WO1997038553A1

WO1997038553A1 - Systeme acoustique

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Publication number: WO1997038553A1
Application number: PCT/JP1996/000939
Authority: WO
Inventors: Hitoshi Ishiwata
Original assignee: City Promotion Network Co., Ltd.
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-16
Also published as: EP0848572A1

Description

明細書

、シ、ステム

技術分野

本発明は、立体感 ·臨場感に富む再生音が得られる音を集音する為のマイクロフォン装置、 ¾び音の処理方法、これら装置及び方法により処理された音が録音された記録媒体 ¾び放送方法に関する。冃景技 i'w

近年、ヴァーチャルリアリティの面から、臨場感に富む再生音が一層求められるようになつている。従来から臨場感に富む再生音を得る技術として、ステレオ方式が提案されている。

このステレオ方式では、図 1 1 に示される如く、音源をマイクロフ才ン Lとマイクロフォン Rで集音する。そして、各々独立した伝送系し及び伝送系 Rにより、マイクロフォンしとマイクロフォン Rとの音がそれぞれに伝送され、スピーカしとスピーカ Rとから再生される。又、ステレオ方式以外のものとして、臨場感に富む再生音を得る技術としてクオドラフ才ニック方式が提案されている。

図 1 2は、クオドラフォニック方式を説明する為の図である。

クオドラフ才ニック方式の録音方式は、図 1 2に示される如く、音源を中心として、前方右に配置されたマイクロフォン F Z F！、前方左に配置されたマイクロフォン F Zし、後方右に配置されたマイクロフ才ン R Z R及び後方左に配置されたマイクロフォン R Z Lの 4個のマイクロフオンから音を拾い、 4チャンネル集音する。

そして、 4個のマイクロフォンで録音された音は、それぞれ四つの伝送チヤンネルで独立に伝送され、 4個のマイクロフォンと幾何学的に対応して配置された四つのスピーカから再生されるものであり、非常に臨場感溢れる音場を提供することが出来る。

しかし、上述のステレオ方式では、正確に音場が定位せず、臨場感溢れる音場を再生するには限界があった。

又、上述のクオドラフォニック方式は、 4チヤンネル集音 · 4チヤンネル再生を前提としているが、音場の定位には限界があった。

更に、上述のクオドラフォニック方式により 4チャンネル集音されたものを 2チャンネルにまとめ、二つのスピーカ、すなわちステレオ方式で再生すると、更に臨場感のない再生音となってしまう。

従って、従来のステレオ方式やクオドラフォニック方式では、臨場感あふれる再生音を再生することは出来なかった。

更に、現在の放送方式はステレオ放送が一般的であり、このステレ才放送を用いて放送しても臨場感あふれる再生音を提供することが出来る枝術はなかった。

そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決することにある。又、本発明の目的は、音場が定位して臨場感あふれる再生音を得ることが出来るマイクロフォン装置、及び集音された音の処理方法とシステムを提供することにある。

又、本発明の目的は、音場が定位して臨場感あふれる再生音を得ることが出来る記録媒体、及び放送方法を提供することにある。発明の開示

上記本発明の目的は、略球形をした構造体と、前記構造体の左端部に配設され、少なくとも 2方向に指向性を有する第 1 のマイクロフ才ン素子と、前記構造体の右端部に配設され、少なくとも 2方向に指向性を有する第 2のマイクロフォン素子とを有することを特徴とするマイク口フォン装置によって達成される。

尚、上記本発明に言う略球形とは、数学的な意味での球形に限られるものではなく、事実上球と見れるような形、その他にも楕円体に近いものまで含まれる。そして、この略球体をした構造体は直径が 1 0 〜 5 O c mのものであることが好ましく。更に好ましくは直径が 1 0 〜 4 0 c m、より更に好ましいは直径が〗 0〜 3 0 c m , —番好ましくは直径が 1 5〜2 0 c mのものである。

すなわち、略球体した構造体が取り付けられるマイクロフォン素子と同程度あるいは多少大きい程度のものであると、各々のマイクロフ才ン素子の距離が短くなり、これでは立 1稀に富む再生音が得られ難い。逆に、略球体した構造体が大きくなりすぎると、各々のマイクロフ才ン素子の間の距離が大きくなり、同一の音源から音を各々のマイクロフ才ン素子が一つのものとして拾うことが出来難い。

更に、略球体をした構造体は微細空孔を持つ材料で構成されているものが好ましい。すなわち、略球体をした構造体は中実構造のものであっても良いが、軽石のような多孔質セラミックスや発砲樹脂材のような微細空孔を持つ材料で構成されたものの方が、より立体感に富む再生音が得られた。

又、略球形をした構造体を、略球形をした皮体と、前記皮体内部に入れられた吸音材とを有する複合構造体とすれば更に良い。又、第〗のマイクロフォン素子と第 2のマイクロフォン素子とが、ステレオタイプのマイクロフォン素子であることが好ましい。

そして、上記略球体をした構造体にマイクロフォン素子を配設する配設部を設けてマイクロフオン素子を脱着可能とすれば、移動の際に便利である。

上記本発明の目的は、略球形をした構造体の左の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 1のマイクロフォン素子が、右の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 2のマイクロフォン素子が設けられてなるマイクロフ才ン装置を用いて、第 1 のマイクロフォン素子のうち前方のチャンネルを第 1 のチヤンネル、第 1 のマイクロフ才ン素子のうち後方のチャンネルを第 2のチャンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち前方のチャンネルを第 3のチヤンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち後方のチャンネルを第 4のチャンネルとし、 4チャンネルで集音する工程と、各チャンネルに対応した出力手段を設け、 4チヤンネルで集音された音を 4チャンネルで再生する工程と

を有することを特徴とする音の再生方法によって達成される。

すなわち、上記のマイクロフォン装置は 4チャンネルで再生することが好ましく、更に音を集音した場所と同様な場所で音を再生すればあたかも集音現場にいるような錯覚を起こすほど立体的な音を再生することが出来る。

上記本発明の目的は、略球形をした構造体の左の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 1のマイクロフォン素子が、右の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 2のマイクロフ才ン素子が設けられてなるマイクロフオン装置を用いて、第 1 のマイクロフォン素子のうち前方のチャンネルを第 1 のチャンネル、第 1 のマイクロフ才ン素子のうち後方のチャンネルを第 2のチャンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち前方のチヤンネルを第 3のチヤンネル、第 2のマイクロフォン素子のうち後方のチャンネルを第 4のチャンネルとし、 4チャンネルで集音する工程と、前記第 2のチャンネルの信号と前記第 4のチヤンネルの信号とに対し所定の周波数補正を行う工程と、

前記第〗のチャンネルの信号と、周波数補正された第 2のチャンネルの信号とを合成する工程と、

前記第 3のチャンネルの信号と、周波数捕正された第 4のチャンネルの信号とを合成する工程と

を有することを特徴とする集音された音の処理方法によって達成され v o

尚、上記周波数補正を行う工程は、マイクロフォン装置で集音された 4チャンネルの音信号のうち、第 2のチャンネル（後方左に位置するチャンネル）と第 4のチャンネル（後方右に位置するチャンネル）との信号に対し、縦軸に音圧を、横軸に周波数をとつてプロッ卜した場合に、高域でうねりが生じるように周波数補正することが好ましい。これは、次のように考えられる。人間の聴覚の特性で重要な事は前後の音の判断であるが、耳が頭部の左右に位置しているにもかかわらず、前後の位置関係を判定できるのは、耳介による音色の変化による。そして、前方からの音は耳介の複雑な構造によって外耳道へと導かれるのに対し、後方からの音は耳介が遮蔽物となり、高域で独特のうねりを持つからと思われる。この為、図 4に示されるような、 5 ◦ 0から 1 1 0 0 H zに力ナて 9 d B程度の大きな落ち込みと（谷）、 2 0 0 0から 3 0 0 0 H zにかけて 3 d B程度の銳ぃ山を持ち、 4 0 0 0 H zから 1 6 0 0 0 H z にかけて減衰していいく周波数特性を第 2のチャンネルと第 4のチヤンネルとの音信号に与えて、上記のような捕正をすることにより、立体感溢れる再生音が得られる。尚、周波数補正は、図 4に示される周波数特性に限定されることなく、これに近いものであっても立体感溢れる再生音が得られる。

又、上記略球形をした構造体は、直径が 1 0 ~ 5 0 c mのものであることが好ましい。

上記本発明の目的は、略球形をした構造体の左の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チヤンネルタイプの第 1 のマイクロフォン素子が、右の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 2のマイクロフ才ン素子が設けられてなるマイクロフオン装置を用いて、第 1 のマイクロフォン素子のうち前方のチャンネルを第 1 のチャンネル、第 1 のマイクロフ才ン素子のうち後方のチャンネルを第 2のチャンネル、第 2のマイクロフォン素子のうち前方のチャンネルを第 3のチヤンネル、第 2のマイクロフォン素子のうち後方のチャンネルを第 4のチャンネルとし、 4チャンネルで集音する工程と、前記第 2のチャンネルの信号と前記第 4のチヤンネルの信号とに対して所定の周波数補正を行う工程と、

前記第 1 のチャンネルの信号と、前記周波数補正された第 2のチヤンネルの信号とを合成する第 1 の合成工程と、

前記第 3のチャンネルの信号と、前記周波数補正された第 4のチヤンネルの信号とを合成する第 2の合成工程と、前記第 1 の合成工程で生成された信号から前記第 2の合成工程で生成された信号を減算し、差信号を生成する第 1の差信号生成工程と、前記第 2の合成工程で生成された信号から前記第 1の合成工程で生成された信号を減算し、差信号を生成する第 2の差信号生成工程と、前記第〗の差信号生成工程で生成された差信号を順次所定の時間遅延させ、互いに遅延時間が異なる複数個の差信号を生成する第〗の遅延工程と、

前記第 2の差信号生成工程で生成された差信号を順次所定の時間遅延させ、互いに遅延時間が異なる複数個の差信号を生成する第 2の遅延工程と、

前記第 1 の合成工程で生成された信号、前記第 1の差信号生成工程で生成された差信号及び前記第〗の遅延工程で生成された複数個の差信号を合成する第 3の合成工程と、

前記第 2の合成工程で生成された信号、前記第 2の差信号生成工程で生成された差信号及び前記第 2の遅延工程で生成された複数個の差信号を合成する第 4の合成工程と

有することを特徴とする集音された音の処理方法によって誠される。本処理方法は、特に上記マイクロフォン装置で集音された音をステレオタイプ（2チャンネル）の再生機、すなわち二つのスピーカのみ再生する場合に最適な方法である。

又、上記遅延工程の遅延時間は 0. 5〜 1 . 0 m s e cであることが好ましく、特に遅延工程が 0. 5 m s e c、 1 . 0 m s e cの 2個の差信号を生成する工程であることが好ましい。

又、上記第 3の合成工程は、第 1の差信号生成工程で生成された差信号と第 1の i!5 程で生成された複数個の差信号との合計のヴォリュー厶 . レベルが、第 1 の合成工程で生成された信号のヴォリューム . レベルよりも大きくならないよう、第 1の差信号生成工程で生成された差信号、第 1の遅延工程で生成された複数個の差信号及び第 1の合成工程で生成された信号を合成する工程であり、

第 4の合成工程は、第 2の差信号生成工程で生成された差信号と第 2の遅延工程で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム . レベルが、第 2の合成工程で生成された信号のヴォリューム · レベルよりも大きくならないよう、第 2の差信号生成工程で生成された差信号、第 2の遅延工程で生成された複数個の差信号及び第 2の合成工程で生成された信号を合成する工程であることが好ましい。

更に好ましくは、第 1の合成工程で^された信号のヴォリューム♦ レベルを 1 とした場合、第 1 の差信号生成工程で生成された差信号と第 1 の遅延工程でされた複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが 0 . 3〜 0 . 8で合成し、第 2の合成工程で生成された信号のヴォリューム · レベルを 1 とした場合、第 · 2の差信号生成工程で生成された差信号と第 2の遅延工程で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム ' レベルが 0 . 3〜 0 . 8で合成する。

特に好ましいのは約 0 . 6、すなわち、合成工程で生成された信号と差信号及び複数個の遅延した差信号とのヴォリューム · レベルの比が 1 : 0 . 6である。

又、上述の処理方で処理された音を記録媒体に記録すれば、ステレオタイプの再生機で気軽に、立体感ある音を楽しむことが出来る。更に、上述の処理方法で処理された音を、ステレオ方式で放送しても、立体感 ·臨場感溢れる音となる。

上記本発明の目的は、左前方を第 1 のチャンネル、左後方を第 2のチャンネル、右前方を第 3のチャンネル、も後方を第 4のチャンネルとして 4チャンネル集音された音を 2チャンネルに変換するチャンネル変換システムであって、

前記第 2のチャンネルの信号と前記第 4のチャンネルの信号とを所定の周波数補正する周波数補正手段と、

前記第 1 のチャンネルの信号と、周波数補正された第 2のチャンネルの信号とを合成する第 1の合成手段と、

前記第 3のチャンネルの信号と、周波数補正された第 4のチャンネルの信号とを合成する第 2の合成手段と

を有することを特徴とするチャンネル変換システムによって達成され尚、上記周波数補正手段は、第 2のチャンネルの信号と第 4のチヤンネルの信号とに対し、縦軸に音圧を、横軸に周波数をとつてプロットした場合に、高域でうねりが生じるように周波数補正する手段であることが好ましい。

特に、上記周波数補正手段は、 5 0 0から 1 1 0 0 H zにかけて 9 d B程度の大きな落ち込みと、 2 0 0 0から 3 0 0 0 H zにかけて 3 d B程度の銳ぃ山を持ち、 4 0 0 0 H zから 1 6 0 0 0 H zにかけて減衰していいく周波数特性を第 2のチャンネルと第 4のチャンネルとの信号に与えるように構成されていることが好ましい。

上記本発明の目的は、音信号を処理する音信号処理システムであつて、

第 1 のチャンネル信号から第 2のチャンネル信号を減算し、差信号を生成する第 1 の差信号生成手段と、

第 2のチャンネル信号から第 1のチャンネル信号を減算し、差信号を生成する第 2の差信号生成手段と、

前記第 1 の差信号生成手段で生成された差信号を順次所定の時間遅延させ、互いに遅延時間が異なる複数個の差信号を生成する第〗の遅延手段と、

前記第 2の差信号生成手段で生成された差信号を順次所定の時間遅延させ、互いに遅延時間が異なる複数個の差信号を生成する第 2の遅延手段と、

前記第〗のチャンネル信号、前記第 1 の差信号生成手段で生成された差信号及び前記第 1の遅延手段で生成された複数個の差信号を合成する第 1 の合成手段と、

前記第 2のチャンネル信号、前記第 2の差信号生成手段で生成された差信号及び前記第 2の遅延手段で生成された複数個の差信号を合成する第 2の合成手段と

有することを特徴とする音信号処理システムによって達成される。

尚、上記第 1及び第 2の遅延手段の遅延時間が 0 . 5〜 1 . O m s e cであることが好ましい。

又、上記第 1の合成手段は、第 1の差信号生成手段で生成された差信号と第 1の itt手段で生成された複数個の差信号との合計のヴォリュー厶 · レベルが、第 1 のチャンネル信号のヴ才リューム ' レベルよりも大きくならないよう、第 1の差信号生成手段で生成された差信号、第 1の遅延手段で生成された複数個の差信号及び第 1のチャンネル信号を合成するように構成し、

第 2の合成手段は、第 2の差信号生成手段で生成された差信号と第 2の遅延手段で生成された複数個の差信号との合計のヴ才リューム · レベルが、第 2のチャンネル信号のヴォリューム · レベルよりも大きくならないよう、第 2の差信号生成手段で生成された差信号、第 2の遅延手段で生成された複数個の差信号及び第 2のチャンネル信号を合成するように構成することが好ましい。更に好ましくは、第〗の合成手段を、第 1 のチャンネル信号のヴォリューム · レベルを 1 とした場合、第 1 の差信号生成手段で生成された差信号と第 1 の遅延手段で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが 0 . 3〜 0 . 8で合成するように構成し、第 2の合成手段を、第 2のチャンネル信号のヴォリューム · レベルを 1 とした場合、第 2の差信号生成手段で生成された差信号と第 2の遅延手段で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが 0 . 3〜 0 . 8で合成するように構成することが好ましい。特に好ましいのは、 0 . 6である。図面の簡単な説明

図 1本発明に係るマイクロフォン装置 Aの斜視図であり、

図 2は本発明に係るマイクロフォン装置 Aの平面図であり、図 3はチャンネル変換システムのブロック図であり、

図 4は周波数特性図であり、

図 5は音処理システム 1 0 0のブロック図であり、

図 6は音処理システム 1 0 0の作用を説明する為の図であり、図 7は音処理システム 1 0 0の作用を説明する為の図であり、図 8はマイクロフォン装置で 4チャンネル集音し、 4チャンネルで再生を行った場合を説明する為の図であり、

図 9はマイクロフォン装置で 4チャンネル集音し、この音をチャンネル変換システムで 2チャンネルに変換してへッドフ才ンで再生する場合を説明する為の図であり、図 1 0は、マイクロフォン装置を用いて集音し、この音をチャンネル変換システム及び音処理システムにより処理を行った場合を説明する為の図であり、

図 1 1 は従来の技術を説明する為の図であり、

図 1 2は従来の技術を説明する為の図である。発明を実施する為の最良の形態

まず、本発明のマイクロフォン装置を説明する。図 1 ¾び図 2は本発明に係るマイクロフォン装置 Aであり、図 1 は斜視図、図 2は平面図である。

各図中、 1 は直径 1 8 c mの球体である。この球体 1 の内部はウレタン発泡樹脂で構成され、このウレタン発泡樹脂を包むように外側が F R Pで構成されている。すなわち、球体 1 は、球体に形成された皮体の F R Pと、この内部に入れられたウレタン発泡樹脂から成る。

2 a , 2 bはステレオタイプのマイクロフォン素子である。このマィクロフ才ン素子 2 a， 2 bは、図に示される如く、球体 1 の左右両端部にその基部が脱着可能に埋め込まれて配設されている。尚、このマイクロフォン素子 2 a , 2 bは、図 2からも判るとおり、マイクロフ才ン素子 2 aによつて前方左側の音と後方左側の音とが拾えるように、又、マイクロフォン素子 2 bによって前方右側の音と後方右側の音とが拾えるように構成されている。

次に、上述のマイクロフ才ン装置 Aを用いて 4チャンネル集音されたものを 2チャンネルに変換するチャンネル変換システムについて説明する。

図 3は、チャンネル変換システムのブロック図である。尚、マイク口フォン素子 2 aの 2チャンネル（ステレオ）のうち、前方左側の音を拾うチャンネルを第 1のチャンネル FZL、後方左側の音を拾うチヤンネルを第 2のチャンネル RZLとする。又、マイクロフォン素子 2 bの 2チャンネル（ステレオ）のうち、前方右側の音を拾うチャンネルを第 3のチャンネル FZR、後方右側の音を拾うチャンネルを第 4 のチャンネル RZRとする。

3 1 はイコライザ一である。このイコライザ一 3 1 は、第 2のチヤンネル RZ Lの信号と第 4のチャンネル R/Rの信号とを入力とし、この第 2のチャンネル R/Lの信号と第 4のチャンネル R ZRの信号とに対して、図 4に示される様な特性を与え、周波数補正を行う。すなわち、第 2のチヤンネル RZLの音と第 4のチャンネル RZRの音とが、 5 00〜 1 1 0 0 H zに 9 d B程度の大きな落ち込みと（谷）、 20 00~ 3 0 0 0 H zにかけて 3 d B程度の銳ぃ山を持ち、 4 0 0 0 H z〜l 6 0 0 0 H zにかけて減衰して行く特性を持つように補正する。

3 2は第〗の合成器であり、第〗のチャンネル F /しの音と補正された第 2のチャンネル R/Lの音とを合成し、 1 チャンネルに変換す

3 3は第 2の合成器であり、第 3のチャンネル FZRの音と捕正された第 4のチャンネル RZRの音とを合成し、 1 チャンネルに変換すこのようにして、 4チャンネル集音されたものを 2チヤンネルに変換する。

本チャンネル変換システムは、特にへッドフ才ンで聴取する場合に効果がある。次に、 2チャンネル方式の信号を処理して、より立体感のある音を再現する為の音処理システムについて説明する。

図 5は音処理システム 1 0 0のブロック図である。

5 1 は第 1 の差信号生成回路である。この差信号生成回路 5 1 は、第 1 のチヤンネルの信号から第 2のチャンネルの信号を減算し、差信号を生成する回路である。すなわち、マトリクス信号を生成する。

5 2は第 2の差信号生成回路である。この差信号生成回路 5 2は、第 2のチヤンネルの信号から第 1のチャンネルの信号を減算し、差信号を生成する回路である。すなわち、マトリクス信号を生成する。

5 3 ,〜 5 3 _nは第 1 の遅延回路である。各遅延回路 5 3 ι〜 5 3。にはそれぞれ異なる腿時間（0. 5 m s e c〜 1 . 0 m s e c ) がセッ卜され、差信号生成回路 5 1 の出力信号をセッ卜された遅延時間だけ遅延させる。例えば、遅延回路 5 3 ,に 0. 5 m s e cの遅延時間がセッ卜されているとすると、差信号生成回路 6 〗の出力信号は遅延回路 5 3 ,で 0. 5 m s e c遅延されて出力される。

5 4 ,〜 5 4 _πは第 2の遅延回路である。各遅延回路 5 4 〜 5 4 _ηにはそれぞれ異なる時間（0. 5 m s e c〜 1 . 0 m s e c ) がセッ卜され、差信号生成回路 5 2の出力信号をセッ卜された遅延時間だけ遅延させる。例えば、遅延回路 5 4，に 0. 5 m s e cの遅延時間がセッ卜されているとすると、差信号生成回路 5 2の出力信号は遅延回路 5 4，で 0. 5 m s e c遅延されて出力される。

5 5は第 1 の合成器である。この合成器 5 5は、第 1 のチャンネルの信号、差信号生成回路 5 1 の出力信号及び遅延回路 5 3，〜 5 3。の出力信号を合成する。尚、合成器 5 5は合成の際、第 1 のチャンネルの信号のヴォリューム · レベルを 1 とした場合、差信号生成回路 5 1 の出力信号と遅延回路 5 3 ,〜 5 3 _nの出力信号との合計のヴオリユー厶 . レベルが 0. 3〜 0. 8となるように合成する。

5 6は第 2の合成器である。この合成器 5 6は、第 2のチャンネルの信号、差信号生成回路 5 2の出力信号; 5び遅延回路 5 4 ,〜 5 4。の出力信号を合成する。尚、合成器 5 6は合成の際、第 2のチャンネルの信号のヴォリューム · レベルを 1 とした場合、差信号生成回路 5 2 の出力信号と遅延回路 5 4 ,〜 5 4 _nの出力信号との合計のヴォリュー厶 . レベルが 0. 3〜 0. 8となるように合成す ¾。

次に、上述の如く構成したシステムの作用を説明する。，尚、ここでは、遅延回路を遅延回路 5 3 ,、遅延回路 5 3₂、遅延回路 5 4 ,及び遅延回路 5 4 ₂とし、遅延回路 5 3，¾び遅延回路 5 4 ,にセッ卜する遅延時間を 0. 5 m s e c、遅延回路 5 3₂及び遅延回路 5 4₂にセッ卜する遅延時間を 1. 0 m s e cとする。又、合成器 5 5 , 5 6のヴ才リューム · レベルの配分比は、チャンネルの信号のヴォリューム . レベルを 1 とした場合、差信号生成回路の出力信号と遅延回路の出力信号との合計のヴォリューム · レベルを◦ . 6とする。

図 6、図 7はシステムの作用を説明する為の図である。図中、 6 ◦ は聴取者、 6 1 は聴取者 6 0から向かって左側に配置されたスピーカ、 6 2は聴取者 6 0から向かって右側に配置されたスピーカである。そして、スピーカ 6 1からは合成器 5 5から出力される信号が生され、スピーカ 6 2からは合成器 5 6から出力される信号が再生されものとする。

スピーカ 6 1 から再生される音が聴取者 6 0の左耳にすべて入力され、スピーカ 6 2から再生される音が聴取者 6 0の右耳にすべて入力されれば非常に立体感溢れる音場となる。ところが現実的には、スピーカ 6 1 から再生される音は聴取者 6 0 の左耳のみならず、人間の頭部の影響により多少遅延されて聴取者 6 0の右耳にも不要な音として入力される。同様にスピーカ 6 2から再生される音は聴取者 6 0の右耳のみならず、人間の頭部の影響により多少遅延されて聴取者 6 0の左耳にも不要な音として入力される。

そこで、本システムでは、左右のスピーカから不要な音を打ち消す作用もつ音を本来的に必要な音に重畳させて出力する。以下、具体的に説明する。

スピーカ 6 1 からは本来的に必要な音 6 1 a (第 1のチャンネル信号）と、不要な音を打ち消す音 6 〗 b (差信号）とが出力される。尚、聴取者 6 0の右耳に入力されてしまう不要な音を 6 〗 cとする。

スピーカ 6 2からは本来的に必要な音 6 2 a (第 2のチヤンネル信号）と、不要な音を打ち消す音 6 2 b (差信号）とが出力される。尚、聴取者 6 0の左耳に入力されてしまう不要な音を 6 2 cとする。

まず、図 6で示される如く、聴取者 6 0がスピーカ 6 1 ， 6 2の中央に存在する場合を考える。

この時、聴取者 6 0の左耳には、音 6 1 aのみならず音 6 2 cが入力される。そこで、音 6 2 c を遅延した音 6 1 b (遅延時間 0 . 5 m s e c ) で打ち消す。同様に、聴取者 6 0の右耳には、音 6 2 aのみならず音 6 1 cが入力される。そこで、音 6 1 c を遅延した音 6 2 b (遅延時間 0 . 5 m s e c ) で打ち消す。

続いて、図 7で示される如く、聴取者 6 0がスピーカ 6 〗寄りに存在する場合を考える。

この時、聴取者 6 0の左耳には、音 6 1 aのみならず音 6 2 cが入力される。そこで、音 6 2 cを遅延した音 6 1 b (遅延時間 1 . 0 m s e c ) で打ち消す。同様に、聴取者 6 0の右耳には、音 6 2 aのみならず音 6 1 cが入力される。そこで、音 6 1 cを遅延していない音 6 2 b (差信号であり、かつ遅延時間は 0 ) で打ち消す。

尚、聴取者 6 0がスピーカ 6 2寄りに存在する場合も、上述の場合と同様な考え方で理解出来るであろう。

次に、上述したマイクロフォン装置を用いて集音し、この音をチヤンネル変換システム及び音処理システムにより処理を行つた結果を説明する。

まず、上述したマイクロフォン装置で 4チャンネル集音し、 4チヤンネルで再生を行った場合を説明する。

図 8はマイクロフ才ン装置で 4チャンネル集音し、 4チャンネルで再生を行った場合を説明する為の図である。

部屋 8 1 において、中央にマイクロフォン装置 Aを配置し、前方左にドラム、前方右にピアノ、後方左にギター、後方右にベースを配置し集曰し/^ o

次に、部屋 8 1 と同様な部屋 8 2において、前方左にスピーカ 8 3 、前方右にスピーカ 8 4、後方左にスピーカ 8 5、後方右にスピーカ 8 6を配置し、部屋 8 2の中央で聴取者 8 7に聴取させた。

すると、聴取者 8 7を中心として、前方左からドラム音が聞こえ、前方右からピアノ音が聞こえ、後方左からギター音が聞こえ、後方右からベース音が聞こえた。これにより、本マイクロフォン装置を用いて集音された音を 4チャンネルで再生すると、音場が定位して非常に立体感がある音を再生出来ることが判った。

次に、上述したマイクロフォン装置で 4チャンネル集音し、この音をチャンネル変換システムで 2チャンネルに変換してへッドフォンで再生する場合を説明する。

図 9は、マイクロフォン装置 Aで 4チャンネル集音し、この音をチヤンネル変換システムで 2チヤンネルに変換してへッドフォンで再生する場合を説明する為の図である。

ここでは、マイクロフォン素子 2 aの 2チャンネル（ステレオ）のうち、前方左側の音を拾うチャンネルを第〗のチャンネル FZし、後方左側の音を拾うチャンネルを第 2のチャンネル RZLとする。又、マイクロフォン素子 2 bの 2チャンネル（ステレオ）のうち、前方右側の音を拾うチャンネルを第 3のチャンネル F Z R、後方右側の音を拾うチャンネルを第 4のチャンネル RZ Rとする。そして、図 9に示される如く、ドラム、ピアノ、ギター及びベースの中心にマイクロフ才ン装置 Aをセッ卜し、集音を開始した。

マイクロフォン装置 Aを介して集音された音のうち、第 2のチャンネル RZLの音と第 4のチヤンネル RZ Rの音とは、ィコライザ一 3 1 に入力される。

イコライザ一 3 1 は、第 2のチャンネル RZLの音と第 4のチャンネル RZRの音とに、図 4に示される特性を与えて周波数補正する。第 2のチャンネル RZLの音は、合成器 3 2で第 1のチャンネル F ZLと合成される。又、第 4のチャンネル RZRの音は、合成器 3 3 で第 3のチャンネル FZRと合成される。

そして、 4チャンネルから 2チャンネルに変換された音をへッドフ才ン 9 1 で聞いてみた。

すると、いままでのステレ方式で再生された音と比べものにならない臨場感溢れる音場が再現された。すなわち、聴取者 9 2を中心として、前方左からドラム音が聞こえ、前方右からピアノ音が聞こえ、後方左からギター音が聞こえ、後方右からベース音が聞こえた。

すなわちへッドフォンで聞く場合には、スピーカで聞く場合とは異なり、不要な音が発生しないので、周波数補正を行うだけで十分立体感のある音場が再生することが出来ることがわかった。

最後に、マイクロフォン装置を用いて集音し、この音をチャンネル変換システム及び音処理システムにより処理を行った場合を説明する。

図 1 0は、マイクロフォン装置を用いて集音し、この音をチャンネル変換システム及び音処理システムにより処理を行った場合を説明する為の図である。

この場合、上述の如く、マイクロフォン装置 Aで 4チャンネル集音し、この音をチャンネル変換システムで 2チャンネルに変換した後に音処理システム 1 0 0で更に処理を行った。尚、ここでは、遅延回路を遅延回路 5 3 ,、遅延回路 5 3 ₂、遅延回路 5 4，及び遅延回路 5 4 ₂ とし、遅延回路 5 3 ,及び遅延回路 5 4 ,にセッ卜する遅延時間を 0 . 5 m s e c , 遅延回路 5 3 ₂ ¾び遅延回路 5 4 ₂にセッ卜する遅延時間を 1 . 0 m s e cとする。又、合成器 5 5 , 5 6のヴォリューム * レベルの配分比は、チャンネルの信号のヴ才リューム . レベルを 1 とした場合、差信号生成回路の出力信号と遅延回路の出力信号との合計のヴォリューム · レベルを 0 . 6とした。

そして、スピーカ 1 0 1 、スピーカ 1 0 2とにより再生を行った。すると、ヘッドフォンで聴取した場合と同様な音場が再現された。すなわち、聴取者 1 0 3を中心として、前方左からドラム音が聞こえ、前方右からピアノ音が聞こえ、後方左からギター音が聞こえ、後方おからベース音が聞こえた。

上記結果を考察してみると、本マイクロフォン装置は、 4チャンネルで再生した場合が最も良い結果が得られるが、へッドフォンでの聴取を前提にしている場合には、周波数補正をして 2チャンネルに変換すれば、少ない労力で今までのステレオ方式には再現不可能な音場が再現されることが判った。

又、通常のステレオ方式の再生（二つのスピーカで再生）であっても、聴取者の前方だけでなく、後方にも素晴らしく立体感のある音場が再現されることが判った。

更に、の如く処理された音をテープに録音して再生したところ、上述の効果とかわることない臨場感ある音場が再現された。

尚、上述の例では、集音された音を処理した後に 2チャンネル（ 2 卜ラック）テープレコーダで録音したが、集音された音を一旦 4チヤンネル（4 卜ラック）テープレコーダに録音した後に所定の処理をし、 2チャンネル（ 2 トラック）テープレコーダに録音しても良い。

又、録音される媒体として、磁気テープに限らず、レコード、 C D でもかまわなし、。

更に、上述の如く処理された音を F M放送電波に乗せて放送したところ、いいまでの F M放送では得られない立体感 ·臨場感溢れる音がステレオタイプのラジォから流れてきた。

尚、放送する場合には、 F M放送に限らず、 A Mステレオ放送等ステレ才（ 2チャンネル）方式の放送であれば臨場感溢れる音場を再現できる。

産業上の利用可能性

以上のように本発明によれば、立体感 ·臨場感溢れる音が、 2チヤンネル又は 4チャンネル再生であっても得られる。従って、音響分野において有用な技術である。

Claims

請求の範囲

1 . 略球形をした構造体と、

前記構造体の左端部に配設され、少なくとも 2方向に指向性を有する第 1のマイクロフォン素子と、

前記構造体の右端部に配設され、少なくとも 2方向に指向性を有する第 2のマイクロフ才ン素子と

を有することを特徴とするマイクロフォン装置。

2 . 略球形をした構造体は、直径が〗 0〜 5 0 c mのものであることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロフオン装

3 . 略球形をした構造体は、微細空孔を持つ材料で構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第〗項記載のマイクロフ才ン装置。

4 . 略球形をした構造体は、略球形をした皮体と、前記皮体内部に入れられた吸音材とを有する複合構造体であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロフォン装置。

5 . 第 1 のマイクロフォン素子と第 2のマイクロフォン素子とが、ステレオタイプのマイクロフ才ン素子であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のマイクロフ才ン装置。

6 . 略球形をした構造体と、

前記略球形をした構造体の左右端部に少なくとも 2方向に指向性を有する第 1 のマイクロフォン素子と、第 2のマイクロフォン素子とが配設される配設部と

を有することを特徴とするマイクロフォン装置。

7 . 略球形をした構造体は、直径が〗 0〜 5 0 c mのものであることを特徴とする請求の範囲第 6項記載のマイクロフオン装

8 . 略球形をした構造体は、微細空孔を持つ材料で構成されたものであることを特徵とする請求の範囲第 6項記載のマイクロフ才ン装置。

9 . 略球形をした構造体は、略球形をした皮体と、前記皮体内部に入れられた吸音材とを有する複合構造体であることを特徴とする請求の範囲第 6項記載のマイクロフ才ン装置。

1 0 . 略球形をした構造体の左の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 1のマイクロフォン素子が、右の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 2のマイクロフォン素子が設けられてなるマイクロフォン装置を用いて、第 1 のマイクロフォン素子のうち前方のチャンネルを第 1 のチャンネル、第 1 のマイクロフォン素子のうち後方のチャンネルを第 2のチャンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち前方のチャンネルを第 3のチャンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち後方のチャンネルを第 4のチャンネルとし、 4チャンネルで集音する工程と、各チャンネルに対応した出力手段を設け、 4チャンネルで集音された音を 4チャンネルで再生する工程と

を有することを特徴とする音の再生方法。

1 1 . 再生する工程は、音を集音した場所と同様な場所で音を再生する工程であることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の音の再生方法。

1 2 . 略球形をした構造体の左の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 1のマイクロフォン素子が、右の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 2のマイクロフ才ン素子が設けられてなるマイクロフォン装置を用いて、第 1のマイクロフ才ン素子のうち前方のチャンネルを第 1 のチャンネル、第 1 のマイクロフォン素子のうち後方のチャンネルを第 2のチャンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち前方のチャンネルを第 3のチャンネル、第 2のマイクロフォン素子のうち後方のチヤンネルを第 4のチャンネルとし、 4チャンネルで集音する工程と、前記第 2のチャンネルの信号と前記第 4のチャンネルの信号とに対し所定の周波数補正を行う工程と、

前記第 3のチャンネルの信号と、周波数補正された第 4のチャンネルの信号とを合成する工程と

を有することを特徴とする集音された音の処理方法。

1 3. 略球形をした構造体は、直径が 1 0〜 5 0 c mのものであることを特徴とする請求の範囲第〗 2項記載の集音された音の処理方法。

1 4. 周波数補正を行う工程は、第 2のチャンネルの信号と第 4のチャンネルの信号とに対し、縦軸に音圧を、横軸に周波数をとつてプロッ卜した場合に、高域でうねりが生じるように周波数補正する工程であることを特徴とする請求の範囲第 1 2項記載の集音された音の処理方法。

1 5. 周波数補正を行う工程は、 5 0 0から 1 1 0 0 H zにかけて 9 d B程度の大きな落ち込みと、 2 0 0 0から 3 0 0 0 H zにかけて 3 d B程度の銳ぃ山を持ち、 4 0 0 0 H zから 1 6 0 0 0 H 2にかけて減衰していいく周波数特性を第 2のチャンネルと第 4のチャンネルとの信号に与える補正であることを特徴とする請求の範囲第 1 4項記載の集音された音の処理方法。

1 6 . 略球形をした構造体の左の端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 1のマイクロフォン素子が、もの端部に少なくとも 2方向に指向性を有する 2チャンネルタイプの第 2のマイクロフォン素子が設けられてなるマイクロフォン装置を用いて、第 1のマイクロフォン素子のうち前方のチャンネルを第 1 のチャンネル、第 1 のマイクロフォン素子のうち後方のチャンネルを第 2のチャンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち前方のチャンネルを第 3のチャンネル、第 2のマイクロフ才ン素子のうち後方のチヤンネルを第 4のチャンネルとし、 4チャンネルで集音する工程と、前記第 2のチャンネルの信号と前記第 4のチヤンネルの信号とに対して所定の周波数補正を行う工程と、

前記第 1 のチャンネルの信号と、前記周波数補正された第 2のチヤンネルの信号とを合成する第〗の合成工程と、

前記第 3のチャンネルの信号と、前記周波数補正された第 4のチヤンネルの信号とを合成する第 2の合成工程と、

前記第 1 の合成工程で生成された信号から前記第 2の合成工程で生成された信号を減算し、差信号を生成する第 1の差信号生成工程と、前記第 2の合成工程で生成された信号から前記第 1の合成工程で生成された信号を減算し、差信号を生成する第 2の差信号生成工程と、前記第 1 の差信号生成工程で生成された差信号を順次所定の時間遅延させ、互いに遅延時間が異なる複数個の差信号を生成する第 1 の遅延工程と、

前記第 1 の合成工程で生成された信号、前記第〗の差信号生成工程で生成された差信号及び前記第 1の遅延工程で生成された複数個の差信号を合成する第 3の合成工程と、

有することを特徵とする集音された音の処理方法。

1 7. 周波数補正を行う工程は、第 2のチャンネルの信号と第 4のチャンネルの信号とに対し、縦軸に音圧を、横軸に周波数をとつてプロッ卜した場合に、高域でうねりが生じるように周波数補正する工程であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の集音された音の処理方法。

1 8. 周波数補正を行う工程は、 5 0 0から 1 1 0 0 H zにかけて 9 d B程度の大きな落ち込みと、 2 0 0 0から 3 0 0 0 H zにかけて 3 d B程度の銳ぃ山を持ち、 4 0 0 0 H zから 1 6 0 0 0 H 2にかけて減衰していいく周波数特性を第 2のチャンネルと第 4のチャンネルとの信号に与える補正であることを特徴とする請求の範囲第 1 7項記載の集音された音の処理方法。

1 9. 略球形をした構造体は、直径が 1 0〜 5 0 c mのものであることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の集音された音の処理方法。

2 0. 遅延時間が 0. 5〜 1 . 0 m s e cであることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の集音された音の処理方法。

2 1 . 第〗の遅延工程は、遅延時間が 0. 5 m s e c、遅延時間が 1 . 0 m s e cの 2個の差信号を生成する工程であり、第 2の遅延工程は、遅延時間が 0. 5 m s e c、遅延時間が〗 . ◦ m s e cの 2個の差信号を生成する工程であることを特徴とする請求の範囲第 2 0項記載の集音された音の処理方法。

2 2. 第 3の合成工程は、第 1 の差信号生成工程で生成された差信号と第 1 の遅延工程で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが、第〗の合成工程で生成された信号のヴ才リューム · レベルよりも大きくならないよう、第 1 の差信号生成工程で生成された差信号、第 1の遅延工程で生成された複数個の差信号及び第 1の合成工程で生成された信号を合成する工程であり、

第 4の合成工程は、第 2の差信号生成工程で生成された差信号と第 2の遅延工程で生成された複数個の差信号との合計のヴ才リューム - レベルが、第 2の合成工程で生成された信号のヴォリューム · レベルよりも大きくならないよう、第 2の差信号生成工程で生成された差信号、第 2の遅延工程で生成された複数個の差信号及び第 2の合成工程で生成された信号を合成する工程であることを特徴とする請求の範囲第 1 6項記載の集音された音の処理方法。

2 3. 第 3の合成工程は、第 1 の合成工程で生成された信号のヴ才リューム · レベルを 1 とした場合、第 1の差信号生成工程で生成された差信号と第 1の遅延工程で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが 0. 3〜 0. 8で合成する工程であり、第 4の合成工程は、第 2の合成工程で生成された信号のヴォリューム * レベルを 1 とした場合、第 2の差信号生成工程で生成された差信号と第 2の遅延工程で生成された複数個の差信号との合計のヴオリユー厶 . レベルが 0 . 3〜0 . 8で合成する工程であることを特徵とする請求の範囲第 2 2項記載の集音された音の処理方法。

2 4 . 請求の範囲第〗項〜請求の範囲第 2 3項のいずれかに記載されたマイクロフ才ン装置又は音の処理方法により処理された音が記録されてなることを特徴とする記録媒体。

2 5 . 請求の範囲第 1 項〜請求の範囲第 2 3項のいずれかに記載されたマイクロフォン装置又は音の処理方法により処理された音を放送することを特徴とする放送方法。

2 6 . 左前方を第〗のチャンネル、左後方を第 2のチャンネル、も前方を第 3のチャンネル、右後方を第 4のチャンネルとして 4チャンネル集音された音を 2チャンネルに変換するチヤンネル変換ンス了厶でめって、

前記第 1 のチャンネルの信号と、周波数補正された第 2のチャンネルの信号とを合成する第〗の合成手段と、

を有することを特徴とするチャンネル変換システム。

2 7 . 周波数補正手段は、第 2のチャンネルの信号と第 4のチャンネルの信号とに対し、縦軸に音圧を、横軸に周波数をとつてプロッ卜した場合に、高域でうねりが生じるように周波数補正する手段であることを特徴とする請求の範囲第 2 6項記載のチャンネル変換システム。

2 8. 周波数補正手段は、 5 0 0から 1 1 0 0 H zにかけて 9 d B程度の大きな落ち込みと、 2 0 0 0から 3 0 0 0 H zにかけて 3 d B程度の銳ぃ山を持ち、 4 0 0 0 H zから 1 6 0 0 0 H zにかけて減衰していいく周波数特性を第 2のチャンネルと第 4のチャンネルとの信号に与えるように構成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 7項記載のチャンネル変換システム。

2 9. 音信号を処理する音信号処理システムであって、第 1 のチャンネル信号から第 2のチャンネル信号を減算し、差信号を生成する第 1 の差信号生成手段と、

第 2のチャンネル信号から第〗のチャンネル信号を減算し、差信号を生成する第 2の差信号生成手段と、

前記第 1 の差信号生成手段で生成された差信号を順次所定の時間遅延させ、互いに遅延時間が異なる複数個の差信号を生成する第 1 の遲延手段と、

前記第 2の差信号生成手段で生成された差信号を順次所定の時間遅延させ、互いに遅延時間が異なる複数個の差信号を生成する第 2の遲延手段と、

前記第 1 のチャンネル信号、前記第 1 の差信号生成手段で生成された差信号及び前記第 1の遅延手段で生成された複数個の差信号を合成する第 1の合成手段と、

前記第 2のチャンネル信号、前記第 2の差信号生成手段で生成された差信号及び前記第 2の遲延手段で生成された複数個の差信号を合成する第 2の合成手段と有することを特徵とする音信号処理システム。

3 0 . 第 1及び第 2の遅延手段の遅延時間が 0 . 5〜 1 . 0 m s e cであることを特徴とする請求の範囲第 2 9項記載の音信号処理システム。

3 1 . 第 1の合成手段は、第 1 の差信号生成手段で生成された差信号と第 1 の遅延手段で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが、第 1 のチヤンネル信号のヴ才リューム · レベルよりも大きくならないよう、第 1 の差信号生成手段で生成された差信号、第 1 の遅延手段で生成された複数個の差信号及び第 1のチヤンネル信号を合成するように構成されており、

第 2の合成手段は、第 2の差信号生成手段で生成された差信号と第 2の遅延手段で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが、第 2のチヤンネル信号のヴォリューム · レベルよりも大きくならないよう、第 2の差信号生成手段で生成された差信号、第 2の遅延手段で生成された複数個の差信号及び第 2のチャンネル信号を合成するように構成されていることを特徴とする請求の範囲第 2 9項記載の音信号処理システム。

3 2 . 第 1 の合成手段は、第 1 のチャンネル信号のヴ才リューム · レベルを 1 とした場合、第 1 の差信号生成手段で生成された差信号と第〗の 5ί手段で^^された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レベルが 0 . 3〜 0 . 8で合成するように構成されていお第 2の合成手段は、第 2のチャンネル信号のヴ才リューム · レベルを 1 とした場合、第 2の差信号生成手段で生成された差信号と第 2の遅延手段で生成された複数個の差信号との合計のヴォリューム · レべルが 0. 3〜 0 · 8で合成するように構成されていることを特徵とする請求の範囲第 3 1項記載の音信号処理システム。