説明

音響再生装置及び音響再生方法

【課題】2組のスピーカを結ぶ直線上でも、2個の音源を異なった位置に定位させ、音響再生装置を中心とした広い範囲で2個の音源を異なる位置に定位させることができる音響再生装置の提供。
【解決手段】本発明の音響再生装置は、第1、第2再生ユニットを備え、2つの入力チャネル信号(第1、第2入力チャネル信号)を再生する。第1再生ユニットは、第1入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第1スピーカと、2つの入力信号の位相を互いに逆にする第1位相反転器と、レベル差を与える第1レベル変換器を有する。第2再生ユニットは、第1再生ユニットとは異なる位置に配置され、第2入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第2スピーカと、2つの入力信号の位相を互いに逆にする第2位相反転器と、レベル差を与える第2レベル変換器を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、例えば電話会議などに利用され、2チャネルの可聴帯域信号を、複数のスピーカで拡声再生する音響再生装置と音響再生方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電話会議システムやテレビ会議システムで用いられる2チャネルの可聴帯域信号を複数のスピーカで拡声再生する音響再生装置は、複数のスピーカから出す信号に違いを出すことにより、受聴者が聞き取れる音像の位置を変化させることができる。複数の再生音像を違った位置に定位させることで、それぞれの音源の了解性を上げることが可能となる。
【0003】
図1に、2チャネルの信号を複数のスピーカで拡声再生させる音響再生装置の最も基本的な構成を示す。2チャネルの信号を再生するスピーカがそれぞれ1つずつ存在する。2チャネルの入力信号に対し、レベル差や時間差をつけることにより、2つのスピーカの間に音像を定位させることが可能である。しかし、受聴者は2つのスピーカから同じ距離に位置することを強いられる。この位置からずれると、全ての音が一方のスピーカの位置に定位し、複数の音を再生した場合、異なる位置から聴こえることによる音源の了解性の向上は見込めないことになる。したがって、複数の音源の明瞭性を保持できる受聴位置はきわめて狭い。
【0004】
音像を違った位置に定位させて受聴位置を拡大する方法の1つが非特許文献1に開示されている。この技術を、図2を参照して説明する。2チャネルの入力信号Ch.1とCh.2がそれぞれ入力される左右のスピーカ位置には、それぞれ2個のスピーカSL1、SL2とSR1、SR2とが設置されている。それぞれの組の外側に位置するスピーカSL1とSR1の指向性は正面方向に、内側に位置するスピーカSL2とSR2の指向性は、2組のスピーカの中央前方に位置する受聴者Bに向けられている。
【0005】
左側のスピーカSL1の正面に位置する受聴者Aは、スピーカSL1とスピーカSR2の音を聞くことになる。受聴者Aと各スピーカSL1とSR2との距離はスピーカSR2の方が遠いので、スピーカSL1の入力側に遅延器70が直列に接続され、上記遠い分の距離を音が伝達する時間だけ、入力信号Ch.2が遅延器70により遅延される。また受聴者AにスピーカSL1とスピーカSR2の音が同じ大きさで聞こえるように、受聴者Aから遠いスピーカSR2の入力側にはその分の音圧低下を補うための増幅器72が直列に接続される。このようにすることで、左側のスピーカSL1の正面に位置する受聴者Aでも良好な音像定位を得ることが可能となる。2組のスピーカの中央に位置する受聴者Bは、お互いに遅延されないスピーカSL2とSR2の音を同時に聞くので従来通りの定位が得られる。スピーカSR1の入力側には、遅延器70と対応する遅延器70が直列に接続され、スピーカSL2の入力側には、増幅器72と対応する増幅器72が直列に接続されている。従って、右側のスピーカSR1の正面に位置する受聴者Cは、スピーカSR1とスピーカSL2の音を聞くことになり、受聴者A側と同じ原理で良好な音像定位を得ることができる。このようにスピーカの配列方向に並行する方向で受聴エリアを拡大することができる。
【0006】
受聴位置を拡大する他の方法が非特許文献2に示されている。この技術を、図3を参照して説明する。この方法は、スピーカLとスピーカRの間に音像を定位させるのではなく、入力されるCh.1の音信号をスピーカRから、Ch.2の音信号をスピーカLからそれぞれ再生する。そのために、両チャネルCh.1、Ch.2に信号が混ざっている場合に、それを取り除くためにクロストークキャンセラ80を用いる。したがって、この方式では入力されるCh.1とCh.2のそれぞれの音源は、スピーカL又はRのどちらかの位置に固定されて再生される。
【0007】
これらの従来技術では、スピーカの配列する方向に並行な向きで受聴エリアを拡大することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】大賀寿郎、山崎芳男、金田豊著「音響システムとディジタル処理」1995年発行、232〜233頁.
【非特許文献2】大山貴博、穂刈治英、島田正治「複数受聴者対応型拡声通信に用いる音源分離手法の比較」、電子情報通信学会誌(A),Vol.J86-ANo.7,2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら従来の方法では、複数の音源の定位を異なる位置に定位させた場合、受聴者の位置は制限された。特に、2組のスピーカを結ぶ線の延長線に近い位置に受聴者が位置すると、複数の音源を異なった位置に定位させられない。つまり、2組のスピーカを結ぶ線の延長線上の受聴者は、2個の音源からのチャネル信号の音が同一の方向から聞こえる。
【0010】
この発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、2組のスピーカを結ぶ直線の延長線上の受聴者でも、2個の音源に対する音像を異なった位置に定位させることができる音響再生装置及び音響再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の音響再生装置は、2つの入力チャネル信号(第1入力チャネル信号、第2入力チャネル信号)を再生する。この音響再生装置は、第1再生ユニットと第2再生ユニットとを備える。
【0012】
第1再生ユニットは、第1入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第1スピーカと、2つの第1スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第1位相反転器と、2つの第1スピーカへの入力信号にレベル差を与える第1レベル変換器を有する。第2再生ユニットは、第1再生ユニットとは異なる位置に配置され、第2入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第2スピーカと、2つの第2スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第2位相反転器と、2つの前記第2スピーカへの入力信号にレベル差を与える第2レベル変換器を有する。
【0013】
あるいは、第1再生ユニットは、第1入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第1スピーカと、2つの前記第1スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第1位相反転器を有する。第2再生ユニットは、第1再生ユニットとは異なる位置に配置され、第2入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第2スピーカと、2つの前記第2スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第2位相反転器を有する。そして、第1再生ユニットの2つのスピーカの中心と第2再生ユニットの2つのスピーカの中心とを結ぶ線と、第1再生ユニットの各スピーカの放音方向と垂直な方向とが、あらかじめ定めた第1角度である。また、第1再生ユニットの2つのスピーカの中心と第2再生ユニットの2つのスピーカの中心とを結ぶ線と、第2再生ユニットの各スピーカの放音方向と垂直な方向とが、あらかじめ定めた第2角度である。
【発明の効果】
【0014】
本発明の音響再生装置によれば、2つの再生ユニットの2つのスピーカの中心を結ぶ直線上でも、2個の音像を異なる位置に定位させることができ、かつ受聴領域を広げることができる。したがって、きわめて広い範囲で2つの音を異なる位置に定位し、聞き取りの容易性を上げた再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】2チャネルの信号を複数のスピーカで拡声再生させる音響再生装置の最も基本的な構成を示す図。
【図2】非特許文献1に示された音響再生装置の構成を示す図。
【図3】非特許文献2に示された音響再生装置の構成を示す図。
【図4】特願2006−276424号に示された音響再生装置の構成を示す図。
【図5】実施例1の音響再生装置の構成例を示す図。
【図6】スピーカ20a、20bへの入力信号のレベルが同じ場合の再生指向特性を示す図。
【図7】スピーカ20a、20bへの入力信号にレベル差を与えた場合の再生指向特性を示す図。
【図8】実施例2の音響再生装置の構成例を示す図。
【図9】音響再生装置200のそれぞれの再生ユニット220、230の指向特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0016】
まず、出願人が出願済の特許文献(特願2006−276424号)に記載した発明について説明する。図4は、この出願に記載した音響再生装置の構成例を示す図である。この音響再生装置は、例えば長円形の会議テーブル10の上に配置されて使用される。この音響再生装置は、一方の入力チャネル信号Ch.1を再生する偶数個のスピーカが放音側を外側に向けて配置された一方の再生ユニット20と、一方の再生ユニットと離されて配置され他方の入力チャネル信号を再生する他方の再生ユニット30とを備える。2組の再生ユニット20、30は同一構成であり、それぞれスピーカ20aと20b、スピーカ30aと30bの2個ずつで構成されている。2組の再生ユニット20、30のスピーカ20aと20b、30aと30bは、それぞれの組の中心を結ぶ直線40に対して対称に配置され、且つ、再生ユニット20と30は直線40の中点に対して対称の位置にそれぞれ配置されている。
【0017】
更に2組の再生ユニット20と30のどちらか一つの再生ユニットを構成する一部のスピーカに入力される入力チャネル信号の位相を反転する位相反転器50を備える。この例では、再生ユニット20を構成するスピーカ20aに入力される入力チャネル信号Ch.1が位相反転器50で位相反転されている。以降、位相反転された信号が入力されるスピーカを図面中においてハッチングを施して示す。なお、位相反転器50は会議テーブル10上に配置する必要はない。このように音響再生装置が机上に配置された会議テーブル10の周囲の、直線40の両側に、例えば3人ずつの受聴者A、B、Cと受聴者E、F、Gが、直線40の延長方向の両端に1人ずつの受聴者DとHが位置している。
【0018】
この例において、入力チャネル信号Ch.1とCh.2に異なる音源の信号を入力した場合、再生ユニット30のスピーカ30aと30bから再生される入力チャネル信号Ch.2の音は、どの受聴者A〜Hからも再生ユニット30の位置に音像が定位して受聴される。一方の再生ユニット20から再生される入力チャネル信号Ch.1の音は、直線40の両側の位置にある受聴者A,B,Cと受聴者E,F,Gとからは、再生ユニット20の位置に音像が定位して受聴される。一方、直線40の延長線上に位置する受聴者DとHにおいては、入力チャネル信号Ch.2の音は受聴者D,Hの左右のどちらかの耳の方向に音像が定位して受聴される。
【0019】
つまり、従来の技術では良好な音像定位を得ることが不可能であった直線40の延長方向に位置する受聴者DとHに対して、再生ユニット20から再生される入力チャネル信号Ch.1の音の音像を受聴者DとHの左右のどちらかの耳の一方向に定位させることができ、再生ユニット30から再生される入力チャネル信号Ch.2の音の音像を、再生ユニット30の位置に定位させることができる。また、両再生ユニット20と30を結ぶ直線40の両側に位置する受聴者からは、従来の音響再生装置と同様に再生ユニット20と30の位置は見込み角が広く離れて位置するため、入力チャネル信号Ch.1の音は再生ユニット20の位置に、入力チャネル信号Ch.2の音は再生ユニット30の位置に、それぞれ音像が定位して聞こえる。この例では、このように音響再生装置を中心とした全周辺に位置する受聴者に対し、2個の音源の音像を異なる位置に定位させることができ、これら両音源からの信号を容易に区別できる。
【実施例1】
【0020】
図5に、実施例1の音響再生装置の構成例を示す。音響再生装置100も、例えば長円形の会議テーブル10の上に配置されて使用され、2つの入力チャネル信号(第1入力チャネルCh.1の信号、第2入力チャネルCh.2の信号)を再生する。会議テーブル10の周りには、受聴者A〜Hがいる。本発明の課題は、特に受聴者DとHの位置で、の2つの音源に対する音像を異なった位置に定位させることである。また、受聴者Dと受聴者Hとは、音響再生装置100について対称な位置に相当する。したがって、以下の説明では、受聴者Dの位置での音像の定位について検討する。
【0021】
音響再生装置100は、再生ユニット120と再生ユニット130とを備える。再生ユニット120は、Ch.1の信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つのスピーカ20a、20bと、2つのスピーカ20a、20bへの入力信号の位相を互いに逆にする位相反転器150と、2つのスピーカ20a、20bへの入力信号にレベル差を与えるレベル変換器160を有する。再生ユニット130は、再生ユニット120とは異なる位置に配置され、Ch.2の信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つのスピーカ30a、30bと、2つのスピーカ30a、30bへの入力信号の位相を互いに逆にする位相反転器170と、2つのスピーカ30a、30bへの入力信号にレベル差を与えるレベル変換器180を有する。そして、レベル変換器160は、あらかじめ定めておいたレベル差をスピーカ20a、20bへの入力信号に与える。また、レベル変換器180は、あらかじめ定めておいたレベル差をスピーカ30a、30bへの入力信号に付与する。
【0022】
図6に、スピーカ20a、20bへの入力信号のレベルが同じ場合の再生指向特性を示す。0度と180度の方向に再生音圧が極めて小さくなる領域があり、この方向の受聴者の場合、音像はスピーカ20a、20bの方向とは異なる方向にずれやすい。しかし、どこへずれるかは予測困難である。図5のように2つのチャネルの信号の位相を逆にする場合、再生ユニット120の2つのスピーカ20a、20bの中心と再生ユニット130の2つのスピーカ30a、30bの中心とを結ぶ直線40(0度と180度の方向)上の受聴者は、両方のチャネルともスピーカの位置以外に音像を感じやすい。このとき、2つのチャネルとも同じ方向に定位がずれると、複数の音像が同じ位置に定位してしまい、複数の音像を異なる位置に定位させることができない。
【0023】
図7に、スピーカ20a、20bへの入力信号にレベル差を与えた場合の再生指向特性を示す。0度と180度の方向に音圧が小さい領域ができることはレベルが同じときと変わらないが、レベル差を与えると、90度方向や270度方向の音圧は大きく異なるので、0度や180度の位置からの受聴者は、音圧が大きい方に音像を感じやすくなる。
【0024】
図5の構成の場合、例えば、Ch.1の信号はスピーカ20aへの入力信号のレベルを、スピーカ20bへの入力信号のレベルよりも高くし、Ch.2の信号はスピーカ30bへの入力信号のレベルを、スピーカ30aへの入力信号のレベルよりも高くする。このようにレベル差を設定すれば、再生ユニット120の2つのスピーカ20a、20bの中心と再生ユニット130の2つのスピーカ30a、30bの中心とを結ぶ直線40(0度と180度の方向)上の受聴者にとっては、音像がずれる方向がチャネルごとに異なる。したがって、2つのチャネルの音を聞き分けることができる。なお、どの程度のレベル差が有効かは、部屋の音の反射状態から適宜設計すればよい。
【0025】
このように、実施例1の音響再生装置によれば、2つの再生ユニットの2つのスピーカの中心を結ぶ直線上でも、2個の音像を異なる位置に定位させることができ、かつ受聴領域を広げることができる。したがって、きわめて広い範囲で2つの音を異なる位置に定位し、聞き取りの容易性を上げた再生が可能となる。
【実施例2】
【0026】
図8に、実施例2の音響再生装置の構成例を示す。音響再生装置200は、2つの入力チャネル信号(第1入力チャネル信号、第2入力チャネル信号)を再生する。音響再生装置200も、例えば長円形の会議テーブル10の上に配置されて使用され、2つの入力チャネル信号(第1入力チャネルCh.1の信号、第2入力チャネルCh.2の信号)を再生する。音響再生装置200は、再生ユニット220と再生ユニット230とを備える。再生ユニット220は、Ch.1の信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つのスピーカ220a、220bと、2つの1スピーカ220a、220bへの入力信号の位相を互いに逆にする位相反転器250を有する。再生ユニット230は、再生ユニット220とは異なる位置に配置され、Ch.2の信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つのスピーカ230a、230bと、2つのスピーカ230a、230bへの入力信号の位相を互いに逆にする位相反転器270を有する。そして、再生ユニット220の2つのスピーカ220a、220bの中心と再生ユニット230の2つのスピーカ230a、230bの中心とを結ぶ直線40と、再生ユニット220の各スピーカ220a、220bの放音方向と垂直な方向とが、あらかじめ定めた角度θ220である。また、直線40と、再生ユニット230の各スピーカ230a、230bの放音方向と垂直な方向とが、あらかじめ定めた角度θ230である。
【0027】
図9に、音響再生装置200のそれぞれの再生ユニット220、230の指向特性を示す。スピーカの組をそれぞれ、θ220、θ230だけ回転させているため、両方のチャネルの音圧の小さい領域は、0度もしくは180度の方向(直線40の延長線上)からずれている。そして、特に図8、図9のように、直線40に対して、スピーカの組をそれぞれ逆方向に回転させていれば、音圧が小さくなる方向が異なる方向にずれるため、音像がずれる方向がチャネルごとに異なる。したがって、2つのチャネルの音を聞き分けることができる。また、2つのチャネルの定位をずらして受聴できる範囲を広くできる。
【0028】
θ220とθ230は、スピーカの組と受聴者の位置関係で異なる。2組のスピーカ同士の距離をL、受聴者とスピーカ220a、220bとの距離をLとする。この場合、音圧の小さい場所は、受聴者Dから(L+L)sinθ220とLsinθ230だけずれる。音圧の小さくなる位置は、受聴者の頭の幅(耳の間隔)以上であることが望ましいため、0.2m〜0.3mの範囲が望ましい。再生装置の大きさを考えると、Lは0.5m〜3m、Lは0.5m〜1mが一般的である。したがって、0.5m×sinθ220=0.3mとするためにはθ220=38度、4m×sinθ230=0.2mとするためにはθ230=3度となる。受聴者がHの場合には位置関係が逆になるので、θ220もθ230も3度から38度の間に設定されることが望ましい。つまり、θ220とθ230は、3度から38度の範囲であり、かつ直線40に対して互いに逆方向にずれていればよい。
【0029】
このような構造なので、本発明の音響再生装置によれば、2つの異なる音源の信号を再生するスピーカが受聴者の正面に位置する場合に、音像の位置を正面以外にずらす際の方向の制御、および領域の拡大が容易になり、音響再生装置を取り囲む全ての位置で、2つの音の聞き分けが容易になる。
【符号の説明】
【0030】
100、200 音響再生装置
120、130、220、230 再生ユニット
150、170、250、270 位相反転器
160、180 レベル変換器
20a、20b、30a、30b、220a、220b、230a、230b スピーカ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1入力チャネル信号、第2入力チャネル信号の2つを再生する音響再生装置であって、
前記第1入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第1スピーカと、2つの前記第1スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第1位相反転器と、2つの前記第1スピーカへの入力信号にレベル差を与える第1レベル変換器を有する第1再生ユニットと、
前記第1再生ユニットとは異なる位置に配置され、前記第2入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第2スピーカと、2つの前記第2スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第2位相反転器と、2つの前記第2スピーカへの入力信号にレベル差を与える第2レベル変換器を有する第2再生ユニットと
を備え、
前記第1レベル変換器は、前記第1再生ユニットの2つのスピーカの中心と前記第2再生ユニットの2つのスピーカの中心とを結ぶ線(以下、「中心線」という)に対して一方の側にある前記第1スピーカへの入力信号のレベルを高くし、
前記第2レベル変換器は、前記中心線に対して他方の側にある前記第2スピーカへの入力信号のレベルを高くする
ことを特徴とする音響再生装置。
【請求項2】
第1入力チャネル信号、第2入力チャネル信号の2つを再生する音響再生装置を制御する音響再生方法であって、
前記音響再生装置は、
前記第1入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第1スピーカと、2つの前記第1スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第1位相反転器と、2つの前記第1スピーカへの入力信号にレベル差を与える第1レベル変換器を有する第1再生ユニットと、
前記第1再生ユニットとは異なる位置に配置され、前記第2入力チャネル信号を入力信号とし、放音方向が反対となるように配置された2つの第2スピーカと、2つの前記第2スピーカへの入力信号の位相を互いに逆にする第2位相反転器と、2つの前記第2スピーカへの入力信号にレベル差を与える第2レベル変換器を有する第2再生ユニットと
を備え、
前記第1レベル変換器と前記第2レベル変換器とは、それぞれあらかじめ定めたレベル差を与え、
前記第1レベル変換器は、前記第1再生ユニットの2つのスピーカの中心と前記第2再生ユニットの2つのスピーカの中心とを結ぶ線(以下、「中心線」という)に対して一方の側にある前記第1スピーカへの入力信号のレベルを高くし、
前記第2レベル変換器は、前記中心線に対して他方の側にある前記第2スピーカへの入力信号のレベルを高くする
ことを特徴とする音響再生方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate


【公開番号】特開2013−34233(P2013−34233A)
【公開日】平成25年2月14日(2013.2.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−224654(P2012−224654)
【出願日】平成24年10月10日(2012.10.10)
【分割の表示】特願2008−103355(P2008−103355)の分割
【原出願日】平成20年4月11日(2008.4.11)
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第1項適用申請有り 発行者名 社団法人 日本音響学会 刊行物名 日本音響学会2008年春季研究発表会講演論文集 講演要旨・講演論文CD−ROM 発行年月日 平成20年3月10日
【出願人】(000004226)日本電信電話株式会社 (13,992)
【Fターム(参考)】