JPH08168100A

JPH08168100A - 音場処理回路および音場再生用スピーカシステム

Info

Publication number: JPH08168100A
Application number: JP6310616A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Suzuki; 達也鈴木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】映画などの音場再生において、環境音や残響
音の広がり感と音像の移動感の両立が可能な音場処理回
路および音場再生用スピーカシステムを提供することを
目的とする。【構成】モノラルの音場信号をハイパスフィルタ１と
ローパスフィルタ２に入力して高域成分と低域成分に分
割する。ローパスフィルタ２の出力信号を疑似ステレオ
化回路３で疑似ステレオ化する。加算器４Ａ，４Ｂでハ
イパスフィルタ１の出力を疑似ステレオ化回路３の２つ
の出力信号にそれぞれ加算する。この結果、加算器４
Ａ，４Ｂから、高域ではモノラル、低域では疑似ステレ
オである２つの信号が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モノラルの音場信号
（サラウンド信号）を疑似ステレオ化する音場処理回路
および音場再生用スピーカシステムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】家庭で映画を楽しむ場合、近年まではテ
レビの地上波放送による吹き替えのものがほとんどであ
った。しかし、近年はレンタルビデオ、レーザーディス
ク、衛星放送などの普及によって、映画の音をオリジナ
ルのまま楽しむことができるようになってきている。

【０００３】これらの映画の音は、ドルビーエンコード
されたものが多くなってきている。ドルビーエンコード
された映画の音は、２チャンネルの信号として聴取者側
に提供される。この映画の音は、従来のステレオ再生を
行っても楽しめるが、専用のドルビーデコーダによっ
て、レフト、センター、ライト、サラウンドの４チャン
ネル信号に復元することができ、４チャンネル再生を行
うことによってより臨場感のある音を楽しめる。

【０００４】また、ハイビジョン放送などではレフト、
センター、ライト、サラウンドの４チャンネル信号がデ
ィスクリートで聴取者に送られてくるモードもあり、各
チャンネルの分離が良く、より質の高い音を聴くことが
できる。これらの４チャンネル信号のうち、センター信
号は台詞の明瞭性、明確な定位を得る役割をし、サラウ
ンド信号は移動音、環境音、残響音などによってより臨
場感を高める役割をする。

【０００５】ここで、映像に伴うサラウンド音の特徴に
ついて少し述べる。サラウンド音には大きく分けて、移
動音、環境音、残響音の３つがある。移動音は聴取者の
前から後ろへ、または後ろから前へ音を移動させる時に
用いられる。環境音は、風の音や雑踏の音など、その場
面の雰囲気づくりをする時に用いられる。残響音は、ホ
ールや洞窟など、空間性を表現するときに用いられる。
前記のような効果を出すため、移動音は聴取者の後方に
定位し、また、音が前から後ろへ、後ろから前へ移動し
たときに音質があまり変わず音のつながりがよいのが望
ましい。これに対し、環境音、残響音は特定の場所に定
位せず、部屋全体に自然に広がり、前方の音と分離して
聴こえるのが望ましい。

【０００６】これらの映画や映像に伴う音響再生システ
ムを、ここでは映像音響再生システムと呼ぶことにす
る。図１３に映像音響再生システムの一例を示す。ビデ
オ、レーザーディスク、衛星放送受信機などの映像音響
信号供給装置１１からは、映像信号と２チャンネルの音
響信号が供給される。映像信号はテレビなどの映像機器
１９で再生される。２チャンネルの音響信号は、ドルビ
ーデコーダなどのマトリクスデコーダ１２でレフト、セ
ンター、ライト、サラウンドの４チャンネル信号に変換
され、増幅器１４で増幅された後、レフトスピーカ１
５、センタースピーカ１６、ライトスピーカ１７、音場
再生用スピーカ（サラウンドスピーカ）１８Ａ，１８Ｂ
でそれぞれ再生される。

【０００７】図１４に従来から最も一般的に行われてい
るスピーカ配置の一例を示す。レフトスピーカ１５、セ
ンタースピーカ１６、ライトスピーカ１７は、聴取者２
０の前方に左から順に配置され、音場再生用スピーカ１
８Ａ，１８Ｂは聴取者２０の後方に複数個配置されてい
る。音場再生用スピーカ１８Ａ，１８Ｂを聴取者２０の
後方に配置することによって、移動感を出すことができ
る。図１４では、センタースピーカ１６は映像機器１９
の上に載置されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のサラウンド信号
は、図１３に示すような装置の場合、ほとんどがモノラ
ル信号で供給されている。このため、図１４に示すよう
なスピーカ配置で再生する場合、サラウンド音が後方で
モノラル定位しやすく、移動感は比較的出しやすいもの
の、音が後方に定位してしまうため広がり感はやや劣っ
てしまう。

【０００９】このようなことから、サラウンド音を疑似
的にステレオ化する方法が使用されることもある。サラ
ウンド音を疑似サラウンド化することにより、後方への
明確な音の定位をなくし、広がり感を向上させることが
できる。しかしながらこの場合は、広がり感は向上する
が、音が前後に移動する場合、前方スピーカのつくる音
像と音場再生用スピーカのつくる音像が大きく異なって
しまい、違和感を感じてしまうことになる。

【００１０】上記のように、移動感を表現するときの求
められる音場と、広がり感を表現するときの求められる
音場は全く異なるものであり、これらを１つの再生シス
テムで両立して再生するのは非常に難しかった。この発
明は上記従来の課題を解決するもので、モノラルのサラ
ウンド信号に対して、移動感と広がり感を両立して再生
可能な音場処理回路および音場再生用スピーカシステム
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の音場処理回路
は、入力されたモノラルの信号を高域成分と低域成分に
分割するハイパスフィルタおよびローパスフィルタと、
ローパスフィルタの出力信号を互いに相関の小さい２つ
の信号に変換して出力する疑似ステレオ化手段と、ハイ
パスフィルタの出力信号を疑似ステレオ化手段の２つの
出力信号にそれぞれ加算する加算手段とを備えている。

【００１２】この発明の音場再生用スピーカシステム
は、同一性能を有するスピーカユニットがそれぞれに取
り付けられた独立した２つのほぼ同型のスピーカキャビ
ネットからなり、一方のスピーカキャビネットに取り付
けられたスピーカユニットには入力信号に対して低周波
数帯域で位相が反転する位相反転器が接続されている。

【００１３】

【作用】この発明の音場処理回路によれば、入力された
モノラル信号に対して、出力される２つの信号は、ロー
パスフィルタを通過する低域成分については疑似ステレ
オ化回路を通過するために互いに相関が小さくなり、ハ
イパスフィルタを通過する高域成分についてはそのまま
２つの信号に分配されるためモノラルのままとなる。

【００１４】この発明の音場再生用スピーカシステムに
よれば、入力信号を再生する２つのスピーカの一方に、
低域で入力信号の位相を反転する位相反転器が挿入され
ているため、２つのスピーカから出力される音は低域で
は逆位相の相関の低い再生音となり、高域ではモノラル
の再生音となる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の音場処理回路および音場再
生装置の実施例について、図面を用いて説明する。〔第１の実施例〕まず、この発明の第１の実施例の音場
再生用スピーカシステムについて、図１を用いて説明す
る。図１において、入力されたモノラルの音場信号が、
入力信号を高域成分と低域成分に分割するハイパスフィ
ルタ（ＨＰＦ）１およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）２
にそれぞれ入力される。ローパスフィルタ２の出力信号
は疑似ステレオ化回路３に入力され、この疑似ステレオ
化回路３から出力される２つの信号には加算器４Ａ，４
Ｂによってハイパスフィルタ１の出力がそれぞれ加算さ
れる。

【００１６】この発明の第１の実施例の音場処理回路に
おける２つの出力信号は、ハイパスフィルタ１のカット
オフ周波数ｆａ以上の高域については、入力信号が分配
されて出力されているのと同等であるためモノラルであ
るが、ローパスフィルタ２のカットオフ周波数ｆｂ以下
の低域については疑似ステレオ化回路３を通過するた
め、互いに相関の低い信号となっている。

【００１７】図２にこの発明の第１の実施例の音場処理
回路を用いた映像音響再生システムの例を示す。ビデ
オ、レーザーディスク、衛星放送受信機などの映像音響
信号供給装置１１からは、映像信号と２チャンネルの音
響信号が供給される。映像信号はテレビなどの映像機器
１９で再生される。２チャンネルの音響信号は、ドルビ
ーデコーダなどのマトリクスデコーダ１２でレフト、セ
ンター、ライト、サラウンドの４チャンネル信号に変換
される。このうち音場信号（サラウンド信号）について
は音場処理回路１３（図１参照）によって、２つの音場
信号に変換される。これらの音場信号は、増幅器１４で
増幅された後、レフトスピーカ１５、センタースピーカ
１６、ライトスピーカ１７、音場再生用スピーカ（サラ
ウンドスピーカ）１８Ａ，１８Ｂでそれぞれ再生され
る。

【００１８】図２において、２つの音場再生用スピーカ
１８Ａ，１８Ｂは聴取者２０の後方に設置されているの
で、音場処理回路１３によって変換された２つのサラウ
ンド信号の周波数ｆａ以上のモノラル成分は聴取者２０
の後方に定位し、周波数ｆｂ以下の疑似ステレオ化され
た成分は後方に定位せず拡散して聴こえる。ここで、移
動音、環境音、残響音などのサラウンド音の特徴につい
て述べる。図３ないし図５に、いくつかの映画から移動
音、環境音、残響音について、その周波数成分分析をし
た結果を示す。図３は移動音の周波数成分を分析した結
果である。移動音は低域から４ｋＨｚを超える高域まで
ほぼ均等に周波数成分を含んでいるものが多いことが分
かる。図４は環境音の周波数成分を分析した結果であ
る。環境音は、低域成分はまちまちであるが、高域に関
してはほぼ２ｋＨｚを境に急激に減衰しているものが多
いことが分かる。図５は残響音の周波数成分を分析した
結果である。残響音は１ｋＨｚ以上で徐々に減衰してい
るものが多いことが分かる。

【００１９】したがって、環境音、残響音については、
２ｋＨｚ以下の成分が支配的であるので、音場処理回路
１３のハイパスフィルタ１のカットオフ周波数ｆａおよ
びローパスフィルタ２のカットオフ周波数ｆｂを約２ｋ
Ｈｚに設定すると、聴取者に届く音は音場処理回路１３
の疑似ステレオ化回路３を通過する成分が支配的とな
り、聴取者は後方に定位せず、拡散したサラウンド音を
聴くことができる。

【００２０】一方、移動音については２ｋＨｚ以上の成
分も豊富に含んでおり、音場処理回路１３のハイパスフ
ィルタ１のカットオフ周波数ｆａおよびローパスフィル
タのカットオフ周波数ｆｂをそれぞれ約２ｋＨｚに設定
すれば、２ｋＨｚ以下の成分については、疑似ステレオ
化回路３を通過し、その再生音は後方に定位せず拡散し
て聴こえるが、２ｋＨｚ以上の成分はモノラルであるの
でその再生音は聴取者の後方に定位する。したがって、
２ｋＨｚ以上の成分を含む移動音は、その音像が環境
音、残響音と比較して明確となり、前後に音が移動した
場合にその音像の差が少なくなり、音像の変化による移
動感の違和感を減少することができる。

【００２１】なお、疑似ステレオ化回路３は、（１）モ
ノラルの信号を互いにほぼ逆位相の２つの信号に変換す
る手段、（２）通過域と阻止域の周波数帯域が互いに逆
の関係になるよう設定した２つの櫛形フィルタ、などか
ら構成することができる。図６に、疑似ステレオ化回路
として前記（１）の手段を用いた例を示す。図６におい
て、２つに分配された入力信号の一方に位相反転器２１
が挿入されている。よって出力は互いに逆位相となり、
この逆位相の効果によって広がり感を感じることがで
き、したがって疑似ステレオ効果が得られることにな
る。この回路は構成が単純であり、実現が容易である。

【００２２】図７に、疑似ステレオ化回路として前記
（２）の手段を用いた例を示す。図７において、遅延回
路２２によって遅延させられた信号を、一方では元の入
力信号と加算器２３で加算し、他方では元の入力信号と
減算器２４で減算する。図８にこの疑似ステレオ化回路
の出力Ａ，Ｂの振幅特性の例を示す。図のように出力
Ａ，Ｂは、互いに特性の山谷のくい違う櫛形特性とな
る。したがって、出力Ａと出力Ｂでは信号に含まれる成
分が互いに異なり、出力Ａと出力Ｂ間の相関が小さくな
るために疑似ステレオ効果が得られる。

【００２３】また、疑似ステレオ化手段は、前記２つの
手段の他に、２つに分配されたモノラル信号の一方の音
の高さを僅かに高く、あるいは僅かに低くする疑似ステ
レオ化手段、２つに分配されたモノラル信号の一方の信
号に、他方の信号に対して時間遅延を与える疑似ステレ
オ化手段、２つに分配されたモノラル信号のそれぞれに
異なる残響音を付加する疑似ステレオ化手段、２つに分
配されたモノラル信号の一方に移相回路を挿入する疑似
ステレオ化手段などがあり、どのような疑似ステレオ化
手段を用いた場合でも図１に示した音場処理回路の構成
は、その効果を発揮するのは言うまでもない。

【００２４】〔第２の実施例〕つぎに、この発明の第２
の実施例の音場再生用スピーカシステムについて、図９
を用いて説明する。図９において、同一性能を有するス
ピーカユニット３１，３２がそれぞれほぼ同型のスピー
カキャビネット３３，３４に取り付けられ、一方のスピ
ーカユニット３２には入力信号に対して低周波数帯域で
位相が反転する位相反転器３５が接続されている。

【００２５】位相反転器３５は、例えば図１０のような
回路で構成できる。つまり、コンデンサ３６とコンデン
サ３７、コイル３８とコイル３９は、それぞれ同じ素子
値のものを用いている。高域においては主にコンデンサ
３６，３７を信号が通るため、入力と出力の位相は変わ
らないが、低域においては主にコイル３８，３９を信号
が通るため、入力と出力の位相は反転する。

【００２６】図１１に図１０の位相反転器３５の位相特
性の一例を示す。コンデンサ３６，３７の素子値は１２
μＦ、コイル３８，３９の素子値は１ｍＨである。図１
１においては、約１．５ｋＨｚを中心にして、それより
低域になるにしたがって逆位相に、また高域になるにし
たがって同位相になっていることがわかる。図１２にこ
の発明の第２の実施例の音場再生用スピーカシステムを
用いた映像音響再生システムの例を示す。ビデオ、レー
ザーディスク、衛星放送受信機などの映像音響信号供給
装置１１からは、映像信号と２チャンネルの音響信号が
供給される。映像信号はテレビなどの映像機器１９で再
生される。２チャンネルの音響信号は、ドルビーデコー
ダなどのマトリクスデコーダ１２でレフト、センター、
ライト、サラウンドの４チャンネル信号に変換される。
これらの信号は、増幅器１４で増幅された後、レフトス
ピーカ１５、センタースピーカ１６、ライトスピーカ１
７、音場再生用スピーカシステム（サラウンドスピー
カ）４０，４１でそれぞれ再生される。音場再生用スピ
ーカシステム４１には位相反転器４２（図９の位相反転
器３５）が内蔵されている。

【００２７】図１２において、２つの音場再生用スピー
カシステム４０，４１は聴取者２０の後方に設置されて
いるので、位相反転器４２によって位相が反転しない高
域成分は２つの音場再生用スピーカシステム４０，４１
の間で同位相（モノラル）となり聴取者２０の後方に定
位し、位相反転器４２によって位相が反転する低域成分
は、２つの音場再生用スピーカシステム４０，４１の間
で逆位相となり疑似ステレオ化されるため後方に定位せ
ず拡散して聴こえる。

【００２８】上記の第１の実施例で説明したように、環
境音、残響音については、２ｋＨｚ以下の成分が支配的
であるので、位相反転器４２で約２ｋＨｚ以下の周波数
の位相が反転するように設定すると、聴取者２０に届く
音は位相反転器４２によって位相が反転する成分が支配
的となり、２つの音場再生用スピーカシステム４０，４
１の間で逆位相となるため、聴取者２０は、後方に定位
せず拡散したサラウンド音を聴くことができる。

【００２９】一方、移動音については２ｋＨｚ以上の成
分も豊富に含んでおり、位相反転器４２で約２ｋＨｚ以
下の周波数の位相が反転するように設定すると、２ｋＨ
ｚ以下の成分については音場再生用スピーカシステム４
０，４１の間で逆位相となるため、その再生音は後方に
定位せず拡散して聴こえるが、２ｋＨｚ以上の成分は音
場再生用スピーカシステム４０，４１の間で同位相であ
るので、その再生音は聴取者２０の後方に定位する。２
ｋＨｚ以上の成分を含む再生音は、その音像が環境音、
残響音と比較して明確となり、前後に音が移動した場合
にその音像の差が少なくなり、音像の変化による移動感
の違和感を減少することができる。

【００３０】したがって、位相反転器４２は、約２ｋＨ
ｚ以下の周波数成分の位相のみを反転するように設定す
るのが望ましい。

【００３１】

【発明の効果】この発明の音場処理回路によれば、ロー
パスフィルタのカットオフ周波数（例えば約２ｋＨｚ）
の周波数では２つの音場再生用スピーカから再生される
音が疑似ステレオ化されており、ハイパスフィルタのカ
ットオフ周波数（例えば約２ｋＨｚ）以上の周波数では
２つの音場再生用スピーカから再生される音がモノラル
であるため、２ｋＨｚ以下の周波数成分が支配的な環境
音、残響音は聴取者２０の後方に定位せず音が広がった
感じを与えることができ、２ｋＨｚ以上の周波数成分も
豊富に含む移動音は音が拡散せず後方に定位し、前後の
音のつながりにおいての音像の違いによる違和感を低減
することができる。したがって、環境音、残響音の広が
り感と、移動音の移動感を両立することができる。

【００３２】また、この発明の音場再生用スピーカシス
テムによれば、アンプからの従来のモノラルの音場信号
出力に接続するだけで、非常に簡単に環境音、残響音の
広がり感と、移動音の移動感を両立することができると
いう効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の音場処理回路の構成
を示すブロック図である。

【図２】この発明の第１の実施例の音場処理回路を用い
た映像音響再生システムの構成図である。

【図３】映画の移動音について、その音場信号の周波数
成分を分析した周波数スペクトル図である。

【図４】映画の環境音について、その音場信号の周波数
成分を分析した周波数スペクトル図である。

【図５】映画の残響音について、その音場信号の周波数
成分を分析した周波数スペクトル図である。

【図６】疑似ステレオ化回路の一例を示す構成図であ
る。

【図７】疑似ステレオ化回路の他の例を示す構成図であ
る。

【図８】図７の疑似ステレオ化回路の特性図である。

【図９】この発明の第２の実施例の音場再生用スピーカ
システムの構成を示すブロック図である。

【図１０】位相反転器の一例を示す回路図である。

【図１１】位相反転器の位相特性の一例を示す位相特性
図である。

【図１２】この発明の第２の実施例の音場再生用スピー
カシステムを用いた映像音響再生システムの構成を示す
ブロック図である。

【図１３】従来の映像音響再生システムの一例の構成を
示すブロック図である。

【図１４】従来の映像音響再生システムのスピーカ配置
の一例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ハイパスフィルタ２ローパスフィルタ３疑似ステレオ化回路（疑似ステレオ化手段）４Ａ，４Ｂ加算器（加算手段）１１映像音響信号供給装置１２マトリクスデコーダ１３音場処理回路１４増幅器１５レフトスピーカ１６センタースピーカ１７ライトスピーカ１８Ａ，１８Ｂ音場再生用スピーカ１９映像機器２０聴取者２１位相反転器２２遅延回路２３加算器２４減算器３１，３２スピーカユニット３３，３４スピーカキャビネット３５位相反転器３６，３７コンデンサ３８，３９コイル４０，４１音場再生用スピーカシステム４２位相反転器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｓ 7/00 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力されたモノラルの信号を高域成分と
低域成分に分割するハイパスフィルタおよびローパスフ
ィルタと、前記ローパスフィルタの出力信号を互いに相
関の小さい２つの信号に変換して出力する疑似ステレオ
化手段と、前記ハイパスフィルタの出力信号を前記疑似
ステレオ化手段の前記２つの出力信号にそれぞれ加算す
る加算手段とを備えた音場処理回路。
【請求項２】ハイパスフィルタのカットオフ周波数お
よびローパスフィルタのカットオフ周波数をそれぞれ約
２ｋＨｚに設定した請求項１記載の音場処理回路。
【請求項３】疑似ステレオ化手段は、モノラルの信号
を互いにほぼ逆位相の２つの信号に変換する手段から構
成される請求項１記載の音場処理回路。
【請求項４】疑似ステレオ化手段は、通過域と阻止域
の周波数帯域が互いに逆の関係になるよう設定した２つ
の櫛形フィルタから構成される請求項１記載の音場処理
回路。
【請求項５】同一性能を有するスピーカユニットがそ
れぞれに取り付けられた独立した２つのほぼ同型のスピ
ーカキャビネットからなり、一方のスピーカキャビネッ
トに取り付けられたスピーカユニットには入力信号に対
して低周波数帯域で位相が反転する位相反転器が接続さ
れている音場再生用スピーカシステム。
【請求項６】位相反転器は約２ｋＨｚ以下の周波数成
分の位相のみを反転する請求項５記載の音場再生用スピ
ーカシステム。