JPH0619269Y2 - 体感音響装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、用意した低域周波数を音楽等の抑揚に合わせ
た出力信号とし、該出力信号によって体感振動を得るた
めの体感音響装置に関する。

（従来技術） 音楽の低音成分を取出し、これにより身体に振動を与え
る体感音響装置としては、従来、第１図に示すような回
路構成のものがある。すなわち、１はプレーヤ、アン
プ、スピーカシステム等のオーディオ機器であって、そ
の出力側には、該オーディオ機器１による振動と音響心
理のダイナミックレンジの違いを補正するレベル圧縮回
路部２が接続され、その出力側には遮断周波数を150ヘ
ルツ程度にしたローパスフィルタ３と電力増幅器４を介
して振動ユニット５が接続されている。振動ユニット５
は人体載置物である椅子６に取付けられている。

このような構成の従来の体感音響装置は、オーディオ機
器１の出力信号のうちの150ヘルツ程度以下の信号で振
動ユニット５を作動させている。振動ユニット５は振動
を発生し、この振動が椅子６に腰掛けた人に伝達される
ことになる。これにより音楽にあっては、リズム感、重
低音感やエネルギ感などが振動を通して体感され、音楽
の感動や陶酔感が倍加されることになり、ドキュメンタ
リ音にあっては迫力や臨場感が倍加されることになる。

最近のポピュラー音楽（歌謡曲、ロック、ポップス等）
では、バスドラムやエレキベースが多用されている。こ
れらの楽器は充分な低音を含んでいるので、上述した装
置で充分なリズム感、重低音感、快よい陶酔感や生理的
快感をもたらし、申し分のない効果が得られることにな
る。

しかしながら音楽を奏する楽器がアコースティックなも
の（電気、電子楽器でないもの）であるときには、必ら
ずしも充分な効果が得られないことがある。すなわち、
この種の楽器では必らずしも充分な低音域を含まないこ
とが多く、出力信号の低下により十分な体感振動が得ら
れないからである。そこでこの問題を解決する手段とし
てローパスフィルタ３の遮断周波数を高くすることが考
えられ、試みられたが、次に述べる理由により、思わし
い効果を得ることはできなかった。

人体載置物、たとえばシート等ではウレタンなどのク
ッション材を使用するが、これがメカニカルハイカット
フィルタとして作用し、周波数が高くなると振動の減衰
が大きくなり、振動をあまり伝えないことになる。シー
トの構造物、衣服、人体の脂肪等も、同様の傾向を有し
ている。

生理的に高い周波数の振動ほど感じにくくなるし、快
よくない。このため振動を強くして無理に感じるように
しても不快感を伴ないやすく、低音振動のような生理的
快感や陶酔感は得られないばかりか、シートからの発音
が急激に増加する等の逆効果が増大する。

振動効率の悪い成分が増える分だけ電力増幅器を高出
力にしなければならない。

高出力にした分だけ振動ユニットの耐入力電力を高く
する必要がある。

上記，項により、コストアップとなる。多くの実
験の結果、聴覚心理と振動心理のダイナミックレンジの
違いとともに、周波数レンジにも多くの違いのあること
がわかった。すなわち、レベル差（強弱）、周波数差
（音程、ピッチ）とも、その弁別能力は聴覚の方が遥か
にすぐれている。振動においてはレベル差の弁別能力は
かなり高いが、周波数差の弁別能力は甚だ劣り、振動か
らピッチや音程を識別することは殆んど不可能であっ
た。

したがって、振動ユニットをあまり高域の周波数で働か
せることは機械的、生理的に効率が悪いことが確認さ
れ、また、耳で聴いている周波数と振動として感じてい
る周波数とが、かなりずれていても、音と振動の強弱が
相似であれば、あまり不自然感を覚えないことも確認さ
れた。

（考案の目的） 本考案は、振動ユニットを効率よく作動させ、音楽等、
音声信号の低域出力の強弱に影響されずに、体感振動が
得られるようにした体感音響装置を提供することを目的
とする。

（考案の構成） 本考案は上記目的を達成するため、一定値の低域周波数
源と、該低域周波数源の出力信号を入力する電圧制御増
幅器と、該電圧制御増幅器の出力を電力増幅器を介して
供給する振動ユニットと、音響機器の出力信号から包絡
線信号を取出す検波回路と、を設け、該検波回路の出力
端を前記電圧制御増幅器の増幅率を変化させる入力端に
接続したことを特徴とする。

この構成により、バスドラムやエレキベース等の音響機
器の出力信号を検波して包絡線信号を取出すので、包絡
線信号にはリズム等の要素が残されている。低域周波数
源の出力信号は包絡線信号のリズム等を含んで増幅され
るので、振動ユニットはリズム等に整合した強弱の低域
周波数で振動し、アクセントも明確に得られることにな
る。

（実施例） 次に、本考案の第１の実施例を第２図に基づいて、第１
図と同一の部分には同一符号を付して説明する。

この回路では、電力増幅器４の入力側を電圧制御増幅器
７を介して低域周波数源（たとえば50ヘルツの商用電
源）８に接続し、電圧制御増幅器７の制御を、レベル圧
縮回路部２の出力信号から検波回路９で取出した包絡線
信号で行なうようにしている。すなわち、50ヘルツの信
号を電圧制御増幅器７により包絡線信号で振幅変調する
のである。

このようにすれば、音楽信号の高域の周波数にリズム音
が構成されている場合でも、入力音声信号を包絡線信号
にして信号の強弱に置換え、50ヘルツの周波数を強弱し
て振動ユニットを作動させることができる。これによ
り、生理的な振動感の低下を改善し、しかも、音楽に同
期した体感振動が得られることになる。なお、音楽の強
弱の包絡線もフルレンジではかなり連続波的になり易
く、リズム感やアタック感が少なくなることは否めな
い。

第３図に他の実施例を示す。

この回路では、レベル圧縮回路部２の後段に、20ヘルツ
から、150ヘルツ程度を通過周波数とするバンドパスフ
ィルタ10が接続されている。他は第２図と同様である。
なお、このバンドパスフィルタ10は、実質的には、150
ヘルツ程度以上をカットするローパスフィルタでもよ
く、実験的にはfc100ヘルツ、オクターブ-12dBのローパ
スフィルタで好結果を得ている。

この回路ではバンドパスフィルタ10により、音声信号は
20ヘルツから150ヘルツ程度のもののみ選択され、これ
を低域周波数源８の50ヘルツに代表させ、その強弱を音
声信号の包絡線に合わせる制御をする。これにより、音
声信号の低域と振動ユニットの振動が整合して良好な体
感振動を得ることができる。

バスドラムやエレキベースが多用されている音楽にあっ
ては、第３図の回路のものが、体感音響装置として、充
分な効果が得られるだけでなく、以下に列記する特筆す
べき効果が得られることが確認された。すなわち、 本考案の体感音響装置（以下、本装置という）は、従
来の体感音響装置（以下、従来装置という）より振動効
率が高い。

振動ユニット、人体載置物などの振動系の周波数特性
があまりよくなくても、高い効果が得られる。

従来装置においては、坐部がくすぐったくなり易い
が、本装置にあっては、そのようなことは、あまり起ら
ない。

快よい振動を得やすい。

人体載置物などの振動系からの発音をかなり低くでき
る。

人体載置物として床板を振動させた場合、床板、椅
子、人体と振動の伝達効率を高くできる。これは、従来
装置では高い周波数成分が多くなるので伝達経路がハイ
カットフィルタとして作用し、減衰が大となるのに対し
て、本装置では50ヘルツなので減衰が少ないからと考え
ることができる。

第３図のものは以上のように優れた効果を有し、最近の
ポピュラー音楽などでは申し分のない効果を発揮する
が、当初に述べた主としてアコースティックな楽器で演
奏され、必らずしも充分な低音成分を含んでいない音楽
の場合の解決にはなっていない。ローパスフィルタの遮
断周波数やロールオフを加減することによりある程度の
対応はできるが、完全ではない。この問題を解決するの
が、次の第４図、第５図に示す実施例である。

第４図のものは、第３図の要素に加えて、高域に対応し
て100ヘルツの信号を使用したものである。これを説明
すると、低域周波数源８として50ヘルツのほかに100ヘ
ルツのものを設け、これを電圧制御増幅器７に加え、二
つの電圧制御増幅器７，７の出力はミックス回路11を介
して電力増幅器４に加えるようにしてある。なお、図中
12は遮断周波数が100ヘルツのローパスフィルタ、13は1
50ヘルツから700ヘルツを通過させるバンドパスフィル
タである。この回路では非常に良好な結果を得ることが
できた。第５図のものは第４図のものを更に発展させ、
第３のフィルタとして500ヘルツから1200ヘルツを通過
するバンドパスフィルタ14を設け、150ヘルツの低域周
波数源８に対応させたものである。そしてこれと共に、
第２のバンドパスフィルタ13の通過周波数を150ヘルツ
ないし500ヘルツとしてある。

この回路では、ヴァイオリンの中音域ぐらいまでが対応
できることになる。さらに高い周波数まで拡大すること
も技術的には同様の手法で可能であるが、あまり高い音
で体感振動を与えることには違和感があるので、第５図
のものあたりまでが良いものと考えられる。50,100,150
ヘルツのそれぞれの信号のミキシングは、適当なおもみ
付けをすることにより、より自然な感じにすることがで
きる。すなわち、50ヘルツを一番大きくし、次いで100
ヘルツ、150ヘルツを一番小さくすることにより、自然
な感じが得られた。さらに、バンドパスフィルタに、適
当週数から上をオクターブ-6dBぐらいの、緩やかなロー
ルオフを与えるなどの手段を施こすことにより、より良
い、自然感や効果を得ることができた。

50,100,150ヘルツの信号の周波数は、これに限られるも
のでないことは言をまたないが、以下に述べる点を考慮
することが望ましい。すなわち、人体載置物などの振動
系は40ないし80ヘルツぐらいが再生しやすいし、人間の
振動生理でもこの辺の周波数が感じやすく、かつ、快よ
いので、基本波をこの範囲にするのがよい。その上の周
波数は基本波の信音（協和音）の関係にあることが好ま
しい。それは、人体載置物などの振動系から洩れる音に
濁りを生じないためである。50,100,150ヘルツは、オル
ターブ、オクターブ５度の関係になっている。そこで基
本波を50ヘルツまたは60ヘルツとすれば、信号源として
商用電源が使用できて便利である。50ヘルツを基本波と
した場合の周波数系列としては、５度の75ヘルツ、オク
ターブの100ヘルツ、オクターブ３度の125ヘルツ、オク
ターブ５度の150ヘルツなどが考えられる。

第６図に示す実施例では、本考案に係る装置と従来装置
とを並存させ、切替スイッチ15により、用途、音楽の種
類、振動系の種類、特性などにより、切換え、選択がで
きるようにしてある。この回路では、優れた効果を持つ
本考案の装置に、微妙な味を有する従来装置を、適宜選
べる効果がある。

（考案の効果） 本考案は以上説明したように構成したものであるから、
音声信号が高音域であっても包絡線信号を取出し、振動
ユニットを作動させる低域周波数の出力を、包絡線信号
で強弱に増幅制御するので、機械的に効率よくリズム感
のある快い振動を体感することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の体感音響装置の回路図、第２図は本考案
の第１の実施例を示す回路図、第３図ないし第６図は本
考案の他の実施例の回路図である。 １…オーディオ機器、７…電圧制御増幅器 ８…低域周波数源、９…検波回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一定値の低域周波数源と、該低域周波数源
   の出力信号を入力する電圧制御増幅器と、該電圧制御増
   幅器の出力を電力増幅器を介して供給する振動ユニット
   と、音響機器の出力信号から包絡線信号を取出す検波回
   路と、を設け、該検波回路の出力端を前記電圧制御増幅
   器の増幅率を変化させる入力端に接続したことを特徴と
   する体感音響装置。