立体音響

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
移動: 案内検索

立体音響(りったいおんきょう)とは、音を録音再生する際に3次元的な音の方向や距離、拡がりなどを再生する方式のことである。3次元音響3Dオーディオなどともいう。 また、3次元の空間上の音場を制御するという意味も含め、三次元音場制御システムのことを指す場合もある。

技術[編集]

立体音響の意味する所は、ホールやライブ会場といったある特定の場所での音環境を立体的に再現することにある。すなわち、主として聴覚から[1]人間の空間認知(位置覚#空間認知を参照)に対し、あたかも録音現場にいるが如く、再生音響によって感じさせるということである。実際の場所で聴く音環境では、音源から発せられる音波が、球面上に広がり他のさまざまな音と重なり合いながら聴取者に届いている状態である。つまり、聴取者に届いている音波というのは立体的な曲面を持つ粗密波である。しかし、それをマイクなどで収録した場合、そのマイクで取得できる音波というのは、実際であれば空間上に広がっている音波の記録位置の点でしか記録が出来ないため、単純にその記録をスピーカで鳴らしても音場の再現は出来ない。そこで、複数のマイクで録音した物を複数のスピーカで鳴らし、限定された空間や場所において、擬似的に音場を再現する方法などにより、立体音響のシステムが作られている。

立体音響は、しばしば以下のような要素によって再現される。こうした要素はマイクの配置によって物理的に収録・再現される時もあれば、デジタル信号処理によって人工的に再現される時もある。

音量差
距離による音量の減衰や両耳間強度差により音源の音像定位を再現するもの。
時間差
音波が到達する時間差により音源の音像定位を再現するもの。両耳間時間差ハース効果(先行音効果)など。
周波数特性の変化
音波の伝達や遮蔽による周波数特性の変化により音源の音像定位を再現するもの。頭部伝達関数など。
位相の変化
音波の伝達や遮蔽による位相の変化により音源の音像定位を再現するもの。
残響の変化
残響特性により周辺環境の音場を再現するもの。残響特性はしばしばインパルス応答として計測される。

方式[編集]

立体音響の方式として現在ではさまざまな方法がある。

ステレオ方式[編集]

立体音響の簡便かつもっとも古い方法としてステレオ方式がある。ステレオ方式においてはすくなくとも 2個のマイクロフォン、2チャンネルの録音再生システム、2個のスピーカーを使用して再生する。 ドルビーデジタルによって代表されるサラウンド方式においては 3個以上のスピーカーを使用する。

また、3D位置オーディオ(3-D positional audio)と呼ばれる方式においては、モノラル録音した音を使用してデジタル信号処理によって方向感などを与える。通常のステレオ方式においては再生に使用する2個のスピーカーの間だけから音が聞こえるが、3D位置オーディオ技術を組み合わせることによってスピーカーの外側から音が聞こえるようにすることができる。

バイノーラル方式[編集]

バイノーラル方式は、ステレオ方式での聴取者の前方にスピーカーを置くのに対して、ヘッドフォンを使用して再生する。バイノーラル方式における録音は、通常、ダミーヘッドと呼ばれる模擬人頭の耳の部分にマイクロフォンを埋め込んで録音する。また利用者の耳に小さなマイクをイヤフォンのように固定する(電源はレコーダーやビデオカメラのプラグインパワー方式で供給する)タイプのバイノーラルマイクロフォンも複数モデルが存在する。こちらの場合現存モデルのいずれもマイク入力用の端子形状がステレオミニプラグを採用しているため、左右chのホット/コールド極いずれかがショートしており左右独立入力よりセパレーションの点で劣る(ヘッドフォンも同様3極のステレオプラグを使う限り信号の純度は低下する)上装着者の呼吸音やつばを飲み込む音なども拾ってしまうといった特徴もあるが、マイクが大きくなるダミーヘッド方式に比べ手軽に利用可能である。

擬似的な立体音響[編集]

クロスフィード
ステレオ音声をもとに、擬似的に立体感を付け加える方法の1つ。左右各チャンネルの信号を、左右反対側のチャンネルにわずかに遅延させて逆相でミックスする。左右反対側に逆相でミックスすることで定位の強調を行うほか、時間差により立体感を加える。ヘッドフォン聴取での頭内定位を緩和するためにも使われる。

立体音響レンダリング[編集]

立体音響レンダリングには、特徴予測方式とレイトレース方式が存在する。3DCGソフトウェアではCinema 4DShadeBlenderなどが立体音響レンダリングに対応している。

特徴予測 (Characteristic prediction)
音源とマイクの位置・向き・動きなどから、減衰・音像定位・ドップラー効果などを計算で再現する方式。
OpenAL、多くのゲームエンジン、Blenderなどがこの方式を実装している。
レイ音響モデリング (ray acoustic modeling/geometric acoustic modeling)
壁や床や障害物などの反響などを再現するために、レイトレーシングを使って計算する方式。低周波は拡散反射しやすく、高周波は鏡面反射しやすいため、波長を区切ったレイトレースも使われている。
BlenderアドオンのE.A.Rなどがこの方式を実装している。

参考文献[編集]

[編集]

  1. ^ いわゆる「重低音」は、大音量では皮膚の感覚などを通しても感じられる。

外部リンク[編集]