JPH0970100A

JPH0970100A - 音場制御装置

Info

Publication number: JPH0970100A
Application number: JP7223277A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Tamura; 忠司田村; Masaharu Matsumoto; 正治松本; Takashi Katayama; 崇片山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】騒音環境下においても、省電力で十分な立体
音響効果が実現できる音場制御装置を提供することを目
的とするものである。【構成】音源７からの信号に基づき音波を放射する再
生スピーカ６ａ，６ｂが受聴者４に直接音波を放射する
ように、受聴者の腰掛けるイス５の左右の手元位置に設
置されていることを特徴とする。【効果】騒音環境下においても、省電力で十分な立体
音場効果を広いサービスエリアで実現できる音場制御装
置が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、騒音環境下において
も、パーソナルな空間で臨場感豊かな立体音響効果が実
現できる音場制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像再生技術が向上し、よりバー
チャルな再生が要求される中で、映像とよくマッチング
した音場再生（立体音響効果）が望まれている。例え
ば、ゲーム用の音響信号にも、スピーカをステレオ配置
した時に立体音響効果が得られるように録音されたもの
も多く発売されてきている。また、この上記のような録
音がされていない場合には、出力信号をリアルタイムに
信号処理して立体音響効果を実現する音場制御装置が発
売されている。

【０００３】以下、図面を用いて従来の、リアルタイム
に信号処理して立体音響効果を実現する音場制御装置に
ついて説明する。

【０００４】図１１は、従来の音場制御装置の概念図で
ある。図１１において、１はテレビ本体、２はテレビ本
体１の両サイドに配置された再生スピーカ、３ａ〜３ｄ
は音像制御手段（図示せず）によって信号処理され、再
生スピーカ２によって作成されたＬ、Ｒ、ＳＬ、ＳＲの
虚音源である。また、４は受聴者、５は受聴者４が腰掛
けるイスである。

【０００５】以下、上述の音場制御装置についてその動
作を説明する。イス５に腰掛けている受聴者４は、再生
スピーカ２から放射される音波を受聴する際には、その
再生音場は図１１中のエリアＡのように臨場感の少ない
再生音場となる。この時、再生スピーカ２から放射され
る音波に対して、音像制御手段（図示せず）により信号
処理を施し、３ａ〜３ｄの位置に虚音源として定位させ
るよう音場制御を行うと、再生音場はエリアＢのように
拡大され、臨場感豊かなものとなる（例えば、『ＡＶパ
ソコンにおけるＤＳＰサウンドシステム』Ｐ２４６〜２
４９、田村他、ＡＥＳ東京コンベンション’９５予稿
集）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、騒音環
境下に上記音場制御装置が設置されていた場合には、再
生スピーカが受聴者から離れているため、サラウンド成
分のように直接音より出力レベルの低い音は騒音により
マスキングされ、受聴位置では十分な立体音響効果が得
られにくいという問題点があった。

【０００７】また、上記音場制御装置が隣接して配置さ
れたような場合には、自席のサラウンド成分が他席の再
生音によりマスキングされるため、受聴位置で十分な立
体音響効果が得られるように自席の再生レベルを大きく
することとなる。しかし、この際には、他席のサラウン
ド成分が自席の再生音によりマスキングされるため、同
様に他席の再生レベルを大きくすることとなる。この結
果、上記音場制御装置が複数台設置されているときに
は、全体の再生レベルを大きくせざるを得ず、消費電力
が大きくなってしまうという問題点があった。

【０００８】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
成されたものであって、騒音環境下においても、省電力
で十分な立体音響効果が実現できる音場制御装置を提供
することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の請求項１記載の発明は、音波を放射する再生
スピーカが受聴者に直接音波を放射するように、受聴者
の腰掛けるイスの左右の手元位置に再生スピーカを設置
することを特徴とするものである。

【００１０】また、本願の請求項２記載の発明は、任意
の位置に音像を定位させる音像制御手段と、前記音像制
御手段の出力信号を音波にして放射する再生スピーカと
で構成される音場制御装置において、前記再生スピーカ
が直接音波を受聴者に音波を放射するように、受聴者の
腰掛けるイスの左右の手元位置に再生スピーカを設置す
ることを特徴とするものである。

【００１１】また、本願の請求項３記載の発明は、音像
制御手段は、少なくとも１個以上の入力端子と２個の出
力端子を有し、かつ一組以上のＦＩＲフィルタで構成さ
れており、設定される任意の一組のＦＩＲフィルタ係数
は、一組の前記再生スピーカから受聴者の両耳までの頭
部伝達関数に基づき、任意の位置に配置された音源から
受聴者の両耳までの頭部伝達関数と一致するように設定
されていることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】このような特徴を有する本発明によれば、騒音
環境下においても、省電力で十分な立体音響効果が得ら
れることとなる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例における第１実施例
の音場制御装置について、図面を参照しながら説明す
る。

【００１４】図１は第１実施例の音場制御装置の構成を
示すブロック図である。図２はこの第１実施例に用い
た、手元位置にスピーカが設置されたイスの斜視図であ
る。

【００１５】図１において、４は受聴者、５は受聴者が
腰掛けるイス、６ａ及び６ｂは再生スピーカで、イス５
の左右の肘掛け部分にそれぞれ設置されている。７は音
源である。また図２において、手元に設置されている再
生スピーカ６ａ，６ｂにはフルレンジタイプのスピーカ
がそれぞれ一個使用されている。

【００１６】以上のように構成された音場制御装置の動
作について説明する。音源７の出力信号が、受聴者４が
腰掛けるイス５に設置された再生スピーカ６ａと６ｂか
ら放射されるときには、受聴者４は再生スピーカ６ａと
６ｂから等距離の位置で受聴できるため、音源７に従来
のステレオ再生時に立体音響効果が得られるようにあら
かじめ録音されている場合には、従来例で述べたテレビ
本体脇にスピーカが設置された場合とほぼ同様の立体音
響効果を得ることができる。

【００１７】ところで、このような音場制御装置におい
て耳元（ヘッドレスト部）にスピーカを配置した例が特
開平５−３７９９４号公報に開示されているが、耳元に
スピーカを配置する場合と、本発明の如く手元に配置す
る場合の違いを以下に説明する。

【００１８】頭部が左右のスピーカから等距離にある時
を基準点（初期状態）としたとき、この時の再生スピー
カ６ａ、６ｂにより左耳に生じるインパルス応答をＬ、
同様に右耳に生じるインパルス応答をＲとする。

【００１９】次に、基準点からずれたときに、同様に再
生スピーカ６ａ、６ｂにより左耳に生じるインパルス応
答をＬ’、右耳に生じるインパルス応答をＲ’として、
次式に示す自乗誤差の和である評価関数Ｐを用いて評価
するとき、

【００２０】

【数１】

【００２１】で表す。なお、上記（数１）において、ｎ
は実際にはｎＴで、サンプリング周期Ｔの整数倍の自然
数であり、信号Ｌ（ｎ）は離散的な時間の関数であるこ
とを示している。このことは後に示す（数２）から（数
６）においても同様である。基準点からの移動がないと
きには、Ｌ＝Ｌ’ Ｒ＝Ｒ’ であるから、Ｐ＝０となる。

【００２２】ここで、受聴者４が、手元スピーカが設置
されたイス５に腰掛けた状態で頭部を動かしたとき、ス
テレオ再生の状態に変化が生じた場合を考える。

【００２３】本発明の第１実施例での左耳に生じるイン
パルス応答をＬ’a 、右耳に生じるインパルス応答を
Ｒ’a としたとき、基準点から前後左右方向にずれたと
きの自乗誤差の総和Ｐａは、図５の細線に示すような曲
線となる。ただし、

【００２４】

【数２】

【００２５】図５は基準点から頭部の前後左右方向への
ずれと、誤差Ｐとの関係を示した図である。縦軸に誤差
Ｐをプロットしたものである。

【００２６】また図１２は、上記した特開平５−３７９
９４号に開示された実施例を略して斜視図にしたもので
ある。図１２において、１１ａ，１１ｂは耳元に設置さ
れた再生スピーカである。このように耳元に配置された
スピーカによって左耳に生じるインパルス応答をＬ’ｂ
、右耳に生じるインパルス応答をＲ’ｂとしたとき、
基準点から前後左右方向にずれたときの自乗誤差の総和
Ｐｂは、図３の太線に示すような曲線となる。ただし、

【００２７】

【数３】

【００２８】図５より、前後方向に頭部がずれた場合の
誤差は、手元スピーカと耳元スピーカとでほぼ等しい
が、左右方向にずれたときの誤差は、Ｐａ＜Ｐｂであり、手元にスピーカを設置した方がＰは小さい。す
なわち、手元にスピーカを設置した場合の方が耳元にス
ピーカを設置した場合に比べ、自乗誤差の総和の値が小
さく、多少頭部を移動してもステレオ再生の状態が保た
れるため、サービスエリアも実用に適しているといえ
る。

【００２９】図１３に、受聴者が腰掛けたときの肘の位
置に再生スピーカが設置されているイスを示している。
図１３では、再生スピーカから直接放射される音波が受
聴者の耳に到達せず、イスに反射したり他の部分に反射
した反射音が受聴者の耳に入る。このため、このように
配置された再生スピーカの効果は『臍下丹田』を中心に
包み込まれるような音になり、全体的にややボケた音場
となる。しかしながら本実施例では、再生スピーカから
放射される音波が直接受聴者の両耳に到達する場所に設
置されているため、ボケのない良好な立体音響効果を提
供できる。

【００３０】なお、本実施例の音場制御装置のイスに設
置された再生スピーカには、フルレンジタイプのスピー
カをそれぞれ一個使用した場合について説明したが、図
３のように中低域再生用スピーカ８ａ，８ｂと、高域再
生用スピーカ９ａ，９ｂとを手元に設置し、各スピーカ
が設置されているスピーカボックス１０ａ，１０ｂの形
状を任意の形状とした場合でも、各再生スピーカから受
聴者に直接音波が放射されるように設置されていれば、
同様の効果が得られる。また、図４のように再生スピー
カ１１ａ，１１ｂ自体の形状を任意の形状とした場合で
も同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００３１】以下、本発明の第２実施例の音場制御装置
について図面を参照しながら説明する。図６は本実施例
の第２実施例における音場制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【００３２】図６において、４は受聴者、５は受聴者が
腰掛けるイス、６ａ及び６ｂは再生スピーカで、イス５
の左右の肘掛け部分にそれぞれ設置されている。７は音
源で５ｃｈの出力端子を有している。１２は任意の方向
に音源を定位することができる５ｃｈの入力端子を有し
た音像制御手段である。

【００３３】以上のように構成された音場制御装置の動
作について説明する。まず、音源７の出力信号が音像制
御手段１２に入力される。このとき、音像制御手段１２
内部で信号処理される過程を図７を用いて説明する。図
７は、音像制御手段１２での、信号処理を行う回路のブ
ロック図である。図７において、１３ａ、１３ｂ、およ
び１４ａ、１４ｂ、および１５ａ、１５ｂ、および１６
ａ，１６ｂ、および１７ａ、１７ｂはそれぞれ２つが組
になっているＦＩＲフィルタ、１８ａ、１８ｂは前記各
ＦＩＲフィルタの出力信号を加算する加算器である。

【００３４】音源７から出力される５ｃｈの信号は、音
像制御手段１２のＬｃｈ、Ｒｃｈ、Ｃｃｈ、ＳＬｃｈ、
ＳＲｃｈの入力端子にそれぞれ入力される。そしてＬｃ
ｈの入力信号は、図８のスピーカＬの位置に虚音像が定
位するようにフィルタ係数を設定されたＦＩＲフィルタ
１３ａ、１３ｂで信号処理され、これにより、再生スピ
ーカ６ａ、６ｂで再生されるとき、受聴者はＬｃｈ信号
をスピーカＬの位置に虚音像が定位したように聴くこと
ができる。このような虚音像を生じせしめるための音場
制御の信号処理方法はよく知られた公知技術で容易に実
現でき、これについては説明を省略する。なお、Ｒｃ
ｈ、Ｃｃｈ、ＳＬｃｈ、ＳＲｃｈについても同様であ
る。このようにして音像制御手段１２は、同様にして、
Ｒｃｈの信号は図８のスピーカＲの位置に、Ｃｃｈの信
号はスピーカＣの位置に、ＳＬｃｈの信号はスピーカＳ
Ｌの位置に、ＳＲｃｈの信号はスピーカＳＲの位置に虚
音源を定位させることができるため、受聴者は手元に設
置された２ｃｈスピーカのみで立体音響効果を得られる
こととなる。

【００３５】ところで、音場制御装置において耳元（ヘ
ッドレスト部）にスピーカを配置した例が特開平５−３
７９９４号公報に開示されているが、耳元にスピーカを
配置する場合と、本発明の如く手元に配置する場合の違
いを以下に説明する。

【００３６】ＦＩＲフィルタを用いて任意の位置に音像
を定位させる場合には、目標とするインパルス応答と、
ＦＩＲフィルタを用いて耳元に生じたインパルス応答
（実現特性）とが一致していれば、目標特性の位置に音
像が定位することとなる。

【００３７】そこで、本実施例では、その実現度合い
（目標とするインパルス応答からのずれ）を評価関数Ｑ
として、耳元にスピーカを設置した場合と手元にスピー
カを設置した場合について評価するが、これを以下に説
明する。

【００３８】頭部が左右のスピーカから等距離にある時
を基準点（初期状態）としたとき、この時の目標スピー
カ（図示せず）により左耳に生じるインパルス応答を
Ｌ、同様に右耳に生じるインパルス応答をＲとする。

【００３９】次に、ＦＩＲフィルタを使用して再生スピ
ーカから音波を放射した時に左耳に生じるインパルス応
答をＬ’、右耳に生じるインパルス応答をＲ’として、
次式に示す自乗誤差の和である評価関数Ｑを用いて評価
するとき、

【００４０】

【数４】

【００４１】で表す。基準点からの移動がないときに
は、Ｌ＝Ｌ’ Ｒ＝Ｒ’ であるから、Ｑ＝０となる。

【００４２】ここで、受聴者４が手元スピーカが設置さ
れたイス５に腰掛けた状態で頭部を動かしたとき、ステ
レオ再生の状態に変化が生じた場合を考える。

【００４３】本発明の第２実施例でのＦＩＲフィルタを
使用して、再生スピーカから音波を放射した時に左耳に
生じるインパルス応答をＬ’ａ、右耳に生じるインパル
ス応答をＲ’ａとしたとき、基準点から前後左右方向に
ずれたときの自乗誤差の総和Ｑａは、図９の細線に示す
ような曲線となる。ただし、

【００４４】

【数５】

【００４５】図９は基準点から頭部の前後左右方向への
ずれと、誤差Ｑとの関係を示した図である。縦軸に誤差
Ｑをプロットしたものである。

【００４６】また図１２は、上記した特開平５−３７９
９４号公報に開示された実施例を略して斜視図にしたも
のである。図１２において、１１ａ，１１ｂは耳元に設
置された再生スピーカである。このように耳元に配置さ
れたスピーカがＦＩＲフィルタを介して音波を放射した
時に左耳に生じるインパルス応答をＬ’ｂ、右耳に生じ
るインパルス応答をＲ’ｂとしたとき、基準点から前後
左右方向にずれたときの自乗誤差の総和Ｑｂは、図９の
太線に示すような曲線となる。ただし、

【００４７】

【数６】

【００４８】図７より、前後方向に頭部がずれた場合の
誤差は、手元スピーカと耳元スピーカとでほぼ等しい
が、左右方向にずれたときの誤差は、Ｑａ＜Ｑｂであり、手元にスピーカを設置した方がＱは小さい。す
なわち、ＦＩＲフィルタを介した場合でも、手元にスピ
ーカを設置した場合の方が耳元にスピーカを設置した場
合に比べ、自乗誤差の総和の値が小さく、多少頭部を移
動しても、サービスエリアが広く実用に適しているとい
える。

【００４９】なお、本実施例では音像制御手段をＦＩＲ
フィルタで構成したが、これに限らず遅延器とゲイン調
節器等、通常の音像制御に使用される任意の回路で構成
しても同様の効果が得られる。

【００５０】また、本実施例では音源７の出力チャンネ
ルを５ｃｈとしたが、これに限らず任意のチャンネル数
にしてもよい。

【００５１】さらに、音像制御手段１２の入力チャンネ
ル数を５ｃｈとしたが、任意のチャンネル数でもよく、
例えば、図１０（『ＡＶパソコンにおけるＤＳＰサウン
ドシステム』田村他、ＡＥＳ東京コンベンション’９
５予稿集ｐ２４７Ｆｉｇ．３）に示されるような回
路で構成しても同等の効果が得られる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明の音場制御装置に
よれば、騒音環境下においても、複雑な構成をとること
なく、省電力で十分な立体音場効果を広いサービスエリ
アで実現できる音場制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における音場制御装置の構
成を示すブロック図

【図２】本発明の第１実施例に用いた手元位置にスピー
カが設置されたイスの斜視図

【図３】本発明の他の実施例であって、手元位置にスピ
ーカが設置されたイスの斜視図

【図４】本発明の他の実施例であって、手元位置にスピ
ーカが設置されたイスの斜視図

【図５】本発明の第１実施例において、頭部の移動と自
乗誤差の総和の関係を示す図

【図６】本発明の第２実施例における音場制御装置の構
成を示すブロック図

【図７】本発明の第２実施例における音像制御手段のブ
ロック図

【図８】本発明の第２実施例における音場制御装置によ
る立体音響効果の概念図

【図９】本発明の第２実施例において、頭部の移動と自
乗誤差の総和の関係を示す図

【図１０】本発明の他の実施例における音像制御手段の
ブロック図

【図１１】従来の音場制御装置による立体音響効果の概
念図

【図１２】従来の音場制御装置に用いる耳元位置にスピ
ーカが設置されたイスの斜視図

【図１３】従来の音場制御装置に用いる肘位置にスピー
カが設置されたイスの斜視図

【符号の説明】

１テレビ本体２再生スピーカ３ａ〜３ｄ虚音源４受聴者５イス６ａ，６ｂ再生スピーカ７ａ，７ｂ再生スピーカ８ａ，８ｂ低中域再生スピーカ９ａ，９ｂ高域再生スピーカ１０ａ，１０ｂスピーカボックス１１ａ，１１ｂ再生スピーカ１２音像制御手段１３ａ，１３ｂＦＩＲフィルタ１４ａ，１４ｂＦＩＲフィルタ１５ａ，１５ｂＦＩＲフィルタ１６ａ，１６ｂＦＩＲフィルタ１７ａ，１７ｂＦＩＲフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再生スピーカから放射される音波が受聴者
に直接放射されるように、受聴者の腰掛けるイスの左右
の手元位置に再生スピーカが設置されていることを特徴
とする音場制御装置。
【請求項２】任意の位置に音像を定位させる音像制御手
段と、前記音像制御手段の出力信号を音波にして放射す
る再生スピーカとで構成される音場制御装置において、
前記再生スピーカが、受聴者の腰掛けるイスの左右の手
元位置に、前記再生スピーカから放射される音波が受聴
者に直接放射されるように設置されていることを特徴と
する音場制御装置。
【請求項３】音像制御手段は、少なくとも１個以上の入
力端子と２個の出力端子を有し、かつ一組以上のＦＩＲ
フィルタで構成されており、設定される任意の一組のＦ
ＩＲフィルタ係数は、一組の前記再生スピーカから受聴
者の両耳までの頭部伝達関数に基づき、任意の位置に配
置された音源から受聴者の両耳までの頭部伝達関数と一
致するように設定されていることを特徴とする請求項２
記載の音場制御装置。