JP5320303B2 - 音響再生装置および映像音響再生システム - Google Patents

Description

本発明は、テレビ受像器などの映像再生装置と一緒に用いられる音響再生装置、および音響再生装置と映像再生装置とを組み合わせた映像音響再生システム、特にステレオ方式やマルチチャンネル方式で音を再生する音響再生装置および映像音響再生システムに関するものである。

近年、鮮明な映像を再生する薄型大画面テレビ受像器と、優れた音質を有するスピーカと増幅器で構成された音響再生装置とを組み合わせて、家庭内でいわゆるホームシアターを楽しむユーザーが増えてきている。通常、テレビ受像器はテレビラックや、高さの低い台（以下、ローボードと略称）などの家具の上に置かれて用いられている。このため、テレビ画面の中央の高さは、視聴時における視聴者の目線の高さに近くなる。しかし、音響再生装置において音を発生させるスピーカは、テレビ画面の中央の位置より下方に配置される場合が多い。

テレビ受像器に内蔵される音響再生装置においても同様な配置状態を持つ装置が多い。例えば、テレビ受像器の横幅をできるだけ小さく抑えるために、スピーカをテレビ画面の下側に取り付ける場合である。

上記のようないずれの場合においても、音が映像とは異なった位置から聴こえてくるため、映像と音像が一致せず、視聴者は違和感を覚えるという問題があった。例えば、喋っている人の顔がテレビ画面の中央に映っているのに対して、その人の声がテレビ画面よりも下の方から聴こえてくるような場合などは、視聴者は著しい違和感を覚える。したがって、下方にあるスピーカからの再生音の音像を上昇させることが可能であれば、上記のような問題を解決することができる。

上記のような問題を解決するために、テレビ画面より下方に配置されたスピーカからの再生音の音像を上昇させることを目的とした音響再生装置が、日本の特開平５−２１９５９７号公報に提案されている。この従来の音響再生装置ついて図２１、図２２および図２３を参照しつつ説明する。

図２１は、特開平５−２１９５９７号に開示された従来の音響再生装置の構成を示すブロック図である。図２１に示す従来の音響再生装置は、入力信号源４４からの信号が位相補正回路４８により位相が補正されて、ミキシング回路５０の一方の端子に入力される。また、入力信号源４４から７ｋＨｚを中心とする信号成分がフィルター回路４３により抽出されて、ブースト回路４７で増幅された後に、ランダム信号発生器４９ａからの信号によって作動するスイッチ回路４９ｂにより制御された信号が、ミキシング回路５０の他方の端子に入力される。ミキシング回路５０においては、位相補正回路４８により位相が補正された信号と、スイッチ回路４９ｂにより制御された信号とをミキシングして、スピーカ４１に出力する。スピーカ４１においては、ミキシングされた信号を再生する。

なお、ブースト回路４７などにおける位相推移が極めて少ない場合には、位相補正回路４８を省略することができる。スイッチ回路４９ｂは、ブーストされた信号に切り替えた瞬間に音像上昇感が最も強いため、絶えず信号を切り替えるために設けられている。

図２２は、音源が聴取者の真正面に配置されたとき、ずなわち、スピーカの放射軸（中心軸）が水平であり、その中心軸上に聴取者の耳が配置されている時を正中面０°とした場合において、正中面上方３０°（＋３０°）の位置と、正中面下方３０°（−３０°）の位置とにある音源から聴取者の耳に届く音に対する耳の感度を示す音圧周波数特性図である。正中面上方３０°（＋３０°）とは、正中面において音源が水平線に対して鉛直上方へ３０°の仰角を持つ線上に配置されている場合である。また、正中面下方３０°（−３０°）とは、正中面において音源が水平線に対して鉛直下方へ３０°の伏角を持つ線上に配置されている場合である。

図２３は、図２２に示した正中面下方３０°（−３０°）の耳の感度を示す音圧周波数特性を０ｄＢの軸で上下に反転した逆特性と、正中面上方３０°の耳の感度を示す音圧周波数特性とを加算した音圧周波数特性図である。図２１に示す音圧周波数特性においては、７ｋＨｚを中心とする周波数帯域に１つのピークが形成されている。
図２１に示した従来の音響再生装置においては、図２３に示した音圧周波数特性に基づいて、フィルター回路４３により７ｋＨｚの周波数を中心とする周波数帯域を抽出し、抽出された７ｋＨｚの周波数を中心とする周波数帯域をブースト回路４７によりブーストして、スピーカ４１において再生している。なお、近年ではもっぱら、耳の感度を示す音圧周波数特性は頭部伝達関数と呼ばれているため、以下の説明においては頭部伝達関数の用語を用いる。

正中面下方３０°（−３０°）の位置に音源がある場合、正中面下方３０°の頭部伝達関数を０ｄＢの軸で上下に反転した逆特性の信号を形成して、その信号によりスピーカ４１から再生することにより、正中面０°の方向（聴取者の真正面）から音が聴こえるように補正される。さらに、この逆特性に正中面上方３０°（＋３０°）の方向の頭部伝達関数を重畳することにより、正中面上方３０°（＋３０°）の方向から音が聴こえるように補正ができる。したがって、スピーカが聴取者の耳より下方にあっても、聴取者の耳より上方にスピーカがあるかのごとく聴こえるように、補正することが可能であると考えられていた。

また、『J.BLAUERT “Sound Localization in the Median Plane”, ACUSTICA vol.22, 205-213, 1969/70（以下、BLAUERTと略称）』には、８ｋＨｚ付近の音は頭上から聴こえるような感覚を人間に与えるという実験結果が示されていた。このような文献から、７〜８ｋＨｚの周波数帯域の音を強調することにより、テレビ画面の中央よりも下方にスピーカが配置されている場合であっても、そのスピーカによる音像を上昇させて、音像と映像の位置を一致させることができるとした音響再生装置が提供されている。

特開平５−２１９５９７号公報

J.BLAUERT "Sound Localization in the Median Plane", ACUSTICA vol.22, 205-213, 1969/70

しかしながら、特開平５−２１９５９７号公報に示されたように７ｋＨｚを中心とする周波数帯域をブーストして再生する音響再生装置、或いはBLAUERTに基づいて７〜８ｋＨｚの周波数帯域の音を強調して再生する音響再生装置では、音像上昇効果が乏しく、またその効果が個人差により大きく異なるという問題点があった。さらに、必要な音像上昇効果を得ようとすると、７〜８ｋＨｚの音を大幅に強調しなければならず、再生音の音色が大きく変化して、音にクセのある不自然な音質になるという問題点があった。これら問題点については、後述する本発明の実施の形態１の説明においても詳しく説明する。

本発明は、上記のような従来の音響再生装置における問題点を解決するものであり、高い音像上昇効果が個人差により異なることなく得られて、音像と映像を一致させることができるばかりでなく、音にクセのない自然な音質が得られる音響再生装置および映像音響再生システムを提供することを目的とする。

本発明に係る第１の観点の音響再生装置は、映像再生装置の画面中央よりも下方から音を放射するスピーカと、前記スピーカを駆動する増幅器と、補正した周波数特性を有する信号を前記増幅器に出力する周波数特性補正部と、を備え、
前記周波数特性補正部は、聴取位置へ前記スピーカより放射される再生音の音圧周波数特性が第１のピークと第２のピークを有するように周波数特性を形成し、前記第１のピークの中心周波数を６ｋＨｚ±１５％の範囲内、前記第２のピークの中心周波数を１３ｋＨｚ±２０％の範囲内とし、
前記スピーカから放射される再生音の音圧周波数特性は、中心周波数が８ｋＨｚ±１０％においてディップが形成された特性曲線を有している。このように構成された第１の観点の音響再生装置は、実際の人間の平均的な頭部伝達関数に合致した正中面方向の高精度の音響特性補正が可能となる。このため、第１の観点の音響再生装置は、高い音像上昇効果が個人差により異なることなく得られて、音像と映像が一致するばかりでなく、ピークのレベルを極端に高くする必要がなくなるために、音にクセの少ない自然な音質を得ることができる。また、このように構成された第１の観点の音響再生装置は、より一層、頭部伝達関数に合致するように正中面方向の高精度な音響特性の補正ができるため、音像と映像をより一層一致させることが可能となる。

本発明に係る第２の観点の音響再生装置は、前記第１の観点の音響再生装置における前記第１のピークのレベルを３ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内とし、前記第２のピークのレベルを３ｄＢ以上２５ｄＢ以下の範囲内としている。このように構成された第２の観点の音響再生装置は、音色の変化を小さくできるため、より一層、音にクセのない自然な音質を得ることができる。

本発明に係る第３の観点の音響再生装置は、前記第１の観点または前記第２の観点の音響再生装置における前記第１のピークまたは前記第２のピークが、前記スピーカ自体の音圧周波数特性を利用して構成されている。このように構成された第３の観点の音響再生装置は、周波数特性補正部の構成を簡単にできるため、音響再生装置のコストアップを抑えることが可能となる。

本発明に係る第４の観点の音響再生装置は、前記第１の観点または前記第２の観点の音響再生装置における前記ディップが、前記スピーカ自体の音圧周波数特性を利用して構成されている。このように構成された第４の観点の音響再生装置は、周波数特性補正部の構成を簡単にできるため、音響再生装置のコストアップを抑えることが可能となる。

本発明に係る第５の観点の音響再生装置は、前記第１の観点乃至前記第４の観点の音響再生装置における前記第１のピークまたは前記第２のピークのレベルまたはＱ値が調整可能に構成されている。このように構成された第５の観点の音響再生装置は、音像上昇効果と音の自然さのバランスを自由に調整することができる。また第５の観点の音響再生装置は、スピーカの設置場所に応じて音像上昇効果を自由に調整することが可能となる。

本発明に係る第６の観点の音響再生装置は、前記第１の観点乃至前記第４の観点の音響再生装置における前記周波数補正部が、聴取位置へ前記スピーカより放射される再生音の音圧周波数特性における高域レベルを所定レベルだけブーストするよう構成されている。このように構成された第６の観点の音響再生装置は、音像上昇効果と音の自然さのバランスを自由に調整することができるとともに、特定のスピーカ、例えばスピーカの前面がパンチングネットで覆われている場合や、横長楕円形のスピーカの場合において生じる高域の減衰現象を解消することが可能となる。

本発明に係る第７の観点の映像音響再生システムは、前記の第１の観点乃至第６の観点の音響再生装置と、映像再生可能な映像再生装置とを組み合わせて形成されている。このように構成された第７の観点の映像音響再生装置は、個人差により異なることがなく、音像と映像が一致した、音にクセの少ない自然な音質により映像を楽しむことができる。

本発明によれば、高い音像上昇効果が個人差により異なることなく得られて、音像と映像が一致するばかりでなく、音にクセのない自然な音質が得られる音響再生装置および映像音響再生システムを提供することができる。

本発明に係る実施の形態１の音響再生装置を含む映像音響再生システムと視聴者との関係を示す図 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の構成を示す正面図 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の構成を示すブロック図 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置のセンターチャンネルの周波数特性補正部の周波数特性図 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置のセンターチャンネルのスピーカの放射軸上から正中面上方２０°（＋２０°）の音圧周波数特性図 正中面０°方向の音源に対する頭部伝達関数の周波数特性図 正中面下方約２０°（−２２．５°）の方向の音源に対する頭部伝達関数の周波数特性図 正中面０°方向の音源に対する頭部伝達関数から、正中面下方約２０°（−２２．５°）の方向の音源に対する頭部伝達関数を減算した周波数特性図 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を示す視聴実験結果のグラフ 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を示す視聴実験結果のグラフ 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を示す視聴実験結果のグラフ 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を示す視聴実験結果のグラフ 本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を示す視聴実験結果のグラフ 本発明に係る実施の形態２の音響再生装置を含む映像音響再生システムの構成を示す正面図 本発明に係る実施の形態２の音響再生装置の構成を示すブロック図 本発明に係る実施の形態３の音響再生装置を含む映像音響再生システムの構成を示す正面図 本発明に係る実施の形態３の音響再生装置の構成を示すブロック図 本発明に係る実施の形態３の音響再生装置のフロントチャンネルのスピーカの中心軸上から垂直上方１０°であり、且つ水平３０°の位置で聴取した再生音の音圧周波数特性図 本発明に係る実施の形態４の音響再生装置を含む映像音響再生システムの構成を示す正面図 本発明に係る実施の形態４の音響再生装置の構成を示すブロック図 従来の音響再生装置の構成を示すブロック図 従来の音響再生装置における、正中面上方３０°（＋３０°）および正中面下方３０°（−３０°）の音源から聴取者の耳に届く音に対する耳の感度の音圧周波数特性図 従来の音響再生装置における、正中面下方３０°（−３０°）の耳の感度特性の逆特性、および正中面上方３０°（＋３０°）の耳の感度特性とを加算した音圧周波数特性図

以下に本発明の音響再生装置を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施の形態においては、本発明の音響再生装置を映像再生装置である薄型大画面のテレビ受像器と組み合わせて映像音響再生システムとして用いた場合について説明する。ただし、以下の実施の形態の構成は例示であって本発明をこれらの実施の形態の構成に限定するものではなく、同様の技術的思想に基づくものは本発明に含まれるものである。

（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の構成について、図１から図５を参照しつつ説明する。図１は、実施の形態１の音響再生装置を含む映像音響再生システムの構成を示す側面図であり、実施の形態１の音響再生装置が映像再生装置である薄型大画面のテレビ受像器と組み合わせて用いられている場合の視聴者との位置関係を示している。図２は実施の形態１の音響再生装置が映像再生装置と組み合わせた映像音響再生システムの正面図であり、図３は実施の形態１の音響再生装置の内部構成を示すブロック図である。図４および図５は実施の形態１の音響再生装置における周波数特性図の例示である。

図１に示すように、実施の形態１の音響再生装置が映像再生装置と組み合わせた映像音響再生システムにおいては、ラック１ｄの上に、いわゆるプラズマテレビや液晶テレビなどの薄型大画面を有するテレビ受像器である映像再生装置５が置かれている。映像再生装置５が置かれているラック１ｄの内部には３つのスピーカ１ａ、１ｂ、１ｃが配置されている。したがって、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃは、映像再生装置５の画面５ａの下側に配置されて、画面５ａより下方から音を放射する構成である。

図２に示すように、ラック１ｄ内に設けられた３つのスピーカは、ラック１ｄの左側に配置されたフロントＬチャンネルのスピーカ１ａ、ラック１ｄの中央に配置されたセンターチャンネルのスピーカ１ｂ、そしてラック１ｄの右側に配置されたフロントＲチャンネルのスピーカ１ｃである。このため、フロントＬチャンネルのスピーカ１ａは画面５ａの左下側から音を放射し、センターチャンネルのスピーカ１ｂは画面５ａの中央下側から音を放射し、そしてフロントＲチャンネルのスピーカ１ｃは画面５ａの右下側から音を放射する構造である。各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃはいずれも同じ口径６．５ｃｍのフルレンジユニットである。

図３の音響再生装置のブロック図に示されているように、それぞれのスピーカ１ａ、１ｂ、１ｃは、フロントＬチャンネルの増幅器２ａ、センターチャンネルの増幅器２ｂ、およびフロントＲチャンネルの増幅器２ｃによりそれぞれ駆動される。実施の形態１の音響再生装置においては、各増幅器２ａ、２ｂ、２ｃの出力はいずれも５０Ｗである。

各増幅器２ａ、２ｂ、２ｃの前段にはそれぞれフロントＬチャンネルの周波数特性補正部３ａ、センターチャンネルの周波数特性補正部３ｂ、フロントＲチャンネルの周波数特性補正部３ｃがそれぞれ接続されている。これらの周波数特性補正部３ａ、３ｂ、３ｃはそれぞれＤＳＰ（Digital Signal Processor)を用いたデジタルフィルター回路である。ソースから入力された信号は、信号出力器４において各チャンネル用の信号にデコードされて、各周波数特性補正部３ａ、３ｂ、３ｃに入力される。各周波数特性補正部３ａ、３ｂ、３ｃにおいては、後述するように周波数特性を補正、変更して各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃに所望の信号を出力する。実施の形態１の音響再生装置における各周波数特性補正部３ａ、３ｂ、３ｃは、周波数特性を補正、変更するイコライザで構成されている。

図１に示した実施の形態１の音響再生装置を組み合わせた映像音響再生システムにおいて、床面から各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの放射軸（中心軸）までの高さＨ１は、約３７ｃｍである。ラック１ｄの高さは約４５ｃｍであり、チェストなどの家具に比べてやや低めである。高さＨ２は、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの中心軸から映像再生装置５の画面５ａの中心までの高さである。したがって、床面から映像再生装置５の画面５ａの中心までの高さは、Ｈ１＋Ｈ２である。
高さＨ３は、床面から視聴者６の目と耳までの高さである。視聴者６において、一般的に床面から目の高さと耳までの高さは殆ど同じである。Ｄ１は、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃのエッジから視聴者６の耳までの水平距離であり、Ｄ２は映像再生装置５の画面５ａから視聴者６の目までの水平距離、即ち視聴距離である。スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃまでの距離Ｄ１と、画面５ａまでの距離Ｄ２は、実質的に同等の距離である。

図１において、α１は、視聴者６の耳の位置から各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの中心位置までを結ぶ線と、視聴者６の目（または耳）の位置から映像再生装置５の画面５ａの中心位置とを結ぶ線（目線）との間の伏角である。α２は、視聴者６の耳の位置から各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの中心位置までを結ぶ線と、視聴者６の耳の位置の水平線との間の伏角である。

床面から映像再生装置５の画面５ａの中心までの高さＨ１＋Ｈ２は、床面から視聴者６の目と耳までの高さＨ３と、近い値である。各家庭において、ラックやローボードの上にテレビ受像器を置いて座って視聴する場合、画面５ａの中心が目の高さ近くになるように調整することが通常である。したがって、２つの伏角α１と伏角α２はほぼ同じ値となる。

表１は、図１に示した実施の形態１の音響再生装置を組み合わせた映像音響再生システムにおける映像再生装置の各種画面サイズと視聴距離Ｄ２[mm]を変化させたときの伏角α１［deg]を示す一覧表である。表１において、太い斜字で示した伏角α１は最大値であり、各種視聴距離Ｄ２を各種画面サイズにおける視聴最少距離とした場合である。この各種視聴距離Ｄ２とは、高品位テレビジョンの高精細度画像を見ることができる最少距離である。この最小距離は、一般的に画面サイズの縦寸法の２倍の距離とされている。
表１から分かるように、伏角αは最大でも約２５°であり、一般家庭での通常のテレビ受像器の視聴距離の１．５ｍ〜３ｍ程度の距離においては、伏角αは１５°から２０°の範囲の値になる。

したがって、実施の形態１の音響再生装置においては、上記の実際の一般家庭での使用実態に合わせて、テレビ画面より下方に配置された各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの音像を上昇させる角度を２０°程度を目標とした。即ち、伏角α１は伏角α２とほぼ同じ角度であるので、実施の形態１の音響再生装置においては、正中面下方の伏角２０°（−２０°）の音源の音像を視聴者６の真正面の位置に上昇させるよう構成した。以下、音源の音像を上昇させる方法について詳細に説明する。

図４は実施の形態１の音響再生装置におけるセンターチャンネルの周波数特性補正部３ｂの周波数特性図である。図５は実施の形態１の音響再生装置におけるセンターチャンネルのスピーカ１ｂの放射軸（中心軸）から垂直上方２０°の再生音における音圧周波数特性図である。図５において、実線Ａは実施の形態１の音響再生装置における周波数特性補正部３ｂが機能している場合を示し、破線Ｂは実施の形態１の音響再生装置において周波数特性補正部３ｂが設けられていない場合を示している。

図４に示すように、センターチャンネルの周波数特性補正部３ｂの周波数特性曲線は、第１のピークＰ１と第２のピークＰ２の２つのピークを有している。第１のピークＰ１の中心周波数は６ｋＨｚ、レベルは６ｄＢ、Ｑ値は７であった。また、第２のピークＰ２の中心周波数は１３ｋＨｚ、レベルは１０ｄＢ、Ｑ値は４であった。ここで、Ｑ値とは一般的に下記式（１）で定義される。

Ｑ＝ω０／（ω２−ω１） （１）

式（１）において、ω０はピークにおける周波数、ω１はピークの左側において振動エネルギー（レベル）がピークの半値となる周波数、ω２はピークの右側において振動エネルギー（レベル）がピークの半値となる周波数である。Ｑ値が大きければピークが鋭く波形幅が狭いことを示し、反対にＱ値が小さければピークが緩やかで波形幅が広いことを示す。

フロントＬチャンネルの周波数特性補正部３ａの周波数特性、およびフロントＲチャンネルの周波数特性補正部３ｃの周波数特性において、第１のピークＰ１の周波数と第２のピークＰ２の周波数とＱ値は、センターチャンネルの周波数特性補正部３ｂの周波数特性と同じである。しかし、周波数特性補正部３ａおよび周波数特性補正部３ｃにおいては、第１のピークＰ１のレベルを４ｄＢ、第２のピークＰ２のレベルを７ｄＢとしており、センターチャンネルの周波数特性補正部３ｂよりもレベルを少し小さくしている。

図５において、実線Ａがセンターチャンネルのスピーカ１ｂの中心軸上から垂直上方２０°の音圧周波数特性を示す実線Ａ、および周波数特性補正部を設けない場合の音圧周波数特性を示す破線Ｂから分かるように、実線Ａの音圧周波数特性曲線は、６ｋＨｚで約６ｄＢのピークと、１３ｋＨｚで約８ｄＢのピークを有している。また、発明者の実験によれば、フロントＬチャンネルのスピーカ１ａの中心軸から垂直上方２０°の音圧周波数特性曲線、およびＲチャンネルのスピーカ１ｃの中心軸から垂直上方２０°の音圧周波数特性曲線は、それぞれ６ｋＨｚで約４ｄＢのピークと、１３ｋＨｚで約５ｄＢのピークを示していた。

次に、上記のように構成した実施の形態１の音響再生装置の原理、作用、効果について、添付の図６乃至図１３を参照しつつ詳細に説明をする。併せて、従来の音響再生装置における問題点についても詳しく説明する。

図６は聴取者が正中面０°の方向（音源の真正面方向）にいる場合の音源に対する聴取者の頭部伝達関数の周波数特性図である。図７は正中面下方約２０°（−２２．５°）の方向の音源に対する聴取者の頭部伝達関数の周波数特性図である。図６および図７に示す周波数特性曲線は、近年の頭部伝達関数の研究結果にもとづくものであり、数十人に及ぶ被験者の詳細な頭部伝達関数の周波数特性データ（Copyright(c)2001 The Regents of the University of California. Al l Rights Reserved）の中から、代表平均的な４人の頭部伝達関数の周波数特性を重ね描きして図示したものである。

発明者は、図６および図７に示す周波数特性曲線に基づいて図８に示す周波数特性曲線を算出し、刮目すべき特性を見いだした。図８は、図６に示す正中面０°の方向の音源に対する頭部伝達関数から、図７に示す正中面下方約２０°（−２２．５°）方向の音源に対する頭部伝達関数を減算した周波数特性図である。即ち、正中面下方約２０°（−２２．５°）方向の音源に対する頭部伝達関数に、図８に示す周波数特性を加算することにより、音源の音像が約２０°（２２．５°）上昇することが理解できる。

図８の周波数特性図に示されているように、各周波数特性において周波数６ｋＨｚ付近と周波数１３ｋＨｚ付近のレベルが特に高くなっている。この結果に基づいて、本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの中心軸から垂直上方２０°の位置にいる視聴者６に対して、視聴者の耳にテレビ画面の位置にある音像から届くように、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの再生音における音圧周波数特性において、中心周波数６ｋＨｚに第１のピークを設け、中心周波数１３ｋＨｚに第２のピークを設けている。

上記のように、実施の形態１の音響再生装置は、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの再生音の音圧周波数特性に２つのピークが形成されるよう構成されている。実施の形態１の音響再生装置においては、テレビ画面の下方にある各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃからの再生音の音圧周波数特性が、視聴者６の真正面にあるテレビ画面の方向から視聴者６の耳に届くときの再生音の音圧周波数特性に近づくように補正されている。このため、実施の形態１の音響再生装置を用いた映像音響再生システムにおいては、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃからの再生音が視聴者６の真正面方向、即ちテレビ画面から到来しているように視聴者６に感じさせることができる。

前述の背景技術の欄で説明したように、従来の音響再生装置においては、７〜８ｋＨｚの範囲の１つ周波数の音のみをブーストして再生し、音像を上昇させるよう試みられていた。しかし、このような従来の音響再生装置では、音像上昇効果が乏しく、またその効果が個人差により大きく異なるという問題点を有していた。この問題点は、前述のように音響再生装置からの再生音の周波数特性において２つの特定の周波数帯域にピークを設けることにより解決されることが発明者の実験などから知見された。この知見に基づいて、本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、音響再生装置からの再生音の周波数特性が特定の周波数で２つのピークを有するように構成して、音像位置を確実に上昇させている。

前述のように、従来の音響再生装置においては、古い頭部伝達関数のデータなどに基づき、補正のための中心周波数を７〜８ｋＨｚとしていた。このため、実際の平均的な人間の頭部伝達関数から補正周波数がずれていたことも、音像上昇効果が小さく、また個人差による違いが大きかった要因の１つと考えられる。本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、正中面の頭部伝達関数のデータとして近年の精度の高いデータを用いて実験を行いその実験結果に基づいて構成されているため、音像の位置を確実に上昇させることができる信頼性がさらに高い装置となっている。

本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、頭部伝達関数の目標補正角度、即ち伏角αを従来の音響再生装置のように３０°〜４５°のようにむやみに大きくせず、例えば約２０°（２２．５°）のように、使用実態と合わせた比較的小さな角度としている。

本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、従来の音響再生装置と違い、スピーカからの再生音の周波数特性において２つのピークが形成されている。このように再生音に２つのピークを形成することにより、高い音像上昇効果を得ながら、音にクセのない自然な音質を実現することができることが確認できた。この効果について、図９および図１０を参照しつつ説明する。図９および図１０は、本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を確認するために行った、視聴者に対する視聴実験結果を示すグラフである。

この視聴実験は、図１および図２に示したように、実施の形態１の音響再生装置の上に薄型大画面テレビ受像器である映像再生装置５を配置し、その画面５ａの真正面に被験者である視聴者６が座った状態で行った。視聴実験において、被験者は、ニュース、映画などを、映像と共にセリフや歌声を一緒に視聴しつつ、音響再生装置における周波数特性補正部の有る場合、および周波数特性補正部の無い場合を切り替えて、音像上昇効果の有無と音のクセが気になるか否かを評価した。

図９は、視聴実験において、音響再生装置の再生音の音圧周波数特性における第２のピークＰ２の中心周波数が１３ｋＨｚであり、レベルが８ｄＢとして固定し、第１のピークＰ１のレベルを変更して、第１のピークＰ１の好ましいレベルを抽出した。

図１０は、視聴実験において、音響再生装置の再生音の音圧周波数特性において第２のピークＰ２がなく、第１のピークＰ１を変更して、第１のピークＰ１の好ましいレベルを抽出した。この視聴実験における被験者は、正常な聴力をもつ２０歳台から５０歳台の男女、計２０名であり、特定の年齢層に偏ることなく分布している。

図９および図１０から明らかなように、再生音の音圧周波数特性における第１のピークＰ１のレベルを高くするほど音像上昇効果は大きくなるが、音にクセがあり不自然であると答えた人も多くなるという実験結果が得られた。

また、図１０から理解できるように、第２のピークＰ２がない場合には、第１のピークＰ１のレベルを１２ｄＢにすれば大部分の人、即ち９０％以上の人が音像上昇効果を感じると答えたが、半数近くの人が音にクセがあり気になると答えた。逆に、第１のピークＰ１のピークレベルを５ｄＢとすれば、音にクセがあると答えた人はいなくなるが、音像上昇効果があると答えた人は半分であった。

一方、図９に示すように、第１のピークＰ１と共に第２のピークＰ２を再生音の周波数特性に形成すると、第１のピークＰ１のレベルが５ｄＢであっても大部分の人、即ち８０％以上の人が音像上昇効果があると答えており、且つ音にクセがあると答えた人もいなかった。そして、第１のピークＰ１のレベルを６ｄＢとすると、即ち実施の形態１の音響再生装置において設定したピークレベルに設定すると、全ての人が、音像上昇効果があると答えており、音にクセがあると答えた人は殆どいなかった。

以上のように、音響再生装置の再生音の周波数特性において第１のピークＰ１と共に第２のピークＰ２を形成することにより、音のクセを大きくすることなく、個人差により異なることがない高い音像上昇効果を持つことができ、音像上昇効果を大幅に改善することができる。したがって、上記のように再生音の周波数特性において２つのピークを形成することにより、音像と映像が一致するばかりでなく、音にクセのない自然な音質が得られることが分かった。

第１のピークＰ１の他に第２のピークＰ２を形成することにより、上記の改善ができる一つの理由は、第１のピークＰ１だけの場合よりも、実際の人間の平均的な頭部伝達関数に対応して音像を真正面方向となるように、音響特性に対して高精度な補正ができるためである。

また、第１のピークＰ１の他に第２のピークＰ２を形成することにより、上記の改善ができるもう一つの大きな理由は、第２のピークＰ２を中心周波数が１３ｋＨｚ付近としている点である。このように非常に高い周波数の音は、それ自体の音像定位が曖昧であるため、第２のピークＰ２の高音を強調することにより、スピーカの音像位置検知を曖昧にするという作用がある。例えば、ブラウン管テレビ受像器の水平発振用トランスが発する１５．７ｋＨｚのキーンという非常に高い音は、どこで鳴っているのかが分かりにくいことがよく知られている。第２のピークＰ２の周波数は、１３ｋＨｚ付近であり、人間の耳の感度が低下する高い周波数であるため、第２のピークＰ２のピークレベルを高くしても音のクセを感じにくいという特性がある。

人間においては、加齢するほど高音域の可聴限界周波数が低下することが知られている。例えば、２０歳台では可聴上限周波数は２０ｋＨｚ付近であるが、５０歳台では２０ｋＨｚの高音は殆ど聴こえなくなり、容易に聴き取れるのは１６ｋＨｚ前後までである。したがって、第２のピークＰ２の周波数である１３ｋＨｚの高音は、中高年の人にとっては可聴上限周波数に近く、相当にピークレベルを高くしても音のクセを感じない領域である。

前述のように、従来の音響再生装置においては、第１のピークＰ１の周波数が実際の人間の平均的な頭部伝達関数の周波数からずれていたため、音像上昇効果に個人差により大きく異なるという問題が発生していた。また、従来の音響再生装置は、１つのピークしか備えていないため、ある程度の音像上昇効果を得るためには一つしかないピークのレベルを大幅に高くせざるを得なかった。その結果、従来の音響再生装置においては、音のクセが非常に大きくなり、音像上昇とクセのない自然な音質を両立させることができなかった。

例えば、従来の音響再生装置において、再生音の音圧周波数特性の第１のピークＰ１のレベルを図８に示したように約２０ｄＢとして実際に視聴実験を行ったところ、音のクセが大きすぎて実用にならなかった。

実施の形態１の音響再生装置においては、再生音の音圧周波数特性の第１のピークＰ１と第２のピークＰ２のレベルについて前述の視聴実験を行って、実用になる好ましい周波数範囲を調べた。その結果、第１のピークＰ１のレベルについては図９に示すように、半数以上の人が効果を感じるには３ｄＢ以上のレベルが必要であり、また音にクセを感じ不自然に思う人を半数以下にするためには１２ｄＢ以下のレベルにすることが必要であった。

再生音の音圧周波数特性における第２のピークＰ２のレベルについては、３ｄＢ以上に設定しなければ第２のピークＰ２を設けることによる音像上昇効果の改善が見られなかった。また、ピークレベルが２５ｄＢを越えると、音にクセを感じ不自然に思う人が多くなり、好ましくなかった。この第２のピークＰ２に関するレベルについて、図１１を参照しつつ説明する。

図１１は実施の形態１の音響再生装置の効果を示す視聴実験の結果を示すグラフである。この視聴実験においては、第１のピークＰ１の中心周波数を６ｋＨｚ、レベルを６ｄＢ、Ｑ値を７とした。また、第２のピークＰ２の中心周波数を１３ｋＨｚ、Ｑ値を４として、そのピークレベルを変化させながら、前述の図９および図１０の視聴実験と同様に被験者に対する実験を行った。

図１１のグラフから明らかなように、第２のピークＰ２のレベルが２ｄＢ以下では、図１０に示したグラフにおける第１のピークＰ１のレベルが６ｄＢの場合と同様の音像上昇効果しか得られておらず、第２のピークＰ２を形成したことによる効果の向上が認められなかった。第２のピークＰ２のレベルが３ｄＢの場合は、８０％の人が音像上昇効果があると答えており、音像上昇効果の向上が認められた。

一方、第２のピークＰ２のレベルが３０ｄＢ以上の場合には、被験者の全員が音像上昇効果を認めたが、殆どの被験者が音にクセがあると感じていた。第２のピークＰ２のレベルが８ｄＢ以上で２５ｄＢ以下においては、音にクセがあると答えた人が半数以下であった。なお、この視聴実験においては、第２のピークＰ２のレベルが６ｄＢのときには、被験者の全員が音像上昇効果を認め、音にクセがあると感じた人はいなかった。

本発明に係る実施の形態１の音響再生装置において、フロントＬチャンネルおよびフロントＲチャンネルの各スピーカ１ａ、１ｃの中心軸から垂直上方２０°の音圧周波数特性は、第１のピークＰ１のレベルを約４ｄＢ、第２のピークＰ２のレベルを約６ｄＢとし、センターチャンネルのスピーカ１ｂからの再生音における第１のピークＰ１および第２のピークＰ２の各ピークレベルよりも少し小さく設定している。これは、フロントチャンネルの各スピーカ１ａ、１ｃからの再生音にはセリフやボーカルよりも周波数範囲の広い楽器や効果音の信号が多く含まれるためであり、音のクセが分かりやすい音声が含まれる傾向にあることを考慮したためである。

一方、センターチャンネルのスピーカ１ｂからの再生音には、セリフやボーカルが多く含まれる傾向にある。これらの音は楽器の音や効果音に比べて、声のホルマント周波数スペクトルの高域レベルが低いことから、特に第２のピークＰ２のレベルを高くしても、聴きづらい音になりにくく、視聴者は違和感なく聞くことができる。

スピーカの再生音の音圧周波数特性における第１のピークＰ１の周波数については、図８から分かるように、頭部伝達関数の個人差から５ｋＨｚ〜７ｋＨｚの範囲がある。実際に実験を行った結果、第１のピークＰ１の中心周波数をこの範囲に設定することにより、高い音像上昇効果が得られることが分かった。以下、この音像上昇効果について図１２を参照しつつ説明する。

図１２は、本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を確認するために行った、視聴者に対する視聴実験結果を示すグラフである。この視聴実験は、第１のピークＰ１の中心周波数を変化させながら、図９および図１０に示した視聴実験と同様の視聴実験を行った。即ち、第１のピークＰ１のレベルを６ｄＢ、Ｑ値を７とし、第２のピークＰ２の中心周波数を１３ｋＨｚ、レベルを１０ｄＢ、Ｑ値を４として、第１のピークＰ１の中心周波数を変化させながら前述の２０名の被験者に音像上昇効果を評価させたものである。

図１２に示すグラフから明らかなように、第１のピークＰ１の中心周波数が５．５ｋＨｚ、６．０ｋＨｚ、６．５ｋＨｚの場合に音像が上昇したと回答した人が特に多かった。第１のピークＰ１の中心周波数が５．０ｋＨｚの場合と７．０ｋＨｚの場合には、音像上昇効果を感じた人が半数程度であり、個人差があった。第１のピークＰ１の中心周波数が４．５ｋＨｚ、４．０ｋＨｚの場合は音像上昇効果を感じた人が大幅に減り、画面の下方のスピーカから音が出ていることがかえって分かると答えた人が多かった。以上のことから、第１のピークＰ１の中心周波数は、少なくとも５ｋＨｚから７ｋＨｚの範囲内に設定すれば音像上昇効果が得られ、特に好ましくは５．５ｋＨｚから６．５ｋＨｚの範囲内に設定すれば優れた音像上昇効果が得られる。即ち、第１のピークＰ１の中心周波数は、６ｋＨｚ±１５％を目安に設定すればよい。

スピーカの再生音の音圧周波数特性における第２のピークＰ２の周波数については、図８から分かるように、頭部伝達関数の個人差から１０ｋＨｚ〜１６ｋＨｚの範囲がある。実際に実験を行った結果、第２のピークＰ２の中心周波数をこの範囲に設定することにより、高い音像上昇効果が得られることが分かった。以下、この音像上昇効果について図１３を参照しつつ説明する。

図１３は、本発明に係る実施の形態１の音響再生装置の効果を確認するために行った、視聴者に対する視聴実験結果を示すグラフである。この視聴実験は、第２のピークＰ２の中心周波数を変化させながら、図９および図１０に示した視聴実験と同様の視聴実験を行った。即ち、第１のピークＰ１の中心周波数を６ｋＨｚ、レベルを６ｄＢ、Ｑ値を７とし、第２のピークＰ２のレベルを１０ｄＢ、Ｑ値を４として、第２のピークＰ２の中心周波数を変化させながら前述の２０名の被験者に音像上昇効果を評価させたものである。

図１３に示すグラフから明らかなように、第２のピークＰ２の中心周波数が１２ｋＨｚ、１３ｋＨｚ、１４ｋＨｚの場合に音像が上昇したと回答した人が特に多かった。図１３のグラフを、図１０のグラフにおける第１のピークＰ１のレベルが６ｄＢの場合と比較すると、第２のピークＰ２の中心周波数が１６ｋＨｚ以上の場合には、第２のピークＰ２を設けても音像上昇効果があると答えた人が約７５％であり、向上していないことが分かる。これは、周波数が高すぎて聞こえにくくなり、第２のピークＰ２がない場合と差が無くなるためと考えられる。しかし、第２のピークＰ２の中心周波数が１５ｋＨｚの場合には、音像上昇効果が有ると答えた人が若干増えており、向上していると考えられる。

また、図１３のグラフを図１０のグラフにおける第１のピークＰ１のレベルが６ｄＢの場合と比較すると、第２のピークＰ２の中心周波数が１０ｋＨｚの場合には、音像上昇効果が有ると答えた人が７０％であり、第２のピークＰ２を設けることが逆効果となっている。さらに、第２のピークＰ２の中心周波数が９ｋＨｚの場合は、音像上昇効果があると答えた人が半数以下（４０％）に減っている。そして、第２のピークＰ２の中心周波数が９ｋＨｚの場合には、画面の下方のスピーカから音が出ていることがかえって分かってしまうばかりでなく、音にクセがあると答えた人が若干名いた。しかし、第２のピークＰ２の中心周波数が１１ｋＨｚの場合には、音像上昇効果があると答えた人が８０％近くおり、音像上昇効果が向上していると考えられる。

以上のことから、第２のピークＰ２の中心周波数は、少なくとも１０ｋＨｚから１６ｋＨｚまでの範囲内に設定すれば第２のピークＰ２を設けることによる音像上昇効果の向上が見られ、特に好ましくは、１１ｋＨｚから１５ｋＨｚまでの範囲内に設定すれば優れた音像効果が得られる。即ち、第２のピークＰ２の中心周波数は、１３ｋＨｚ±２０％を目安に設定すればよい。

なお、図８に示す音像上昇特性曲線である周波数特性をさらに検討すると、第１のピークＰ１と第２のピークＰ２の他に、８ｋＨｚ付近の周波数において顕著なディップ（凹み）があることが見られる。そこで、発明者は、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃの中心軸から垂直上方２０°の位置にある視聴者６の耳に届く再生音の音圧周波数特性に、中心周波数が８ｋＨｚ、レベルが−５ｄＢ、Ｑ値が７のディップを形成して視聴実験を行った。この視聴実験を行ったところ、更なる音像上昇効果があることが知見された。音響再生装置の再生音の音圧周波数特性において、第１のピークＰ１と第２のピークＰ２と共に、少なくとも７．５ｋＨｚから８．５ｋＨｚまでの範囲内にディップを形成することにより、優れた音像上昇効果が見られた。即ち、ディップの中心周波数は、８ｋＨｚ±１０％を目安に設定すればよい。
したがって、本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、再生音の音圧周波数特性に、少なくとも５ｋＨｚから７ｋＨｚまでの範囲内の第１のピークＰ１、少なくとも１０ｋＨｚから１６ｋＨｚまでの範囲内の第２のピークＰ２、そして少なくとも７ｋＨｚから９ｋＨｚまでの範囲内のディップを形成することにより、優れた音像上昇効果が発揮されることが理解できる。

なお、実施の形態１の音響再生装置においては、正中面下方２０°（−２０°）の位置の音源の音像を視聴者６の真正面（正中面０°）に上昇させるように狙って構成して、第１のピークＰ１、第２のピークＰ２、およびディップの周波数を特定した。前述の背景技術の欄で述べたBLAUERTに開示された正中面０°の頭部伝達関数と正中面下方２７°の頭部伝達関数との差分、および正中面０°の頭部伝達関数と正中面下方１５°の頭部伝達関数の差分を計算したところ、角度が大きい方（伏角が２７°）が第１のピークＰ１の周波数が僅かに低下する傾向は見られたものの、第１のピークＰ１、第２のピークＰ２およびディップの各周波数はあまり変化がなかった。したがって、映像再生装置から非常に近い位置で視聴する場合、またはある程度遠ざかった位置で視聴する場合でも、前述の第１のピークＰ１の周波数の目安（６ｋＨｚ±１５％）、第２のピークＰ２の周波数の目安（１３ｋＨｚ±２０％）、およびディップの周波数の目安（８ｋＨｚ±５％）に基づいて設計すればよいことが理解できる。

以上のように、実施の形態１の音響再生装置によれば、聴取位置へ放射される再生音の音圧周波数特性に第１のピークＰ１と第２のピークＰ２を設け、第１のピークＰ１の中心周波数を６ｋＨｚ±１５％、第２のピークＰ２の中心周波数を１３ｋＨｚ±２０％としたことにより、個人差のない高い音像上昇効果が得られて、音像と映像が一致し、且つ音にクセの少ない自然な音質が得られた。また、実施の形態１の音響再生装置においては、第１のピークＰ１のピークレベルを３ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内とし、第２のピークＰ２のピークレベルを３ｄＢ以上２５ｄＢ以下の範囲内としたことにより、一層クセのない自然な音質が得られた。さらに、聴取再生音の音圧周波数特性において、中心周波数が８ｋＨｚ±１０％のディップ（凹み）を形成したことにより、さらに一層高い音像上昇効果が得られた。

なお、実施の形態１における各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃは比較的フラットな音圧周波数特性を有しており、実施の形態１の音響再生装置においては、周波数特性補正部２ａ、２ｂ、２ｃにより第１のピークＰ１と第２のピークＰ２を形成した例で説明した。しかし、スピーカ自体の音圧周波数特性が第１のピークＰ１または第２のピークＰ２のいずれかの１つのピークを有する特性であれば、周波数特性補正部においては再生音の音圧周波数特性に１つのピークを作るだけでよい。この点は、音圧周波数特性に形成すべきディップについても同様である。即ち、第１のピークＰ１、第２のピークＰ２、またはディップがスピーカ自体の音圧周波数特性に含まれているものであれば、そのスピーカ自体の音圧周波数特性を利用し、不足しているピークまたはディップを周波数特性補正部においては形成すればよい。このように本発明に係る実施の形態１の音響再生装置を構成することにより、周波数特性補正部の構成を簡単にできるため、音響再生装置のコストアップを抑えることができる。

実施の形態１の音響再生装置においては、第１のピークＰ１のＱ値を７、第２のピークＰ２のＱ値を４としたが、本発明はこの数値に限定されるものではなく、音像上昇効果と音のクセとの関係を考慮してＱ値が決定される。特に、第１のピークＰ１については同じピークレベルであっても、Ｑ値が大きい方が音のクセは小さくなるが、音像上昇効果は小さくなる傾向にある。また逆に、Ｑ値が小さい方が音のクセは大きくなるが、音像上昇効果は大きくなる傾向にある。

視聴実験の結果、第１のピークＰ１のＱ値については７前後が適切であり、Ｑ値をあまり小さくすると音のクセが大きくなってしまい、逆にあまり大きくすると音像上昇効果が減ってしまった。Ｑ値は２以上２０以下の範囲内にあることが好ましい結果を得た。第２のピークＰ２のＱ値については、第１のピークＰ１のＱ値よりも音質変化に与える影響が小さく聴取者には分かりにくい。このため、第２のピークＰ２のＱ値は、第１のピークのＱ値より小さい値でよく、１．５以上であればよかった。

なお、実施の形態１の音響再生装置では、第１のピークＰ１と第２のピークＰ２におけるピークレベルとＱ値を一定の値に固定したが、周波数特性補正部３ａ、３ｂ、３ｃにより、第１のピークＰ１と第２のピークＰ２におけるピークレベルとＱ値を調整可能に構成してもよい。例えば、ピークレベルを高くする、またはＱ値を小さく設定して、音の自然さよりも音像上昇効果を優先したり、ピークレベルを下げる、またはＱ値を大きく設定して、音像上昇効果よりも音の自然さを優先してもよい。このように、第１のピークＰ１と第２のピークＰ２におけるピークレベルとＱ値が調整可能であれば、ソースや視聴者の好みなどに応じてキメ細かく、音像上昇効果と音の自然さを調整することが可能となる。

実施の形態１の音響再生装置においては、フロントチャンネルの各スピーカ１ａ、１ｃから聴取位置へ放射される再生音の音圧周波数特性の第１のピークＰ１と第２のピークＰ２のピークレベルを、センターチャンネルのスピーカ１ｂのものより低く設定した例で説明した。しかし、フロントチャンネルの各スピーカ１ａ、１ｃからの再生音の音圧周波数特性の第１のピークＰ１と第２のピークＰ２のピークレベルを、センターチャンネルのスピーカ１ｂのものと同じとする設計も可能である。音の自然さよりも音像上昇効果を優先したい場合などは、このように各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃからの再生音の音圧周波数特性の第１のピークＰ１と第２のピークＰ２のピークレベルを同じ値に設計した方がよい。

本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃから聴取位置へ放射される再生音の音圧周波数特性に第１のピークＰ１と第２のピークＰ２を形成することが重要である。一般的に、スピーカの中心軸上０°の音圧周波数特性が高域までフラットな特性であっても、高域では指向性が狭くなるので、スピーカから見て上方に位置する視聴者の耳の方向に対しては、高域のレベルが減衰する場合が多い。特に、実施の形態１の音響再生装置のように、スピーカがフルレンジユニットの場合は、高域の指向性が狭くなりがちである。したがって、このような場合には、高域におけるスピーカの指向特性によるレベル減衰を考慮して、周波数特性補正部において形成するピークレベルを大きく設定した方がよい。

例えば、スピーカの中心軸上の音圧周波数特性に１２ｄＢを越えるレベルを有する第１のピークＰ１があったとしても、視聴者の方向に該当する方向における指向特性では音圧が減衰して第１のピークＰ１のレベルが１２ｄＢ未満であれば、当該スピーカの中心軸上の音圧周波数特性における第１のピークＰ１のレベルが高すぎるということはない。第２のピークＰ２についても前記の第１のピークＰ１と同様のことが言える。

なお、スピーカからの再生音の音圧周波数特性において、第１のピークＰ１や第２のピークＰ２に対応する周波数でスピーカ自体の音圧周波数特性にディップが存在する場合には、このディップを相殺し、さらに所定のレベルを持つピークレベルを形成するために周波数特性補正部を設ける必要がある。

本発明に係る実施の形態１の音響再生装置においては、各チャンネルのスピーカ１ａ、１ｂ、１ｃが同じ口径のフルレンジスピーカで構成した例で説明している。本発明の音響再生装置は、このような構成に限定されるものではなく、各スピーカ１ａ、１ｂ、１ｃにサブウーハを追加してよいことは言うまでもない。また、サブウーハをラック１ｄに内蔵することも、独立に設置することも可能である。

なお、実施の形態１の音響再生装置においては、周波数特性補正部３ａ、３ｂ、３ｃにより、周波数特性に第１のピークＰ１と第２のピークＰ２を形成した例で説明したが、スピーカ自体の音圧周波数特性の補正などのために、音像上昇とは直接関係がないその他のピークやディップを同時に形成してもよいことは言うまでもない。

実施の形態１の音響再生装置において、聴取位置へ放射される再生音の音圧周波数特性は、無響室などの反射が殆ど無い環境で測定評価するのが望ましい。反射の多い環境で測定評価すると、高音域に較べて中低音域の音圧レベルが高くなり、その周波数特性においてピークとディップが生じている。

さらに、本発明の音響再生装置は、実施の形態１において説明した音響再生装置の構成例に限定されるものでなく、実施の形態１において説明した技術的思想を含む構成であれば、本発明に含まれる。

（実施の形態２）
次に、図１４および図１５を参照しつつ、本発明に係る実施の形態２の音響再生装置について説明する。図１４は実施の形態２の音響再生装置が映像再生装置と組み合わされた映像音響再生システムの正面図である。図１５は実施の形態２の音響再生装置の内部構成を示すブロック図である。

図１４に示すように、実施の形態２の音響再生装置が映像再生装置と組み合わされた映像音響再生システムにおいては、家具１１ｄの上にプラズマテレビや液晶テレビなどの薄型大画面を有する映像再生装置１５が置かれている。映像再生装置１５が置かれている家具１１ｄの内部には、ツィータの両側にウーハを配置したセンターチャンネルのスピーカ１１ｂが設けられている。家具１１ｄの両側には、トールボーイ型のスピーカであるフロントスピーカ１１ａ、１１ｃが配置されている。

フロントＬチャンネルのスピーカ１１ａ、センターチャンネルのスピーカ１１ｂ、フロントＲチャンネルのスピーカ１１ｃは、口径８ｃｍのウーハとフラットな音圧周波数特性と広い指向性をもつ口径２．５ｃｍのツィータを備えた、２ウェイ構成の単品スピーカである。各スピーカ１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、映像再生装置１５の画面１５ａの中央を含む水平線より下方の位置から音を前方（画面１５ａの向いている方向）へ放射するよう配置されている。

図１５に示すように、実施の形態２の音響再生装置は、前述の実施の形態１の音響再生装置と同様に、各スピーカ１１ａ、１１ｂ、１１ｃを駆動する各増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、信号出力器１４を備えている。しかし、実施の形態２の音響再生装置においては、フロントチャンネルの各スピーカ１１ａ、１１ｃが生成する音像位置が映像再生装置１５の画面１５ａの中央位置に近いため、フロントチャンネル用の周波数特性補正部は省略されている。したがって、実施の形態２の音響再生装置は、センターチャンネル用の周波数特性補正部１３ｂだけが設けられている。

実施の形態２の音響再生装置において、増幅器１２ａ、１２ｂ、１２ｃと周波数特性補正部１３ｂが一つの筐体の中に収納されて構成されており、この筐体が家具１１ｄには固定されずに任意の場所に配置されて使用される構成である。また、各スピーカ１１ａ、１１ｂ、１１ｃも自由な位置に配置されるように移動可能な構成である。例えば、センターチャンネルのスピーカ１１ｂは、図１４に示すように、家具１１ｄの上段の棚の上に置くことができ、下段に配置することもできる。家具１１ｄは実施の形態２の音響再生装置とは独立した構成であり、視聴者は任意の家具を使用することができる。

実施の形態２の音響再生装置において、センターチャンネル用の周波数特性補正部１３ｂの周波数特性は、第１のピークＰ１の中心周波数が５．５ｋＨｚ、Ｑ値が８である。そして、第１のピークＰ１のレベルは、０ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内で可変できる構成である。例えば、センターチャンネルのスピーカ１１ｂを家具１１ｄの下段に配置した場合、ピークレベルを高めに調整して音像上昇効果を高くして使うことができる。一方、第２のピークＰ２においては、その中心周波数が１１．５ｋＨｚ、レベルが１０ｄＢ、Ｑ値が５である。

センターチャンネルのスピーカ１１ｂはフラットな高域の音圧周波数特性と広い指向性を有しているため、聴取位置へ放射される再生音の高域の音圧周波数特性はフラットである。また、センターチャンネルのスピーカ１１ｂより聴取位置へ放射される再生音の音圧周波数特性は、周波数特性補正部１３ｂの周波数特性と同様に２つのピークを有して、音像上昇効果を持っている。

以上のように、実施の形態２の音響再生装置によれば、実施の形態１と同様の効果が得られ、また視聴者の音質の好みに合わせてスピーカを選択することができる。また、センターチャンネルのスピーカ１１ｂを家具１１ｄの任意の位置に置くことが可能であり、置き場所に応じて音像上昇効果を自由に調整することができる。勿論、センターチャンネルのスピーカ１１ｂの置き場所を固定した後に、音像上昇効果と音の自然さのバランスを自由に調整することができる。

なお、実施の形態２の音響再生装置においては、第２のピークＰ２の中心周波数を１１．５ｋＨｚとやや低めに設定したが、これは、単品スピーカへの嗜好が強い高齢者を主要なユーザーと想定したためであり、高い周波数に対する耳の感度が低下する高齢者に十分な音像上昇効果を提供するためである。

本発明の音響再生装置は、実施の形態２において説明した音響再生装置の構成例に限定されるものでなく、実施の形態２において説明した技術的思想を含む構成であれば、本発明に含まれる。

（実施の形態３）
次に、図１６乃至図１８を参照しつつ、本発明に係る実施の形態３の音響再生装置について説明する。図１６は実施の形態３の音響再生装置が映像再生装置と組み合わされた映像音響再生システムの正面図である。図１７は実施の形態３の音響再生装置の内部構成を示すブロック図である。図１８は、実施の形態３の音響再生装置から放射された音圧周波数特性を示しており、視聴者がフロントチャンネルのスピーカの中心軸上から上方１０°であり、且つ水平３０°の位置で聴取したときの音圧周波数特性図である。

図１６に示すように、実施の形態３の音響再生装置が映像再生装置と組み合わされた映像音響再生システムにおいては、家具２１ｄの上にプラズマテレビや液晶テレビなどの薄型大画面を有する映像再生装置２５が置かれている。また、家具２１ｄの上には、フロントＬチャンネルのスピーカ２１ａ、およびフロントＲチャンネルのスピーカ２１ｃが配置されている。フロントＬチャンネルのスピーカ２１ａ、およびフロントＲチャンネルのスピーカ２１ｃは、口径が８ｃｍのフルレンジユニットであり、小型キャビネットに収納されている。各スピーカ２１ａ、２１ｃは、映像再生装置２５の画面２５ａの中央を含む水平線より下方の位置から音を前方（画面２５ａの向いている方向）へ放射する構成である。

実施の形態３の音響再生装置には、サブウーハ２１ｅが家具２１ｄの側面外側（図１６においては右側）の位置に配置され、床面上に置かれている。サブウーハ２１ｅは、その中心軸（放射軸）がフロントＬチャンネルのスピーカ２１ａ、およびフロントＲチャンネルのスピーカ２１ｃの各中心軸（放射軸）に対して水平に９０°回転した位置となるように配置されている。即ち、サブウーハ２１ｅは、映像再生装置２５の画面２５ａの向いている方向から水平に９０°回転した方向に音を放射する構成である。

図１７に示すように、実施の形態３の音響再生装置においては、各フロントチャンネルのスピーカ２１ａ、２１ｃは、それぞれフロントＬチャンネル用の増幅器２２ａ、フロントＲチャンネル用の増幅器２２ｃにより駆動される。サブウーハ２１ｅはサブウーハ用の増幅器２２ｅにより駆動される。

フロントＬチャンネル用の増幅器２２ａ、およびフロントＲチャンネル用の増幅器２２ｃの前段には、それぞれ各フロントチャンネル用の周波数特性補正部２３ａ、２３ｃが接続されている。周波数特性補正部２３ａ、２３ｃはＤＳＰを用いたデジタルフィルター回路である。ソースからのビットストリームデジタル信号は、信号出力器２４においてフロントＬチャンネル用信号、フロントＲチャンネル用信号、およびサブウーハ用信号にデコードされて出力される。信号出力器２４から出力されたフロントＬチャンネル用信号およびフロントＲチャンネル用信号は、周波数特性補正部２３ａ、２３ｃにそれぞれ入力される。また、信号出力器２４においては、いわゆるフロントバーチャルサラウンド処理を行っており、各フロントスピーカ２１ａ、２１ｃだけで後方にサラウンドスピーカを置いたかのようなバーチャルサラウンド音場を形成するものである。

各周波数特性補正部２３ａ、２３ｃにおいて形成される周波数特性には、６．５ｋＨｚを中心周波数とする第１のピークＰ１だけを設けている。その第１のピークＰ１のレベルは６ｄＢ、Ｑ値は５である。また、最も簡単な１次ブースト回路により高域をブーストしており、１０ｋＨｚで３ｄＢ、１４ｋＨｚで６ｄＢ、２０ｋＨｚで９ｄＢほどブーストしている。

図１８は、無響室において、視聴者がフロントチャンネルのスピーカ２１ａ、２１ｃの中心軸上から上方１０°であり、且つ水平３０°の位置で聴取したときの音圧周波数特性図である。即ち、図１８は、フロントチャンネルの２つのスピーカ２１ａ、２１ｃと視聴者が正三角形の頂点の位置であり、且つ視聴者がフロントチャンネルのスピーカ２１ａ、２１ｃの中心軸上から上方１０°の位置で聴取したときにおける、スピーカ２１ａ、２１ｃからの再生音の音圧周波数特性を示している。図１８に示すグラフにおいて、実線Ａは周波数特性補正部２３ａ、２３ｃが設けられている音響再生装置により聴取位置へ放射される各スピーカ２１ａ、２１ｃの再生音の音圧周波数特性を示している。破線Ｂは周波数特性補正部が設けられていない音響再生装置により聴取位置へ放射される各スピーカ２１ａ、２１ｃの再生音の音圧周波数特性を示す。破線Ｂから分かるように、実施の形態３の音響再生装置に用いられている各スピーカ２１ａ、２１ｃは、それ自体の音圧周波数特性がレベルは低いながらも１４ｋＨｚ付近の周波数においてピークを有している。このスピーカ２１ａ、２１ｃ自体の音圧周波数特性に対して、周波数特性補正部２３ａ、２３ｃの高域ブースト特性により、８ｄＢ程度のピークレベルに持ち上げて第２のピークを形成している。

以上のように、実施の形態３の音響再生装置によれば、前述の実施の形態１の音響再生装置と同様の効果が得られる。また、実施の形態３の音響再生装置においては、周波数特性補正部２３ａ，２３ｂの周波数特性が１つのピークと１次の高域ブーストだけであるため、構成を簡単にすることができる。この結果、実施の形態３の音響再生装置のコストアップを大幅に抑えることができる。

なお、実施の形態３の音響再生装置においては、第２のピークＰ２をスピーカ自体の音圧周波数特性を利用して構成したが、例えば、スピーカ自体の音圧周波数特性が第１のピークに相当するレベルのものが存在し、第２のピークに相当するレベルのものが存在しない場合には、第１のピークをスピーカ自体の音圧周波数特性を利用し、第２のピークを周波数特性補正部において形成するように構成してもよい。

本発明の音響再生装置は、実施の形態３において説明した音響再生装置の構成例に限定されるものでなく、実施の形態３において説明した技術的思想を含む構成であれば、本発明に含まれる。

（実施の形態４）
次に、図１９および図２０を参照しつつ、本発明に係る実施の形態４の音響再生装置について説明する。図１９は実施の形態４の音響再生装置が映像再生装置と組み合わされた映像音響再生システムの正面図である。図２０は実施の形態４の音響再生装置の内部構成を示すブロック図である。

図１９に示すように、実施の形態４の音響再生装置が映像再生装置に組み込まれた映像音響再生システムであるテレビ受像器においては、家具３１ｄの上にプラズマテレビや液晶テレビなどの薄型大画面を有するテレビ受像器３５が置かれている。テレビ受像器３５の内部には、Ｌチャンネルのスピーカ３１ａ、およびＲチャンネルのスピーカ３１ｃが設けられている。各スピーカ３１ａ、３１ｃは、口径１２ｃｍ×６ｃｍが楕円形のフルレンジユニットである。各スピーカ３１ａ、３１ｂの前面は、開口率の低いパンチングネット３１ｆにより覆われている。テレビ受像器３５に設けられている各スピーカ３１ａ、３１ｃは、テレビ受像器３５の画面３５ａの下側から音を放射するよう配置されている。

図２０に示すように、実施の形態４の音響再生装置は、Ｌチャンネル、およびＲチャンネルの各スピーカ３１ａ、３１ｃが、それぞれＬチャンネルの増幅器３２ａ、Ｒチャンネルの増幅器３２ｃにより駆動される。Ｌチャンネル、およびＲチャンネルの各増幅器３２ａ、３２ｃの前段には、周波数特性補正部３３ａ、３３ｃがそれぞれ接続されている。ソースからの信号は信号出力器３４において、Ｌチャンネル用信号、およびＲチャンネル用信号にデコードされて出力される。信号出力器３４から出力されたＬチャンネル用信号、およびＲチャンネル用信号は、各周波数特性補正部３３ａ、３３ｃに入力される。

実施の形態４の音響再生装置における周波数特性補正部３３ａ、３３ｃは、周波数特性に第１のピークＰ１と第２のピークＰ２を形成するだけでなく、高域レベルの全体的なブーストも行っている。これは、各スピーカ３１ａ、３１ｂの前面を覆うパンチングネット３１ｆの開口率が低いため、各スピーカ３１ａ、３１ｃからの再生音における周波数特性の高域が減衰することが理由の１つである。他の理由としては、各スピーカ３１ａ、３１ｃが横長楕円形であるため、水平方向の高域指向性が狭く、聴取位置での高域レベルが減衰するためである。これらの理由による著しい高域減衰を補うために、実施の形態４の音響再生装置においては高域レベルの全体的なブーストを行っている。

実施の形態４の音響再生装置において、周波数特性補正部３３ａ、３３ｃにおいて形成される周波数特性には、第１のピークＰ１の中心周波数が６ｋＨｚ、ピーク単独のレベルは８ｄＢ、Ｑ値は１０であり、低音域のレベルを基準にして見た時のピークの高さは１８ｄＢである。そして、第２のピークＰ２の中心周波数は１２ｋＨｚ、ピーク単独のレベルは１２ｄＢ、Ｑ値は５であり、低音域のレベルを基準にして見た時のピークの高さは２８ｄＢである。この結果、聴取位置へ放射される再生音の音圧周波数特性は、第１のピークＰ１のレベルが５ｄＢ、第２のピークＰ２のレベルが８ｄＢであった。

以上のように、実施の形態４の音響再生装置によれば、前述の実施の形態１と同様の効果が得られ、テレビ受像器の内蔵スピーカ自体の音像を上昇させることができるとともにクセのない自然な音質を得ることができる。

本発明の音響再生装置は、実施の形態４において説明した音響再生装置の構成例に限定されるものでなく、実施の形態４において説明した技術的思想を含む構成であれば、本発明に含まれる。

本発明の音響再生装置によれば、高い音像上昇効果を個人差により異なることなく得ることができ、音像と映像が一致するばかりでなく、音にクセの少ない自然な音質が得られるため、一般の２チャンネルステレオ音響再生機器やマルチチャンネル音響再生機器ばかりでなく、テレビ受像器用音響再生機器、車載用音響再生機器など、多くの機器の音響再生用に有用であり、極めて実用的価値の高いものである。

Claims (7)

1. 映像再生装置の画面中央よりも下方から音を放射するスピーカと、前記スピーカを駆動する増幅器と、補正した周波数特性を有する信号を前記増幅器に出力する周波数特性補正部と、を備え、
   前記周波数特性補正部は、聴取位置へ前記スピーカより放射される再生音の音圧周波数特性が第１のピークと第２のピークを有するように周波数特性を形成し、前記第１のピークの中心周波数を６ｋＨｚ±１５％の範囲内、前記第２のピークの中心周波数を１３ｋＨｚ±２０％の範囲内とし、
   前記スピーカから放射される再生音の音圧周波数特性は、中心周波数が８ｋＨｚ±１０％においてディップが形成された特性曲線を有する音響再生装置。
2. 前記第１のピークのレベルを３ｄＢ以上１２ｄＢ以下の範囲内とし、前記第２のピークのレベルを３ｄＢ以上２５ｄＢ以下の範囲内とした請求項１に記載の音響再生装置。
3. 前記第１のピークまたは前記第２のピークが、前記スピーカ自体の音圧周波数特性を利用して構成された請求項１または２に記載の音響再生装置。
4. 前記ディップが、前記スピーカ自体の音圧周波数特性を利用して構成した請求項１または２に記載の音響再生装置。
5. 前記第１のピークまたは前記第２のピークのレベルまたはＱ値を調整可能に構成した請求項１乃至４のいずれか一項に記載の音響再生装置。
6. 前記周波数特性補正部は、聴取位置へ前記スピーカより放射される再生音の音圧周波数特性における高域レベルを所定レベルだけブーストするよう構成された請求項１乃至４のいずれか一項に記載の音響再生装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音響再生装置と、映像再生可能な映像再生装置とを組み合わせて形成された映像音響再生システム。

Images