JPH11289598A - 音響再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 疑似的にステレオ感を作り出す音響再生装置
であって、聴取者に逆相感を与えることがなくしかもコ
スト高を招くことのない手法を採用したものを提供す
る。 【解決手段】 音声信号を移相するための、所定の低周
波数領域では移相量がゼロでありこの所定の低周波数領
域よりも高い周波数領域では移相量が１８０度にまで増
大する移相手段１を備え、この移相手段で移相した音声
信号と、この移相手段を経ていない音声信号とを用い
て、２系統の出力音声信号を得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、疑似的にステレオ
感を作り出す音響再生装置に関し、特に、聴取者に逆相
感を与えることがなくしかもコスト高を招くことのない
手法を採用したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】左右２チャンネルの音声信号から成るス
テレオ音声信号を、左右一対のスピーカやステレオヘッ
ドフォンで再生するようにした音響再生システムが、広
く知られている。こうしたステレオ音声信号を用いたシ
ステムでは、音場の立体感や臨場感や広がり感を得るこ
とができる。

【０００３】これに対し、例えばテレビ放送やラジオ放
送等の放送システムでは、現在でも、単一のチャンネル
の音声信号だけから成るモノラル音声信号が多用されて
いる。こうしたモノラル音声信号を用いたシステムは、
単に音声を伝えるだけのものとしては十分であるが、ス
テレオ音声信号を用いたシステムような音場の立体感や
臨場感や広がり感を得ることはできない。

【０００４】また、図９に示すように、ドルビーサラウ
ンド処理された音声信号をドルビープロロジックデコー
ダ１０に通して再生する一般家庭用のドルビープロロジ
ックシステムでは、ドルビープロロジックデコーダ１０
から、３個のフロントスピーカＳＰ（Ｒ），ＳＰ
（Ｃ），ＳＰ（Ｌ）にはステレオ音声信号が供給される
のに対し、２個のリアスピーカＳＰ（Ｓ）に供給される
音声信号（Ｓ−ｃｈ）は、同一のモノラル音声信号であ
る。そのため、状況によっては、音場の広がり感には欠
けることがある。それを補う意味でも、ドルビーデジタ
ル（ＡＣ−３）という、リアチャンネルに関しても左右
独立に音声信号を再生する方式が開発されている。しか
し、この方式を採用したソフトウェアの数はまだまだ少
ない。

【０００５】そこで従来から、モノラル音声信号を用い
たシステムにおいて、モノラル音声信号を何らかの手法
で処理することにより、疑似的にステレオ感を作り出す
ことが考えられてきた。

【０００６】こうした手法の一例として、図１０に示す
ように、入力端Ｐｉから入力されたモノラル音声信号
を、Ｒ−ｃｈ（右チャンネル），Ｌ−ｃｈ（左チャンネ
ル）の２チャンネルの音声信号に二分し、そのうちの一
方のチャンネルの音声信号を逆相処理部１１で逆相にし
（位相を１８０°反転し）、この逆相にした音声信号
と、逆相処理部１１を経ていない（入力信号に対して正
相の）残りの一方のチャンネルの音声信号とを、左右一
対のスピーカＳＰ（Ｒ），ＳＰ（Ｌ）の一方ずつでそれ
ぞれ再生するようにしたものがある。

【０００７】また、こうした手法の別の一例として、入
力されたモノラル音声信号を遅延させてから元の入力信
号に加えるようにしたものがある。そして、この手法と
図９の手法とを組み合わせた手法の一例として、図１１
に示すように、入力端Ｐｉから入力されたモノラル音声
信号をＲ−ｃｈ，Ｌ−ｃｈの音声信号と遅延回路１２で
遅延される音声信号とに三分し、遅延回路１２で遅延さ
れた音声信号を同一の音声信号に二分し、そのうちの一
方の音声信号を逆相処理部１１で逆相にし、この逆相に
した音声信号をＲ−ｃｈ，Ｌ−ｃｈのうちの一方のチャ
ンネルの音声信号に加えて得た音声信号と、この二分し
た音声信号のうちの残りの一方の音声信号を逆相処理部
１１を経ずにＲ−ｃｈ，Ｌ−ｃｈのうちの残りの一方の
チャンネルの音声信号に加えて得た音声信号とを、スピ
ーカＳＰ（Ｒ），ＳＰ（Ｌ）の一方ずつでそれぞれ再生
するようにしたものがある。

【０００８】更に、こうした手法の別の一例として、実
際の音場の反射音や残響音等を模倣するディジタル信号
処理を実行するＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッ
サ）を設けることにより、音場の空間的な広がり感を再
現するようにしたものも存在している。これらの手法に
よれば、いずれも、モノラル音声信号から、疑似的に音
場の広がったステレオ感を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１０の手法
では、一方のスピーカから逆相の音声信号が出力される
ので、不快で耳障りな逆相感を聴取者に与えてしまう。
こうした逆相感があると長時間の聴取には適さなくなる
ので、この手法が実際のシステムに採用されることはあ
まりなかった。

【００１０】また、モノラル音声信号を遅延させる手法
では、遅延のためのディジタル信号処理の実行やメモリ
の設置が必要になるので、幾分コスト高になってしま
う。更に、図１１の手法では、やはり聴取者に逆相感を
与えてしまう。また、ＤＳＰを設ける手法では、音声信
号を逆相にする手法と比較して遥かに高いコストがかか
ってしまうので、廉価なシステムには不向きであった。

【００１１】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、疑似的にステレオ感を作り出す音響再生装置であっ
て、聴取者に逆相感を与えることがなくしかもコスト高
を招くことのない手法を採用したものを提供しようとす
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る音響再生装
置は、音声信号を移相するための、所定の低周波数領域
では移相量がゼロでありこの所定の低周波数領域よりも
高い周波数領域では移相量が１８０度にまで増大する移
相手段を備え、この移相手段で移相した音声信号と、こ
の移相手段を経ていない音声信号とを用いて、２系統の
出力音声信号を得るようにしたことを特徴としている。

【００１３】この音響再生装置が着想された経緯は、次
の通りである。従来の図１０や図１１の手法のように音
声信号を逆相にする手法では、ステレオ感を作り出すの
も、逆相感を与えるのも、逆相処理部１１である。

【００１４】そこで、これらの図１０や図１１の手法と
同様に音声信号を逆相にする手法を採用しつつ、しかも
逆相感を与えないようにするためには、逆相処理部１１
をどのように改良すべきかを検討した。そして、その検
討過程で、音声信号の周波数とその位相のずれとの関係
を調査したところ、人の耳に不快で耳障りに感じられる
逆相感は、比較的低周波数領域（より具体的には概ね５
００Ｈｚ程度以下の周波数領域）の位相のずれによって
引き起こされ、他方、音場の空間的な広がり感のような
疑似的なステレオ感は、それよりも中・高周波数領域
（より具体的には概ね５００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度以上の
周波数領域）の位相のずれによって引き起こされること
が判明した。

【００１５】従って、図１０や図１１の手法において、
逆相処理部１１に代えて、所定の低周波数領域では移相
量がゼロ（入力信号に対して出力信号が正相）でありそ
れよりも高い周波数領域では移相量が１８０度にまで増
大する（入力信号に対して出力信号が逆相になる）移相
手段を設けるようにすれば、聴取者に逆相感を与えるこ
となくステレオ感を作り出すことができるようになる。

【００１６】また、こうした移相手段は、例えばアナロ
グ電気回路から成る移相フィルタ（アナログフィルタ）
や、ディジタル信号処理による移相フィルタ（ディジタ
ルフィルタ）として、廉価且つ簡単に実現可能である。

【００１７】本発明に係る音響再生装置は、こうした移
相手段を備え、この移相手段で移相した音声信号と、こ
の移相手段を経ていない音声信号とを用いて、２系統の
出力音声信号を得るようにしたものであり、これによっ
て、聴取者に逆相感を与えることなく、しかもコスト高
を招くことなく、疑似的にステレオ感を作り出すことが
できるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る音響再生装
置の基本的構成の一例を示すブロック図である。この音
響再生装置は、音声信号が入力される入力端Ｐｉと、こ
の音声信号を同一の音声信号に二分したうちの一方の音
声信号を移相する移相フィルタ１と、移相フィルタ１で
移相した音声信号が出力される第１の出力端Ｐｏ１と、
この二分した音声信号のうち残りの一方の音声信号が移
相フィルタ１を経ることなく出力される第２の出力端Ｐ
ｏ２とを備えている。

【００１９】図２は、この移相フィルタ１の周波数特性
の一例を示す。この移相フィルタ１では、所定のカット
オフ周波数（一例として概ね５００Ｈｚ程度）以下の低
周波数領域では移相量がほぼ０°であるのに対し、それ
よりも高い周波数領域では周波数が高くなるにつれて移
相量がマイナス方向に増大し、所定周波数（一例として
概ね１ｋＨｚ程度）以上の高周波数領域では移相量がほ
ぼ１８０°に達する（同図Ａ）。尚、入力音声信号の周
波数の高低によってその振幅レベルが増減することはな
い（同図Ｂ）。

【００２０】この図２のような周波数特性の移相フィル
タ１は、例えば図３に示すように、音声信号が抵抗値Ｒ
１の抵抗器を介して反転入力端子に入力されると共に抵
抗値Ｒ２の抵抗器を介して非反転入力端子に入力され、
この抵抗値Ｒ２の抵抗器と非反転入力端子との接続中点
が容量Ｃのコンデンサを介して接地されると共に出力端
子が抵抗値Ｒ３の抵抗器を介して反転入力端子に接続さ
れた１個の演算増幅器ＯＰにより、アナログフィルタと
して構成することができる。（ここで、抵抗値Ｒ１＝Ｒ
３とし、ｆｏ＝１／２π・Ｃ・Ｒ２とすれば、周波数ｆ
ｏにおいて位相が−９０°遅れ、周波数ｆｏよりも低い
周波数領域では移相量がほぼ０°であり、周波数ｆｏよ
りも高い周波数領域においては移相量がほぼ−１８０°
にまで達するような、図２Ａに示した形の周波数特性が
実現される。そして、抵抗値Ｒ２やコンデンサの容量Ｃ
を適宜に決定することにより、所望の周波数特性を得る
ことができる。例えば、Ｒ１＝Ｒ３＝１ｋΩ、Ｒ２＝
３．３ｋΩ、Ｃ＝０．１μＦとしたとき、およそ５００
Ｈｚで移相量が−９０°となる図２Ａの形の周波数特性
が得られる。）従って、移相フィルタ１は廉価且つ簡単
に実現可能である。

【００２１】あるいは別の例として、この図２のような
周波数特性の移相フィルタ１を、ＩＩＲフィルタやＦＩ
Ｒフィルタといったディジタルフィルタとして構成して
もよく、この場合にも、簡単なディジタル信号処理で実
現可能であると共に、ＤＳＰを用いた既存のシステムに
も容易に組み込むことができるので、やはり廉価且つ簡
単に実現可能である。

【００２２】こうした周波数特性の移相フィルタ１を用
いたことにより、図１の音響再生装置では、入力端Ｐｉ
から入力された音声信号は、５００Ｈｚ程度以下の低周
波数領域では、出力端Ｐｏ１，Ｐｏ２の双方から共に正
相で出力されるが、１ｋＨｚ程度以上の高周波数領域で
は、出力端Ｐｏ１，Ｐｏ２の一方から逆相で出力され、
残りの一方から正相で出力される。

【００２３】図４は、図１の音響再生装置の応用例（従
来の図１０の手法に対応した応用例）を示す。この応用
例では、図１の入力端Ｐｉからモノラル音声信号を入力
させ、このモノラル音声信号をＲ−ｃｈ，Ｌ−ｃｈの２
チャンネルの同一の音声信号に二分し、そのうちの一方
のチャンネルの音声信号を移相フィルタ１で移相し、こ
の移相した音声信号と、移相フィルタ１を経ていないＲ
−ｃｈ，Ｌ−ｃｈのうちの残りの一方のチャンネルの音
声信号とを、２系統の出力音声信号（疑似ステレオ音声
信号）として、左右一対のスピーカＳＰ（Ｒ），ＳＰ
（Ｌ）の一方ずつでそれぞれ再生させるようにしてい
る。（同図ではＲ−ｃｈの音声信号のほうを移相フィル
タ１で移相しているが、Ｌ−ｃｈの音声信号のほうを移
相フィルタ１で移相してもよいことはもちろんであ
る。）

【００２４】前述のように、人の耳に不快と感じられる
逆相感は概ね５００Ｈｚ程度以下の周波数領域の位相の
ずれによって引き起こされ、音場の空間的な広がり感の
ような疑似的なステレオ感は５００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度
以上の周波数領域の位相のずれによって引き起こされる
ので、この応用例によれば、聴取者に逆相感を与えるこ
となく、疑似的に音場の広がったステレオ感が得られる
ようになる。

【００２５】次に、図５は、図１の音響再生装置の別の
応用例（従来の図１１の手法に対応した応用例）を示
す。この応用例では、図１の入力端Ｐｉからモノラル音
声信号を入力させ、このモノラル音声信号をＲ−ｃｈ，
Ｌ−ｃｈの音声信号と遅延回路１２で遅延される音声信
号とに三分し、遅延回路１２で遅延された音声信号を同
一の音声信号に二分し、そのうちの一方の音声信号を移
相フィルタ１で移相させ、この移相させた音声信号をＲ
−ｃｈ，Ｌ−ｃｈのうちの一方のチャンネルの音声信号
に加えて得た音声信号と、この二分した音声信号のうち
の残りの一方の音声信号を移相フィルタ１を経ずにＲ−
ｃｈ，Ｌ−ｃｈのうちの残りの一方のチャンネルの音声
信号に加えて得た音声信号とを、疑似ステレオ音声信号
としてスピーカＳＰ（Ｒ），ＳＰ（Ｌ）の一方ずつでそ
れぞれ再生するようにしている。

【００２６】この応用例でも、やはり、聴取者に逆相感
を与えることなく、疑似的に音場の広がったステレオ感
が得られるようになる。（同図ではＲ−ｃｈの音声信号
のほうに移相フィルタ１で移相した音声信号を加えてい
るが、Ｌ−ｃｈの音声信号のほうに移相フィルタ１で移
相した音声信号を加えてもよいことはもちろんである。
後出の図７，図８でも同様である。）

【００２７】次に、図６は、図１の音響再生装置の別の
応用例（図９のドルビープロロジックシステムに適用し
た応用例）を示す。この応用例では、ドルビープロロジ
ックデコーダ１０から２個のリアスピーカＳＰ（Ｓ）に
送られるモノラル音声信号（Ｓ−ｃｈ）を同一の音声信
号に二分し、このうちの一方の音声信号を移相フィルタ
１で移相し、この移相した音声信号と、この二分した音
声信号のうち移相フィルタ１を経ていない残りの一方の
音声信号とを、Ｓ−ｃｈの疑似ステレオ音声信号として
２個のリアスピーカＳＰ（Ｓ）の一方ずつでそれぞれ再
生させるようにしている。

【００２８】この応用例によれば、ドルビープロロジッ
クシステムにおいて、Ｓ−ｃｈについても疑似的にステ
レオ感が作り出されるので、一層の音場の広がり感が得
られるようになり、しかも聴取者に逆相感を与えること
もない。

【００２９】以上では、図１の音響再生装置にモノラル
音声信号を入力する応用例について説明したが、最後
に、この音響再生装置にステレオ音声信号を入力する応
用例を、図７，図８を参照して説明する。

【００３０】図７の応用例では、ステレオ音声信号を構
成するＲ−ｃｈ，Ｌ−ｃｈの２チャンネルの音声信号を
左右一対のスピーカＳＰ（Ｒ），ＳＰ（Ｌ）の一方ずつ
でそれぞれ再生するシステムにおいて、減算器２でこの
２チャンネルの音声信号の差分をとり、この差分の信号
を遅延回路３で所定時間（この時間はゼロであってもよ
い）遅延させた音声信号を同一の音声信号に二分し、そ
のうちの一方の音声信号を移相フィルタ１で移相させ、
この移相させた音声信号を一方のチャンネルの音声信号
に加えて得た音声信号と、この二分した音声信号のうち
の残りの一方の音声信号を移相フィルタ１を経ずに残り
の一方のチャンネルの音声信号に加えて得た音声信号と
を、疑似ステレオ音声信号としてスピーカＳＰ（Ｒ），
ＳＰ（Ｌ）の一方ずつでそれぞれ再生するようにしてい
る。

【００３１】この応用例によれば、ステレオ音声信号を
再生するシステムにおいて、原ステレオ音声信号をその
まま再生する場合よりも一層の音場の広がり感が得られ
るようになり、しかも聴取者に逆相感を与えることもな
い。

【００３２】次に、図８の応用例では、図７と同じくス
テレオ音声信号を再生するシステムにおいて、減算器２
でこの２チャンネルの音声信号の差分をとり、この差分
の信号を遅延回路３で所定時間（この時間もゼロであっ
てもよい）遅延させた音声信号を同一の音声信号に二分
し、そのうちの一方の音声信号を移相フィルタ１で移相
させ、この移相させた音声信号と、この二分した音声信
号のうち移相フィルタ１を経ていない残りの一方の音声
信号とを、Ｓ−ｃｈの疑似ステレオ音声信号として２個
のリアスピーカＳＰ（Ｓ）の一方ずつでそれぞれ再生す
るようにしている。

【００３３】この応用例によれば、ステレオ音声信号を
再生するシステムにおいて、ステレオ音声信号に基づい
て疑似的にステレオ感のあるＳ−ｃｈの音声信号が作成
されて再生されることにより、疑似的にサラウンド信号
が再生されるようになるので、一層の音場の広がり感が
得られるようになり、しかも聴取者に逆相感を与えるこ
ともない。

【００３４】尚、以上の各例では疑似ステレオ音声信号
をスピーカで再生しているが、スピーカの代わりにヘッ
ドフォンで再生するようにしてもよく、その場合にも、
やはり聴取者に逆相感を与えることなく疑似的に音場の
広がったステレオ感が得られることはもちろんである。
また、本発明は、以上の例に限らず、本発明の要旨を逸
脱することなく、その他様々の構成をとりうることはも
ちろんである。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る音響再生装
置によれば、聴取者に逆相感を与えることなく、しかも
コスト高を招くことなく、疑似的にステレオ感を作り出
すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る音響再生装置の基本的構成の一例
を示すブロック図である。

【図２】図１の移相フィルタの周波数特性の一例を示す
図である。

【図３】図１の移相フィルタの回路構成の一例を示す図
である。

【図４】図１の音響再生装置の応用例を示すブロック図
である。

【図５】図１の音響再生装置の応用例を示すブロック図
である。

【図６】図１の音響再生装置の応用例を示すブロック図
である。

【図７】図１の音響再生装置の応用例を示すブロック図
である。

【図８】図１の音響再生装置の応用例を示すブロック図
である。

【図９】ドルビープロロジックシステムの一例を示すブ
ロック図である。

【図１０】従来の疑似ステレオ化手法の一例を示すブロ
ック図である。

【図１１】従来の疑似ステレオ化手法の一例を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１‥‥移相フィルタ、２‥‥減算器、３，１２‥‥遅延
回路、１０‥‥ドルビープロロジックデコーダ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音声信号を移相するための、所定の低周
   波数領域では移相量がゼロであり前記所定の低周波数領
   域よりも高い周波数領域では移相量が１８０度にまで増
   大する移相手段を備え、前記移相手段で移相した音声信
   号と、前記移相手段を経ていない音声信号とを用いて、
   ２系統の出力音声信号を得るようにしたことを特徴とす
   る音響再生装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の音響再生装置におい
   て、 モノラル音声信号が、右左２チャンネルの音声信号に二
   分され、 前記２チャンネルのうちの一方のチャンネルの音声信号
   を前記移相手段で移相した音声信号と、前記移相手段を
   経ていない前記２チャンネルのうちの残りの一方のチャ
   ンネルの音声信号とを、前記２系統の出力音声信号とす
   ることを特徴とする音響再生装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の音響再生装置におい
   て、 モノラル音声信号が、右左２チャンネルの音声信号と所
   定時間だけ遅延される音声信号とに三分され、 前記遅延された音声信号を前記移相手段で移相した音声
   信号を前記２チャンネルのうちの一方のチャンネルの音
   声信号に加えて得た音声信号と、前記遅延させた音声信
   号を前記移相手段を経ずに前記２チャンネルのうちの残
   りの一方のチャンネルの音声信号に加えて得た音声信号
   とを、前記２系統の出力音声信号とすることを特徴とす
   る音響再生装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の音響
   再生装置において、 左右２チャンネルのステレオ音声信号の差分をとった音
   声信号を所定時間だけ遅延した音声信号が二分され、 前記二分された音声信号のうちの一方の音声信号を前記
   移相手段で移相した音声信号と、前記移相手段を経てい
   ない前記二分された音声信号のうちの残りの一方の音声
   信号とを、前記２系統の出力音声信号とすることを特徴
   とする音響再生装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の音響再生装置におい
   て、 左右２チャンネルのステレオ音声信号の差分をとった音
   声信号を所定時間だけ遅延した音声信号が二分され、 前記二分された音声信号のうちの一方の音声信号を前記
   移相手段で移相した音声信号を前記２チャンネルのうち
   の一方のチャンネルのステレオ音声信号に加えて得た音
   声信号と、前記移相手段を経ていない前記二分された音
   声信号のうちの残りの一方の音声信号を前記２チャンネ
   ルのうちの残りの一方のチャンネルのステレオ音声信号
   に加えて得た音声信号とを、前記２系統の出力音声信号
   とすることを特徴とする音響再生装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の音響
   再生装置において、前記２系統の出力音声信号が左右一
   対のスピーカで再生されることを特徴とする音響再生装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至５のいずれかに記載の音響
   再生装置において、前記２系統の出力音声信号がステレ
   オヘッドフォンで再生されることを特徴とする音響再生
   装置。