JPWO2005115049A1 - 音響エフェクター - Google Patents

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征洋 安藤
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Abstract

音源信号の伝送路における劣化を補償して過渡応答性がより強調された音を得ることができる音響エフェクターを提供する。伝送路のインピーダンス不整合によって生じる反射エネルギーを伝送させる音響信号に重畳させるか反射エネルギーを空気中に放出し音声出力に重畳する電響エフェクターにおいて、終端伝送路１３を介して信号の反射を生じる終端素子１２を、伝送路３０の出力端または入力端１１２に並列に接続した。

Description

本発明は、電気音響変換器に関し、伝送路のインピーダンス不整合によって生じる反射エネルギーを、伝送される音響信号に重畳させるか、反射エネルギーを空気中に放出し、音声出力に重畳し、再生音または記録音のインパルス応答性を高める音響エフェクターに関する。
従来の電気音響信号伝送路および電気音響変換器（スピーカー）において、信号伝送ロスおよび音響変換ロスを軽減させるために、純度の高い線素材、比誘電率の小さい被覆材およびジャケット材を用いることが主として行われているが、この場合には伝送ロスや音響変換ロスを低減させることはできても、信号の劣化に起因する再生音の質の低下をなくすことはできず、自然音には程遠く不十分である。また、電気音響変換器においても変換効率が低く、音を特徴付ける主成分である音の立ち上がり部分（インパルス応答）の音響変換が欠落し、信号源が持つ情報を可聴エネルギーに変換できていない。
さらに、信号源から電気音響変換器までの伝送路では、線路間の静電容量とインダクタとで構成されるフィルタにより高周波成分を含む急峻な立ち上がりや立ち下がり部分（インパルス応答）が劣化するという現象が生じる。これは、高周波成分を含む信号源からの信号が電気音響変換器に到達した時点で劣化していることとなり、信号源からの信号を忠実に再生するにあたっての障害となる。すなわち、ピアノなどの音は、音の最初の立ち上がり部分にそれぞれの音を特徴付ける情報が搭載されている。この立ち上がり部分の信号が劣化すると楽器を識別することが困難となるので、伝送路における信号の劣化（特に急峻な立ち上がり部分の鈍化）は、音の再生に不都合を招来する。
したがって、信号の立ち上がりや立下りの劣化を補償して信号源から出力された信号により近い状態の信号を、電気音響変換器すなわちスピーカーに与えるか、空気中で音声出力に重畳させることが望まれる。
この問題を解決するために、共鳴筒に、超高音再生用スピーカーユニットとハイパスフィルターとしての極低容量コンデンサーとを組み込んだレゾネート型ツィーターが提案されている。このレゾネート型ツィーターは、超高音域再生用スピーカーユニットが、極低容量コンデンサーを通過させた可聴周波数帯域外の音声信号を再生し、共鳴筒によって共鳴増幅された音声出力と、従来のスピーカーシステムの音声出力とを、共に出力させ、従来のスピーカーシステムにおける超高音域の音声出力不足分を補正して音源信号に忠実な再生を行おうとしている（例えば、特許文献１参照）。
特願２００３−２９５６９１号
エネルギーの伝送において、伝送路の反射によるエネルギー損失を抑制するために、インピーダンス整合を取ることが行われている。これは、伝送路の損失を低減することを可能とするが、伝送路による信号の劣化に対しては対応することができない。
本発明は、伝送路に投入された音源信号の急峻な立ち上がり部を反射させて音源信号の立ち上がり部に重畳させ、音源信号の伝送路における劣化を補償して過渡応答性がより強調された音を得ることができる音響エフェクターを提供することを目的とする。さらに、本発明は、音響信号のインパルス応答性を高め、源信号が持つ情報を可聴エネルギーに変換させる仕組みを提供することを目的とする。
本発明は、インピーダンス不整合による反射エネルギーを有効に利用して音声信号の立ち上がり部分の劣化を補償することによって、上記課題を解決する。
さらに、本発明は、従来の電気音響信号伝送路のほかにもう一つの電気音響信号伝送路（以下、終端信号伝送路という）を配置し、終端信号伝送路の終端に開放または短絡した終端素子を接続し、始点を従来の電気音響信号伝送路の終端に並列に接続し、終端素子で電気音響信号を反射させて可聴外エネルギーを発生させ、このエネルギーを電気音響変換器で変換された音響信号に重畳させ、音響信号のインパルス応答性を高め、源信号が持つ情報を可聴エネルギーに変換させる仕組みを提供する。本明細書においては、重畳とは、終端素子で空気中に放出される反射エネルギーとスピーカーの再生音を空気中で重畳させること、および、終端素子で生じた反射エネルギーを本来の信号に重畳させてスピーカー本体で消化（可聴エネルギーおよび可聴外エネルギーに変換する）させることの双方を意味する。
本発明は、前記終端信号伝送路および終端素子の全体は、高周波領域では大きなインピーダンスを持つ構造で、その先端部分で電圧および電流の反射があり、その反射エネルギーを電気音響変換器の内部で消化させるか、空気中で音声出力に重畳させることによって、上記問題を解決する。
さらに、本発明は、音響の再生および集音においては、電気音響変換器の端子に終端信号伝送路と終端素子を並列接続する。
すなわち、本発明は、電気音響変換装置において、信号の反射を生じる終端素子を信号伝送路（アンプ、スピーカー間）内に接続したことを特徴とする。
本発明は、上記音響エフェクターにおいて、前記終端素子は、他端部が開放されるかもしくは短絡されることを特徴とする。さらに、本発明は、上記音響エフェクターにおいて、前記終端素子が、物質内の封入または空気中に置かれていることを特徴とする。
本発明は、上記音響エフェクターが、音響を電気信号に変換するか、電気信号を音響に変換する手段であることを特徴とする。すなわち、本発明は、音響エフェクターの出力端または入力端が、スピーカーの入力端子またはアンプの出力端子もしくはヘッドホンの入力端子もしくはイヤホンの入力端子であり、この端子または信号伝送路内に並列に前記終端素子を接続したことを特徴とする。また、本発明は、音響エフェクターの出力端または入力端が、マイクロホンユニットの出力端子であり、この端子または信号伝送路内に並列に前記終端素子を接続したことを特徴とする。
本発明は、前記終端素子が、２本の伝送路を平行に配置しその終端を開放したことを特徴とする。また、本発明は、前記終端素子が、伝送路の先端を平板状に形成し互いに平行に対向させかつその間に誘電体を配置したことを特徴とする。さらに、本発明は、前記終端素子が、伝送路を２本平行に配置しその終端を短絡したことを特徴とする。
本発明によれば、電気的伝送路の電気的反射信号エネルギーを利用し、反射信号を元の信号に重畳することによって、信号の立ち上がり部分を強調することができ、音のきめ細かさを得ることができる。さらに、超高音域の音声波形の立ち上がりを強調することで、音の透明感を出すことができる。つまり、波動およびエネルギーによる振動は、伝送路のインピーダンスの不適合さを過度に保つことによって得られ、その総合結果として、音の波面が強く感じられる音環境を形成することができる。
本発明の第１の実施例にかかる電気音響変換器の構成を説明する図。 図１の電気音響変換器に入力される電気音響信号を説明する図。 本発明の終端素子の構造を説明する図。 本発明の第２の実施例にかかる電気音響変換器の構成を説明する図。 本発明の終端素子をヘッドホンまたはダイナミックマイクロホンに適用した第３の実施例を説明する図。 本発明の終端素子をコンデンサーマイクロホンに適用した第４の実施例を説明する図。
符号の説明
１１：スピーカー
１１１：ボイスコイル
１１２：入力端子
１２：終端素子
１２１：電極
１２２：絶縁材シート
１３：終端伝送路
１３１：電線
１１３：絶縁材
２０：増幅器
２１：音源信号
３０：電気音響信号伝送路
１５０：マイクロホンユニット
１５１：電源
１５２ 抵抗
１５３：コンデンサー
１５４：出力端子
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１を用いて、本発明の第１の実施例にかかる電気音響変換器の構成の例を説明する。
電気音響変換器１は、スピーカー１１と、終端素子１２と、終端伝送路１３とを有して構成される。スピーカー１１は、コイル１１１と入力端子１１２を有している。入力端子１１２には、終端伝送路１３の始点が接続されるとともに、電気音響信号伝送路３０の終点が接続されて音源信号２１に接続された増幅器２０に接続される。終端伝送路１３の終点には、終端素子１２が接続される。
図２に示すように、終端素子１２の終端が開放された素子であるときには、反射電圧は増幅器の出力信号（図２（ａ））電圧ｅ１の倍の２ｅ１となり（図２（ｂ））、終端素子１２の終端が短絡された素子であるときには、反射電圧は、増幅器の出力電圧ｅ１の微分値となる（図２（ｃ））。増幅器２０から出力された信号には、終端伝送路１３に接続された終端素子１２で反射された信号が重畳され、立ち上がり部の劣化が補償され、スピーカー１１の入力信号は立ち上がり部が強調された信号（図２（ｄ））となる。終端素子１２では信号の一部が空気中に放出されてスピーカー出力音声に重畳される。さらに終端素子がスピーカー端子に接続されているときには反射電圧はスピーカー内部で消化重畳される。
終端素子１２は、例えば、それぞれ終端伝送路１３に接続される２本の電線から構成され、その終端を開放するかまたは短絡して構成される。図３（ａ）に示す第１の形状の終端素子１２は、終端伝送路１３の電線１３１ａ、１３１ｂを撚りその先端を開放して構成する。電線１３１ａ、１３１ｂは互いに接触しないように配置される。図３（ｂ）に示す第２の形状の終端素子１２は、終端伝送路１３の電線１３１ａ、１３１ｂを撚りその先端を短絡して構成する。電線１３１ａ、１３１ｂは短絡された先端部以外が互いに接触しないように配置される。図３（ｃ）に示す第３の形状の終端素子１２は、終端伝送路１３の電線１３１ａ、１３１ｂの先端に微小な間隔を保って平行に配置した電極１２１ａ、１２１ｂを、それぞれ接続して構成する。電極１２１ａ１２１ｂは互いに接触しないように配置され、電極間には誘電体を配置することができる。図３（ｃ）の上図は平面図であり下図は側面図である。図３（ｄ）に示す第４の形状の終端素子１２は、シート状の絶縁体１２２の表裏面に導電体からなる電極１２１ａ、１２１ｂを鍍金、蒸着、貼り付けなどにより形成し、終端伝送路１３の電線１３１ａ、１３１ｂをそれぞれ接続して構成する。図３（ｅ）に示す第５の形状の終端素子１２は、終端伝送路１３の電線１３１ａに接続された円筒状の電極１２１ａの中心に電線１３１ｂに接続された線状の電極１２１ｂを配置して構成する。電極１２１ａと電極１２１ｂは互いに接触しないように配置される。図３（ａ）または図３（ｂ）において、終端伝送路１３を撚ることによって、終端素子１２を別に設けなくても終端素子と同様の働きを得ることができる。
図４を用いて、本発明の第２の実施例にかかる電気音響変換器の構成を説明する。この実施例では、電気音響変換器１は、コイル１１１と入力端子１１２を有するスピーカー１１と、入力端子１１２に接続された電気音響信号伝送路３０と、電気信号伝送路３０の始点（音源信号２１に接続された増幅器２０の出力端子）に終端伝送路１３を介して並列に接続された終端素子１２とから構成される。
この実施例においても、増幅器２０の出力信号に終端素子１２からの反射信号が重畳され、スピーカー１１に入力される信号は立ち上がり部が強調された信号となる。第１の実施例または第２の実施例においては、終端素子１２を伝送路３０の入力端または出力端１１２に接続したが、終端素子１２を接続する箇所はこの２箇所に限定されず、伝送路３０の中間のいずれの箇所にも接続することができる。最良の形態は第１の実施例の箇所である。
図５を用いて、終端素子をヘッドホンまたはダイナミックマイクロホンに適用した第３の実施例を説明する。図５（ａ）は、ボイスコイル１１１に並列に図３（ａ）に示される終端素子１２を接続した回路であり、図５（ｂ）は、ボイスコイル１１１に並列に図３（ｄ）に示される終端素子１２を接続した回路である。これらの例は、いずれもヘッドホンのボイスコイルの入力信号またはダイナミックマイクロホンのボイスコイルの出力信号に終端素子１２からの反射を重畳しており、第１の実施例および第２の実施例と同様な効果を奏することができる。
図６を用いて、終端素子１２をコンデンサーマイクロホンに適用した第４の実施例を説明する。コンデンサーマイクロホンは、マイクロホンユニット１５０に並列に電源１５１と抵抗１５２の直列回路を接続し、コンデンサー５３を介して出力端子に接続される。図６（ａ）は、マイクロホンユニット１５０に並列に終端素子１２を接続した回路であり、図６（ｂ）は、出力端子１５４に並列に終端素子１２を接続した回路である。
以上のように、本発明は、電気音響変換器において、コイルの入力端子または出力端子に並列に終端伝送路を介して終端阻止を接続するか、増幅器の出力端子に並列に終端伝送路を介して終端阻止を接続することによって、電気音響信号に終端素子からの反射を重畳することができ、電気音響信号の立ち上がり部を協調した信号得終えることができるので、伝送路の劣化を補償した電気音響信号を得ることができる。

Claims (9)

  1. 信号の反射を生じる終端素子を、伝送路に並列に接続するとともに前記終端素子の他端部が開放されるかもしくは短絡されることを特徴とする音響エフェクター。
  2. 信号の反射を生じる終端素子を、伝送路に並列に接続するとともに前記終端素子の他端部が開放されるかもしくは短絡される音響エフェクターであって、
    前記終端素子が、物質内に封入または空気中に置かれていることを特徴とする音響エフェクター。
  3. 前記音響エフェクターが、音響を電気信号に変換するか、電気信号を音響に変換する手段であることを特徴とする請求項１記載の音響エフェクター。
  4. 前記音響エフェクターが、音響を電気信号に変換するか、電気信号を音響に変換する手段であることを特徴とする請求項１記載の音響エフェクター。
  5. 増幅器から音響機器の間の伝送路上の任意の箇所に前記終端素子を組み込んだことを特徴とする請求項１記載の音響エフェクター。
  6. マイクロホンユニットの出力端子に前記終端素子を接続したことを特徴とする請求項１記載の音響エフェクター。
  7. 前記終端素子は、２本の伝送路を平行に配置しその終端を開放したことを特徴とする請求項１記載の音響エフェクター。
  8. 前記終端素子は、伝送路の先端を平板状に形成し互いに平行に対向させかつその間に誘電体を配置したことを特徴とする請求項１記載の音響エフェクター。
  9. 前記終端素子は、伝送路を２本平行に配置しその終端を短絡したことを特徴とする請求項１記載の音響エフェクター。
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