1 zeigt ein Blockdiagramm eines Wiedergabegeräts für optische Platten, bei dem ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird,

2 zeigt eine Darstellung der Schallabstrahlung von Lautsprechern,

3 zeigt eine Darstellung eines Beispiel für die Konfiguration eines in dem Wiedergabegerät von 1 benutzten Array-Lautsprechersystems, von virtuellen Schallquellen (virtuellen Lautsprechern) und einer Klangbild-Lokalisierungsposition,

4 zeigt eine Darstellung des Zeit-Intensitäts-Tradings zwischen der Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren,

5A, 5B und 5C zeigen Graphiken, die das Zeit-Intensitäts-Trading zwischen der Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren illustrieren,

6 zeigt ein Blockdiagramm, das das Zeit-Intensitäts-Trading zwischen der Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren illustriert,

7A, 7B und 7C zeigen Graphiken, die das Zeit-Intensitäts-Trading zwischen der Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren illustrieren,

8 zeigt eine Darstellung eines Schallfelds in einer virtuellen geschlossenen Fläche, die keine Schallquelle enthält,

9 zeigt eine Darstellung des Kirchhoffschen Integrals,

10 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems, das M Schallquellen benutzt, um Schalldrücke und Partikelgeschwindigkeiten an N Punkten zu reproduzieren,

11 zeigt eine Darstellung des Prinzips der Erweiterung des Kirchhoffschen Integrals auf einen Halbraum,

12 zeigt eine Darstellung eines spezifischen Beispiels für die Erweiterung des Kirchhoff-Integrals auf einen Halbraum,

13A und 13B zeigen Darstellungen einer in dem Wiedergabegerät von 1 durchgeführten Schallfeldgenerierung und -steuerung,

14A und 14B zeigen Graphiken, in denen Zeichnungen von Konturen für die Darstellung von Schalldruckverteilungen benutzt werden, die man erhält, wenn von den Intensitäts-Stereosignalen das R-ch-Audiosignal in einen Raum abgestrahlt wird,

15 zeigt eine Darstellung eines Beispiels für die Wiedergabe von Intensitäts-Stereophonie nach dem Stand der Technik,

16 zeigt eine Darstellung eines Beispiels für die Wiedergabe von Intensitäts-Stereophonie nach dem Stand der Technik.

Im folgenden werden anhand der anliegenden Zeichnungen ein Gerät und ein Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Bei dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel werden das Gerät und das Verfahren auf ein Wiedergabegerät für eine optische Platte, z.B. eine DVD (Digital Versatile Disc) angewendet, auf der Videodaten und Audiodaten aufgezeichnet sind.

1 zeigt ein Blockdiagramm des Wiedergabegeräts nach dem Ausführungsbeispiel. Das Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt, wie in 1 dargestellt, eine optische Plattenleseeinheit 1, eine Demultiplexerschaltung 2, ein Audiodaten-Verarbeitungssystem 3 und ein Videodaten-Verarbeitungssystem 4.

Das Audiodaten-Verarbeitungssystem 3 enthält einen Audiodaten-Dekodierer 31, eine Schallfeldgenerierungschaltung 32, eine n-Kanal-Verstärkerschaltung 30, ein Array-Lautsprechersystem 34 und eine Schallfeldsteuerschaltung 35. Das Videodaten-Verarbeitungssystem 4 umfaßt einen Untertiteldaten-Dekodierer 41, eine Untertitel-Wiedergabeschaltung 42 einen Videodaten-Dekodierer 43, eine Video-Wiedergabeschaltung 44, eine Überlagerungsschaltung 45 und eine Videoanzeigeeinheit 46.

Die optische Plattenleseeinheit 1 enthält eine Einrichtung für das Laden einer optischen Platte, einen Drehantrieb für eine optische Platte mit einem Spindelmotor, eine optische Abtaststufe mit einem optischen System, wie einer Laserquelle, einem Objektiv, einem biaxialen Stellglied, einem Strahlenteiler und einem Fotodetektor, ferner einen Schlittenmotor zum Bewegen der optischen Abtaststufe in radialer Richtung der optischen Platte sowie verschiedene Arten von Servoschaltungen. Die letztgenannten Komponenten sind in 1 nicht dargestellt.

Durch das Emittieren eines Laserstrahls auf die optische Platte, wenn diese geladen ist, und durch das Empfangen des von der optischen Platte reflektierten Strahls liest die optische Plattenleseeinheit 1 Multiplexdaten aus, die auf der optischen Platte aufgezeichnet sind und in denen Videodaten, Untertiteldaten, L-ch- und R-ch-Audiodatenfelder sowie verschiedene Arten anderer Daten gemultiplext sind. Die optische Plattenleseeinheit 1 führt die notwendige Verarbeitung, z.B. eine Fehlerkorrektur, an den ausgelesenen Daten aus und liefert die verarbeiteten Daten an die Demultiplexerschaltung 2.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die auf der optischen Platte aufgezeichneten Videodaten, Untertiteldaten und Mehrkanal-Audiodaten jeweils nach einem vorbestimmten Kodierverfahren komprimiert.

Die auf der optischen Platte aufgezeichneten Mehrkanal-Audiodaten enthalten Zweikanal-Intensitäts-Stereo-Audiodaten und 5.1-Kanal-Stereo-Audiodaten, die eine Erweiterung der Zweikanal-Intensitäts-Stereo-Audiodaten darstellen. Die Bezeichnung "1" in 5.1-Kanal-Stereo repräsentiert einen Tiefpaßkanal (Subwooferkanal) zur Abdeckung der unteren Frequenzkomponenten und hat keine Auswirkung auf die Stereophonie (den Stereoeffekt).

Zur Verkürzung der Beschreibung wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel angenommen, daß es sich bei den wiederzugebenden Audiodaten um Intensitäts-Stereo-Audiodaten mit zwei Kanälen für die linke und die rechte Seite handelt. Mit anderen Worten, die wiederzugebenden Audiodaten sind in dem L-ch und dem R-ch mit dem gleichen Pegel und mit der gleichen Zeitlage aufgenommen, so daß ein Klangbild in einer zentralen Position zwischen den L-ch- und R-ch-Lautsprechern lokalisiert wird, wenn die Audiodaten wiedergegeben werden.

Die Demultiplexerschaltung 2 trennt die zugeführten Multiplexdaten in Videodaten, Untertiteldaten, L-ch- und R-ch-Audiodatenfelder und verschiedene Arten anderer Daten. Die Demultiplexerschaltung 2 liefert die abgetrennten L-ch- und R-ch-Audiodatenfelder an den Audiodaten-Dekodierer 31 des Audiodaten-Verarbeitungssystems 3. Die Demultiplexerschaltung 2 liefert die abgetrennten Untertiteldaten an den Untertiteldaten-Dekodierer 41 des Videodaten-Verarbeitungssystems 4 und die abgetrennten Videodaten an den Videodaten-Dekodierer 43 des Videodaten-Verarbeitungssystems 4. Die anderen Daten werden einer (nicht dargestellten) Steuerung zugeführt und in dieser für verschiedene Arten von Steuerungsoperationen usw. benutzt.

Der Untertiteldaten-Dekodierer 41 des Videodaten-Verarbeitungssystems 4 unterzieht die angelieferten Untertiteldaten einer Dekomprimierung oder dgl., um die vor der Datenkomprimierung vorhandenen originalen Untertiteldaten wiederherzustellen, und liefert die originalen Untertiteldaten an die Untertitel-Wiedergabeschaltung 42. Die Untertitel-Wiedergabeschaltung 42 erzeugt ein mit einem Videosignal zu kombinierendes Untertitelsignal, indem sie die zugeführten Untertiteldaten der notwendigen Verarbeitung, wie der Digital-/Analog-Umwandlung in ein analoges Signal, unterzieht, und liefert das Untertitelsignal an die Überlagerungsschaltung 45.

Der Videodaten-Dekodierer 43 des Videodaten-Verarbeitungssystems 4 unterzieht die angelieferten Videodaten einer Dekomprimierung oder dgl., um die vor der Datenkomprimierung vorhandenen originalen Videodaten wiederherzustellen, und liefert die Videodaten an die Video-Wiedergabeschaltung 44. Die Video-Wiedergabeschaltung 44 unterzieht die angelieferten Videodaten der notwendigen Verarbeitung, wie einer Digital-/Analog-Umwandlung in ein analoges Signal, um ein Videosignal für die Videowiedergabe zu erzeugen, und liefert dieses Videosignal an die Überlagerungsschaltung 45.

Die Überlagerungsschaltung 45 erzeugt das mit dem Untertitelsignal kombinierte Videosignal, indem sie das zugeführte Videosignal einer vorbestimmte Verarbeitung unterzieht, so daß das Untertitelsignal mit dem zugeführten Videosignal kombiniert wird, und liefert das so erzeugte Videosignal an die Videoanzeigeeinheit 46. Die Videoanzeigeeinheit 46 besitzt ein Anzeigeelement, z.B. ein LCD (Flüssigkristallanzeige), ein PDP (Plasmaanzeigevorrichtung), eine organische EL-(Elektrolumineszenz)-Anzeigevorrichtung oder eine Kathodenstrahlröhre, und zeigt auf dem Bildschirm des Anzeigeelement ein Video auf der Basis des Videosignals aus der Überlagerungsschaltung 45 an.

Auf diese Weise wird auf dem Bildschirm der Videoanzeigeeinheit 46 ein Video auf der Basis der von der optischen Platte ausgelesenen Videodaten und Untertiteldaten angezeigt. Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel alle Komponeten bis zu der Videoanzeigeeinheit 46 in dem Wiedergabegerät selbst angeordnet sind, ist die Erfindung nicht auf das Wiedergabegerät nach dem Ausführungsbeispiel beschränkt. Das Wiedergabegerät kann auch eine Konfiguration haben, bei der ein Videosignal aus der Überlagerungsschaltung 45 für die Wiedergabe einem externen Monitor-Empfänger zugeführt wird. Das Wiedergabegerät kann auch eine Konfiguration haben, bei der das Videosignal aus der Überlagerungsschaltung 45 für die Wiedergabe aus der analogen in eine digitale Form umgewandelt und das Videosignal dann in digitaler Form ausgegeben wird.

Der Audiodaten-Dekodierer 31 des Audiodaten-Verarbeitungssystems 3 stellt die vor der Datenkomprimierung vorhandenen originalen Audiodatenfelder wieder her, indem er die zugeführten L-ch- und R-ch-Audiodatenfelder einer Dekomprimierung oder dgl. unterzieht. Der Audiodaten-Dekodierer 31 erzeugt auch Audiodatenfelder in mehreren Kanälen, die den Lautsprechern des Array-Lautsprechersystems 34 entsprechen, das durch die enge Nebeneinanderanordnung mehrerer (z.B. 12 bis 16) kleiner Lautsprecher (elektroakustischer Wandler) gebildet wird, wie dies weiter unten beschrieben wird, und liefert die Mehrkanal-Audiodatenfelder an die Schallfeldgenerierungsschaltung 32. Mit anderen Worten, der Audiodaten-Dekodierer 41 besitzt eine Gestaltungsfunktion für die Bildung eines Audiosignals in jedem Kanal, das einer Signalverarbeitung für die Schallfeldgenerierung unterzogen wird.

Die Schallfeldgenerierungsschaltung 32 enthält digitale Filterschaltungen, die jeweils den zugeführten Mehrkanal-Audiodatenfeldern entsprechen, und stellt einen Teil dar, in dem durch die digitale Signalverarbeitung der den Lautsprechern des Array-Lautsprechersystems 34 entsprechenden Mehrkanal-Audiodatenfelder die Töne, die von den Lautsprechern des Array-Lautsprechersystems 34 abgestrahlt werden, virtuelle Schallquellen (virtuelle Lautsprecher) mit zwei Kanälen auf der rechten bzw. linken Seite bilden können, um auf diese Weise Stereophonie (Stereoeffekt) zu realisieren.

Die von der Schallfeldgenerierungsschaltung 32 verarbeiteten Mehrkanal-Audiodatenfelder werden der n-Kanal-(Mehrkanal)-Verstärkerschaltung 33 zugeführt.

Die n-Kanal-Verstärkerschaltung 33 wandelt die zugeführten Mehrkanal-Audiodatenfelder aus digitalen Signalen in analoge Signale um, verstärkt die analogen Signale auf einen vorbestimmten Pegel und liefert die verstärkten analogen Signale an die entsprechenden Lautsprecher des Array-Lautsprechersystems 34.

Wie oben beschrieben wurde, wird das Array-Lautsprechersystem 34 gebildet, indem man z.B. 12 bis 16 kleine Lautsprecher eng nebeneinander anordnet. Indem diese Lautsprecher benutzt werden, um Töne auf der Basis der den Lautsprechern zugeführten Audiosignale abzustrahlen, können virtuelle L-ch- und R-ch-Schallquellen gebildet werden, um auf diese Weise Stereophonie zu realisieren.

Wie oben beschrieben wurde, kann die Schallfeldsteuerschaltung 35 ein geeignetes Schallfeld generieren, indem sie die digitalen Signalverarbeitungsschaltungen, die die Schallfeldgenerierungsschaltung 32 bilden, so steuert, daß ein geeignetes Schallfeld generiert werden kann. Die Schallfeldsteuerschaltung 35 hat eine Mikrocomputer-Konfiguration mit einer CPU (zentralen Verarbeitungseinheit), einem ROM (Nuriesespeicher) und einem RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), die in 1 nicht dargestellt sind.

Mit anderen Worten, in dem Wiedergabegerät nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und die Schallfeldsteuerschaltung 35 dazu benutzt, eine Signalverarbeitungsfunktion zur Gestaltung und Steuerung eines angestrebten Schallfelds zu realisieren.

Das Array-Lautsprechersystem 34 strahlt in der oben beschriebenen Weise Töne auf der Basis der auf der optischen Platte aufgezeichneten L-ch- und R-ch-Audiodatenfelder ab, wodurch auf der optischen Platte aufgezeichnete Mehrkanal-Audiodatenfelder wiedergegeben und benutzt werden können.

Die Audiodatenfelder und die Videodaten, die auf der in die optische Plattenleseeinheit 1 geladenen Platte aufgezeichnet sind, bilden Filminhalte (Movie-Content) mit Audiodaten und Videodaten, die wiedergegeben werden, wobei beide miteinander synchronisiert sind. Die Verarbeitung in dem Audiodaten-Verarbeitungssystem 3 und die Verarbeitung in dem Videodaten-Verarbeitungssystem 4 werden synchron ausgeführt. Der Ton auf der Basis der auf der wiederzugebenden optischen Platte aufgezeichneten Audiodaten und das Video auf der Basis der auf der wiederzugebenden optischen Platte aufgezeichneten Videodaten werden synchron wiedergegeben.

Selbst wenn die Hörposition nicht eine Position ist, die gleiche Abständen von den virtuellen L-ch- und R-ch-Schallquellen hat, ordnen die Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und die Schallfeldsteuerschaltung 35 in dem Wiedergabegerät nach dem vorliegenden Ausführungsbeispieldas Klangbild an einer Zwischenposition zwischen den virtuellen L-ch- und R-ch-Schallquellen an, wenn Töne aus den virtuellen L-ch- und R-ch-Schallquellen abgehört werden.

Im folgenden wird eine Klangbildposition bei der zweikanaligen Wiedergabe von Intensitäts-Stereophonie beschrieben. Bei der Wiedergabe von zweikanaliger Intensitäts-Stereophonie wird die Zuteilung der Signalepegel für den L-ch und den R-ch entsprechend der Position des Klangbilds gesteuert, um das Klangbild zwischen den L-ch- und R-ch-Lautsprechern zu lokalisieren.

Wenn das Klangbild z.B. genau im Zentrum (der zentralen Position) zwischen dem R-ch-Lautsprecher und dem L-ch-Lautsprecher lokalisiert wird, werden die Audiosignale dem L-ch- und dem R-ch-Lautsprecher mit dem gleichen Signalpegel zugeteilt. Wenn das Klangbild an einer gegenüber der zentralen Position nach rechts (der Seite des R-ch-Lautsprechers) verschobenen Position lokalisiert wird, wird der dem Audiosignal für den R-ch-Lautsprecher zugeteilte Pegel erhöht (siehe die Referenz: Journal of the Acoustical Society of Japan, Band 33, Nr. 3, Seiten 116–127, "Sutereo-onb-no Kaisekiho to sono Oyo (Method for Analyzing Stereo Sound Field and Application Thereof)", Tabelle 2).

Wenn in einem Intensitäts-Stereoverfahren die Klangbildposition gesteuert wird, haben die Signalzuteilung für den R-ch und die Signalzuteilung für den L-ch die gleiche Zeitlage. Es wird also lediglich die Pegelzuteilung für den L-ch und den R-ch geändert. Für die Einstellung der Klangbildposition bei der Wiedergabe von Intensitäts-Stereophonie wird davon ausgegangen, daß die Hörposition, wie die Hörposition A oder D in 15, etwa gleiche Abstände von den L-ch- und R-ch-Lautsprechern hat. Wenn die Hörposition z.B. nach rechts oder nach links verschoben ist, wie die Hörposition B, C, E oder F, wird das Klangbild in einer von der angenommenen Klangbildrichtung abweichenden Richtung wahrgenommen.

Selbst wenn es Schallquellen mit einem L-ch und einem R-ch gibt, denen z.B. der gleiche Pegel zugeteilt wird, um ein Klangbild in einer zentralen Position wahrzunehmen (klangbildlokalisierte Position, wie die Position SPC in dem vorbestimmten Hörbereich von 15, die als eine Position vor dem Hörer angenommen wird), ist es schwierig, das Klangbild an der zentralen Position wahrzunehmen, wenn die Hörposition nach links verschoben ist, wie dies durch die Hörpositionen B, C, E, F oder dgl. in 15 dargestellt ist, und der Präzedenzeffekt bewirkt, daß das Klangbild in Richtung des zuerst ankommenden Schalls an der Position des L-ch-Lautsprechers wahrgenommen wird.

Darüber hinaus werden akustische Wellen von dem L-ch- und dem R-ch-Lautsprecher so abgestrahlt, daß der Schalldruck in einer beliebigen Richtung normalerweise so gleichförmig wie möglich ist, wie dies in 2 dargestellt ist, die die Schallabstrahlung durch den L-ch-Lautsprecher illustriert. Somit bewirkt eine Verschiebung in der Hörposition nach links, daß ein lauter Ton aus dem L-ch-Lautsprecher gehört wird, so daß die Klangbildposition nach links verschoben ist.

Das Wiedergabegerät nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält das oben beschriebene Array-Lautsprechersystem 34. Das Array-Lautsprechersystem 34 wird z.B. so aufgebaut, daß mehrere kleine Lautsprecher nahe nebeneinander angeordnet werden, wie dies in 3 dargestellt ist. Wie weiter unten beschrieben wird, werden durch die Benutzung einer Technologie zur Klangbildgenerierung und -steuerung (Wellenfeld-Synthese) eine virtuelle rechte Schallquelle (virtueller Lautsprecher) SPR und eine virtuelle linke Schallquelle (virtueller Lautsprecher) SPL gebildet, wie dies in 3 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Indem der Hörer in die Lage versetzt wird, Töne wahrzunehmen, die in den Richtungen der virtuellen Lautsprecher SPR und SPL abgestrahlt werden, kann das Klangbild an einer angenommenen Klangbildposition SPC im Zentrum des Array-Lautsprechersystems 34 lokalisiert werden.

Obwohl das Klangbild in diesem Zustand für die Hörpositionen A und B, die sich in 3 im Zentrum befinden, an der Klangbildposition SPC lokalisiert (von dem Hörer wahrgenommen) werden kann, ist für die Hörpositionen B und E die Position, an der das Klangbild wahrgenommen wird, gegenüber der angenommenen Klangbildposition SPC verschoben, und für die Hörpositionen C und F ist die Position, an der das Klangbild wahrgenommen wird, noch weiter verschoben. Durch die Ausnutzung des Zeit-Intensitäts-Tradings zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz des abgestrahlten Schalls zwischen beiden Ohren kann bei dem Wiedergabegerät nach dem vorliegenden Ausführungsbeipiel das Klangbild an einer beliebigen Position in einem breiten Hörbereich in einer Richtung wahrgenommen werden, in der das Klangbild vorausgesetzt wird. Dies kann speziell mittels eines Verfahrens zur akustischen Wellenfeld-Synthese auf der Basis der Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und der Schallfeldsteuerschaltung 35 realisiert werden.

Im folgenden wird das Zeit-Intensitäts-Trading zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren beschrieben. 4 bis 7C zeigen Darstellungen des Zeit-Intensitäts-Tradings zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren. Wie 4 zeigt, wird vorausgesetzt, daß ein vorbestimmtes Testsignal (Impulssignal), das von einer unabhängigen Schallquelle G abgestrahlt wird, sowohl an einer Hörposition A vor der Schallquelle G als auch an einer Hörposition B, die gegenüber der Position A nach links verschoben ist, als auch an einer Hörposition C, die noch weiter nach links verschoben ist, abgehört wird.

Die Impulswellenformen an den beiden Ohren eines Hörers an der Hörposition A in diesem Umfeld sind in den Teilen (a) und (b) von 5A dargestellt, die Impulswellenformen an den beiden Ohren eines Hörers an der Hörposition B sind in den Teilen (c) und (d) von 5B dargestellt, und die Impulswellenformen an den beiden Ohren eines Hörers an der Hörposition C sind in den Teilen (e) und (f) von 5C dargestellt.

Mit anderen Worten, bei jeder der in 4 dargestellten Impulswellenformen handelt es sich um eine Impulswellenform, die in der Nähe jedes der beiden Ohren jedes Hörers an jeder Hörposition gemessen wird, wenn das vorbestimmte Impulssignal von der Schallquelle G abgestrahlt wird. Die Teile (a) und (b) von 5A zeigen Impulswellenformen in der Nähe des linken bzw. des rechten Ohrs des Hörers an der Hörposition A. Die Teile (c) und (d) von 5B zeigen Impulswellenformen in der Nähe des linken bzw. des rechten Ohrs des Hörers an der Hörposition B. Die Teile (e) und (f) von 5C zeigen Impulswellenformen in der Nähe des linken bzw. des rechten Ohrs des Hörers an der Hörposition C.

Deshalb kennzeichnet ein Punkt, an dem die Impulswellenform erzeugt wird, die Ankunftszeit (Ankunfts-Zeitlage), in der die Impulswellenform ein Ohr des Hörers erreicht, und die Amplitude der Impulswellenform kennzeichnet den Schalldruckpegel (Signalpegel) des Tons, der ein Ohr des Hörers erreicht.

Wenn der Hörer sich an der Hörposition A von 4 gegenüber der Schallquelle G befindet, haben beide Ohren des Hörers gleichen Abstand zu der Schallquelle G. Deshalb zeigen die Impulswellenformen an beiden Ohren in diesem Fall, wie in den Teilen (a) und (b) von 5A dargestellt, daß die Ankunftszeiten und die Schalldruckpegel für beide Ohren gleich sind.

Wenn jedoch der Hörer an der Hörposition B von 4 nach vorn blickt, differieren die Abstände und Orientierungen der beiden Ohren zu der Schallquelle G. In diesem Fall hat das Impulssignal zu dem rechten Ohr, wie in den Teilen (c) und (d) von 5B dargestellt, eine frühere Ankunftszeit als das Impulssignal an dem linken Ohr und hat außerdem einen höheren Schalldruckpegel. Die Ankunftszeiten des Impulssignals für die beiden Ohren liegen später als im Fall der Hörposition A, und die Schalldruckpegel des Impulssignals sind an beiden Ohren kleiner als in dem Fall der Hörposition A.

Wenn der Hörer an der Hörposition C von 4 nach vorn blickt, differieren die Abstände und Orientierungen beider Ohren zu der Schallquelle G noch mehr als im Fall der Hörposition B. Dementsprechend hat auch in diesem Fall, wie in den Teilen (e) und (f) von 5C dargestellt, das Impulssignal an dem rechten Ohr eine frühere Ankunftszeit und einen größeren Schalldruckpegel als das Impulssignal an dem linken Ohr. Jedoch liegen die Ankunftszeiten des Impulssignals für beide Ohren hinter denen für die Hörposition A und die Hörposition B, und die Schalldruckpegel des Impulssignals für beide Ohren sind kleiner als für die Hörposition A und die Hörposition B.

Wie oben beschrieben wurde, werden eine Zeitdifferenz (Zeitdifferenz der Ankunftszeit des Tons) zwischen beiden Ohren und eine Pegeldifferenz (Differenz im Schalldruckpegel) zwischen beiden Ohren generiert. Die Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren bedeutet, daß bezüglich des Tons, der von der unabhängigen Schallquelle G in den Raum abgestrahlt wird, um die beiden Ohren des Hörers zu erreichen, z.B. in einem Fall, in dem die Hörer sich an den Hörpositionen B und C von 3 befinden, die Ankunftszeit des Tons an dem rechten Ohr früher liegt als die Ankunftszeit des Tons an dem linken Ohr, wenn die Schallquelle G sich rechts von dem Hörer befindet. Die Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren bedeutet, daß der Schalldruck des Tons, der das rechte Ohr erreicht, größer ist als der Schalldruck des Tons, der das linke Ohr erreicht.

Deshalb wird ein experimentelles Tonsystem vorausgesetzt, das ein Kopfhörerpaar benutzt, bei dem die Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren und die Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren einstellbar sind. 6 zeigt ein Blockdiagramm für ein Beispiel eines solchen experimentellen Tonsystems, das ein Kopfhörerpaar benutzt, bei dem die Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren und die Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren einstellbar sind. Bei dem in 6 dargestellten experimentellen Tonsystem sind für den L-ch eine Verzögerungseinheit 102L, ein Verstärker 103L und ein linker Kopfhörer L vorgesehen, und für den R-ch sind eine Verzögerungseinheit 102R, ein Verstärker 103R und ein rechter Kopfhörer R vorgesehen.

In diesem experimentellen Tonsystem lassen sich die Ankunftszeit und der Schalldruckpegel für den L-ch und den R-ch unabhängig voneinander einstellen. Von einem Signalgenerator 101 können Audiosignale dem L-ch und dem R-ch zugeführt werden. Was das Audiosignal auf dem L-ch betrifft, so können die Ankunftszeit und der Schalldruckpegel des Tons, der dem Benutzer über den linken Lautsprecher L zugeführt wird, durch die Verzögerungseinheit 102L bzw. den Verstärker 103L eingestellt werden. Was das Audiosignal auf dem R-ch betrifft, so können die Ankunftszeit und der Schalldruckpegel des Tons, der dem Benutzer über den rechten Lautsprecher R zugeführt wird, durch die Verzögerungseinheit 102R bzw. den Verstärker 103RE eingestellt werden. Das experimentelle System von 6 ermöglicht also, die Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren und die Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren einzustellen.

In dem experimentellen Tonsystem von 6 werden folgende Fälle betrachtet: (A) der Fall, daß der Ton zu beiden Ohren mit gleicher Abstrahl-Zeitlage und mit gleichen Signalpegel abgestrahlt wird, (B) der Fall, daß der Ton zu dem rechten Ohr mit einer früheren Abstrahl-Zeitlage und einem größeren Signalpegel abgestrahlt wird, und (C) der Fall, daß der Ton zu dem rechten Ohr mit einer früheren Abstrahl-Zeitlage abgestrahlt wird, während der Ton zu dem linken Ohr mit einem größeren Signalpegel abgestrahlt wird.

7A, 7B und 7C zeigen Graphiken, in denen jeweils die Abstrahl-Zeitlagen (Ankunftszeiten) der Töne, die zu beiden Ohren des Benutzers abgestrahlt werden, sowie die Schalldruckpegel (Signalpegel) dargestellt sind. Mit anderen Worten, jede der in 7A, 7B und 7C dargestellten Impulswellenformen zeigt eine Ankunftszeit (Ankunfts-Zeitlage) des Tons, der jedes der beiden Ohren des Benutzers in einem vorbestimmten Umfeld erreicht, und die Magnitude jeder Impulswellenform zeigt den Schalldruckpegel (Signalpegel) an.

In dem Fall (A), in dem der Ton zu beiden Ohren mit der gleichen Abstrahl-Zeitlage und mit dem gleichen Signalpegel abgestrahlt wird, sind, wie in den Teilen (1) und (2) von 7A dargestellt, die Ankunftszeiten und die Schalldrücke des Tons an beiden Ohren für beide Ohren gleich.

In dem Fall (B), in dem der Ton zu dem rechten Ohr mit einer früheren Abstrahl-Zeitlage und mit einem größeren Signalpegel abgestrahlt wird, liegt, wie den Teilen (1) und (2) von 7B dargestellt, die Ankunftszeit des Tons für das rechte Ohr früher als die für das linke Ohr, und der Schalldruckpegel des Tons für das rechte Ohr ist größer als der für das linke Ohr.

In dem Fall (C), in dem Ton zu dem rechten Ohr mit einer früheren Abstrahl-Zeitlage abgestrahlt wird, während der Ton zu dem linken Ohr mit einem größeren Signalpegel abgestrahlt wird, liegt, wie in den Teilen (1) und (2) von 7C dargestellt, die Ankunftszeit des Tons zu dem rechten Ohr früher, und der Schalldruckpegel für den Ton zu dem linken Ohr ist größer.

In dem Fall (A) (dem in den Teilen (1) und (2) von 7A dargestellten Zustand), in dem der Ton zu beiden Ohren mit der gleichen Abstrahl-Zeitlage und mit dem gleichen Signalpegel abgestrahlt wird, wird das Klangbild des abgestrahlten Schalls an einer Position (zentralen Position) wahrgenommen, die von beiden Ohren des Benutzers gleiche Abstände hat. In dem Fall (B) (dem in den Teilen (1) und (2) von 7B dargestellten Zustand), in dem der Ton zu dem rechten Ohr mit einer früheren Abstrahl-Zeitlage und einem größeren Signalpegel abgestrahlt wird, wird das Klangbild des abgestrahlten Schalls an einer Position wahrgenommen, die näher an dem rechten Ohr des Benutzers liegt.

In dem Fall (C) (dem in den Teilen (1) und (2) von 7C dargestellten Zustand), in dem Ton zum rechten Ohr mit einer früheren Abstrahl-Zeitlage abgestrahlt wird, während der Ton zu dem linken Ohr mit einem größeren Signalpegel abgestrahlt wird, kann jedoch das Phänomen beobachtet werden, daß das Klangbild des abgestrahlten Schalls wieder in der zentralen Position wahrgenommen wird, die gleiche Abstände von beiden Ohren des Benutzers hat, verglichen mit dem Fall (B) (dem in den Teilen (1) und (2) von 7B dargestellten Zustand), in dem der Ton zu dem rechten Ohr mit einer früheren Abstrahl-Zeitlage und mit einem größeren Signalpegel abgestrahlt wird.

In den anhand von 6 und 7A bis 7C beschriebenen Fällen stellt die Fähigkeit, die Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren so zu ändern, daß die Ankunftszeit des Tons für das rechte Ohr früher liegt als für das linke Ohr, und die Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren so zu ändern, daß das linke Ohr einen größeren Schalldruckpegel hat als das rechte Ohr, das Zeit-Intensitäts-Trading zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren dar.

Die Interaktion zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren waren als Phänomen für eine einzelne Schallquelle bekannt. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben erkannt, daß diese Interaktion auf ein integriertes Klangbild, z.B. ein Intensitäts-Stereo-Klangbild, angewendet werden kann, das von zwei Schallquellen, einem L-ch-Lautsprecher und einem R-ch-Lautsprecher, erzeugt wird. Wie oben beschrieben wurde, kann das Klangbild durch die Verwendung des Zeit-Intensitäts-Tradings zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren in einem breiten Hörbereich in einer angestrebten Richtung wahrgenommen werden.

Um das Zeit-Intensitäts-Trading zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren, wie sie oben beschrieben wurde, auszunutzen, kann in dem Wiedergabegerät nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Benutzung der Technologie der Schallfeldgenerierung und -steuerung (Technologie der Wellenfrontsynthese) eine Verschiebung der Klangfeldposition aufgrund der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren rückgängig gemacht werden. Die Schalldruckverteilung des Schallfelds kann gesteuert werden, um eine inverse Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren zu erzeugen.

Im folgenden wird die Technologie der Schallfeldgenerierung und -steuerung beschrieben. Zu den Verfahren zur Steuerung eines Schallfelds im dreidimensionalen Raum gehört ein Verfahren, bei dem das Kirchhoff-Integral benutzt ist, das z.B. in Waseda University, Advance Research Institute for Science and Engineering, Acoustic Laboratory, Yoshio YAMAZAKI; "Kirchhoff-sekibun-hoteishiki-ni Motozuku Sanjigen-barcharuriarithi-ni Kansuru Kenkyu (Study on Virtual Reality based on Kirchhoff's Integral Equation)" dargestellt ist.

Mit anderen Worten, wenn eine geschlossen Fläche S angenommen wird, die keine Schallquelle enthält, wie dies in 8 dargestellt ist, kann ein Schallfeld in der geschlossenen Fläche S durch das Kirchhoff-Integral dargestellt werden. In 8 repräsentiert p(ri) den Schalldruck des Punkts ri auf der geschlossen Fläche S, p(rj) repräsentiert den Schalldruck des Punkts rj auf der geschlossenen Fläche S, n repräsentiert die Normale in dem Punkt rj, un(rj) repräsentiert die Partikelgeschwindigkeit in Richtung der Normalen n und |ri–rj| repräsentiert den Abstand zwischen den Punkten ri und rj.

Das Kirchhoff-Integral wird durch den Ausdruck (1) in 9 repräsentiert und zeigt, daß das Schallfeld in der geschlossenen Fläche S vollständig reproduziert werden kann, wenn der Schalldruck p(rj) auf der geschlossenen Fläche S und die Partikelgeschwindigkeit un(rj) in Richtung der Normalen n vollständig gesteuert werden kann.

In dem Ausdruck (1) repräsentiert &ohgr; die Winkelfrequenz, die durch &ohgr; = 2&pgr;f dargestellt wird, &rgr; repräsentiert die Luftdichte und Gij wird durch den Ausdruck (2) in 9 dargestellt.

Obwohl der Ausdruck (1) sich auf ein stetiges Schallfeld bezieht, kann er auch auf ein transientes Schallfeld angewendet werden, indem die Augenblickswerte des Schalldrucks p(rj) und der Partikelgeschwindigkeit un(rj) gesteuert werden.

Wie oben beschrieben wurde, ist es bei dem Entwurf eines Schallfelds auf der Basis des Kirchhoff-Integral nur erforderlich, den Schalldruck p(rj) und die Partikelgeschwindigkeit un(rj) auf der geschlossenen Fläche S zu reproduzieren, die in virtueller Form vorliegt. Da es in der Praxis jedoch schwierig ist, den Schalldruck p(rj) und die Partikelgeschwindigkeit un(rj) in jedem der aufeinanderfolgenden Punkte auf der geschlossenen Fläche S zu steuern, wird die geschlossene Fläche S unter der Voraussetzung diskretisiert, daß der Schalldruck p(rj) und die Partikelgeschwindigkeit un(rj) in einem sehr kleinen Element auf der geschlossenen Fläche S konstant sind.

Wenn man N Punkte benutzt, um die geschlossene Fläche S zu diskretisieren, wird der Ausdruck (1) in 9 zu dem Ausdruck (3) in 9. Durch Reproduzieren des Schalldrucks p(rj) und der Partikelgeschwindigkeit un(rj) in jedem von N Punkten auf der geschlossenen Fläche S kann also das Schallfeld in der geschlossenen Fläche S vollständig reproduziert werden.

Systeme für die Verwendung von M Schallquellen zum Reproduzieren des Schalldrucks p(rj) und der Partikelgeschwindigkeit un(rj) in jedem von N Punkten enthalten das in 10 dargestellte System.

In diesem System wird ein Audiosignal von einer Signalquelle 201 über Filter 202 an Lautsprecher 203 geliefert, und an N Punkten auf einer Grenzlinie einer Kontrollregion 204 werden Schalldrücke gemessen. Die Partikelgeschwindigkeit un(rj) in Richtung der Normalen wird aus einem Schalldrucksignal mit Hilfe des Zweimikrofon-Verfahrens annähernd ermittelt.

Um den Schalldruck p(rj) und die Partikelgeschwindigkeit un(rj) an jedem von N Punkten zu reproduzieren, ist es dabei lediglich erforderlich, daß die Schalldrücke an 2N Punkten denjenigen in dem originalen Schallfeld gleich sind. Dies führt zu dem Problem, als Transferfunktion Hi (i = 1 bis M) eines der Filter 202 einen Wert zu ermitteln, bei dem die Schalldrücke an 2N Punkten so nahe wie möglich an die des originalen Schallfelds herankommen.

Wenn jede Transferfunktion zwischen der Schallquelle i (i = 1 bis M) und den Hörpunkten j (j = 1 bis 2N) in dem reproduzierten Schallfeld durch Cij dargestellt wird, die Transferfunktion eines Filters 202 in einer Stufe vor der Schallquelle i durch Hi dargestellt wird und jede Transferfunktion zwischen der Schallquelle i und dem Hörpunkt j in dem originalen Schallfeld durch Pj dargestellt wird, erhält man die in dem Ausdruck (4) in 9 dargestellte Bewertungsfunktion J für die Minimierung der Differenz zwischen dem reproduzieren Schallfeld und dem originalen Schallfeld.

Zur Ermittlung der Transferfunktion Hi, bei der die durch den Ausdruck (4) repräsentierte Bewertungsfunktion J am kleinsten ist, kann der Ausdruck (5) in 9 aufgelöst werden.

Um das Kirchhoff-Integral auf den Halbraum zu erweitern, wie dies in 11 dargestellt ist, kann unter der Voraussetzung, daß in einem Raum auf einer Seite (der linken Seite) einer Grenze S1 eine Schallquelle 205 angeordnet ist und auf der entgegengesetzten Seite (der rechten Seite) eine Hörregion 206 angeordnet ist, die keine Schallquelle enthält, durch Steuern des Schalldrucks und der Partikelgeschwindigkeit an allen Punkten auf der Grenze S1 oder in jedem der obigen diskreten Punkte auf der Basis des Kirchhoff-Integrals ein gewünschtes Schallfeld in der Hörregion 206, die keine Schallquelle enthält, realisiert werden.

Durch Anordnen einer Anzahl von Lautsprecher n SP1, SP2, ..., SPm auf der linken Seite einer Kontroll-Linie S2 (Grenzlinie) mit einer endlichen Länge, Festlegen einer Anzahl von Kontrollpunkten C1, C2, ..., Ck auf der Kontroll-Linie S2 und Steuern des Schalldrucks (Amplitude) und der Phase an jedem der Kontrollpunkte C1, C2, ..., Ck in einer Hörregion auf der rechten Seite (gegenüber den Lautsprechern SP1, SP2, ..., SPm) der Kontroll-Linie S2, können Töne aus den Lautsprechern SP1, SP2, ..., SPm von einem Hörer 207 als virtuelle Schallquelle 208 auf der linken Seite der Kontroll-Linie S2 von einem Hörer 207 abgehört werden.

Wie oben beschrieben wurde, kann durch Steuern der Phase (der Verzögerungszeit) und des Schalldrucks (des Schalldruckpegels) des den einzelnen Lautsprechern zugeführten Audiosignals ein angestrebtes Schallfeld generiert und gesteuert werden. In dem Wiedergabegerät nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Schallfeldsteuerschaltung 35 einen Koeffizienten oder dgl. einer in der Schallfeldgenerierungsschaltung 32 enthaltenen Filterschaltung, wodurch eine Schalldruckpegeldifferenz (Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren) generiert werden kann, die zwischen beiden Ohren entgegengesetzt ist, so daß eine Schalldruckverteilung gesteuert wird, durch eine Verschiebung in der Klangbildposition aufgrund der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren beseitigt wird.

Mit anderen Worten, in dem Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Schallfeldsteuerschaltung 35 die Schallfeldgenerierungsschaltung 32 in der Weise, daß der Schalldruckpegel oder die Verzögerungszeit des jedem Lautsprecher zugeführten Signals oder beide Größen gesteuert werden, wodurch die Schalldruckverteilung in dem reproduzierten Schallfeld in Abhängigkeit von der Abstrahlrichtung des Tons eine solche Neigung erfährt, daß die Schalldruckverteilung in einem Hörbereich die Form einer angestrebten Verteilung hat.

13A und 13B zeigen Darstellungen einer Schallfeldgenerierung und -steuerung, die in dem Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt wird. Das Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfaßt das Array-Lautsprechersystem 34, das durch das Anordnen von 16 Lautsprechern SP1 bis SP16 nebeneinander aufgebaut ist.

Auf der Basis der Funktionen der Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und der Schallfeldsteuerschaltung 35 werden die den Lautsprechern SP1 bis SP16 zugeführten Audiosignale so verarbeitet, daß, wie in 13A und 13B dargestellt, mit Hilfe des Array-Lautsprechersystems 34 Töne von einer rechten virtuellen Schallquelle SPR und einer linken virtuellen Schallquelle SPL abgestrahlt werden.

In dem Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann auf der Basis der Funktionen der Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und der Schallfeldsteuerschaltung 35 durch Verarbeiten der den Lautsprechern SP1 bis SP16 zugeführten Audiosignale, wie in 13A dargestellt, auf der Seite der virtuellen Schallquelle SPL ein Teil des Hörbereichs vor der virtuellen Schallquelle SPL kleinen Schalldruck haben. Umgekehrt kann durch Abstrahlen eines starken Tons in einen Teil des Hörraums auf der Seite der virtuellen Schallquelle SPR, der der virtuellen Schallquelle SPL gegenüberliegt, auch ein rechter Teil des Hörbereichs, der von der virtuellen Schallquelle SPL entfernt ist, einen Ton aufweisen, der von der linken Seite abgestrahlt wird.

In ähnlicher Weise ist auf der rechten Seite der virtuellen Schallquelle SPR, wie in 13B dargestellt, ein Teil des Hörbereichs vor der virtuellen Schallquelle SPR so eingestellt, daß er schwachen Schalldruck aufweist. Umgekehrt kann durch Abstrahlen eines starken Tons in den Teil der virtuellen Schallquelle SPL, der der virtuellen Schallquelle SPR gegenüberliegt, auch ein linker Teil des Hörbereichs, der von der virtuellen Schallquelle SPR entfernt ist, einen starken Ton aufweisen, der von der rechten Seite abgestrahlt wird.

In 13A und 13B zeigen die Richtungen der Pfeile die Abstrahlrichtungen (Richtungen des abgestrahlten Tons) des Tons aus den virtuellen Schallquellen SPR und SPL, und die Dicke jedes Pfeils entspricht dem Schalldruckpegel des in dieser Richtung abgestrahlten Schalls. In 13A sind die Schalldrücke des in den durch die Pfeile L1, L2, L3 und L4 angezeigten Richtungen abgestrahlten Tons so eingestellt, daß sie zunehmen, wenn die Winkel zwischen der die virtuelle Schallquelle SPL und die virtuelle Schallquelle SPR verbindenden geraden Linie und den Pfeilen L1, L2, L3 und L4 kleiner werden. Die Beziehungen des Schalldrucks in den Richtungen der Pfeile L1, L2, L3 und L4 werden durch L1 > L2 > L3 > L4 dargestellt.

In 13B sind die Schalldrücke des in den durch die Pfeile R1, R2, R3 und R4 angezeigten Richtungen so eingestellt, daß sie zunehmen, wenn die Winkel zwischen der die virtuelle Schallquelle SPR und die virtuelle Schallquelle SPL miteinander verbindenden geraden Linie und den Pfeilen R1, R1, R3 und R4 kleiner werden. Mit anderen Worten, die Beziehungen in dem Schalldruck in den Richtungen der Pfeile R1, R2, R3 und R4 werden durch R1 > R2 > R3 > R4 dargestellt.

Durch die oben beschriebene Steuerung der Schalldruckverteilung des den einzelnen Lautsprechern des Array-Lautsprechersystems 34 zugeführten Audiosignals wird ein Klangbild des Tons, der in dem L-ch und dem R-ch mit der gleichen Zeitlage und dem gleichen Pegel aufgezeichnet ist und in der zentralen Position lokalisiert werden soll, in der zentralen Position SPC lokalisiert, weil es in einem symmetrischen Hörbereich, wie den Hörpositionen A und D in 3, keine Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren und keine Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren gibt. Darüber hinaus wird in 3 an jeder der Hörpositionen B und E das Klangbild in der zentralen Position wahrgenommen, weil die Ankunftszeit des Tons auf der linken Seite früher liegt, der Pegel des ankomenden Schalls jedoch größer ist. Wenn die Hörposition z.B. über die Bereiche der rechten und linken virtuellen Schallquellen SPR und SPL hinaus verschoben wird, kann selbst an den Hörpositionen C und E das Klangbild im Zentrum wahrgenommen werden, weil das Array-Lautsprechersystem 34 so gesteuert wird, daß die Ankunftszeit auf der linken Seite früher liegt, der Pegel des ankommenden Schalls auf der rechten Seite jedoch größer ist.

In der obigen Beschreibung benutzt das Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das von den Lautsprechern gebildete Array-Lautsprechersystem 34, und das den einzelnen Lautsprechern des Array-Lautsprechersystems 34 zugeführte Audiosignal wird verarbeitet. Durch die oben beschriebene Steuerung der Schalldruckverteilung für die L-ch- und R-ch-Audiosignale in einem Intensitäts-Stereo-System können jedoch ähnliche Effekte erreicht werden.

Auch in Bezug auf Audiosignale, die in einem Zustand aufgezeichnet sind, in dem sich die Zuteilungspegel (zugeteilte Schalldrücke) der Signale für den L-ch und den R-ch ändern, um das Klangbild an einer beliebigen Position zwischen den L-ch- und R-ch-Lautsprechern zu lokalisieren, ermöglicht der Präzedenzeffekt eine Lokalisierung des Klangbilds in der Position eines Lautsprechers in einer Richtung, in der der Ton die verschobenen Positionen zuerst erreicht, selbst wenn die Audiosignale von einem normalen Stereo-Wiedergabegerät wiedergegeben und die wiedergegebenen Töne an verschobenen Positionen, wie den Hörpositionen B und C abgehört werden.

Durch die Steuerung der Schalldruckverteilung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung für Audiosignale, die in einem Zustand aufgezeichnet sind, in denen sich die Zuteilungspegel der Signale für den L-ch und den R-ch ändern, kann das Klangbild zwischen den L-ch- und R-ch-Lautsprechern oder in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer vorbestimmten Position zwischen den rechten und linken virtuellen Schallquellen SPR und SPL lokalisiert werden, selbst wenn der Ton an den Hörpositionen B und C abgehört wird.

Falls ein Audiosignal nur in einem der Kanäle L-ch und R-ch aufgezeichnet ist, so daß der wiedergegebene Ton nur aus einer Lautsprecherposition gehört werden kann, wenn z.B. ein Audiosignal eines Musikinstruments nur in dem L-ch aufgezeichnet ist, kann der reproduzierte Ton des Musikinstruments an jeder der Hörpositionen B und C vernehmlich gehört werden, weil die virtuelle Schallquelle SPL sich an einer näheren Position befindet, so daß es schwierig ist, den reproduzierten Ton als Stereoklang mit räumlicher Balance zu hören.

Selbst in einem solchen Fall kann durch die Benutzung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Stereoschallfeld reproduziert und genossen werden, das eine Balance mit dem von der virtuellen Schallquelle SPR auf der rechten Seite aufweist, da der Ton aus der virtuellen Schallquelle SPL auf der linken Seite zu jeder der Hörpositionen B und C abgeschwächt ist.

In dem Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Steuerung der Schalldruckverteilung in der Weise, daß, wie in 2 dargestellt, z.B. in einem Teil des Hörbereichs, der nahe bei der virtuellen Schallquelle SPL liegt, ein geringer Schalldruck auftritt, und die Steuerung der Schalldruckverteilung in der Weise, daß durch das Abstrahlen eines starken Tons in einen Teil des Hörbereichs, der von der virtuellen Schallquelle SPL entfernt ist, der von der linken Seite abgestrahlte Ton selbst in einem rechten Teil des Hörbereichs stark ist, der von der virtuellen Schallquelle SPL entfernt ist, in dem Array-Lautsprechersystem 34 realisiert, das einen Lautsprecherabstand hat, der kleiner ist als der Abstand zwischen den L-ch- und R-ch-Lautsprechern bei Intensitäts-Stereophonie, indem die virtuelle Schallquelle SPL in einer Position weiter links angeordnet wird als der Lautsprecher an dem linken Ende.

Dies ist ein Beispiel für die effektive Ausnutzung einer Eigenschaft, wonach der Schalldruck auf der Außenseite eines Endes des Array-Lautsprechersystems 34 kleiner wird, da der Lautsprecherabstand des Array-Lautsprechersystems 34 kleiner ist als der Abstand zwischen den virtuellen Schallquellen SPR und SPL. Hierbei wird eine Eigenschaft effektiv ausgenutzt, wonach dann, wenn eine virtuelle Schallquelle als Punktschallquelle außerhalb der Länge des Array-Lautsprechersystems 34 festgelegt wird, der Schalldruck von einer virtuellen Punktschallquelle außerhalb einer geraden Linie, die die virtuelle Schallquelle und ein Ende des Array-Lautsprechersystems 34 verbindet, kleiner wird.

Als Nächstes werden die Ergebnisse einer Simulation einer Schallfeldgenerierung und -steuerung in dem Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. 14A und 14B zeigen Graphiken, die Konturzeichnungen benutzen, um Schalldruckverteilungen darzustellen, die man erhält, wenn ein R-ch-Audiosignal von Intensitäts-Stereosignalen in den Raum abgestrahlt wird. In 14A und 14B ist die Region für jede Schalldruckpegeldifferenz von 5 dB durch Konturen dargestellt. Die halbkreisförmigen gestrichelten Linien in 14A und 14B sind Kurven gleicher Ausbreitungszeit der Wellenfront von akustischen Wellen.

Die in 14A und 14B dargestellten Schalldruckverteilungen betreffen den R-ch. Auch die Schalldrücke eines L-ch-Audiosignals sind symmetrisch verteilt. In den Simulationen ist die Zahl der das Array-Lautsprechersystem 34 bildenden Lautsprecher gleich 12, und der Zeichnungsbereich für die Schalldruckverteilung beginnt in einer Position im Abstand von 10 cm von der Lautsprecherfront.

In dem Simulationsumfeld ist die in 14A dargestellte Hörposition A eine Hörposition, an der ein Hörer den abgestrahlten Ton hört. Wenn in diesem Simulationsumfeld vorausgesetzt wird, daß die Breite, in der das Array-Lautsprechersystem 34 installiert ist, der Breite eines Anzeigebildschirms der Videoanzeigeeinheit 46 entspricht, ist die Breite (Stereo-Schallfeldbreite), in der das Klangbild angeordnet ist, die Breite des Array-Lautsprechersystems 34.

Auf einer Linie (der oberen Grenze des Schalldruckverteilungs-Zeichnungsbereichs in jeder der 14A und 14B) in einer Position 10 cm vor dem Array-Lautsprechersystem 34 sind Kontrollpunkte festgelegt, und die Abstrahl-Zeitlage der Abstrahlung von jedem Lautsprecher ist so festgelegt, daß die Zeiten, in denen eine Wellenfront die Kontrollpunkte erreicht (wie durch die gestrichelten Linien in 14A und 14B dargestellt), mit der Kurven gleicher Ausbreitungszeit der akustischen Wellen übereinstimmt. Mit anderen Worten, es wird die Verzögerungszeit des Audiosignals für jeden Lautsprecher festgelegt.

Um den Ton eines Musikinstruments zu hören, der in einen der Kanäle L-ch und R-ch gemischt ist und dessen Klangbild so eingestellt ist, daß es an einem Ende lokalisier wird, wird die Kurve gleicher Ausbreitungszeit der akustischen Wellen bestimmt. Um die Klangbildposition auf der Basis der Differenz der Ankunftszeit zwischen beiden Ohren bestimmen zu können, wird die Richtung einer Normalen zu Kurve gleicher Ausbreitungszeit der akustischen Wellenfront als ein Ende der Videoanzeigeeinheit 46 benutzt. In der Praxis können, wie in 14A und 14B dargestellt, gute Ergebnisse erzielt werden, indem vorzugsweise ein Kreis gebildet wird, dessen Zentrum sich in einer Position befindet, die geringfügig von einem Ende des Array-Lautsprechersystems 34 entfernt ist und einen geringen Abstand hat (in einer oberen Position in 14A und 14B).

Die Schalldruckverteilung wird folgendermaßen eingestellt. Die Kurve gleicher Ausbreitungszeit wird so festgelegt, daß dann, wenn Audiosignale gehört werden, die in dem L-ch und dem R-ch gleich gemischt sind, so daß das Klangbild im Zentrum lokalisiert wird, der Ton von einem nähergelegenen Lautsprecher abgestrahlt wird. Die Schalldruckverteilung wird so festgelegt, daß die Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren erzeugt wird, die eine durch die Festlegung verursachte Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren aufheben kann.

Für den Schalldruck eines Tons, der aus der Richtung eines näheren Kanal abgestrahlt wird, wird der Schalldruck, der von einer weiter entfernten Kanalrichtung abgestrahlt wird, um etwa 5 bis 10 dB erhöht. Die Differenz zwischen dem Schalldruck, der in der Nähe der Front des rechten Endes des Array-Lautsprechersystems 34 durch den R-ch-Schall erzeugt wird, und dem Schalldruck, der in der Nähe des linken Endes des Array-Lautsprechersystems 34 erzeugt wird, wird z.B. auf 5 bis 10 dB festgesetzt.

In diesem Zustand wird ein Fall betrachtet, bei dem Ton an den einzelnen Hörpositionen A, B und C abgehört wird, wie dies in 14B dargestellt ist. Ähnlich wie 14A zeigt auch 14B die Schalldruckverteilung des R-ch-Audiosignals. Wenn man den R-ch-Schall betrachtet und die Schalldrücke an beiden Ohren jedes von drei Hörern an den Hörpositionen A, B und C vergleicht, so ist der Schalldruck an dem rechten Ohr niedriger, oder der Schalldruck an beiden Ohren (des linken Hörers an der Hörposition B) ist gleich. Deshalb erreicht der Ton das rechte Ohr früher. Dabei beträgt die Pegeldifferenz zwischen beiden Ohren, was den Ton von der rechten Seite betrifft, nur etwa 1 dB. Deshalb kann festgestellt werden, daß das Klangbild des Musikinstrumententons, der nur in den R-ch gemischt ist und dessen Klangbild an dem rechten Ende lokalisiert werden soll, von allen drei Hörern auf der Basis der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren an dem rechten Ende wahrgenommen wird.

Wenn man den Ton des Musikinstruments betrachtet, der in die L-ch- und R-ch-Audiosignale gemischt ist und dessen Klangbild lokalisiert werden soll, muß der Einfluß des Schallfelds in dem linken Teil des Hörbereichs berücksichtigt werden, wobei das Klangbild eine Schalldruckverteilung und Kurven gleicher Ausbreitungszeit aufweist, die zu denen von 14B symmetrisch sind. Da das Schallfeld symmetrisch ist, nimmt der zentrale Hörer (an der Hörposition A in 14B) das Klangbild im Zentrum wahr (einer zentralen Position in der Breite des Array-Lautsprechersystems 34, die zentrale Position, die das Zentrum der Breite bildet, in der das Klangbild angeordnet ist).

Auf der Basis des Zeit-Intensitäts-Tradings zwischen der Pegeldifferenz und der Zeitdifferenz zwischen beiden Ohren nimmt der Hörer an der Hörposition C in 14B das Klangbild im Zentrum wahr, da der Ton von der rechten Seite die Hörposition C zuerst erreicht und der Schall, der Hörposition C von der linken Seite aus erreicht, eine um etwa 5 dB größere Magnitude hat. Die in 14B dargestellten Hörpositionen A, B und C sind symmetrisch, und der Schalldruckpegel von der linken Seite zu dem rechten Hörer ist gleich dem Schalldruckpegel von der rechten Seite zu dem linken Hörer. Somit zeigt sich, daß der Hörer an der Hörposition C das Klangbild im Zentrum wahrnimmt. Ähnliches gilt für den Hörer an der Hörposition B, da seine Situation einer Rechts-Links-Vertauschung der Situation des Hörers an der Hörposition C entspricht. Deshalb nimmt der Hörer an der Hörposition B, ähnlich wie der Hörer an der Hörposition C, das Klangbild im Zentrum wahr.

Wie aus den Simulationen der Schalldruckpegel in dem reproduzierten Klangbild erkennbar ist, kann für ein Audiosignal, das jedem Lautsprecher zugeführt wird, durch Steuern der Verzögerungszeit und des Schalldruckpegels ein reproduziertes Schallfeld erzeugt werden, das eine angestrebte Schalldruckverteilung aufweist.

Indem man auf der Seite der virtuellen Schallquelle SPL die Schalldruckverteilung, wie in 13A dargestellt, so steuert, daß ein Teil des Hörbereichs vor der virtuellen Schallquelle SPL einen kleinen Schalldruck aufweist, und in einen Teil des Hörbereichs auf der Seite der virtuellen Schallquelle SPR, nämlich den Teil, der der virtuellen Schallquelle SPL gegenüberliegt, einen starken Ton abstrahlt, so daß der rechte Teil des Hörbereichs, der von der virtuellen Schallquelle SPL entfernt ist, einen starken von der linken Seite abgestrahlten Ton aufweist, und indem man auf der Seite der virtuellen Schallquelle SPR die Schalldruckverteilung, wie sie in 13B dargestellt ist, so steuert, daß ein Teil des Hörbereichs vor der virtuellen Schallquelle SPR einen kleinen Schalldruck aufweist, und in einen Teil auf der Seite der virtuellen Schallquelle SPL abstrahlt, nämlich den Teil, der der virtuellen Schallquelle SPR entgegengesetzt, einen starken Ton abstrahlt, so daß auch ein Teil des Hörbereichs im Abstand von der virtuellen Schallquelle SPR einen starken Ton aufweist, der von der rechten Seite abgestrahlt wird, wird ein Wiedergabeschallfeld generiert, in welchem an einer beliebigen Position an jeder Stelle in dem breiten Hörbereich ein Klangbild wahrgenommen werden kann.

Mit anderen Worten, selbst wenn der abgestrahlte Ton an einer beliebigen Position in dem reproduzierten Schallfeld abgehört wird, kann das Schallfeld an einer Schallfeld-Lokalisierungsposition lokalisiert werden, die als die Position vorausgesetzt wird, an der das Klangbild lokalisiert wird, d.h., an der Klangbildposition SPC des Array-Lautsprechersystems 34. Selbst wenn der Hörer sich nicht an einer Position befindet, die gleiche Abstände von beiden virtuellen Schallquellen hat, kann das Klangbild von dem Hörer an der angenommenen Schallfeld-Lokalisierungsposition wahrgenommen werden.

Indem bei dem Wiedergabegerät nach dem Ausführungsbeispiel die Ausgangssignale des Array-Lautsprechersystems 34 so gesteuert werden, daß eine Schalldruckverteilung erreicht wird, bei der in einem Teil des Hörbereichs vor einem beliebigen Kanal der von einem Audiosignal in einem beliebigen Kanal verursachte Schalldruck kleiner ist als in dem entgegengesetzten Teil des Hörbereichs, wenn ein Hörer nicht an einer Position hört, die gleiche Abstände von beiden Lautsprechern hat, erreicht der Ton aus einem näheren Lautsprecher den Hörer zuerst, während der Ton aus einem weiter entfernten Lautsprecher jedoch einen höheren Pegel hat. Selbst wenn ein Hörer nicht im Zentrum des Hörbereichs hört, kann er eine Klangbildposition und einen Stereoklang ähnlich wie in dem Fall wahrnehmen, wenn er an einer Position hört, die gleiche Abstände von beiden Lautsprechern hat, wie dies oben beschrieben wurde. Deshalb kann Stereomusik und Kinofilmton in einem breiten Hörbereich genossen werden.

Mit anderen Worten, bei der Wiedergabe von Audiosignalen kann das Schallfeld so gesteuert werden, daß ein Klangbild an einer beliebigen Position an jeder Stelle in einem breiten Hörbereich wahrgenommen werden kann, und durch Anordnen von linken und rechten virtuellen Lautsprechern vor dem Hörbereich auf der Basis einer Wellenfeldsynthese und durch Steuern der Aussendung der Wellenfront von beiden virtuellen Lautsprechern in den Hörbereich in der Weise, daß eine Seite eine größere Amplitude gesendet wird als in die entgegengesetzte Seite, kann ein Hörer unabhängig vom Ort des Hörers ein synthetisiertes Klangbild an einer gewünschten Position wahrnehmen.

Was darüber hinaus die Funktionen der Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und der Schallfeldsteuerschaltung 35 betrifft, so arbeiten die Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und die Schallfeldsteuerschaltung 35 kooperativ, um die Töne in beiden Kanälen zu steuern, die von den Lautsprechern in beiden Richtungen in den Hörbereich ausgegeben werden. Durch diese Steuerung erfährt die Schalldruckverteilung eine solche Neigung, daß bezüglich der Schalldrücke in beiden Kanälen im Vergleich zu einer Hörposition auf einer Seite des Kanals die Hörposition auf der entgegengesetzten Seite einen größeren Schalldruck hat. Bezüglich des Frequenzbereichs des zu verarbeitenden Audiosignals gibt es keine spezielle Beschränkung. Wenn ein Audiosignal in einem Frequenzbereich von 200 Hz oder höher durch die Anwendung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung verarbeitet wird, kann unabhängig von der Hörposition in einem vorbestimmten Hörbereich (Schallfeld) ein Klangbild an der angestrebten Position lokalisiert werden.

In dem oben beschriebenen Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel generiert der Audiodaten-Dekodierer 31 Audiosignale in mehreren Kanälen, die den Lautsprechern des Array-Lautsprechersystems 34 zuzuführen sind, und die Schallfeldgenerierungsschaltung 32 unterzieht die Signale in den Kanälen einer Signalverarbeitung, so daß sich eine geneigte Schalldruckverteilung in dem Hörbereich ergibt. Das oben beschriebene Wiedergabegerät gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch nicht auf die oben beschriebenen Funktionen beschränkt.

Die Funktionen des Audiodaten-Dekodierers 31, der Schallfeldgenerierungsschaltung 32 und der Schallfeldsteuerschaltung 35 können z.B. durch einen einzigen Mikrocomputer realisiert werden. Mit anderen Worten, es sind vorgesehen: Ein Gestaltungsschritt, um auf der Basis eines wiederzugebenden Audiosignals Audiosignale in mehreren Kanälen zu generieren, um Töne von einem Paar von Schallquellen abzustrahlen, und ein Signalverarbeitungsschritt, um an jedem der in dem Gestaltungsschritt gebildeten Audiosignale eine Signalverarbeitung durchzuführen, um ein angestrebtes Schallfeld zu generieren. In dem Signalverarbeitungsschritt wird die Schalldruckverteilung so geneigt, daß für jede Schallquelle des Paars von Schallquellen die Schalldruckpegel der von der Schallquelle an eine Hörposition ausgestrahlten Töne umgekehrt proportional zu den Winkeln ansteigen, die zwischen den Abstrahlrichtungen der von der Schallquelle zu der Hörposition abgestrahlten Töne und einer das Paar von Schallquellen verbindenden geraden Linie gebildet werden. Dies macht es möglich, eine ähnliche Verarbeitung vorzunehmen wie in dem Fall des Wiedergabegeräts nach dem obigen Ausführungsbeispiel.

Offensichtlich können auch dann, wenn dieses Verfahren benutzt wird, die Lautsprecher zur Generierung der Schallquellen ein Array-Lautsprechersystem sein. Für die Signalverarbeitung kann durch Steuern der Verzögerungszeit oder des Schalldruckpegels eines Audiosignals oder beider Größen ein angestrebtes Klangbild gebildet werden, dessen Schalldruckverteilung eine Neigung aufweist.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel exemplarisch der Fall beschrieben wurde, daß ein Intensitäts-Stereo-Ton wiedergegeben wird, ist das zu verarbeitende Audiosignal nicht auf ein Intensitäts-Stereo-Tonsignal beschränkt. Das zu verarbeitende Audiosignal kann z.B. auch ein monaurales Audiosignal oder ein Mehrkanal-Audiosignal, z.B. ein 5.1-Kanal-Audiosignal, sein.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel exemplarisch ein Fall beschrieben wurde, bei dem ein durch Aneinanderfügen mehrerer Lautsprecher gebildetes Array-Lautsprechersystem benutzt wird, wie es in 13A bis 14B dargestellt ist, ist die zu benutzende Lautsprechergruppe nicht auf das Array-Lautsprechersystem beschränkt. Die zu benutzende Lautsprechergruppe kann auch eine Gruppe von Array-Lautsprechersystemen sein, die in Abständen angeordnet sind, wobei jedes System aus mehreren Lautsprechern gebildet ist.

Deshalb ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung auch auf einen Fall anwendbar, bei dem in dem Array-Lautsprechersystem von 13A und 13B z.B. nur drei linke Lautsprecher SP1, SP2 und SP3 und drei rechte Lautsprecher SP14, SP15 und SP16 vorgesehen sind, ohne daß auch die mittleren Lautsprecher SP4 bis SP13 vorgesehen sind. Mit anderen Worten, ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nicht auf die Zahl von Lautsprechern festgelegt. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist auf einen Fall anwendbar, in dem wenigstens ein Lautsprecherpaar (tatsächliche Schallquellen) existiert, oder auf einen Fall, in dem wenigstens ein Paar von virtuellen Lautsprecher (virtuelle Schallquellen) existiert.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das Array-Lautsprechersystem 34 benutzt wird und die virtuellen Schallquellen SPL und SPR an beiden Enden des Array-Lautsprechersystems 34 angeordnet sind, sind die Positionen der virtuellen Schallquellen SPL und SPR nicht auf die Enden beschränkt. Es ist auch eine Verarbeitung möglich, bei der jede virtuelle Schallquelle (jeder virtueller Lautsprecher) an einer beliebigen Position angeordnet ist.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel exemplarisch ein Fall beschrieben wurde, in dem das Array-Lautsprechersystem 34 für die Generierung der virtuellen Schallquellen SPL und SPR benutzt wird, ist der Benutzer des Array-Lautsprechersystems 34 nicht auf diese Anordnung beschränkt. Mit anderen Worten, es ist nicht notwendig, die virtuellen Schallquellen zu generieren. Bezüglich des von tatsächlichen Lautsprechern abgestrahlten Schalls kann durch eine Verarbeitung in der Weise, daß die oben beschriebene Schalldruckverteilung geneigt ist, ein Klangbild an einer angenommenen Position in einem relativ breiten Hörbereich unabhängig von der Hörposition lokalisiert werden.

Durch die Berücksichtigung der Zahl und Anordnung der Lautsprecher, denen die Audiosignale zugeführt werden, und durch Verarbeitung der von jedem Paar von Lautsprechern abgestrahlten Audiosignalen ähnlich wie im Fall der beiden Kanäle bei der Wiedergabe von Intensitäts-Stereophonie in der Weise, daß die oben beschriebene Schalldruckverteilung geneigt ist, kann im Fall von Mehrkanal-Audiosignalen auch in dem Wiedergabeschallfeld auf der Basis der Mehrkanal-Audiosignale das Klangbild an einer angenommenen Position unabhängig von der Hörposition lokalisiert werden.

Obwohl in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel exemplarisch ein Fall beschrieben wurde, bei dem ein Ausführungsbeispiel der Erfindung auf ein Wiedergabegerät für optische Platten angewendet wird, ist das Wiedergabegerät, auf das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anwendbar ist, nicht auf das Wiedergabegerät für optische Platten beschränkt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf verschiedene Typen von Wiedergabegeräten anwendbar, wie Fernsehempfänger, Compaktdisk-Player, MD-(Mini Disc)-Player und Festplatten-Player, die zumindest Audiosignale wiedergeben.

Es ist für den einschlägigen Fachmann offensichtlich, daß in Abhängigkeit von Anforderungen des Designs und anderer Faktoren verschiedene Modifizierungen, Kombinationen, Unterkombinationen und Änderungen vorgenommen werden können, soweit sie innerhalb des Rahmens der anliegenden Ansprüche oder von deren Äquivalenten liegen.