JP3255345B2 - 音像定位装置及びステレオ音像拡大装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子楽器、
ゲーム機、音響機器（例えばミキサー）等に適用される
ものであり、スピーカによる音像定位を簡単なアナログ
回路で実現する音像定位装置及びスピーカによるステレ
オ音像を拡大するステレオ音像拡大装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、左右両チャンネル用のステレオ信
号を生成し、これらを左右のスピーカにそれぞれ供給し
て同時に発音することにより音像を定位させる技術が知
られている。この音像定位技術は、主として左右の音量
のバランスを変えることにより音像を定位させるもの
で、両スピーカの間にしか音像を定位させることかでき
なかった。

【０００３】ところが、近年、左右のスピーカの外側に
音像を定位させる技術が開発されている。かかる技術の
１つとして、シュレーダー方式と呼ばれる音像定位技術
が広く知られている。このシュレーダー方式は、左スピ
ーカから右耳に到達する音及び右スピーカから左耳に到
達する音（これらを「クロストーク音」という）をキャ
ンセルし、恰もヘッドホン受聴のような状況を作り出
す。これにより、両スピーカの間のみならず、例えば受
聴者の真横、その他の任意の位置に音像を定位させるこ
とができる。

【０００４】また、最近、再生音に逆相の音を混合する
ことによって音像を左右のスピーカの外側に定位させる
技術が開発されている。かかる技術として、例えば、Ｗ
Ｏ９４／１６５３８（ＰＣＴ／ＵＳ９３／１２６８８）
号に、「音像操作装置及び音像拡大方法(SOUND IMAGE M
ANIPULATION APPARATUS AND METHOD FOR SOUND IMAGEEN
HANCEMENT)」が開示されている。以下、これを「スペシ
ャライザ」という。

【０００５】このスペシャライザでは、左チャンネル用
の左入力信号と右チャンネル用の右入力信号との差信号
が生成される。この差信号は、その大きさが適宜調整さ
れてバンドパスフィルタに供給される。そして、一方の
チャンネル用の入力信号にバンドパスフィルタからの差
信号が加算され、当該チャンネル用のステレオ出力信号
が生成される。同様に、他方のチャンネル用の入力信号
からバンドパスフィルタからの差信号が減算され、当該
チャンネル用のステレオ出力信号が生成される。この左
右両チャンネル用のステレオ信号は、それぞれ左右のス
ピーカに供給される。このスペシャライザによれば、音
像を左右のスピーカの外側に定位させることができるの
でステレオ音像を拡大でき、サウンドステージの大幅な
拡大が可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たシュレーダー方式を用いてクロストークキャンセルの
理論を厳密に適用し、アナログ回路で音像定位装置を構
成しようとすれば膨大な量のハードウエアが必要とな
り、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）等のソフト
ウエアで音像定位装置を構成しようとすれば膨大な処理
量が必要となる。従って、従来の電子楽器、音響機器等
においては、シュレーダー方式を用いた音像定位装置は
高級機種にしか適用できなかった。

【０００７】また、上記スペシャライザでは、差信号の
大きさを調整してステレオ音像の拡大効果を大きくしよ
うとすると、音質が劣化するという問題がある。この音
質の劣化は、甚だしい場合は、入力ソースを再生できな
い程度に至ることもある。

【０００８】そこで、本発明の第１の目的は、２チャン
ネルのスピーカ再生において、簡単且つ廉価なアナログ
回路を用いて音像を任意の位置に定位させることのでき
る音像定位装置を提供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、２チャンネ
ルのスピーカ再生において、音質劣化が少なく、しかも
簡単且つ安価な構成でステレオ音像を拡大できるステレ
オ音像拡大装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の音像定位装置
は、図１に原理的に示すように、左入力端子からの左入
力信号を遅延させる第１の群遅延等価器と、該第１の遅
延等価器からの出力信号をフィルタリングして右クロス
トーク信号を出力する第１のローパスフィルタと、右入
力端子からの右入力信号を遅延させる第２の群遅延等価
器と、該第２の遅延等価器からの出力信号をフィルタリ
ングして左クロストーク信号を出力する第２のローパス
フィルタと、該左入力信号から該右クロストーク信号を
減算し、その結果を左出力信号として出力する第１の演
算手段と、該右入力信号から該左クロストーク信号を減
算し、その結果を右出力信号として出力する第２の演算
手段、とを有する。

【００１１】ここで、本音像定位装置の基本原理を簡単
に説明する。ヘッドホン受聴の場合は、左スピーカＳＰ
Ｌからの音は左耳だけに入り、右スピーカＳＰＲからの
音は右耳だけに入る。しかし、スピーカ受聴の場合は、
図２に示すように、左スピーカＳＰＬ及び右スピーカＳ
ＰＲから発せられた音は、それぞれ受聴者の左右の耳に
到達する。図２では、左スピーカＳＰＬから受聴者の左
耳に直接到達する音をＡＬ、クロスして右耳に到達する
音をＢＬで示し、右スピーカＳＰＲから受聴者の右耳に
右耳に直接到達する音をＡＲ、クロスして左耳に到達す
る音をＢＲで示している。本音像定位装置は、このクロ
スして受聴者の耳に到達する音ＢＬ及びＢＲをキャンセ
ルして受聴者の耳に直接到達する音ＡＬ及びＡＲのみが
受聴者の各耳に入るようにすることにより恰もヘッドホ
ン受聴のような状態を作り出し、以て音像を両スピーカ
の外側に定位させるようとするものである。

【００１２】上述したような状態を作り出すために、本
音像定位装置は、左スピーカＳＰＬから発生される音
に、右スピーカＳＰＲからクロスして受聴者の左耳に到
達する音ＢＲの逆相の音を混合することにより音ＢＲを
キャンセルし、また、右スピーカＳＰＲから発生される
音に、左スピーカＳＰＬからクロスして受聴者の右耳に
到達する音ＢＬの逆相の音を混合することにより音ＢＬ
をキャンセルするように構成されている。

【００１３】今、左入力信号をＬin、右入力信号をＲi
n、左出力信号をＬout、右出力信号をＲoutで表し、第
１及び第２の群遅延等価器を関数Ｇ1(s)で表し、第１及
び第２のローパスフィルタを係数ａと関数Ｇ2(s)との積
ａＧ2(s)で表すと、本音像定位装置の左出力信号Ｌout
は下記式（１）で表すことができる。

【数１】

【００１４】また、右出力信号Ｒoutは、下記式（２）
で表すことができる。

【数２】

【００１５】上記式（１）におけるａＧ1(s)Ｇ2(s)Ｒin
は右クロストーク信号を、式（２）におけるａＧ1(s)Ｇ
2(s)Ｌinは左クロストーク信号をそれぞれ表している。
従って、式（１）は、左入力信号Ｌinから右クロストー
ク信号を減じた信号を左出力信号Ｌoutとして出力する
ことを表している。同様に、式（２）は、右入力信号Ｒ
inから左クロストーク信号を減じた信号を右出力信号Ｒ
outとして出力することを表している。

【００１６】上記第１及び第２の群遅延等価器Ｇ1(s)
は、全帯域通過フィルタで構成することができる。この
全帯域通過フィルタは、振幅が一定で位相だけが周波数
の関数となっているフィルタである。これら第１及び第
２の群遅延等価器Ｇ1(s)は、一方のスピーカから受聴者
の耳に直接到達する音と他方のスピーカからクロスして
受聴者の当該耳に到達する音との距離差（時間差という
こともできる）を生成する。

【００１７】ここで、関数Ｇ1(s)は、図３の破線で示す
ような、周波数に依存しない群遅延を有する関数が理想
的であるが、アナログ回路では高い周波数ほど大きな群
遅延を得ることが困難である。一方、群遅延は例えば２
ＫＨｚ程度まで等価すれば十分な効果が得られることが
知得された。従って、第１及び第２の群遅延等価器Ｇ1
(s)は、下記式（３）で表される例えば１８０μｓの群
遅延等価器で実現できる。

【数３】 ここで、ω₀は位相が１８０゜になる角振動数、ζは減
衰率（ζ＝１／２Ｑ）及びｓはラプラス演算子（ｊω）
である。

【００１８】上記式（３）で、ω₀＝３３８６Ｈｚ、ζ
＝１に設定した時の第１及び第２の群遅延等価器の群遅
延特性を図３に実線で示す。図３から明らかなように、
２ＫＨｚ近辺までは理想に近い群遅延特性を示してい
る。

【００１９】第１の群遅延等価器からの出力信号は第１
のローパスフィルタに供給され、第２の群遅延等価器か
らの出力信号は、第２のローパスフィルタに供給され
る。

【００２０】第１のローパスフィルタ及び第２のローパ
スフィルタは、減衰率ａと関数Ｇ2(s)との積ａＧ2(s)で
表されている。減衰率ａは、スピーカから直接受聴者の
耳に入る音とクロスして受聴者の耳に入る音との距離差
に基づく音量の低下を表す。この減衰率ａは、０．５〜
１．０程度の値とすることができる。

【００２１】スピーカからクロスして受聴者の耳に到達
する音は、頭部伝達関数の影響により少しこもった音
（受聴者の耳に直接到達する音より柔らかい音）にな
る。第１及び第２のローパスフィルタは、このようなク
ロスして受聴者の耳に到達する音の特性を等価し、その
音と同様の音質を得る機能を有する。換言すれは、これ
ら第１及び第２のローパスフィルタは、頭部伝達関数を
近似するものである。

【００２２】関数Ｇ2(s)としては、例えばカットオフ周
波数１〜２ＫＨｚの一次ローパスフィルタを表す関数を
用いることができる。この関数Ｇ2(s)は、例えば下記式
（４）で表すことができる。

【数４】 ここで、ω₀はカットオフ角周波数、Ｒは減衰抑制値、
ｓはラプラス演算子である。

【００２３】カットオフ角周波数＝１７００Ｈｚ、減衰
抑制値＝０．５の時の関数Ｇ2(s)の周波数特性を図４に
示す。図４から明らかなように、第１及び第２のフィル
タは、一般的なローパスフィルタと異なり、高い周波数
領域の振幅の減衰が抑制されてなだらかに下降し、−６
ｄＢ近辺でサチュレートする特性となっている。

【００２４】第１のローパスフィルタからの左クロスト
ーク信号は第２の演算手段に供給され、第２のローパス
フィルタからの右クロストーク信号は、第１の演算手段
に供給される。

【００２５】上記第１及び第２の演算手段は、それぞれ
例えば演算増幅器で構成することができる。第１の演算
手段は、左入力信号から、右クロストーク信号を減算
し、これを左出力信号として出力する。同様に、第２の
演算手段は、右入力信号から左クロストーク信号を減算
し、これを右出力信号として出力する。

【００２６】従って、この左出力信号及び右出力信号を
それぞれ左右の２つのスピーカで再生すれば、右スピー
カからクロスして受聴者の左耳に到達する音及び左スピ
ーカからクロスして受聴者の右耳に到達する音はキャン
セルされる。従って、右スピーカから直接受聴者の右耳
に到達する音及び左スピーカから直接受聴者の左耳に到
達する音のみが受聴者の耳に入り、ヘッドホン受聴の場
合と同様の状態が作り出される。これにより、左右両ス
ピーカの間のみならず、受聴者の周囲の広い範囲に音像
を定位させることができる。

【００２７】本発明の音像定位装置は、モノラル入力信
号を左入力信号及び右入力信号に分配する分配手段を更
に備え、該分配手段からの左入力信号を前記左入力端子
に供給し、該分配手段からの右入力信号を前記右入力端
子に供給するように構成できる。この分配手段は、例え
ば可変抵抗を用いたボリュームで構成することができ
る。この分配手段によって左入力信号と右入力信号との
分配比率を変えることにより、音像を受聴者の周囲の所
定範囲の任意の位置に定位させることができる。また、
この音像定位装置によれば、ステレオ音像を拡大できる
という効果も生じる。

【００２８】また、本音像定位装置を例えばパート毎に
複数設け、各音像定位装置からの左出力信号及び右出力
信号をそれぞれのチャンネル毎にミキシングして出力す
るように構成すれば、複数の音像を制御する音像定位装
置を実現できる。

【００２９】本音像定位装置の第１及び第２の群遅延等
価器、第１及び第２のローパスフィルタ並びに第１及び
第２の演算手段は、それぞれアナログ回路素子で構成さ
れる。アナログ回路素子としては、例えば演算増幅器、
抵抗、キャパシタ等が用いられる。これにより、任意の
位置に音像を定位させることのできる音像定位装置を、
簡単且つ安価に実現できるものとなっている。

【００３０】本発明のステレオ音像拡大装置は、図５に
原理的に示すように、左入力端子からの左入力信号を遅
延させる第１の群遅延等価器と、該第１の遅延等価器か
らの出力信号をフィルタリングして左クロストーク信号
を出力する第１のハイパスフィルタと、該左入力信号を
フィルタリングして左低域強調信号を出力する第１のロ
ーパスフィルタと、右入力端子からの右入力信号を遅延
させる第２の群遅延等価器と、該第２の遅延等価器から
の出力信号をフィルタリングして右クロストーク信号を
出力する第２のハイパスフィルタと、該右入力信号をフ
ィルタリングして右低域強調信号を出力する第２のロー
パスフィルタと、該左入力信号から該右入力信号を減算
する減算手段と、該演算手段からの出力信号を増幅して
得られた差信号を出力する増幅手段と、該右低域強調信
号から該右クロストーク信号を減算し、その結果に該差
信号を加算し、その結果を左出力信号として出力する第
１の演算手段と、該右低域強調信号から該左クロストー
ク信号を減算し、その結果から該差信号を減算し、その
結果を右出力信号として出力する第２の演算手段、とを
有する。

【００３１】先ず、本ステレオ音像拡大装置の基本原理
を簡単に説明する。左入力信号をＬin、右入力信号をＲ
in、左出力信号をＬout、右出力信号をＲoutとすると、
減算手段は、左入力信号Ｌinから右入力信号Ｒinを減算
し、以て差信号（Ｌin−Ｒin）を生成する。左入力信号
Ｌinにこの差信号を加算して左出力信号Ｌoutを生成
し、右入力信号Ｒinから差信号を減算して右出力信号Ｒ
outを生成し、これらをそれぞれ左右のスピーカに供給
すれば、音像を左右のスピーカの外側に定位させること
ができる。

【００３２】減算手段は、左入力信号Ｌinから右入力信
号Ｒinを減算する。これにより、差信号（Ｌin−Ｒin）
が生成される。この差信号は、増幅手段で係数ｂが乗算
されて第１の演算手段及び第２の演算手段に供給され
る。係数ｂは広がり感の程度を規定するものであり、
０．０〜１．０の値とすることができる。

【００３３】今、第１及び第２の群遅延等価器を係数ａ
と関数Ｇ3(s)との積ａＧ3(s)で表し、第１及び第２のロ
ーパスフィルタを関数Ｇ4'(s)、第１及び第２のハイパ
スフィルタを関数Ｇ4(s)で表すと、本発明のステレオ音
像拡大装置の左出力信号Ｌoutは、下記式（５）で表す
ことができる。

【数５】

【００３４】また、右出力信号Ｒoutは、下記式式
（６）で表すことができる。

【数６】

【００３５】ここで、第１及び第２のハイパスフィルタ
Ｇ4(s)を設けたのは次の理由による。即ち、例えばベー
スやバスドラム等といった低い周波数の音に対しては、
人はその音像方向を知覚する能力を有していない。従っ
て、一般に、ステレオ信号は、低い周波数の音が両スピ
ーカの中央から聞こえるように作成される。換言すれ
ば、低い周波数の音を生成するための信号は、左チャン
ネル用の信号と右チャンネル用の信号とに同相で略半々
ずつ含まれるように作成される。従って、これら両信号
の位相差は殆どないので、左入力信号Ｌinから右入力信
号Ｒinに所定の処理を施した信号（第２の群遅延等価器
を経由した信号）を減算すると、低域成分が打ち消し合
って低音が無くなり「シャリシャリ」した音になってし
まう。このことは右入力信号Ｒinから左入力信号Ｌinに
所定の処理を施した信号（第１の群遅延等価器を経由し
た信号）を減算した場合も同じである。

【００３６】そこで、第１又は第２の群遅延等価器の出
力信号から低域成分を除去するために、第１及び第２の
ハイパスフィルタを設けている。これら第１及び第２の
ハイパスフィルタに用いられる関数Ｇ4(s)のカットオフ
周波数ｆ１は１００Ｈｚ程度とすることができる。ｆ１
＝１００Ｈｚ程度とした場合のＧ4(s)の周波数特性を図
６の実線に示す。この図からも明らかなように、Ｇ4(s)
よりＧ4'(s)のほうが小さい場合、広がり制御はなされ
ていない周波数帯域となる。しかし、人間は低い周波数
には音像の方向を感知する能力を発揮できないので、問
題はない。

【００３７】しかし、上記第１及び第２のハイパスフィ
ルタを設けても低音域の音が十分とは言えない。そこ
で、例えば図６の破線で示すような周波数特性を有する
第１及び第２のローパスフィルタを設け、左入力信号Ｌ
in及び右入力信号Ｒinの低い周波数の領域の音を持ち上
げた左低域強調信号及び右低域強調信号を生成し、これ
らの信号と上記第１のハイパスフィルタからの右クロス
トーク信号及び第２のハイパスフィルタからの右クロス
トーク信号とを演算して左出力信号Ｌout及び右出力信
号Ｒoutを生成するようにしている。これにより、低音
から高音までバランスのとれた良質の音を発生できるよ
うになっている。

【００３８】上記式（５）におけるａＧ3(s)Ｇ4(s)Ｒin
は右クロストーク信号を、式（６）におけるａＧ3(s)Ｇ
4(s)Ｌinは、左クロストーク信号をそれぞれ表してい
る。また、ｂ（Ｒin−Ｌin）は、左入力信号Ｌinから右
入力信号Ｒinを減算して得られた差信号に係数ｂを乗算
したもので、広がり感を付与する信号を表している。ま
た、第１及び第２のローパスフィルタＧ4'(s)はＧ4(s)
の逆特性に近い特性を有する。従って、式（５）は、左
入力信号Ｌinから右ロストーク信号を減じた信号にｂ
（Ｒin−Ｌin）を加算することにより、クロスして受聴
者の左耳に到達する音をキャンセルし且つ広がり感を有
する左出力信号Ｌoutを出力することを表している。同
様に、式（６）は、右入力信号Ｒinから左クロストーク
信号を減じた信号からｂ（Ｒin−Ｌin）を減算すること
により、クロスして受聴者の右耳に到達する音をキャン
セルし且つ広がり感を有する右出力信号Ｒoutを出力す
ることを表している。

【００３９】第１及び第２の群遅延等価器は、上述した
音像定位装置で用いたものを用いることができる。これ
ら第１及び第２の群遅延等価器からの出力信号は、それ
ぞれ第１及び第２のハイパスフィルタに供給される。第
１及び第２の群遅延等価器の係数ａは０．５〜１．０程
度の値とすることができる。

【００４０】第１及び第２のローパスフィルタＧ4'(s)
は、図６の破線で示すように、Ｇ4(s)の逆特性に近い特
性を有するように構成できる。この第１のローパスフィ
ルタからの左低域強調信号は第１の演算手段に、第２の
ローパスフィルタからの右低域強調信号は第２の演算手
段にそれぞれ供給される。

【００４１】上記第１及び第２の演算手段は、それぞれ
例えば演算増幅器で構成することができる。第１の演算
手段は、左低域強調信号から右クロストーク信号を減算
し、この結果に差信号を加算して左出力信号Ｌoutとし
て出力する。同様に、第２の演算手段は、右低域強調信
号から左クロストーク信号を減算し、この結果から差信
号を減算して右出力信号Ｒoutとして出力する。

【００４２】従って、この左出力信号Ｌout及び右出力
信号Ｒoutをそれぞれ左右の２つのスピーカで再生すれ
ば、右スピーカからクロスして受聴者の左耳に到達する
音及び左スピーカからクロスして受聴者の右耳に到達す
る音はキャンセルされる。加えて、差信号が左入力信号
Ｌinに加えられ、右入力信号Ｒinから減算される。これ
により、上述した音像定位装置の場合と同様に、左右両
スピーカの間のみならず、受聴者の周囲の広い範囲に音
像を定位させることができることに加え、上述した音像
定位装置に比べてステレオ音像が大幅に拡大されるとい
う効果が生じる。

【００４３】なお、上記第１及び第２の群遅延等価器
に、上記音像定位装置の場合と同様に、下記式（７）で
示すローパスフィルタＧLPF(s)を施すように構成でき
る。

【数７】 ここで、ω₀はカットオフ角周波数、Ｒは減衰抑制値、
ｓはラプラス演算子である。

【００４４】なお、以上の説明では、上記減算手段は、
左入力信号から右入力信号を減算するように構成した
が、右入力信号から左入力信号を減算するように構成す
ることもできる。この場合、上記第１の演算手段は、第
１のローパスフィルタからの出力信号から第２のハイパ
スフィルタからの出力信号を減算して得られた結果か
ら、増幅手段からの差信号を減算し、その結果を左出力
信号として左出力端子に出力するように構成する。同様
に、上記第２の演算手段は、第２のローパスフィルタか
らの出力信号から第１のハイパスフィルタからの出力信
号を減算して得られた結果に、該増幅手段からの差信号
を加算し、その結果を右出力信号として右用出力端子に
出力する。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の音像定位装置及び
ステレオ音像拡大装置の各実施の形態を、図面を参照し
ながら詳細に説明する。

【００４６】（実施の形態１）図７は、本発明の音像定
位装置の一実施の形態の構成を示す回路図である。本回
路には、図示しない例えば電池等から直流の電源電圧Ｖ
ｃｃが供給される。この電源電圧Ｖｃｃは、抵抗Ｒ１及
びＲ２により分割されてバイアス電圧ＢＩＡＳとして回
路の所定部位に供給される。

【００４７】バランサ１０は、本発明の分配手段に対応
する。このバランサ１０としては、例えば抵抗素子と摺
動子とで成る可変抵抗器を用いることができる。このバ
ランサ１０の摺動子にはモノラル入力信号Ｍinが供給さ
れる。このモノラル入力信号Ｍinは抵抗素子により分割
され、一方の出力端子（図７中上側の端子）から左入力
信号Ｌinとして出力され、他方の出力端子（図７中下側
の端子）から右入力信号Ｒinとして出力される。このバ
ランサ１０によって左入力信号Ｌin及び右入力信号Ｒin
の各振幅を変更することにより、音像を定位させる位置
を調整できるようになっている。

【００４８】キャパシタＣ２、抵抗Ｒ３及びＲ４並びに
演算増幅器ＯＰ１で成る回路は、左入力信号Ｌinのノイ
ズを除去すると共に位相を反転させる回路である。この
回路は、後述する第１の加算器１３ａから正相の出力信
号を得るために設けられている。キャパシタＣ３、抵抗
Ｒ５及びＲ６並びに演算増幅器ＯＰ２で成る回路は、右
入力信号Ｒinのノイズを除去すると共に位相を反転させ
る回路である。この回路は、後述する第２の加算器１３
ｂから正相の出力信号を得るために設けられている。演
算増幅器ＯＰ１からの出力信号は第１の群遅延等価器１
１ａ及び第１の加算器１３ａに供給される。同様に、演
算増幅器ＯＰ２からの出力信号は第２の群遅延等価器１
１ｂ及び第２の加算器１３ｂに供給される。

【００４９】第１の群遅延等価器１１ａ及び第２の群遅
延等価器１１ｂは同一の構成であり、その詳細を図８に
示す。第１及び第２の群遅延等価器１１ａ及び１１ｂ
は、十分な遅延量を得るために、略同一の回路が２段組
み合わされて構成されている。第１の群遅延等価器１１
ａからの出力信号は第１のローパスフィルタ１２ａに、
第２の群遅延等価器１１ｂからの出力信号は第２のロー
パスフィルタ１２ｂにそれぞれ供給される。

【００５０】第１のローパスフィルタ１２ａ及び第２の
ローパスフィルタ１２ｂは同一の構成であり、一次ロー
パスフィルタで構成することができる。第１及び第２の
ローパスフィルタ１２ａ及び１２ｂの詳細な構成を図９
に示す。図９において、抵抗Ｒ３１は、減衰抑制値Ｒを
決定するために使用されている。この抵抗Ｒ３１が付加
されていることにより、図４に示すように、高い周波数
領域の振幅の減衰が抑制されてなだらかに下降し、−６
ｄＢ近辺でサチュレートする周波数特性が得られるよう
になっている。第１のローパスフィルタ１２ａからの出
力信号は第２の加算器１３ｂに、第２のローパスフィル
タ１２ｂからの出力信号は第１の加算器１３ａにそれぞ
れ供給される。

【００５１】第１の加算器１３ａ及び第２の加算器１３
ｂは同一の構成であり、それぞれ本音像定位装置の第１
の演算手段及び第２の演算手段に対応する。第１及び第
２の加算器１３ａ及び１３ｂの詳細な構成を図１０に示
す。今、左出力信号を生成する第１の加算器１３ａを考
えると、入力端ＩＮ３には、演算増幅器ＯＰ１から左入
力信号Ｌinを反転した信号が供給され、入力端ＩＮ４に
は、第２のローパスフィルタ１２ｂから正相の右クロス
トーク信号が供給される。これらの両信号は、それぞれ
抵抗Ｒ４０及びＲ４１を介してミックスされる。従っ
て、このミックスされた信号は、第２のローパスフィル
タ１２ｂからの出力信号から、左入力信号Ｌinを減算し
た信号である。このミックスされた信号は演算増幅器Ｏ
Ｐ５の反転入力端子（−）に供給される。そして、該演
算増幅器ＯＰ５で反転されて出力される。従って、第１
の加算器１３ａ（演算増幅器ＯＰ５）からは、左入力信
号Ｌinから右クロストーク信号を減算した信号が出力さ
れる。同様に、第２の加算器１３ｂからは、右入力信号
Ｒinから左クロストーク信号を減算した信号が出力され
る。

【００５２】第１の加算器１３ａからの出力信号は、図
７に示すように、左出力信号Ｌoutとして外部に出力さ
れる。第２の加算器１３ｂからの出力信号は右出力信号
Ｒoutとして外部に出力される。

【００５３】以上では、１つのモノラル入力信号Ｍinに
基づいて１つの音像を定位させる音像定位装置について
説明したが、複数のモノラル入力信号に基づき複数の音
像を定位させるように構成することもできる。図１６
は、かかる装置の概略ブロック図である。

【００５４】図１６において、音像定位装置１〜４はそ
れぞれ上述した音像定位装置と同一の構成を有する。各
音像定位装置１〜４には、例えば、ドラム、ギター、ベ
ース及びボーカルといった各パートのモノラル信号が供
給される。そして各音像定位装置１〜４で音像定位情報
が付加された出力信号はそれぞれアナログミキサ５に供
給される。そして、アナログミキサ５で左又は右チャン
ネル毎にミキシングされ、パワーアンプ６に供給され
る。そして、パワーアンプ６で増幅された左右両チャン
ネルの信号は、それぞれ左スピーカＳＰＬ及び右スピー
カＳＰＲに供給される。

【００５５】以上の構成によれば、例えば図１７に示す
ように、各音像定位装置１〜４のバランサを調整するこ
とによって各パートの音像を受聴者の周囲の所望の位置
に配置することができるので、より現実の演奏形態に近
いリアルな演奏を実現することができる。

【００５６】（実施の形態２）図１１は、本発明のステ
レオ音像拡大装置の一実施の形態の構成を示す回路図で
ある。本ステレオ音像拡大装置には、ステレオ信号（左
入力信号Ｌin及び右入力信号Ｒin）が入力される。本回
路には、図示しない電池等から直流の電源電圧Ｖｃｃが
供給される。この電源電圧Ｖｃｃは、抵抗Ｒ１及びＲ２
により分割されてバイアス電圧ＢＩＡＳとして回路の所
定部位に供給される。

【００５７】キャパシタＣ５０、抵抗Ｒ５０及び演算増
幅器ＯＰ６で成る回路は、左入力信号Ｌinを受信するバ
ッファ回路である。演算増幅器ＯＰ６からの出力信号は
第１の群遅延等価器２０ａ及び第１の演算回路２２ａに
供給される。キャパシタＣ５１、抵抗Ｒ５１及び演算増
幅器ＯＰ７で成る回路は、右入力信号Ｒinを受信するバ
ッファ回路である。演算増幅器ＯＰ７からの出力信号は
第２の群遅延等価器２０ｂ及び第２の演算回路２２ｂに
供給される。

【００５８】第１の群遅延等価器２０ａ及び第２の群遅
延等価器２０ｂは同一の構成であり、その詳細を図１２
に示す。第１及び第２の群遅延等価器２０ａ及び２０ｂ
は、十分な遅延量を得るために、略同一の回路が２段組
み合わされて構成されている。第１の群遅延等価器２０
ａからの出力信号は第１のハイパスフィルタ２１ａに、
第２の群遅延等価器２０ｂからの出力信号は第２のハイ
パスフィルタ２１ｂにそれぞれ供給される。

【００５９】第１のハイパスフィルタ２１ａ及び第２の
ハイパスフィルタ２１ｂは同一の構成である。第１及び
第２のハイパスフィルタ２１ａ及び２１ｂの詳細な構成
を図１３示す。第１のハイパスフィルタ２１ａからの左
クロストーク信号は第２の演算回路２２ｂに、第２のハ
イパスフィルタ２１ｂからの右クロストーク信号は第１
の演算回路２２ａにそれぞれ供給される。

【００６０】本発明の第１及び第２のローパスフィルタ
Ｇ4'(s)は、図１１の回路図上には現れていない。この
第１及び第２のローパスフィルタＧ4'(s)は、第１及び
第２のハイパスフィルタを構成する素子の一部と、第１
及び第２の演算回路を構成する素子の一部とで形成され
ている。即ち、演算増幅器ＯＰ６（図１１参照）からの
出力信号は、第１の演算回路２２ａ（図１５参照）の抵
抗Ｒ９０を介して演算増幅器ＯＰ１２の非反転入力端子
（＋）に供給される。また、抵抗Ｒ９０の演算増幅器Ｏ
Ｐ１２側の端子は、抵抗Ｒ９１を介して第１及び第２の
ハイパスフィルタ（図１３参照）に接続され、この第１
及び第２のハイパスフィルタは、キャパシタＣ７１及び
抵抗Ｒ７０の並列回路を介してキャパシタＣ７０の一端
側に接続される。そして、このキャパシタＣ７０の他端
側は、演算増幅器ＯＰ９の出力端子に接続される。ここ
で、演算増幅器ＯＰ９の出力インピーダンスは低いの
で、上記キャパシタＣ７０の上記他端側は接地されてい
ると考えることができる。従って、抵抗Ｒ９０、Ｒ９１
及びＲ７０並びにキャパシタＣ７０及びＣ７１によりロ
ーパスフィルタが形成されていると考えることができ
る。従って、演算増幅器ＯＰ１２の非反転端子に入力さ
れる信号は、左入力信号Ｌin又は右入力信号Ｒinをロー
パスフィルタＧ4'(s)でフィルタリングして低域を強調
した左低域強調信号又は右低域強調信号と考えることが
できる。このように、第１及び第２のローパスフィルタ
Ｇ4'(s)は、第１及び第２のハイパスフィルタの一部並
びに第１及び第２の演算回路の一部の素子を兼用するこ
とにより形成されているので、ハードウエア量を少なく
できるという効果がある。

【００６１】減算器２３は、本ステレオ音像拡大装置の
減算手段及び増幅手段に対応する。この減算器２３の詳
細を図１４に示す。減算器２３は、左入力信号Ｌinから
右入力信号Ｒinを減算し、所定の増幅を行って差信号を
生成する。この減算器２３から出力される差信号は、第
１及び第２の演算回路２２ａ及び２２ｂに供給される。
更に詳しくは、減算器２３を構成する演算増幅器ＯＰ１
０からの出力信号は第２の演算回路２２ｂに供給される
と共に、抵抗Ｒ８４及びＲ８５並びに演算増幅器ＯＰ１
１で構成される反転回路に供給される。この反転回路か
ら出力される逆相の差信号は、第１の演算回路２２ａに
供給される。なお、本発明の増幅手段の係数ｂは、演算
増幅器ＯＰ１０の帰還抵抗Ｒ８２の抵抗値により決定さ
れる。この係数ｂは、左出力信号Ｌout及び右出力信号
Ｒoutに対してそれぞれ差信号及び逆相の差信号を混合
する割合を増減するために使用される。

【００６２】第１の演算回路２２ａ及び第２の演算回路
２２ｂは同一の構成であり、それぞれ本ステレオ音像拡
大装置の第１の演算手段及び第２の演算手段に対応す
る。第１及び第２の演算回路２２ａ及び２２ｂの詳細な
構成を図１５に示す。今、左出力信号を生成する第１の
演算回路２２ａを考えると、入力端ＩＮ９には、演算増
幅器ＯＰ６から左入力信号Ｌinが供給され、入力端ＩＮ
１０には、第２のハイパスフィルタ２１ｂから逆相の右
クロストーク信号が供給される。これらの両信号は、そ
れぞれ抵抗Ｒ９０及びＲ９１を介してミックスされる。
従って、このミックスされた信号は、左入力信号Ｌinに
基づいて生成された左低域強調信号から右クロストーク
信号を減算した信号である。このミックスされた信号は
演算増幅器ＯＰ１２の非反転入力端子（＋）に供給され
る。一方、演算増幅器ＯＰ１２の反転入力端子（−）に
は減算器２３（演算増幅器ＯＰ１０）から正相の差信号
が供給される。従って、第１の演算回路２２ａからは、
左低域強調信号から右クロストーク信号を減算し、更に
差信号を加えた信号が出力される。

【００６３】同様に、右出力信号を生成する第２の演算
回路２２ｂを考えると、入力端ＩＮ９には、演算増幅器
ＯＰ７からの出力信号が供給され、入力端ＩＮ１０に
は、第１のハイパスフィルタ２１ａから逆相の左クロス
トーク信号が供給される。これらの両信号は、それぞれ
抵抗Ｒ９０及びＲ９１を介してミックスされる。従っ
て、このミックスされた信号は、右入力信号Ｒinに基づ
いて生成された右低域強調信号から左クロストーク信号
を減算した信号である。このミックスされた信号は演算
増幅器ＯＰ１２の非反転入力端子（＋）に供給される。
一方、演算増幅器ＯＰ１２の反転入力端子（−）には減
算器２３（演算増幅器ＯＰ１１）から逆相の差信号が供
給される。従って、第２の演算回路２２ｂからは、右低
域強調信号から左クロストーク信号を減算し、更に差信
号を減算した信号が出力される。

【００６４】第１の演算回路２２ａからの出力信号は、
図１１に示すように、左出力信号Ｌoutとして外部に出
力される。第２の演算回路２２ｂからの出力信号は、右
出力信号Ｒoutとして外部に出力される。この左出力信
号Ｌout及び右出力信号Ｒoutをそれぞれ左右の２つのス
ピーカで再生すれば、左右両スピーカの間のみならず、
受聴者の周囲の広い範囲に音像を定位させることができ
ると共に、上述した音像定位装置に比べてステレオ音像
が大幅に拡大されるという効果が生じる。

【００６５】次に、上述したステレオ音像拡大装置を利
用した音像拡大システムの例について、図１８を参照し
ながら説明する。図１８において、コンピュータ７はＭ
ＩＤＩデータを音源モジュール８に送る。音源モジュー
ル８は、受信したＭＩＤＩデータに従って、左入力信号
Ｌin及び右入力信号Ｒinを生成する。これら左入力信号
Ｌin及び右入力信号Ｒinは、本発明のステレオ音像拡大
装置９に供給される。そして、本ステレオ音像拡大装置
８において、上述したような動作が行われることによ
り、左出力信号Ｌout及び右出力信号Ｒoutが生成され
る。これら左及び右出力信号Ｌout及びＲoutは、それぞ
れ左チャンネル用スピーカＳＰＬび右チャンネル用スピ
ーカＳＰＲに供給される。この両スピーカＳＰＬ及びＳ
ＰＲから発生された音によって形成される音像は左右の
スピーカＳＰＬ及びＳＰＲの外側に定位し、且つステレ
オ音像が拡大される。

【００６６】なお、この音像拡大システムでは、コンピ
ュータ７から音源モジュール８にＭＩＤＩデータを送信
する構成としたが、ＭＩＤＩデータに限定されず、楽音
を制御できるデータであれば種々のタイプの楽音制御デ
ータを用いることができる。また、コンピュータの代わ
りに、楽音制御データを記憶可能な装置、例えば電子楽
器、シーケンサ、その他の種々の装置を用いることがで
きる。更に、左入力信号Ｌinび右入力信号Ｒinを生成す
る装置も音源モジュールに限定されない。音源モジュー
ルの代わりに、例えば電子楽器、ゲーム機、音響機器等
を用いることができる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の音像定位
装置によれば、２チャンネルのスピーカ再生において、
簡単且つ廉価なアナログ回路を用いて音像を任意の位置
に定位させることのできる音像定位装置を提供できる。
また、本発明のステレオ音像拡大装置によれば、２チャ
ンネルのスピーカ再生において、音質劣化が少なく、し
かも簡単且つ安価な構成でステレオ音像を拡大できるス
テレオ音像拡大装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音像定位装置を原理的に示すブロック
図である

【図２】本発明の音像定位装置の基本原理を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の音像定位装置の第１及び第２の群遅延
等価器の群遅延特性の一例を示す図である。

【図４】本発明の音像定位装置の第１及び第２のローパ
スフィルタの周波数特性の一例を示す図である。

【図５】本発明のステレオ音像拡大装置を原理的に示す
ブロック図である

【図６】本発明のステレオ音像拡大装置の第１及び第２
のハイパスフィルタ及び第１及び第２のローパスフィル
タの周波数特性の一例を示す図である。

【図７】本発明の音像定位装置の一実施の形態を示す回
路図である。

【図８】本発明の音像定位装置における第１及び第２の
群遅延等価器の一実施の形態を示す回路図である。

【図９】本発明の音像定位装置における第１及び第２の
ローパスフィルタの一実施の形態を示す回路図である。

【図１０】本発明の音像定位装置における第１及び第２
の演算手段の一実施の形態を示す回路図である。

【図１１】本発明のステレオ音像拡大装置の一実施の形
態を示す回路図である。

【図１２】本発明のステレオ音像拡大装置における第１
及び第２の群遅延等価器の一実施の形態を示す回路図で
ある。

【図１３】本発明のステレオ音像拡大装置における第１
及び第２のハイパスフィルタの一実施の形態を示す回路
図である。

【図１４】本発明のステレオ音像拡大装置における減算
手段の一実施の形態を示す回路図である。

【図１５】本発明のステレオ音像拡大装置における第１
及び第２の演算手段の一実施の形態を示す回路図であ
る。

【図１６】本発明の音像定位装置の応用例を示すブロッ
ク図である。

【図１７】本発明の音像定位装置の応用例の動作を説明
するための図である。

【図１８】本発明のステレオ音像拡大装置の応用例を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１〜４ 音像定位装置 ５ アナログミキサ ６ パワーアンプ ７ コンピュータ ８ 音源モジュール ９ ステレオ音像拡大装置 １１ａ 第１の群遅延等価器 １１ｂ 第２の群遅延等価器 １２ａ 第１のローパスフィルタ １２ｂ 第２のローパスフィルタ １３ａ 第１の加算器 １３ｂ 第２の加算器 ２０ａ 第１の群遅延等価器 ２０ｂ 第２の群遅延等価器 ２１ａ 第１のハイパスフィルタ ２１ｂ 第２のハイパスフィルタ ２２ａ 第１の演算回路 ２２ｂ 第２の演算回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−87596（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−41900（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−86398（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−187500（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04S 1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左入力端子からの左入力信号を遅延させる
   第１の群遅延等価器と、 該第１の遅延等価器からの出力信号から低域成分を除去
   した左クロストーク信号を出力する第１のハイパスフィ
   ルタと、 該左入力信号をフィルタリングして左低域強調信号を出
   力する 第１のローパスフィルタと、 右入力端子からの右入力信号を遅延させる第２の群遅延
   等価器と、 該第２の遅延等価器からの出力信号から低域成分を除去
   した右クロストーク信号を出力する第２のハイパスフィ
   ルタと、 該右入力信号をフィルタリングして右低域強調信号を出
   力する 第２のローパスフィルタと、該左入力信号から該右入力信号を減算する減算手段と、 該演算手段からの出力信号を増幅して得られた差信号を
   出力する増幅手段と、 該右低域強調信号から該右クロストーク信号を減算し、
   その結果に該差信号を加算し、 その結果を左出力信号と
   して出力する第１の演算手段と、該右低域強調信号から該左クロストーク信号を減算し、
   その結果から該差信号を減算し、 その結果を右出力信号
   として出力する第２の演算手段、 とを有するステレオ音像拡大装置。