JPS6022898A - 音響再生装置用デコ−ダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音響再生装置に関し、更に詳しくいえば３６０
度の方位にわたって拡がる音源からの音を聞き手が識別
できるようにした音響再生装置に関する。

特許願昭和４７年第１２１４１号（特開昭４７−１８３
０１号）明細書には２本の伝送チャンネルを用い、３６
０度の方位にわたって拡がる音源からの音を聞き手が識
別することができるようにした音響再生装置が開示され
ている。この明細書に開示された装置において１本のチ
ャンネルは全ての水平方向からの音を互いに等しい利得
で含むいわゆる全方向信号を伝送し、他のチャンネルは
全ての水平方向からの音全利得１で含んでいるが、適当
な基準方向から測った方位角に関連した、好ましくは等
しい、対応する全方向信号に関する位相推移金有してい
るいわゆる方位信号を伝送する。

この方位信号は位相差が９０度の２つの信号に分解する
ことができる。これらの信号が正方形の四ＩＴＩＩに配
置べされた４つのスピーカに与えられたとすると、１つ
の信号は第１の隣接スピーカ対に対するイご一シー）と
、他の２つのスピーカからなる第２の隣接スピーカ対に
対する信号との間の信号強度の差を示す第１の差イ、−
１号を構成し、他の信号は第１の隣接スピーカ対と第２
の隣接スピーカ対とからそれぞれ１つのスピーカを含む
第３のＲＪ＆スピーカ対に対するＧｆ号と、第１の隣接
スピーカ対と第２の隣接スピーカ対とからそれぞれ他の
スピーカを含む第４の隣接スピーカ対に刻する信号との
間の信号強度の差を示す第２の差信号を構成する。

本発明の目的は、聴取位置を囲む少くとも３個のスピー
カに出力信号を供給する出力手段と、聴取位置における
音圧および音波全伝播する媒質の粒子速度をそれぞれ表
わす圧力信号および速度信号または該圧力信号および速
度信号の複累線形結合からなる少なくとも２つの入力信
号を受入する入力手段と、前記入力手段と前記出力手段
との間に配設され、所定周波数より上の周波数の前記圧
力信号に与えられる利得を前記所定の周波数よシった値
が、所定周波数よシ下の周波数の前記圧力イぎ号に与え
られる利得を前記所定の周波ｉｑよυ下の周波数の前記
速度４３号に与えられる利ＫＦｊで割った値よシ大きく
なるような周波数依存利イ↓）を前記圧力信号および前
記速度信号に対して与える利得調整手段とを具えた音響
再生装置用デコーダを提供することにある。

４個のスピーカ全長方形配置した装置では、前記所定周
波数よシも十分に低い周波数に対して速度信号は圧力信
号の約２倍の利得を持つのが好ましい。

ある特定の周波数帯より高い周波数と低い周波数とで異
った処理の必要が、１９７４年にパリ国際音楽７エステ
パルにおいて公表された雑誌「ジュルネデテユード」（
パリの出版社ラジオ社発行）のエム、ニー、ジャーソン
氏の論文「３元音抱・におけるマトリクスおよびデスク
リートシステムの実現に関する音響心理学的条件」と、
［ワイヤレス・ワールドＪ１９７４年１２月号の４８３
から４８６波−ジ所載のエム、ア、ダルシンの「包囲音
の心理音響学」において十分に論じられている。

これらの文献の内容を要約すれば、空気中を伝播する音
の波長の２分の１が人間の両耳間の距離にはは゛等しい
周波数（７００Ｈｚ）よシも十分に低い周波数に対して
は、両耳に届く音の振幅は事実上回じであるから頭は音
波に対する妨害とはならない。したがって、音の位置識
別のためにこの低い周波Ｖにおいて利用できる唯一の情
報は、両方の耳で受ける音の位相差である。それよシも
高い周波数では位相関係は音の位置識別のために第１に
、塩型なものではなくなり、聞き手を囲むエネルギーの
場の方向性が重要となる。これら２つの状態の間には、
先に特定の周波数帯と呼んだ遷移周波数（１；−がある
。この遷移周波数帯は１（）０〜１００゜１−ｆ　Ｚの
１（東回に含まれる。この範囲の下端部におけるかＪ　
Ｋ＜２ｈ″１４波数Ｉ′ｉ聴取範囲を広げる。好適な値
は約３２０　Ｈ７，である。

なおこの明細碧で用いるパ圧力”および”速度”という
用藺は、窒気のような流体内の音響場に用いられるとき
、ある点における圧力およびその点における平均粒子速
度、すなわち流体の速度にそれぞれ関係する。流体流が
非粘性で、圧力変動が平均圧力に対して非常に小さい状
況下において（空気中における方向性音の再生に関して
は常にそうである）、流体の速度は、各周波数におりる
音場圧力の方向性導関数、すなわちグラジェントに比例
する。

音場の速度を表わす情報はまた音場の圧力の方向性導関
数を表わすので、圧力および速度情報全表わす信号は、
ある点およびその近傍におりる音場の方向性動作を決定
する。

カーテシアン直交座標（Ｘ　ｈ　ｙｒ　Ｚ　）の原点（
０，０，０）に音速Ｃで到来する平面波に関して、 であるので（ここでｔは時間である）、自然の、づ−な
わら多スピーカシステムで再生されたもので（ｒ、１な
い遠方からの音の速題の全ての大きさは圧力の時間導関
数の値と固定された関係を有する。

昌ＩＩ＋Ｐ＋ｊ、′４における速度という用語の使用は
音響の文献において一般的である（例えばＣｈａｐｔｅ
ｒ　ＸＩｏｆ　Ｊ、Ｗ−３，Ｒａｙｌｅｉｇｈ、Ｔｈｅ
ｏｒｙ　ｏｆ　５ｏｕｎｃＬ　ｖｏｌ、２１Ｄｏｖｅｒ
　Ｐｕｂｌｉｃａｔｌｏｎｇ＋　１９４５ｉみよ）。

ここに、拘止領域における参照点での圧力を表わすイハ
号が“全方向性”という仕方で方向性をもってエンコー
ドされた音全含み、同じ参服点での速ｊＷ金表わす信号
が“方位″という仕方で方向性をもってエンコードされ
た音を含むという必要条ｆ目ま存在しない。一般に、１
全方向性“という意味は、全ての方向からの音がその信
号内において各周波数で一定の利得および位相？有して
いることであり、他方°゛方方位倍信号、参照方向から
時言１方向の角θで到来した音に関してｅｆ：ｊ′”’
ｃｏｓｏ±ｊｄｎθ（ここで士は全ての音に関して同様
である）に比例する複素利得を有する全ての水平方向か
らの音を有している信号と理解されている。

以下、図面全参照して本発明の詳細な説明する。

以下の説明においては、別々の並列チャンネルに別々の
位相推移を行う１組の移相回路に言及するが、各場合に
おいて指定される位相推移は相対位相推移であシ、希望
に応じて全てのチャンネルに一様な付加的位相推移を行
わせること全理解されたい。同様に、ある特定の利得を
並列チャンネルに加えることを指定される場合には、そ
れらの利得は相対利得であシ、共通の付加的総合利得を
希望によセ全でのチャンネルに加えることができ本発明
の詳細な説明する前に、長方形スピーカ配置に使用する
のに適当なデコーダの基本的な形式と、■α方体スピー
カ配置に使用する対応するデコーダの基本的な形式につ
いて説明する。これらの２種類のデコーダを以下の説明
では荀αデコーダ、ｗｘｙｚデコーダとそれぞれ呼ぶこ
とにする。

本発明はこれらのデコーダの任意のものに適用できる。

まず第１図を参照して、点ｌＯを中心とする聴取場所は
長方形アレイに配列される４個のスピーカ１１，１２，
１３．１４によシ囲丑れる。スピーカ１１と１２は矢印
１５により示されている基準方向に対して、中心点１０
において等しい角度θをなす。スビーカエ３はスピーカ
１工との対角線上の反対側の端部に配置され、スピーカ
１４はスピーカ１２と対角線上の反対側の端部に配置さ
れる。従って、基準方向を順方向と仮定すると、スピー
カ１１は左前方位置に配置され、スぎ一力１２は右前方
位置に、スピーカ１３は右後方位置に、スピーカ１４は
左後方位置に配置されることになる。これらのスピーカ
１１〜１４はデコーダ１６からそれぞれの出力信号ＬＦ
、ＲＦ、ＲＢ。

ＬＢを受けるように接続される。デコーダ１６は２つの
入力端子１７．１８を持ち、受ける全方向信号Ｗｌは入
力端子１７に加えられ、方位信号Ｐ。

は入力端子１８に加えられる。

第２図は角度θ＝４５°の時にデコーダ１６として使用
するのに適当な公知のＷＸＹデコーダを示す。

このデコーダは百回路２０と振幅マトリックス２２の形
をとる。凹α回路２０は全方向出力信号Ｗと、前方−後
方差出力信号Ｘと、左−右差出力信号Ｙとを発生する。

これらの信号は振幅マ）　ＩＪワックス２に加えられ、
信号を受けた振幅マトリックス２２は要求されている出
力信号ＬＢ　、　ＬＦ　。

ＲＢ　、ＲＦを発生する。

凹α回路の性質は入力信号の形式に依存する。

入力信号が図示のように全方向信号Ｗ！と、との信号Ｗ
１と同じ振幅であるが全方向信号Ｗ１との位相差が所定
の方向を基準とした方位角のマイナスに等しい方位信号
ＰＨとで構成されているとすると、−回路２０の出力は
その入力に次のように関連する。

Ｗ＝Ｗ。

Ｘ＝−ｐ。

〆７ 振幅マトリックス２２は次のような方程式群の機能を満
たす。

ＬＢ　＝　−ｃ　−Ｘ十Ｗ＋Ｙ　） ＬＦ”＝−（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ　） ＲＦ＝　−（Ｘ＋Ｗ−Ｙ　） ＲＢ＝−（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ） 実際にはとのデコーダは前記特許願昭４７年第１２１４
１号（％開昭４７−１８３０１号）の第５図に示されて
いるデコーダと同じものであシ、移用回路はＷ冶′回路
の能動部分として機能し、加豹器およびイルγ相反転器
は振唱マ）　ＩＪフックスじて４種類の出力信号ＬＢ　
、ＬＦ　、ＲＢ　、ＲＦを発生するものはどのようなデ
コーダでも司α回路および振幅マトリックスと等しく、 ｊ（−ＬＢ＋　ＬＦ＋ＲＢ−４Ｆ）　＝　０であれば酊
デコーダを構成する。

凹α回路２０は２個以上の入力端子を持つことができる
。

ＷＸＹＺ　７”コーグは、高さ情報を発生し、かつ直方
体の各隅に配置される８個のスピーカを採用する音響再
生装置に使用できる。次に第３図を参照して、３つの入
力信号がｗｘｙｚ回路２４に加えられるっこの回路２４
は第２図の対応する信号と同じ意味を持つ出力信号ｗ、
ｘ、ｙと、上−下差信号２とを発生する。これらの信号
は■形振幅マトリックス２６に加えられる。このＨ形振
幅マトリックス２６は８種類のスピーカ信号ＬＢＵ　、
　ＬＦＵ　、　ＲＦＵ　。

ＲＢＵ　、　ＬＢＤ　、　ＬＦＤ　、　ＲＦＤ　、　Ｒ
ＢＤを発生する。これらの信号は第４図の対応する基準
点に設けられているスピーカに加えられる。Ｗ口′２回
路の構成は入力信号の性質に依存する。■形マ）　ＩＪ
ワックス６からの出力信号は次のようにして入力信号に
関連づけられる。

ＬＢＵ＝−）（−Ｘ＋Ｗ＋Ｙ十Ｚ） ＬＦＵ−４−（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ十Ｚ　） ｎＦＵ＝＋＜　Ｘ＋Ｗ−Ｙ＋Ｚ　） ＲＢＵ−４（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ＋Ｚ　） ＬＢＤ＝４−　（−Ｘ十Ｗ十Ｙ　Ｚ　）ＬＦＤ　＝支□
（Ｘ＋Ｗ＋Ｙ−２） ＲＦＤ＝＋（Ｘ＋Ｗ−Ｙ−Ｚ） ＲＢＤ−４−（−Ｘ＋Ｗ−Ｙ−Ｚ　） 二次元の場合については、どのようなデコーダもｗｘｙ
ｚ回路および振幅マトリックスと等価であシ、従って次
式が満足されればｗｘｙｚデコーダを構成する。

（ＬＢＵ＋ＬＢＤ）−（ＬＦＵ＋ＬＦＤ）＋（ＲＦＵ＋
ＲＦＤ）−（ＲＢＵ＋ＲＢＤ）＝０（ＬＢＤ＋ＲＢＤ）
−（ＬＦＤ＋ＲＦＤ）＋（ＬＦＵ＋ＲＦＵ）−（ＬＢＵ
＋ＲＢＵ）＝０（Ｌ、ＢＤ＋ＬＦＤ）−（ＬＢＵ＋ＬＦ
’Ｕ）＋（ＲＢＵ−ＩＦＵ）−（ＲＢＤ＋ＲＦＤ）＝０
（ＬＢＵ−Ｉ、ＢＤ）−（ＬＦＵ−ＬＦＤ）＋（ＲＦＵ
−ＲＦＤ）−（ＲＢＵ−ＲＢＤ）＝ＯＭび第１，２図に
示すスピーカ配置および趙デコーダを参照して、Ｗ信号
に対してＸ信号とＹ信号との利得を設整して、θ（，４
５°の時に得られる非正方形配置を補償するためのレイ
アウト制御ユニットが設けられる。たとえば、θ〈４５
°の時には前方マイナス後方信号に対する利得はスピー
カの前方−後方分離が大きくなるので低くせねばならず
、同様にして左マイナス右信号に対する利得は横方向の
スピーカ分離が小さくなるので補償するために高くせね
ばならない。

次に第５図を参照して、ｗｘｙ回路２０と■形マトリッ
クス２２との間にレイアウト制ｆｉ１４＋ユニット２８
が接続される。このレイアウト制御ユニット２８は、Ｘ
信号に利得４１θを、Ｙ信号に利得、／Ｔ部θをそれぞ
れ与える利得調＃１器２９，３０を有する。レイアウト
制御ユニット２８は振幅マトリックス２２に入力Ｗ’ｌ
Ｘ’ｌＹ’を力える。

レイアウト制御ユニット２８の回路構成の一例を第６図
に示す。利得調節器２９．３０は反転増幅器３２．３４
をそれぞれ有し、各反転増幅器２９．３０は帰還抵抗Ｒ
と、入力抵抗Ｓと、出力抵抗Ｔとを有するっ利得調節器
２９．３０のそれぞれの出力端子ｘ／　、　ｙ／はポテ
ンショメータＵを介して相互に接続される。抵抗Ｒは都
合の良い任意の値を持ち、月？テンショメータＵはＵ〈
７丁りとなるような飴を有する。ここにＬは全ての入力
信号に対する振幅マトリックス２２の入力インピーダン
スである。そうすると、 とすると、ＸＣ号とＹ信号に対する利得は、θが０〜９
０度の時に良い近似で、それぞれｄｓＩｎθおよび）／
Ｔｃｏ！＋θとなる。実際にはθを約２５〜６５１−α
の範囲に保つことが好ましい。その叩出は、この範囲外
では聴取位置において隣接するスピーカ対のうちの２個
のスピーカによシ張られる角度が不便なほど大きくなる
からである。この角度範囲１．１：　、ＩＩ＋テンショ
メータＵに固定抵抗を直列接続し、全体の抵抗値を同じ
に保つようにボテンシ寥メータＵの抵抗値を低くするこ
とによジ制限できる。

レイアウト制御ユニット２８へのＷ入力信号は、等しい
抵抗値Ｒの帰還抵抗と入力抵抗を有する反転増幅器３５
によシ出力端子Ｗ′に与えられ、それによと可変利得回
路によ）Ｘ信号とＹ信号に加えられる位相反転にＷ信号
の位相を一致させる。

Ｘ信号とＹ信号の相対振幅を変えることは、全方向信号
Ｗ１に対して方位信号ＰＫの位相を乞えるのと全く同じ
効果がある。

Ｘ信号に対する上記利得ｙ’２ＩｔｈＩθとＹ信号に対
−７・る上記利得ｙ’Ｔｃｘｓθは理想的な利得に対す
る第１次近似である。良好な近似は利得がそれぞれ　が
）／り晒θ４にμｓθの形の時に得られる。約５００Ｈ
ｚ下の周波数ではＫＯ好適な形は次式で与えられる。

これはθ＝４５°の時にはほぼ１に等しい。上記よシ高
い周波数では好適な値はに−１である。もし前記したよ
うにそれらの利得が周波数に依存しないとすると、上記
のようにに＝１の選択は全ての周波数で満足される。

同様な技術を直方体の各隅に配置される８個のスピーカ
のだめのＷＸＹＺ　７−’コーグに関連して使用できる
。第７図に示すようなスピーカ配置用のデコーダを得る
ために、第３図に示すデコーダを、ｗｘｙｚ回路と■形
振幅マトリックス２６との間に、それぞれｘ、ｙ、ｚチ
ャンネル用の利得制御器３８　、４　（１、４２を有す
るレイアウト制御ユニット３６を挿入することによシ第
８図に示すように改装する。５００　Ｈｚよシ高い周波
数と低い周波数に：２ＮＩする近似最適利得を第１表に
示す。

７、／′ 、／′ 、／ ／ 、／′ 第■衣 長方形スピーカ配置デコーダに対するのと同様に、利得
を周波数に依存しないものとすると、高い周波数に対し
て示した匝を用いることができる。

これらの値は第■表に示す値と等価である。

第■表 ここに、 １，１．１ ｓｉｎθ　部θｍｌｎφ　焦θ焦φ 利得調節器３８，４０．４２は第６図に示す利得調節器
２９．３０と同様にして構成でき、利得調節器４０．４
２は縦続接続された２つの段を有する。そのうちの１つ
の段の利得はＺＴ、θであシ、他の段の利得は、利得調
節器４０に対しては）／Ｔ＝１−φ、利得調節器４２に
対しては）／Ｔｃｏｓφである。

第８図に示すｗｘｙｚ回路２４に加えられる３つの入力
（Ｂ号は信号Ｗ４、Ｙ４、ｖ４の面線的な組合わせで構
成できる。ここにＷ４は全ての音響方向を同一の利得で
ピックアップする全方向信号、Ｙ４は利得４ｙで音をピ
ックアップした結果得られる信号、■４は方向利得β（
ｘ−ｑｊｚ）で音をピックアップした結果得られる信号
である。なお、ｑは実定数、Ｘ、ｙ、Ｚは音の方向であ
る。そうするとｗｘｙｚ回路２４の出力はその入力に次
式のように関連づりられる。

Ｗ　＝　Ｗ４ Ｘ　＝　ｆＶ４ Ｙ　＝　ｆＹＡ Ｚ＝ｆｊｑＶ４ ここでｆは実定数である。理想的には低い周波数ではｆ
＝＝１であシ、中間周波数では でおる。

方向軸を交換することによυ他の符号化装置を得ること
ができることは明らかでおる。たとえば、方向性利得が
１、ｘ−ｊｑｙｓｚまたは１、Ｘｓ）’ｊｑｚであるよ
うな信号について考えてみると、対応するデコーダはそ
れに従って信号路を交換することによシ得られる。

以上説明したデコーダは、約７００　Ｉ（ｙ、よシ高い
音と低い音に対して人間の耳が局部化するような種々の
機構のための特殊な備えはしていない。これらの差を考
慮に入れるデコーダは、低い周波数では「理想的な」低
周波構成に近づき、高い周波数では「理想的な」高周波
構成に近づく、周波数に依存するマトリックスを採用す
る。その中ではデコーダマトリックスが中間の構成と寿
るような周波数め遷移領域もある。理論的にはこの遷移
領域の中心は：￥’］７００Ｈｚにすべきである。実際
には、この遷移領域の中心が１００〜１０００　Ｈｚの
範囲内にあれは満足すべき結果を得ることができるが、
聴取領域の中心から離れている位置での良好な聴取条件
は、この領域の中心が７００Ｈｚ　より低い時に最も良
く得られ、３２０　Ｈｚの値は特に適当であることが見
出されている。

４つの局部化基準があることが見出されている。

そのうちの２つは電圧利得に関連し、低い周波に゛おい
て優勢である。他の２つの基準は信号が従うエネルギ利
得に関連し、高い周波数で優勢である。

記号ＬＢｖ、　ＬＦｖ、　ＲＦｖ％　ＲＢｖは装置全体
、すなわち、第１図に示されている４個のスピーカに信
号を与える元のエンコーダとデコーダをある方向のモノ
ーラル音が通された時にそのモノーラル音が受ける複素
電圧利得を衣わす。そうすると、希望する見かけの水平
角がφであるような音に対しては、Ｘとｙが式 によシ与えられるマキタ条件として知られているよシ重
要な低周波条件を ＸＱＩＳθ＝ｒｃｏｓφ ｙ画θ＝ｒ廁φ の形で表すことができねばならない。ここにｒｔｉ正の
数である。記号Ｒｅは実数部であることを示す。

この条件が満足されるとすると、音の正しい見かけの方
向が低い周波数で得られる。しかし、速度条件として知
られている第２の条件も満足されなければ、音の見かけ
の方向は聞き手が頭を動かすと不安定になシがちである
０速度条件は（Ｘ邸θ）２＋（ｙ内θ）２＝１ である。遷移周波数よシも高い周波数においては、最も
重要な条件は で与オ８ら′ｉする量Ｘゆとｙゆが ｘＦ、。θ”　ｒｇ房φ Ｙ　Ｅ　ｓｌｎθ＝　ｒ、ｓｉｎφ の形で衣わすことができね−１ならないいわゆるエネル
ギベクトル条件である。これは正しい音の局部化な決定
するが、高い周波数における音の見かりの方向を、聞き
手が頭を動かし７た時にも安定させるべきだとすると、
エネルギ大きさ条件に従って、−ハ（Ｘ−θ）　２＋　
（ｙｅｓ石θ）２　を全ての方向についてできるだけ犬
きくすることが更に必要である。

実際には、他の方向における安定度を改善するためＶｔ
ＣＰ、Ｊ、ある方向における上記量の大きさをぎせいに
する必要があることもある。もちろん、このｉ６は１を
こえることはない。

低い周波数における基本的な刊の方向を決定するマギタ
東件と、高い周波数におりる基本的々音の方向を決定す
るエネルギベクトル条件は最も重要である。遷移周波数
附近の周波数領域においては、これらの理論のうちいず
れが重要であるかは正確にはわからないから、その領域
では両方の条件が満足されることが重要である。マキタ
条件またはエネルギベクトル条件のいずれかを満足させ
る任意の酊デコーダ、またはｗｘｙｚデコーダは両方の
条件を自動的に満足させることを数学的に示すことがで
きる。すなわち、たとえば全ての周波数でマキタ榮件を
満足させるＷＸＹデコーダまたはｗｘｙｚデコーダは、
全ての周波数において正しい音の局部化を与える。これ
は前記したデコーダに適用される。聞き手の頭が動いた
時の音の見かけの方向の安定度を良くするためには、高
い周波数におけるエネルギ大きさ条件と、低い周波数に
おける速度条件とを満足させることが必要である〇これ
には周波数に依存するデコーダの使用を含む。

第９図は要求された周波数依存性を与えるために改装し
た、第５図に示すデコーダに類似するデコーダを示す。

Ｘ信号路とＹ信号路・には同一のＩ形シェルフ・フィル
タ４４．４６がそれぞれ接続される。Ｗ信号路には■形
シェルフ・フィルタ４８が接続される。これらのシェル
フ・フィルタ４４．４６．４８はほぼ同一の位相応答を
有し、遷移周波数以下の低い周波数で利得１を有し、遷
移周波数以上の高い周波数で別の利得を有し、遷移周波
数附近の周波数帯を横切って低周波利得から高周波利得
まで円滑に動く。図示のように、デコーダに加えられる
入力が全方向信号Ｗ１と位相信号ｐ、の形をとっている
と、エネルギ大きさ条件に従って高い周波数を最適に再
生するために、全てのシェルフ・フィルタ４４．４６．
４８の相対利得は遷移周波数帯よシ高い周波数ではｌで
ある。

遷移周波数帯以下の周波数では■形シェルフ・フィルタ
に対する■形シェルフ・フィルタの利得はｇｌｎ２θ である。これはθが３０〜６０度の範囲にある時ニ１゛
はぼ２でおる。従って、遷移周波数帯以下の周波数にお
けるＩ形シェルフ・フィルタの利得は■形シェルフ・フ
ィルタの利得の２倍である。

この種の特別なデコーダの回路を第１０図に示す。必要
とする部品の数を減少するために１、シェルフ・フィル
タとレイアウト制御ユニットは改装した司α回路５０の
前に設けられる。このことは■形シェルフ・フィルタ４
４．４６をＸ信号路とＹ信号路にそれぞれ設ける代シに
、１個の■形シェルフ・フィルタ５２を方位信号路に接
続することを意味する。レイアウト制御ユニット２０は
席α回路５０に２つの位相入力を与える。この児α回路
５０は２個の０°移相回路５４．５６と、１個の９０°
移相回路５８とを有する。

シェルフ・フィルタ４８は次式で与えられる複素周波数
応答を持つことを要求される。

ここにａ、は低周波利得、ｂ、は高周波利得である。

このフィルタは抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３とコンデンサＣ１
とで構成される抵抗−容量回路網に接続される増幅器６
０と、一方の分岐に増幅器６２とコンデンサＣ２を有し
、他方の分岐に増幅器６４と抵抗Ｒ４を有し、前記抵抗
−容量回路網に接続される並列回路とで構成される。２
００　Ｈｚの遷移周波数に対しては周波数応答と回路成
分の値は第１［１ｉに示されるよりな１直を有する。

第　■　表 ａｌｏ、６３２５ １１ Ｔ１９４６．３μＢ。

Ｔ２　８３８．８１’ｓ　。

増幅器６０の利得　１．２６４９ 増幅器６２の利得　−１ 増幅器６４の利得　Ｉ Ｒ１０，１３２５Ｒ Ｒ２０，３６７５Ｒ Ｒ５０，５Ｒ８ ＲｏＣ，３２３７μＳ。

Ｒ４Ｃ２Ｔ２ 抵抗Ｒ６とＲ４の値は設計の都合に従って任意に選択さ
れる。

方位信号Ｐに対するシェルフ・フィルタ５２は次のよう
な複素周波数応答を有する。

ここにａ５は低周波利得、ｂ５は高周波利得である。

シェルフ・フィルタ５２は増幅器６６と抵抗Ｒ５との内
列回路と、増幅器６８とコンデンサＣ３との直列回路と
の並列回路で構成される。種々の回路部品の値を第■に
示す。

第■表 ８３２　ａ　１ ３ｂ１ Ｔ５６６９・２”°′ 移相器５４の利得　１．２６４９ 移相器５６の利得　−１ Ｒ５Ｃ３７５２，６ｉ日。

抵抗Ｒ５の抵抗値は設計の都合に従って任意に選択され
る。

レイアウト制御ユニット２８は利得がＬ７０７の増幅器
７０と、百回路５０の２つの移相回路５６．５８への出
力端子に直列接続される２個の固定抵抗７２．７４と、
前記出力端子の間に接続される固定７６．７８とポテン
ショメータ８０により構成される直列回路とで構成され
る。ポテンショメータ８０の可動接点は接地される。固
定抵抗７６．８０の抵抗値はポテンショメータ８０の抵
抗値の２分の１に等しい。固定抵抗７２　、７４の抵抗
値はポテンショメータ８０の抵抗値の１４１４倍の抵抗
値を有する。増幅器６０はレイアウト制御ユニット２８
の２つの出力端子におけるエネルギの和が、その入力端
子におけるエネルギに等しくなるようにする。

第１０図に示す回路は信号Ｐ、の入力路に高域フィルタ
８２も含む。この高域フィルタ８２はコンデンサ８４と
ポテンショメータ８６とで構成される。この高域フィル
タ８２の目的は、スピーカと中央の聞き手との間の距離
にもとづく聴取位１６における影響を補償することであ
る。有限なスピーカ距離の影響は低音を大きくシ、聞き
手のところにおける音場の速度の低周波成分を移相させ
ることである。そうするとイメージ品質を低下させ、あ
る場合には両方の周波数における音像の場所に誤差を生
じさせる。

使用に際しては、フィルタの時定数が音が任意のスピー
カ１１〜１４から聴取場所の中心１゜（第１図）まで伝
わるのに要する時間に等しいよ。

うに、ポテンショメータ８６の設定が調節される。

号？テンショメータ８６にはこの設定を容易にするため
に、距離で校正した目盛をなるべく設けるようにする。

第１図に示すように、スピーカ１１〜１４は中心点１０
からなるべく等距離に配置する。中心点１０から各ス♂
−力までの距離を互いに違えるのが必飲だとすると、主
観的に満足な結果が得られるまで、よシ遠いスピーカに
対する信号の振幅利得を大きくする。

低い周波数と高い周波数において人の耳にょシは、ｗＸ
Ｙｚデコーダに加えることができる。それぞれのｌ形シ
ェルフ・フィルタはｘ、ｙ、ｚチャンネル内に接続され
、■形シェルフ・フィルタはＷチャンネル内に接続され
る。大刀信号が全方向信号と、それぞれの方向利得が鱈
侵、　！：月、心で方向余弦（Ｘ　１７　＃　Ｚ　）で
与えられる到達方向からの音をピックアップして得られ
る３個の信号とで構成される４チャンネル信号である場
合には、それらのシェルフ・フィルタの低周波利得と高
周波利得は次の通シである。

フィルタ　低周波利得　高周波利得 ｘ　Ｉ　Ｋ ＩＩ　Ｉ　Ｊ’ｉ− 第１１図はいわゆるディスクリート形４チャンネル信号
に使用するための本発明のデコーダを示す。そのような
４チャンネル信号は、長方形配置の隣接する２個のスピ
ーカに対応する両方のチャンネルに同相であるが強さの
異なるそのような４チャンネル信号を与えることにょシ
、そのようなＶｔ接する２個のスピーカの方位角の間の
水平方向に音を割当てるから、４つの入力チャンネルＬ
Ｂ、。

ＬＦ４．　ＲＦ、　、　ＲＢ、がある。前方からの方位
角φに対しては、４つの入力チャンネル内の信号利得を
そのような符号化の仕様は共通に使用される。

符号化された信号は第１３図に示すような司αデコーダ
により解読できる。ＣのデコーダのＷＸＹ回路８８は次
のような形の■形振幅マトリックス９０を有する。

Ｘ２−４−（−ＬＢ　、＋ＬＦ１＋ＲＦ１−ＲＢ、）Ｙ
２−４＝（ＬＢ１＋ＬＦ、−ＲＦｌ−ＲＢ、　）Ｗ２ゴ
→（ＬＢ１＋ＬＦ、＋ＲＦ、＋ＲＢ、　）Ｆ　＝＋（−
Ｌｎ、−１−ｔ、ｐ、−ＲＦ１＋ＲＢ１）振幅マトリッ
クス９０の差出力Ｘ２とＹ２はＯ０移相回路９２．９４
をそれぞれ介してＸ出力とＹ出力を与える。全方向出力
Ｗ２は０°移相回路９６を介して比例加算器１００に接
続され、対角線差出力Ｆは９０°移相回路９８を介して
比例加算器１００に接続される。比例加算器１００はＷ
２人力に利得０、７０７を与え、」Ｆ入力に利得０．４
５Ｆ＋を与えてそれら２つの入力を加え合わせてＷ出力
を与える。

Ｘ信号とＹ信号はＩ形シェルフ・フィルタ１０２゜１０
４に加えられる。シェルフ・フィルタ１０２゜１０４は
第１２図に示すシェルフ・フィルタ５２に類似するが、
低周波での利得は１、高周波での利得はＪである。Ｗ信
号は■形シェルフ・フィルタ１０６に加えられる。この
シェルフ・フィルタ１０６は第１０図に示すシェルフ・
フィルタ４８に類似するが、低周波での利得は１、高周
波での利得は拝である。シェルフ・フィルタ１０２゜１
０４の出力端子は可変高域フィルタ１０８゜１１０に接
続される。これらの可変高域フィルタ１０８．１１０は
第１０図に示す高域フィルタ８２と同一のもので、それ
らの制御ポテンショメータは連動するようになっている
。可変高域フィルタ１０８．１１０は第１０図を参照し
て説明したようにスピーカ近接に対する補償を行う。可
変高域フィルタ１０８，１１０の出力端子はレイアウト
制御ユニット１１２に接続される。レイアウト制御ユニ
ット１１２は一対の入力増幅器１１４゜１１６を有する
。これらの入力増幅器１１４゜１１８の利得は２．４１
４で、それらの出力端子は等しい抵抗１１８，１２０を
介してレイアウト制御ユニット１１２の出力端子に接続
される。抵抗１２２と、ポテンショメータ１２４と、抵
抗１２６とで構成される抵抗列は距離制御ユニットの出
力端子の間に接続される。ポテンショメータ１２４の抵
抗値と各種の抵抗の抵抗値との間の関係を第■表に示す
。表中Ｓは任意の値をとることができるＯ 第■表 部品　抵抗値 １１．８　０．７０７８ １２０　０．７０７８ １２２　０．２５８ １２４　０．５Ｏ８ １２６０，２５８ ポテンショメータ１１２に抵抗１２２，１２６を直列接
続することにより、レイアウト制御ユニットの調節範囲
を、第６図を参照して説明したように満足すべき結果を
得ることができる範囲に制限する。

氾１１図に示すデコーダは、２つのステレオチャンネル
Ｌ、Ｒを入力端子ＬＦ１．　ＲＦ、にそれぞれ接続し、
他の２つの入力端子ＬＢ１　＋　ＲＢｌを接地すること
によシ、従来のステレオ録音用の４スピーカデコーダと
しても使用できる。そのようなステレオ材料は４チャン
ネル対混合材料として処理される。これらの４チャンネ
ル対混合月料に対しては全ての音は象限−４５°〜＋４
５°で発生する。

本発明のデコーダはＴＭＸ　３チヤンネル装置からの信
号を解読するために使用できる。このＴＭＸ　３チヤン
ネル装置ではデコーダへの入力装置は次のような３つの
チャンネルより成る。

Ｌ　＝　＋　（Ｗ５＋ｊＰ３） Ｒ＝　＋　（Ｗ５−ｊＰ５） ＊ Ｔ−ｊＰ３ ここにｊＰｚ　はその水平方向利得がＰ３の水平方向利
得の複素共役である（「ジャーナＡ・・オブ・オーディ
オ・エンジニャリング・ソサエティ（Ｊｏｕｒ−ｎａｌ
　ｏｆ　Ａｕｄｉｏ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　５ｏｃ
ｉｅｔｙ）　Ｊ　１９７３′ｒＦＦ−１０月号（第２１
巻）６１４，６２４波−ジ所載のディー・エイチ・クー
パー（Ｄ、Ｈ，Ｃｏｏｐｅｒ）　１’ｒ、タカギ、Ｔ、
シかによるｒ　ＱＭＸキャリヤ・チャンネル・ディスク
（ＱＭＸ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｄｉｓｃ
）Ｊを参照）。

第１１図に示す百回路８８は第１２図に示すＷＸＹ回路
に代えることができる。Ｌ１Ｒ入力入力上Ｗ５＝　Ｌ＋
Ｒ ｊｌ’、、＝Ｌ−４ の形で■マトリックス１３０に加えられる。マトリック
ス１３０のＷ、出力はＯ０移相回路１３２に加えられ、
ｗＸＹ回路のＷ出力を形成する。マトリックス１３０の
ｊＰ３出力は０°移相回路１３４と一９０’移相回路１
３６の両方に加えられる。同様に、Ｔ”ＭＸ源からのＴ
、入力信号は一９００移相回路１３８と一１８０°移相
回路１４０とに加えられる。−９０６移相回路１３６と
１３８の出力は利得が０．７０７の比例加算器１４２で
互いに加え合わされる。この比例加９器１４２の出力は
ｗＸＹ回路のＸ出力を形成する。同様に、０°移相回路
１３４と−１８０゜移相回路１４０の出力は利得が０７
０７の比例加３１４器１４４で加え合わされる。この加
算器１４４の出力はＷＸＹ回路のＹ出力を形成する。

本発明のデコーダは前記クー・千−等の論文に記載され
ているＱＭＸ装置にも使用できる。ＱＭＸ装置はＴＭＸ
信号を利用する。このＴＭＸ信号においてはＴＴ倍信号
帯域幅が制限され、従って６　ｋＨｍ以上では利用でき
ない。このＱＭＸ装置用のデコーダにおいては、第１２
図に示す司α回路の代りに第１３図に示す百回路が用い
られる。このＷＸＹ回路はＩＶ形マトリックス１３０の
Ｗ出力とＪＰ小出力全通過フィルタ１４６とＩＩＩ形シ
ェルフ・フィルタ１４８を通され、ＴＴ大入力遮断周波
数が約２　ｋＨｚの低域フィルタ】５０全通される点が
、第１２図に示す席α回路と異なることがわかるであろ
う。

全通過フィルタ１４６と、シェルフ・フィルタ１４８と
、低域フィルタ１５０とははは同じ位相応答を持ち、２
　ｋＨｚよ多十分低い周波数では利得が１である。シェ
ルフ・フィルタ１４８の利得は高周波ではＶｌ−であり
、遷移周波数は低域フィルタ１５０の−６ｄＢ周波数に
等しい。

低域フィルタ１５０は縦続接続された２−）の同一ノ抵
抗−コンデンサ低域フィルタを有し、全通過フィルタ１
４６は低域フィルタ１５０の時定数と同じ時定数を有す
る抵抗−コンデンサ全通過フィルタであり、シェルフ・
フィルタ１４８は抵抗−コンデンサ、・シェルフ・フィ
ルタであって、ソの後に第１０図に示すＩＩ形シェルフ
・フィルタ４８に使用されているのと同様な構成の位相
補償全通過フィルタが接続される。

２人力司α回路の場合には、入力信号は実際の全方向入
力信号Ｗ１と方位入力信号Ｐｔである必要はない。それ
らの信号の任意の単一でない直線的な絹合わせを適当に
改装した酊回路に使用できる。信号ＱとＲは次式で示す
ように信号ＷとＰに関係づけられる。

Ｑ　＝　ａＷ、＋βＰ１ Ｒ−β〜、＋ａ＊Ｐ。

ここにａとβは複床数であフ、ａ＊とβ８はａとβの複
素共役であって、信号Ｗ１とＰｌの代シに使用できる。

その理由は、そのような信号のいずれも振幅が等しく、
位相が異なるからである。

本発明のデコーダは２個の信号Ｗ４とＰ４よル成るもの
と考えられる入力を解読するためにも使用できる。信号
Ｗ４は全ての方向の利得が１である全方向信号であシ、
Ｐ４信号は利得がｍａｘφ−ｊｄｎφの信号である。こ
こでφは前方゛がらの方位角１ｍは実数である。ｍ　＝
　１の時には信号Ｐ４はもちろん普通の方位信号である
４、信号Ｗ４とＰ４の形の入力は次式に従ってＷ府′回
路により解読できる。

ｗ＝’ｗ。

“＝４町２゛ 英国放送協会リサーチ・デ・臂−トメント、技術部門レ
ポート（Ｂｒ１ｔｉｓｈ　Ｂｒｏａｄ　Ｃａｓｔｉｎｇ
　ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ　Ｄｅｐａ
ｒｔｍｅｎＬＥｎｇｌｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｉｖｉｓｉｏ
ｎ　Ｒｅｐ、ｏｒｔ　）ＢＢＣＲＤ１９７４−２９所載
の「各種のクウォドラホニック・マトリックス・システ
ムの実際の性能（Ｔｈｅ　５ｕｂｊｅｃｔ１ｖｅ　Ｐｅ
ｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｖａｒｌｏｕｓ　Ｑｕａｄ
ｒａｐｈｏｎｌｃＭａｔｒｉｘ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　）　
Ｊという論文において記述されているｒ　ＢＢＣマトリ
ックスＧ」および「ＢＢＣマトリックスＨ」として知ら
れている符号化装置は、ステレオの左信号と右信号とに
対応するり、Ｒ信号を発生する。これらのり、Ｒ信号は
次のように信号ｗ４　、ｐ４信号の直線的な組合わせと
考えられることを示すことができる。

ｗ、＝γＬ＋γ＊Ｒ Ｐ４＝δＬ＋δ＊Ｒ ここにγとδは係数が２の零でない複素数、γ１とδ８
はそれらの複素共役である。そうすると信号Ｗ４とＰ４
はｍがほぼ０．６８に等しい前記百回路によシ解読でき
る。

以上説明した本発明の全ての実施例においては、信号Ｗ
　、　Ｘ’、　Ｙ’オｊびｗ’、　ｘ’、　ｙ’、　ｚ
’ｉａ個別信号として発生されておシ、■形振幅マトリ
ックスまたはＩＩ形形振ママ　ＩＪラックスそれぞれ加
えられている。本発明はそれらの信号が別々の個別距離
を持たず、それらの直線的な組合わせの形をとり、スピ
ーカに加えられる出力信号はそのような直線的な組合わ
せから直接発生される。

全体の機能を変えることなしに回路の位置を交換ｎ］能
である場合、または回路を組合わせることの要旨範囲に
含まれる。たとえば、連続する２つの回路をそれぞれマ
トリックスとして数学的に表現できるものとすると、そ
れらの回路は２つのマトリックスの積によシ数学的に表
わすことができる１つの回路によシ代えることができる
。

以上説明した装置の任意の点において、自業者によシ必
要または望ましいと考えられるそのような総合利得を得
るために、別に増幅器を挿入できる。特に、各種のスピ
ーカへの出力は電力増幅器を介してそれぞれのスピーカ
に通常与えられる。

本発明の全ての実施例において、ＷＸＹ回路またはｗｘ
ｙｚ回路と、スピーカ信号を発生する振幅マトリックス
との間に別に直接信号路を設けることもできる。たとえ
ば、第９図に示す実施例において、４つの信号路Ｆを付
加して席α回路２０を振幅マトリックス２８に直結でき
る。そうすると振幅マトリックス２８は次のような出力
信号を発生するように構成される。。

ＬＢ＝Ｔ　（−Ｘ’十Ｗ’十Ｙ’−Ｆ　）ＲＢ　＝ｉ（
−Ｘ’＋Ｗ’−Ｙ’＋　Ｆ　）これはもしＦ信号が０で
あれば前の式と同じである。Ｆ信号路を付加しても、Ｆ
信号が全ての方向に対するｘ’、ｙ’倍信号関して位相
が９０度ずれているとすると、デコーダの全体の方向性
効果に影響を及はさない。

【図面の簡単な説明】

第１図は聴取位置の周囲へのスピーカ配置と、それらの
スピーカのデコーダへの接続を示す音響再生装置の略図
、第２図は第】図に示す装置への使用に適描な公知のデ
コーダのブロック図、第３図は８個のスピーカを使用し
て高さ情報を与える音響再生装置に使用するデコーダの
ブロック図、第４図は第３図に示すデコーダに使用する
スピーカの配置を示す略図、第５図はレイアウト制御ユ
ニットを含むデコーダのブロック図、第６図は第５図に
示すデコーダに使用するレイアウト制御ユニットの回路
図、第７図は８個のスピーカを直方体の各隅に配置した
状況を示す第４図に類似の略図１第８図は第、７図に示
すスピーカ配置に使用するためのデコーダのブロック図
、第９図は本発明の周波数に依存するデコーダのブロッ
ク図、第１０図は第９図に示すデコーダの回路図、第１
１図はディスクリート４チヤンネル信号に使用するため
の本発明のデコーダのブロック図、第１２図Ｆｉ第ＪＩ
Ｑ／Ｃ示すデコーダｔＣ使用するヌリのｗＸＹ回路のブ
ロック図、第１３図は第１１図に示すデコーダに使用す
るための更に別の司α回路を示すブロック図である。 １１〜１４・・・スピーカ、１６・・・デコーダ、２０
゜８８・・・百回路、２２．２６．９０・・・振幅マ）
　ＩＪラックス２４・・・ｗｘｙｚ回路、２８．１１２
・・・レイアウト制御ユニット、２９，３０．３８，４
０．４２・・・利得調節器、４４，４６．４８．５２，
１０２゜１０４．１０６，１４８・・・シェルフ・フィ
ルタ、５４．５６，５８，１３２，１３４，１３６゜１
３８・・・移相回路、８２，１０８．１１０・・・可変
高域フィルタ、１４２，１４４・・・比例加算器、１５
０・・・低域フィルタ、１４６・・・全通過フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 聴取位！’に囲む少くとも３個のスピーカに出力信号を
   供給する出力手段と、 １１７ｐ取位置における音圧および音波を伝播する媒質
   の粒子速度全それぞれ表わす圧力信号および速度信号ま
   たは該圧力信号および速度信号の複素線形結合からなる
   少なくとも２つの入力信号を受入−ノーる入力手段と、 前記入力手段と前記出力手段との間に配設され、所定周
   波数より上の周波数の前記圧力信号に与えられる利得全
   前記Ｈ［定の周波数よシ上の周波数の？ｉｌ記速変速度
   号に与えられる利得で割った値が、所定周波数よシ下の
   周波数の前記圧力信号に与えられる利イ４す全前記所定
   の周波数よシ下の周波数の前記速度信号に与えられる利
   得で割った値よシ大きくなるような周波数依存利得を前
   、配圧力信号および前記速度信号に対して与える利得調
   整手段とを具えた音響再生装置用デコーダ。