小型スピーカーで高音質、立体音響再生実現

質問

小型スピーカーで高音質、立体音響再生を実現した技術が公開されていますがどう思いますか？
記事の中に音声サンプルがありIpadやIphone、小型スピーカーまたはノートPCで再生するとスピーカーの外側まで左右に広がる定位と奥行き、澄んだ音質を聞くことができます。
おれはクロストークキャンセル技術で実現しているようですが興味のある方は聞いて見てください。
https://av.watch.impress.co.jp/docs/series/dal/1209874.html
左だけの音が左スピーカーの位置で聞こえること自体が音のクロストークによるもので、本当にクロストークがなければ左側から聞こえるはずです。
音響革命になる可能性があるようです。

回答No.5

noname#246211

オーディオの理論には詳しくありません
ですがリンク拝見して驚きました。
これで満足な音が出ると考えるのはオーディオメーカーを侮ってるとしか思えません。
メーカー毎に蓄えられてるノウハウは未曾有にある事でしょう。
くろすすととろーく以前の失礼ですが問題でしょう。

お礼

率直な回答ありがとうございます。
記事の試聴テストでは小型スピーカを使ってますが、オーディオ理論の根本的な問題が関係していて、これを特性の良いスピーカを使用する事で圧倒的な高音質を実現できます。
通常の２本のスピーカで再生する事は逆チャンネルの音が重なってそれぞれの耳に聞こえるのですが、これが人が音に焦点を合わせると言う左右時間差を認識できなくなり実際に聞こえる音は生音と全く違う聞こえ方をする事になります。
つまり皆さんが聞いているステレオ再生の音は左右の音が時間差をもって重なった現実には存在しない壊れた音、音として体を成していない音です。
それで存在する全てのスピーカの音は全て凄く濁った音、奥行きのない平面的な音となっています。
皆さんも実際に高価なスピーカを買って普通の部屋で聞いた時、期待したような音とは全く違うことに気付かれたでしょう。
それで部屋の反響を加えて、丁度下手な歌でも風呂場で反響でワンワンした音で聞くと良い音に聞こえると同様に何とか聞ける音になる訳です。
実際にオーディオマニアの多くの人はジャズ好きが多いようですが、ジャズの場合狭い演奏会場でボーカルはマイクを使ってひどい反響音の中で聞いていますからそれに似た狭いオーディオルームで似た音を作って満足できるのでしょう。
しかし目の前での生楽器の音色とは全く違った音となり、奥行きのある楽器の響きが重なってノイズのようになってしまうのです。
目の前での演奏を聞いてきた私としてはどうして生の音を再現できないのか、その努力をあきらめたのか理解できません。
聴覚を無視した忠実特性を追求しても何の意味のない。
私はクロストークなしで生演奏のような音楽を楽しんでいます。

回答No.4

John_Papa

こんにちは。

もちろんクロストークキャンセルをうまく使ってます。

左の音が右耳に届くのは、右の音が右耳に届くよりも時間的に少し遅れますね。
そこで、左の音を同じ遅れで逆相にして右の音に混ぜておくと、右耳に届いた時に左の音だけ逆相になりキャンセルされる訳です。右の音も同様に遅延させて逆位相で左に混ぜておきます。
これにより左耳は左chだけの音、右耳は右chだけの音を聴くことになるという理論づけです。

その為、2chのスピーカー距離に合わせて遅延の設定を変える必要があります。スピーカー同士の音量差のほとんど無い範囲がサービスエリアになりますので、左右が開き過ぎのスピーカー配列には向きません。
記事にはありませんが、通常の2chステレオのように視聴位置センターキープでなくて、若干左右にズレてもステレオ感があるのがこの方式の特徴です。

実は、ステレオＰＡとして業務音響現場で使われている方法の一つでもあります。
既出製品としてはAspen Pittman Designs のワンボックスステレオスピーカー Spacestation シリーズなどがあります。
20年の特許期限が過ぎてれば、アプリで供給できる可能性がありますね。

お礼

原理に関する説明での回答ありがとうございます。
なるほど、記事にもあったのですがスピーカー同士の音量差のほとんど無い範囲がサービスエリアになる事は試聴音源で確認できました。
しかしながら左の音を同じ遅れで逆相にして右の音に混ぜておくと、右耳に届いた時に左の音だけ逆相になりキャンセル効果となるだろう事はわかるのですが、正面付近で音量差があまりない定位でこの処理をすると中音以下で音が消えることになるるのではないでしょうか？
それなりの演算処理をしてるのだろうとは思います。
いぜれにしても多くのオーディオマニアや専門家が録音した段階で生音とは違っていると言う常識は間違ってると考えます。
クロストークのない再生方式が実現するなら、目の前に楽器の生々しい音色が浮かび上がり録音会場の反響音がそのまま残響のない部屋に広がるようになるはずです。
良い音とは録音現場のモニタースピーカの音を再現する事ではなくて、演奏家が幼い時から長年の訓練で身に付けた高度な演奏技術で、魅力的な響きを持つ選び抜いた最高の音色の楽器と、優れた反響音を作り出す録音会場の音の場を再現することで、皆さんがお持ちの音楽メディアにはその音が確かに記録されています。
私たちが聞きたいのは技術者が作り出した癖のあるスピーカの音ではないでしょう。

回答No.3

HAL2（@HALTWO）

Crosstalk Cancel の考え方は古くからあるのですが、Audio 的な論理に限定して難しい事を考えなくとも Visual の「立体視」とか「Stereogram」に例えてしまえば、わりと簡単に理解でき、実体験が可能です。

私は (BOSE 社とは分離していた日本独自の) BOSE 音響工学研究所製 AWMS VIA という下写真の製品の音場感に魅了されて購入し、その独特の音場形成力を真似て自作 Speaker System に取り入れようとした際に、その原理を「立体視」や「Stereogram」を Hint にして理解しました。

AWMS VIA の AWMS は BOSE 製品の Bazooka Woofer System を初めとする Acoustic Wave Music System の略称ですが、VIA は「立体視」や「Stereogram」に例える事ができる Virtual Imaging Array の略です。

「立体視」や「Stereogram」を Audio で行うには Left と Right の小口径 Full Range Speaker System と耳 (顔) までの間に壁を作る事です……大きな箱の中央に仕切りを入れて、仕切られた左右の穴奥に小口径 Full Range Speaker を入れるとか、顔自体を仕切りに見立てて両耳の直ぐ前に小口径 Speaker を配置するようなものですね。

要は左右各々の Speaker から出る音波の直接波が耳に届くまでの間に混ざらなければ良いのですが、左右 Speaker から耳 (顔) までの空間全てを仕切らずとも、耳 (顔) から遠い位置 (左右 Speaker を結ぶ線上の方) が閉ざされていれば Crosstalk はかなり抑制されます。

VIA では左右 Speaker を各々 90° の角度で配置した 3 基 (計 6 基) の 小口径 Speaker Unit によって水平無指向性に近い音波放射を行わせると共に左右 Speaker の間を製品本体の Body が遮る事によって Acoustic Crosstalk Canceller を形作るものになっています。……逆に左右の音を早い位置で混ぜて放射するのが JBL Paragon でしたね。

但し左右各々 1 基の Speaker Unit による単一指向性型 Speaker の間を埋めても VIA 独特の音場形成には至らず、昔流行った (本物の(^^;)) Bookshelf Speaker System を本棚に埋め込んで聴いていた頃の音場になるだけですので、VIA 音場には水平無指向性 Speaker System の間を遮る必要があります。……Full Range Speaker System を本棚や壁に埋め込むだけでも結構音場が前に出てくるものですが、2 Way や 3 Way System ではあまり前に出てこなかった記憶があります……原理を考える前に Multi-way System に見切りを付けてしまったので理由は判りませんでした(^^;)。

単純に Non-Crosstalk (または Crosstalk-less) を求めるのであれば Headphone (LR Separate ではない Binaural Phone Plug のものでも聴感上は充分な左右部分離が得られています) でも良いのですが、Headphone だと音像が後頭部に並んでしまう欠点があり、これを改善するために Digital 処理したり耳孔の前方から音波を放射するような構造にしたりするものもありますね。

現在の私の Speaker System は 8cm Cloth Edge Full Range Speaker Unit を球形の Enclosure に収め、長い 3 本脚の Stand によって Speaker Unit が下向きになるようにして机奥の棚に乗せ、3 本脚 Stand の台部分には粘土を円錐形に盛り上げて Speaker Unit から下向きに放射された音波が水平無指向性に反射するようにしており、左右 Speaker の間は Amplifier や Channel Divider 等の機材を積んだ棚で遮っています……方向感覚が得られない重低音域と超高音域は Channel Divider 先の別 Amplifier で駆動する Woofer と Tweeter に受け持たせており、方向感覚や音色感が判る帯域を受け持つ 8cm Full Range Speaker System 部は VIA 音場を擬似的に作り出したり、Software Effecter を使って (ちょっと前までは真空管を替えていました) 音色感を変えられるようにしています。

Full Range Unit による水平無指向性 Stereo 放射音の Center Mixture を遮る VIA の音場は音源である左右 Speaker System よりも更に左右に音源が移動して Stereo 感が左右に大きく広がると共に楽器音の定位が前に飛び出し、前方放射の直接音と後方や左右からの反射音とで生まれる時間差で奥行き感も大きく広がる事で、更には左右 Speaker の中央に着座しなくとも立体感が維持される事から部屋の殆ど何処に移動しようとも立体感が感じられ、単一指向性型 Speaker System の Image からは信じられないほど部屋の隅々まで殆ど音量の減衰感を感じられないほど音が届きます。……まぁ部屋の隅々まで音量減衰感を感じずに音が届くのは VIA ではなく水平無指向性型の特徴なのですが……単一指向性型 Full Range Unit で音波を水平無指向性放射させる製品には円柱の上に Unit を収めて天井方向に音波を放射させるもの等もあるようですね。。

但し、VIA は欠点がない訳ではなく(笑)、急激に立ち上がる大音量の音像は一瞬天井の右か左から物凄い勢いで降ってきて在るべき位置に定位するという「音像の Warp 現象(笑)」みたいな現象が生じます……錯聴の一種だと思うのですが、それはそれで面白いので気に入っています(^^;)。

電気的に L-R と R-L を作り出すものは、私は長岡鉄男氏が紹介していた記事で Matrix 4 Channel Speaker System の Rear Speaker 配線がそうだった (Rear の R と L は 90° 位相をずらしていた？) と記憶しているのですが、Digital Music Source を用いる昨今ではこれを Analog 変換する前の Digital Code 状態で Digital 演算する事により Crosstalk Cancel と Hall Tone Echo 付加を行えるようになっており、Smartphone 向け Software は大抵そうなっているようですね。

古い (5 年前で古いのかな(^^;)) Software だからか体験 Page の Link が切れているのですが
http://www.soundscience.co.jp/products/UBiO/
これなんかもそんな Software でしたね。
20 年前に開発された Chip を使った製品 (販売されているのかな(^^;)？) の体験 Page は未だに残っているようですが(^^;)
http://www.soundscience.co.jp/products/M-10/
私はこの初期 DSP (Digital Signal Processor) Chip が用いられた低域方向への Sound Enhancer 機を未だに所有しているのですが、今や PC (Personal Computer) の Software で似たような事ができてしまうので、全く使っていません(^^;)。

疑似 (擬似的と言って良いのかどうか(^^;)) 立体音場生成技術は昔から数え切れないほど生まれており、どれも Audio だけで考えようとすると (？_？) と頭が付いて行けなくなってしまうものですが、Visual (Camera) の世界と比較してみると面白いですよ(^_^)/
もう 10 年前になりますが Lytro という「光照射野撮影」技術が用いられた $400 程の Camera がありました。
https://japan.cnet.com/article/35009811/
何ができるかと言うと、この Lytro……撮った後の Data を PC 画面に映し出して、Pint (焦点位置) を自在に変更できるんです(^^;)。
Model さんの眼に Pint を合わせたり、背景に合わせて Model さんを暈かしたりといった事を Camera の Lens ではなく PC に取り込んだ Data で行えるので、ピンボケ撮影の心配をする必要がないんです。
この技術を用いた Camera がその後 PANASONIC の Compact Digi'Came' にあったと記憶しますが、今はどうなっているのやら……(^^;)。
この Camera の Audio 版みたいに楽器の音量 Balance ではなく音像位置を前後に動かす Digital 演算 Program なんかもあるかも知れませんね。

素敵な Audio Life を(^_^)/

お礼

詳細な知識と理解の上での回答ありがとうございます。
長岡氏も恐らく私と同様に左右のクロストークをなくした状態、小型スピーカを顔の前に置くか左右を分離する吸収板を顔の前に置く等の試聴実験を行った後にクロストークキャンセルの重要性に気付かれたのだと考えます。
その他のキャンセル技術がいくつかあるようですが完成度が低く音質が大きく改善される事は少ないようです。
音像がボケたり広がって耳が特定の楽器に焦点を合わせることができないような現象が起きます。
またデジタル処理で特定の音を左右遠近定位処理をしてしまうと、ゲームには良いかも知れませんが楽器の澄んだ音色と奥行きある響きを失って音楽を聴くには耐えられないショボイ音になります。
ペアマイクによる録音で時間差による左右と遠近定位を再現することで初めて録音会場の音の場を再現できます。
スピーカに拠る再生が生演奏の音を再現できない理由はこれができないからでしょう。
YouTubeには多くの高級スピーカの空気録音がUPされていますが録音条件は最高レベルのはずですが、元音源と比較するとその音は壊れているとしか言い様がありません。
オーディオマニアが良い音とは録音された音を作成者がモニターで聞いた音を再現できることだと決め付けてあきらめているようですが、生録音では確かに録音会場の音の場のデータを含んでおり再現する事は可能であり私はこの音を聞いています。
私が聞いてきた目の前のピアノやバイオリンの音だ。
完成度の高いクロストークキャンセルが実現することを期待しています。

回答No.2

FattyBear

音響革命と言われるほどの技術ではないと思います。
クロストークキャンセル技術は昔からある技術で同相成分を逆相にして左右の音源に重畳させてセパレーションを上げる技術です。
FMステレオラジオのマルチプレクサー回路の分離度を高める回路とか
密閉型ヘットホンの外部から侵入する雑音や音声をマイクで受け、逆相にして左右の音源に重畳させて外部からの雑音を消す回路にも使われています。クロストークを皆無にすると定位感が増し、音源の広がりは強調されますが現実の音源とは違和感があります。
昔はやった山水電気の４チゃンネルステレオのように一時は感動しても飽きますネ。

補足

すみません、実際に試聴テストされたのでしょうか？
クロストークキャンセル技術は古く長岡鉄男氏がかなりの苦労し研究された分野なのですが、ステレオスピーカー再生の問題点に気付いて解決手段を提案されており単なる左右分離だけでなくて温室改善に関わっているようです。
ペアマイクで録音された音源をクロストークキャンセルで聞くと澄んだ楽器の音色と奥行きある響きが再現されるでしょう。
その点に注目して元音源と処理音源を比較試聴して回答してくださるならうれしく思います。
実際に私自身はいつもクロストークキャンセルで音楽を聴いてますが楽器の音色は生演奏かと思えるほど澄んでいますし、録音会場のような圧倒的な臨場感で通常のステレオ再生では聞きたいとは思わなくなりました。

回答No.1

sirasak

良い情報をありがとうございます。
Audacityでサンプルを録音して解析すると低音と高音が大きくなっていて、普通の物は中央に固まる感じだけど改善されたものは左右以上に広がる感じがします。
普通のステレオでも左右以上に広がる音もあるのですが、効果をはっきり感じます。
あと、R側の音を上下逆で180度変えたら、逆に普通の音が改善された音よりも少ないですが、かなり広がって聞こえます。
改善された音の方が逆に普通の音のように中央に固まる感じになりました。
試してみて下さい。
これはボーカルキャンセル技術を応用したものでは？

お礼

クロストークキャンセルの効果は間違いないようです。
URL内で試聴した人が驚いたように音質に関しても良い効果が確かめられると思います。
逆位相でボーカル消去効果があるとは思いませんでした。
回答ありがとうございます。