JP2006211047A - マルチチャンネル音場収音装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 収音空間での音場の応答を容易かつ忠実に収音することができるマルチチャンネル音場収音装置及び方法を提供すること。
【解決手段】 本発明にかかるマルチチャンネル音場収音装置及び方法は、再生装置の再生チャンネル数と等しい数の指向性マイクと各々のマイク出力毎にマイク増幅器とマルチチャンネルレコーダを備え、かつ各々の指向性マイクの設置位置を再生装置の再生スピーカ位置と同じ位置で、その指向軸をマイク配置の中心位置から外側に向けることにより、収録音場の応答を忠実に再現できるマルチチャンネル音源が作成できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音場空間での音場の応答を忠実にかつ容易に収音する方法及び装置に関するものである。

コンサートホールにおける演奏など音場空間における応答を収録したマルチチャンネル音源を作成する場合には、コンサートホールのステージ上の音源に近い位置に複数のマイクを設置し、さらにコンサートホールの残響音を収録する目的のマイクを別途コンサートホールの天井近くに設置し、これらの複数のマイクの出力を再生装置のチャンネル数にあわせてミキシング装置で合成する方法が一般的であった。

ただし上記の方法は、収音に必要なマイクの数は１０数本から４０本程度と多くなり、その数に対応したミキシング装置やレコーダ及びそれらを接続するための回線などの設備も大がかりとなるため、マルチチャンネル音源を制作するためのコストは多大なものとなっている。

そこでもう少し簡単にマルチチャンネル音源を制作できるものとして、数本程度の指向性マイク用いたマルチチャンネル音場収音装置がある。

そのような従来のマルチチャンネル音場収音装置としては、５本の指向性マイクを備え、正面方向と前後左右方向に指向性を向けているものがあった（例えば、特許文献１参照）。図４は、前記特許文献１に記載された従来のマルチチャンネル音場収音装置を示すものである。図４において、４−１は正面方向に向けられた超指向性マイク、４−２〜４−５は、前後左右方向に向けられた指向性マイク、４−６は４−１〜４−５のマイクと伴に用いるビデオカメラであって、これら５本のマイクでマルチチャンネル音源を制作するものである。

また上記とは別のマルチチャンネル音場収音装置として、６本の指向性マイクを備え、前後左右さらには上下方向に９０度ずつ異なる方向に向けているものがあった（例えば、特許文献２参照）。図５は、前記特許文献２に記載された従来のマルチチャンネル音場収音装置を示すものである。図５において、５−１〜５−６は、前後左右と上下方向に向けられた指向性マイクであって、これら６本のマイクでマルチチャンネル音源を制作するものである。また図６は、前記特許文献２に記載された従来のマルチチャンネル音場収音装置で作成したマルチチャンネル音源を再生するスピーカ６−１〜６−６の配置を示すものである。

さらに上記以外にも数本の指向性マイクと無指向性マイクを組み合わせたマルチチャンネル音場収音装置がある。図７は、そのようなマルチチャンネル音場収音装置を示すものである。図７において、７−１〜７−５は、正面及び前後左右方向に向けられた指向性マイクであり、７−６〜７−７は、前記指向性マイクより外側に配置された無指向性マイクであって、これら５本の指向性マイクと２本の無指向性マイクでマルチチャンネル音源を制作するものである。
特開２００２−２３２９８９号公報（図２） 特開平１１−２６２０９７号公報（図２、図３）

前記第１及び第２の従来の構成は、設置する各マイクの指向特性を考慮しているためスピーカ再生による音像の定位方向は再生空間において正確に再現される。

しかしながら図４及び図５に示す前記第１及び第２の従来の構成では、全てのマイクはマイク配置の中心点近傍に密接して配置されるため、マイク配置の間隔はスピーカ配置の間隔と比べて大幅に小さいものとなる。そのため、全て近接した位置で収録される各マイクの応答は、相互間の信号成分の相関度が高い応答となる。その結果、そのような相関度の高い信号を再生した再生空間は音場の拡がり感が乏しいという課題を有している。さらに前記第２の従来の構成では図６に示す独自のスピーカ配置を必要とするが、このようなスピーカ配置を一般の家庭用機器として求めるのは現実的でない。

一方前記第３の従来の構成では、マイク配置の間隔はスピーカ配置相当の間隔であるため、再生空間での音場の拡がり感においては、前記第１及び第２の従来の構成からの改善が期待できる。しかしながら、第３の従来の構成においても各マイクの設置位置が再生スピーカの設置位置と同じではないために、収音空間の音場を再生空間において忠実に再現するという点において課題が存在する。

図８は、マイクの設置位置を変化させて収録した場合の再生音場の音場特性を音場空間を伝播する音波の波面形状で収録音場でのそれと比較したものである。収音空間の音場を再生空間において忠実に再現するためには、スピーカ再生によって再生空間で形成される音波の波面形状が収録音場でのそれと等しくなる必要がある。図８において左端の列に示す収録音場での波面形状と等しいのは、正面方向のマイク位置がスピーカ位置と同じであるＣ２の場合であって、図７の第３の従来例に相当する正面方向のマイク位置がスピーカ位置より音源位置に近いＣ１とその逆に正面方向のマイク位置が音源位置から遠いＣ３の場合は再生音場での波面形状が乱れていることは明らかである。尚、図８に示す波面形状が形成される動作については、後に詳しく説明する。

以上の通り本発明は、前記従来の課題を解決するもので、収音空間での音場の応答を容易かつ忠実に収音することができるマルチチャンネル音場収音装置及び方法を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、請求項１の発明は、音場空間の応答を収音し、汎用的な家庭用再生装置で再生できるマルチチャンネル音源を作成するマルチチャンネル音場収音装置であって、
前記家庭用再生装置の再生チャンネル数と等しい数の指向性マイクと、
前記複数の指向性マイクの出力を個別に増幅するマイク増幅器と、
前記マイク増幅器の出力を個別に記録するマルチチャンネルレコーダを備え、
前記複数の指向性マイクの設置位置を前記家庭用再生装置の再生スピーカ位置と同じ位置とし、
かつ前記複数の指向性マイクの指向軸は、前記複数の指向性マイクの設置位置の中心と各々の指向性マイクの設置位置とを結ぶ線に沿って前記中心位置から外側に向けることを特徴とするマルチチャンネル音場収音装置。

また請求項２の発明は、前記複数の指向性マイクを、正面方向に１つと、正面方向に対して左右に３０度方向にそれぞれ１つと、同じく正面方向に対して左右に１００度から１２０度の範囲にそれぞれ１つずつの合計５つ設置することを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル音場収音装置。

また請求項３の発明は、前記指向性マイクが設置される音場空間が、コンサートホールの客席空間であり、かつ前記指向性マイクは前記客席空間の床面から８０ｃｍから１２０ｃｍの範囲の高さに設置されることを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル音場収音装置。

また請求項４の発明は、音場空間の応答を収音し、汎用的な家庭用再生装置で再生できるマルチチャンネル音源を作成するマルチチャンネル音場収音方法であって、
前記家庭用再生装置の再生チャンネル数と等しい数の指向性マイクと、
前記複数の指向性マイクの出力を個別に増幅するマイク増幅器と、
前記マイク増幅器の出力を個別に記録するマルチチャンネルレコーダを備え、
前記複数の指向性マイクの設置位置を前記家庭用再生装置の再生スピーカ位置と同じ位置とし、
かつ前記複数の指向性マイクの指向軸は、前記複数の指向性マイクの設置位置の中心と各々の指向性マイクの設置位置とを結ぶ線に沿って前記中心位置から外側に向けることを特徴とするマルチチャンネル音場収音方法。

また請求項５の発明は、前記複数の指向性マイクを、正面方向に１つと、正面方向に対して左右に３０度方向にそれぞれ１つと、同じく正面方向に対して左右に１００度から１２０度の範囲にそれぞれ１つずつの合計５つ設置することを特徴とする請求項４に記載のマルチチャンネル音場収音方法。

また請求項６の発明は、指向性マイクが設置される音場空間が、コンサートホールの客席空間であり、かつ前記指向性マイクは前記客席空間の床面から８０ｃｍから１２０ｃｍの範囲の高さに設置されることを特徴とする請求項４に記載のマルチチャンネル音場収音方法。

本発明のマルチチャンネル音場収音装置及び方法によれば、収音空間での音場の応答を容易かつ忠実に再生空間で再現できるマルチチャンネル音源を作成することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるマルチチャンネル音場収音装置におけるマイク配置図であり、図１において１−１〜１−５は指向性マイク、１−６〜１−１０はマイク増幅器、１−１１はマルチチャンネルレコーダである。また図２は、本発明の実施の形態におけるマルチチャンネル音場収音装置によって作成されたマルチチャンネル音源を再生するスピーカ配置図であり、図２において、２−１〜２−５は再生スピーカである。図２に示すスピーカ配置は、ＩＴＵ−Ｒ（国際電気通信連合の無線通信部門）勧告のＢＳ．７７５−１規格に沿ったものでＤＶＤ視聴などのマルチチャンネル再生用に広く普及しているものである。そこでこのことを踏まえて本発明の実施の形態におけるマイク配置は、図２のスピーカ配置と等しい位置にマイクを配置したものである。より詳細には、図１に示すとおり、正面方向と、正面方向に対して左右にそれぞれ３０度開いた方向と、同じく正面方向に対して左右にそれぞれ１１０度開いた方向のあわせて５本のマイクを配置する。さらに、これら５本のマイクはすべて指向性マイクを用い、その指向軸はマイク配置の中心点と各々のマイクを結ぶ軸に沿って中心点から外側に向けて設置している。このようにして設置した５本の指向性マイクの出力は、それぞれ独立にマイク増幅器１−６〜１−１０に入力し、さらにその増幅された出力をマルチチャンネルレコーダ１−１１に入力して記録することによってマルチチャンネル音源を作成することができる。

次に本発明においてマイク配置位置をスピーカ配置位置に合わせる事の効果について図面を用いて説明する。

前述の通り図８は、マイクの設置位置を変化させて収録した場合の再生音場の音場特性の変化を、音場空間を伝播する音波の波面形状で収録音場でのそれと比較したものである。

図８に示すスピーカ配置は、図２に示したものと同じ正面方向と左右に３０度開いた方向に配置された汎用的なものである。 また以降の説明を簡単にするため、このスピーカ配置に対するマイク配置を、左右３０度方向のマイク位置に関してはスピーカ位置と同じとし、正面方向のマイク位置のみ変化させることとする。より具体的には、正面方向のマイク位置が正面方向のスピーカ位置と同じ位置であるＣ２と、到来する音波の音源位置から見てスピーカ位置より近いＣ１と遠いＣ３の場合の３種類のマイク配置を比較する。以上のマイク配置及びスピーカ配置について、図８においては収録音場での波面形状を左端の列に、再生音場での波面形状を３種類のマイク配置毎に正面方向のマイク位置がＣ１、Ｃ２、Ｃ３である順に並べて示している。

また図８においては、それぞれの条件での波面形状の時間軸での変化を時刻Ｔ１からＴ５までの時刻毎に示している。尚、時刻Ｔ１は音源から放射された最初の音波の波面Ｗ１がＣ１の位置に到達した時刻、時刻Ｔ２は同じくＷ１がＣ２の位置に到達した時刻、時刻Ｔ３はＷ１が左右３０度方向に開いた２つのスピーカの位置に到達した時刻、時刻Ｔ４はＷ１がＣ３の位置に到達した時刻、時刻Ｔ５は時刻Ｔ４から更に時間が経過してマイク及びスピーカ配置の中心位置までＷ１が到達した時刻である。

上記の時間の経過において、正面方向から到来する音波の再生空間における波面形状は正面方向と左右方向にある合計３つのスピーカから再生される音波が再生空間において合成されて決定される。従って、この３つのスピーカから再生される音波の位相関係が収録音場での位相関係を保っていれば、再生空間における音波の波面形状も収音空間でのそれと等しくすることができる。

図８に示す様に、正面方向のマイク位置がＣ２である場合には、収録音場でのマイク位置と再生音場でのスピーカ位置が同じであるため、時刻Ｔ２に正面方向のスピーカから再生された最初の音波の波面Ｗ１が再生空間を伝播し、左右３０度方向に開いた２つのスピーカ位置まで到達する時刻と左右２つのスピーカからＷ１が再生される時刻（時刻Ｔ３）が等しくなる。そのため３つのスピーカから再生される音波が合成されて形成される波面形状は、正しく収録音場の波面形状を再現することができる。

しかしながらマイク位置がＣ１の場合は、到来する音波の音源位置から見てマイク位置がスピーカ位置より近いため、前述の時刻Ｔ２より以前の時刻Ｔ１に正面方向のスピーカからＷ１が再生される。その結果、左右のスピーカからＷ１が再生される時刻Ｔ３には、正面方向のスピーカから再生されたＷ１は左右のスピーカ位置を既に通過することになって、左右のスピーカ位置での音波の位相は、左右方向のスピーカから再生された音波の位相と比べて進んでしまうことになる。また逆にマイク位置がＣ３の場合は、到来する音波の音源位置から見てマイク位置がスピーカ位置より遠いため、上記と同様の理由によって正面方向のスピーカから再生される音波の位相は、左右のスピーカから再生される音波の位相より遅れてしまう。従ってマイク位置がＣ１及びＣ３の場合は正しく収録音場での音波の波面が再生音場で再現できないことになる。

ただしＣ１およびＣ３のマイク位置であっても、音波の到来方向が図８に示す正面方向の一方向のみであれば、再生装置において正面方向のスピーカの前段にＣ１及びＣ３のマイク位置と正面方向のスピーカ位置との距離差Ｄに相当する時間を補正する補正装置を挿入すれば、Ｃ１およびＣ３のマイク位置であってもＣ２のマイク位置と同じように再生空間において正面方向のスピーカから再生される音波の位相と左右のスピーカから再生される音波の位相をあわせることが可能となって、再生空間において正しい波面形状を実現することができる。

しかしながら実際の音場空間における音波の到来方向は、正面方向の一方向ではなく様々な方向から到来する。一般に正面方向からの音波は音源から直接到達する直接波であると考えられるが、正面以外の様々な方向から到来する音波は、収録空間の大きさ、形状、残響時間など収録空間の音場特性によって決定される反射波であると考えられる。そして、この収録空間での反射波を忠実に再生空間でも再生することは、収録空間の音場を再生空間で再現するためには極めて重要なことである。

図９は、音波の到来方向が左斜め前方である場合の収録音場と再生音場で伝播する音波の波面形状を図８と同様に比較して示したものである。図９に示す様に、図８での説明と同様の理由によってマイク位置がＣ１及びＣ３の場合は正しく収録音場での音波の波面が再生音場で再現できない。また次に、正面方向のスピーカから再生される音波の位相と左右のスピーカから再生される音波の位相をあわせるための補正装置を導入した場合を検討する。一般に補正装置に設定すべき時間補正値τは、正面方向のマイク位置と正面方向のスピーカ位置との距離差をＤ、正面方向に対する音波の到来方向をθ、音速をＶとすれば、式１で表すことができる。
τ＝Ｄｃｏｓθ／Ｖ…（式１）
このことは、時間補正値τが音波の到来方向θによって異なることを意味している。従って、補正装置にある到来方向の音波に対する補正値を設定しても同じ時刻に複数の方向から到来する音波に対しては、上記の方法による再生音場の補正が不可能となる。従って、マイク位置がＣ１及びＣ３の場合は、時間補正を行う補正装置を用いても様々な方向から到来する反射波に関しては、正しく収録音場での音場特性が再現できないことになる。

一方、正面方向のマイク位置がＣ２である本発明の実施の形態においては、収録音場でのマイク位置と再生音場でのスピーカ位置が同じであるため、３つのスピーカから再生される音波が合成されて形成される波面形状は、音波の到来する方向によらず正しく収録音場の波面形状を再現できている。従って本発明の実施の形態においては、特段の補正装置などを必要とすることなく再生空間において正しく収録音場での音場特性が再現できるものである。

また図３は、本発明の実施の形態における実際のコンサートホールにおけるマイク配置の例である。前述の通り、本発明の構成によれば収録空間の音場応答を忠実に再生空間でも再現できるので、コンサートホール中央の客席位置での応答を忠実に収音する目的で、コンサートホールの客席空間の中央位置をマイク配置の中心として再生空間に配置されるスピーカ位置に相当する位置にそれぞれのマイクを配置している。さらに、マイクを設置する高さを前記客席空間の床面から８０ｃｍから１２０ｃｍの範囲の高さに設置すれば、実際の客席での音響的な条件である床面や椅子、椅子に座っている観客などの影響も含まれた応答を収音できるので、コンサートホール客席での応答をより忠実に再生音場において再現することができる。

以上の通り、本発明のマルチチャンネル音場収音装置及び方法によれば、収音空間での音場の応答を容易かつ忠実に再生空間で再現できるマルチチャンネル音源を作成することができる。

本発明にかかるマルチチャンネル音場収音装置及び方法は、再生装置の再生チャンネル数と等しい数の指向性マイクと各々のマイク出力毎にマイク増幅器とマルチチャンネルレコーダを備え、かつ各々の指向性マイクの設置位置を再生装置の再生スピーカ位置と同じ位置で、その指向軸は、マイク配置の中心位置から外側に向けることを特徴とするもので、収音空間での音場の応答を容易かつ忠実に再生空間で再現できるマルチチャンネル音源を作成することができるものとして有用である。

本発明の実施の形態におけるマイク配置図 本発明の実施の形態におけるマルチチャンネル音源を再生するスピーカ配置図 本発明の実施の形態における実際のコンサートホールにおけるマイク配置の例を示す図 従来の第１の構成におけるマルチチャンネル音場収音装置を示す図 従来の第２の構成におけるマルチチャンネル音場収音装置を示す図 従来の第２の構成におけるマルチチャンネル音源を再生するスピーカ配置図 従来の第３の構成におけるマルチチャンネル音場収音装置を示す図 正面方向から到来する音波の波面形状図 左斜め前方向から到来する音波の波面形状図

符号の説明

１−１〜１−５ 指向性マイク
１−６〜１−１０ マイク増幅器
１−１１ マルチチャンネルレコーダ
２−１〜２−５ 再生スピーカ
４−１ 超指向性マイク
４−２〜４−５ 指向性マイク
４−６ テレビカメラ
５−１〜５−６ 指向性マイク
６−１〜６−６ 再生スピーカ
７−１〜７−５ 指向性マイク
７−６〜７−７ 無指向性マイク

Claims (6)

1. 音場空間の応答を収音し、汎用的な家庭用再生装置で再生できるマルチチャンネル音源を作成するマルチチャンネル音場収音装置であって、
   前記家庭用再生装置の再生チャンネル数と等しい数の指向性マイクと、
   前記複数の指向性マイクの出力を個別に増幅するマイク増幅器と、
   前記マイク増幅器の出力を個別に記録するマルチチャンネルレコーダを備え、
   前記複数の指向性マイクの設置位置を前記家庭用再生装置の再生スピーカ位置と同じ位置とし、
   かつ前記複数の指向性マイクの指向軸は、前記複数の指向性マイクの設置位置の中心と各々の指向性マイクの設置位置とを結ぶ線に沿って前記中心位置から外側に向けることを特徴とするマルチチャンネル音場収音装置。
2. 前記複数の指向性マイクを、正面方向に１つと、正面方向に対して左右に３０度方向にそれぞれ１つと、同じく正面方向に対して左右に１００度から１２０度の範囲にそれぞれ１つずつの合計５つ設置することを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル音場収音装置。
3. 前記指向性マイクが設置される音場空間が、コンサートホールの客席空間であり、かつ前記指向性マイクは前記客席空間の床面から８０ｃｍから１２０ｃｍの範囲の高さに設置されることを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンネル音場収音装置。
4. 音場空間の応答を収音し、汎用的な家庭用再生装置で再生できるマルチチャンネル音源を作成するマルチチャンネル音場収音方法であって、
   前記家庭用再生装置の再生チャンネル数と等しい数の指向性マイクと、
   前記複数の指向性マイクの出力を個別に増幅するマイク増幅器と、
   前記マイク増幅器の出力を個別に記録するマルチチャンネルレコーダを備え、
   前記複数の指向性マイクの設置位置を前記家庭用再生装置の再生スピーカ位置と同じ位置とし、
   かつ前記複数の指向性マイクの指向軸は、前記複数の指向性マイクの設置位置の中心と各々の指向性マイクの設置位置とを結ぶ線に沿って前記中心位置から外側に向けることを特徴とするマルチチャンネル音場収音方法。
5. 前記複数の指向性マイクを、正面方向に１つと、正面方向に対して左右に３０度方向にそれぞれ１つと、同じく正面方向に対して左右に１００度から１２０度の範囲にそれぞれ１つずつの合計５つ設置することを特徴とする請求項４に記載のマルチチャンネル音場収音方法。
6. 前記指向性マイクが設置される音場空間が、コンサートホールの客席空間であり、かつ前記指向性マイクは前記客席空間の床面から８０ｃｍから１２０ｃｍの範囲の高さに設置されることを特徴とする請求項４に記載のマルチチャンネル音場収音方法。

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