JP2010263295A - スピーカ装置及び音の再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステレオ装置において、左右のスピーカからの合成音の悪影響を低減させリアルに音場を再現可能なスピーカ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るスピーカ装置１は、一の筐体３内に、隣接するように配置された左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の中高音スピーカ１３ａ、１３ｂと、左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の高音スピーカ１１ａ、１１ｂが収納され、さらに中高音スピーカ１３ａ、１３ｂに中高音域の音を出力する中高音信号処理手段、高音スピーカ１１ａ、１１ｂに高音域の音を出力する高音信号処理手段が収納されている。このスピーカ装置１をステレオ装置の左右のメインスピーカの中央に設置し使用することで、リアルな音場を再現することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステレオ装置において、左右のメインスピーカからの合成音の悪影響を低減させリアルに音場を再現させるスピーカ装置及び音の再生方法に関する。

生の楽器から発せられた全ての音は、呼吸波（球面波）と表現される方法で、楽器を中心軸に、空気を振動させ四方八方に音が疎密波となって拡散伝送されていく。ところがステレオ装置で再生すると、１つの楽器でのソロ演奏であっても、音源の軸は左右２つとなり、そこから伝送される音が合わさって、本来楽器のある位置は左右からの合成音で再現され、音像イメージは１つであるのに伝送される方向の異なる合成音が像を結び定位する完成度の低いものを聴くこととなる。その最大の宿命は、左右２本のスピーカで再現することであり、１本であれば、ソロ楽器と同じように発音源が１つで済み楽器らしい音がよりリアルに再現されるのに、ソロ演奏以外も想定せねばならず、最低でも２本以上のスピーカで再生しなければ、モノーラル（１本）では、立体感や臨場感を得ることはできず、楽器等の遠近表現は、音の大小を中心とする感覚表現で表されることとなり、録音会場の広さやそれぞれの楽器の位置関係を明確に再現することは不可能となる。このように従来のステレオ装置では、リアル感のある音を聞くことができなかった。

ステレオ装置に関しては、これまでにもリスニングポジションにおいて適切なサラウンド感を得ることができる、又は自然なステレオ感を楽しむことができるステレオ装置が提案されている。特に車載用オーディオ装置を含むオーディオ装置において、種々の技術が提案されている。例えば、車載用オーディオ装置が使用される自動車の室内空間では、室内空間の形状や座席シート等が影響し、車載用オーディオ装置によって出力される音楽等の理想的な音場を創造することが困難であるとし、出力データと測定データとからオーディオデータを予め補正するための補正データを生成し、当該補正データに基づきオーディオデータを補正することで、リスニングポジションにおいて理想的な音場を提供するオーディオ装置がある（例えば特許文献１参照）。

またオーディオ装置には、本来の音源が存在した音場そのものを、空間に物理的に再現することを目的とするマルチチャンネルオーディオシステムもある。マルチチャンネルオーディオシステムは、波面合成技術を利用するもので、複数のスピーカからなるアレイスピーカから音を出力することによって、受聴者は臨場感のある音を楽しむことができるとする（例えば特許文献２参照）。

特開２００７−１２４３２７号公報 特開２００８−１４７８３９号公報

これまで提案されている自然感又は臨場感を楽しむことができるステレオ装置、オーディオ装置は、遅延回路を設け音の信号を遅延させるもの、位相を変化させるもの、各周波数帯における音圧レベルを変化させるものなど基本的に音の信号を電気的に調整、変化させることで、自然感又は臨場感を改善しようとしたり、マルチチャンネル録音したものをマルチチャネル再生システムで再現していたが、しかしながらこのような方法は、前者においては音の信号に対し電気的に手を加え、本来ない音を作り出しステレオ感を改善しようとするものであり、後者においては本発明のスピーカ装置が改善しようとする効果を得ようとするものではなく、マルチチャンネルでの効果を得ようとするものであった。そのためいずれの方法も自然さ、リアル感が十分に改善されているとは言い難い。また、音の信号を電気的に調整、変化させる方法を用いる場合、制御回路等の構成が複雑となり易い。ステレオ装置の自然感、リアル感の改善が、簡単で安価な装置で実現できれば好ましいことは言うまでもない。

本発明の目的は、ステレオ装置において左右のメインスピーカからの合成音の悪影響を低減させリアルに音場を再現可能なスピーカ装置及び音の再生方法を提供することである。

人間は最初に耳に到達する直接音（アタック音）によってどこから音が出ているのか又はそれが何の音かということを判断する。このアタック音が正しく再現されず鈍ってしまうとどこから音が出ているのか又はそれが何の音かというような重要な情報が欠落してしまい、正確に情報を判断することができなくなってしまう。本発明者は、従来のステレオ装置においてリアル感に欠けるのは、このアタック音と、その後に続く間接音が正しく再現されていないことに起因し、このアタック音と、そのあとに続く間接音を正しく改善することでリアルな音場が再現可能なことを見出し、本発明を完成するに至った。アタック音を本発明のスピーカ装置で正確に再現することにより、既存のステレオ装置で結果において正確な間接音の再現も可能になるのである。本発明は次の通りである。

請求項１に記載の本発明は、ステレオ装置の左右のメインスピーカの中央に設置し使用するスピーカ装置であって、隣接するように配置された左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の中高音スピーカと、左チャンネル及び右チャンネル各々の入力信号から各々低周波数成分をカットし、各々の中高周波数成分を出力可能な中高音信号処理手段と、を備えることを特徴とするスピーカ装置である。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のスピーカ装置において、さらに、前記一対の中高音スピーカの中央に、前記中高音スピーカに隣接するように配置された左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の高音スピーカと、左チャンネル及び右チャンネル各々の入力信号から低中周波数成分をカットし、各々の高周波数成分を出力可能な高音信号処理手段と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のスピーカ装置において、さらに前記中高音信号処理手段及び前記高音信号処理手段から出力される信号の音圧レベルを調整可能な音量調節手段を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のスピーカ装置において、前記中高音スピーカ、前記高音スピーカ、前記中高音信号処理手段、前記高音信号処理手段及び前記音量調節手段が一の筐体に収納されていることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明は、ステレオ装置の左右のメインスピーカの中央に、左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の中高音スピーカを隣接するように配置し、左右のメインスピーカから左チャンネル及び右チャンネル各々の音を出力させると共に、前記中高音スピーカから左チャンネル及び右チャンネル各々の中高音域の音を出力させることを特徴とする音の再生方法である。

本発明に係るスピーカ装置を、ステレオ装置の左右のメインスピーカの中央に設置することで、左右のメインスピーカから発せられる音に、中央に位置するスピーカ装置から発せられる音が加わり、これらの音が合成され、全体が一つの大きな呼吸波（球面波）により近い伝送状態となる。この結果、正しい音色が再現され自然さ、リアル感に優れる音を再現させることができる。特に、スピーカ装置では、低周波数成分をカットし中高周波数成分のみを出力するので、部屋の影響を受けにくく自然さ、リアル感に優れる音を再現させることができる。

本発明の第一実施形態としてのスピーカ装置１の外観図である。 本発明の第一実施形態としてのスピーカ装置１のスピーカの配置を説明するための摸式図である。 本発明の第一実施形態としてのスピーカ装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態としてのスピーカ装置１の使用例を説明するための図である。 本発明の第一実施形態としてのスピーカ装置１の作用効果を説明するための図である。

図１は、本発明の第一実施形態としてのスピーカ装置１の外観図、図２は、スピーカ装置１のスピーカの配置を説明するための摸式図、図３は、スピーカ装置１の構成を示すブロック図である。

スピーカ装置１は、ステレオ装置の左右のメインスピーカの中央に設置し、左右のメインスピーカからの合成音の悪影響を低減させリアルに音場を再現させるための機器であって、一の筐体３内に一対の高音スピーカ１１及び一対の中高音スピーカ１３からなる供給スピーカと供給スピーカに信号を出力するネットワーク部を備える。

筐体３は、スピーカを固定、収納すると共に、内部に高音スピーカ１１及び中高音スピーカ１３にそれぞれ送る信号を出力するネットワークなどを収納する。筐体３は、前面部５が曲面状となっており、４つのスピーカを取り付けるための開口部７が設けられている。各スピーカは、前面部５の壁面から少し奥まった位置に取り付けられており、各スピーカの前面から開口部７に向かってラッパ状の壁面９が設けられている。筐体３の幅は、後方に行くほど狭くなっている。筐体３の形状は、特にこの形状に限定されるものではなく、大きさも特定の大きさのものに限定されるものではない。しかしながら４つのスピーカは、隣接して配置することが重要である。

一対の高音スピーカ１１は、高音域の音を出力するためのスピーカであり、筐体３の中央に上下に配置され、上に配置された高音スピーカ１１ａが右チャンネル用、下に配置された高音スピーカ１１ｂが左チャンネル用であり、二つの高音スピーカ１１は隣接するように配置されている。なお、上に配置された高音スピーカ１１ａを左チャンネル用、下に配置された高音スピーカ１１ｂを右チャンネル用としてもよい。右チャンネル用の高音スピーカ１１ａは、図２のα１で示すように平面視において１５〜２５度右方向を向き、左チャンネル用の高音スピーカ１１ｂは、図２のα２で示すように平面視において１５〜２５度左方向を向いており、平面視において２つの高音スピーカ１１ａ、１１ｂが交差するように配置されている。これら２つの高音スピーカ１１の平面視における設置角度は、必ずしもこの角度に限定されるものではないが、このような角度で設置することで、音に広がりが生まれ好ましい。側面視において、この２つ高音スピーカ１１ａ、１１ｂは鉛直に設置されている。

一対の中高音スピーカ１３は、中高音域の音を出力するためのスピーカであり、正面視において中央の高音スピーカ１１の左隣に配置されたスピーカが右チャンネル用、中央の高音スピーカ１１の右隣に配置されたスピーカが左チャンネル用である。右チャンネル用の中高音スピーカ１３ａは、図２（ａ）のα３で示すように平面視において３５〜４５度左方向を向き、左チャンネル用のスピーカ１３ｂは、図２（ａ）のα４で示すように平面視において３５〜４５度右方向を向いている。またこの２つの中高音スピーカ１３は、図２（ｂ）のβ１で示すように側面視において、水平面に対して６０〜７０度の角度で上向きに設置されている。これら２つの中高音スピーカ１３の設置角度は、必ずしもこの角度に限定されるものではないが、このような角度で設置することで、音に広がりが生まれ好ましい。

ネットワーク部は、スレテオ装置と接続し入力信号から低中周波数成分をカットし、高周波数成分を出力する高音信号処理手段であるネットワーク１５（１５ａ、１５ｂ）と、スレテオ装置と接続し入力信号から低周波数成分をカットし、中高周波数成分を出力する中高音信号処理手段であるネットワーク１７（１７ａ、１７ｂ）と、ネットワーク１５、１７と接続し音圧レベルを調整可能な音量調節装置であるアッテネータ１９（１９ａ、１９ｂ）、２１（２１ａ、２１ｂ）を備える。

ネットワーク１５ａ、１５ｂは、公知のネットワークであり、ステレオ装置と接続し左チャンネル及び右チャンネル各々の低中周波数成分をカットし、左チャンネル及び右チャンネルの高周波数成分を出力する。カットする周波数は、１０ＫＨｚ未満の周波数である。

ネットワーク１７ａ、１７ｂも、公知のネットワークであり、ステレオ装置と接続し左チャンネル及び右チャンネル各々の低周波数成分をカットし、左チャンネル及び右チャンネルの中高周波数成分を出力する。カットする周波数は、３．５ＫＨｚ未満とすることができる。カットする周波数を３．５ＫＨｚ未満とすることで、市販されている汎用スピーカで出力させることが可能となり、スピーカ装置１を安価に製作することができる。カットする周波数を５〜６ＫＨｚ未満としてもよい。

アッテネータ１９、２１は、公知のアッテネータであり、ネットワーク１５、１７に接続し、ネットワーク１５、１７から出力される信号の音圧レベルを調節することができる。２つのネットワーク１５ａ、１５ｂに接続するアッテネータ１９ａ、１９ｂは、図示を省略した１つのボリュームで同時可変する。同様に２つのネットワーク１７ａ、１７ｂに接続するアッテネータ２１ａ、２１ｂも、図示を省略した他の１つのボリュームで同時可変する。高音スピーカ１１又は中高音スピーカ１３に出力する信号の音圧レベルは、ステレオ装置の左右のメインスピーカの音圧レベルに比べて−６〜−１６ｄＢの音圧レベルでよい。スピーカ装置１は、アタック音を改善できればよく、必ずしも大きな音量は必要でない。

次にスピーカ装置１の使用例を説明する。図４は、スピーカ装置１の使用例を説明するための図である。また図５は、スピーカ装置１の作用効果を説明するための図である。図４（ａ）及び図５は平面図、図４（ｂ）は側面図である。なお、図４及び図５では、スピーカ装置１の使用例及び作用効果を説明するため、スピーカ装置１を簡略化して記載しているが、スピーカ装置１の構成は、図１〜図３のスピーカ装置１同じである。また図４及び図５において、全てのものが必ずしも同一縮尺で描かれているわけではない。

スピーカ装置１は、次の位置に設置し使用する。スピーカ装置１は、平面視においてステレオ装置、又はオーディオ装置の左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂの中央に設置することが重要である。またスピーカ装置１は、左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂの前面中央を結ぶ線からリスニングポジション側５０ｍｍの地点Ｌ１と、左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂの前面中央を結ぶ線とリスニングポジション３３との距離の１／２の地点Ｌ２との間に設置することが好ましい。図４（ａ）において、この領域を斜線で示す。スピーカ装置１の高さ方向の設置に関しては、次のように設置することが好ましい。図４（ｂ）に示すリスニングポジション３３に位置する人の耳の高さとスピーカ装置１の前面中心とを結ぶ線が人の耳を含む水平面に対してなす角度β２が、０〜−４０度の範囲が好ましい。スピーカ装置１は、リスニングポジション３３に位置する人の耳の高さと同じか、低い位置に設置される。一方、スピーカ装置１の上下と左右の接続を逆にして設置すると、スピーカ装置１は、リスニングポジション３３に位置する人の耳の高さと同じか、高い位置に設置することが可能となり、図４（ｂ）に示すリスニングポジション３３に位置する人の耳の高さとスピーカ装置１の前面中心とを結ぶ線が人の耳を含む水平面に対してなす角度β２が、０〜＋４０度の範囲が好ましい。このようにスピーカ装置１を設置し、左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂの中央であるリスニングポジション３３において音を聞けば、自然さ、リアル感に優れる音を聴くことができる。

図５（ａ）は、ステレオ装置の左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂの中央にスピーカ装置１を設置し、音を出力させたときの波形を示す。上記のようにスピーカ装置１を設置し、ステレオ装置で音を再生させると、図５（ａ）中、破線で示される、ステレオ装置の左右一対のメインスピーカ３１ａ、３１ｂから発せられる音に、図５（ａ）中、実線で示される、中央に位置するスピーカ装置１から発せられる音が加わり、これらの音が合成され、全体が一つの大きな呼吸波（球面波）により近い伝送状態となっていることが分かる。一方、図５（ｂ）は、スピーカ装置１を設置しない状態で、ステレオ装置で音を出力させたときの音の伝送状態であり、左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂの中央位置において音が一番遅れて届いていることが分かる。

スピーカ装置１では、低音周波数成分の音をカットし、中高音域の音を出力させているが、これは高音の方がずれとなって耳に付き易いこと、低音は時間差、距離差、音量差があったとしても１波長が長いので、低音における合成のずれというのはさほど問題とならないことによる。低音周波数成分の音をカットすることなく、メインスピーカ３１ａ、３１ｂと同じように低中高周波数成分の音を全て出力すると、低音過多となる。

上記のように本発明に係るスピーカ装置１を使用することで、アタック音が改善されリアルに音場を再生することができる。一般的にステレオ装置の左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂ以外に同じ音源のスピーカを並べて置くことは、音を滲ませたり、付帯音を人工的に付け加えているのと同じ行為で、良い結果が得られないと想像されるが、元々遅れているものを改善するこのやり方は、度を越さなければ非常に高い効果が得られる。実際に試作品を用いて実験を行ったところ、良好な結果が得られた。元々の合成音、左右の距離差、左右の時間差が著しく改善されるので、合成音ではなく呼吸波の最先端の音場を聴くような効果が生まれる。故に、左右のメインスピーカ３１ａ、３１ｂからの合成音の悪影響を減らす効果が顕著となる。また、本発明に係るスピーカ装置１は、実施形態を用いて説明したように構成が簡単であり、安価に製造することができる。

上記実施形態では、一の筐体３内に一対の高音スピーカ１１及び一対の中高音スピーカ１３を収納する例を示したが、必ずしも一の筐体３内に上記スピーカを設置する必要はない。重要なことは、高音スピーカ１１及び中高音スピーカ１３を隣接した状態で設置することである。また、上記実施形態では、スピーカ装置１に一対の高音スピーカ１１及び一対の中高音スピーカ１３を備える例を示したが、一対の中高音スピーカ１３のみであってもよい。一対の中高音スピーカ１３のみを使用する場合も、一対のスピーカは隣接させることが重要である。広い会場でステレオ装置を使用する場合、スピーカ装置１は、中高音スピーカ１３のみならず、高音スピーカ１１を備えることが好ましいが、家庭内で使用するような場合には、高音スピーカ１１は必ずしも必要ではない。またスピーカ装置１において、中高音域の音又は高音域の音を出力させるとき、左右それぞれのチャンネルの音をそれぞれ別々のスピーカから出力させることが重要であり、左右それぞれのチャンネルの音を１つのスピーカで出力させると自然な臨場感を得ることはできない。

１ スピーカ装置
３ 筐体
５ 前面部
７ 開口部
９ 壁面
１１ １１ａ、１１ｂ 高音スピーカ
１３ １３ａ、１３ｂ 中高音スピーカ
１５ １５ａ、１５ｂ ネットワーク
１７ １７ａ、１７ｂ ネットワーク
１９ １９ａ、１９ｂ アッテネータ
２１ ２１ａ、２１ｂ アッテネータ
３１ａ、３１ｂ メインスピーカ
３３ リスニングポジション

Claims (5)

1. ステレオ装置の左右のメインスピーカの中央に設置し使用するスピーカ装置であって、
   隣接するように配置された左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の中高音スピーカと、
   左チャンネル及び右チャンネル各々の入力信号から各々低周波数成分をカットし、各々の中高周波数成分を出力可能な中高音信号処理手段と、
   を備えることを特徴とするスピーカ装置。
2. さらに、前記一対の中高音スピーカの中央に、前記中高音スピーカに隣接するように配置された左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の高音スピーカと、
   左チャンネル及び右チャンネル各々の入力信号から低中周波数成分をカットし、各々の高周波数成分を出力可能な高音信号処理手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
3. さらに前記中高音信号処理手段及び前記高音信号処理手段から出力される信号の音圧レベルを調整可能な音量調節手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ装置。
4. 前記中高音スピーカ、前記高音スピーカ、前記中高音信号処理手段、前記高音信号処理手段及び前記音量調節手段が一の筐体に収納されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスピーカ装置。
5. ステレオ装置の左右のメインスピーカの中央に、左チャンネル用及び右チャンネル用の一対の中高音スピーカを隣接するように配置し、
   左右のメインスピーカから左チャンネル及び右チャンネル各々の音を出力させると共に、前記中高音スピーカから左チャンネル及び右チャンネル各々の中高音域の音を出力させることを特徴とする音の再生方法。

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