JP2006211206A - サラウンドシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 アレイスピーカを用いることなく、安価に構成することができ、かつ、リスナの前後にスピーカを配置して行うサラウンド再生に劣らない高品質のサラウンド再生が可能なサラウンドシステムを提供する。
【解決手段】 フロントチャネル用オーディオ信号をフロントスピーカ１Ｃ、１Ｌおよび１Ｒにより再生し、リアチャネル用オーディオ信号をフロントスピーカと同列をなす平面スピーカにより再生し、壁による反射を経てリスナに到達させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リスナを取り囲むような音場を形成するサラウンドシステムに関する。

サラウンドシステムは、リスナの前方および後方に配置された複数のスピーカから放音することにより臨場感に富んだサウンドをリスナに提供することができる。しかしながら、サラウンドシステムは、リスナの前後にスピーカを配置しなければならないため、狭い部屋には不向きであり、また、オーディオアンプの各チャネルの出力信号をリスナ前方に配置されるスピーカとリスナ後方に配置されるスピーカの両方に供給するための信号線を部屋内に引き回さなければならず、信号線が邪魔になるという問題がある。この問題を解決するための技術として、特許文献１および２は、指向性の鋭いアレイスピーカをリスナ前方に配置し、このアレイスピーカから出力される音響ビームを音響空間の壁により反射させてリスナに到達させ、リアスピーカの代わりに使用する技術を開示している。
特開平６−２０５４９６号公報 特開２００４−１７９７１１号公報

しかしながら、アレイスピーカは、アレイ状に配列された複数のスピーカユニットに共通のオーディオ信号から得られた遅延オーディオ信号を供給し、各遅延オーディオ信号の位相を調整することにより任意の指向性を持った音響ビームを生成するものである。従って、アレイスピーカを用いたサラウンドシステムは、アレイスピーカ自体が複数のスピーカユニットを用いるため高価であるとともに、さらに遅延オーディオ信号を得るための信号処理能力を持ったＤＳＰなどが必要となり、高価なものになるという問題がある。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、アレイスピーカを用いることなく、安価に構成することができ、かつ、リスナの前後にスピーカを配置して行うサラウンド再生に劣らない高品質のサラウンド再生が可能なサラウンドシステムを提供することを目的とする。

この発明は、フロントチャネル用オーディオ信号とリアチャネル用オーディオ信号とを含むサラウンド再生用オーディオ信号を受け取る入力手段と、前記フロントチャネル用オーディオ信号により駆動され、聴取点のある方角に音を出力するフロントスピーカと、前記聴取点から見て前記フロントスピーカの側方に配置され、前記サラウンド再生用オーディオ信号におけるリアチャネル用オーディオ信号により駆動されて音波を出力し、該音波を１枚以上の壁による反射を経て、前記聴取点に到達させる平面スピーカとを具備することを特徴とするサラウンドシステムを提供する。
好ましい態様において、サラウンドシステムは、さらに、前記フロントスピーカから出力される音波が前記聴取点に届くまでの第１の行路の伝達特性と、前記平面スピーカから出力される音波が前記壁により反射されて前記聴取点に届くまでの第２の行路の伝達特性との差を補償するための信号処理を前記サラウンド再生用オーディオ信号に施す補正手段を具備する。
この態様において、サラウンドシステムに、前記信号処理の内容を決定付けるパラメータとして、複数種類の信号処理に対応したパラメータを記憶するメモリと、操作手段とをさらに設け、前記補正手段は、前記操作手段により前記複数種類の信号処理のうち１つの信号処理を指定する操作が行われた場合、前記メモリに記憶されたパラメータのうち、この指定された信号処理に対応したパラメータを用いた信号処理を行うようにしてもよい。
他の好ましい態様において、サラウンドシステムは、さらに、前記平面スピーカからテストトーンを出力させるテストトーン発生手段と、前記平面スピーカの回転駆動の指示を受け取り、この指示に従って前記平面スピーカを回転駆動する回転駆動手段とを具備する。
好ましい態様において、サラウンドシステムにおける平面スピーカは、音波を放射する振動面を有する平面スピーカ本体と、前記平面スピーカ本体を回転自在に支持する支持台とを具備する。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態であるＡＶサラウンドシステムの構成を示す平面図である。このＡＶサラウンドシステムは、４枚の側壁に囲まれた長方形状のフロアに設置されており、３チャネルのフロントチャネル用オーディオ信号と２チャネルのリアチャネル用オーディオ信号とからなるサラウンド再生用オーディオ信号の再生を行うシステムである。本実施形態に係るＡＶサラウンドシステムは、リスナ１０の前方の壁に沿って配置された５個のスピーカ１Ｃ、１Ｌ、１Ｒ、２Ｌおよび２Ｒを有している。これら５個のスピーカのうちスピーカ１Ｃ、１Ｌおよび１Ｒは、通常のＡＶサラウンドシステムに用いられているものと同様なコーン型のフロントスピーカである。ここで、フロントスピーカ１Ｃは、フロントチャネルにおけるセンタチャネルのオーディオ信号を音として出力するスピーカであり、リスナ１０の真正面に配置されている。また、フロントスピーカ１Ｌおよび１Ｒは、各々フロントチャネルにおける左チャネルおよび右チャネルのオーディオ信号を音として出力するスピーカであり、フロントスピーカ１Ｃの左右に配置されている。

リスナ１０を取り囲むような音場を形成するサラウンド再生にとってリアスピーカは欠かせないものである。通常のサラウンドシステムでは、リスナ１０の左右後方にリアスピーカが配置される。しかし、本実施形態では、リスナ１０前方のフロントスピーカ１Ｌの左隣に平面スピーカ２Ｌが配置され、フロントスピーカ１Ｒの右隣に平面スピーカ２Ｒが配置されており、これらの平面スピーカがリアスピーカとしての役割を果たす。平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒは、オーディオ信号により駆動されて振動する平坦な振動面を有するスピーカであり、例えばコンデンサ型スピーカなどが好適である。この平面スピーカは、平坦な振動面がその振動面に垂直な方向に振動することにより音波を出力するものであるため、振動面に対して垂直な方向に進む指向性の鋭い平面波を出力することができ、その際の指向性が音の周波数に依存せず、さらに単位伝播距離当たりの音の減衰量が少ないという利点を有する。

図１に示す例において、平面スピーカ２Ｌ（２Ｒ）の向きは、そこから放射された平面波が、リスナ１０の左側（右側）の壁において反射され、この反射波がリスナ１０の後方の壁において反射され、リスナ１０に到達するように調整されている。

好ましい態様において、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒは、図２に例示する構成を有している。この平面スピーカは、振動面を有する平面スピーカ本体２１と、この平面スピーカ本体２１を支持する支持台２２を有している。ここで、平面スピーカ本体２１は、その下部から下方に回転軸（図示略）が突き出しており、支持台２２は、この回転軸を回動自在に収容する軸受け２２ａを有している。従って、リスナ１０は、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒが部屋に固定配置された状態において、各々の平面スピーカ本体２１を手動で回転させ、各々から放射される平面波が図１に示すような行程を経てリスナ１０に届くように調整することができる。

図３は、本実施形態に係るＡＶサラウンドシステムの電気的構成を示すブロック図である。本実施形態に係るＡＶサラウンドシステムは、図１におけるスピーカ１Ｃ、１Ｌ、１Ｒ、２Ｌおよび２Ｒを駆動するＡＶアンプ１００を有している。このＡＶアンプ１００において、入力Ｉ／Ｆ１０１は、ＤＶＤプレーヤ２０１、テレビジョン受信機２０２、チューナ２０３などの入力ソースのうちリスナ１０によって選択されたものからオーディオ信号を受け取る装置である。

各入力ソースから与えられるオーディオ信号は、サラウンド再生用のマルチチャネルのオーディオ信号であり、リスナの前方に配置された３個のフロントスピーカから再生されることを想定して制作された３チャネルのオーディオ信号と、リスナの後方に配置された２個のリアスピーカから再生されることを想定して制作された２チャネルのオーディオ信号により構成されている。

入力ソースから与えられるオーディオ信号には、圧縮符号化されたものと、圧縮符号化されていないＰＣＭ形式のものとがある。入力Ｉ／Ｆ１０１は、リスナ１０によって選択された入力ソースからのオーディオ信号が圧縮符号化されたものである場合にはそれをデジタルオーディオデコーダ１０２に送り、圧縮符号化されていないＰＣＭ形式のオーディオ信号は音場特性生成回路１０３に送る。デジタルオーディオデコーダ１０２は、圧縮符号化されたオーディオ信号を復号してＰＣＭ形式のオーディオ信号とし、音場特性生成回路１０３に送る。

音場特性生成回路１０３は、リスナ１０によって指定された残響などの音場特性を付与するための信号処理を入力Ｉ／Ｆ１０１またはデジタルオーディオデコーダ１０２から供給される５チャネルのオーディオ信号に施して出力する。遅延量補正回路１０４は、５個のスピーカの各々から放射された音波がリスナ１０に到達するまでに辿る行路差を補償するための遅延処理および利得調整処理を、音場特性補償回路１０３から出力される各スピーカ向けのオーディオ信号に施す回路である。なお、この遅延量補正回路１０４の詳細な機能については後述する。遅延量補正回路１０４から出力される５チャネルのオーディオ信号は、５個のアンプ１０５により各々適切なレベルに増幅され、５個のスピーカ１Ｃ、１Ｌ、１Ｒ、２Ｌおよび２Ｒから音波として放射される。

ここで、遅延量補正回路１０４の機能について詳述する。本実施形態では、図１にも例示されているように、フロントスピーカ１Ｃ、１Ｌおよび１Ｒは、リスナ１０の前方に配置されており、これらから放射された音波はリスナ１０に直接届く。これに対し、リスナ１０の前方に配置された２個の平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒから放射された音波は、各々２枚の壁により反射され、リスナ１０の左右後方からリスナ１０に届く。従って、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒから放射された音波は、フロントスピーカ１Ｃ、１Ｌおよび１Ｒから放射された音波に比べて、大きな遅延と減衰を伴ってリスナ１０に届く。しかも、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒからリスナ１０に届く音波は、２枚の壁による反射を経ているため、特に高域成分の減衰量がフロントスピーカから届く音波に比して大きくなる。

このような各スピーカからリスナ１０に至るまでの行路の差に起因したリスナ１０における各スピーカからの到達音の遅延量の差および減衰量を補償するため、遅延量補正回路１０４は、次の処理を行う。まず、遅延量補正回路１０４は、３個のフロントスピーカのうち代表のスピーカ（例えばフロントスピーカ１Ｃ）からリスナ１０までの行路（以下、第１の行路という）と、２個の平面スピーカのうちの代表のスピーカ（例えば平面スピーカ２Ｌ）から２枚の壁を経由してリスナ１０に至る行路（以下、第２の行路という）との行路長差に相当する遅延時間だけ、フロントスピーカ１Ｃ、１Ｌおよび１Ｒ向けのオーディオ信号を遅延させる。

また、遅延量補正回路１０４は、第１の行路の周波数伝達特性から第２の行路の周波数伝達特性を差し引いたものに相当する周波数伝達特性を持ったイコライザ処理を平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒ向けのオーディオ信号に施す。このような利得補償が行われる結果、フロントスピーカ１Ｃ、１Ｌおよび１Ｒ向けのオーディオ信号とリスナ１０に届くこれらのオーディオ信号に対応した音波との間の減衰量と、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒ向けのオーディオ信号とリスナ１０に届くこれらのオーディオ信号に対応した音波との間の減衰量との差を少なくすることができる。

以上説明した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）本実施形態では、リアチャネル用オーディオ信号を平面スピーカにより再生しており、この平面スピーカから放射される平面波は、リスナの側方の壁およびリスナの後方の壁により反射され、左右後方からリスナに到達する。従って、本実施形態によれば、高価なアレイスピーカを用いることなく、通常のサラウンド再生の場合と同様なサラウンド再生をユーザに提供することができる。また、本実施形態において、平面スピーカから放射される平面波は、指向性が鋭く、リスナに直接届くことはないので、リスナに届く音は、その殆どが２枚の壁による反射を経た音である。従って、本実施形態によれば、強いサラウンド効果が得られる。

（２）本実施形態では、リアチャネル用オーディオ信号を再生するために、単位伝播距離当たりの音の減衰量の少ない平面スピーカを用いているため、図１に示すように、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒからリスナ１０に至る第２の行路の距離が長くなる場合においても、リスナ１０に到達する音の減衰量を低く抑えることができる。

（３）本実施形態では、平面スピーカによりリアチャネル用オーディオ信号の再生を行っているので、放射音の指向性が音の周波数に依存しない。従って、広い周波数帯域に亙り、安定した利得でリアチャネルの音をリスナに到達させることができる。

（４）本実施形態では、遅延量補正回路１０４により、フロントスピーカからリスナに至る第１の行路の伝達特性と平面スピーカから壁による反射を経てリスナに至る第２の行路の伝達特性の差を補償する処理がサラウンド再生用オーディオ信号に施される。このため、リアチャネルの再生音に関し、壁の反射に起因した利得の低下と第２の行路が長距離であることに起因した位相遅れが補償され、リスナ前方のフロントスピーカとリスナ後方のリアスピーカとを用いた通常のサラウンド再生と同様な高品質のサラウンド再生が実現される。

（５）本実施形態では、サラウンド再生のための全てのスピーカをリスナから見て同一側に一線状に並べて配置することができるため、ＡＶアンプとこれらのスピーカとを結ぶ信号線を部屋を囲む壁のうちの１つにまとめて、室内の配線を簡素化することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、この発明の第２実施形態であるＡＶサラウンドシステムの配置構成を示す平面図である。本実施形態におけるＡＶサラウンドシステムは、台形状の底面を有する四角柱形状のキャビネット２００に設けられている。図５は、このキャビネット２００を図４におけるリスナ１０側から見た正面図である。キャビネット２００の前面は、中央の正面部２０１と、その左右両側の傾斜面部２０２および２０３により構成されている。ここで、正面部２０１の中央には、テレビジョン受信機の表示部が設けられており、その上方には、フロントスピーカ１Ｃ、１Ｌおよび１Ｒが設けられている。また、左右の傾斜面部２０２および２０３には、リアチャネル用オーディオ信号の再生のための平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒのスピーカ本体２１が回動自在に取り付けられている。上記第１実施形態と同様、リスナ１０はこれらのスピーカ本体２１の向きを手動により調整することができる。
本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の実施形態を説明したが、これら以外にも、本発明には各種の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記各実施形態では、リアチャネル用オーディオ信号の再生を行う平面スピーカの向きをリスナが手動で調整した。しかし、この調整を自動的に行うための機能を上記各実施形態に追加してもよい。具体的には、次の通りである。
まず、スピーカ本体２１を回転駆動するステップモータを平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒに取り付ける。また、ＡＶアンプ１００（図３）には、このステップモータを駆動する回路と、平面スピーカ２Ｌまたは２Ｒからテストトーンを出力する回路を設ける。さらにリスナ１０によって操作されるリモコン（図示略）に、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒの一方を選択する操作子、選択された平面スピーカからテストトーンを出力することを指示する操作子、選択された平面スピーカの右回転または左回転を指示する操作子を設ける。
このような構成において、リスナ１０は、図１または図４に例示するような聴取点に位置した状態で、リモコンの操作により平面スピーカ２Ｌまたは２Ｒの一方を選択し、そこからのテストトーンの出力を行わせ、この状態において、選択した平面スピーカのスピーカ本体を右回転または左回転させることにより回転角度の調整を行う。そして、テストトーンが最も大きく聞こえるところで、スピーカ本体の回転角度の調整を終える。このようなリモコン操作による調整により、リスナ１０は、平面スピーカ２Ｌおよび２Ｒの回転角度をサラウンド再生に適した状態にすることができる。

（２）平面スピーカからの平面波を反射する壁の材質は、平面スピーカからリスナに至る第２の行路の伝達特性に大きな影響を与える。そこで、壁の材質を幾つか想定し、各々に適したイコライザ処理の伝達特性を予め求め、ＡＶアンプ１００内のメモリ（図示略）に記憶させておく。そして、サラウンド再生時においてＡＶアンプ１００は、リモコン操作などにより与えられる壁の材質の指定に応じて、適切な伝達特性をメモリから読み出し、この伝達特性に対応したイコライザ処理を遅延量補正回路１０４に行わせるのである。この実施形態によれば、部屋の壁の材質に合った適切なサラウンド再生が実現される。

（３）上記各実施形態では、平面スピーカからの放射音をリスナ１０の側方の壁により反射させた後、後方の壁によりさらに反射させてリスナ１０に到達させた。しかし、平面スピーカからの放射音がリスナ１０に届くまでの反射の回数はこれに限定されるものではなく、例えば、平面スピーカからの放射音をリスナ１０の後方の壁により反射させ、その反射音をリスナ１０に到達させるように構成してもよい。

（４）上記各実施形態では、リスナは、平面スピーカの向きを自由に調整することができるので、この向きの調整により、例えば平面スピーカからの放射音をリスナ側方の壁とリスナ後方の壁による反射を経てリスナに到達させることができる一方、平面スピーカからの放射音をリスナ後方の壁による反射のみを経てリスナに到達させることも可能である。そこで、例えば壁による反射が２回の場合と１回の場合の両方について、第２の行路の伝達関数を予め求めるとともに、これと第１の行路の伝達関数との差を補償するためにフロントチャネル用オーディオ信号に施すべき遅延処理の遅延時間とリアチャネル用オーディオ信号に施すべきイコライザ処理の伝達特性を予め求め、ＡＶアンプ１００内のメモリ（図示略）に記憶させておく。そして、サラウンド再生時においてＡＶアンプ１００は、リモコン操作などにより与えられる壁での反射の回数の指定に応じて、適切な遅延時間と伝達特性をメモリから読み出し、読み出した遅延時間に対応したフロントチャネル用オーディオ信号の遅延処理と、読み出した伝達特性に対応したリアチャネル用オーディオ信号のイコライザ処理を遅延量補正回路１０４に行わせるのである。この実施形態によれば、平面スピーカからの放射音の反射の回数に合った適切なサラウンド再生が実現される。

（５）上記（３）の実施形態と上記（４）の実施形態とを組み合わせた実施形態も考えられる。すなわち、壁の材質と平面スピーカからの放射音がリスナに到達するまでの反射回数の組み合わせの各々について、フロントチャネル用オーディオ信号に施すべき遅延処理の遅延時間とリアチャネル用オーディオ信号に施すべきイコライザ処理の伝達特性を予め求め、サラウンド再生時には、リスナが指定した壁の材質と反射回数に対応したものを使用するのである。

（６）平面スピーカからの音波が反射される壁の手前の位置に反射板を配置し、平面スピーカからの放射音が、壁ではなくこの反射板による反射を経て、リスナに到達するようにしてもよい。この実施形態によれば、平面スピーカからの放射音の伝播過程における減衰をより少なくするため、さらに効果的なサラウンド再生が実現される。

この発明の第１実施形態であるＡＶサラウンドシステムの配置構成を示す平面図である。 同システムにおける平面スピーカの構成を示す正面図である。 同システムの電気的構成を示すブロック図である。 この発明の第２実施形態であるＡＶサラウンドシステムの配置構成を示す平面図である。 同システムにおけるキャビネットの構成を示す正面図である。

符号の説明

１Ｃ、１Ｌ、１Ｒ…フロントスピーカ、２Ｌ、２Ｒ…平面スピーカ、１０…リスナ、１０１…入力Ｉ／Ｆ、１０４…遅延量補正回路。

Claims (5)

1. フロントチャネル用オーディオ信号とリアチャネル用オーディオ信号とを含むサラウンド再生用オーディオ信号を受け取る入力手段と、
   前記フロントチャネル用オーディオ信号により駆動され、聴取点のある方角に音を出力するフロントスピーカと、
   前記聴取点から見て前記フロントスピーカの側方に配置され、前記サラウンド再生用オーディオ信号におけるリアチャネル用オーディオ信号により駆動されて音波を出力し、該音波を１枚以上の壁による反射を経て、前記聴取点に到達させる平面スピーカと
   を具備することを特徴とするサラウンドシステム。
2. 前記フロントスピーカから出力される音波が前記聴取点に届くまでの第１の行路の伝達特性と、前記平面スピーカから出力される音波が前記壁により反射されて前記聴取点に届くまでの第２の行路の伝達特性との差を補償するための信号処理を前記サラウンド再生用オーディオ信号に施す補正手段を具備することを特徴とする請求項１に記載のサラウンドシステム。
3. 前記信号処理の内容を決定付けるパラメータとして、複数種類の信号処理に対応したパラメータを記憶するメモリと、
   操作手段とを具備し、
   前記補正手段は、前記操作手段により前記複数種類の信号処理のうち１つの信号処理を指定する操作が行われた場合、前記メモリに記憶されたパラメータのうち、この指定された信号処理に対応したパラメータを用いた信号処理を行うことを特徴とする請求項２に記載のサラウンドシステム。
4. 前記平面スピーカからテストトーンを出力させるテストトーン発生手段と、
   前記平面スピーカの回転駆動の指示を受け取り、この指示に従って前記平面スピーカを回転駆動する回転駆動手段と
   を具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のサラウンドシステム。
5. 前記平面スピーカが、音波を放射する振動面を有する平面スピーカ本体と、前記平面スピーカ本体を回転自在に支持する支持台とを具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載のサラウンドシステム。

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