JP2002345095A - 音像拡大処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モノラル信号ソースを用いて、明瞭度が高
く、しかもスピーカ位置よりどちらかといえば前方で音
源自体が拡大されたようなイメージを、疲労感なくリス
ナーに与えることができる音像拡大処理装置を提供す
る。 【解決手段】 モノラル信号ソースを、第１のチャンネ
ルの信号と、この第１のチャンネルの信号に対して所定
角度進相した第２のチャンネルの信号と、第１のチャン
ネルの信号に対して所定角度遅相した第３のチャンネル
の信号とに分割するオールパスフィルタ１１ａ〜１１ｃ
と、第１のチャンネルの信号を所定時間遅延させる遅延
器１３とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モノラル信号ソー
スの音像を拡大させるための音像拡大処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】モノラル音声を再生する場合、１個のス
ピーカで再生すれば、知覚される音像はそのスピーカ位
置となり、リスナーから等距離にある２個のスピーカに
等分して再生すれば、その２個のスピーカの中央にファ
ントム音像として知覚される。

【０００３】また、反射音や残響音を合成して原音にミ
ックスして再生したり、複数のスピーカでリスナーへの
それぞれの到達時間を変えて再生すれば、空間の広がり
感は実現できるが、音源はスピーカより遠方の１箇所と
して知覚される。

【０００４】また、各スピーカからの到達時間差、ある
いは原音と合成した反射音の到達時間差が大きすぎる
と、音源が別々の複数箇所にあるような多重音源として
知覚され、明瞭度が低下する。

【０００５】一方、図８のように、リスナーＬの前方に
２個のスピーカ５１，５２を配置し、乗算回路５３，５
４などを用いてモノラル信号ソースから互いに逆相の駆
動信号を生成し、これら互いに逆相の駆動信号によりス
ピーカ５１，５２を駆動した場合、知覚される音像はリ
スナーＬの後頭部付近となり、リスナーＬの頭の動きに
よってその音像は大きく変動するため、ある程度の広が
り感を与えるものの、反面極めてクリティカルな音像の
ため、疲労感をリスナーＬに与えることが従来から知ら
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち従来の音像拡
大処理装置では、モノラル信号ソースを用いて、明瞭度
が高く、しかもスピーカ位置よりどちらかといえば前方
で音源自体が拡大されたようなイメージを、疲労感なく
リスナーに与えることはできなかった。

【０００７】本発明は、このような事情のもとで考え出
されたものであって、モノラル信号ソースを用いて、明
瞭度が高く、しかもスピーカ位置よりどちらかといえば
前方で音源自体が拡大されたようなイメージを、疲労感
なくリスナーに与えることができる音像拡大処理装置を
提供することを、その課題としている。

【０００８】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【０００９】本発明の第１の側面によれば、互いに間隔
をあけて配置された第１および第２のスピーカと、これ
ら第１のスピーカと第２のスピーカとの間に配置された
第３のスピーカとを各別に駆動する駆動信号を、モノラ
ル信号ソースから生成するための音像拡大処理装置であ
って、モノラル信号ソースを、第１のチャンネルの信号
と、この第１のチャンネルの信号に対して所定角度進相
した第２のチャンネルの信号と、第１のチャンネルの信
号に対して所定角度遅相した第３のチャンネルの信号と
に分割する移相手段と、第１のチャンネルの信号を所定
時間遅延させる遅延手段とを備え、遅延手段の出力を、
第３のスピーカを駆動する駆動信号を生成するための信
号として出力し、第２のチャンネルの信号と第３のチャ
ンネルの信号とのうちの一方を、第１のスピーカと第２
のスピーカとのうちの一方を駆動する駆動信号を生成す
るための信号として出力し、かつ、第２のチャンネルの
信号と第３のチャンネルの信号とのうちの他方を、第１
のスピーカと第２のスピーカとのうちの他方を駆動する
駆動信号を生成するための信号として出力する構成とし
たことを特徴とする、音像拡大処理装置が提供される。

【００１０】好ましい実施の形態によれば、遅延手段の
出力と第２および第３のチャンネルの信号とのレベル比
を可変させるレベル比可変手段を有する。

【００１１】本発明の第２の側面によれば、互いに間隔
をあけて配置された第１および第２のスピーカと、これ
ら第１のスピーカと第２のスピーカとの間に配置された
第３のスピーカとを各別に駆動する駆動信号を、モノラ
ル信号ソースから生成するための音像拡大処理装置であ
って、モノラル信号ソースを、第１のチャンネルの信号
と、この第１のチャンネルの信号に対して所定角度進相
した第２のチャンネルの信号と、第１のチャンネルの信
号に対して所定角度遅相した第３のチャンネルの信号と
に分割する移相手段と、第２のチャンネルの信号と第３
のチャンネルの信号との差を演算する減算手段と、減算
手段の出力の位相を反転させる位相反転手段と、第１の
チャンネルの信号を所定時間遅延させる遅延手段とを備
え、遅延手段の出力を、第３のスピーカを駆動する駆動
信号を生成するための信号として出力し、減算手段の出
力と位相反転手段の出力とのうちの一方を、第１のスピ
ーカと第２のスピーカとのうちの一方を駆動する駆動信
号を生成するための信号として出力し、かつ、減算手段
の出力と位相反転手段の出力とのうちの他方を、第１の
スピーカと第２のスピーカとのうちの他方を駆動する駆
動信号を生成するための信号として出力する構成とした
ことを特徴とする、音像拡大処理装置が提供される。

【００１２】好ましい実施の形態によれば、遅延手段の
出力と減算手段および位相反転手段の出力とのレベル比
を可変させるレベル比可変手段を有する。

【００１３】他の好ましい実施の形態によれば、移相手
段は、モノラル信号ソースを分割するに際して、第１の
チャンネルの信号に対する第２および第３のチャンネル
の信号の進相角および遅相角を、ほぼ８０度〜１００度
程度の所定角度にする。

【００１４】他の好ましい実施の形態によれば、移相手
段は、モノラル信号ソースのほぼ１００Ｈｚ〜３ｋＨｚ
の周波数範囲に対して、所定角度の進相を施すことによ
り第２のチャンネルの信号を得るとともに、所定角度の
遅相を施すことにより第３のチャンネルの信号を得る。

【００１５】他の好ましい実施の形態によれば、移相手
段は、モノラル信号ソースのほぼ２００Ｈｚ〜２ｋＨｚ
の周波数範囲に対して、所定角度の進相を施すことによ
り第２のチャンネルの信号を得るとともに、所定角度の
遅相を施すことにより第３のチャンネルの信号を得る。

【００１６】他の好ましい実施の形態によれば、遅延手
段は、第１のチャンネルの信号をほぼ２ｍｓ〜２０ｍｓ
程度遅延させる。

【００１７】本発明によれば、モノラル信号ソースを用
いて、明瞭度が高く、しかもスピーカ位置よりどちらか
といえば前方で音源自体が拡大されたようなイメージ
を、疲労感なくリスナーに与えることができる。

【００１８】すなわち本発明は、互いに逆相の駆動信号
で第１および第２のスピーカを駆動することにより、音
源が拡大することを利用したものであって、第１および
第２のスピーカによって再生されて最初にリスナーの近
くに知覚された音像が、すぐに遅れて届く相関度が０の
第３のスピーカからの再生音によって拡散音像に変化す
るため、音像位置が特定しにくい広がった音像知覚をリ
スナーに与えることになる。しかも、多重音源でないた
め明瞭度が高く、さらにはクリティカルな音源でないた
めリスナーに疲労感を与えることがない。

【００１９】本発明のその他の特徴および利点は、添付
図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明
らかとなろう。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を、図面を参照して具体的に説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施形態における音像
拡大処理装置を備えた音響装置の概略構成図である。こ
の音響装置は、音像拡大処理装置１、Ｄ／Ａ変換器２ａ
〜２ｃ、増幅器３ａ〜３ｃ、およびスピーカ４ａ〜４ｃ
を備えている。

【００２２】音像拡大処理装置１は、オールパスフィル
タ１１ａ〜１１ｃ、乗算器１２ａ〜１２ｃ、および遅延
器１３を備えている。

【００２３】音像拡大処理装置１は、ＤＳＰ(digital s
ignal processor)によって実現されており、モノラル信
号ソースから、スピーカ４ａ〜４ｃを各別に駆動するた
めの駆動信号に応じたデジタル信号を生成する。

【００２４】Ｄ／Ａ変換器２ａ〜２ｃは、音像拡大処理
装置１の出力をアナログ信号に変換する。

【００２５】増幅器３ａ〜３ｃは、Ｄ／Ａ変換器２ａ〜
２ｃの出力を増幅する。

【００２６】スピーカ４ａ〜４ｃは、増幅器３ａ〜３ｃ
の出力である駆動信号を音に変換する。スピーカ４ａと
スピーカ４ｃとは、所定間隔をあけて配置されており、
それらの中央にスピーカ４ｂが配置されている。リスナ
ーＬによる聴取位置は、スピーカ４ｂの正面であって、
スピーカ４ａからの距離とスピーカ４ｃからの距離とが
等しい位置に設定される。

【００２７】オールパスフィルタ１１ａは、モノラル信
号ソースをφ＋９０度移相させる。

【００２８】オールパスフィルタ１１ｂは、モノラル信
号ソースをφ度移相させる。

【００２９】オールパスフィルタ１１ｃは、モノラル信
号ソースをφ−９０度移相させる。

【００３０】乗算器１２ａは、オールパスフィルタ１１
ａの出力に定数ｋ２を乗算する。定数ｋ２は可変であ
る。

【００３１】乗算器１２ｂは、オールパスフィルタ１１
ｂの出力に定数ｋ１を乗算する。定数ｋ１は可変であ
る。

【００３２】乗算器１２ｃは、オールパスフィルタ１１
ｃの出力に定数ｋ２を乗算する。定数ｋ２は可変であ
る。

【００３３】遅延器１３は、オールパスフィルタ１１ｂ
の出力を１０ｍｓ遅延させる。

【００３４】図２は、オールパスフィルタ１１ｂの構成
図である。オールパスフィルタ１１ｂは、加算器２１、
乗算器２２ａ〜２２ｃ、および遅延器２３ａ，２３ｂを
備えている。オールパスフィルタ１１ａおよびオールパ
スフィルタ１１ｃも同様の構成である。

【００３５】モノラル信号ソースからのデジタルデータ
は、移相手段としてのオールパスフィルタ１１ａ〜１１
ｃにより第１〜第３のチャンネルに分割される。すなわ
ち、オールパスフィルタ１１ｂによってφ度移相された
信号が第１のチャンネルの信号であり、オールパスフィ
ルタ１１ａによってφ＋９０度移相された信号が第２の
チャンネルの信号であり、オールパスフィルタ１１ｃに
よってφ−９０度移相された信号が第３のチャンネルの
信号である。これら各チャンネルの位相特性を図３に示
す。

【００３６】オールパスフィルタ１１ｂの出力すなわち
第１のチャンネルの信号は、遅延手段としての遅延器１
３によって１０ｍｓ遅延され、レベル比可変手段の一部
を構成する乗算器１２ｂによってｋ１を乗算され、Ｄ／
Ａ変換器２ｂによってアナログ信号に変換され、増幅器
３ｂによって増幅されて、スピーカ４ｂすなわち第３の
スピーカを駆動する。

【００３７】オールパスフィルタ１１ａの出力すなわち
第２のチャンネルの信号は、レベル比可変手段の一部を
構成する乗算器１２ａによってｋ２を乗算され、Ｄ／Ａ
変換器２ａによってアナログ信号に変換され、増幅器３
ａによって増幅されて、スピーカ４ａすなわち第１のス
ピーカを駆動する。

【００３８】オールパスフィルタ１１ｃの出力すなわち
第３のチャンネルの信号は、レベル比可変手段の一部を
構成する乗算器１２ｃによってｋ２を乗算され、Ｄ／Ａ
変換器２ｃによってアナログ信号に変換され、増幅器３
ｃによって増幅されて、スピーカ４ｃすなわち第２のス
ピーカを駆動する。

【００３９】したがって、リスナーＬの前方に位置する
第３のスピーカとしてのスピーカ４ｂの再生音に対し
て、相対的に±９０度の位相差を有する再生音が、リス
ナーＬの前方左右に位置する第１および第２のスピーカ
としてのスピーカ４ａ，４ｃによって再生され、それよ
りも１０ｍｓ遅延して第３のスピーカとしてのスピーカ
４ｂの再生音が再生されることになる。この結果、リス
ナーＬには、前方のスピーカ４ｂの位置よりもやや手前
側付近からリスナーＬの両横付近まで広がった、位置の
特定が困難な音像として知覚される。

【００４０】すなわち、スピーカ４ａ，４ｃによって再
生されて最初にリスナーＬの近くに知覚された音像が、
すぐに遅れて届く相関度が０のスピーカ４ｂからの再生
音によって拡散音像に変化するため、音像位置が特定し
にくい広がった音像知覚をリスナーＬに与えることにな
る。しかも、多重音源でないため明瞭度が高く、さらに
はクリティカルな音源でないためリスナーＬに疲労感を
与えることがない。

【００４１】また、中央のスピーカ４ｂと左右のスピー
カ４ａ，４ｃとの間の再生音圧レベルの比を、乗算器１
２ａ〜１２ｃの定数を可変させることによって調整する
ことで、音像の広がりの効果を可変できる。この可変範
囲は、−６ｄＢ〜＋６ｄＢ程度が実用的である。

【００４２】このように、モノラル信号ソースを用い
て、明瞭度が高く、しかもスピーカ位置よりどちらかと
いえば前方で音源自体が拡大されたようなイメージを、
疲労感なくリスナーに与えることができる。したがっ
て、音源が広がった感じをリスナーＬに与えることを利
用して、たとえばモノラル音楽に対する擬似ステレオ再
生などに効果的に活用できる。

【００４３】また、左チャンネル信号、中央チャンネル
信号、右チャンネル信号、サラウンド左チャンネル信
号、サラウンド右チャンネル信号などからなるマルチチ
ャンネルサラウンド再生の場合において、中央チャンネ
ル信号を上記モノラル信号ソースとして取り扱うことに
より、音像を拡大させることができる。したがって、映
画などのソースにおいて、セリフが集中する中央チャン
ネル信号を、視聴者に疲労感を与えることなく拡大し、
強調することができる。

【００４４】図４は、他の実施形態における音像拡大処
理装置を備えた音響装置の概略構成図である。この実施
形態においては、オールパスフィルタ１１ａの出力とオ
ールパスフィルタ１１ｃの出力との差を演算する減算手
段としての減算器１４を設け、減算器１４の出力をレベ
ル比可変手段兼位相反転手段としての乗算器１２ａおよ
び乗算器１２ｃに供給している。そして、乗算器１２ａ
によって乗算される定数を−ｋ２に設定することによ
り、乗算器１２ａの出力と乗算器１２ｃの出力とを互い
に逆位相にしている。

【００４５】この実施形態では、図５に示すように、オ
ールパスフィルタ１１ａおよびオールパスフィルタ１１
ｃによって相対位相差を与える周波数帯域を、人間によ
るスピーチの帯域である１００Ｈｚ〜３ｋＨｚ程度と
し、オールパスフィルタ１１ｃの出力からオールパスフ
ィルタ１１ａの出力を減算することで、スピーチ部分の
音量および音源の大きさを強調している。

【００４６】図６は他の実施形態におけるオールパスフ
ィルタ１１ａ〜１１ｃの構成図である。このように、加
算器３１、乗算器３２ａ〜３２ｅ、および遅延器３３ａ
〜３３ｄを用いて、デジタルフィルタの次数を２次にし
てもよい。

【００４７】図７は他の実施形態におけるオールパスフ
ィルタ１１ａ〜１１ｃの構成図である。このように、演
算増幅器ＯＰ１、抵抗器Ｒ１〜Ｒ３、およびキャパシタ
Ｃ１を用いたアナログフィルタを採用してもよい。

【００４８】なお、上記各実施形態においては、第１の
チャンネルの信号に対する第２および第３のチャンネル
の信号の相対位相差を正確に９０度にしたが、必ずしも
このようにする必要はなく、たとえば８０度程度から１
００度程度までの間に収まっていれば、実用上問題はな
い。

【００４９】また、上記第２の実施形態においては、オ
ールパスフィルタ１１ａおよびオールパスフィルタ１１
ｃにより、スピーチの帯域である１００Ｈｚ〜３ｋＨｚ
程度の信号に対して相対位相差を与えたが、上記第１の
実施形態においても、音像の定位感に影響の大きい２０
０Ｈｚ〜２ｋＨｚの程度の信号に対して相対位相差を与
えるようにしてもよい。もちろん、上記第１の実施形態
において１００Ｈｚ〜３ｋＨｚ程度の周波数帯を採用し
てもよく、上記第２の実施形態において２００Ｈｚ〜２
ｋＨｚ程度の周波数帯を採用してもよい。

【００５０】また、上記各実施形態においては、遅延器
１３による遅延時間を１０ｍｓに設定したが、必ずしも
このようにする必要はなく、たとえば２ｍｓ〜２０ｍｓ
程度であればよい。遅延時間が２ｍｓ程度よりも短い
と、音像の広がりが不十分であり、遅延時間が２０ｍｓ
程度よりも長いと、リスナーＬに２重音として知覚さ
れ、明瞭度が低下する。

【００５１】また、上記各実施形態においては、乗算器
１２ａ〜１２ｃの各定数を可変できるように構成した
が、乗算器１２ａ〜１２ｃの各定数は固定であってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における音像拡大処理装置
を備えた音響装置の概略構成図である。

【図２】オールパスフィルタの構成図である。

【図３】オールパスフィルタの位相−周波数特性の説明
図である。

【図４】他の実施形態における音像拡大処理装置を備え
た音響装置の概略構成図である。

【図５】他の実施形態におけるオールパスフィルタの増
幅度−周波数特性の説明図である。

【図６】他の実施形態におけるオールパスフィルタの構
成図である。

【図７】他の実施形態におけるオールパスフィルタの構
成図である。

【図８】従来の音像拡大処理装置の説明図である。

【符号の説明】

１ 音像拡大処理装置 ２ａ〜２ｃ Ｄ／Ａ変換器 ３ａ〜３ｃ 増幅器 ４ａ〜４ｃ スピーカ １１ａ〜１１ｃ オールパスフィルタ １２ａ〜１２ｃ 乗算器 １３ 遅延器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中武 哲郎 大阪府寝屋川市日新町２番１号 オンキヨ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5D062 BB12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに間隔をあけて配置された第１およ
   び第２のスピーカと、これら第１のスピーカと第２のス
   ピーカとの間に配置された第３のスピーカとを各別に駆
   動する駆動信号を、モノラル信号ソースから生成するた
   めの音像拡大処理装置であって、 前記モノラル信号ソースを、第１のチャンネルの信号
   と、この第１のチャンネルの信号に対して所定角度進相
   した第２のチャンネルの信号と、前記第１のチャンネル
   の信号に対して所定角度遅相した第３のチャンネルの信
   号とに分割する移相手段と、 前記第１のチャンネルの信号を所定時間遅延させる遅延
   手段とを備え、 前記遅延手段の出力を、前記第３のスピーカを駆動する
   駆動信号を生成するための信号として出力し、 前記第２のチャンネルの信号と前記第３のチャンネルの
   信号とのうちの一方を、前記第１のスピーカと前記第２
   のスピーカとのうちの一方を駆動する駆動信号を生成す
   るための信号として出力し、かつ、前記第２のチャンネ
   ルの信号と前記第３のチャンネルの信号とのうちの他方
   を、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとのうち
   の他方を駆動する駆動信号を生成するための信号として
   出力する構成としたことを特徴とする、音像拡大処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記遅延手段の出力と前記第２および第
   ３のチャンネルの信号とのレベル比を可変させるレベル
   比可変手段を有する、請求項１に記載の音像拡大処理装
   置。
3. 【請求項３】 互いに間隔をあけて配置された第１およ
   び第２のスピーカと、これら第１のスピーカと第２のス
   ピーカとの間に配置された第３のスピーカとを各別に駆
   動する駆動信号を、モノラル信号ソースから生成するた
   めの音像拡大処理装置であって、 前記モノラル信号ソースを、第１のチャンネルの信号
   と、この第１のチャンネルの信号に対して所定角度進相
   した第２のチャンネルの信号と、前記第１のチャンネル
   の信号に対して所定角度遅相した第３のチャンネルの信
   号とに分割する移相手段と、 前記第２のチャンネルの信号と前記第３のチャンネルの
   信号との差を演算する減算手段と、 前記減算手段の出力の位相を反転させる位相反転手段
   と、 前記第１のチャンネルの信号を所定時間遅延させる遅延
   手段とを備え、 前記遅延手段の出力を、前記第３のスピーカを駆動する
   駆動信号を生成するための信号として出力し、 前記減算手段の出力と前記位相反転手段の出力とのうち
   の一方を、前記第１のスピーカと前記第２のスピーカと
   のうちの一方を駆動する駆動信号を生成するための信号
   として出力し、かつ、前記減算手段の出力と前記位相反
   転手段の出力とのうちの他方を、前記第１のスピーカと
   前記第２のスピーカとのうちの他方を駆動する駆動信号
   を生成するための信号として出力する構成としたことを
   特徴とする、音像拡大処理装置。
4. 【請求項４】 前記遅延手段の出力と前記減算手段およ
   び前記位相反転手段の出力とのレベル比を可変させるレ
   ベル比可変手段を有する、請求項３に記載の音像拡大処
   理装置。
5. 【請求項５】 前記移相手段は、前記モノラル信号ソー
   スを分割するに際して、前記第１のチャンネルの信号に
   対する前記第２および第３のチャンネルの信号の進相角
   および遅相角を、ほぼ８０度〜１００度程度の所定角度
   にする、請求項１ないし４のいずれかに記載の音像拡大
   処理装置。
6. 【請求項６】 前記移相手段は、前記モノラル信号ソー
   スのほぼ１００Ｈｚ〜３ｋＨｚの周波数範囲に対して、
   所定角度の進相を施すことにより前記第２のチャンネル
   の信号を得るとともに、所定角度の遅相を施すことによ
   り前記第３のチャンネルの信号を得る、請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の音像拡大処理装置。
7. 【請求項７】 前記移相手段は、前記モノラル信号ソー
   スのほぼ２００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数範囲に対して、
   所定角度の進相を施すことにより前記第２のチャンネル
   の信号を得るとともに、所定角度の遅相を施すことによ
   り前記第３のチャンネルの信号を得る、請求項１ないし
   ５のいずれかに記載の音像拡大処理装置。
8. 【請求項８】 前記遅延手段は、前記第１のチャンネル
   の信号をほぼ２ｍｓ〜２０ｍｓ程度遅延させる、請求項
   １ないし７のいずれかに記載の音像拡大処理装置。