JPH021440B2 - - Google Patents

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JPH021440B2
JPH021440B2 JP52141418A JP14141877A JPH021440B2 JP H021440 B2 JPH021440 B2 JP H021440B2 JP 52141418 A JP52141418 A JP 52141418A JP 14141877 A JP14141877 A JP 14141877A JP H021440 B2 JPH021440 B2 JP H021440B2
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JP
Japan
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JP52141418A
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Ansonii Jaazon Maikeru
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National Research Development Corp UK
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National Research Development Corp UK
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/02Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic of the matrix type, i.e. in which input signals are combined algebraically, e.g. after having been phase shifted with respect to each other
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/11Application of ambisonics in stereophonic audio systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Signal Processing (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は聴取位置のまわりに所定間隔で配され
た3または4以上のスピーカを介して音を再生す
る音再生装置に関する。
この種の音再生装置用のデコーダを構成する場
合全スピーカが中心の聴取点から同じ距離である
と仮定するのが通例である。この仮定された点は
その点の周りの方位角に配置されたスピーカに出
力信号を与えることに所望の方位効果を得ること
のできる点であり、この予定聴取点を以下基準点
と称する。したがつて各スピーカに加えられる信
号はこの基準点の近傍に音場を形成するように調
節され、音場は基準点の聴取者に方位感を与える
に充分な情報を与える。この情報が人間の耳によ
つて使用される充分な数の種々のメカニズムを満
足させ基準点の聴取者に音を集中させるとするな
らば、良好な定位再生が周辺の聴取領域の他の位
置の聴取者に対しても得られるということが分つ
ている。
基準点の聴取者に対する種々の適当な心理音響
的な条件は「サラウンド、サウンド、サイコアコ
ウテイツク」1974年12月、ワイヤレスワールド
483頁〜486頁エム、エー、ガーゾン著、及び英国
特許第1494751号明細書及び本出願人による別の
英国出願第46822/75明細書に論じてある。
或る配列において全スピーカが基準点から等距
離であるとしても充分に多くの心理音響的な条件
が基準点の聴取者に対して満足されるようなマト
リクス回路網を使用するデコーダを構成すること
ができない配列形状が存在することが分つてい
る。以下マトリクス回路網を使用するデコーダを
構成することができるスピーカ配列を等距離配列
と称し、このような配列用のデコーダを等距離デ
コーダと称する。
本発明によれば、基準点から均一の距離で各方
位に配されたスピーカに信号を加えるとき所望の
定位効果を生じさせるデコーダと、このデコーダ
の各出力に対し、当該出力が関連する方位のスピ
ーカの基準点からの距離と最も遠いスピーカの基
準点からの距離との間の差に比例した時間遅延を
与え、かつ前記方位のスピーカの基準点からの距
離に比例した振幅ゲインを与える装置とを具え、
基準点の周囲の各方位にかつ基準点から不均一距
離に配された少くとも3つのスピーカに加えると
き所望の定位効果を生じるような出力信号を発生
する音再生装置が得られる。
与えられる時間遅延は各スピーカから基準点へ
の音信号の伝搬時間の差に正確に等しくなるよう
に選択されることが好ましい。この時間遅延を決
定する比例定数は空気中の音速の逆数に少くとも
ほぼ等しい。与えられるゲインは音源からの距離
の増大に伴う音の強さの減衰を補償するように選
択される。
聴取者の周辺に配されたスピーカに信号を与え
るために遅延線を用いることが周知である。しか
しこれらは聴取者の前方のスピーカから来る音以
外の音が前方スピーカからの音に対して5〜50ミ
リ秒の遅延でもつて聞こえるようにするために使
用されている。本発明によれば全てのスピーカか
らの音は全スピーカから同時に基準位置に到達す
る。加えて、本発明は種々のスピーカに対する信
号が同一方位角用の等距離デコーダによつて形成
されるようにしている。
以下本発明を添附図面の実施例について説明し
よう。
第1図はスピーカ10,11,12,13の配
列を示し、またこれらにより囲まれ、かつこれら
から等距離にある点14を示している。これらの
スピーカは台形の隅に配される。点14を基準と
してマトリクス回路網を使用してこの配列用の等
距離デコーダを構成することは周知ではない。
台形においては、スピーカ10と12、11と
13を結ぶ対角線は夫々点15で交叉する。スピ
ーカ10と11はスピーカ12と13より点15
に近く、点14と点15とは一致しない。第2図
では点15から等距離の対角線上に配されるスピ
ーカ16〜19は等距離配列をなす。この配列に
対するデコーダは前記特許明細書または本出願人
による別出願明細書に記載してある。
第3図は本発明に係るデコーダを示す。2また
はこれ以上の入力信号が等距離デコーダ20に加
えられ、このデコーダ20は第2図に示す配列の
スピーカ16〜19に適した出力信号LB′,LF′,
RF′,RB′を形成する。前方スピーカの2出力信
号LF′とRF′は夫々遅延装置21,22に加えら
れ、この装置21,22は第1図に示す配列のス
ピーカ10,11に夫々供給するための出力信号
LF,RFを形成する。同様に、信号LB′とRB′は
各増幅器23,24に加えられ、この増幅器は
夫々スピーカ12,13用の出力信号LB,RBを
形成する。遅延装置21によつて与えられる遅延
は夫々空気中の音の速度で除した基準点15から
のスピーカ12または13の距離と基準点15か
らのスピーカ10の距離との間の差に等しい。同
様な遅延が遅延装置22によつても行われる。増
幅器23と24は基準点15からのスピーカ12
及び13の各距離に比例する増幅利得を有する。
比例定数は基準点15からのスピーカ10及び1
1の距離に対応する等価利得が1となるようにさ
れる。特に基準点からのi番目のスピーカの距離
をriとし、基準点からの最大スピーカ距離をrnax
としたスピーカ配列の場合、i番目のスピーカは
riに比例する増幅利得を経て関連する等距離デコ
ーダ出力から信号が供給され、時間遅延は下記の
式によつて与えられる。
rnax−ri/c ただしcは空気中の音の速度である。かくて基
準点より最も遠いスピーカへの信号は増幅器のみ
を介して与えられ、最も近いスピーカへの信号は
遅延装置を介して与えられ、中間のスピーカへの
信号は夫々増幅器及び遅延装置を介して与えられ
る。
もし望むならば、種々のゲイン及び時間遅延は
等距離デコーダの出力信号よりはむしろ等距離デ
コーダへの入力信号に与えてもよい。第4図は2
つの入力信号のみを受けるようにされるとき第3
図のデコーダに等価である型のデコーダを示す。
入力信号の一つは増幅器23及び遅延装置21に
加えられ、他の入力信号は増幅器24及び遅延装
置22に加えられる。デコーダ20と同一である
2つの等距離デコーダ25及び26が設けられ
る。2つの増幅器23,24からの出力はデコー
ダ25の入力側に加えられ、デコーダ25の出力
のうち2つは夫々信号LB,RBである。他の出力
は使用されない。同様に遅延装置21及び22の
出力はデコーダ26の入力に加えられ、デコーダ
26の出力側のうち2つは信号LF,RFを生じ、
他の2つ出力は使用されない。一般に、遅延装置
及び増幅器は所要の出力信号が発生されるならば
回路網の任意の箇所に組込んでもよい。
前記特許明細書及び前記別出願明細書に記載し
たデコーダの或るものはいわゆる距離補償を具え
ている。この距離補償は基準点からのスピーカの
距離に依る基準点の音場の歪の効果を補償するも
のである。この補償のため−3dBポイント54/r
Hz(ただしrはスピーカ距離m)でもつて基準点
の再生速度を表わすハイパスフイルタを全信号通
路に設ける。本発明によるデコーダはrに対して
単一の値を有しないスピーカ配列に使用するもの
である。本発明に依るデコーダにおいて音場歪の
補償を与える厳密には正しくないが経済的な方法
はスピーカ距離の平均値に対して補償をすること
である。
基準点から等距離でないスピーカ配列に対して
音場歪を補償するために必要な回路網を計算する
ことは実際上可能である。この補償は圧力及び速
度を表わす信号に作用して速度を表わす変更出力
信号を生じさせるカスケード接続ではないローパ
スフイルタとハイパスフイルタ回路網を使用する
マトリクスによつて常に実現できる。
第5図は音場歪の補償をする第3図のデコーダ
と同様なデコーダの後段を示す。三つの入力信号
W′,X′,Y′は夫々所望の圧力、基準位置の速度
の進行方向成分、横方向成分を示す。距離補償信
号W,X,Yは第2図の配列用の等距離デコーダ
の出力マトリクス30に加えられる。このマトリ
クスは下記のような出力信号を発生する。
LB′=1/2(W−X+Y) LF′=1/2(W+X+Y) RF′=1/2(W+X−Y) RB′=1/2(W−X−Y) マトリクス30からの出力信号は遅延装置21
及び22、増幅器23及び24に加えられ、これ
により第2図に関して説明したような信号LB,
LF,RF,RBを発生する。
所要の距離補償を与えるために、速度を表わす
2つの入力信号X′及びY′は式2/(t1 -1+t2 -1
で与えられる時定数をもつ各ハイパスフイルタ3
1及び32を介してマトリクス30に加えられ
る。上記式においてt1及びt2は音が2つの前方ス
ピーカ10及び11から基準点15に伝搬するに要
する時間及び後方スピーカ12及び13から基準
点15に伝搬するに要する時間を夫々示す。従つ
て−3dB周波数は前方スピーカの距離に関連する
ものと、後方スピーカー距離に関連するものとの
平均値に等しい。加えて、圧力信号W′はフイル
タ31及び32と同じ時定数をもつフイルタ33
により低減波され、t2−t1/t2+t1によつて表わされ る振幅ゲインを有するアツテネータ34を通り、
加算器35によつてフイルタ31の出力に加算さ
れる。
スピーカ配列が基準点から等距離でなくわずか
にずれているとき、必要な遅延は小さくカスケー
ド接続のRC全域波回路網によつて与えること
ができる。例えばもし必要な遅延がriとrnaxとの
間の20cmの相違に相当するとすれば、その近似的
な遅延はカスケード対のRC全域波回路網によ
つて与える。この回路網は所要遅延の1/4に等し
い時定数すなわち0.147msecの時定数を有する。
対の全域波回路網は約1kHzまでの周波数に
対して所要の時間遅延を行う。より高い周波数で
は信号の極性は変更しない。全スピーカからの信
号の相対極性が遅延回路網によつて乱されないこ
とが良好な高周波定位にとつて望ましいと考えら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の音再生装置に使用するに適し
たスピーカ配列を示す図、第2図は第1図に示す
配列と同じ方位を有する等距離スピーカ配列を示
す図、第3図は本発明の音再生装置の一実施例を
示すブロツク線図、第4図は同他の実施例を示す
ブロツク線図、第5図は音場歪の補償を行う音再
生装置のブロツク線図である。 20……デコーダ、21,22……遅延装置、
23,24……増幅器、25,26……デコー
ダ、30……マトリクス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基準点の回りのそれぞれの方位に、かつ該基
    準点から不均一な距離に配された少なくとも3つ
    のスピーカに供給したとき所望の定位効果を生じ
    させる出力信号を発生する音再生装置であつて、 前記方位に、かつ前記基準点から均一な距離に
    配されたスピーカに供給したとき前記所望の定位
    効果を生じさせる出力信号を発生するデコーダ
    と、 該デコーダの各出力に、前記基準点から当該出
    力にかかわる方位のスピーカまでの距離と前記基
    準点から最も離れたスピーカまでの距離との差に
    比例する相対遅延時間を与え、かつ前記基準点か
    ら当該方位のスピーカまでの距離に比例する増幅
    ゲインを与える手段と を具備した音再生装置。 2 前記手段は、前記デコーダの出力に対して、
    前記遅延時間および前記増幅ゲインを直接与える
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    音再生装置。 3 前記手段は、前記デコーダの出力に対して、
    前記遅延時間および前記増幅ゲインをそれぞれ与
    えることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の音再生装置。 4 前記デコーダは、4つのスピーカに対して出
    力を与えることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の音再生装置。 5 前記デコーダは、台形のそれぞれの隅に配設
    され、前記基準点から第1の距離だけ離れた第1
    のスピーカ対と前記基準点から前記第1の距離よ
    り大きい第2の距離だけ離れた第2のスピーカ対
    とからなる4つのスピーカに対して出力を与える
    ことを特徴とする特許請求の範囲第4に記載の音
    再生装置。 6 前記デコーダは、出力信号を発生する出力マ
    トリクス回路と、圧力信号入力と、前記基準点に
    おいて前記第1のスピーカ対のなす角を2分する
    第1の方向における音の速度を表わす信号のため
    の第1の速度信号入力と、前記第1の方向に垂直
    な方向の速度を表わす信号のための第2の速度信
    号入力とを有し、前記速度信号入力は、各スピー
    カから前記基準点まで音が伝播するに要する時間
    の逆数の平均値にその逆数が等しい時定数を有す
    るハイパスフイルタにそれぞれ接続され、前記ハ
    イパスフイルタと等しい時定数を有するローパス
    フイルタが、前記圧力信号入力に加えられる信号
    を供給するために、前記第1のスピーカ対から前
    記基準点への音の伝播時間と前記第2のスピーカ
    対から前記基準点への音の伝播時間との差を両伝
    播時間の和で除した値に等しいゲインを与える手
    段を介して、前記第1の速度信号入力と対応する
    ハイパスフイルタとの間に接続された加算器に接
    続されることを特徴とする特許請求の範囲第5項
    に記載の音再生装置。 7 前記手段は、前記デコーダの各出力に対し
    て、前記基準点から当該出力に対応するスピーカ
    までの距離と前記基準点から最も離れたスピーカ
    までの距離との差を空気中の音の速度で除した値
    に等しい遅延を与えることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の音再生装置。
JP14141877A 1977-11-21 1977-11-25 Sound reproducer Granted JPS53101402A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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GB49117/76A GB1552478A (en) 1977-11-21 1977-11-21 Sound reproduction systems

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JPS53101402A JPS53101402A (en) 1978-09-04
JPH021440B2 true JPH021440B2 (ja) 1990-01-11

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