JP2529933B2 - 臨場感および音像を有する音響の再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は再生音が臨場感および音像を有するように
ステレオ源信号から音響再生を行なうための装置に関す
る。

ステレオ信号が由来する態様の一般的検討ならびにス
テレオ源信号から従来技術によつて音響が再生される態
様の一般的検討を行なうことによつてこの発明は最も良
く理解されうるものである。

生の音楽が例えば演奏されると聴き手はその楽器およ
び演奏者の音の質ならびに音楽が演奏される音響的環境
の音の質を知覚するのである。通常のステレオ録音およ
び再生技術は主として前者を保持するが、後者の殆んど
は失われているのである。

人間の聴覚系は２つの機構によつて自分の位置を知る
のである。方向は聴覚間の時間遅延または位相のシフト
によつて知覚される。距離は最初の音とその音の反射音
との間の時間遅延によつて知覚されるのである。最も理
解のされ方が乏しい第３の機構は、耳が遅延時間の感覚
がきわめて短かい２つの同様な音響のうちの最初のもの
のみを知覚させることになる。これが先行効果（preced
ence effect）と呼ばれるものである。これらの機構に
より聴き手は会場の各壁から反射された直接の音響を知
覚するのである。反射された信号に含まれる方向および
距離の情報によつて、聴き手は演奏が行なわれている会
場の大きさおよび形状について無意識的に頭の中にイメ
ージを形成するのである。第１図を参照すると、たとえ
ばそこには複数の壁W1,W2およびW3を含む環境内におけ
る聴き手Ｐから離隔した音源Ｓがある。かかる環境にお
いて、聴き手は直接の経路DP1沿いに音源Ｓから音響を
知覚するのはもちろんのことである。また、第１図に壁
W1上の点P1への経路RP1によつておよびそこから聴き手
Ｐへの経路RP2沿いに図示されているように、周囲の各
壁から反射された音響を知覚するわけである。ステレオ
録音においては、第１図に示すようにマイクロホンMLお
よびMRは音源Ｓの前面に置かれている。もしも音源Ｓが
各マイクロホンから等距離にあるならば、これら２つの
マイクロホンはともに直接の経路DP2およびDP3沿いに音
源Ｓから音響をピツクアツプする。さらに、ホールの臨
場情報は音源からの直接音のほかに左右のマイクロホン
によつて録音されるのである。このことは壁W1上の点P1
からの反射経路RP3およびRP4によつて図示されている。

ここで第２図を参照すると、第１図のように各マイク
ロホンによつて録音された音が録音用のマイクロホンと
聴き手Ｐに対して同じ位置におかれた各スピーカLSおよ
びRSによつて再生された場合にどのようなことになるか
が図示されている。第２図において聴き手Ｐは左耳Leお
よび右耳Reを有するものが示されている。もしも第１図
におけるように録音された音が最初は上記２つのマイク
ロホンから等距離にあつたものとすれば、音は各マイク
ロホンへ同時に到着するはずである。したがつて音の再
生を行なうにあたつては、２つのスピーカLSおよびRSか
ら等距離にある聴き手は左耳（経路Ａ）では左側のスピ
ーカからの再生された直接音を聴き、これと同時に右の
スピーカからの同じ音を右耳（経路Ｂ）で聴くわけであ
る。先行効果は聴覚間のクロストーク経路ａおよびｂの
識別を減少させる傾向がある。同時に両耳で同じ音を聴
く聴き手Ｐは第３図に示されるように両側のスピーカの
直接前面かつその中間にあるように音の位置を定めるわ
けである。

ここで再び第１図を参照すると、ホールの壁W1の点P1
から音が反射されると考えよう。二次的音源からの反射
音響は経路RP3を介して最初に左側マイクロホンMLに到
着する。この音は経路DP2沿いの直接音に対して遅延が
あるのであり、点P1からの反射に関する距離の情報を部
分的に保持している。それよりある時間経過した時点に
おけるP1からの音はさらに遅延しかつさらに音の大きさ
が減少して経路RP4沿いに右側マイクロホンMRに到着す
るのである。この場合には、遅延は各マイクロホン間の
距離MDにほぼ対応する。ここで第４図を参照すると、第
１図に示される直接音および反射音の双方について聴き
手Ｐが聴くであろうところのものが図示されている。各
スピーカLSおよびRSによつて再生が行なわれる際には、
聴き手は両耳で同時にまず音源からの直接音を聴き、そ
れは第４図に示される見かけの音源に相当するものであ
る。次いで聴き手は左側マイクロホンによつて録音され
て左側スピーカによつて再生された点P1からの反射に相
当する遅延音をまず左耳Leにおいて、次いで右耳Reにお
いて聴くわけである。反射が左側マイクロホンMLに到達
するまでにとられるより長い経路によつて惹起される最
初の遅延はもとの音源、点P1、および聴き手自身間にお
ける距離の印象を聴き手に与えるのである。しかし、聴
覚間の遅延Δｔ（音が聴き手の両耳間を走行する時間に
相当する）は反射音が左側スピーカと同じ方向にあるそ
のスピーカの後方の点からきたものという印象を与え
る、これは第４図に第１の見かけの点P1として図示され
ているものである。参照のために、実際の点P1の位置も
第４図に示されている。さらに遅延したあとで、聴き手
は右側スピーカRSによつて再生された反射音を聴くこと
になる。この付加的遅延（第１図における距離MDに相当
する）はいかなる可能な聴覚間の遅延よりも相当に大き
い（マイクロホンの間隔が極めて小さい場合は別とし
て）ので、この音は第４図に示すように右側スピーカと
同じ方向にあるそのスピーカの後方の第２の見かけ点P1
を生成するのである。しかし、実験において聴き手は最
初の見かけ点の音源P1の直接の情報を主として知覚し、
第２のものは大幅に無視することが判つている。このよ
うに、もしも第２の見かけの点の音源P1の音の大きさが
第１のものに比べて大きければ聴き手はその音を本来左
側スピーカの方向からまたは左側スピーカよりもやや内
側の方向から来たものと知覚するのである。この分析
は、２つのマイクロホンによつて録音された他のいかな
る音源への影響というものが２つのマイクロホンにおけ
る各到達時間の差は可能な最大な聴覚間の時間遅延より
も大きいものであることをものがたるものである。

第５図を参照すると、ある種の反射音に関しては２つ
のマイクロホンMLおよびMRへのそれぞれの経路の長さは
これら２つのマイクロホンにおける反射音のそれぞれの
到達時間が聴覚間の時間遅延の可能な値に匹敵するもの
である。経路ｄ′沿いにおける左側マイクロホンMLへの
点P2からの反射音は右側マイクロホンMRへの経路の長さ
ｃ′へ知覚感の時間遅延Δｔを加えたものにほぼ等しい
ものとなろう。したがつて、ｄ′はｃ′＋Δｔと等しい
と仮定しよう。このことが起きると、わずかな時間の違
いをもつて対応するそれぞれの耳への２つのスピーカか
らの再生音の到来は聴覚間の時間差と同じ影響をもつも
のであつて聴き手に対しては反射音の方向および距離の
明確な印象を与えるのである。第６図を参照すると、聴
覚間の時間遅延の各可能な値が180°の弧内において知
覚された音に対して入射角に対応するものとして図示さ
れている。各マイクロホンにおける到達時間の差が聴覚
間の遅延の可能な最大値に近づくにつれて音の見かけの
方向は迅速に右方または左方へ振られることになる。実
際面においては、このことは各スピーカのリスニング・
アングルによつて制約されるのである。それぞれの耳に
到達する音の時間差が各スピーカのリスニング・アング
ルに対応する聴覚間の遅延に近づくにつれて、反対側の
スピーカの聴覚間のクロストーク信号は優位となつて見
かけの音源をスピーカのリスニング・アングル内へ効果
的に限定するのである。

この点においてすべての音源、それは回りにあるもの
その他を問わずそれらの信号が再生スピーカのリスニン
グ・アングルに対応する聴覚間の遅延よりも大きな時間
差をもつてそれぞれのマイクロホンに到達するのである
が、それらのすべての音源は聴き手にとつては第４図に
示されるように各スピーカのうちの１つと同じ一般的な
方向でそのスピーカの後方の見かけの音源のように思わ
れるのである。他方のチヤンネルに現われる遅延した信
号は音の大きさにおいてはより低いものであるので、見
かけの音源を各スピーカの内方に描くのにはきわめてわ
ずかな効果しか持たないのである。このことは実験によ
つて確認されたのであつて、それによれば実際に見かけ
の音源は各スピーカによつて画成されるほぼリスニング
・アングル内に残つているという点であるということが
確認された。聴覚間のクロストークの存在は文献におい
て周知のものでありまた文献においてある程度論議され
ている。さらに、聴覚間のクロストークを除去する方法
および技術が開示されたいくつかの特許があるが、それ
を行なつた結果の完全な分析はまだなされていない。

このような従来技術の特許の１つはコバヤシ等の米国
特許第4,058,675号である。この特許は正確な形状を生
成するよう構成された第２組目のスピーカへ送られた左
および右のステレオ信号の反転および遅延形のものを用
いて聴覚間のクロストークを打ち消す手段を開示してい
る。カーヴアの米国特許第4,218,505号に説明されてい
るように、コバヤシ等の装置はごく部分的には有効なも
のである。カーヴアはその米国特許第4,218,505号にお
いて聴覚間のクロストークを打ち消す電子装置を開示し
ている。この装置は１つのステレオ信号を反転し、いく
つかの成分へ分割し、各成分をそれぞれ違つた量だけ別
個に遅延させ、そしてそれらを他方のステレオ信号の変
化形のものと再結合させるものである。この動作を双方
のステレオ信号において実施することによつて、カーヴ
アは聴覚間のクロストークの打ち消しならびに“立体効
果”を創生することを主張している。

イワハラの米国特許第4,199,658号も聴覚間のクロス
トークの打ち消しを行なう技術を開示している。イワハ
ラは第２のスピーカの組を用いて打ち消し信号を再生す
るのであるが、この信号は倒立された主信号の周波数お
よび位相の補正された形のもので構成されているのであ
る。この打ち消し信号は打ち消し信号が得られる反対側
の主スピーカのすぐ外側にあるスピーカへ送給されるの
である。必要な遅延はサブ・スピーカを設置することに
よつて音響学的に達成されるのであつて、この打ち消し
を達成するのに必要な位相および周波数の補正に対して
詳細な考慮が払われている。さらに、双耳用の信号入力
が特定されている。聴覚間のクロストーク打ち消し系の
正確な機能のために何ゆえに双耳性の入力が不可欠であ
るかは以後の説明において判るであろう。

聴覚間のクロストークの打ち消し方法および技術が成
功するものと仮定すると、この効果が再生音を聴き手が
知覚するときにどのような効果をもつものかを調べる必
要がある。第２図を参照すると、仮りに聴覚間のクロス
トークの打ち消しが成功するならば、両側の耳への経路
ａおよびｂは除去されることになろう。このことは各録
音マイクロホンから等距離にある定位を助けることにな
ろう（第１図および第３図）。しかしながら、各音源が
中心から移動するにつれて、２つのマイクロホンへの到
達時間の差は聴覚間の時間遅延の値が大きくなるにつれ
て増大し、第６図に示すように入射角が増大するわけで
ある。各スピーカからのクロストークの経路はそれぞれ
打ち消されているので、各スピーカはそれ自体について
の方向的な情報は何ら与えないのである。見かけの音源
の知覚された方向は２つの録音用マイクロホンにおける
信号の到達時間の差とそれよりもより低い度合いにおい
て相対的な音の大きさにのみ依存するのである。たとえ
ば第７図は軸心を外れた音源の信号が左側マイクロホン
に到達するよりもΔｔ時間だけ遅れて右側マイクロホン
へ到達するところの上記軸心から離れた音源を示す。こ
の実施例においては、Δｔは可能な最大の聴覚間の時間
遅延に等しいのである。再生の際には、クロストークは
打ち消されていて、右側チヤンネルの信号は左側の信号
が左耳に到達するよりもΔｔだけ遅れて右耳に到達す
る。第８図は見かけの音源が聴き手のかなり左側へ離れ
て変位されているものを示し、これはこのような環境に
おいては聴き手にそのように思われるであろう。

かなり離れて離隔している各マイクロホンについては
等距離軸から僅かに変位していることは可能な最大の聴
覚間の時間遅延と等しいマイクロホンにおける到達時間
の差を生成することが必要となることは明らかであろ
う。このことはステレオ段階の中心部の小さな部分がか
なりドラマチツクに拡大することになる。さらに離れて
変位されておりかつ可能な最大の聴覚間の時間遅延より
も大きい時間遅延に相当する音源に対しては、それは周
囲の情報の大部分を含むものであるが、聴き手はいずれ
の見かけの音源でもこれを変位することに困難を感じる
ものである。実際において、聴き手はあたかもその人の
両耳が録音用のマイクロホンの間隔に位置するように音
響を知覚することを余儀なくされてこのマイクロホンの
間隔が大きい場合には自己の頭部内に見かけの各音源を
知覚するであろう。このような状態の効果を正確に予言
することは精神音響学の現状を超えるものでありまたこ
こでの議論の範囲を超えるものでもある。イワハラの米
国特許第4,199,658号が双聴信号の入力を特定するのは
上記のような潜在的な困難性のためであることは間違い
ない。すなわち、録音は耳の間隔と等しいマイクロホン
の間隔でなされているのである。しかし、このような態
様でなされた録音は極めてまれなのである。また上に概
略記述された問題はカーヴアの米国特許第4,218,505号
にいわれる特定されない“立体効果”を故あるものとす
るわけである。一般に入手可能な録音とともに上記のク
ロストーク相殺系のいずれのものを用いてもカーヴアに
よつて記述された効果がもたらされるものである： “これの全体の効果は、聴き手は何となく「音の内
側」にいるように思われる、ないしは各種の音源によつ
て何となく取り囲まれているかの如くに思われる点にお
いて音は「全く立体化」されているという印象を創生す
るという驚くべきものなのである。（米国特許第4,218,
505号，第９欄，第35〜39行）”。

カーヴアが記述するこの効果は興味深い知覚の効果で
あるかもしれないが、軸から遠く離れた信号の大部分を
構成するところの周囲の情報の再生においては特にオリ
ジナルの演奏の現実的な印象を与えるものとは考えられ
ないのである。

従つてこの発明の一目的は録音用マイクロホンの配置
の如何に拘らず録音された周囲の情報の臨場感のある再
生のための装置を提供することにある。

この発明のさらに特定な一目的は録音用マイクロホン
の配置の如何に拘らず録音された周囲の情報ならびに中
心軸から外れた他の信号の現実的な再生のための実際的
かつ廉価な装置を提供することにある。

この発明の一実施態様に従えば、左側チヤンネル出力
および右側チヤンネル出力を有するステレオ音響再生系
において、右側の主スピーカおよび左側の主スピーカが
リスニング位置から等距離離隔した右側および左側の主
スピーカの位置においてそれぞれ設けられている。この
リスニング位置は各主スピーカに対面するとともに耳軸
沿いに右耳の位置および左耳の位置を有し、また右耳お
よび左耳の各位置は耳軸沿いに最大聴覚間の音の距離Δ
ｔ_maxだけ分離している聴き手の頭部を収容するための
空間の位置として画成されており、そのリスニング位置
は右耳および左耳に対して等距離にある耳軸上の点とし
て画成されている。右側のサブ・スピーカおよび左側の
サブ・スピーカはリスニング位置から等距離の間隔にあ
る右側および左側のサブ・スピーカの位置に設けられて
いる。右側および左側のチヤンネル出力はそれぞれ右側
および左側の主スピーカへ連結されている。左側チヤン
ネル−（マイナス）右側チヤンネル信号は生成されて左
側のサブ・スピーカへ連結され、また右側チヤンネル−
（マイナス）左側チヤンネル信号は生成されて右側のサ
ブ・スピーカへ連結される。主スピーカとサブ・スピー
カとの間の距離を注意深く選択することによつて、頭部
が一般にリスニング位置におかれている聴き手によつて
知覚される系による再生音は臨場感のある音響の場およ
び高揚された音響像を有するのである。

この発明の装置のその他の諸目的および特定の特徴は
添付図面を参照しつつこの発明の詳細な記述から明らか
になるはずである。

ここで第９図を参照すると、この発明に係る音響再生
系の一実施態様の線図が示されている。左側主スピーカ
LMSおよび右側主スピーカRMSはスピーカ軸沿いの左側お
よび右側の主スピーカ位置に配置されており、そして左
側および右側主スピーカはリスニング位置から等距離に
離隔されている。リスニング位置はスピーカ軸に対して
直角でかつ主スピーカから等距離の間隔で、しかも人間
Ｐの左耳Leおよび右耳Reの中間の点における耳軸に対し
て直角でもあるリスニング軸に共通な点として画成され
ている。

左側サブ・スピーカLSSおよび右側サブ・スピーカRSS
も左側および右側サブ・スピーカのそれぞれの位置に設
けられており、これらの位置はこの一実施態様によれ
ば、スピーカ軸に置かれているのである。左側および右
側サブ・スピーカもリスニング位置に関して等距離に離
隔されている。

第９図に示すように、右側および左側主スピーカはそ
れぞれ右側および左側チヤンネル・ステレオ信号を供給
されている。左側主スピーカの外側にまた右側主スピー
カの外側に位置した各サブ・スピーカは左側チヤンネル
−（マイナス）右側チヤンネルおよび右側チヤンネル−
（マイナス）左側チヤンネルの差信号をそれぞれ供給さ
れている。

ステレオ差信号（左側チヤンネル−（マイナス）右側
チヤンネルおよび／または右側チヤンネル−（マイナ
ス）左側チヤンネル）の印加はつとに知られており文献
においてもまたは各種の従来技術の特許においても論議
されている。たとえば、ハフラーの米国特許第3,697,69
2号には差信号が供給される後部スピーカを用いて４チ
ヤンネルの音を合成する方法が述べられている。この系
はダイナコQD-1“Quadaptor"として後に商業的に入手可
能になつた。さらに別な１例としてコーヘンの米国特許
第4,308,423号には聴覚間のクロストークを打ち消しか
つ軸から離れたステレオ像を増幅するための電子装置が
記載されている。これは電子的に遅延されかつ主左側信
号と混合された左−（マイナス）右の差信号を生成する
ことによつて達成されるのである。右−（マイナス）左
の反転された差信号は電子的に遅延されて主右側信号と
混合される。コーヘンはこの技術を中心域を“濁らせ
る”（muddying）ことなくまたバス出力を減少させるこ
となく聴覚間のクロストークを打ち消す方法として記述
している。しかしコーヘンは録音された音の再生につい
てこの系の効果の詳細な分析は提示していないのであ
る。

第９図に示すこの発明はコーヘンの米国特許第4,308,
423号と同一の諸目的の多くのものを純粋に音響楽的手
段でもつてしかもコーヘンよりもいくつかの利点を伴な
つて達成するのである。この発明もまた録音されたマテ
リアルの現実的な処理を作り出すということが以下の分
析から判るであろう。

この分析を容易ならしめるために、左側および右側信
号を時間の関数として考えよう。とくに、距離は音の距
離として表現することにし、音の距離とは、音がある距
離を走行するのに要する時間を意味するものである。第
９図に示すように、音が右側の主スピーカRMSから右耳R
eへ到達するのに要する時間はｔである。このスピーカ
からの右耳における信号はＲ（ｔ）ということにする。
量Δｔは第９図に示すように聴き手に対する各スピーカ
のリスニング角に対応する聴覚間の時間遅延であり、一
つのスピーカから聴き手の二つの耳までの夫々の音の距
離の差はΔｔで表わされ、これを聴覚間の音の距離とい
う。従って、聴覚間の音の距離Δｔの最大値は聴き手の
二つの耳間の耳軸沿いの音の距離であり、これを最大聴
覚間の音の距離Δｔ_maxというものとする。またΔｔ′
は第９図に示すように各スピーカ及び聴き手の相対的な
配置および方向によつて決定されるところの主信号、た
とえばＲに対する差信号、たとえばＲ−Ｌの遅延であ
る。この表示を用いると、左耳および右耳に到達するそ
れぞれの信号は： 左耳： Ｌ（ｔ）＋Ｌ（ｔ＋Δｔ′）−Ｒ（ｔ＋Δｔ′）＋Ｒ
（ｔ＋Δｔ）＋ Ｒ（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′）−Ｌ（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′）
（１） 右耳： Ｒ（ｔ）＋Ｒ（ｔ＋Δｔ′）−Ｌ（ｔ＋Δｔ′）＋Ｌ
（ｔ＋Δｔ）＋ Ｌ（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′）−Ｒ（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′）
（２） となるであろう。

第１に、録音の際に音が同時に両方のマイクロホンに
到達する音源を考えよう。左側および右側のチヤンネル
の信号は同一であるから、差信号はないわけである。こ
のことは聴き手が同時に両耳において同一の信号を聴い
て見かけの音源を直接に両スピーカの間に定位させると
ころの第３図に関して図示しかつ記述された状態と同様
である。

第２の場合として、左側のみに表われる信号を考えよ
う。各耳における信号は以下のものに減少することにな
る： 左耳： Ｌ（ｔ）＋Ｌ（ｔ＋Δｔ′）−Ｌ（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′）
（３） 右耳： −Ｌ（ｔ＋Δｔ′）＋Ｌ（ｔ＋Δｔ）＋Ｌ（ｔ＋Δｔ＋
Δｔ′） （４）。

もしΔｔがΔｔ′と匹敵しうるものであるならば、右
耳の項はほとんど打ち消してＬ（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′）の
みを残すことになり、それは左側サブ・スピーカから発
せられかつスピーカ間の時間遅延Δｔ′ならびに聴覚間
の時間遅延Δｔの双方によつて遅延された差信号の左側
チヤンネルの主信号部分に対応するものである。先行効
果によつて、左耳は主として到達する最初の信号Ｌ
（ｔ）のみを知覚されるであろう。第10図はそのような
場合における聴き手が知覚されるであろうところの見か
けの音源を図示されている。第10図を参照すると、聴き
手は主左側信号を左耳で聴きまたΔｔ＋Δｔ′だけ遅延
した同一の信号を右耳で聴きながら、第10図に示すよう
に聴覚間の遅延Δｔ＋Δｔ′に相当する各スピーカの外
側のリスニング角をもつて見かけの音源を知覚するであ
ろう。これによって、聴き手は、軸（リスニング軸）外
の音源位置に関連する、より現実的又は正確な音情報が
与えられている印象を受けることになる。

ここで、もし第10図における上述の聴覚間の遅延Δｔ
＋Δｔ′＝Δｔ_maxである場合、聴き手によって知覚さ
れる見かけの音源は、聴き手の耳軸沿いの左側のどこか
になる（第６図参照）。従って、Δｔ＋Δｔ′＞Δｔ
_maxの場合には、聴き手が知覚する音源は、第６図に示
す180°のステレオ場（領域）を越えた聴き手の後方の
どこかになる。ステレオ場は通常180°であり、この場
合、聴き手は非常に不愉快に感じることになるであろう
し、しかも現実的な音源を適切に定位することができな
いことになる。従って、聴き手が最も良好なステレオ音
を得るためには、Δｔ＋Δｔ′≦Δｔ_maxであることが
必要になる。第４図を参照すると、壁W1における点P1か
ら反射される周囲の情報はまず最初に左側チヤンネルに
のみ表われ、やや遅れて（この特定の場合には各マイク
ロホンの間隔にほぼ相当する）右チヤンネルに表われる
であろう。第10図を参照すると、聴き手は正確な周囲の
情報をもち良好な対応性を示す第10図に示されたような
見かけの音源を知覚するであろう。右側の第２の見かけ
音源は更に離れて音の大きさがより小さくなつていつて
右側のマイクロホンに信号が到達する際に示されるよう
に思われる。しかし、実験によれば、聴き手は第１の見
かけの音源のみを知覚することが観察されている。これ
は上述した如く、同様な音の第１のもの及び音量が最大
のものに方向を与えるというおそらく聴覚系の能力によ
るものである。

録音された音源が録音用の各マイクロホンの中央の方
へ更に移動するにつれて、各マイクロホンにおける到達
時間の差はますます少なくなる。このことは、信号が一
方のチヤンネルまたは他方のチヤンネルにのみに存在す
る時間は短かくなるだろうし各チヤンネルにおける信号
の相対的音量の大きさの問題は見かけの音源に対して方
向を与えるのに重要となつてくることを意味する。同一
の信号が左側及び右側のチヤンネルに表われしかも左側
のチヤンネルでは右側のチヤンネルよりも音量の大きさ
が２倍大きい場合を考えよう。各耳は同様な項を組み合
わせた後で以下のような信号を受けるであろう： 左耳： Ｌ（ｔ）＋L/2（ｔ＋Δｔ′）＋L/2（ｔ＋Δｔ）− L/2（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′） （５） 右耳： L/2（ｔ）＋Ｌ（ｔ＋Δｔ）−L/2（ｔ＋Δｔ′）＋ L/2（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′） （６）。

もしΔｔがΔｔ′に等しいならば、これらの表現はさ
らに以下のように減少する： 左耳： Ｌ（ｔ）＋Ｌ（ｔ＋Δｔ）−L/2（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′）
（７） 右耳： L/2（ｔ）＋L/2（ｔ＋Δｔ）−L/2（ｔ＋Δｔ＋Δ
ｔ′） （８）。

この場合において、右耳は左耳と同時に同一の信号を
聴くであろうが、その強さは半分である。聴き手は見か
けの音源を各スピーカの中央の左方へわずかに移動した
ものとして知覚するであろう。

しかし、もしΔｔ′がΔｔよりもやや大きくなされて
いる場合には重要な結果が得られるのである。ここで再
び最初の各項が両耳への到達時間の順序で再構成された
ものとして参照すると、次のことが得られる： 左耳： Ｌ（ｔ）＋L/2（ｔ＋Δｔ）＋L/2（ｔ＋Δｔ′）− L/2（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′） （９） 右耳： L/2（ｔ）＋Ｌ（ｔ＋Δｔ）−L/2（ｔ＋Δｔ′）＋ L/2（ｔ＋Δｔ＋Δｔ′） （10）。

左耳は主信号Ｌ（ｔ）のみを知覚するであろう、なぜ
ならば他の信号はそれよりも弱くかつ遅れているからで
ある。しかし、右耳は最初に到達する半分の力の信号を
有し、その後にΔｔだけ遅れた完全な強さの信号が続
く。先行効果はより強い信号の遅れた到達を完全にはマ
スクしないので聴き手は見かけの音源をΔｔよりも僅か
に小さい近似的聴覚間の遅延に対応するリスニング角と
する方向の手がかりを知覚するわけである。このことは
見かけの音源を左側のスピーカのほぼ外側に置くことに
なる。右側チヤンネル信号が左側チヤンネル信号に対し
てさらに増大するにつれて、両チヤンネルが等しくなる
につれて差信号は漸次ゼロにまで減少する。先行効果は
右耳における今より大きな第１の信号の到達に対して増
々大きな重要さを与え、聴き手は各スピーカ間の中央の
方への音像の滑らかな移動を知覚する。反対に、右側信
号がさらにL/2の相対的音量の大きさから減少すると、
全く反対のことが起きる。差信号は音量がだんだん大き
くなり、聴き手は音像が180°ステレオの場の周辺方向
への滑らかな移動を知覚するであろう。

滑らかな音像の遷移が起きるためには、各スピーカと
リスニング位置との間のリスニング角沿いにおけるそれ
ぞれの主スピーカおよびサブ・スピーカの間のスピーカ
間の遅延Δｔ′は各スピーカの位置に関してリスニング
位置のリスニング角沿いに第９図に示される知覚感の遅
延Δｔよりも先に概略した先行効果の所望の機能を確実
にするに足るだけ大きくなければならないのである。実
験においては、もしΔｔがΔｔ′と等しいならば、効果
は不愉快なものではないことが判明しており、再生され
た音の場には最適な周囲の情報が存在してないだけのこ
とである。好ましい実施態様に従えば、各スピーカのリ
スニング角の外側で最良の音像の質を得るためには、Δ
ｔ′はΔｔよりも大きいけれども、聴覚間のクロストー
クの大幅な打ち消しが発生するようにΔｔ′はΔｔに充
分近接しているべきである。実際においては、尤もこの
発明をかかる特別な間隔に制限する意図はないが、Δｔ
よりも約1.2倍大きいΔｔ′の値は適当な妥協を与える
とともに現実的な周囲の臨場感および周囲の音像を与え
るのである。

第９図に示すように、この発明の特定の一実施態様に
従えば、左側および右側の主およびサブ・スピーカは２
組のスピーカから等距離にあるリスニング軸沿いの正常
のリスニング位置における聴き手の１つの耳軸に平行な
スピーカ軸上に構成されたそれぞれの主およびサブ・ス
ピーカの位置に位置づけされるのである。しかし、適正
なスピーカ間の遅延Δｔ′を与えるものならば主および
サブ・スピーカの構成は如何なるものでも充分である。
しかし、主およびサブ・スピーカがともに聴き手の耳軸
に対して平行な軸上に置かれている第９図の構成は聴き
手の位置に関して、より大きなフレキシブリテイを有す
という利点がある。すなわち、サブ・スピーカが主スピ
ーカと同じ軸上に置かれていない場合またはサブ・スピ
ーカが主スピーカへ平行になつていない場合には、聴き
手の位置を正確にすることが一層重大になってくる。

主スピーカまたはサブ・スピーカの周波数または位相
レスポンスのいくつかの変化態様は望ましいことがあり
うる場合がある。１つの例としてはサブ・スピーカにお
けるバス・レスポンスの減衰であるかもしれない。この
ことは低周波数においてはチヤンネル間にはターンテー
ブルのランブルその他の見せかけの信号以外には差の情
報は極めてわずかしかないから望ましいわけである。さ
らに、主およびサブ・スピーカはそれらの構造において
全く同一でなくても極めて同様なものであることが望ま
しい。このことは同様でない駆動ユニツトの音響学的位
置における差異または同様でないクロスオーバのネツト
ワークの位相シフトにおける差異は発生しないので系の
作動の程度を悪くすることがないようにするのである。

さらにまた、系から最良の作動を得るためには、聴き
手に対する各スピーカの配置に或る程度の制限があるこ
とは理解されるべきである。最良の作動を得たいと望む
ならば、Δｔ＋Δｔ′（第９図）の和は耳軸沿いのある
距離に相当する可能な最大の聴覚間の時間遅延Δｔ_max
を超えてはならないわけである。もしも、Δｔ＋Δｔ′
＞Δｔ_maxならば、上述の式（３）と（４）で示す場合
には、音信号の音源は180°のステレオ場を越えた位置
にある印象を与えるであろう。即ち、Δｔ＋Δｔ′＞Δ
ｔ_maxになると、周囲音が再生される場合に音源が聴き
手の頭の中にあるように知覚して不自然な印象を与え、
快適な再生音を楽しむことができなくなるであろう。平
均的な人には、両耳間の間隔は約16.51cm（約6.5イン
チ）であり、したがつてΔｔ_maxは音がかかる距離を走
るのに必要な時間に相当する。

第11図を参照すると、ΔｔおよびΔｔ′の和は可能な
最大の聴覚間の時間遅延Δｔ_maxを超えてはならないと
いう条件は実際面においてはスピーカ軸沿いの左側およ
び右側の主スピーカＤ間の距離がこのスピーカ軸に関し
てリスニング軸Ｄ′沿いのリスニング位置からの垂直な
距離よりも常に小さければ満足されうるのである。実際
面においては、主スピーカ間の間隔Ｄが距離Ｄ′の約0.
7ないし0.9倍大きければ良好な結果が得られることが判
明している。実験においては、ＤがＤ′に極めて接近す
るにつれて、そうでなければ得られたであろうところの
現実的な周囲の臨場感およびさらに良好な音像が消滅し
始めることが観察されている。

この発明の好ましい一実施態様ならびに第11図を参照
すれば、左側主スピーカおよび左側サブ・スピーカは単
一の囲みLE内に共通に装着されてよく、また右側主スピ
ーカおよび右側サブ・スピーカは共通の囲みRE内に共通
に装着されうる。これはスピーカ間の遅延Δｔ′を固定
するという利点があり、そして僅かに２つのスピーカ用
の囲みだけがあればよいという利点を提供するのであ
る。

特定の実施態様に従えば、主およびサブ・スピーカが
同一のツウ・ウエイ方式のスピーカであり、それぞれが
約15.24cm（６インチ）のウーハおよび約2.54cm（１イ
ンチ）のツイータを有する場合に、これらの主スピーカ
およびサブ・スピーカ間の間隔を約20.32cm（８イン
チ）にすると良好に働くことが判明した。主からサブ・
スピーカまでの間隔が約20.32cm（８インチ）であつ
て、左右の耳の間隔が約16.51cm（約6.5インチ）とする
と、この場合には上記に適当な妥協として説明したよう
にΔｔよりも約1.2倍大きいΔｔ′の値を生じるのであ
る。

左側チヤンネル−（マイナス）右側チヤンネルおよび
右側チヤンネル−（マイナス）左側チヤンネルのそれぞ
れの差信号についてはこの明細書中に述べたが、これら
は実際面においては各サブ・スピーカをステレオ・アン
プの各出力の左側プラスおよび右側プラスの端子間に接
続することによつて容易に得られるのである。左側プラ
スを左側サブ・スピーカのプラス・スピーカ端子へ接続
しまた右側プラスをサブ・スピーカの共通のまたは通常
の接地端子へ接続すると左側チヤンネル−（マイナス）
右側チヤンネルに対応する信号を与えるであろう。また
この接続を逆にすると右側チヤンネル−（マイナス）左
側チヤンネルに対応する信号を右側サブ・スピーカへ与
えるであろう。

さきに述べた如く、聴覚間のクロストークを打ち消す
ための公知技術はそれらについて上記した目的を達成す
ることができるならば、両耳間の間隔よりもさらに離れ
て位置する２つのマイクロホンの等距離軸からかなり離
れた音、とくに周囲の音を再生する際に不自然な印象を
与えるのである。上述したイワハラの特許のみがこの問
題を取り扱つており、そして入力信号は両耳の間隔にお
ける２つのマイクロホンによつて双耳的に録音されるこ
とを必要としている。対遮的に、この発明は録音された
音源の位置の如何に拘らず、換言すれば録音用マイクロ
ホンの配置の如何に拘らず録音された周囲の音情報につ
いて臨場感のある再生を実現することができて、臨場感
ある音響場及び音像を創生する。さらに、この発明に従
えば上記の現実的な周囲の場および音像は一般に入手可
能な録音済みの材料で創生され、そして特別に録音され
た入力信号を必要としないのである。

上述した従来技術のコーヘン特許に記述された装置と
比較して、この発明は何ら特別な電子的部品を必要とせ
ずまた標準形のステレオ高忠度系からの無変化の出力を
利用する純粋に音響学的な実施なのである。さらに、こ
の発明は遅延の或る特定の値の利点を認めて、聴き手に
対してこの値を固定する技術を提供するものであり、す
なわち各チヤンネルに対する主およびサブ・スピーカを
１つの共通な囲みの中に組み入れ、それによつて使用者
に対しては構成および作動の一層の簡単化を与えるので
ある。さらに、この発明の実施は電子信号プロセシング
のための余分な段階によつて惹起される不可避的な劣化
を生じないのである。

ここに記述した発明は一般に入手可能な録音済み材料
から再生される音の臨場感ある印象を創生するための装
置である。この発明は従来技術において述べられた技術
および装置と比較して演奏上の諸々の利点を与えるので
あり、そしてその好ましい実施態様においては極めて直
截簡潔的かつ単純なのである。この発明を或る好ましい
実施態様について記述したが、この発明をそれらの好ま
しい実施態様の如何なる特定の詳細の点に限定する意図
はないのである。すなわち、ここに添付の特許請求の範
囲に述べられているこの発明の真の精神および範囲から
逸脱することなくそれらの好ましい実施態様については
各種の変化および変更が行なわれうるものであることは
明らかなはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図はステレオ録音がなされる典型的な環境の線図で
ある。 第２図は従来技術のステレオ音の再生を図示しまた聴覚
間のクロストーク経路を示す線図である。 第３図は音が一組のスピーカを通じて再生される際に録
音用マイクロホンから等距離にある１つの音源に対して
聴き手によつて知覚される見かけの音源を示す線図であ
る。 第４図は録音がなされるホールの壁からの音の反射を考
慮に入れながら、ステレオ録音が再生される際における
聴き手に対する見かけ音源の位置を示す線図である。 第５図は反射された音に対する２つの録音用マイクロホ
ンへの経路の各長さが、これら２つのマイクロホンの反
射音の到達時間の差が聴覚間の時間遅延の可能な値に匹
敵する場合を示す線図である。 第６図は聴覚間の時間遅延のそれぞれの可能な値が180
°の弧内にある知覚された音に対する入射角にどのよう
に対応しているかを示す線図である。 第７図は左側マイクロホンにおけるよりもΔｔだけ遅れ
て右側マイクロホンに信号が到達する軸を外れた音源を
示す線図であつて、Δｔは可能な最大の聴覚間の時間遅
延に等しいものである。 第８図は録音が一組のスピーカから再生される際におけ
る第７図に示した状態に対する聴き手にとつて感じられ
る見かけの音源を図示するものである。 第９図はこの発明に従う各主スピーカおよびサブ・スピ
ーカの使用を示す線図である。 第10図は第９図の構成によつて生成される見かけの音源
の位置を示す線図である。 第11図は各サブ・スピーカおよび主スピーカがそれぞれ
対応する囲み内に共通に装着されているこの発明の実施
態様を図示するものである。 W1,W2,W3……壁;S……音源;ML……左側マイクロホン;MR
……右側マイクロホン;P……聴き手;LS……左側スピー
カ;RS……右側スピーカ;Le……左耳;Re……右耳。

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左側チャンネル出力および右側チャンネル
   出力を有するステレオ音再生系における臨場感および音
   像を有する音の再生用装置であって； リスニング位置から等距離の間隔にある右側および左側
   の主スピーカ位置にそれぞれ配設された１つの右側主ス
   ピーカおよび１つの左側主スピーカであって、上記リス
   ニング位置は各上記主スピーカに対面する聴き手の頭部
   を収容し、また１つの耳軸沿いに１つの右耳位置および
   １つの左耳位置を有する空間内に置かれていて、聴き手
   の２つの耳間距離に対応する最大聴覚間の音の距離Δtm
   axを有しており、しかも上記リスニング位置は右耳およ
   び左耳に対して等距離にある上記耳軸上の点として画成
   されている、上記右側主スピーカおよび左側主スピーカ
   と； 上記リスニング位置から等距離の間隔にある右側及び左
   側のサブ・スピーカ位置にそれぞれ配設された１つの右
   側サブ・スピーカおよび１つの左側サブ・スピーカと； 上記右側主スピーカは右耳位置から音の距離ｔだけ離隔
   しているとともに左耳から音の距離ｔ＋Δｔだけ離隔し
   ており、ここでΔｔは右側主スピーカに関して、右耳お
   よび左耳位置の聴覚間の音の距離であり； また上記右側サブ・スピーカは右耳位置から音の距離ｔ
   ＋Δｔ′だけ離隔しており、ここでΔｔ′は右耳位置に
   関して、上記右側主スピーカ位置および右側サブ・スピ
   ーカ位置の間の音の距離の差であり、 上記左側主スピーカは左耳位置から音の距離ｔだけ離隔
   しているとともに上記右耳位置から音の距離ｔ＋Δｔだ
   け離隔しており、ここでΔｔは左側主スピーカに関し
   て、左耳および右耳位置の間の聴覚間の音の距離であ
   り； 上記左側サブ・スピーカは左耳位置から音の距離ｔ＋Δ
   ｔ′だけ離隔しており、ここでΔｔ′は左耳位置に関し
   て、上記左側主スピーカ位置および左側サブ・スピーカ
   位置の間の音の距離の差であり； 左側主スピーカ，左側サブ・スピーカ，右側主スピーカ
   及び右側サブ・スピーカは、音の距離Δｔ′が音の距離
   Δｔより大きいか又はほぼ等しいように夫々分離して配
   置されており； 各上記主スピーカ位置およびサブ・スピーカ位置は、Δ
   ｔ＋Δｔ′がΔtmaxより小さいか又は等しいようにリス
   ニング位置からの間隔がつけられており、上記装置はさ
   らに、 右側および左側チャンネル出力をそれぞれ上記右側およ
   び左側主スピーカへ連結する手段と、 上記右側および左側チャンネル出力へ接続されていて左
   側チャンネル−（マイナス）右側チャンネル信号および
   右側チャンネル−（マイナス）左側チャンネル信号を発
   生する手段と、 上記左側チャンネル−（マイナス）右側チャンネル信号
   を上記左側サブ・スピーカへ連結するとともに、上記右
   側チャンネル−（マイナス）左側チャンネル信号を上記
   右側サブ・スピーカへ連結する手段と、を含み、 頭部が上記リスニング位置内にある聴き手によって知覚
   されるところの上記装置によって再生された音は、現実
   的な音響の場ならびに高揚された音像を有するものであ
   る、上記装置。
2. 【請求項２】各前記主スピーカおよびサブ・スピーカの
   リスニング位置に対する間隔は、音の距離Δｔ′が音の
   距離Δｔのほぼ1.2倍である、特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。
3. 【請求項３】前記左側主スピーカおよび左側サブ・スピ
   ーカが組み入れられていてその間隔を固定する左側スピ
   ーカ用の囲みと、前記右側主スピーカおよび右側サブ・
   スピーカが組み入れられていてその間隔を固定する右側
   スピーカ用の囲みとをさらに含む、特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。
4. 【請求項４】互いに対しまた前記リスニング位置に対す
   る前記各主スピーカの間隔は、右側および左側主スピー
   カ間の主スピーカ軸沿いの距離が上記リスニング位置か
   ら上記主スピーカ軸へ直角に下ろした距離よりも小さく
   設定されている、特許請求の範囲第１項に記載の装置。
5. 【請求項５】左側チャンネル出力および右側チャンネル
   出力を有するステレオ音再生系における臨場感および音
   像を有する音の再生装置であって、 １つのスピーカ軸沿いに離隔した右側および左側の主ス
   ピーカ位置にそれぞれ配置された１つの右側主スピーカ
   および１つの左側主スピーカであって、上記右側および
   左側主スピーカ位置間の中間点において該スピーカ軸と
   直交するリスニング軸沿いにリスニング位置が設定され
   ている、上記右側主スピーカおよび左側スピーカと、 上記右側および左側チャンネル出力をそれぞれ上記右側
   および左側主スピーカへ接続する手段と、 上記右側主スピーカ位置から所定の距離だけリスニング
   軸に対して離れる方向に離隔している右側サブ・スピー
   カ位置において、上記スピーカ軸上に位置する右側サブ
   ・スピーカと、 上記左側主スピーカ位置から所定の位置だけリスニング
   軸に対して離れる方向に離隔している左側サブ・スピー
   カ位置において、上記スピーカ軸上に位置する左側サブ
   ・スピーカと、 上記右側および左側チャンネル出力へ接続されていて左
   側チャンネル−（マイナス）右側チャンネルの信号およ
   び右側チャンネル−（マイナス）左側チャンネル信号を
   発生する手段と、 上記左側チャンネル−（マイナス）右側チャンネル信号
   を上記左側サブ・スピーカへ連結するとともに、上記右
   側チャンネル−（マイナス）左側チャンネル信号を上記
   右側サブ・スピーカへ連結する手段と、を含み、 左側サブ・スピーカから左側主スピーカまで及び右側サ
   ブ・スピーカから右側主スピーカまでの上記所定の距離
   は、次の条件即ち、リスニング位置における聴き手の一
   方の耳から一方のサブ・スピーカ及び隣接する主スピー
   カ迄の音の距離間の差の値Δｔ′が存在し、しかも該差
   の値Δｔ′はサブスピーカのいずれか一方からリスニン
   グ位置における聴き手の夫々の耳迄の音の距離間の差の
   値に対応する聴覚間の音の距離Δｔより大きいか又は等
   しい、という条件を満足するものであり、 上記リスニング軸沿いに位置する聴き手によって知覚さ
   れるところの上記装置によって再生された音が、現実的
   な音響学的場および高揚した音像を有する、上記装置。
6. 【請求項６】前記リスニング位置はスピーカ軸と平行な
   １つの耳軸上に位置する右耳位置と左耳位置とを有し、
   これらの右耳位置と左耳位置とは音の距離Δtmaxだけ上
   記耳軸沿いに離隔しており、 Δｔ＋Δｔ′Δｔ_maxである、特許請求の範囲第５項
   に記載の装置。
7. 【請求項７】前記左側および右側主スピーカは互いに距
   離Ｄだけ分離しており、また前記リスニング位置はリス
   ニング軸に沿って距離Ｄ′だけ前記スピーカ軸から離隔
   しており、ここでＤ＜Ｄ′である、特許請求の範囲第６
   項に記載の装置。
8. 【請求項８】前記右側主スピーカおよび右側サブ・スピ
   ーカは共通に装着されていてその間隔を固定する右側チ
   ャンネル・スピーカ用の囲みと、前記左側主スピーカお
   よび左側サブ・スピーカが共通に装着されていてその間
   隔を固定する左側チャンネル用の囲みとをさらに含む、
   特許請求の範囲第７項に記載の装置。
9. 【請求項９】左側チャンネル出力および右側チャンネル
   出力を有するステレオ音再生系における臨場感および音
   像を有する音の再生用装置であって、 互いに所定距離だけ間隔を設けられて中に装着されてい
   る１つの主スピーカおよび１つのサブ・スピーカをそれ
   ぞれ有する１つの右側および左側チャンネル・スピーカ
   用の各囲みであって、聴き手の耳から一方のスピーカ用
   囲み内のサブ・スピーカ及び主スピーカ迄の音の距離間
   の差の値Δｔ′が、一方のスピーカ用囲み内のサブスピ
   ーカ又は主スピーカから聴き手の夫々の耳迄の音の距離
   間の差の値である聴覚間の音の距離Δｔより大きい、と
   いうことを満足すると共に、上記右側および左側主スピ
   ーカは、上記各スピーカの囲み間の中間にあるリスニン
   グ軸上のリスニング位置に関して、各上記サブ・スピー
   カよりも近接しているように位置づけられている、上記
   各囲みと、 上記右側および左側チャンネル出力をそれぞれ上記右側
   および左側主スピーカへ連結する手段と、 上記右側および左側チャンネル出力へ接続されていて左
   側チャンネル−（マイナス）右側チャンネル信号と右側
   チャンネル−（マイナス）左側チャンネル信号とを発生
   させるための手段と、 上記左側チャンネル−（マイナス）右側チャンネル信号
   を上記左側サブ・スピーカへ連結するとともに、上記右
   側チャンネル−（マイナス）左側チャンネル信号を上記
   右側サブ・スピーカへ連結する手段とを含み、 以って上記装置により再生され且つ頭部が上記リスニン
   グ位置にある聴き手によって知覚された音は、現実的な
   音響学的場と高揚された音像とを有する、上記装置。
10. 【請求項１０】前記左側および右側スピーカの囲みは、
    互いに１つのスピーカ軸沿いの距離Ｄだけ離隔してお
    り、また前記リスニング位置は上記スピーカ軸からリス
    ニング軸沿いに距離Ｄ′だけ離隔しており、ここでＤ＜
    Ｄ′である、特許請求の範囲第９項に記載の装置。
11. 【請求項１１】上記差の値Δｔ′は聴覚間の音の距離Δ
    ｔの約1.2倍である、特許請求の範囲第９項に記載の装
    置。
12. 【請求項１２】上記スピーカ用の囲みのサブ・スピーカ
    と主スピーカの間の距離は約20.32cmである、特許請求
    の範囲第９項に記載の装置。