JPH0724440B2 - オ−デイオ信号伝送システム - Google Patents

オ−デイオ信号伝送システム

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JPH0724440B2
JPH0724440B2 JP61193448A JP19344886A JPH0724440B2 JP H0724440 B2 JPH0724440 B2 JP H0724440B2 JP 61193448 A JP61193448 A JP 61193448A JP 19344886 A JP19344886 A JP 19344886A JP H0724440 B2 JPH0724440 B2 JP H0724440B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオーデイオ信号伝送システムに関し、特に物理
的特性の異なる複数の出力手段を出力部に具えるオーデ
イオ信号伝送システムに関する。
〔従来の技術〕
一般にオーデイオ信号の可聴周波数帯域は20〜20,000Hz
程度であり、この可聴周波数の全域を1つのスピーカに
て高忠実再生することは非常に困難である。そこで通常
は複数のスピーカを利用し、夫々で別々の周波数帯域の
再生を担当する様構成し、可聴周波数全域を再現する。
この複数のスピーカに対して入力信号を周波数帯域別に
分割し供給する手法、所謂クロスオーバーネツトワーク
の分割方法としては以下の2通りが考えられている。
即ち、1つは出力段のパワーアンプを介して後分割を行
うバツシブネツトワークと、パワーアンプに入力される
以前に分割を行うマルチウエイシステムがある。一般に
パツシブネツトワークは比較的安価に構成できるが、再
生の高忠実化という点ではマルチウエイシステムの方が
行い易く、一般にマルチウエイシステムが採用されるこ
とが多い。
更にマルチウエイ・クロスオーバーネツトワークの回路
構成法としてはR,L,Cの組合せによるアナログ型と、一
度デイジタル信号に変換して処理するデイジタル型とが
あり、共に多くの方式が提案されている。
〔発明の解決しようとする問題点〕
上述のアナログ型マルチウエイシステムにあっては、ク
ロスオーバー周波数特性中の帯域外減衰特性と位相特性
の両立が困難であり、かつ部品の特性のバラツキにより
周波数特性もバラツクことがある。一方デイジタル型マ
ルチウエイシステムでは上述の帯域外減衰特性と位相特
性とを両立することが可能となるが、クロスオーバー周
波数に限度があり、特に低域のクロスオーバーネツトワ
ークを実現することはできなかった。
本発明は上述の如き問題を解決し得るオーデイオ信号伝
送システムを提供することを目的とする。即ち、クロス
オーバーネツトワークに於ける所望の周波数特性を位相
特性を劣化させることなく実現できクロスオーバー周波
数を自由に設定でき、かつクロスオーバーネツトワーク
に起因する歪みを極小化し得るオーデイオ信号伝送シス
テムを提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる目的下に於いて、本発明では入力部、出力部及び
それらの間に介在する伝送部を含むオーデイオ信号伝送
システムに於いて、前記出力部が物理的特性の異なる複
数の出力手段を含み、入力されたオーデイオ信号を、前
記複数の出力手段に対応した周波帯別に信号分割する
際、入力されたオーデイオ信号のスペクトラム解析を行
い、この解析結果に応じて前記信号分割の際の各周波数
帯の帯域幅及び各周波数帯の周波数特性を制御する構成
としている。
〔作用〕
上述の如く構成することにより、スペクトラム解析によ
り周波数帯域の分割は極めて正確に行え、かついかなる
周波数に於ける周波数分割も可能となる。又スペクトラ
ム解析により実時間処理でなくなるが、聴覚上殆ど問題
とならない。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例としてのシステムの概略構成
を示す図である。図中1は入力部であり、該入力部から
は入力されたオーデイオ信号がデイジタル信号として出
力される。2はデイジタルフイルタ、3はスペクトラム
解析部、4は帯域分割回路、5a,5bは夫々パワーアン
プ、6aは低音用スピーカ、6bは中高音用スピーカであ
る。
以下、スペクトラム解析部3及び帯域分割回路4の具体
的構成例について説明する。
ここで第2図にて第1図に於けるスペクトラム解析部及
び帯域分割部の一具体例である113Hzデイジタルクロス
オーバーネツトワークについて説明する。19は入力され
た44.1KHzの標本周波数のデイジタルオーデイオ信号の2
00パルス分の平均値を1/220.5秒毎に算出する平均値算
出器である。一方同じ入力データはバツフアメモリ20に
供給される。平均値算出器19より出力された1/220.5秒
毎に発生するデータを元の44.1KHzの標本周波数に戻す
為に、ゼロサンプルデータ添加器15で各データ間に199
ケのゼロデータを添加する。次に補間式デイジタルロー
パスフイルタ16により199ケのゼロサンプルデータを両
端のサンプルデータ間をサインカーブで補間する様処理
する。これで113Hz以上がカツトされた低域用デイジタ
ル出力データが得られたことになる。
一方中高用信号は前例と同じく入力データと上記低音用
出力データの差として算出される。バツフアメモリ20に
てこれらの間の同期を正しく取ることも必須である。ち
なみに44.1Kパルス/秒に於ける200データ分の伝送時間
は113Hzの約半波長分に相当し、約4.5msに当る。コンピ
ユーテイングに2.5msかかったとしても計7ms,340m/秒の
音波にとっては約2.4mの伝播距離にしか過ぎない。たと
えライブの拡声システムに採用してもまったく人間の感
覚には捕えられず違和感を生じない。
又、これまでの説明をコンパクトデイスクの規格をベー
スとして行なって来たが上述のシステムは他のデイジタ
ルオーデイオ信号、例えば8mmビデオテープレコーダ(V
TR)規格の31.5KHz、デイジタルオーデイオオープレコ
ーダ(DAT)の48KHzのデイジタルオーデイオ信号にも同
様に適用して有効であり、アナログ入力も入口でデイジ
タル化することにより上述のシステムを適用できる。
一般にデイジタルフイルタの特性は変化しないが、これ
を適応的に変化させることのできる適応型のデイジタル
フイルタ(以下ADFと称す)が知られている。ADFは入力
されたデイジタル信号や、予め設定した制御データに応
じて、タツプの切換や係数器の係数等を可変とし、その
特性を変化させ得るものである。
第3図にADFの基本構成を示しておく。第3図に於いて2
1は制御回路22からの制御データに応じて特性の切換え
が可能なデイジタルフイルタであり、23は加減算器であ
る。xjは入力信号データ、yjは出力信号データ、djは目
標とする特性等を示す目標データである。制御回路22は
入力信号データxj、出力信号データyj並びに目標データ
djに応じて、フイルタ21内の係数器の係数やタツプを切
換える。これによって様々な周波数特性、遅延特性等を
有するフイルタを得ようというものである。
第4図は本発明の一実施例としてのシステムであり、上
述のADFを用いたものである。入力部31より入力された
デイジタルオーデイオ信号はADF処理部32に供給され
る。ADF処理部32は最終的には低音用スピーカ11a、中音
用スピーカ11b,高音用スピーカ11cにて夫々理想的な出
力が得られる様に各スピーカに接続されるパワーアンプ
10a,10b,10cに3系統の、出力信号を供給する。このADF
処理部32は並列に複数、更に直列に複数ADFを接続する
ことにより構成される。この理由はFIRフイルタにせよI
IR(無限インパルス応答)フイルタにせよ、正確な処理
の可能な遅延段数は3〜4段程度であるのに対し、急峻
な周波数特性は3〜4段程度の遅延段数のデイジタルフ
イルタでは実現不可能なことに因する。即ちADFを複数
直列接続することで急峻な周波数特性を実現できる。又
周波数特性を様々に変化させる場合にも煩雑な周波数特
性、例えば多数のピーク周波数を有する様な特性を持た
せることを一系統のデイジタルフイルタ群で実現しよう
とするのは事実上不可能に近いからである。
第4図のADF処理部32の構成例を第5図に示す。第5図
に於いて35は入力部31からのデイジタルオーデイオ信号
が供給される端子、36は目標データ設定回路33からの目
標データが供給される端子、41a〜46a,41b〜46b,41c〜4
6cは並直列にマトリクス状に接続されたADFである。各A
DFの構成は例えば第3図に示す如き構成となっている。
47,48,49は夫々低域,中域,高域の各スピーカ11a,11b,
11cへの出力オーデイオ信号を端子37,38,39に導出する
ための加算器である。端子36より入力された目標データ
は各ADFの特性を単独に調整するためのデータを含んで
いる。
以下上述の如きシステムの利用法について説明する。
マルチウエイシステムの基本的欠点の一つは一つの楽器
や一人の音声が周波数によって異なるスピーカから再生
されることである。この為音像が移動したり、不鮮明に
なったりする。この現象を回避する為種々の工夫がなさ
れているがいづれも完全ではない。しかしADFを導入す
ることにより一つの解決策が得られる。
第6図は音楽と話し声に含まれる周波数と音量の範囲を
示している。プロのソリストの場合図示の話し声に比し
3〜6dBは大きめの音を出せると思われるが、それでも
フルオーケストラより明らかに周波数範囲も音量も小さ
い。そこで第4図で中音域の再生系、特にスピーカ11b
をできるだけ広帯域のものを選ぶ。一般に音量を極端に
上げない限り歪率は低いので、例えば10〜16cmのシング
ルコーンを利用する。
さて第4図の入力部31よりフルオーケストラの部分とボ
ーカルソロが中心の部分とが混在するオーデイオ信号が
入力されたとする。この入力信号は周波数帯域(例えば
エネルギーの95%の存在する領域)及び音量から2つに
分類することが可能である。即ちフルオーケストラ部分
は広帯域、大音量の信号となりボーカルソロ中心の部分
は比較的狭帯域で音量も限られた範囲となる(第6図参
照)。
従ってこの入力オーデイオ信号の声をADF処理部32に於
ける初段のADF41a〜46aの制御回路(第3図参照)にて
判別し、各ADFの周波数特性を切換える。例えばソロボ
ーカル中心部分が入力されている場合に於いては中音域
スピーカへの出力信号を決定するADF43a〜43c,44a〜44c
の特性をフルオーケストラ部分が入力されている場合よ
りも通過帯域が広くなる様設定し、他方低音域用スピー
カ及び高音域用スピーカへの出力信号を決定するADFの
特性を通過帯域が狭くなる様設定する。この様に構成す
ることにより特に音像が重視されるボーカルソロは中音
域スピーカのみから出力され、音像の移動や不鮮明さを
回避できる。一方音声よりも高帯域、大音量でかつ低歪
率が大切なフルオーケストラはマルチウエイで出力され
る。
上記の利用法は入力信号に応じてADFの特性を制御して
行ったが以下目標データについて説明する。この目標デ
ータの設定パラメータとしてはソースの性格(種類),
スピーカの特性,再生音場の特性,ユーザーの好み等が
考えられる。
まずソースの性格(種類)としてはクラシツク,ジヤ
ズ,ポツプス,ロツク,ボーカル等いくつもジヤンルが
ある。レコーデイング/ミキシング等でそれぞれのジヤ
ンルに向いた味つけが多少なされるが再生システム自体
にも向き不向きがある。例えば通商ドンシヤリ型と呼ば
れる低音、高音を強調したものはポツプス,ロツク向き
と言われている。そこで、これらのジヤンル別に適切な
目標データを設定しこれらをROM等に記憶しておきユー
ザーがプレーバツク時ジヤンルセレクタにより選択する
ことにより各ジヤンルによって定められた目標データが
各ADFに供給される様にしてやる。
次にスピーカの特性としては接続するスピーカシステム
の周波数特性、指向性、ダンピングフアクタ、インピー
ダンス等により各ADFに対する目標データを設定する。
更に再生音場はスピーカのセツテイング再生音場の音響
特性、サラウンドシステム時のマルチプロセス等も含め
て目標データを設定する。又ユーザーの好みは上記総て
と関連がある。一般に理想的再生に対し、3つの考え方
がある。
PHF派……物理的に高忠実な再生を良とする。一般に電
気信号処理の領域はこの考え方が中心。
SHF派……原音通りの音に感ずる再生を良とする。スピ
ーカ等のトランスデユーサは未だ未完成であり、物理的
に不完全である。従ってどこかで妥協、味つけがなされ
る。SHFはクラシツク音楽愛好家に多く見られる。
G R派……こちらは原音にはあまりこだわらなず快適
な良い音楽を創造しようとする。主に軽音楽愛好家に強
くみられる。
更に興味ある事実は本音と建前が非常に異なることであ
る。多くのオーデイオ愛好家に良い音は何か、と聞く
と、このPHFだという。ところが求められるスピーカシ
ステムは90%以上作られた音である。つまり本音はSHF
かGRだけ建前はPHFということである。
この様なユーザー心理に対応する為には基本的にPHF向
け、つまりトランスペアレントな構成とすることが大切
である。あとは好みに応じて目標信号値を設定する。勿
論SHF,GR等の中でも更に様々な好みがあり。快い音派、
ハーモニーを重視する協和性感覚派、ハギレの良い音を
好む人、大音量を好む人、響いた音が好きな人、等々が
限りがない。これらの好みを制御可能な物理量に置き換
え目標データとして各ADFへ供給する。
更に、クラシツク愛好家にはコンサートホール毎の差を
再生したいと願う人々がある。当然それぞれのホールの
音響特性に基づく目標データを各ADFに与えることにな
る。又これら各種のADFの応用と前述の入力そのものに
よるADFの利用は単独でも、又複合してでも良い。又こ
れらの調整、すなわち目標データは周波数特性、遅延特
性、音源位置及び指向性等の制御を行うためのデータを
含む。
又、これらの目標データのデータ量はシステム化が進行
するにつれ、増加し、更にそれぞれの目標データは複雑
になり大容量のメモリを必要とする様になる。従って制
御入力とそれぞれの目標信号値をROM,カード,チツプ等
可搬性のメモリに記憶させておくことも有益である。又
その際演奏会場風景、目標データの解説等を同様に前述
の可搬性メモリに記憶することも有益である。
更に放送、各種記録メデイアを介してユーザーに伝達す
る際、演奏会場の音場特性等を目標データとして伝達す
ることもできる。
上述の如きADFを用いたシステムに於いては、各ADFの制
御回路にて入力オーデイオ信号のスペクトラム解析を行
うことになり、これらを周波数帯域別に信号分割する場
合にこの分割特性を可変とすることが可能である。又上
述のADFを他のパラメータにより制御することにより様
々な性質のオーデイオ信号を再現することが可能とな
る。
〔発明の効果〕
以上説明した様に本発明のオーデイオ信号伝送システム
によれば所望の特性のクロスオーバーネツトワークを歪
を生じることなく実現することのできるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を一実施例としてのシステムの概略構成
を示す図。 第2図は第1図に於けるスペクトラム解析部及び帯域分
割回路の一具体例を示す図、 第3図はADFの基本構成を示す図、 第4図は本発明の他の実施例としてのシステムの概略構
成を示す図、 第5図は第4図に於けるADF処理部の構成例を示す図、 第6図は音楽と話し声に含まれる周波数と音量の範囲を
示す図である。 1,31……入力部 2……デイジタルフイルタ 3……スペクトラム解析部 4……帯域分割部 5a,5b,10a,10b,10c……パワーアンプ 6a,6b,11a,11b,11c……スピーカ 15……ゼロサンプルデータ添加器 16……補間式デイジタルローパスフイルタ 18……加減算器 19……平均算出器 20……バツフアメモリ 21……フイルタ 22……制御回路 32……ADF処理部 33……目標データ設定回路 41a〜46a,41b〜46b,41c〜46c……ADF

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力部、出力部及びそれらの間に介在する
    伝送部を含むオーデイオ信号伝送システムであって、 前記出力部が物理的特性の異なる複数の出力手段を含
    み、 入力されたオーデイオ信号を、前記複数の出力手段に対
    応した周波帯別に信号分割する際、 入力されたオーデイオ信号のスペクトラム解析を行い、
    この解析結果に応じて前記信号分割の際の各周波数帯の
    帯域幅及び各周波数帯の周波数特性を制御することを特
    徴とするオーデイオ信号伝送システム。
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