように配置される。

【００２８】図４は局部スピーカ５８及び６０用の支持
機構を示す透視図である。局部スピーカ５８及び６０は
一対の３次元ガラス７０で支持され、これ等一対の３次
元ガラス７０は３次元視界用に設計される。これ等のガ
ラス７０は、代表的にＬＣＤレンズ７２及び７４を有
し、これ等はシャッタとして働き、３次元効果を提供す
る。ハウジング７６内に制御回路が設けられ、この制御
回路はその前面に配置されたホトトランジスタ７８を有
する。ホトトランジスタ７８は、同期信号をガラス７０
に送信させる通信装置の一部である。ハウジング８０は
局部スピーカ５８を支持するためのガラス７０の一側に
配置される。ハウジング８２は局部スピーカ６０を支持
するためのガラス７０の反対側に配置される。ハウジン
グ８０及び８２は、スピーカ５８及び６０に対して適当
な音響終端を備え、そのためその周波数応答は最適化さ
れる。スピーカ５８及び６０は代表的にダイナミックス
ピーカで作られ、これは一般にステレオヘッドホン用に
利用できる。

【００２９】図５はハウジング８２及び局部スピーカ５
８及び６０を示す側面図である。局部スピーカ６０は、
上述の如く頬骨弓の領域で頭の側の近くに配置される。
局部スピーカ６０は聴取者２６の左耳の耳介６８の方に
後方に向けられ、それより放出された音は聴取者の左耳
の耳介６８及び耳管によって捕らえられる。

【００３０】図６はハウジング８２及び局部スピーカ６
０を示す詳細図である。ハウジング８２は、上述の如く
小さなダイナミックスピーカである局部スピーカ６０に
対して装荷点で少し幅を広げられている。ハウジング７
６内の制御回路までハウジング８２を通して配置された
ワイヤ８４が設けられる。また、ワイヤ８４はハウジン
グ８２及びガラス７０と無関係な個別の制御／駆動回路
に達することができる。ハウジング８２は局部スピーカ
６０の背後でその内部に設けられた空洞を持つように作
られる。この空洞の寸法は実験によって決定され、局部
スピーカ５８及び６０のために使用される特定の銘柄の
ダイナミックスピーカの関数である。この空洞はその後
側に設けられた可変空洞を持つ特定のダイナミックスピ
ーカの応答を測定することによって決定される。この空
洞は許容できる応答が達成されるまで修正される。

【００３１】図７は局部スピーカ５８及び６０とまた低
周波スピーカ５２を駆動するための装置を示すブロック
図である。バイノーラル録音装置は、代表的に、再生さ
れるテープ記録からの出力及びライン９２，９４上にそ
れぞれ左信号と右信号を発生するバイノーラル源９０か
らの出力を有する。これ等は４×４回路９６に入力さ
れ、この４×４回路９６は局部スピーカ５８及び６０用
のライン９８及び１００上にそれぞれ左信号及び右信号
を出力し、またライン１０２上に左信号及び右信号両方
の和から成る和信号を出力する。４×４回路９６はバッ
ファ増幅器としてオックスムーア（OXMOOR）社で製造さ
れ、最高４入力を受信し、４入力の任意の組み合わせま
たは入力のバッファされた形態として最高４出力を発生
する。ライン１０２上の信号は、実質的にローパスフィ
ルタであるクロスオーバ回路１１２に供給される。これ
は約２５０Ｈz以上の信号を全てを除去する。クロスオ
ーバ回路１１２としてはレーン（ＲＡＮＥ）社製のステ
レオ２ウェイクロスオーバ回路である部品番号ＡＣ２２
が代表的なものである。クロスオーバ回路１１２の出力
は、ディジタル制御増幅器（ＤＣＡ）１０８に入力され
て信号レベルを制御する。これは音量レベル制御部１１
０で制御される。ＤＣＡ１０８としてはオックスムーア
社製の部品番号ＤＣＡ−２が代表的なものである。ＤＣ
Ａ１０８の出力は増幅器１１４へ入力され、この増幅器
１１４は低周波信号でスピーカ５２を駆動する。増幅器
１１４としてはソニックスアソシエイト（SONICS ASS
OCIATES）社製の部品番号８００Ｘが代表的なものであ
る。

【００３２】４×４回路９６からのライン９８及び１０
０上の左信号及び右信号は遅延回路１０６に入力され、
この遅延回路１０６としてはクラークテクニックエ
レクトリック（KLARK TEKNIK ELECTRONICS）社製のステ
レオマスタリングディジタル遅延線である部品番号ＤＮ
７７５が代表的なものである。遅延回路１０６の出力は
ハイパスフィルタ１１８に供給され、２５０Ｈzより低
い周波数が全て除去される。ハイパスフィルタ１１８は
クロスオーバ回路１１２用に使用された部分と同じであ
る。ハイパスフィルタ１１８の出力はヘッドホンミキサ
１２０に入力され、多数のライン１２２上に個別の信号
を得る。各組のラインは聴取者２６用の局部スピーカ５
８及び６０の関連した組に対する左及び右ラインから成
る。これはレーン社製のヘッドホンコンソールである部
品番号ＨＣ−６が代表的なものである。ライン１２２は
特定の聴取者の局部スピーカ５８及び６０に接続され
る。

【００３３】図８はヘッドホンを駆動する回路を示す詳
細な回路図である。ライン９８は、遅延回路１０６及び
ハイパスフィルタ１１８を介して音量制御部１２４の刷
子に接続され、音量制御部１２４の出力側は演算増幅器
（オペアンプ）１２６の正の入力端に接続される。オペ
アンプ１２６の出力側はノード１２８に接続され、この
ノード１２８はまたＮＰＮトランジスタ１３０及びＰＮ
Ｐトランジスタ１３２の両方のベースに接続される。ト
ランジスタ１３０及び１３２はプッシュプル構成に構成
され、そのエミッタは共通接続されて出力端子１３４に
接続される。トランジスタ１３０のコレクタは正電源に
接続され、トランジスタ１３２のコレクタは負電源に接
続される。トランジスタ１３０及び１３２のエミッタは
また抵抗器１３６を介してノード１２８に接続される。
オペアンプ１２６の負の入力端は抵抗器１３８を介して
接地され、また帰還抵抗器１４０を介して出力端子１３
４に接続される。

【００３４】オペアンプ１４２は音量制御部１２５の出
力側に接続された正の入力端を有している。音量制御部
１２５の刷子はハイパスフィルタ１１８及び遅延回路１
０６を介してライン１００に接続される。オペアンプ１
４２はオペアンプ１２６と同様に構成され、関連したＮ
ＰＮトランジスタ１４４及びＰＮＰトランジスタ１４６
がトランジスタ１３０及び１３２と同様に構成される。
帰還抵抗器１４０と同様の帰還抵抗器１４８が設けら
れ、この帰還抵抗器１４８の一端はオペアンプ１４２の
負の入力端に接続され、その他端は出力端子１５０に接
続される。抵抗器１５２の一端はオペアンプ１４２の負
の入力端に接続され、その他端は接地される。音量制御
部１２４及び１２５は聴取者２６による個別の音量制御
部を有する。

【００３５】ライン９８はまた加算抵抗器１５６を介し
て加算ノード１５８に接続されるように示している。同
様に、ライン１００は加算抵抗器１６０を介して加算ノ
ード１５８に接続される。加算ノード１５８はオペアン
プ１６２の負の入力端に接続され、オペアンプ１６２の
正の入力端は抵抗器１６４を介して接地される。オペア
ンプ１６２の負の入力端は帰還抵抗器１６６を介してそ
の出力端に接続される。オペアンプ１６２は初段で利得
１に構成される。オペアンプ１６２の出力端は抵抗器１
７０を介してオペアンプ１７２の負の入力端に接続され
る。オペアンプ１７２の負の入力端は、また抵抗器１７
４を介してその出力端に接続される。オペアンプ１７２
の正の入力端は抵抗器１７６を介して接地される。オペ
アンプ１７２は利得１の反転増幅器として構成される。
オペアンプ１７２の出力端は出力端子１７８に接続さ
れ、左及び右チャンネルの和を提供する。オペアンプ１
６２及び１７２は４×４回路９６の加算部分の機能を有
し、実例としてのみ提供される。

【００３６】図９は局部スピーカ５８及び６０に左信号
及び右信号を送信する他の方法を示すブロック図であ
る。バイノーラル源９０は変調器１８０によりキャリア
で変調された電気信号を有し、その後キャリアは送信機
１８２によってデータリンク１８４を通して送信され
る。データリンク１８４は送信機１８２に配置された赤
外線放射ダイオード１８５を有する赤外線データリンク
から成る。受信機１８６は受信機発光ダイオード１８８
を備え、この発光ダイオード１８８はダイオード１８５
からの送信キャリアを受信する。受信機１８６の出力は
復調器１９０で復調され、これは調節回路４４へ入力す
るための左信号及び右信号を発生する。

【００３７】好適実施例を詳述したけれども、上記特許
請求の範囲で規定されるようなこの発明の要旨を逸脱す
ることなく、種々の変更、置換及び交換が成し得ること
理解されたい。

【００３８】

【発明の効果】上述の如くこの発明によれば、聴取者の
頭に関連して実質的に固定された関係で支持された２つ
の局部スピーカから成る多次元再生装置が提供される。
複数の局部スピーカは、それ等が耳の固有応答を妨害せ
ず、且つ各スピーカと反対側の耳の間の漏話が最小とな
るように頭に十分に接近する位置で耳の近くに配置され
る。重要な局在化キューを含まない低周波音は元のバイ
ノーラル録音から濾波され、これが外部スピーカにより
聴取者に送出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る多次元音再生装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】講堂内の複数の聴取者で使用されるこの発明の
一実施例を示す図である。

【図３】局部スピーカの方位の詳細を示す図である。

【図４】局部スピーカに対する支持機構を示す透視図で
ある。

【図５】ハウジング及び局部スピーカの側面図である。

【図６】局部スピーカの１つを含むハウジングの詳細な
背面透視図である。

【図７】局部スピーカ駆動信号を発生する装置の構成を
示すブロック図である。

【図８】局部スピーカ駆動信号を発生する装置を示す回
路図である。

【図９】聴取者に無線リンクを介してバイノーラル信号
を送信する別な方法を示すブロック図である。

【図１０】従来の多次元音再生装置を示す図である。

【符号の説明】

２０，２２プリフィルタ２６頭４４オーディオ信号調節器５２低周波スピーカ５８，６０局部スピーカ６６，６８耳介７０３次元ガラス７６，８０ハウジング９０バイノーラル源９６４×４回路１０６遅延回路１０８ディジタル制御増幅器１１２クロスオーバ回路１１８ハイパスフィルタ１２０ヘッドホンミキサ

フロントページの続き (72)発明者リン・エイ・マクロスキーアメリカ合衆国、アラバマ州、バーミンガム、ブランディウッド・ドライブ 4912

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも第１のチャンネルを有するオ
ーディオ信号を再生する多次元音再生装置において、少なくとも第１の局部スピーカと、この少なくとも第１の局部スピーカが聴取者の耳の固有
応答を妨害しないような位置で上記聴取者のそれぞれ頭
の一側で且つ耳の近くの実質的に固定した位置に上記少
なくとも第１の局部スピーカを支持する支持部とを備
え、上記少なくとも第１の局部スピーカはこの少なくと
も第１の局部スピーカと上記聴取者の頭の反対側の耳と
の間の漏話が最小となるように上記頭に十分に接近して
配置される多次元音再生装置。
【請求項２】少なくとも第１及び第２のチャンネルを
有するオーディオ信号を再生する多次元音再生装置にお
いて、第１の局部スピーカと、第２の局部スピーカと、上記第１及び第２の局部スピーカが聴取者の耳の固有応
答を妨害しないような位置で上記聴取者のそれぞれ頭の
一側で且つ耳の近くの実質的に固定した位置に上記第１
及び第２の局部スピーカを支持する支持部とを備え、上
記第１及び第２の局部スピーカはこれ等の第１及び第２
の局部スピーカの各々と上記聴取者の頭の反対側の耳と
の間の漏話が最小となるように上記頭に十分に接近して
配置される多次元音再生装置。
【請求項３】少なくとも１つの外部スピーカと、オーディオ信号の第１及び第２のチャンネルの少なくと
も１つの周波数スペクトラムの所定部分を抽出するフィ
ルタ回路と、上記オーディオ信号の上記第１及び第２のチャンネルの
少なくとも１つから周波数スペクトラムの抽出された部
分を出力して上記外部スピーカを駆動する混合回路とを
更に備えた請求項２記載の多次元音再生装置。
【請求項４】フィルタ回路はオーディオ信号の第１及
び第２のチャンネルの両方から周波数スペクトラムの所
定部分を抽出するように使用でき、混合回路は上記オー
ディオ信号の上記第１及び第２のチャンネルの周波数ス
ペクトラムの抽出された部分を外部スピーカで出力用の
モノラル信号に結合するように使用できる請求項３記載
の多次元音再生装置。
【請求項５】フィルタ回路で抽出されたオーディオ信
号の第１及び第２のチャンネルの周波数スペクトラムの
部分は上記オーディオ信号の上記第１及び第２のチャン
ネルの周波数スペクトラムの低周波部分から成る請求項
３記載の多次元音再生装置。
【請求項６】第１及び第２の局部スピーカは聴取者の
頬骨弓の近くに配置され、且つ上記聴取者の右耳及び左
耳の外耳の方へ後方に向けられている請求項２記載の多
次元音再生装置。
【請求項７】支持部は、聴取者の頭上に支持されている支持部材と、この支持部材に取り付けられた第１及び第２のスピーカ
ハウジングとを備え、上記第１及び第２のスピーカハウ
ジングは第１及び第２の局部スピーカが上記聴取者の左
耳及び右耳のうち関連するものの近くに且つそれより離
れて配置される位置にそれぞれ上記第１及び第２の局部
スピーカを支持する請求項２記載の多次元音再生装置。
【請求項８】第１及び第２のスピーカハウジングは第
１及び第２の局部スピーカが聴取者の左右の耳の関連す
るものの耳介のうちの関連するものの方へ後方に向けら
れ且つその少し前方にそれぞれ上記関連した第１及び第
２の局部スピーカを収納し且つ配向する請求項７記載の
多次元音再生装置。
【請求項９】第１及び第２の局部スピーカはそれ等が
聴取者の頭の関連した側で聴取者の頬骨弓の近くに配置
されるようにそれぞれ関連した第１及び第２のスピーカ
ハウジングにより支持される請求項８記載の多次元音再
生装置。
【請求項１０】第１及び第２のスピーカハウジングの
各々は関連した第１及び第２の局部スピーカの背後のま
わりに配置されている空洞を含み、上記関連した第１及
び第２の局部スピーカに対して適当な音響終端を提供す
る請求項７記載の多次元音再生装置。
【請求項１１】オーディオ信号と連結して第１及び第
２の局部スピーカにより再生された音を局在化させるた
めの聴取者の能力を高める聴取者の視覚キューを出力す
る表示装置を更に備えた請求項２記載の多次元音再生装
置。
【請求項１２】第１及び第２の出力にオーディオ信号
の第１及び第２のチャンネルを発生するオーディオ信号
源と、このオーディオ信号源の第１及び第２の出力を第１及び
第２の局部スピーカに結合する通信リンクとを更に備え
た請求項２記載の多次元音再生装置。
【請求項１３】通信リンクは無線通信リンクから成る
請求項１２記載の多次元音再生装置。
【請求項１４】オーディオ信号はバイノーラル録音し
たものから成る請求項２記載の多次元音再生装置。
【請求項１５】第１及び第２のチャンネルを有するオ
ーディオ信号を再生する方法において、第１の局部スピーカが聴取者の両耳の固有周波数応答を
妨害しないような位置に上記第１の局部スピーカを上記
聴取者を左右の耳の一方の近くに配置するステップと、第２の局部スピーカが聴取者の両耳の固有周波数応答を
妨害しないような位置に上記第２の局部スピーカを上記
第１の局部スピーカから頭の反対側で且つ上記聴取者の
左右の耳の他方の近くに配置するステップと、上記オーディオ信号の第１のチャンネルを上記第１の局
部スピーカに入力するステップと、上記第１及び第２の局部スピーカが上記聴取者の頭に関
連して実質的に固定されるようにそれ等の各位置に上記
第１及び第２の局部スピーカを支持するステップとを含
み、上記第１の局部スピーカは上記頭の反対側で上記第
１の局部スピーカと上記聴取者の耳の間の漏話が最小と
なるように上記頭に十分に接近され、上記第２の局部ス
ピーカは上記頭の反対側で上記第２の局部スピーカと上
記聴取者の耳の間の漏話が最小となるように上記頭に接
近されるオーディオ信号を再生する方法。
【請求項１６】オーディオ信号の第１及び第２のチャ
ンネルの少なくとも１つから周波数スペクトラムの所定
部分を抽出するステップと、外部スピーカを設けるステップと、上記オーディオ信号の第１又は第２のチャンネルの周波
数スペクトラムの抽出された部分を上記外部スピーカに
出力するステップとを更に含む請求項１５記載のオーデ
ィオ信号を再生する方法。
【請求項１７】抽出ステップはオーディオ信号の第１
及び第２のチャンネルの両方から周波数スペクトラムの
所定部分を抽出するように働く請求項１６記載のオーデ
ィオ信号を再生する方法。
【請求項１８】抽出された部分は周波数の下方の所定
の周波数部分から抽出する周波数スペクトラムの低い部
分から成る請求項１６記載のオーディオ信号を再生する
方法。
【請求項１９】第１及び第２の局部スピーカは聴取者
の頬骨弓の近くに配置される請求項１５記載のオーディ
オ信号を再生する方法。
【請求項２０】オーディオ信号と連結して所望の知覚
を補強するように結合する視覚キューを聴取者に出力す
るステップを更に含む請求項１５記載のオーディオ信号
を再生する方法。
【請求項２１】第１及び第２のチャンネルでオーディ
オ信号を発生するステップと、上記オーディオ信号を通信リンクを通して第１及び第２
の局部スピーカに送信するステップとを更に含む請求項
１５記載のオーディオ信号を再生する方法。
【請求項２２】通信リンクが無線通信リンクである請
求項２１記載のオーディオ信号を再生する方法。
【請求項２３】オーディオ信号はバイノーラル録音し
たものである請求項１５記載のオーディオ信号を再生す
る方法。