JP3693351B2 - 音のホロフォニック再現を提供するための録音再生2チャンネルシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、音のホロフォニック再現を提供するための録音再生2チャンネルシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
音のホロフォニック再現には、音の再現又は再生中に於いて、たとえば楽器等から成る、その音源の空間的位置を、そのリスナーがたとえば劇場等の録音場所にいた場合に受けるであろう状態で、検出する能力、しかも、これをマイクロフォンとの関係で如何なる音源位置についても偏向的(tendentially)に行う能力を伴う。
【0003】
従って、ホロフォニックな再現によれば、シンフォニーコンサートの家庭での再現に於いて、リスナーの前方に於けるオーケストラ楽器の位置のみならず、そのリスナーの両側方及び後方から来るエコーや残響音、更にはそれに関連する拍手の位置も知覚することができる。
このように、それによって得られる効果は、実際の元の音又は音楽事象(musical event)にほぼ対応するものとなる。
【0004】
音情景に或る程度適合した再生、即ち、物理的空間の、音情報のみによる2次元又は3次元的再生、を提供するためのいくつかの解決法が既に知られている。
マルチマイクロフォン式であれ又は2マイクロフォン式であれ、すべての2チャンネルステレオ録音は、たとえば家庭用ステレオシステムに於いて二つのディフューザーよって、元の音楽事象の或る程度適当な復元を再生するのには適している。
【0005】
具体的には、ステレオフォニック録音によって、各ステレオシステムは、最大で、少なくとも2つの次元に於ける前記二つのディフューザー間、即ち、前記二つのディフューザー間の左右の次元、と、前記二つのディフューザーを結ぶ仮想線から始まり、リスニングポイントから徐々に離間する遠近方向の次元とに含まれる空間を通って展開する音情景を復元することができる。
【0006】
良好なステレオフォニック効果を得るためにリスナーによって満たされなければならない唯一の条件は、リスナーがその二等辺三角形の頂点に理想的に位置すること、それゆえ、二等辺三角形のその他二つの頂点が前記二つのディフューザーによって占有されていることである。
【0007】
ステレオフォニックシステムから得られる音情報のみに基づく物理的空間の二次元−三次元再現は、ほぼ台形状の領域を通って展開可能であり、ここで、その短底辺の両頂点は、リスナー側に近く、システムの二つのディフューザーによって表わされ、これに対して、長底辺の両頂点は、位相遅延及び残響音、家庭のリスニングルームによって起こされる音反射、更に、前記ディフューザー又は音発生源の検出特性、等の録音の音情報コンテンツによって決まる二つの点によって表わされる。
【0008】
上述した領域は、「音又は音響範囲」として定義される。しかしながら、位相及び周波数レスポンスの変化に対する聴覚システムの高い感度を利用して、適当な電子装置により、録音作業中に於いて、ステレオフォニックシステムによって再現される時に、前記音範囲を、又は、仮想音情景を復元することが可能である領域、即ち、仮想音主体が前記録音に存在するためこれら仮想音主体を形成し、再知覚することが可能である領域、を拡張することが可能であろう。
【0009】
たとえば所謂Qディスクに使用されるこの技術は、前記ディフューザーとリスニングポイントとの位置を常に一定に維持し、これによって理論上、リスナーの周りの音場を提供する。
【0010】
前記音範囲を更に拡大するために、その他の2チャンネル録音再生システムが開発された。即ち、所謂、4チャンネル方式、即ち、フロントに二つとリアに二つの4つの独立チャンネルを有するものや、「ドルビー・サラウンド」及びそのすべての改良型、即ち、センターチャンネルと、左右チャンネルの3つのフロントチャンネルと、更に、二つディフューザーによって分割されるリアのモノチャンネルとの4つの再生チャンネルを備えるもの、更に、「ドルビーAC3」等の4つ以上の録音再生チャンネルを有する更に別のシステムが開発されている。
【0011】
録音作業中に於いて、マルチマイクロフォン技術と電子信号処理法を使用することを条件とする、これらの従来のシステムに依れば、録音中に於いて、そして再生時にはディフューザーに対して、少なくとも3つのチャンネルによって音場を360°にまで拡大することが可能である。
【0012】
このように、上述した技術に於けるように、又、所謂Qディスクに於いて行われているように、位相回転を有するチャンネルと二つのディフューザーのみを使用して、最もはっきりとした(most marked and clean)音場の外部の音対象物の位置を示すことが可能である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の録音再生システムは、ホロフォニック音再現の前述の技術的問題を解決するものではあるが、これらシステムには、音場領域が極度に縮小され、実際には真の適切なホロフォニック再現を妨げるという欠点がある。
他方、前記Qディスクシステムは、その空間配置が音場に対して考慮されなければならない音主体の位置を示す能力が不十分であることに依る、かなり不自然な効果を提供するものである。
【0014】
これにはいくつかの理由があるが、その内の主たるものは、前記ディフューザーがリスナーによって一つの音発生源として或る程度知覚され、これによって遠近方向の歪み効果があることである。
その本来の特徴が、常に、音場領域の外側で知覚されるようにする従来式ステレオフォニック法によって録音された音は、再現音の放出が前記ディフューザーによって占有されているポイントに於いて起こることから、前記領域に戻される傾向がある。音場領域を拡大するためには、この場合、前述した遠近歪みを、適当な位相回転及び周波数レスポンス変調によって相殺する必要があるが、これらは、その空間ポイントから直接にくる音に関して自然に知覚されるものとは対応せず、従って、不自然なものとなる。更に、録音作業中に於いて、マイクロフォンや、電子音源、たとえば、電気ギター、等からの信号を変調するための電子装置を提供する必要があるが、これはたとえ完全なものであったとしても、信号中に歪みをもたらし、これによって再現される音の質を劣化させる。
【0015】
前記マルチチャンネル録音再生システムには、更に、再生中の復元化工程に加えて、そのステレオフォニックソフトウエアの一つの2チャンネル構成に於いて2つ以上のチャンネルを含めるために、録音中に符号化作業が必要である。ステレオフォニックシステムとの互換性が十分なものであったとしても、音場領域は、その再生システムがステレオフォニック式であるとしても、前記2チャンネルシステム用の音場領域になってしまう。
【0016】
更にもう一つの欠点は、電子装置による録音信号の符号化及び復号化が必要なことであり、これによって元の信号が更に歪んでしまう。
更に、2つ以上の録音チャンネルを有する各システムは、そもそも本来的に、人間の聴覚システムが、元の音響事象の場にいる場合に知覚されるものと同じ音情景を再現することを可能にするもののような、位相情報や周波数レスポンス変化を含むことができない。
更に、音場を拡大しようとするそれぞれの試みは、少なくともその録音作業中に於いて、位相プロセッサや符号器等の副次的電子装置を使用するものであり、このような装置によって、音質が劣化するばかりでなく、このような装置は、ディスク、CD等の必要なソフトウエアにとって、非常に高コストである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解決することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、音のホロフォニック再現を提供するのに適した、2チャンネル録音再生システムであって、構造的に単純で、低コストで、かつ、3つ以上のチャンネルによる録音再生音によって得られるものよりもより自然でリアルな最終再生結果を提供し、これによって、特に、もとの三次元復元、即ち、音の実際のホロフォニックな再現、に関して、元の音事象と実質的に同一である音再現を提供する。
【0018】
本発明に依れば、音をホロフォニック的に再生するのに適した、2チャンネル録音再生システムであって、前記録音システムは、ケーブルとステレオフォニックな録音を提供するための電子装置とを有し、更に、複数のマイクロフォンが、録音作業中に、各周波数に於ける位相差と、少なくとも200Hz以上の周波数に於ける強度差とによってステレオフォニック効果を提供するべく隣接有角関係で配置され、前記音再生システムは、音源と2チャンネルアンプシステムと、一つの平行四辺形の各コーナーに配置された複数のディフューザーとを有し、リスニングポイントは、前記平行四辺形の中心に位置し、フロント又はリアのディフューザーは、変調無しで録音信号を受信し、これに対して、それぞれ、前記リア又はフロントディフューザーは、音範囲を360°まで拡張するべく、その音圧が遠近補正装置によって−15dB乃至+9dBの範囲で調節された信号を、その周波数レスポンスが変調され、放出が遅延された状態で受信し、これによって、音響ホロフォニック再生を提供する。
【0019】
本発明に依る、音ホロフォニック再現を提供するための前記2チャンネル録音再生システムは、請求項に記載の2チャンネル録音システムと2チャンネル音再生システムの特徴構成を有することを特徴とする。
本発明に依る、音ホロフォニック再現を提供するのに適した、前記2チャンネル録音再生システムは、以下の利点を提供する。
従来式ステレオフォニック再生に関して、本システムは、従来式のステレオフォニックシステムによって行われる再生に於いて、ディフューザーから独立して、音場領域の拡大を提供する。
更に、従来式ステレオフォニックシステムにおいて提供される2チャンネルに加えて、更に追加のチャンネルを保持するために信号処理や符号化システムが設けられないことから、音情報が更に歪められることがない。
更に、本発明に依る前記システムは、もしもそのような音が元の音事象中に存在する場合には、リスナーの肩のリア側から来る音、更に、その側方から来る音、たとえば、コンサートルームのリア側からのエコーや、あるいは、マイクロフォンシステムのリア側に位置する人々からの拍手等、を明確に知覚することを可能にする。
更にもう一つの利点は、単に、録音スタジオに於いて、本発明を特徴付ける構成要素を追加するだけで、ホロフォニックな音録音再生を提供することにある。
この利点は、更に、既に従来式のステレオフォニックシステムを所有しているユーザーにとっての再生にも主として有効であろう。
最後に、使用された録音システムとは無関係に、再生中に於いて以下の利点が得られる。即ち、音場領域に存在する仮想音の三次元的効果の増大、たとえば、そのリスニングポイントから聴くことにより、リスナーが、その結果得られるフロント側での包囲効果によって、バイオリンに接触しているような感覚を有する、リスナーのフロント側に留まりながら、ディフューザーを超えても拡大される音場の増大、音場のフロント側領域の奥行き感覚の増大、そして、最後に、より大きな再生自然性とリアル性との一般的な感覚。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による、ホロフォニックな音再現を提供するための前記2チャンネル音録音再生システムのその他の特徴、利点及び詳細は、添付の図面を参照して、以下の詳細な開示からより明らかになるであろう。ここで、これら図面は、本発明の一好適実施例を、非限定的、例示的に示すものであり、これら図面に於いて、
図1は、本発明に依るシステムを使用した録音工程の概略を示している。
図2は、本発明によって、再生において二つのディフューザーのみを使用た場合に得られる、仮想音源が感知される音場を図示している。そして、
図3は、本発明に依って提供されるすべての手段を使用した場合に得られる、仮想音源が感知される音場を図示している。
【0021】
図1の参照番号を参照すると、本発明による、音のホロフォニックな再現を提供するのに好適な2チャンネル録音再生システムは、無指向性又は、カルジオイド又は、これらの中間のすべての指向特性を備える二つのピックアップマイク10、11を有する。もしも複数のマイクロフォンが設けられる場合には、それらは、ハイパーカルジオイド(hypercardioid)又は棍棒状(club)パターン指向特性を有するものとすることができる。
【0022】
前記両マイクロフォン10、11は、その膜が、一方のマイクロフォンから他方のマイクロフォンまでの距離が15乃至25cm、好ましくは19乃至21cmとなり、これらマイクロフォンの角度が好ましくは120°乃至200°となるように、配置される。
録音作業中、前記両マイクロフォンは、そこに位置するリスナーが、音楽事象から音響的に得られる空間再構成と、この再構成を、音情報にのみ基づいて、視覚情報によって構築する必要なく、リアルに再現できるような物理的位置に配置されなければならない。
上述したマイクロフォン配置は、録音作業中に於いて、各周波数に於ける位相差と、少なくとも200Hz以上の周波数に於ける強度差とによってステレオフォニック効果が提供されるようなものでなければならない。
【0023】
前記二つのチャンネルの周波数レスポンスの和は前記音発生源の前記マイクロフォンの軸心に対して水平平面上のそれぞれの位置に於いて±5dBの範囲の総周波数レスポンスを示すものでなければならない。
前記録音システムは、ケーブル12と、前記両マイクロフォン10、11との協動で、20Hzから20000Hzの各周波数に於ける位相レスポンスを、±20°内に保持するように構成された電子装置13とを有する。
図2及び3の参照番号に言及すると、本発明に依る、ホロフォニック音再生を提供するのに適した、前記2チャンネル音再生システムは、音源7と、2チャンネルアンプシステム8と、二つのフロントディフューザー2,3とを有し、前記リスニング・ポイント1と前記両フロントディフューザー2,3とを結ぶ線によって形成される角度が90°±30°である。上述したディフューザー2,3は、リスニングポイント1に向けられる。
【0024】
この前記リスニングシステムの構成に於いて、音場領域もリスナーのリア側に拡張され、これによって約180°、即ち、従来式ステレオフォニック録音システムによって得られるものの約3倍の値、の開口が提供される。
前記音場領域を更に増大又は拡張するために、本発明のシステムは、更に、「遠近補正装置(“perspective corrector”)」と称される電子装置4と、前記二つのフロントディフューザー2,3に対して、即ち、前記リスニングポイント1に対して対称に配置される二つのリアディフューザー5,6とを有する。従って、前記両リアディフューザー5,6は、前記第1の二つのディフューザー2,3に対して、リスニングポイント1が、これらディフューザーの位置に影響する開示した許容値を考慮に入れながら、前記4つのディフューザーによって形成される理想長方形の中心となるように配置されている。
好ましくは、前記4つのディフューザー2,3,5,6内に配置された前記中−高音域周波数トランスデューサーの位置は、前記ポイント1に位置するリスナーの耳のレベル又は高さ、換言すると、着座しているリスナーの場合、床から1−1.2メータの高さに対応する。
【0025】
前記電子装置4は、動的周波数レスポンス及び歪み、更に位相レスポンスに関して、前記フロントディフューザー2,3によって提供されるものと実質的に等しく、但し、−15dB乃至+9dB、好ましくは−10dB乃至+6dBの範囲で調節された音圧を有する音が前記リアディフューザー5,6から得られるように、前記フロントディフューザー2,3に対して前記アンプシステム8によって送信される信号に類似の信号を送る。
【0026】
更に、再生工程に於いて、元は、録音場所に於いて、マイクロフォンピックアップシステムのリアに送られる、リスナーのリア側の仮想音事象の位置を適切に検出する能力を更に改善するために、低音域周波数のカットオフに加えて、中及び/又は高音域周波数を減衰又は増大したり、あるいは、前記フロントディフューザー2,3に対してリアディフューザー5,6の発信を、即ち、開示される実施例に於いては、前記リアディフューザー5,6に対してのみ、前記遠近補正装置4によって、わずかに遅延させることが可能である。
好ましくは、前記電子装置4又は遠近補正装置は、以下の特徴を有する。即ち、−50dB乃至+20dBの範囲で可変のゲイン、6dB/oct又はそれ以上,好ましくは6dB/oct乃至18dB/octのスロープを有し、0Hz乃至5,000Hzのカットオフ周波数を有するハイパスフィルタ、4,000Hzに中心を有し、2,000Hz乃至10,000Hzの動作周波数を有するバリアブル中−高音域周波数アジャスタ(−10dB乃至+10dB)、10KHz乃至20KHzの高音域周波数を調節するバリアブル周波数アジャスタ(−10dB乃至+10dB)。
【0027】
前記装置は、更に、前記リアディフューザー5,6から発せられる音を、前記フロントディフューザー2,3によって発せられる音に類似させる、又は、所望の場合、前記リアディフューザー5,6の位相レスポンスを調節するべく、前記周波数レスポンスと音響位相を補正するための回路を有する。
最後に、本発明に依る前記再生システムの総合的位相レスポンスは、前記リスニングポイント1に於いて、20Hz乃至20,000Hzの各周波数にいて、±20°の範囲内でリニアでなければならない。
このように、本発明に依る前記録音再生周波数は、二つのディフューザー5、6の使用を条件とするものであり、これらディフューザーは、「遠近補正装置4」と称する前記制御電子装置との協動で、前記フロントディフューザーのものと類似又は同一の、周波数レスポンス、位相レスポンス、動的及び歪み特性を有する。
この同一性は、前記リアディフューザー5,6がフロントディフューザー2,3と同一のものでなくても、補正信号をリアディフューザー5,6に送信するための開示された電子装置に追加される専用回路によるイコライゼーションと位相レスポンスの調節によっても達成することができる。
より具体的には、前記ディフューザーは、理想的な正確な位置に関係する前記同じ許容値で、前記フロントディフューザー2,3に対して、即ち、前記リスニングポイント1に対して、ミラー状に配置されなければならない。もしもこれらディフューザーがその位置よりも近い場合には、前記遠近補正装置によって、前記リスニングポイントからの前記フロントディフューザー2,3のそれに類似したコングルエント(合同)な遅延と共に提供される仮想位置がシュミレートされる。
このように、前記フロントディフューザーからのみの聴感に於いて発生する遠近歪みを低減することが可能であることから、水平平面上と、さらに、一部、垂直平面上とに於ける仮想音場の360°の再現が得られる。
【0028】
本発明に依れば、この遠近歪みの低減は、前記リアディフューザー5,6に対して、前記フロントディフューザー2,3に対して送信されるものと同じ、但し、リスナーの要望に依って、360°又はそれ以下の音場の拡大を提供するべく、調節及び/又はカット及び/又は遅延された信号を送ることによって得られる。
上述した調節は、リスニングルームのサイズと吸音特性、リスナーの要望に応じて行われる。
特に、この効果は、基本的には、本発明に依る前記録音再生システムの二つの特徴の協動作用によって得られるものである。
マイクロフォンピックアップは、二つの空間点、即ち、人間の頭の耳の間近の点の音を記録し、これによって、その信号の位相特性を変えずに維持し、周波数に依存した位相及び強度差から得られるステレオフォニック効果を提供する。
更に、可変的に減衰、フィルタリングされ適切に配置される前記リアディフューザー5,6は、フロント及びリアチャンネルからの信号を添加することにより、フロントディフューザー2,3と一致しない仮想音発生ポイントを提供し、これによって、遠近歪みを低減するとともに、リスニングポイント1に於いて前記ディフューザー2,3,5,6に対して適切に位置するリスナーの周囲360°まで音場を拡大する。
これは、録音作業中に於いて、前記マイクロフォン10,11の特定の位置が、前記4つのディフューザー2,3,5,6と遠近補正装置4とが、聴覚再生装置(ear reproduction apparatus)を通じて、最適状態で音源に関係するすべての位相情報を送ることを、リアチャンネルによって発生する同様で反対の歪みを追加することによってフロントディフューザー2,3からの遠近歪みを理想的にゼロにする(zeroing)ことによって可能とし、その結果として、リアディフューザー5,6がフロントディフューザー2,3に対して常に適切に調節されることから、常にフロント側、あるいはせいぜい一方の側で、かつ局在されたディフューザーと異なる放出ポイントを作り出すことを可能とすることにより得られる。
【0029】
このように、どのような空間位置特性も有さない2つの仮想ディフューザーによる音放出が提供され、これにより、音は完全にホロフォニックに再現されるのである。
この点に関して、二つのディフューザーに関係する遠近歪みのゼロ化は、上述したものと反対に、リアディフューザー5,6に関連する信号を変化させずに維持し、前記遠近補正装置4を、フロントディフューザーに対して送信される信号を調節及び遅延させるべく、これらフロントディフューザー2,3に対して作用させることによっても達成することができ、この場合も、音のホロフォニックな再生が提供される。
最後に、上述した音再生特徴は、主に従来方法によって録音されたソフトウエアによっても得ることが出来ることが明白であろう。
【0030】
更に、本発明に依る、音のホロフォニックな再現を提供するのに適した当該2チャンネル録音再生システムを構成する上述した部材の形状及びサイズは、上述した本発明の範囲から離脱することなく、要望に応じて変えることが出来ることを明記しておく。
【0031】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に依るシステムを使用した録音工程の概略を示している。
【図2】本発明によって、再生において二つのディフューザーのみを使用した場合に得られる、仮想音源が感知される音場を図示している。
【図3】本発明に依って提供されるすべての手段を使用した場合に得られる、仮想音源が感知される音場を図示している。
Claims (3)
- 音のホロフォニック再現を提供するための録音再生2チャンネルシステムであって、
ケーブル(12)とステレオフォニック録音を提供するための電子装置(13)と複数のマイクロフォン(10,11)とを備えた2チャンネル録音システムと、
音源(7)と2チャンネルアンプシステムと、複数のフロント及びリアディフューザー(2,3,5,6)とを備えた2チャンネル音再生システムを有してなり、
前記2チャンネル録音システムに於いて、
前記マイクロフォンの膜は、録音作業中に於いて、各周波数に於ける位相差と、少なくとも200Hz以上の音周波数に於ける強度差とから得られるステレオフォニック効果を提供するべく、近接相互有角関係に配置され、
前記膜間の距離は、15cm乃至25cmであり、その角度は120°乃至200°であり、
前記マイクロフォンは、無指向性特性、カルジオイド又はその中間のパターン、ハイパーカルジオイド又は、棍棒状パターン指向特性を有し、
前記2チャンネルの周波数レスポンスの和は、前記音発生源の前記マイクロフォン(10,11)の軸心に対して水平平面上のそれぞれの位置に於いて±5dBの範囲の総周波数レスポンスを示し、
前記ケーブル(12)、電子装置(13)及びマイクロフォン(10,11)は、20Hz乃至20,000Hzの周波数に於いて±20°の範囲内の総位相レスポンスを有して構成され、
前記2チャンネル音再生システムに於いて、
前記フロント及びリアディフューザーは、一つの四辺形の頂点に配置され、そのリスニングポイント(1)は、前記四辺形の中心に位置し、前記フロントディフューザー(2,3)を前記リスニングポイント(1)に結ぶ線、前記リアディフューザー(5,6)を前記リスニングポイント(1)に結ぶ線によって形成される角度は、60°乃至120°の範囲で可変であり、
前記ディフューザー(2,3,5,6)のそれぞれは前記リスニングポイント(1)に向けられ、前記フロントディフューザー(2,3)又はリアディフューザー(5,6)は、無変調録音信号を受信し、
これに対して、それぞれ、前記リアディフューザー(5,6)又はフロントディフューザー(2,3)は、音場を360°まで拡張するべく、その音圧が少なくとも遠近補正装置(4)によって−15dB乃至+9dBの範囲で調節された信号を、その周波数レスポンスが変調され、放出が遅延された状態で受信し、これによって、音響ホロフォニック再現を提供する構成で、さらに、
前記遠近補正装置(4)は、−50dB乃至+20dBで可変のゲインを有するとともに、該装置は、6dB/oct又はそれ以上のスロープを有し0Hz乃至5,000Hzの範囲で可変のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタと、4,000Hzを中心として中−高音域周波数を調節し、2,000Hz乃至10,000Hzの動作周波数を有する、−10dB乃至+10dBの範囲で可変のアジャスタと、10KHz乃至20KHzの高音域周波数を調節する−10dB乃至+10dBの範囲で可変のもう一つのバリアブルアジャスタと、0ms乃至21msの遅延を提供する遅延回路と、前記遠近補正装置(4)に接続された前記ディフューザーに送信される前記信号を変調するのに適し、前記周波数レスポンス及び音位相を補正するための補正回路とを有して構成される。 - 請求項1に記載の2チャンネル録音再生システムであって、
前記2チャンネル音再生システムの前記総位相レスポンスは、前記リスニングポイント(1)に於いて、20Hz乃至20,000Hzの各周波数に於いて±20°の範囲でリニアである。 - 請求項2に記載の2チャンネル録音再生システムであった、前記ディフューザー(2,3,5,6)は、更に、前記リスニングポイント(1)に位置するリスナーの耳のレベルに配置された中−高音域周波数トランスデューサーを有する。
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