説明

超重低音生成方法

【課題】聴者が、振動素子を搭載せず音声出力機能を持つ装置を用いて、簡易にかつ自由な状態で、体感音響振動が得られるようにする。
【解決手段】人間の可聴周波数帯域を下回る周波数の音を生成する超重低音生成方法であって、左右のチャンネルから電気信号を出力して音生成を行う出力装置を用いて、左チャンネルから第1周波数の電気信号を出力し、右チャンネルから第1周波数との差が20Hz未満である第2周波数の電気信号を出力する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超重低音生成方法に関し、特に、人間の可聴周波数帯域を下回る周波数の音を生成する場合に好ましく適用される技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
音圧が体を振動させて感じる感覚や、床面や大地を伝わって感じ取られる感覚等は、体感音響振動と呼ばれる。この体感音響振動は、重低音感を増加させるためのオーディオ用としてのみならず、シミュレーションやバーチャルリアリティ等の効果音としても用いられている。また、体感音響振動は、そのリラクゼーション効果を応用した音楽療法への適用、さらには、酒類の発酵、熟成の促進、品質の向上を目的とした使用といったように、さまざまな分野においてその効果が発揮されている。
【0003】
体感音響振動を作り出す手段としては、専用の装置(体感音響装置)が挙げられる。この体感音響装置は、振動トランスデューサ(振動素子)を設け、この振動素子により低周波数帯域の電気信号を体感音響振動に変換して、例えば当該振動とともに可聴周波数帯域の音を音楽として出力する。体感音響装置としては、ヘッドホンや椅子等がある。
【0004】
ヘッドホン型の体感音響装置として、特許文献1には、オーディオ信号記憶部に記憶されたオーディオ信号からビートを検出するビート検出部と、検出されたビートに基づいて電気信号を生成する刺激信号生成部と、生成された電気信号により聴者に前庭感覚刺激を付与する刺激付与部と、を有する音響体感装置が開示されている。当該音響体感装置では、聴者の耳部に装着された音声送出部(スピーカ)がオーディオ信号を音楽として出力し、聴者の耳部の周辺部に装着された刺激付与部が電気信号を前庭感覚刺激として出力する。
【0005】
椅子型の体感音響装置として、特許文献2には、音響プレーヤから発信される音響信号を受信するレシーバ部と、レシーバ部からの信号を受信して音声を発声させるスピーカ部と、レシーバ部からの信号を受信して振動を発生させるバイブレータ部と、スピーカ部及びバイブレータ部を内部に収容する座席部と、を有する体感音響システムが開示されている。当該体感音響システムでは、レシーバ部は、受信した音響信号から低周波成分を抽出して振動用信号としてバイブレータ部に送信するとともに、音響信号をスピーカ部に送信し、バイブレータ部は、振動用信号を機械振動に変換して振動を発生させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特表2006−85401号公報
【特許文献2】特開2008−92122号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、人の聴覚が認識できる音の周波数の範囲は、一般に20Hzから20kHz程度であることが分かっている。体感音響振動を得るための周波数帯域として例えば100Hz以下を考えた場合、周波数帯域が低くなるにつれて、聴覚は感度が低下して聴き取りにくくなるのに対して、振動感覚は感度が高まり振動として感じ取れるようになる。そして、周波数帯域が20Hz以下の場合には、聴者が振動のみを良好に感じ取れるようにすることができる。つまり、音圧により体を振動させて感じる体感音響振動としては、周波数帯域が20Hz以下であることが好ましいといえる。
【0008】
特許文献2の発明は、装置自体が比較的大型で、設置場所が限定されてしまう。また、特許文献1の発明は、ヘッドホン型なので比較的小型ではあるが、聴者が体感音響振動の効果を得るためには、装置を装着して振動素子を体(耳部)に接触させる必要がある(この点は特許文献2の発明も同様で、装置に腰をかけて振動素子に体を接触させる必要がある)。例えば、装置から離れた場所にいる聴者が体感音響振動の効果を得たい場合や、上記のように酒類の発酵等に利用したい場合にはこれらの装置では対応できない。
【0009】
振動素子を体に接触させないで体感音響振動の効果を得る方法としては、例えばCD等の記録媒体上の音楽データを再生する音楽再生装置等を活用することが考えられる。しかし、音楽用の記録媒体として用いられるCD等は、人の可聴周波数との関係から、信号の記録可能周波数の下限が約20Hzとなっており、このような記録媒体に周波数帯域が20Hzの信号を記録できず、また上記の音楽再生装置等では周波数帯域が20Hz以下の音を出力することができないという問題がある。
【0010】
そこで、本発明は、上述した事情に鑑みて、聴者が、振動素子を搭載せず音声出力機能を持つ装置を用いて、簡易にかつ自由な状態で、体感音響振動が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、人間の可聴周波数帯域を下回る周波数の音を生成する超重低音生成方法であって、左右のチャンネルから電気信号を出力して音生成を行う出力装置を用いて、左チャンネルから第1周波数の電気信号を出力し、右チャンネルから第1周波数との差が20Hz未満である第2周波数の電気信号を出力するようにしたものである。
【0012】
また、本発明は、上記の超重低音生成方法において、出力装置を2台用い、1の出力装置で左右のチャンネルから第3周波数及び第3周波数との差が50Hz未満である第4周波数の電気信号を出力している状態で、別の装置で第1周波数及び第2周波数の電気信号を出力するものであってもよい。
【0013】
また、本発明は、上記の超重低音生成方法において、第1周波数と第2周波数の差と、第3周波数と第4周波数の差と、が同一であるものであってもよい。
【0014】
また、本発明は、上記の超重低音生成方法において、第1周波数と第3周波数が同一で、第2周波数と第4周波数が同一であるものであってもよい。
【0015】
また、本発明は、上記の超重低音生成方法において、屋外又は屋内で音生成を行う場合、第3周波数と第4周波数の差が20Hz未満であり、所定の記録媒体に生成した音を記録する場合、第3周波数と第4周波数の差が20〜35Hzであるものであってもよい。
【0016】
また、本発明は、上記の超重低音生成方法において、 出力する原音の電気信号のうち低周波部分をフィルタで取り出す第1ステップと、第1ステップで取り出した電気信号の再生方式をモノラルに設定する第2ステップと、第2ステップで設定した電気信号の出力先を左右のチャンネルに分岐する第3ステップと、第3ステップで分岐した電気信号のそれぞれ又は一方にピッチシフトを行い、第1周波数の電気信号と第2周波数の電気信号を生成する第4ステップと、第4ステップで生成された第1周波数及び第2周波数の電気信号を左右のチャンネルから出力する第5ステップと、を有するものであってもよい。
【0017】
また、本発明は、上記の超重低音生成方法において、第4ステップが、ピッチシフトを行って第3周波数の電気信号と第4周波数の電気信号を生成し、第5ステップが、第4ステップで生成された第3周波数及び第4周波数の電気信号を左右のチャンネルから出力するものであってもよい。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、聴者が、振動素子を搭載せず音声出力機能を持つ装置を用いて、簡易にかつ自由な状態で、体感音響振動を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施形態に係る音声再生装置の構成を示した図である。
【図2】うなり現象を説明するための図である。
【図3】本発明の実施形態に係る音声再生装置の構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0021】
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態は、CD等の記録媒体上の音楽データを再生する装置で、電気信号を振動に変換する振動素子を備えない、いわば一般的な音楽再生装置を用いて、周波数帯域が20Hz以下の音を作り出し、音圧により体を振動させて感じる体感音響振動の効果を得るものである。
【0022】
図1は、本実施形態で用いる音楽再生装置の構成を示した図である。本実施形態の音楽再生装置1は、左チャンネルオーディオ信号取得部10a、右チャンネルオーディオ信号取得部10b、左チャンネルローパスフィルタ部11a、右チャンネルローパスフィルタ部11b、左チャンネルバンドバスフィルタ部12a、右チャンネルバンドバスフィルタ部12b、モノラル設定部13、チャンネル分岐部14、左チャンネル信号加工部15a、右チャンネル信号加工部15b、左チャンネル重畳部16a、右チャンネル重畳部16b、左チャンネル増幅部17a、右チャンネル増幅部17b、左チャンネル出力部18a、右チャンネル出力部18bを有する。
【0023】
左チャンネルオーディオ信号取得部10aは、CD等の記録媒体から楽曲等の音楽データとしてオーディオ信号を取得する。オーディオ信号は所定の圧縮形式(例えばMP3等)により圧縮された状態であってもよい。本実施形態では音楽再生装置1がCD等の記録媒体上の音楽データを再生するものとして想定しているが、当該記録媒体から音楽データを取得して圧縮データとして保存したり、インターネット等のネットワークからダウンロードして圧縮データとして保存する利用形態も考えられる。このような場合、左チャンネルオーディオ信号取得部10aとともに(あるいはその代わりに)、オーディオ信号が圧縮された状態で記憶するオーディオ信号記憶部を設けてもよい。右チャンネルオーディオ信号取得部10bの動作も上記と同様である。
【0024】
左チャンネルローパスフィルタ部11aは、左チャンネルオーディオ信号取得部10aからの入力を受け付け、入力したオーディオ信号のうち低音部、すなわち所定の周波数以下(例えば100Hz以下)のオーディオ信号を取り出して、モノラル設定部13に出力する。左チャンネルバンドバスフィルタ部12aは、左チャンネルローパスフィルタ部11aで取り出すオーディオ信号以外のオーディオ信号(例えば100Hz超の信号)を取り出して、左チャンネル重畳部16aに出力する。右チャンネルローパスフィルタ部11b、右チャンネルバンドバスフィルタ部12bの動作も上記と同様である。
【0025】
モノラル設定部13は、左チャンネルローパスフィルタ部11a及び右チャンネルローパスフィルタ部11bから入力した低音部のオーディオ信号に対して信号の再生方式(出力方式)をモノラルに設定し、チャンネル分岐部14に出力する。チャンネル分岐部14は、モノラル設定部13から入力したオーディオ信号を左右それぞれのチャンネルに分岐し、左チャンネル信号加工部15a及び右チャンネル信号加工部15bに出力する。
【0026】
左チャンネル信号加工部15aは、チャンネル分岐部14から入力したオーディオ信号についてピッチシフトを行い、周波数の異なるオーディオ信号を生成して、左チャンネル重畳部16aに出力する。ピッチシフトは、それぞれのチャンネルのオーディオ信号に対して行うように構成してもよいし、一方のチャンネルのオーディオ信号に対して行うように構成してもよい。右チャンネル信号加工部15bの動作も上記と同様である。
【0027】
左チャンネル重畳部16aは、左チャンネル信号加工部15aから入力した低音部でモノラルのオーディオ信号と、左チャンネルバンドバスフィルタ部12aから入力した低音部以外でステレオのオーディオ信号部と、を重畳し、左チャンネル増幅部17aに出力する。左チャンネル増幅部17aは、左チャンネル重畳部16aから入力したオーディオ信号を増幅し、オーディオ信号の出力方式に従って、左チャンネル出力部18aに出力する。左チャンネル出力部18aは、左チャンネルのスピーカで、左チャンネル増幅部17aから入力したオーディオ信号を音声に変換して聴者に向けて出力する。右チャンネル重畳部16b、右チャンネル増幅部17b、右チャンネル出力部18bの動作も上記と同様である。
【0028】
図2は、振動数の近い2つの波の合成により生じるうなり現象を説明するための図である。図2(a)は各波の波形グラフを表し、図2(b)は合成波の波形グラフを表したものである。P波とQ波は、図2(a)に示すように、波の大きさは1であるが、振動数が異なるため周期の異なる波形となっている。そして、これらを合成したP波+Q波は、図2(b)に示すような波形となる。波の大きさは、最大で両波の合計1となり、最小では0に近い値となる。
【0029】
このように、2つの波(音源)があり、それらの振動数がわずかに異なっているとき、音が大きくなったり、小さくなったりする。2波の山(波の大きさが1あるいは−1)が重なると音が大きくなり、山と谷(波の大きさが1と−1)が重なると音が小さくなる。これをうなり現象という。本発明では、このうなり現象を利用して、電気的には存在しない20Hzの波(音源)を作り出す。
【0030】
上述した例でいうと、左ローパスフィルタ部11a(右ローパスフィルタ部11b)、モノラル設定部13、チャンネル分岐部14を経た100Hz以下のオーディオ信号が70Hzであった場合、左チャンネル信号加工部15aにおいてピッチシフトで左チャンネル75Hz、右チャンネル信号加工部15bにおいてピッチシフトで右チャンネル65Hzのオーディオ信号を生成したとする。このとき、うなり現象により、電気的には存在しない10Hzが空間に生成される。
【0031】
つまり、左チャンネル出力部18aから75Hzのオーディオ信号を出力し、右チャンネル出力部18bから65Hzのオーディオ信号を出力すると、聴者は、実際には75Hzと65Hzの音を聴いているのだが、あたかも10Hzという超低音を聴いてその音圧により体を振動させて感じる体感音響振動が得られ、楽曲等に臨場感を作り出すことが可能となる。
【0032】
[第2実施形態]
上述した第1実施形態は、一般的な音楽再生装置を用いて周波数帯域が20Hz以下の超重低音を空間に作り出すものだが、当該方法による超重低音の生成において、僅かなタイムラグ(1〜2ms)が生じる場合がある。このタイムラグは、上記のうなり現象が起こるまでにかかる時間である。当該タイムラグの発生により、聴者は体感音響振動をずれたタイミングで感じ、多少なりの違和感を覚えることになるため、体感音響振動によるせっかくの臨場感もその効果が半減してしまう。そこで、本発明の第2実施形態として、当該タイムラグを解消する方法を示す。
【0033】
本実施形態では、音楽再生装置を2台用いて、一方の装置であらかじめ超重低音を生成しておき、超重低音が出力されている状態で、他方の装置により楽曲とともに超重低音を再生する。あらかじめ超重低音を再生する装置は、楽曲を再生せず、超重低音のみを生成するものであることが望ましい。これは、2台の再生開始時点が異なるため、2台の装置で楽曲を再生することとすると、出力される楽曲が聴者にずれて聞こえるためである。超重低音とともに楽曲を再生する装置(第1実施形態の音楽再生装置)を2台用いる場合は、出力される楽曲が聴者にずれて聞こえないように調整する必要がある。
【0034】
図3は、本実施形態で用いる音楽再生装置(あらかじめ超重低音を再生する装置)の構成を示した図である。基本的な構成は、第1実施形態の音楽再生装置と同様だが、当該音楽再生装置と比較して、左チャンネルバンドバスフィルタ部12a、右チャンネルバンドバスフィルタ部12b、左チャンネル重畳部16a、右チャンネル重畳部16bを有しておらず、上述したように超重低音のみを生成するものとなっている。
【0035】
本実施形態の音楽再生装置2は、左チャンネルオーディオ信号取得部20a、右チャンネルオーディオ信号取得部20b、左チャンネルローパスフィルタ部21a、右チャンネルローパスフィルタ部21b、モノラル設定部23、チャンネル分岐部24、左チャンネル信号加工部25a、右チャンネル信号加工部25b、左チャンネル増幅部17a、右チャンネル増幅部17b、左チャンネル出力部18a、右チャンネル出力部18bを有する。左チャンネルオーディオ信号取得部20aから左チャンネルローパスフィルタ部21a、モノラル設定部23、チャンネル分岐部24を経た所定の周波数以下のオーディオ信号は、左チャンネル信号加工部25aでピッチシフトが施されて左右のチャンネルで周波数の異なる信号に加工される。そして、周波数の異なる各チャンネルのオーディオ信号は、左チャンネル増幅部17aで増幅され、左チャンネル出力部18aで音声に変換されて出力される。右チャンネルについても動作は上記と同様である。各チャンネル出力部で出力された音声は、うなり現象により、電気的には存在しない20Hz以下の超重低音が空間に作り出される。
【0036】
本実施形態による方法で上述したタイムラグが解消するのは以下の理由による。タイムラグとして認識される現象には2つある。
1.不十分な入力条件下で発生するタイムラグ
増幅部(左チャンネル増幅部17a、右チャンネル増幅部17b)への信号入力電圧が十分なレベルにない場合、左チャンネルと右チャンネルの両方の音が届く範囲が狭くなり、うなり現象が発生する空間が狭くなるか消滅することがある。このとき、音楽の音量によっては時間的にうなり現象が聞こえるときと、聞こえないときが生じる。これがあたかもタイムラグのように誤認されたものである。
2.十分な入力条件下でも発生するタイムラグ
うなり現象が起きるべき最初の一瞬の間ごとに発生が遅れる場合があり、原因は確かではないが、空気の伸縮や温度、また該当する音の最初の僅かな部分で左右の周波数の差が大きくなってうなり現象が起こり難くなると考えられる。なお、うなり現象は、左右の周波数の差が開くと起こりにくくなる。
【0037】
1つ目の場合のタイムラグについては、一定信号を継続的に加えることによって、少しの変化でうなり現像が発生するようになる。また、発生するかどうかの限界レベルの電圧(重低音を僅かに生成するギリギリの電圧レベル)を確保することにより、うなり現象が聞こえる空間の消滅を回避し、また空間を拡大する。また、2つめの場合のタイムラグについても解決法は同じで、一定信号を継続的に加えることによって、かなりタイムラグを改善することが可能である。このように、いずれの場合においても、一定信号を継続的に加えることによって、あたかもその空間自体にいつでも重低音を発生できるような状態を作り出し、うなり現象の聞こえる空間の消滅の回避や当該空間の拡大を行っている。
【0038】
例えばライブ等野外で音楽再生を行う場合、音楽再生装置2により20Hz未満の超重低音を生成し、これと混合するように音楽再生装置1により楽曲を再生することが望ましい。また、楽曲等の音楽データをCD等の記録媒体に記録する場合は、音楽再生装置2により20〜35Hzの超重低音を生成し、これと混合するように音楽再生装置1により楽曲を再生して記録媒体に記録することが望ましい。
【0039】
音楽再生装置1で作り出す超重低音と音楽再生装置2で作り出す超重低音は、異なる周波数でも問題ないが近いほどよく、同一の周波数であればなおよい。また、これらの超重低音が同一の周波数であるとき、各チャンネル出力部から出力する音声の周波数は異なっていても、同一であってもよい。具体的には、第1実施形態の例でいうと、音楽再生装置1で左チャンネル75Hz、右チャンネル65Hzのオーディオ信号をピッチシフトで生成して10Hzの超重低音を作り出す場合、音楽再生装置2で同じ周波数(左チャンネル75Hz、右チャンネル65Hz)を各チャンネルから出力して10Hzの超重低音を作り出してもよいし、左チャンネル30Hz、右チャンネル20Hzを各チャンネルから出力して10Hzの超重低音を作り出してもよい。
【0040】
このように、本実施形態では、音楽再生装置を2台用いて、一方の装置であらかじめ重低音を僅かに生成するギリギリの電圧(限界レベルの電圧)を加えておき、その信号が出力されている状態で他方の装置により楽曲とともに超重低音を再生するため、うなり現象が起こるまでにかかる時間としてのタイムラグを解消することができ、聴者は違和感なく体感音響振動が得られ、楽曲等に臨場感を作り出すことが可能となる。
【0041】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【0042】
例えば、聴覚障害者に電気自動車あるいはハイブリッド車の接近を知らせる手段等、大掛かりな装置が必要ないので様々な場所での聴覚障害者への警告として利用することが可能である。また、この技術を適用した装置を天井に設置した場合には、点字ブロックを用いずに視覚障害者に対して歩くコースを指示する手段としても応用可能である。
【0043】
その他、重低音を出力する音響装置として大型のスピーカを用いたウーハやサブウーハが使われているが、本発明の方法を適用すると小型のスピーカで超重低音を発生させることができるので音響システムや音響装置の小型化が可能となる。また、携帯電話に応用した場合には、モータバイブレータを用いずに振動を発生させるや、音楽再生機能において重低音を発生させることが可能である。
【符号の説明】
【0044】
1,2 音楽再生装置
10a,20a 左チャンネルオーディオ信号取得部
10b,20b 右チャンネルオーディオ信号取得部
11a,21a 左チャンネルローパスフィルタ部
11b,21b 右チャンネルローパスフィルタ部
12a 左チャンネルバンドバスフィルタ部
13,23 モノラル設定部
14,24 チャンネル分岐部
15a,25a 左チャンネル信号加工部
15b,25b 右チャンネル信号加工部
16a 左チャンネル重畳部
16b 右チャンネル重畳部
17a,27a 左チャンネル増幅部
17b,27b 右チャンネル増幅部
18a,28a 左チャンネル出力部
18b,29b 右チャンネル出力部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
人間の可聴周波数帯域を下回る周波数の音を生成する超重低音生成方法であって、
左右のチャンネルから電気信号を出力して音生成を行う出力装置を用いて、左チャンネルから第1周波数の電気信号を出力し、右チャンネルから前記第1周波数との差が20Hz未満である第2周波数の電気信号を出力することを特徴とする超重低音生成方法。
【請求項2】
前記出力装置を2台用い、1の出力装置で左右のチャンネルから第3周波数及び前記第3周波数との差が50Hz未満である第4周波数の電気信号を出力している状態で、別の装置で前記第1周波数及び前記第2周波数の電気信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の超重低音生成方法。
【請求項3】
前記第1周波数と前記第2周波数の差と、前記第3周波数と前記第4周波数の差と、が同一であることを特徴とする請求項2に記載の超重低音生成方法。
【請求項4】
前記第1周波数と前記第3周波数が同一で、前記第2周波数と前記第4周波数が同一であることを特徴とする請求項2又は3に記載の超重低音生成方法。
【請求項5】
屋外又は屋内で前記音生成を行う場合、前記第3周波数と前記第4周波数の差が20Hz未満であり、所定の記録媒体に前記生成した音を記録する場合、前記第3周波数と前記第4周波数の差が20〜35Hzであることを特徴とする請求項項2から4のいずれか1項に記載の超重低音生成方法。
【請求項6】
出力する原音の電気信号のうち低周波部分をフィルタで取り出す第1ステップと、
前記第1ステップで取り出した電気信号の再生方式をモノラルに設定する第2ステップと、
前記第2ステップで設定した電気信号の出力先を左右のチャンネルに分岐する第3ステップと、
前記第3ステップで分岐した電気信号のそれぞれ又は一方にピッチシフトを行い、前記第1周波数の電気信号と前記第2周波数の電気信号を生成する第4ステップと、
前記第4ステップで生成された前記第1周波数及び前記第2周波数の電気信号を左右のチャンネルから出力する第5ステップと、
を有することを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の超重低音生成方法。
【請求項7】
前記第4ステップは、前記ピッチシフトを行って前記第3周波数の電気信号と前記第4周波数の電気信号を生成し、
前記第5ステップは、前記第4ステップで生成された前記第3周波数及び前記第4周波数の電気信号を左右のチャンネルから出力することを特徴とする請求項6に記載の超重低音生成方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−33988(P2012−33988A)
【公開日】平成24年2月16日(2012.2.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−169063(P2010−169063)
【出願日】平成22年7月28日(2010.7.28)
【出願人】(510206109)株式会社V−SEEK (1)
【Fターム(参考)】