JP2004350173A - 音像再生装置および立体音像再生装置 - Google Patents
音像再生装置および立体音像再生装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】音質の変質・劣化が生ずることのない音像再生装置を提供し、さらに、この音像再生装置を用いた立体音像再生装置を提供すること。
【解決手段】複数のスピーカ１１からなるスピーカアレイ１０と、音源から入力された音源信号ＳＩＮに所定の遅延を与える複数の遅延部２０とで音像再生装置を構成し、各遅延部２０に、バンドパスフィルタ２１ａを備える中域音系統２１を設け、中域音系統２１に、直接音用の信号を生成する直接音系統２１Ａと間接音用の信号を生成する間接音系統２１Ｂとを設ける。そして、直接音系統２１Ａに入力される信号と間接音系統２１Ｂに入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させる。
【選択図】 図２
【解決手段】複数のスピーカ１１からなるスピーカアレイ１０と、音源から入力された音源信号ＳＩＮに所定の遅延を与える複数の遅延部２０とで音像再生装置を構成し、各遅延部２０に、バンドパスフィルタ２１ａを備える中域音系統２１を設け、中域音系統２１に、直接音用の信号を生成する直接音系統２１Ａと間接音用の信号を生成する間接音系統２１Ｂとを設ける。そして、直接音系統２１Ａに入力される信号と間接音系統２１Ｂに入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音像の距離感を制御することができる音像再生装置及び当該音像再生装置を利用した立体音像再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、音像の距離感（遠近感）を制御可能な音像再生装置として、面状に配置された多数のスピーカからなるスピーカアレイを用いるものが知られている。この音像再生装置は、各スピーカの前段に遅延素子を介設しておき、この遅延素子で各スピーカに入力される音源信号に微妙に異なる遅延を与えることにより、各スピーカから出力される音波（音声）を空間の一点（以下、「焦点」という。）に同時に到達させて焦点付近の音圧を局所的に高めるものである。そして、この焦点のやや後方で聴取すると、音像が焦点付近に定位し、あたかもその位置に音源があるかのように感じられる。
【０００３】
また、このような原理の音像再生装置において音像の距離感を制御する方式としては、音源信号の遅延量を適宜調節して焦点の位置を移動させるもの（例えば、特許文献１参照）や、音源から聴取者に直接到達する音（直接音）と壁などに反射して間接的に到達する音（間接音）のエネルギー比（直間比）を制御するもの（例えば、特許文献２および特許文献３参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１５９５００号公報（全頁）
【特許文献２】
特開平９−１２１４００号公報（全頁）
【特許文献３】
特開２００２−３７４５９９号公報（全頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の音像再生装置では、音源信号の全周波数帯域を一つの遅延素子で遅延させているため、焦点を形成した場合や音像を遠くに定位させた場合に、遅延しきれない周波数帯域が存在してしまう。このため、音像の距離感については忠実に再現できるものの、音質が変質・劣化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、音像の距離感を忠実に再現でき、かつ、音質の変質・劣化が生ずることのない音像再生装置を提供することを課題とし、さらに、この音像再生装置を用いた立体音像再生装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１の発明は、複数のスピーカからなるスピーカアレイと、音源から入力された音源信号に所定の遅延を与える複数の遅延部とを備え、前記各遅延部から出力された音像制御信号で前記各スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、前記各遅延部に、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、当該直接音系統および間接音系統には、音源から入力された音源信号の高域成分を除去するフィルタが設けられており、前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする。
【０００８】
かかる音像再生装置は、音像の距離感を判断する場合において、その高域成分が寄与する割合が小さいという本願発明者が見出した知見に基づいて創案されたものであり、高域成分を除去した音源信号で音像の距離感を制御するものである。
【０００９】
請求項２の発明は、複数のスピーカからなるスピーカアレイと、音源から入力された音源信号に所定の遅延を与える複数の遅延部とを備え、前記各遅延部から出力された音像制御信号で前記各スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、前記各遅延部に、前記音源信号の高域成分に所定の遅延を与える高域音系統と、中域成分に所定の遅延を与える中域音系統と、低域成分に所定の遅延を与える低域音系統とが設けられており、前記中域音系統には、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする。
【００１０】
かかる音像再生装置は、音像の距離感を判断する際に、音源信号のすべての帯域について同等の距離表現が必要でないという前記した知見に基づいて創案されたものであり、かかる音像再生装置によると、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化を低減することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、高域用スピーカおよび低域用スピーカと、音源から入力された音源信号の高域成分に所定の遅延を与えるとともに、前記高域用スピーカを駆動させるための高域用音像制御信号を出力する高域用遅延部と、前記音源信号の低域成分に所定の遅延を与えるとともに、前記低域用スピーカを駆動させるための低域用音像制御信号を出力する低域用遅延部と、複数の中域用スピーカからなるスピーカアレイと、前記音源信号の中域成分に所定の遅延を与える複数の中域用遅延部とを備え、前記各中域用遅延部から出力された中域用音像制御信号で前記各中域用スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、前記中域用遅延部には、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする。
【００１２】
かかる音像再生装置は、スピーカアレイを構成する中域用スピーカとは別個に音源信号の高域成分を出力する高域用スピーカと低域成分を出力する低域用スピーカとを設けたものである。かかる音像再生装置によっても、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化することがない。
【００１３】
請求項４の発明は、聴取者を取り囲むように配置された複数の音像再生装置と、当該各音像再生装置に音源信号を分配する分配装置とを備えた立体音像再生装置であって、前記各音像再生装置が請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の音像再生装置であることを特徴とする。
【００１４】
かかる立体音像再生装置によると、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能となるので、立体的な音像の距離感制御が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、音像の距離感知覚と周波数帯域との関係を把握すべく本願発明者が行った実験について説明し、その後に本発明の実施の形態を説明する。実験条件を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
実験では、残響時間を変更することができる残響可変室内に配置された遠近二つのスピーカＳＰ１，ＳＰ２を用いた（図１１参照）。このスピーカＳＰ１，ＳＰ２に入力される音源信号のレベル比をレベル可変器で制御すると聴取位置での直間比が変化することになる。
【００１８】
実験用の音源は、ホワイトノイズと４種類のオクターブバンドノイズ（中心周波数：１ｋＨｚ，２ｋＨｚ，４ｋＨｚ，８ｋＨｚ）を用い（表２参照）、直間比Ａ１〜Ａ６は、ホワイトノイズを用いた場合に適当な間隔になるように設定した（表３参照）。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
実験は、シェッフェの一対比較法を用い、音源ごとに直間比の組み合わせ３０通りに対して七段階の評価尺度により評価を行った。なお、残響時間の違いによる距離感知覚の影響を検討するために、デッド（残響時間０．２３ｓｅｃ）とライブ（残響時間１．０８ｓｅｃ）の二種類の環境で行った。
【００２２】
得られた実験結果について分散分析を行ったところ、すべての音源および残響時間において「直間比による距離感弁別の主効果」は有意であった。そこで、直間比Ａ１〜Ａ６ごとに距離感弁別ができているか否かを調べるために、ヤードスティックＹαを算出した。図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、直間比と評価値平均およびヤードスティックＹαの関係を示すグラフである。図１２（ａ）に示すように、音源がホワイトノイズについては、評価値平均は直間比に対してほぼ線形であり、すべての評価音を弁別することができる。また、図１２（ｂ）に示すように、１ｋＨｚのオクターブバンドノイズについては、ホワイトノイズに比べて距離知覚の幅（レンジ）が狭いもののほぼ線形に評価されている。なお、図示は省略するが、４ｋＨｚのオクターブバンドノイズについても１ｋＨｚの場合と同様の結果が得られた。一方、図１２（ｃ）に示すように、８ｋＨｚのオクターブバンドノイズについては、直間比が十分に変化しているにもかかわらず分別ができていない。また、残響時間の差異が距離感知覚の判断に及ぼす影響は小さいことがわかった。
【００２３】
このように、直間比による距離知覚には、聴感的な周波数依存性が存在し、例えば、前記した実験の場合、８ｋＨｚオクターブバンドノイズは、他の帯域に比べて距離感知覚への寄与が小さいことがわかる。このことは、音像の距離感を判断する際に、全ての周波数帯域が一様に寄与するのではなく、ある帯域ごとにその寄与率が変り、音源信号のすべての帯域について同等の距離表現が必要でないことを示している。言い換えれば、音像の定位を変化させる際に、全ての帯域において直接音と間接音との比率を調節する必要なく、高域成分について直接音と間接音との比率を調節しない場合であっても、音像の定位を変化させることができるといえる。
【００２４】
次に、このような知見に基づいて創案された本発明の実施の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２５】
（第一の実施形態）
第一の実施形態に係る音像再生装置１は、図１に示すように、平面状に配置された複数のスピーカ１１からなるスピーカアレイ１０と、複数のスピーカ１１に対応して配置された複数の遅延部２０と、直接音と間接音の比率を設定する直間比設定部３０とを備えて構成されている。ここで、「直接音」とは、音源から発生した音のうち、聴取者の耳に直接的に到達するものをいい、「間接音」とは、部屋の壁などに反射した後に聴取者の耳に到達するものをいう。
【００２６】
遅延部２０は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０を介して入力された音源信号ＳＩＮに所定の遅延を与え、スピーカ１１を駆動するための音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図２に示すように、音源信号ＳＩＮの中域成分に所定の遅延を与える中域音系統２１と、低域成分に所定の遅延を与える低域音系統２２と、高域成分に所定の遅延を与える高域音系統２３と、各系統２１，２２，２３を経た信号Ｓ１Ａ’，Ｓ１Ｂ’，Ｓ２’，Ｓ３’を加算する加算器２４と、この加算器２４で合成された信号を増幅して音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカ１１へ出力する増幅器２５とが設けられている。
【００２７】
中域音系統２１は、図２に示すように、その中段で直接音系統２１Ａと間接音系統２１Ｂとに分かれており、これらの前段に音源信号ＳＩＮの中域成分を抽出するバンドパスフィルタ２１ａと、このバンドパスフィルタ２１ａを通過した信号Ｓ１を直接音系統２１Ａに入力される信号Ｓ１Ａと間接音系統２１Ｂに入力される信号Ｓ１Ｂとに分配する分配器２１ｂとが介設されている。また、分配器２１ｂは、直間比設定部３０から出力されたレベル差情報Ｊに基づいて駆動する。
【００２８】
バンドパスフィルタ２１ａのカットオフ周波数は、適宜設定することができるが、本願発明者が距離感知覚の周波数特性を確認すべく実際の楽音を使用して行った実験の結果から、その高域側のカットオフ周波数ｆ２を１．４１〜５．６６（ｋＨｚ）とし、その低域側のカットオフ周波数ｆ１を０．０８（ｋＨｚ）〜０．７１（ｋＨｚ）とするのが好適である。なお、高域側カットオフ周波数ｆ２を高く設定するほど、また、低域側カットオフ周波数ｆ１を低く設定するほど距離感知覚（音質）の劣化が分かりにくくなる。
【００２９】
ここで、距離感知覚の周波数特性を確認するために実際の楽音を使用して行った実験の概要を説明する。実験では、楽音とスピーチとをそれぞれ図１１に示すスピーカから距離差に相当するレベル差を与えて再生した場合を基準音とした。また、評価音は、聴取者の近傍に設置したスピーカＳＰ１から高域側カットオフ周波数ｆ２よりも低い周波数成分からなる音像を再生し、高域側カットオフ周波数ｆ２よりも高い周波数成分からなる音像は聴取者の遠方に設置したスピーカＳＰ２から統合して再生するようにした。また、高域側カットオフ周波数ｆ２をそれぞれ、０．７１（ｋＨｚ），１．４１（ｋＨｚ），２．８３（ｋＨｚ），５．６６（ｋＨｚ）として実験を行った。なお、「０．７１（ｋＨｚ）」は、１／１オクターブの中心周波数ｆｍが「１．００（ｋＨｚ）」のときの下限周波数であり、同様に、「１．４１（ｋＨｚ）」、「２．８３（ｋＨｚ）」、「５．６６（ｋＨｚ）」は、それぞれ中心周波数ｆｍが「２．００（ｋＨｚ）」、「４．００（ｋＨｚ）」、「８．００（ｋＨｚ）」のときの下限周波数である。
【００３０】
図１３に実験結果を示す。この図から、高域側カットオフ周波数ｆ２が高くなるほど、距離感知覚（音質）の劣化がわかり難くなることが分かる。また、高域側のカットオフ周波数ｆ２が１．４１（ｋＨｚ）であれば、音質の劣化が「気になる（評価２）」ことはないので、実用上問題はないが、好適には、２．８３（ｋＨｚ）であることが望ましい。さらに、５．６６（ｋＨｚ）であれば、音質の劣化が「わかるが気にならない（評価４）」程度になるため、より一層好適である。
【００３１】
また、低域側カットオフ周波数ｆ１が低くなるほど、距離感知覚の劣化がわかり難くなる。その低域側のカットオフ周波数ｆ１が０．７１（ｋＨｚ）であれば、実用上問題はないが、好適には、０．３５（ｋＨｚ）であることが望ましく、より高音質のものにするには、０．１８（ｋＨｚ）であることが望ましい。さらに、０．０８（ｋＨｚ）とすれば、音質の劣化がほとんど気にならなくなる。なお、「０．７１（ｋＨｚ）」は、１／１オクターブの中心周波数ｆｍが「１．００（ｋＨｚ）」のときの下限周波数であり、同様に、「０．３５（ｋＨｚ）」、「０．１８（ｋＨｚ）」、「０．０８（ｋＨｚ）」は、それぞれ中心周波数ｆｍが「０．５０（ｋＨｚ）」、「０．２５（ｋＨｚ）」、「０．１２５（ｋＨｚ）」のときの下限周波数である。
【００３２】
直接音系統２１Ａには、信号Ｓ１Ａに所定量の遅延を与える遅延素子２１ｃが介設されている。遅延素子２１ｃで与えられる遅延量は、図１に示すスピーカアレイ１０の中心Ｑから焦点Ｐまでの距離とスピーカ１１から焦点Ｐまでの距離との差に基づいて設定される。すなわち、直接音系統２１Ａは、直接音用の信号を生成するものであり、遅延素子２１ｃの遅延量は、直接音系統２１Ａを経た信号Ｓ１Ａ’に基づいてスピーカ１１から出力される音波が空間の所定位置に焦点Ｐ（図１参照）を結ぶように設定される。そして、複数の遅延部２０のそれぞれにおいて、遅延素子２１ｃの遅延量を適宜設定すると、各スピーカ１１から出力される音波が焦点Ｐに同時に到達し、焦点Ｐに直接音を形成することになる。
【００３３】
間接音系統２１Ｂには、図２に示すように、信号Ｓ１Ｂに所定量の遅延を与える遅延素子２１ｄと、この遅延素子２１ｄを通過した信号の位相を変化させる位相制御素子２１ｅとが介設されている。
【００３４】
遅延素子２１ｄで与えられる遅延量は、直接音系統２１Ａの遅延素子２１ｃで与えられる遅延量と等しく設定され、また、位相制御素子２１ｅで与えられる位相の変化量は、各スピーカ１１から出力される音波の大きさが焦点Ｐ（図１参照）でゼロになるように設定される。
【００３５】
すなわち、各スピーカ１１から出力される音波であって、間接音系統２１Ｂを経た信号Ｓ１Ｂ’に基づく音波は、焦点Ｐに同時に到達するが、それらが互いに打ち消し合うので、焦点Ｐにおける直接音のエネルギーはゼロとなる。その一方で、各スピーカ１１から放射された音波は、室の壁や床などに複数回反射を繰り返して減衰し、そのいくつかは焦点Ｐに間接音として到達する。つまり、間接音系統２１Ｂは、間接音用の信号を生成するものであり、間接音系統２１Ｂを経た信号Ｓ１Ｂ’に基づいてスピーカ１１から出力される音波は、焦点Ｐにおいて間接音を形成することになる。
【００３６】
低域音系統２２は、音源信号ＳＩＮからその低域成分を抽出するローパスフィルタ２２ａと、このローパスフィルタ２２ａを通過した信号Ｓ２に所定の遅延を与える遅延素子２２ｂとを備えて構成されている。ローパスフィルタ２２ａのカットオフ周波数は、バンドパスフィルタ２１ａの低域側カットオフ周波数ｆ１と同じ周波数に設定する。
【００３７】
遅延素子２２ｂで与えられる遅延量は、中域音系統２１の遅延素子２１ｃの遅延量と等しく設定されている。したがって、各スピーカ１１から出力される音波であって、低域音系統２２を経た信号Ｓ２’に基づく音波は、空間の所定位置に焦点Ｐ（図１参照）を結ぶことになる。
【００３８】
高域音系統２３は、音源信号ＳＩＮからその高域成分を抽出するハイパスフィルタ２３ａと、このハイパスフィルタ２３ａを通過した信号Ｓ３に所定の遅延を与える遅延素子２３ｂとを備えて構成されている。ハイパスフィルタ２３ａのカットオフ周波数は、バンドパスフィルタ２１ａの高域側カットオフ周波数ｆ２と同じ周波数に設定する。
【００３９】
遅延素子２３ｂで与えられる遅延量は、中域音系統２１の遅延素子２１ｃの遅延量と等しく設定されている。したがって、各スピーカ１１から出力される音波であって、高域音系統２３を経た信号Ｓ３’に基づく音波は、空間の所定位置に焦点Ｐ（図１参照）を結ぶことになる。
【００４０】
直間比設定部３０は、直接音と間接音との比率を設定するものであり、設定された比率をレベル差情報Ｊとして各遅延部２０の分配器２１ｂに出力する。すなわち、音像の距離感は、もっぱら直接音と間接音とのエネルギー比に依存していることから、直間比設定部３０で直接音系統２１Ａと間接音系統２１Ｂへ入力される信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂの比率を制御することにより、焦点形成に関与するエネルギーの割合が変わり、音像の距離感制御が実現される。
【００４１】
本実施形態に係る音像再生装置１は、以上のように構成されており、図１に示すように、入力端子４０に入力された音源信号ＳＩＮは、複数の遅延部２０に同時に入力され、各遅延部２０で所定の遅延が与えられたうえで音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカアレイ１０を構成する各スピーカ１１に出力され、その結果、各スピーカ１１から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００４２】
そして、各遅延部２０に中域音系統２１と低域音系統２２と高域音系統２３とを設け、音源信号ＳＩＮを三つの帯域に分けて遅延処理をする構成としたので、周波数に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が向上することになる。すなわち、音源信号ＳＩＮの中域成分で音像の距離感を制御する構成としたので、音像の距離感を制御するに際し、遅延素子２１ｃ，２１ｄにこれらで遅延できない周波数成分が混入する恐れがなく、結果としてスピーカアレイ１０により再現される音像の音質が向上することになる。
【００４３】
また、中域音系統２１において、直接音系統２１Ａに入力される信号Ｓ１Ａの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での直接音の比が高まり、音像が聴取者にとって近く知覚されることになる。一方、間接音系統２１Ｂに入力される音源信号Ｓ１Ｂの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での間接音の比が高まり、音像は焦点Ｐからスピーカ側に後退し、聴取者にとって音像が遠ざかっているように知覚されることになる。
【００４４】
なお、本実施形態に係る間接音系統２１Ｂは、これを経由した信号Ｓ１Ｂ’に基づいて出力される音波が焦点を結ぶように構成されているが、これに限定されることはなく、間接音系統２１Ｂを経由した信号Ｓ１Ｂ’に基づいて出力される音波が無指向性となるように構成されたものであってもよい。具体的には、位相制御素子２１ｅを省略するとともに、遅延素子２１ｄで信号Ｓ１Ｂに不規則な遅延を与えればよい。このようにすると、各スピーカ１１から出力された音波であって、間接音系統２１Ｂを経由した信号Ｓ１Ｂ’に基づく音波が空間のある位置に焦点を結ぶことはなく、当該音波が焦点Ｐに不規則に遅延されて到達するので、焦点Ｐに擬似的に間接音を与えることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、各遅延部２０に中域音系統２１と低域音系統２２と高域音系統２３とを設けたが、これに限定されることはなく、例えば、低域音系統２２と高域音系統２３とを省略してもよい。また、低域音系統２２を省略するとともに、中域音系統２１において、バンドパスフィルタ２１ａに替えて高域成分を除去するフィルタ（ローパスフィルタ）を介設してもよい。この場合には、音源信号ＳＩＮが二つの帯域に分けられることになる。
【００４６】
また、図１０に示すように、聴取者Ｈを取り囲むように複数の音像再生装置１を配置し、各音像再生装置１に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置１１０を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置１００を構成することができる。
【００４７】
（第二の実施形態）
第二の実施形態に係る音像再生装置２は、二種類の音源信号ＳＮ，ＳＦを利用して音像を定位させるものであり、図３に示すように、平面状に配置された複数のスピーカ１１からなるスピーカアレイ１０と、複数のスピーカ１１に対応して配置された複数の遅延部２０’と、一方の音源信号ＳＮ（以下、「近傍音源信号ＳＮ」という。）と他方の音源信号ＳＦ（以下、「遠方音源信号ＳＦ」という。）とを加算して合成音源信号ＳＡを生成する加算器５０とを備えて構成されている。
【００４８】
なお、以下の説明において、第一の実施形態に係る音像再生装置１と同一の要素には同一の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。
【００４９】
遅延部２０’は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０Ｎを介して入力された近傍音源信号ＳＮおよび入力端子４０Ｆを介して入力された遠方音源信号ＳＦに所定の遅延を与え、スピーカ１１を駆動するための音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図４に示すように、近傍音源信号ＳＮおよび遠方音源信号ＳＦの中域成分に所定の遅延を与える中域音系統２１と、合成音源信号ＳＡの低域成分に所定の遅延を与える低域音系統２２と、合成音源信号ＳＡの高域成分に所定の遅延を与える高域音系統２３と、各系統２１，２２，２３を経た各音源信号ＳＮ１’，ＳＦ１’，Ｓ２’，Ｓ３’を加算する加算器２４と、この加算器２４を通過した信号を増幅して音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカ１１へ出力する増幅器２５とが設けられている。
【００５０】
中域音系統２１は、近傍音源信号ＳＮの中域成分に所定の遅延を与える直接音系統２１Ａ’と、遠方音源信号ＳＦの中域成分に所定の遅延を与える間接音系統２１Ｂ’とを備えて構成されている。
【００５１】
直接音系統２１Ａ’は、直接音用の信号を生成するものであり、近傍音源信号ＳＮからその中域成分を抽出するバンドパスフィルタ２１ａと、このバンドパスフィルタ２１ａを通過した信号ＳＮ１に所定量の遅延を与える遅延素子２１ｃとを備えて構成されている。遅延素子２１ｃで与えられる遅延量は、図３に示すスピーカアレイ１０の中心Ｑから焦点Ｐまでの距離とスピーカ１１から焦点Ｐまでの距離との差に基づいて設定される。すなわち、直接音系統２１Ａ’を経た信号ＳＮ１’に基づいてスピーカ１１から出力される音波が空間の所定位置に焦点Ｐ（図３参照）を結ぶように遅延素子２１ｃの遅延量を設定する。そして、複数の遅延部２０のそれぞれにおいて、遅延素子２１ｃの遅延量を適宜設定すると、各スピーカ１１から出力される音波が焦点Ｐに同時に到達し、焦点Ｐに直接音を形成することになる。
【００５２】
間接音系統２１Ｂ’は、間接音用の信号を生成するものであり、図４に示すように、遠方音源信号ＳＦからその中域成分を抽出するバンドパスフィルタ２１ａ’と、このバンドパスフィルタ２１ａ’を通過した信号ＳＦ１に所定量の遅延を与える遅延素子２１ｄと、この遅延素子２１ｄを通過した信号の位相を変化させる位相制御素子２１ｅとを備えて構成されている。
【００５３】
遅延素子２１ｄで与えられる遅延量は、第一の実施形態に係る直接音系統２１Ａの遅延素子２１ｃで与えられる遅延量と等しく設定され、また、位相制御素子２１ｅで与えられる位相の変化量は、各スピーカ１１から出力される音波の大きさが焦点Ｐ（図１参照）でゼロになるように設定される。
【００５４】
すなわち、各スピーカ１１から出力される音波であって、間接音系統２１Ｂ’を経た信号ＳＦ１’に基づく音波は、焦点Ｐ（図３参照）に同時に到達するが、それらが互いに打ち消し合うので、焦点Ｐにおける直接音のエネルギーはゼロとなる。その一方で、各スピーカ１１から放射された音波は、室の壁や床などに複数回反射を繰り返して減衰し、そのいくつかは焦点Ｐに間接音として到達する。つまり、間接音系統２１Ｂ’を経た信号ＳＦ１’に基づいてスピーカ１１から出力される音波は、焦点Ｐにおいて間接音を形成することになる。
【００５５】
低域音系統２２および高域音系統２３は、第一の実施形態で説明したものと同様であるので詳細な説明は省略するが、これらには、合成音源信号ＳＡが入力される（図４参照）。
【００５６】
本実施形態に係る音像再生装置２は、以上のように構成されており、入力端子４０Ｎに入力された近傍音源信号ＳＮ、入力端子４０Ｆに入力された遠方音源信号ＳＦおよびこれらを加算して生成された合成音源信号ＳＡは、それぞれ複数の遅延部２０’に同時に入力され、各遅延部２０’で所定の遅延が与えられたうえで音像制御信号ＳＯＵＴとして各スピーカ１１に出力され、その結果、各スピーカ１１から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００５７】
また、音像の距離感は、もっぱら直接音と間接音とのエネルギー比に依存していることから、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦの比率を制御することにより、焦点Ｐの形成に関与するエネルギーの割合が変わり、音像の距離感制御が実現する。すなわち、直接音系統２１Ａ’に入力される信号（近傍音源信号ＳＮ）と間接音系統２１Ｂ’に入力される信号（遠方音源信号ＳＦ）の比率を調節すると、音像の定位が変化することになる。
【００５８】
つまり、近傍音源信号ＳＮの比率を高めれば、焦点Ｐの近傍での直接音の比が高まり、音像が聴取者にとって近く知覚されることになる。一方、遠方音源信号ＳＦの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での間接音の比が高まり、音像は焦点Ｐからスピーカ側に後退し、聴取者にとって音像が遠ざかっているように知覚されることになる。
【００５９】
そして、近傍音源信号ＳＮおよび遠方音源信号ＳＦの中域成分で音像の距離感を制御する構成としたので、音像の距離感を制御する際に、遅延素子２１ｃ，２１ｄにこれらで遅延できない周波数成分が混入する恐れがなく、結果としてスピーカアレイ１０により再現される音像の音質が向上することになる。
【００６０】
また、図示は省略するが、聴取者を取り囲むように複数の音像再生装置２を配置し、各音像再生装置２に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置を構成することができる。
【００６１】
（第三の実施形態）
第三の実施形態に係る音像再生装置は、図５に示すように、平面状に配置された複数の中域用スピーカ１１’からなるスピーカアレイ１０’と、複数の中域用スピーカ１１’に対応して配置された複数の中域用遅延部６０と、低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３と、低域用スピーカ１２に対応して配置された低域用遅延部７０と、高域用スピーカ１３に対応して配置された高域用遅延部８０と、直接音と間接音の比率を設定する直間比設定部３０とを備えて構成されている。
【００６２】
なお、以下の説明において、前記した各実施形態のものと同一の要素には同一の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。
【００６３】
中域用遅延部６０は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０を介して入力された音源信号ＳＩＮの中域成分に所定の遅延を与え、スピーカ１１’を駆動するための中域用音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図６に示すように、その中段で直接音系統６３Ａと間接音系統６３Ｂとに分かれており、これらの前段に音源信号ＳＩＮの中域成分を抽出するバンドパスフィルタ６１と、バンドパスフィルタ６１を経た信号Ｓ１を直接音系統６３Ａに入力される信号Ｓ１Ａと間接音系統６３Ｂに入力される信号Ｓ１Ｂとに分配する分配器６２とが介設されており、その後段に直接音系統６３Ａを経た信号Ｓ１Ａ’と間接音系統６３Ｂを経た信号Ｓ１Ｂ’とを加算する加算器６４と、この加算器６４を通過した信号を増幅して中域用音像制御信号ＳＩＮとして出力する増幅器６５とが介設されている。
【００６４】
なお、中域用遅延部６０を構成する各要素は、第一の実施形態に係る音像再生装置１のものと同一の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
低域用遅延部７０は、図７に示すように、音源信号ＳＩＮからその低域成分を抽出するローパスフィルタ７１と、このローパスフィルタ７１を通過した信号Ｓ２に所定の遅延を与える遅延素子７２と、この遅延素子７２を通過した信号Ｓ２’を増幅して高域用音像制御信号ＳＯＵＴ’として低域用スピーカ１２へ出力する増幅器７３とを備えて構成されている。なお、図５では、一つの低域用スピーカ１２が配置されているが、複数の低域用スピーカ１２を配置しても差し支えない。
【００６６】
高域用遅延部８０は、図７に示すように、音源信号ＳＩＮからその高域成分を抽出するハイパスフィルタ８１と、このハイパスフィルタ８１を通過した信号Ｓ３に所定の遅延を与える遅延素子８２と、この遅延素子８２を通過した信号Ｓ３’を増幅して高域用音像制御信号ＳＯＵＴ”として高域用スピーカ１３へ出力する増幅器８３とを備えて構成されている。なお、図５では、一つの高域用スピーカ１３が配置されているが、複数の高域用スピーカ１３を配置しても差し支えない。
【００６７】
本実施形態に係る音像再生装置３は、以上のように構成されており、図５に示すように、入力端子４０に入力された音源信号ＳＩＮは、複数の中域用遅延部６０と低域用遅延部７０と高域用遅延部８０とに同時に入力され、各遅延部６０、７０，８０で所定の遅延が与えられたうえで音像制御信号ＳＯＵＴ，ＳＯＵＴ’，ＳＯＵＴ”として中域用スピーカ１１’、低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３に出力される。そして、各スピーカ１１’，１２，１３から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００６８】
このように、中域用遅延部６０と低域用遅延部７０と高域用遅延部８０とを設け、音源信号ＳＩＮを三つの帯域に分けて遅延処理をする構成としたので、周波数に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が向上することになる。
【００６９】
また、第一の実施形態に係る音像再生装置１と同様に、直間比設定部３０で直接音系統６３Ａと間接音系統６３Ｂへ入力される信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂの比率を制御することにより、焦点形成に関与するエネルギーの割合、すなわち焦点Ｐの音圧のピーク高が変わり、音像の距離感制御が実現される。
【００７０】
また、聴取者を取り囲むように複数の音像再生装置３を配置し、各音像再生装置３に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置を構成することができる。
【００７１】
（第四の実施形態）
第四の実施形態に係る音像再生装置は、二種類の音源信号（近傍音源信号ＳＮ、遠方音源信号ＳＦ）を利用して音像を定位させるものであり、図８に示すように、平面状に配置された複数の中域用スピーカ１１’からなるスピーカアレイ１０’と、複数の中域用スピーカ１１’に対応して配置された複数の中域用遅延部９０と、低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３と、低域用スピーカ１２に対応して配置された低域用遅延部７０と、高域用スピーカ１３に対応して配置された高域用遅延部８０と、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦとを加算する加算器５０とを備えて構成されている。
【００７２】
なお、以下の説明において、前記した各実施形態のものと同一の要素には同一の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。
【００７３】
中域用遅延部９０は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０Ｎを介して入力された近傍音源信号ＳＮおよび入力端子４０Ｆを介して入力された遠方音源信号ＳＦに所定の遅延を与え、中域用スピーカ１１’を駆動するための中域用音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図９に示すように、近傍音源信号ＳＮの中域成分に所定の遅延を与える直接音系統９１Ａと、遠方音源信号ＳＦの中域成分に所定の遅延を与える間接音系統９１Ｂと、各系統９１Ａ，９１Ｂを経た各音源信号ＳＮ１’，ＳＦ１’を加算する加算器９４と、この加算器で加算された信号を増幅して中域用音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカ１１’へ出力する増幅器９５とが設けられている。
【００７４】
なお、直接音系統９１Ａおよび間接音系統９１Ｂは、第二の実施形態に係る音像再生装置の直接音系統２１Ａ’および間接音系統２１Ｂ’とそれぞれ同一の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
また、低域用遅延部７０および高域用遅延部８０は、第三の実施形態で説明したものと同一であるので、その詳細な説明は省略するが、これらには、合成音源信号ＳＡが入力される（図４参照）。
【００７６】
本実施形態に係る音像再生装置４は、以上のように構成されており、入力端子４０Ｎに入力された近傍音源信号ＳＮ、入力端子４０Ｆに入力された遠方音源信号ＳＦは、それぞれ複数の中域用遅延部９０に同時に入力され、各中域用遅延部９０で所定の遅延が与えられたうえで中域用音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカアレイ１０’を構成する各中域用スピーカ１１’に出力される。また、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦとを加算して生成された合成音源信号ＳＡは、低域用遅延部７０および高域用遅延部８０に同時に入力され、各遅延部７０，８０で所定の遅延が与えられたうえで低域用音像制御信号ＳＯＵＴ’および高域用音像制御信号ＳＯＵＴ”として低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３に出力される。そして、中域用音像制御信号ＳＯＵＴによりスピーカ１１’が駆動されるとともに、低域用音像制御信号ＳＯＵＴ’および高域用音像制御信号ＳＯＵＴ”で低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３が駆動され、各スピーカ１１’，１２，１３から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００７７】
また、音像の距離感は、もっぱら直接音と間接音とのエネルギー比に依存していることから、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦの比率を制御することにより、焦点形成に関与するエネルギーの割合、すなわち焦点Ｐの音圧のピークの高さが変わり、音像の距離感制御が実現する。すなわち、直接音系統９１Ａに入力される信号（近傍音源信号ＳＮ）と間接音系統９１Ｂに入力される信号（遠方音源信号ＳＦ）の比率を調節すると、音像の定位が変化することになる。
【００７８】
つまり、近傍音源信号ＳＮの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での直接音の比が高まり、音像が聴取者にとって近く知覚されることになる。一方、遠方音源信号ＳＦの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での間接音の比が高まり、音像は焦点Ｐからスピーカ側に後退し、聴取者にとって音像が遠ざかっているように知覚されることになる。
【００７９】
そして、近傍音源信号ＳＮおよび遠方音源信号ＳＦの中域成分で音像の距離感を制御する構成としたので、音像の距離感を制御する際に、遅延素子９１ｃ，９１ｄにこれらで遅延できない周波数成分が混入する恐れがなく、結果としてスピーカアレイ１０’により再現される音像の音質が向上することになる。
【００８０】
また、聴取者を取り囲むように複数の音像再生装置４を配置し、各音像再生装置４に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置を構成することができる。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１に係る音像再生装置によると、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化することがない。
【００８２】
同様に、請求項２又は請求項３に係る音像再生装置によると、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化することがない。
【００８３】
また、請求項４に係る立体音像再生装置によると、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能となるので、立体的な音像の距離感制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図２】第一の実施形態に係る音像再生装置の遅延部を示すブロック構成図である。
【図３】第二の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図４】第二の実施形態に係る音像再生装置の遅延部を示すブロック構成図である。
【図５】第三の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図６】第三の実施形態に係る音像再生装置の中域用遅延部を示すブロック構成図である。
【図７】同じく低域用遅延部および高域用遅延部を示すブロック構成図である。
【図８】第四の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図９】第四の実施形態に係る音像再生装置の中域用遅延部を示すブロック構成図である。
【図１０】立体音像装置を示す模式図である。
【図１１】音像の距離感知覚と周波数帯域との関係を把握するために行った実験の概要を説明する模式図である。
【図１２】音像の距離感知覚と周波数帯域との関係を把握するために行った実験の結果を示すグラフであって、（ａ）はホワイトノイズの実験結果、（ｂ）は１ｋＨｚバンドノイズの実験結果、（ｃ）は８ｋＨｚバンドノイズの実験結果である。
【図１３】距離感知覚の周波数特性を確認するために行った実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１，２，３，４ 音像再生装置
１０，１０’ スピーカアレイ
１１ スピーカ
１１’ 中域用スピーカ
１２ 低域用スピーカ
１３ 高域用スピーカ
２０，２０’ 遅延部
２１ 中域音系統
２１ａ，２１ａ’ バンドパスフィルタ
２１Ａ，２１Ａ’，６３Ａ，９１Ａ 直接音系統
２１Ｂ，２１Ｂ’，６３Ｂ，９１Ｂ 間接音系統
２２ 低域音系統
２２ａ ローパスフィルタ
２３ 高域音系統
２３ａ ハイパスフィルタ
３０ 直間比設定部
４０，４０Ｎ，４０Ｆ 入力端子
６０，９０ 中域用遅延部
７０ 低域用遅延部
８０ 高域用遅延部
１００ 立体音像再生装置
ＳＩＮ，ＳＮ，ＳＦ 音源信号
ＳＯＵＴ 音像制御信号
Ｊ レベル差情報
【発明の属する技術分野】
本発明は、音像の距離感を制御することができる音像再生装置及び当該音像再生装置を利用した立体音像再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、音像の距離感（遠近感）を制御可能な音像再生装置として、面状に配置された多数のスピーカからなるスピーカアレイを用いるものが知られている。この音像再生装置は、各スピーカの前段に遅延素子を介設しておき、この遅延素子で各スピーカに入力される音源信号に微妙に異なる遅延を与えることにより、各スピーカから出力される音波（音声）を空間の一点（以下、「焦点」という。）に同時に到達させて焦点付近の音圧を局所的に高めるものである。そして、この焦点のやや後方で聴取すると、音像が焦点付近に定位し、あたかもその位置に音源があるかのように感じられる。
【０００３】
また、このような原理の音像再生装置において音像の距離感を制御する方式としては、音源信号の遅延量を適宜調節して焦点の位置を移動させるもの（例えば、特許文献１参照）や、音源から聴取者に直接到達する音（直接音）と壁などに反射して間接的に到達する音（間接音）のエネルギー比（直間比）を制御するもの（例えば、特許文献２および特許文献３参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１５９５００号公報（全頁）
【特許文献２】
特開平９−１２１４００号公報（全頁）
【特許文献３】
特開２００２−３７４５９９号公報（全頁）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の音像再生装置では、音源信号の全周波数帯域を一つの遅延素子で遅延させているため、焦点を形成した場合や音像を遠くに定位させた場合に、遅延しきれない周波数帯域が存在してしまう。このため、音像の距離感については忠実に再現できるものの、音質が変質・劣化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、音像の距離感を忠実に再現でき、かつ、音質の変質・劣化が生ずることのない音像再生装置を提供することを課題とし、さらに、この音像再生装置を用いた立体音像再生装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１の発明は、複数のスピーカからなるスピーカアレイと、音源から入力された音源信号に所定の遅延を与える複数の遅延部とを備え、前記各遅延部から出力された音像制御信号で前記各スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、前記各遅延部に、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、当該直接音系統および間接音系統には、音源から入力された音源信号の高域成分を除去するフィルタが設けられており、前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする。
【０００８】
かかる音像再生装置は、音像の距離感を判断する場合において、その高域成分が寄与する割合が小さいという本願発明者が見出した知見に基づいて創案されたものであり、高域成分を除去した音源信号で音像の距離感を制御するものである。
【０００９】
請求項２の発明は、複数のスピーカからなるスピーカアレイと、音源から入力された音源信号に所定の遅延を与える複数の遅延部とを備え、前記各遅延部から出力された音像制御信号で前記各スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、前記各遅延部に、前記音源信号の高域成分に所定の遅延を与える高域音系統と、中域成分に所定の遅延を与える中域音系統と、低域成分に所定の遅延を与える低域音系統とが設けられており、前記中域音系統には、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする。
【００１０】
かかる音像再生装置は、音像の距離感を判断する際に、音源信号のすべての帯域について同等の距離表現が必要でないという前記した知見に基づいて創案されたものであり、かかる音像再生装置によると、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化を低減することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、高域用スピーカおよび低域用スピーカと、音源から入力された音源信号の高域成分に所定の遅延を与えるとともに、前記高域用スピーカを駆動させるための高域用音像制御信号を出力する高域用遅延部と、前記音源信号の低域成分に所定の遅延を与えるとともに、前記低域用スピーカを駆動させるための低域用音像制御信号を出力する低域用遅延部と、複数の中域用スピーカからなるスピーカアレイと、前記音源信号の中域成分に所定の遅延を与える複数の中域用遅延部とを備え、前記各中域用遅延部から出力された中域用音像制御信号で前記各中域用スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、前記中域用遅延部には、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする。
【００１２】
かかる音像再生装置は、スピーカアレイを構成する中域用スピーカとは別個に音源信号の高域成分を出力する高域用スピーカと低域成分を出力する低域用スピーカとを設けたものである。かかる音像再生装置によっても、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化することがない。
【００１３】
請求項４の発明は、聴取者を取り囲むように配置された複数の音像再生装置と、当該各音像再生装置に音源信号を分配する分配装置とを備えた立体音像再生装置であって、前記各音像再生装置が請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の音像再生装置であることを特徴とする。
【００１４】
かかる立体音像再生装置によると、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能となるので、立体的な音像の距離感制御が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、音像の距離感知覚と周波数帯域との関係を把握すべく本願発明者が行った実験について説明し、その後に本発明の実施の形態を説明する。実験条件を表１に示す。
【００１６】
【表１】
実験では、残響時間を変更することができる残響可変室内に配置された遠近二つのスピーカＳＰ１，ＳＰ２を用いた（図１１参照）。このスピーカＳＰ１，ＳＰ２に入力される音源信号のレベル比をレベル可変器で制御すると聴取位置での直間比が変化することになる。
【００１８】
実験用の音源は、ホワイトノイズと４種類のオクターブバンドノイズ（中心周波数：１ｋＨｚ，２ｋＨｚ，４ｋＨｚ，８ｋＨｚ）を用い（表２参照）、直間比Ａ１〜Ａ６は、ホワイトノイズを用いた場合に適当な間隔になるように設定した（表３参照）。
【００１９】
【表２】
【表３】
実験は、シェッフェの一対比較法を用い、音源ごとに直間比の組み合わせ３０通りに対して七段階の評価尺度により評価を行った。なお、残響時間の違いによる距離感知覚の影響を検討するために、デッド（残響時間０．２３ｓｅｃ）とライブ（残響時間１．０８ｓｅｃ）の二種類の環境で行った。
【００２２】
得られた実験結果について分散分析を行ったところ、すべての音源および残響時間において「直間比による距離感弁別の主効果」は有意であった。そこで、直間比Ａ１〜Ａ６ごとに距離感弁別ができているか否かを調べるために、ヤードスティックＹαを算出した。図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、直間比と評価値平均およびヤードスティックＹαの関係を示すグラフである。図１２（ａ）に示すように、音源がホワイトノイズについては、評価値平均は直間比に対してほぼ線形であり、すべての評価音を弁別することができる。また、図１２（ｂ）に示すように、１ｋＨｚのオクターブバンドノイズについては、ホワイトノイズに比べて距離知覚の幅（レンジ）が狭いもののほぼ線形に評価されている。なお、図示は省略するが、４ｋＨｚのオクターブバンドノイズについても１ｋＨｚの場合と同様の結果が得られた。一方、図１２（ｃ）に示すように、８ｋＨｚのオクターブバンドノイズについては、直間比が十分に変化しているにもかかわらず分別ができていない。また、残響時間の差異が距離感知覚の判断に及ぼす影響は小さいことがわかった。
【００２３】
このように、直間比による距離知覚には、聴感的な周波数依存性が存在し、例えば、前記した実験の場合、８ｋＨｚオクターブバンドノイズは、他の帯域に比べて距離感知覚への寄与が小さいことがわかる。このことは、音像の距離感を判断する際に、全ての周波数帯域が一様に寄与するのではなく、ある帯域ごとにその寄与率が変り、音源信号のすべての帯域について同等の距離表現が必要でないことを示している。言い換えれば、音像の定位を変化させる際に、全ての帯域において直接音と間接音との比率を調節する必要なく、高域成分について直接音と間接音との比率を調節しない場合であっても、音像の定位を変化させることができるといえる。
【００２４】
次に、このような知見に基づいて創案された本発明の実施の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２５】
（第一の実施形態）
第一の実施形態に係る音像再生装置１は、図１に示すように、平面状に配置された複数のスピーカ１１からなるスピーカアレイ１０と、複数のスピーカ１１に対応して配置された複数の遅延部２０と、直接音と間接音の比率を設定する直間比設定部３０とを備えて構成されている。ここで、「直接音」とは、音源から発生した音のうち、聴取者の耳に直接的に到達するものをいい、「間接音」とは、部屋の壁などに反射した後に聴取者の耳に到達するものをいう。
【００２６】
遅延部２０は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０を介して入力された音源信号ＳＩＮに所定の遅延を与え、スピーカ１１を駆動するための音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図２に示すように、音源信号ＳＩＮの中域成分に所定の遅延を与える中域音系統２１と、低域成分に所定の遅延を与える低域音系統２２と、高域成分に所定の遅延を与える高域音系統２３と、各系統２１，２２，２３を経た信号Ｓ１Ａ’，Ｓ１Ｂ’，Ｓ２’，Ｓ３’を加算する加算器２４と、この加算器２４で合成された信号を増幅して音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカ１１へ出力する増幅器２５とが設けられている。
【００２７】
中域音系統２１は、図２に示すように、その中段で直接音系統２１Ａと間接音系統２１Ｂとに分かれており、これらの前段に音源信号ＳＩＮの中域成分を抽出するバンドパスフィルタ２１ａと、このバンドパスフィルタ２１ａを通過した信号Ｓ１を直接音系統２１Ａに入力される信号Ｓ１Ａと間接音系統２１Ｂに入力される信号Ｓ１Ｂとに分配する分配器２１ｂとが介設されている。また、分配器２１ｂは、直間比設定部３０から出力されたレベル差情報Ｊに基づいて駆動する。
【００２８】
バンドパスフィルタ２１ａのカットオフ周波数は、適宜設定することができるが、本願発明者が距離感知覚の周波数特性を確認すべく実際の楽音を使用して行った実験の結果から、その高域側のカットオフ周波数ｆ２を１．４１〜５．６６（ｋＨｚ）とし、その低域側のカットオフ周波数ｆ１を０．０８（ｋＨｚ）〜０．７１（ｋＨｚ）とするのが好適である。なお、高域側カットオフ周波数ｆ２を高く設定するほど、また、低域側カットオフ周波数ｆ１を低く設定するほど距離感知覚（音質）の劣化が分かりにくくなる。
【００２９】
ここで、距離感知覚の周波数特性を確認するために実際の楽音を使用して行った実験の概要を説明する。実験では、楽音とスピーチとをそれぞれ図１１に示すスピーカから距離差に相当するレベル差を与えて再生した場合を基準音とした。また、評価音は、聴取者の近傍に設置したスピーカＳＰ１から高域側カットオフ周波数ｆ２よりも低い周波数成分からなる音像を再生し、高域側カットオフ周波数ｆ２よりも高い周波数成分からなる音像は聴取者の遠方に設置したスピーカＳＰ２から統合して再生するようにした。また、高域側カットオフ周波数ｆ２をそれぞれ、０．７１（ｋＨｚ），１．４１（ｋＨｚ），２．８３（ｋＨｚ），５．６６（ｋＨｚ）として実験を行った。なお、「０．７１（ｋＨｚ）」は、１／１オクターブの中心周波数ｆｍが「１．００（ｋＨｚ）」のときの下限周波数であり、同様に、「１．４１（ｋＨｚ）」、「２．８３（ｋＨｚ）」、「５．６６（ｋＨｚ）」は、それぞれ中心周波数ｆｍが「２．００（ｋＨｚ）」、「４．００（ｋＨｚ）」、「８．００（ｋＨｚ）」のときの下限周波数である。
【００３０】
図１３に実験結果を示す。この図から、高域側カットオフ周波数ｆ２が高くなるほど、距離感知覚（音質）の劣化がわかり難くなることが分かる。また、高域側のカットオフ周波数ｆ２が１．４１（ｋＨｚ）であれば、音質の劣化が「気になる（評価２）」ことはないので、実用上問題はないが、好適には、２．８３（ｋＨｚ）であることが望ましい。さらに、５．６６（ｋＨｚ）であれば、音質の劣化が「わかるが気にならない（評価４）」程度になるため、より一層好適である。
【００３１】
また、低域側カットオフ周波数ｆ１が低くなるほど、距離感知覚の劣化がわかり難くなる。その低域側のカットオフ周波数ｆ１が０．７１（ｋＨｚ）であれば、実用上問題はないが、好適には、０．３５（ｋＨｚ）であることが望ましく、より高音質のものにするには、０．１８（ｋＨｚ）であることが望ましい。さらに、０．０８（ｋＨｚ）とすれば、音質の劣化がほとんど気にならなくなる。なお、「０．７１（ｋＨｚ）」は、１／１オクターブの中心周波数ｆｍが「１．００（ｋＨｚ）」のときの下限周波数であり、同様に、「０．３５（ｋＨｚ）」、「０．１８（ｋＨｚ）」、「０．０８（ｋＨｚ）」は、それぞれ中心周波数ｆｍが「０．５０（ｋＨｚ）」、「０．２５（ｋＨｚ）」、「０．１２５（ｋＨｚ）」のときの下限周波数である。
【００３２】
直接音系統２１Ａには、信号Ｓ１Ａに所定量の遅延を与える遅延素子２１ｃが介設されている。遅延素子２１ｃで与えられる遅延量は、図１に示すスピーカアレイ１０の中心Ｑから焦点Ｐまでの距離とスピーカ１１から焦点Ｐまでの距離との差に基づいて設定される。すなわち、直接音系統２１Ａは、直接音用の信号を生成するものであり、遅延素子２１ｃの遅延量は、直接音系統２１Ａを経た信号Ｓ１Ａ’に基づいてスピーカ１１から出力される音波が空間の所定位置に焦点Ｐ（図１参照）を結ぶように設定される。そして、複数の遅延部２０のそれぞれにおいて、遅延素子２１ｃの遅延量を適宜設定すると、各スピーカ１１から出力される音波が焦点Ｐに同時に到達し、焦点Ｐに直接音を形成することになる。
【００３３】
間接音系統２１Ｂには、図２に示すように、信号Ｓ１Ｂに所定量の遅延を与える遅延素子２１ｄと、この遅延素子２１ｄを通過した信号の位相を変化させる位相制御素子２１ｅとが介設されている。
【００３４】
遅延素子２１ｄで与えられる遅延量は、直接音系統２１Ａの遅延素子２１ｃで与えられる遅延量と等しく設定され、また、位相制御素子２１ｅで与えられる位相の変化量は、各スピーカ１１から出力される音波の大きさが焦点Ｐ（図１参照）でゼロになるように設定される。
【００３５】
すなわち、各スピーカ１１から出力される音波であって、間接音系統２１Ｂを経た信号Ｓ１Ｂ’に基づく音波は、焦点Ｐに同時に到達するが、それらが互いに打ち消し合うので、焦点Ｐにおける直接音のエネルギーはゼロとなる。その一方で、各スピーカ１１から放射された音波は、室の壁や床などに複数回反射を繰り返して減衰し、そのいくつかは焦点Ｐに間接音として到達する。つまり、間接音系統２１Ｂは、間接音用の信号を生成するものであり、間接音系統２１Ｂを経た信号Ｓ１Ｂ’に基づいてスピーカ１１から出力される音波は、焦点Ｐにおいて間接音を形成することになる。
【００３６】
低域音系統２２は、音源信号ＳＩＮからその低域成分を抽出するローパスフィルタ２２ａと、このローパスフィルタ２２ａを通過した信号Ｓ２に所定の遅延を与える遅延素子２２ｂとを備えて構成されている。ローパスフィルタ２２ａのカットオフ周波数は、バンドパスフィルタ２１ａの低域側カットオフ周波数ｆ１と同じ周波数に設定する。
【００３７】
遅延素子２２ｂで与えられる遅延量は、中域音系統２１の遅延素子２１ｃの遅延量と等しく設定されている。したがって、各スピーカ１１から出力される音波であって、低域音系統２２を経た信号Ｓ２’に基づく音波は、空間の所定位置に焦点Ｐ（図１参照）を結ぶことになる。
【００３８】
高域音系統２３は、音源信号ＳＩＮからその高域成分を抽出するハイパスフィルタ２３ａと、このハイパスフィルタ２３ａを通過した信号Ｓ３に所定の遅延を与える遅延素子２３ｂとを備えて構成されている。ハイパスフィルタ２３ａのカットオフ周波数は、バンドパスフィルタ２１ａの高域側カットオフ周波数ｆ２と同じ周波数に設定する。
【００３９】
遅延素子２３ｂで与えられる遅延量は、中域音系統２１の遅延素子２１ｃの遅延量と等しく設定されている。したがって、各スピーカ１１から出力される音波であって、高域音系統２３を経た信号Ｓ３’に基づく音波は、空間の所定位置に焦点Ｐ（図１参照）を結ぶことになる。
【００４０】
直間比設定部３０は、直接音と間接音との比率を設定するものであり、設定された比率をレベル差情報Ｊとして各遅延部２０の分配器２１ｂに出力する。すなわち、音像の距離感は、もっぱら直接音と間接音とのエネルギー比に依存していることから、直間比設定部３０で直接音系統２１Ａと間接音系統２１Ｂへ入力される信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂの比率を制御することにより、焦点形成に関与するエネルギーの割合が変わり、音像の距離感制御が実現される。
【００４１】
本実施形態に係る音像再生装置１は、以上のように構成されており、図１に示すように、入力端子４０に入力された音源信号ＳＩＮは、複数の遅延部２０に同時に入力され、各遅延部２０で所定の遅延が与えられたうえで音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカアレイ１０を構成する各スピーカ１１に出力され、その結果、各スピーカ１１から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００４２】
そして、各遅延部２０に中域音系統２１と低域音系統２２と高域音系統２３とを設け、音源信号ＳＩＮを三つの帯域に分けて遅延処理をする構成としたので、周波数に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が向上することになる。すなわち、音源信号ＳＩＮの中域成分で音像の距離感を制御する構成としたので、音像の距離感を制御するに際し、遅延素子２１ｃ，２１ｄにこれらで遅延できない周波数成分が混入する恐れがなく、結果としてスピーカアレイ１０により再現される音像の音質が向上することになる。
【００４３】
また、中域音系統２１において、直接音系統２１Ａに入力される信号Ｓ１Ａの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での直接音の比が高まり、音像が聴取者にとって近く知覚されることになる。一方、間接音系統２１Ｂに入力される音源信号Ｓ１Ｂの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での間接音の比が高まり、音像は焦点Ｐからスピーカ側に後退し、聴取者にとって音像が遠ざかっているように知覚されることになる。
【００４４】
なお、本実施形態に係る間接音系統２１Ｂは、これを経由した信号Ｓ１Ｂ’に基づいて出力される音波が焦点を結ぶように構成されているが、これに限定されることはなく、間接音系統２１Ｂを経由した信号Ｓ１Ｂ’に基づいて出力される音波が無指向性となるように構成されたものであってもよい。具体的には、位相制御素子２１ｅを省略するとともに、遅延素子２１ｄで信号Ｓ１Ｂに不規則な遅延を与えればよい。このようにすると、各スピーカ１１から出力された音波であって、間接音系統２１Ｂを経由した信号Ｓ１Ｂ’に基づく音波が空間のある位置に焦点を結ぶことはなく、当該音波が焦点Ｐに不規則に遅延されて到達するので、焦点Ｐに擬似的に間接音を与えることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、各遅延部２０に中域音系統２１と低域音系統２２と高域音系統２３とを設けたが、これに限定されることはなく、例えば、低域音系統２２と高域音系統２３とを省略してもよい。また、低域音系統２２を省略するとともに、中域音系統２１において、バンドパスフィルタ２１ａに替えて高域成分を除去するフィルタ（ローパスフィルタ）を介設してもよい。この場合には、音源信号ＳＩＮが二つの帯域に分けられることになる。
【００４６】
また、図１０に示すように、聴取者Ｈを取り囲むように複数の音像再生装置１を配置し、各音像再生装置１に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置１１０を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置１００を構成することができる。
【００４７】
（第二の実施形態）
第二の実施形態に係る音像再生装置２は、二種類の音源信号ＳＮ，ＳＦを利用して音像を定位させるものであり、図３に示すように、平面状に配置された複数のスピーカ１１からなるスピーカアレイ１０と、複数のスピーカ１１に対応して配置された複数の遅延部２０’と、一方の音源信号ＳＮ（以下、「近傍音源信号ＳＮ」という。）と他方の音源信号ＳＦ（以下、「遠方音源信号ＳＦ」という。）とを加算して合成音源信号ＳＡを生成する加算器５０とを備えて構成されている。
【００４８】
なお、以下の説明において、第一の実施形態に係る音像再生装置１と同一の要素には同一の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。
【００４９】
遅延部２０’は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０Ｎを介して入力された近傍音源信号ＳＮおよび入力端子４０Ｆを介して入力された遠方音源信号ＳＦに所定の遅延を与え、スピーカ１１を駆動するための音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図４に示すように、近傍音源信号ＳＮおよび遠方音源信号ＳＦの中域成分に所定の遅延を与える中域音系統２１と、合成音源信号ＳＡの低域成分に所定の遅延を与える低域音系統２２と、合成音源信号ＳＡの高域成分に所定の遅延を与える高域音系統２３と、各系統２１，２２，２３を経た各音源信号ＳＮ１’，ＳＦ１’，Ｓ２’，Ｓ３’を加算する加算器２４と、この加算器２４を通過した信号を増幅して音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカ１１へ出力する増幅器２５とが設けられている。
【００５０】
中域音系統２１は、近傍音源信号ＳＮの中域成分に所定の遅延を与える直接音系統２１Ａ’と、遠方音源信号ＳＦの中域成分に所定の遅延を与える間接音系統２１Ｂ’とを備えて構成されている。
【００５１】
直接音系統２１Ａ’は、直接音用の信号を生成するものであり、近傍音源信号ＳＮからその中域成分を抽出するバンドパスフィルタ２１ａと、このバンドパスフィルタ２１ａを通過した信号ＳＮ１に所定量の遅延を与える遅延素子２１ｃとを備えて構成されている。遅延素子２１ｃで与えられる遅延量は、図３に示すスピーカアレイ１０の中心Ｑから焦点Ｐまでの距離とスピーカ１１から焦点Ｐまでの距離との差に基づいて設定される。すなわち、直接音系統２１Ａ’を経た信号ＳＮ１’に基づいてスピーカ１１から出力される音波が空間の所定位置に焦点Ｐ（図３参照）を結ぶように遅延素子２１ｃの遅延量を設定する。そして、複数の遅延部２０のそれぞれにおいて、遅延素子２１ｃの遅延量を適宜設定すると、各スピーカ１１から出力される音波が焦点Ｐに同時に到達し、焦点Ｐに直接音を形成することになる。
【００５２】
間接音系統２１Ｂ’は、間接音用の信号を生成するものであり、図４に示すように、遠方音源信号ＳＦからその中域成分を抽出するバンドパスフィルタ２１ａ’と、このバンドパスフィルタ２１ａ’を通過した信号ＳＦ１に所定量の遅延を与える遅延素子２１ｄと、この遅延素子２１ｄを通過した信号の位相を変化させる位相制御素子２１ｅとを備えて構成されている。
【００５３】
遅延素子２１ｄで与えられる遅延量は、第一の実施形態に係る直接音系統２１Ａの遅延素子２１ｃで与えられる遅延量と等しく設定され、また、位相制御素子２１ｅで与えられる位相の変化量は、各スピーカ１１から出力される音波の大きさが焦点Ｐ（図１参照）でゼロになるように設定される。
【００５４】
すなわち、各スピーカ１１から出力される音波であって、間接音系統２１Ｂ’を経た信号ＳＦ１’に基づく音波は、焦点Ｐ（図３参照）に同時に到達するが、それらが互いに打ち消し合うので、焦点Ｐにおける直接音のエネルギーはゼロとなる。その一方で、各スピーカ１１から放射された音波は、室の壁や床などに複数回反射を繰り返して減衰し、そのいくつかは焦点Ｐに間接音として到達する。つまり、間接音系統２１Ｂ’を経た信号ＳＦ１’に基づいてスピーカ１１から出力される音波は、焦点Ｐにおいて間接音を形成することになる。
【００５５】
低域音系統２２および高域音系統２３は、第一の実施形態で説明したものと同様であるので詳細な説明は省略するが、これらには、合成音源信号ＳＡが入力される（図４参照）。
【００５６】
本実施形態に係る音像再生装置２は、以上のように構成されており、入力端子４０Ｎに入力された近傍音源信号ＳＮ、入力端子４０Ｆに入力された遠方音源信号ＳＦおよびこれらを加算して生成された合成音源信号ＳＡは、それぞれ複数の遅延部２０’に同時に入力され、各遅延部２０’で所定の遅延が与えられたうえで音像制御信号ＳＯＵＴとして各スピーカ１１に出力され、その結果、各スピーカ１１から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００５７】
また、音像の距離感は、もっぱら直接音と間接音とのエネルギー比に依存していることから、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦの比率を制御することにより、焦点Ｐの形成に関与するエネルギーの割合が変わり、音像の距離感制御が実現する。すなわち、直接音系統２１Ａ’に入力される信号（近傍音源信号ＳＮ）と間接音系統２１Ｂ’に入力される信号（遠方音源信号ＳＦ）の比率を調節すると、音像の定位が変化することになる。
【００５８】
つまり、近傍音源信号ＳＮの比率を高めれば、焦点Ｐの近傍での直接音の比が高まり、音像が聴取者にとって近く知覚されることになる。一方、遠方音源信号ＳＦの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での間接音の比が高まり、音像は焦点Ｐからスピーカ側に後退し、聴取者にとって音像が遠ざかっているように知覚されることになる。
【００５９】
そして、近傍音源信号ＳＮおよび遠方音源信号ＳＦの中域成分で音像の距離感を制御する構成としたので、音像の距離感を制御する際に、遅延素子２１ｃ，２１ｄにこれらで遅延できない周波数成分が混入する恐れがなく、結果としてスピーカアレイ１０により再現される音像の音質が向上することになる。
【００６０】
また、図示は省略するが、聴取者を取り囲むように複数の音像再生装置２を配置し、各音像再生装置２に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置を構成することができる。
【００６１】
（第三の実施形態）
第三の実施形態に係る音像再生装置は、図５に示すように、平面状に配置された複数の中域用スピーカ１１’からなるスピーカアレイ１０’と、複数の中域用スピーカ１１’に対応して配置された複数の中域用遅延部６０と、低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３と、低域用スピーカ１２に対応して配置された低域用遅延部７０と、高域用スピーカ１３に対応して配置された高域用遅延部８０と、直接音と間接音の比率を設定する直間比設定部３０とを備えて構成されている。
【００６２】
なお、以下の説明において、前記した各実施形態のものと同一の要素には同一の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。
【００６３】
中域用遅延部６０は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０を介して入力された音源信号ＳＩＮの中域成分に所定の遅延を与え、スピーカ１１’を駆動するための中域用音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図６に示すように、その中段で直接音系統６３Ａと間接音系統６３Ｂとに分かれており、これらの前段に音源信号ＳＩＮの中域成分を抽出するバンドパスフィルタ６１と、バンドパスフィルタ６１を経た信号Ｓ１を直接音系統６３Ａに入力される信号Ｓ１Ａと間接音系統６３Ｂに入力される信号Ｓ１Ｂとに分配する分配器６２とが介設されており、その後段に直接音系統６３Ａを経た信号Ｓ１Ａ’と間接音系統６３Ｂを経た信号Ｓ１Ｂ’とを加算する加算器６４と、この加算器６４を通過した信号を増幅して中域用音像制御信号ＳＩＮとして出力する増幅器６５とが介設されている。
【００６４】
なお、中域用遅延部６０を構成する各要素は、第一の実施形態に係る音像再生装置１のものと同一の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６５】
低域用遅延部７０は、図７に示すように、音源信号ＳＩＮからその低域成分を抽出するローパスフィルタ７１と、このローパスフィルタ７１を通過した信号Ｓ２に所定の遅延を与える遅延素子７２と、この遅延素子７２を通過した信号Ｓ２’を増幅して高域用音像制御信号ＳＯＵＴ’として低域用スピーカ１２へ出力する増幅器７３とを備えて構成されている。なお、図５では、一つの低域用スピーカ１２が配置されているが、複数の低域用スピーカ１２を配置しても差し支えない。
【００６６】
高域用遅延部８０は、図７に示すように、音源信号ＳＩＮからその高域成分を抽出するハイパスフィルタ８１と、このハイパスフィルタ８１を通過した信号Ｓ３に所定の遅延を与える遅延素子８２と、この遅延素子８２を通過した信号Ｓ３’を増幅して高域用音像制御信号ＳＯＵＴ”として高域用スピーカ１３へ出力する増幅器８３とを備えて構成されている。なお、図５では、一つの高域用スピーカ１３が配置されているが、複数の高域用スピーカ１３を配置しても差し支えない。
【００６７】
本実施形態に係る音像再生装置３は、以上のように構成されており、図５に示すように、入力端子４０に入力された音源信号ＳＩＮは、複数の中域用遅延部６０と低域用遅延部７０と高域用遅延部８０とに同時に入力され、各遅延部６０、７０，８０で所定の遅延が与えられたうえで音像制御信号ＳＯＵＴ，ＳＯＵＴ’，ＳＯＵＴ”として中域用スピーカ１１’、低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３に出力される。そして、各スピーカ１１’，１２，１３から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００６８】
このように、中域用遅延部６０と低域用遅延部７０と高域用遅延部８０とを設け、音源信号ＳＩＮを三つの帯域に分けて遅延処理をする構成としたので、周波数に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が向上することになる。
【００６９】
また、第一の実施形態に係る音像再生装置１と同様に、直間比設定部３０で直接音系統６３Ａと間接音系統６３Ｂへ入力される信号Ｓ１Ａ，Ｓ１Ｂの比率を制御することにより、焦点形成に関与するエネルギーの割合、すなわち焦点Ｐの音圧のピーク高が変わり、音像の距離感制御が実現される。
【００７０】
また、聴取者を取り囲むように複数の音像再生装置３を配置し、各音像再生装置３に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置を構成することができる。
【００７１】
（第四の実施形態）
第四の実施形態に係る音像再生装置は、二種類の音源信号（近傍音源信号ＳＮ、遠方音源信号ＳＦ）を利用して音像を定位させるものであり、図８に示すように、平面状に配置された複数の中域用スピーカ１１’からなるスピーカアレイ１０’と、複数の中域用スピーカ１１’に対応して配置された複数の中域用遅延部９０と、低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３と、低域用スピーカ１２に対応して配置された低域用遅延部７０と、高域用スピーカ１３に対応して配置された高域用遅延部８０と、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦとを加算する加算器５０とを備えて構成されている。
【００７２】
なお、以下の説明において、前記した各実施形態のものと同一の要素には同一の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。
【００７３】
中域用遅延部９０は、図示しない音源信号再生装置（音源）から入力端子４０Ｎを介して入力された近傍音源信号ＳＮおよび入力端子４０Ｆを介して入力された遠方音源信号ＳＦに所定の遅延を与え、中域用スピーカ１１’を駆動するための中域用音像制御信号ＳＯＵＴを生成するものであり、図９に示すように、近傍音源信号ＳＮの中域成分に所定の遅延を与える直接音系統９１Ａと、遠方音源信号ＳＦの中域成分に所定の遅延を与える間接音系統９１Ｂと、各系統９１Ａ，９１Ｂを経た各音源信号ＳＮ１’，ＳＦ１’を加算する加算器９４と、この加算器で加算された信号を増幅して中域用音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカ１１’へ出力する増幅器９５とが設けられている。
【００７４】
なお、直接音系統９１Ａおよび間接音系統９１Ｂは、第二の実施形態に係る音像再生装置の直接音系統２１Ａ’および間接音系統２１Ｂ’とそれぞれ同一の構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
また、低域用遅延部７０および高域用遅延部８０は、第三の実施形態で説明したものと同一であるので、その詳細な説明は省略するが、これらには、合成音源信号ＳＡが入力される（図４参照）。
【００７６】
本実施形態に係る音像再生装置４は、以上のように構成されており、入力端子４０Ｎに入力された近傍音源信号ＳＮ、入力端子４０Ｆに入力された遠方音源信号ＳＦは、それぞれ複数の中域用遅延部９０に同時に入力され、各中域用遅延部９０で所定の遅延が与えられたうえで中域用音像制御信号ＳＯＵＴとしてスピーカアレイ１０’を構成する各中域用スピーカ１１’に出力される。また、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦとを加算して生成された合成音源信号ＳＡは、低域用遅延部７０および高域用遅延部８０に同時に入力され、各遅延部７０，８０で所定の遅延が与えられたうえで低域用音像制御信号ＳＯＵＴ’および高域用音像制御信号ＳＯＵＴ”として低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３に出力される。そして、中域用音像制御信号ＳＯＵＴによりスピーカ１１’が駆動されるとともに、低域用音像制御信号ＳＯＵＴ’および高域用音像制御信号ＳＯＵＴ”で低域用スピーカ１２および高域用スピーカ１３が駆動され、各スピーカ１１’，１２，１３から出力された音波により焦点Ｐに仮想音源が形成され、焦点Ｐのやや後方で聴取すると、音像が焦点Ｐ付近に定位することになる。
【００７７】
また、音像の距離感は、もっぱら直接音と間接音とのエネルギー比に依存していることから、近傍音源信号ＳＮと遠方音源信号ＳＦの比率を制御することにより、焦点形成に関与するエネルギーの割合、すなわち焦点Ｐの音圧のピークの高さが変わり、音像の距離感制御が実現する。すなわち、直接音系統９１Ａに入力される信号（近傍音源信号ＳＮ）と間接音系統９１Ｂに入力される信号（遠方音源信号ＳＦ）の比率を調節すると、音像の定位が変化することになる。
【００７８】
つまり、近傍音源信号ＳＮの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での直接音の比が高まり、音像が聴取者にとって近く知覚されることになる。一方、遠方音源信号ＳＦの比率を高めれば、焦点Ｐ近傍での間接音の比が高まり、音像は焦点Ｐからスピーカ側に後退し、聴取者にとって音像が遠ざかっているように知覚されることになる。
【００７９】
そして、近傍音源信号ＳＮおよび遠方音源信号ＳＦの中域成分で音像の距離感を制御する構成としたので、音像の距離感を制御する際に、遅延素子９１ｃ，９１ｄにこれらで遅延できない周波数成分が混入する恐れがなく、結果としてスピーカアレイ１０’により再現される音像の音質が向上することになる。
【００８０】
また、聴取者を取り囲むように複数の音像再生装置４を配置し、各音像再生装置４に音源信号を適切な割合で分配する音像方向制御装置を設ければ、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能な立体音像再生装置を構成することができる。
【００８１】
【発明の効果】
請求項１に係る音像再生装置によると、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化することがない。
【００８２】
同様に、請求項２又は請求項３に係る音像再生装置によると、各帯域に適した遅延制御が可能となり、その結果、スピーカアレイにより再現される音像の音質が変質・劣化することがない。
【００８３】
また、請求項４に係る立体音像再生装置によると、音像の奥行方向の距離感のみならず左右方向の距離感をも制御することが可能となるので、立体的な音像の距離感制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図２】第一の実施形態に係る音像再生装置の遅延部を示すブロック構成図である。
【図３】第二の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図４】第二の実施形態に係る音像再生装置の遅延部を示すブロック構成図である。
【図５】第三の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図６】第三の実施形態に係る音像再生装置の中域用遅延部を示すブロック構成図である。
【図７】同じく低域用遅延部および高域用遅延部を示すブロック構成図である。
【図８】第四の実施形態に係る音像再生装置を示す模式図である。
【図９】第四の実施形態に係る音像再生装置の中域用遅延部を示すブロック構成図である。
【図１０】立体音像装置を示す模式図である。
【図１１】音像の距離感知覚と周波数帯域との関係を把握するために行った実験の概要を説明する模式図である。
【図１２】音像の距離感知覚と周波数帯域との関係を把握するために行った実験の結果を示すグラフであって、（ａ）はホワイトノイズの実験結果、（ｂ）は１ｋＨｚバンドノイズの実験結果、（ｃ）は８ｋＨｚバンドノイズの実験結果である。
【図１３】距離感知覚の周波数特性を確認するために行った実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１，２，３，４ 音像再生装置
１０，１０’ スピーカアレイ
１１ スピーカ
１１’ 中域用スピーカ
１２ 低域用スピーカ
１３ 高域用スピーカ
２０，２０’ 遅延部
２１ 中域音系統
２１ａ，２１ａ’ バンドパスフィルタ
２１Ａ，２１Ａ’，６３Ａ，９１Ａ 直接音系統
２１Ｂ，２１Ｂ’，６３Ｂ，９１Ｂ 間接音系統
２２ 低域音系統
２２ａ ローパスフィルタ
２３ 高域音系統
２３ａ ハイパスフィルタ
３０ 直間比設定部
４０，４０Ｎ，４０Ｆ 入力端子
６０，９０ 中域用遅延部
７０ 低域用遅延部
８０ 高域用遅延部
１００ 立体音像再生装置
ＳＩＮ，ＳＮ，ＳＦ 音源信号
ＳＯＵＴ 音像制御信号
Ｊ レベル差情報
Claims (4)
- 複数のスピーカからなるスピーカアレイと、
音源から入力された音源信号に所定の遅延を与える複数の遅延部とを備え、
前記各遅延部から出力された音像制御信号で前記各スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、
前記各遅延部に、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、
当該直接音系統および間接音系統には、音源から入力された音源信号の高域成分を除去するフィルタが設けられており、
前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする音像再生装置。 - 複数のスピーカからなるスピーカアレイと、
音源から入力された音源信号に所定の遅延を与える複数の遅延部とを備え、
前記各遅延部から出力された音像制御信号で前記各スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、
前記各遅延部に、前記音源信号の高域成分に所定の遅延を与える高域音系統と、中域成分に所定の遅延を与える中域音系統と、低域成分に所定の遅延を与える低域音系統とが設けられており、
前記中域音系統には、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、
前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする音像再生装置。 - 高域用スピーカおよび低域用スピーカと、
音源から入力された音源信号の高域成分に所定の遅延を与えるとともに、前記高域用スピーカを駆動させるための高域用音像制御信号を出力する高域用遅延部と、
前記音源信号の低域成分に所定の遅延を与えるとともに、前記低域用スピーカを駆動させるための低域用音像制御信号を出力する低域用遅延部と、
複数の中域用スピーカからなるスピーカアレイと、
前記音源信号の中域成分に所定の遅延を与える複数の中域用遅延部とを備え、
前記各中域用遅延部から出力された中域用音像制御信号で前記各中域用スピーカを駆動して空間の所定位置に音像を定位させる音像再生装置であって、
前記中域用遅延部には、直接音用の信号を生成する直接音系統と間接音用の信号を生成する間接音系統とが設けられており、
前記直接音系統に入力される信号と前記間接音系統に入力される信号の比率を調節することにより音像の定位を変化させることを特徴とする音像再生装置。 - 聴取者を取り囲むように配置された複数の音像再生装置と、当該各音像再生装置に音源信号を分配する分配装置とを備えた立体音像再生装置であって、
前記各音像再生装置が請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の音像再生装置であることを特徴とする立体音像再生装置。
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