JPS63300700A - オ−デイオシステムの時間差補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はオーディオシステム、特にマルチスピーカ用
のオーディオシステムにおける時間差補正装置に関する
。

〔発明の概要〕

この発明は、オーディオ信号の周波数帯域に応じて特性
の異なるスピーカを設けたオーディオシステムにおいて
、オーディオ信号を各スピーカの特性に応じた複数の周
波数帯域に分割してその各帯域ごとに遅延回路を設け、
その各遅延回路の遅延時間を各スピーカの配置に応じて
調整することにより、各スピーカから聴者までの音波の
到達時間差を補正して、音ずれや各スピーカ間の干渉に
よる周波数特性の乱れを防止し得るようにしたものであ
る。

〔従来の技術〕

一般に、スピーカ単体の再生可能音域は人間の可聴音域
（２０Ｈｚ〜２０　Ｋ　Ｈｚ　）に比べて狭い。

低周波音（以下「低音」という）を能率よく再生するた
めには大きな振動板が必要であるが、そのような振動板
で高周波音（以下「高音」という）を再生すると、ピス
トン運動が不安定になって分割振動を生じ、音が干渉し
合って周波数特性が平坦でなく乱れたものになる。

また、仮に周波数特性が平坦であったとしても、高音と
低音を同時に再生すると、高音が低音で変調されて音が
濁るドプラー歪（混変調歪の一種）を避けることは出来
ない。

従来からこれ等の欠点を解決し、歪が少なく、広く平坦
な周波数特性を得る方法として、オーディオ信号の周波
数帯域に応じてそれぞれ周波数特性の異なる複数のスピ
ーカで分担して再生するマルチスピーカシステムがあっ
た。

例えば第５図に示すように、パワーアンプ（Ｐ。

ＡＭＰ）’３からの出力を低音域、中音域及び高音域に
分割する分割回路（ＤＮ）４０と、その分割された出力
のうち各々低音域を再生する大口径のスピーカ（以下「
ウーファ」ともいう）４１と、中音域を再生する中口径
のスピーカ（以下「スコーカｊともいう）４２と、高音
域を再生する小口径のスピーカ（以下「トウイータ」と
もいう）４３とからなる３ウエイのスピーカシステム（
ＳＰシステム）４がある。

第６図は、分割回路４０により各帯域に分割された信号
の周波数特性の例を示す説明図であり、り、Ｍ、Ｈはそ
れぞれ低音域、中音域、高音域の特性曲線である。この
図中、相隣る特性曲線の交点Ｐ１．Ｐ２はクロスオーバ
点、各交点に対応する周波数ｆ工ｌｆ’２はクロスオー
バ周波数である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなマルチスピーカシステムにおいて、第７図に
示すように、３個のスピーカ４１，４２゜４３の音源中
心４１ｃ、４２ｃ、４３ｃがそれぞれ聴者４５から等距
離、すなわち聴者４５を中心とした同一円弧上あるいは
同一球面上にある時は、各スピーカからの音波Ｓｕ、Ｓ
ｓ、Ｓｔは、聴者４５へ同時に到達するので問題はない
。

しかしながら、一般に第８図に示すように、これらのス
ピーカ４１，４２，４；は一枚のバッフル板４６、ある
いは同じスピーカボックスの前面板に取付けられること
が多い。この場合は、スピーカ４１，４２．４３の音源
中心４１ｃ、４２ｃ。

４３ｃが聴者４５から等距離にはないので、音波Ｓｕ、
Ｓｓ、Ｓｔの聴者４５への到達時刻がずれてくる。

また、第９図に示すようにホーンスピーカを用いたスピ
ーカシステムでは、ウーファ４１ｈとスコーカ４２ｈと
トウイータ４３ｈとは、一般にホーンの長さが著しく異
なるので、各スピーカからの音波Ｓｕ、Ｓｓ、Ｓｔの聴
者４５への到達時間差が大きくなる場合が多い。

このように到達時間に差があると、音ずれや音の位相ず
れを生じ、特に第６図に示したクロスオーバ点Ｐ１．Ｐ
２の付近では、到達時間の差がクロスオーバ周波数ｆ□
ｒｆｚの半周期のほぼ奇数倍になった時に音波の干渉が
起きて、第６図に破線で示したように合成音の周波数特
性に谷を生ずる。

特にステレオ再生の場合、中音域にこのような音ずれや
周波数特性の谷があると、音源の定位に大きな影響が現
れるという問題点があった。

この発明は、このような問題点を解決することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記のようなマルチスピーカ用のオーディ
オシステムにおいて、上記のような問題点を解決するた
め、オーディオ信号を各スピーカの特性に応じた複数の
周波数帯域分割する帯域分割回路と、それによって分割
された周波数帯域ごとにそのオーディオ信号を遅延させ
る複数の遅延回路と、各スピーカの配置に応じてその各
遅延回路の遅延時間を調整するための遅延時間調整手段
とを設けたものである。

〔作　用〕

この時間差補正回路を上述のようなオーディオシステム
のオーディオ信号処理系に介挿し、各遅延回路の遅延時
間を各スピーカの配置に応じて調整することにより、各
スピーカからの音波が同時に聴者に到達するようになり
、音ずれや音の干渉をなくすことが出来る。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、この発明の詳細な説明する
。

第１図乃至第３図はデジタルオーディオシステムの信号
処理回路中に、第４図はアナログオーデイオシステムの
信号処理回路中に、それぞれこの発明による時間差補正
装置を設けた実施例のブロック図であり、１はオーディ
オ信号の入力端子、２は出力端子である。

第１図に示す第１実施例において、入力されたデジタル
オーディオ信号は、帯域分割回路を構成するデジタルロ
ーパスフィルタ（以下「デジタルＬＰＦＪ　ともいう）
５１．デジタルバンドパスフィルタ（以下「デジタルＢ
ＰＦＪともいう）５２゜デジタルバイパスフィルタ（以
下「デジタルＨＰＦＪともいう）５３にそれぞれ並列に
入力し、各フィルタの特性による周波数帯域に分割され
る。

これらの各フィルタによって帯域分割された３チヤンネ
ルのデジタルオーディオ信号は、それぞれ各デジタル遅
延回路（ＤＬＹ）６１，８２．Ｅ）；に入力し、制御ブ
ロック（ＣＯＮＴ　　ＢＬＫ）７からの信号により各々
決定される遅延時間だけ遅延されて、デジタル合成回路
（ＭＩＸ）８に送られる。

デジタル合成回路８は、並列に入力される３チア− ヤンネルの信号を再び１チヤンネルのデジタルオーディ
オ信号に合成して、出力端子２から次段に出力する。

出力端子２から出力されたデジタルオーディオ信号は、
デジタル・アナログコンバータ（ＤＡＣ）５によってア
ナログオーディオ信号に変換された後、ローパスフィル
タ（ＬＰＦ）６を通って変換により生じた余分な周波数
成分が除去され、パワーアンプ３によって増幅されてス
ピーカシステム４に出力される。

制御ブロック７は、上記各デジタルフィルタ５１．５２
．５３の周波数帯域と、各デジタル遅延回路８１，６２
．６３の遅延時間とを指示するデジタル信号を出力する
回路ブロックであり、遅延時間調整手段の機能を有し、
これらのデジタル信号は可変抵抗ＶＲＩ〜ＶＲ５の設定
値によって決定される。

可変抵抗ＶＲＩ、ＶＲ２，ＶＲ３は、それぞれデジタル
遅延回路Ｅ３１．Ｅ３２，８３の遅延時間を調整するも
のである。可変抵抗ＶＲ４はデジタルＢＰＦ５２の低域
側とデジタルＬＰＦ５１の遮断周波数を、可変抵抗ＶＲ
５はデジタルＢＰＦ５２の高域側とデジタルＨＰＦ５；
の遮断周波数をそれぞれ決定する。

スイッチ（ｓｗ）７１とゲート（ＧＡＴＥ）７２は、ス
イッチコントローラ（ＳＷ　　Ｃ０ＮＴ）７３からのク
ロックにより同期作動して、各デジタルフィルタ５１〜
５３及びデジタル遅延回路６１〜６３に必要な信号を送
り出すようになっている。

スイッチ７１が可変抵抗ＶＲＩ〜ＶＲ５のうち成る１ケ
を選択すると、その設定値（アナログ）はアナログ・デ
ジタルコンバータ（ＡＤＣ）７４によってデジタル化さ
れ、アドレスレコーダ（ＡＤＲ，ＲＥＣ）７５に送られ
る。アドレスレコーダ７５はメモリ（ＲＯＭ）７Ｂから
入力されたデジタル信号に応じたコード情報を読出し、
ゲート７２を通してスイッチ７１が選択した可変抵抗に
対応する回路に送り出す。

このようにして、可変抵抗ＶＲＩ〜ＶＲ３により、各帯
域を分担するスピーカの配置に応じて各チャンネルの遅
延時間を調整し、音波の到達時間差をＯにすることが出
来る。　可変抵抗ＶＲＩ。

ＶＨ２は、デジタルフィルタ５１〜５３の通過帯域を各
スピーカの分担帯域に合せることにより、各スピーカと
各遅延回路とのマツチングをとるために設けられている
。

各チャンネルの遅延時間は相対的なものであり、最も離
れたスピーカに対応するチャンネルの遅延時間はＯにす
ればよいから、例えば第９図に示したホーンスピーカシ
ステムのウーファ４１ｈのように、音源中心が最も離れ
たスピーカが予め分っている場合は、そのスピーカに対
応するチャンネルの遅延回路を省略することが出来る。

以下の実施例においても同様である。

第２図に示す第２実施例は、第１図に示した第１実施例
においてウーファ４１専用のアンプ系を別に設けたもの
であり、同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。

それぞれデジタル遅延回路６１〜６乙によって遅延され
た３チヤンネルのデジタルオーディオ信号のうち、デジ
タル遅延回路６１から出力される低音域のデジタルオー
ディオ信号は、出力端子２ａからデジタル・アナログコ
ンバータ５　ａ　ｔ　ローパスフィルタ６ａ及びパワー
アンプ３ａを経てウーファ４１を駆動する。

他の２チヤンネル、すなわちデジタル遅延回路８２．６
３によって遅延された中音域と高音域のデジタルオーデ
ィオ信号は、デジタル合成回路８により１チヤンネルの
デジタルオーディオ信号に合成された後、出力端子２ｂ
からデジタル・アナログコンバータ５ｂ、ローパスフィ
ルタ６ｂ及びパワーアンプ３ｂを経て、スピーカシステ
ム４のスコーカとトウイータを駆動するようになってい
る。

同様に、トウイータ専用のアンプ系をウーファ。

スコーカ兼用のアンプ系と別に設けたとしても、この発
明を同様に実施することができる。

第３図に示す第３実施例は、第２図に示した第２実施例
から更にスコーカ４２とトウイータ４３に対してもそれ
ぞれに専用アンプ系を設けたもの＝　１１− であり、同一部分には同一符号を付しである。

この場合は、デジタル合成回路が不要になり、帯域分割
された３チヤンネルのデジタルオーディオ信号は、それ
ぞれデジタル遅延回路６１，６２゜６３によって遅延さ
れた後、それぞれ各出力端子２ａ、２ｂ、２ｃを経て、
デジタル・アナログコンバータ５ａ、５ｂ、５ｃとロー
パスフィルタＦ３　ａ　＋５ｂ、５ｃとパワーアンプ３
ａ、５ｂ、３ｃとからなる各々専用のアンプ系によって
増幅され、ウーファ４１．スコーカ４２．トウイータ４
３をそれぞれ駆動するようになっている。

このように、各スピーカが独立した専用のアンプ系に接
続されている場合でも、マルチスピーカシステムである
ことに変りはない。

第４図に示す第４実施例は、アナログオーディオソース
からの信号あるいはデジタルオーディオ信号をデジタル
・アナログコンバータとローパスフィルタによりアナロ
グ信号に変換した後、時間差補正を行なうようにした例
である。

入力端子１から入力するアナログオーディオ信号は、バ
ッファアンプ（ＢＵＦ　　ＡＭＰ）９を通ってから、フ
ィルタ５５〜５７によって周波数帯域別に３チヤンネル
に分割される。

ローパスフィルタ５５を通った低音域信号、バンドパス
フィルタ５６を通った中音域信号及びバイパスフィルタ
５７を通った高音域信号は、それぞれ例えばＢＢＤ素子
のようなアナログ遅延素子よりなる遅延時間を変えるこ
との出来るアナログ遅延回路（ＡＤＬＹ）６５．８６．
８７により遅延された後、アナログ合成回路（ＡＭＩＸ
）１０に入力する。

そして、このアナログ合成回路１０によって再び１チヤ
ンネルのアナログオーディオ信号に合成された後、出力
端子２からパワーアンプ３に入力して増幅され、スピー
カシステム４の各帯域用のスピーカを駆動する。

可変抵抗ＶＲＩ、ＶＲ２，ＶＲ３はそれぞれアナログ遅
延回路８５．８６．８７の遅延時間を調整するものであ
る。

また、ＶＲ４’　はローパスフィルタ５５の遮断周波数
とバントパスフィルタ５６の低域側を、ＶＲ５’　はバ
ンドパスフィルタ５６の高域側とバイパスフィルタ５７
の遮断周波数を、それぞれ各スピーカの特性に合せて連
動して調整するための連動可変抵抗器であるが、設計に
よってはそれぞれ独立に調整できるようにしてもよい。

このようなアナログオーディオシステムにおいても、第
２図、第３図に示したデジタルオーディオシステムの例
のように、各周波数帯域ごとに専用のアンプ系を設ける
場合もあるが、その場合にもこの発明を適用し得ること
は勿論である。

以上、ウーファとスコーカ及びトウイータよりなる３ウ
エイのスピーカシステムに対する実施例について説明し
たが、ウーファとトウイータよりなる２ウエイのスピー
カシステム、あるいは３ウエイのスピーカシステムに重
低音用のスーパウーファを加えた４ウエイのスピーカシ
ステム等の場合でも、帯域分割用のフィルタと遅延回路
及びその遅延時間調整用の可変抵抗を増減すればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明による時間差補正装置を
用いれば、マルチスピーカ用オーディオシステムにおい
て、各スピーカの配置による音波の到達時間差を無くす
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれこの発明をデジタルオーデ
ィオシステムに適用した第１乃至第３実施例を示す各ブ
ロック図、 第４図はこの発明をアナログオーディオシステムに適用
した第４実施例を示すブロック図、第５図はマルチスピ
ーカシステムの一例を示すブロック図、 第６図は３ウエイスピーカシステムにおける各スピーカ
の再生音域と総合音場レベルの一例を示す説明図、 第７図乃至第９図はそれぞれ３ウエイスピーカシステム
の各スピーカの配置とその音波の進行状態の異なる例を
示すモデル図である。 １・・・入力端子 ２．２ａ、２ｂ、　２ｃ”’出力端子 ３．５ａ、　３ｂ、３ｃ”’パワーアンプ４・・・スピ
ーカシステム ４１・・ウーファ　　　　４２・・スコーカ４３・・・
トウイータ ５．５ａ、５ｂ、５ｃ・・・デジタル・アナログコンバ
ータ ６．８ａ、６ｂ、５ｃ・・・ローパスフィルタ７・・・
制御ブロック（遅延時間調整手段）８・・・デジタル合
成回路 ９・・・バッファアンプ　　１０・・・アナログ合成回
路５１〜５３・デジタルフィルタ（帯域分割回路）６１
〜６３・・・デジタル遅延回路 ５５〜５７・・・アナログフィルタ（帯域分割回路）６
５〜６７・・・アナログ遅延回路 ＶＲＩ〜ＶＲ５・・可変抵抗 第５図 第７図 第６図 ｆ１ｆ２　　−周波数 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　オーディオ信号の周波数帯域に応じて周波数特性の
   異なる複数のスピーカを設けたオーディオシステムにお
   いて、 オーディオ信号を前記各スピーカの特性に応じた複数の
   周波数帯域に分割する帯域分割回路と、該帯域分割回路
   によつて分割された周波数帯域ごとにそのオーディオ信
   号を遅延させる複数の遅延回路と、前記各スピーカの配
   置に応じてこの各遅延回路の遅延時間を調整するための
   遅延時間調整手段とを設けたことを特徴とする時間差補
   正装置。