スピーカアレイ装置
【課題】複数の仮想スピーカを水平方向及び天井方向のそれぞれに形成させる小型のスピーカアレイ装置を実現すること。
【解決手段】スピーカアレイ装置１は、第２水平方向に並んで配置されている複数のスピーカユニットを有する第２スピーカアレイ２０を備えている。部屋１０００にスピーカアレイ装置１が設置された場合、これらの複数のスピーカユニットは、正面を天井１００１に向けるように筐体に設けられている。第２スピーカアレイ２０が出力するサウンドビームは、指向する方向と第２水平方向とがなす角度を調整することができる音であり、また、第１水平方向Ｚに対しては自由放射する音である。このサウンドビームのうち、自由放射する成分Ｂ２ｙが、天井１００１で反射して受音点Ｑ１に到達し、天井の方向に仮想スピーカが形成される。
【解決手段】スピーカアレイ装置１は、第２水平方向に並んで配置されている複数のスピーカユニットを有する第２スピーカアレイ２０を備えている。部屋１０００にスピーカアレイ装置１が設置された場合、これらの複数のスピーカユニットは、正面を天井１００１に向けるように筐体に設けられている。第２スピーカアレイ２０が出力するサウンドビームは、指向する方向と第２水平方向とがなす角度を調整することができる音であり、また、第１水平方向Ｚに対しては自由放射する音である。このサウンドビームのうち、自由放射する成分Ｂ２ｙが、天井１００１で反射して受音点Ｑ１に到達し、天井の方向に仮想スピーカが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカアレイを用いて音を反射させて受音点に到達させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスピーカユニットを規則正しく並べたスピーカアレイから出力された音がビームのように指向性を示す現象を利用し、サラウンドチャンネルの音を壁面で反射させて受音点に到達させる方法がある。例えば、特許文献１には、受音点正面に設置されたスピーカアレイから、左右のサラウンドチャンネルの音を壁面に反射させて受音点に到達させる技術が開示されている。これにより、受音点の左右にある壁面の方向に仮想的なスピーカ（仮想スピーカ）が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６３６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年のテレビの大型化により、テレビの音声を出力するためのスピーカアレイ装置が配置されている位置と、テレビの画面の中において音源を表す画像が表示されている位置とが離れてしまい、聴取者が違和感を覚えることが増えてきた。これらの位置が水平方向に離れている場合は、上記のスピーカアレイにより聴取者の左右の壁面の方向に仮想スピーカを形成することにより、その違和感を低減することができている。そして、これらの位置が鉛直方向に離れている場合には、例えば、スピーカアレイ装置の位置よりも上記の音源の位置が鉛直上方にある場合には、聴取者から見て天井の方向に仮想スピーカを形成すると、その違和感を低減することができる。天井の方向への仮想スピーカの形成は、鉛直方向に並んだスピーカユニットを備えるスピーカアレイによって実現する方法がある。ただし、鉛直方向に並んだスピーカユニットが１列だけでは、出力音の指向角度を水平方向に制御できないため、左右のサラウンドチャンネルの仮想スピーカが形成される位置の差異を表現することが難しい。この差異を表現するためには、複数のスピーカユニットを鉛直方向に加えて水平方向にもそれぞれ並べ、いわゆるパネル型の２次元スピーカアレイとする必要がある。そうすると、スピーカアレイ装置は大型化し、これを設置するために広い空間が必要となる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的の１つは、複数の仮想スピーカを水平方向及び天井方向のそれぞれに形成させる小型のスピーカアレイ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、第１面内に並んで配置されている複数の第１スピーカユニットを有し、特定の第１指向方向を指向し、かつ、当該第１指向方向と前記複数の第１スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第１音を前記複数の第１スピーカユニットから出力する第１スピーカアレイと、前記第1面とは異なる第２面内に並んで配置されている複数の第２スピーカユニットを有し、特定の第２指向方向を指向し、かつ、当該第２指向方向と前記複数の第２スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第２音を前記複数の第２スピーカユニットから出力する第２スピーカアレイとを備え、前記第２スピーカアレイは、天井を音の反射面とする部屋に前記第１スピーカアレイと共に設置される場合に、前記第１面の法線方向にあって前記第１音を聴取する位置として定められている受音点に対して前記第２音が前記第２スピーカアレイから反射又は回折を経ずに直接到達することがない向き、若しくは、前記受音点に直接到達する前記第２音に対する前記天井で反射した前記第２音の音圧比が定められた値以上となる音量で当該受音点に到達する向きに、前記第２面の法線が沿うように設置されることを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。
【０００６】
好ましい態様において、前記第２スピーカアレイは、供給されるオーディオ信号を前記第２音として出力し、前記第２スピーカアレイから前記受音点までの前記第２音の経路の長さと、前記第１スピーカアレイから当該受音点までの前記第１音の経路の長さとの差に応じて前記オーディオ信号を遅延させる遅延手段を備え、前記第１スピーカアレイは、前記遅延手段により遅延されたオーディオ信号を前記第１音として出力する。
他の好ましい態様において、前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち定められた境界周波数以下の周波数帯域を減衰させる減衰手段を備え、前記第２スピーカアレイは、前記減衰手段により減衰されたオーディオ信号を前記第２音として出力し、前記第１スピーカアレイは、前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち前記境界周波数以下の周波数帯域を前記減衰手段により減衰させることなく前記第１音として出力する。
【０００７】
他の好ましい態様において、前記第１音及び前記第２音により前記受音点で虚像を形成させたい方向を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された方向に応じて、前記第１音及び前記第２音のそれぞれの音量、前記境界周波数又は前記遅延手段が前記オーディオ信号を遅延させる時間を調整する調整手段とを備え、前記第１スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第１音として出力し、前記第２スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第２音として出力する。
他の好ましい態様において、前記第２スピーカアレイは、前記部屋に設置された場合に、前記複数の第２スピーカユニットの振動板がいずれも前記受音点から見えない位置に存在する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも２つのスピーカアレイを本構成のとおり設置しない場合に比べて、複数の仮想スピーカを水平方向及び天井方向のそれぞれに形成させる小型のスピーカアレイ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スピーカアレイ装置の外観を示す図である。
【図３】第１指向方向と第２水平方向とがなす角度の例を示す図である。
【図４】第２水平方向に見たスピーカアレイ装置の断面を示す図である。
【図５】音響処理部の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】受音点に到達するサウンドビームの経路の例を示す図である。
【図７】サウンドビームが到達する範囲の例を示す図である。
【図８】正面から見たときのサウンドビームの経路の例を示す図である。
【図９】天井側から見たときのサウンドビームの経路の例を示す図である。
【図１０】受音点において形成される虚像スピーカの位置を示す図である。
【図１１】変形例に係るスピーカアレイ装置の構成を示す図である。
【図１２】変形例に係るスピーカアレイ装置の構成を示す図である。
【図１３】変形例に係るスピーカアレイ装置の断面を示す図である。
【図１４】本変形例に係る第１スピーカユニットの例を示す図である。
【図１５】変形例に係るスピーカアレイ装置の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、スピーカアレイ装置１の構成を示すブロック図である。スピーカアレイ装置１は、バスを介して互いに接続されている制御部２、記憶部３、操作部４、インターフェース５及び音響処理部３０と、音響処理部３０に接続されている第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０とを備える。スピーカアレイ装置１は、オーディオ信号に対して音響処理部３０で処理を施すことにより、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０から、特定の方向を指向する音を出力する装置である。以下、この指向する音をサウンドビームという。
制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する。制御部２は、記憶部３またはＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、バスを介してスピーカアレイ装置１の各部を制御する。制御部２は、例えば、音響処理部３０を制御して、音響処理部３０において行われる各処理におけるパラメータの設定などを行う設定手段としても機能する。
【００１１】
記憶部３は、不揮発性メモリなどの記憶手段であって、制御部２が各部を制御する際用いる設定パラメータ等を記憶する。この設定パラメータには、サウンドビームの音量を示すパラメータと、サウンドビームが出力される方向に応じて制御部２によって設定され、音響処理部３０で用いられるパラメータとが含まれている。
操作部４は、音量レベルを調整するボリューム及び設定変更を行う指示を入力するための操作ボタン等の操作手段を有し、操作内容を示す情報を制御部２に出力する。
インターフェース５は、外部からオーディオ信号Ｓｉｎを取得するための入力端子などである。
第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０は、それぞれ複数のスピーカユニットを有し、音響処理部３０から入力されるオーディオ信号をこれらのスピーカユニットからそれぞれ出力させることで、特定の方向を指向する音を出力する。
サブウーファ４０は、低音域の音を出力する。
音響処理部３０は、インターフェース５を介して取得されたオーディオ信号Ｓｉｎを処理し、第１スピーカアレイ１０、第２スピーカアレイ２０及びサブウーファ４０がそれぞれ出力するオーディオ信号を生成する。音響処理部３０は、生成したオーディオ信号を、第１スピーカアレイ１０、第２スピーカアレイ２０及びサブウーファ４０に対してそれぞれ供給する。
【００１２】
図２は、スピーカアレイ装置１の外観を示す図である。図２では、スピーカアレイ装置１が水平な床面に設置されている状態を示している。スピーカアレイ装置１は、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０が設けられている中空の筐体６を有する。筐体６は、互いに隣り合う長方形の面６１、６２及び台形の面６３を含む６面の角柱の形状をしている。面６１には、第１スピーカアレイ１０が設けられており、面６２には、第２スピーカアレイ２０が設けられている。面６１は、鉛直方向Ｙに沿った面である。また、面６１は、スピーカアレイ装置１を設置する場合に、聴取者の方へ向ける面である。つまり、面６１は、スピーカアレイ装置１の正面である。以下では、面６１がむく方向、すなわち、面６１の法線に沿った方向を第１水平方向Ｚという。第１水平方向Ｚは、鉛直方向Ｙと直交する方向である。面６２は、スピーカアレイ装置１を部屋に設置する場合に、天井の方へ向ける面である。面６３は、筐体６を正面から（面６１側から）見たときに、側面となる面である。
【００１３】
第１スピーカアレイ１０は、第１スピーカユニット１０１から１１４までの１４個のスピーカユニットを有する。以下では、これら複数のスピーカユニットを、それぞれを区別しない場合は「第１スピーカユニット１００」という。各第１スピーカユニット１００は、面６１（第１面）内に、鉛直方向Ｙ及び第１水平方向Ｚのいずれとも直交する方向である第２水平方向Ｘに並んで列をなすようにそれぞれ配置されている。この第２水平方向Ｘは、水平に向いた方向であり、面６１に沿った方向である。つまり、各第１スピーカユニット１００は、各々の並びにより形成される形状（この場合、直線）の長手方向（これを第１スピーカアレイ１０の長手方向という。）が、第２水平方向Ｘと沿う状態で配置されている。また、ここでいう面６１内に配置されているとは、第１スピーカユニット１００が有する振動板の径が広い方の端部が面６１を含む平面と重なるように配置されていることである。また、第１スピーカユニット１００は、出力する音の主軸がいずれも特定の方向（第１主軸方向）に沿う状態で配置されている。面６１には、第２水平方向Ｘに沿って穴が１４個空けられており、それらの各穴から各第１スピーカユニット１００が露出している。第１スピーカアレイ１０は、これらの第１スピーカユニット１００から、特定の方向（第１指向方向）を指向し、かつ、その第１指向方向と第２水平方向Ｘ（第１スピーカアレイ１０の長手方向）とがなす角度を調整することが可能なサウンドビーム（第１音）を出力する。
【００１４】
図３は、第１指向方向と第２水平方向Ｘとがなす角度の例を示す図である。図３では、スピーカアレイ装置１を第２スピーカアレイ２０側から鉛直方向Ｙに見た場合において、第１スピーカアレイ１０から出力されたサウンドビームＢ１が進む方向、すなわち第１指向方向を示している。図３（ａ）では、サウンドビームＢ１が、波面(厳密には各スピーカから放射された素波面よる包絡面であるが、ここでは簡略に波面と表記する)が平面をなす平行ビームである場合を示している。この図に示す矢印Ｂ１ｕは、サウンドビームＢ１の波面が進んでいく経路の例を示したものである。この場合、サウンドビームＢ１の波面は、どの位置においても、矢印Ｂ１ｕで示したように、第２水平方向Ｘに対して角度θ１をなす方向に進んでいく。図３（ｂ）では、サウンドビームＢ１が、波面が円筒面をなす収束ビームである場合を示している。この場合、サウンドビームＢ１の波面は、どの位置においても、収束点Ｐに向かう方向に進んでいく。この図に示す矢印Ｂ１ｖ、Ｂ１ｗは、サウンドビームＢ１の波面が進んでいく経路の例を示したものである。例えば、サウンドビームＢ１のある部分が矢印Ｂ１ｖに示す経路を進む場合、サウンドビームＢ１のその部分の波面は、第２水平方向Ｘに対して角度θ２をなす方向に進んでいく。また、サウンドビームＢ１の別のある部分が矢印Ｂ１ｗに示す経路を進む場合、サウンドビームＢ１のその部分の波面は、第２水平方向Ｘに対して角度θ３をなす方向に進んでいく。どちらの場合であっても、第１スピーカアレイ１０は、これらの角度（θ１、θ２、θ３）を調整することが可能である。
【００１５】
第２スピーカアレイ２０は、第２スピーカユニット２０１から２１０までの１０個のスピーカユニットを有する。以下では、これら複数のスピーカユニットを、それぞれを区別しない場合は「第２スピーカユニット２００」という。各第２スピーカユニット２００は、面６２において、第２水平方向Ｘに並んで列をなすようにそれぞれ配置されている。言い換えると、各第２スピーカユニット２００は、それらの並びにより形成される形状（この場合、直線）の長手方向（これを第２スピーカアレイ２０の長手方向という。）が第２水平方向Ｘに沿う状態となるように配置されている。また、第２スピーカユニット２００は、出力する音の主軸がいずれも上記第１主軸方向とは異なる特定の方向（第２主軸方向）に沿う状態で配置されている。第２スピーカアレイ２０は、後述するとおり、出力するサウンドビームを部屋の天井で反射させ、天井側に仮想スピーカを形成させるためのスピーカアレイである。聴取者から見て天井側に仮想スピーカを形成させるべき音は、聴取者の正面や左右に比べて音量が小さくてもよい場合が多いため、各第２スピーカユニット２００は、第１スピーカユニット１００よりも小さいスピーカユニットが用いられており、その個数も少なく構成されている。第２スピーカアレイ２０は、これらの第２スピーカユニット２００から、特定の方向（第２指向方向）を指向し、かつ、その第２指向方向と第２水平方向Ｘ（第２スピーカアレイ２０の長手方向）とがなす角度を調整することが可能なサウンドビーム（第２音）を出力する。
【００１６】
続いて、第２水平方向Ｘに見て各スピーカユニットが筐体６にどのように設けられているかについて、図4を参照しながら説明する。
図４は、第２水平方向Ｘに見た筐体６の断面を示す図である。図４では、第２スピーカユニット２００が設けられている位置の筐体６の断面を示している。また、図４では、各スピーカユニットについては、説明を簡潔にするため、断面ではなく側面を示している。第１スピーカユニット１００は、振動板を有し、この振動板の径が広い方の端部が面６１を含む平面と重なるように設けられている。言い換えると、第１スピーカユニット１００は、面６１が向いている方向に振動板が振動するように設けられている。この方向は、上述した第１主軸方向Ｗ１であり、第１スピーカユニット１００の正面を示す方向でもある。第１主軸方向Ｗ１は、面６１の法線に沿った方向、すなわち第１水平方向Ｚに向いている。
【００１７】
第２スピーカユニット２００は、振動板を有し、面６２を内部側に窪ませてその底に穴が空いている窪み部６１０に設けられている。このため、第２スピーカユニット２００は、振動板の径が広い方の端部が面６２よりも筐体６の内部の奥まったところに位置している。つまり、各第２スピーカユニット２００は、各窪み部６１０の底を含んだ面によって形成される平面６６（図４では二点鎖線で示す。）内に並んで配置されていることになる。この平面６６は、面６１（第１面）とは異なる面であり、本発明に係る「第２面」の一例に相当する。この平面６６は、面６２と平行となっている。また、第２スピーカユニット２００は、面６２の法線に沿った方向に振動板が振動するように設けられている。この方向は、平面６６の法線に沿った方向、かつ、上述した第２主軸方向Ｗ２であり、第２スピーカユニット２００の正面を示す方向でもある。面６２は、第１水平方向Ｚに対して角度θ４、本実施形態においては、１５度傾いている。このため、第２主軸方向Ｗ２も、鉛直方向Ｙに対してθ４、すなわち１５度、第１水平方向Ｚに向けて傾いている。
【００１８】
スピーカアレイ装置１は、同じタイミングで入力されたオーディオ信号を出力したサウンドビーム及びサブウーファ４０から出力される音（サブウーファ音）が、概ね同じタイミングで受音点に到達するように、各サウンドビーム及びサブウーファ音を出力するタイミングをそれぞれ変えている。ここにおいて、受音点とは、聴取者がスピーカアレイ装置１から出力される音を聴取する位置として予め定められているところをいう。この受音点は、言い換えると、聴取者が聴取する位置として想定されるところであり、一方のスピーカアレイに近すぎると他方のスピーカアレイからの音が聴取しにくくなるため、両スピーカアレイからある程度の距離以上離れたところに位置するように定められる。具体的には、受音点は、例えば、第１スピーカアレイ１０から面６１の法線方向（第１主軸方向Ｗ１と同じ方向）に１ｍ以上離れて、かつ、人の身長よりも低いところに位置するものと定められる。言い換えれば、そのような位置を受音点としたときに、聴取者は、スピーカアレイ装置１から出力される音を品質よく聴取することができる。スピーカアレイ装置１では、この受音点において最適な音となるサウンドビームを出力するように、各種設定が行われる。詳細には、スピーカアレイ装置１は、これらの音が受音点に到達するまでに伝播する距離の差に応じて、これらの音をそれぞれ出力するタイミングを遅延させている。ここでいう距離の差は、例えば、第１スピーカアレイ１０が出力したサウンドビームが受音点に到達するまでの経路の長さと、第２スピーカアレイ２０が出力したサウンドビームが受音点に到達するまでの経路の長さとの差である。
【００１９】
スピーカアレイ装置１が設置される部屋、その部屋の中で設置される位置及び受音点の位置等の環境が変化すると、上述した距離の差も変化し、各サウンドビームを遅延させるべき時間も変化する。このため、スピーカアレイ装置１の制御部２は、これらの環境が変化したときに、これらの音を受音点に概ね同じタイミングで到達させるために各音を遅延させるべき時間（以下「遅延時間」という。）と、これらの音を出力する方向（以下「出力方向」という。）とを互いに対応付けて記憶部３に記憶させておく。これらの遅延時間及び出力方向は、次のように決められる。まず、部屋に設置されたスピーカアレイ装置１からサウンドビームを出力させ、出力方向をスキャンさせながら、予め受音点として想定される位置（以下「測定位置」という。）に設置したマイクロフォンで収音された音を記録する。次に、この測定結果から、例えば収音された音量が周囲の出力方向に比べて大きくなる方向の中から、各チャンネルの音を出力させる方向をサウンドビームの出力方向として選び、設定する。そして、設定された出力方向に出力されたサウンドビームの測定位置への到達時間から、各サウンドビームを遅延させるべき時間を算出する。この出力方向の設定及び遅延時間の算出は、特開２００９−２７６０３号公報に示されるような公知の技術を用いて行われればよい。音響処理部３０が、算出された遅延時間に基づいてオーディオ信号を処理することにより、受音点に概ね同じタイミングで到達するサウンドビーム及びサブウーファ音が出力される。
【００２０】
図５は、音響処理部３０の機能的構成を示すブロック図である。音響処理部３０は、デコーダ３１０と、信号処理部３２０と、バスマネージメント部３３０と、遅延部３４０と、天井ビーム生成部３５０と、水平ビーム生成部３６０とを有する。
デコーダ３１０は、インターフェース５から入力された入力信号Ｓｉｎをデコードする。ここで、本実施形態では、入力信号Ｓｉｎは、５．１ｃｈのオーディオ信号を表すものとする。デコーダ３１０は、この入力信号Ｓｉｎをデコードして得られた５．１ｃｈのオーディオ信号を、信号処理部３２０に供給する。
【００２１】
信号処理部３２０は、供給された５．１ｃｈのオーディオ信号に対して、残響の付加若しくは残響の分離、又はエフェクトを施すことによって新たに生成した信号を加えて拡張信号としたものをバスマネージメント部３３０に供給する。信号処理部３２０は、これらの拡張信号のうち、残響が含まれており、又はエフェクトが施された5チャンネルの拡張信号から、３チャンネルの拡張信号を新たに生成して、第２スピーカアレイ２０用に用いられる信号（以下「天面用信号」という。）とする。詳細には、信号処理部３２０は、５チャンネルのうち、「Ｌ」及び「ＳＬ」のチャンネルから生成された拡張信号「Ｌ’」、「ＳＬ’」を加算した「Ｌ’＋ＳＬ’」を１つのチャンネル（これを「天面Ｌ」チャンネルという。）とし、「Ｒ」及び「ＳＲ」のチャンネルから生成された拡張信号「Ｒ’」、「ＳＲ’」を加算した「Ｒ’＋ＳＲ’」を１つのチャンネル（これを「天面Ｒ」チャンネルという。）とする。また、上記のとおり減衰されたチャンネル「Ｃ」を「天面Ｃ」という。こうして、信号処理部３２０は、「天面Ｌ」、「天面Ｒ」、「天面Ｃ」の３つのチャンネルを有する天面用信号をバスマネージメント部３３０に供給する。
【００２２】
また、信号処理部３２０は、入力された５．１ｃｈそのままのオーディオ信号もしくは、入力された５．１ｃｈ信号から残響成分を減算した信号を、第１スピーカアレイ１０用に用いられる信号（以下、「水平用信号」という。）としてバスマネージメント部３３０に供給する。これにより、第１スピーカアレイ１０は、上記オーディオ信号をサウンドビーム（第１音）として出力する。
また、信号処理部３２０は、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０から共に同一音声信号を再生するような場合は、一方の信号が表す音の音量に応じて、他方の信号が表す音の音量を小さくする。これは、例えば、デコード後のオーディオ信号が表す音の音量に対して、天面用信号が７０％の音量の音を表しているのであれば、水平用信号では、３０％の音量の音を表し、天面用信号が１０％の音量の音を表しているのであれば、水平用信号では、９０％の音量の音を表すようにするということである。信号処理部３２０がこのように音量のバランスを取ることで、元の音声信号の音量感を保ちつつ、両スピーカアレイが形成する定位位置の中間に定位させることができる。
【００２３】
バスマネージメント部３３０は、供給されたこれらのオーディオ信号から、サブウーファ用のＬＦＥ（Low Frequency Effect：低音増強用）チャンネルを含む低音域のオーディオ信号（以下、「サブウーファ用信号」という。）を分離する。これにより、オーディオ信号は、第１スピーカアレイ１０用の信号（以下、「正面用信号」という。）と、天面用信号と、サブウーファ用信号とに分けられる。また、バスマネージメント部３３０は、天面用信号に対して、この信号が表す周波数帯から、定められた周波数（いわゆるカットオフ周波数）以下の周波数帯域の音を減衰させる処理を行う。これにより、第２スピーカアレイ２０からは、このように減衰されたオーディオ信号がサウンドビーム（第２音）として出力される。バスマネージメント部３３０は、本発明に係る「減衰手段」として機能する。バスマネージメント部３３０は、これらのオーディオ信号を、遅延部３４０に供給する。
【００２４】
遅延部３４０（遅延手段）は、供給された正面用信号、天面用信号及びサブウーファ用信号に含まれる各チャンネルのオーディオ信号を、これらの信号に基づき出力される各サウンドビーム及びサブウーファ音が上述した受音点に到達するまでの距離の差に応じて遅延させる。詳細には、まず、遅延部３４０には、制御部２から、記憶部３に記憶されている上記の遅延時間が各出力方向と対応付けられて供給される。そして、遅延部３４０は、各チャンネルのオーディオ信号が出力される方向に対応付けられた遅延時間だけそれらの信号を遅延させる。この遅延時間は、指向性を制御するためのものではないから、各スピーカアレイが有する複数のスピーカユニットのそれぞれに対して同じとなる。遅延部３４０は、遅延させた天面用信号を天井ビーム生成部３５０に供給し、遅延させた正面用信号を水平ビーム生成部３６０に供給する。また、遅延部３４０は、遅延させたサブウーファ用信号を、サブウーファ４０に接続するＤ／Ａコンバータに供給する。
【００２５】
天井ビーム生成部３５０は、供給された天面用信号に含まれる各チャンネルのオーディオ信号を、それぞれの出力方向に応じて遅延させる。ここで遅延させる時間は、この出力方向に応じて、第２スピーカユニット２００毎にそれぞれ決まる時間である。そして、天井ビーム生成部３５０は、遅延された各チャンネルのオーディオ信号を加算して、第２スピーカユニット２００に出力する。このようにして、天井ビーム生成部３５０は、遅延部３４０から供給された天面用信号に係る音の指向性を制御する。
【００２６】
天井ビーム生成部３５０から出力されたオーディオ信号は、Ｄ／ＡコンバータによってＤ／Ａ変換された後にアンプにより増幅され、各第２スピーカユニット２００からサウンドビームとして出力される。このようにして、各チャンネル「天面Ｌ」、「天面Ｒ」、「天面Ｃ」に係る音のサウンドビームは、それぞれ設定された方向を指向して第２スピーカアレイ２０から出力される。これらのサウンドビームは、上述した天面用信号を出力したものであるため、定められた周波数よりも高い周波数を帯域とする音となっている。
水平ビーム生成部３６０においても、天井ビーム生成部３５０と同様の処理が行われ、各チャンネルに係る音のサウンドビームが、それぞれ設定された方向を指向して第１スピーカアレイ１０から出力される。
【００２７】
続いて、第２スピーカアレイ２０から出力されるサウンドビームが受音点まで到達する様子について、第２スピーカアレイ２０が第１スピーカアレイ１０と共に（すなわちスピーカアレイ装置１が）定められた高さの天井を反射面とする部屋に設置されて用いられる場合を例にとって説明する。
図６は、部屋１０００に設置したスピーカアレイ装置１から受音点Ｑ１に到達するサウンドビームの経路の例を示す図である。図６では、説明の便宜上、スピーカアレイ装置１の内部の第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０を実線で示している。部屋１０００は、天井１００１、４つの壁面１００２及び床面１００３が直方体を形成する部屋であり、一方の壁面１００２側にテレビ２０００が設置されている。天井１００１は、床面１００３からの高さが２．４ｍであり、また、床面１００３は、水平である。図６では、スピーカアレイ装置１は、第１主軸方向Ｗ１が床面１００３に沿うようにして設置されている。つまり、スピーカアレイ装置１は、図４に示す状態と同様、第１主軸方向Ｗ１が水平方向（第１水平方向Ｚ）を向くように設置されている。また、スピーカアレイ装置１は、テレビ２０００と共にテレビ台の上に設置されており、その結果、床面１００３から０．５ｍの高さに第１スピーカアレイ１０が位置し、０．６ｍの高さに第２スピーカアレイ２０が位置するようになっている。受音点Ｑ１は、第１スピーカアレイ１０の正面側で、かつ、第１スピーカアレイ１０から出力されるサウンドビームＢ１が直接到達するところに位置している。ここにおいて、直接到達するとは、第１スピーカアレイ１０から出力された音（サウンドビーム）が、反射又は回折を経ずに受音点Ｑ１まで伝播することをいう。図６では、受音点Ｑ１は、第２スピーカアレイ２０からサウンドビームＢ２が出力される位置から第１水平方向Ｚに２．０ｍの距離で、かつ、床面１００３から０．８ｍの高さとなるところに位置している。
【００２８】
第２スピーカアレイ２０は、図４同様、鉛直方向Ｙよりも受音点Ｑ１側に１５度傾いた第２主軸方向Ｗ２にサウンドビームＢ２を出力する。このように鉛直方向Ｙの上向きの方向に出力されたサウンドビームＢ２は、部屋１０００の天井１００１で反射して鉛直方向Ｙの下向きの方向に進む。ここで、サウンドビームＢ２は、第２水平方向Ｘに対しては波面合成による指向性を有する音となっているが、第１水平方向Ｚに対しては、スピーカユニットから出力される通常の音と同様に、自由放射音となっている。言い換えれば、第２スピーカアレイ２０は、第１水平方向Ｚに対しては配列となっていないので、この方向にはスピーカアレイの指向性をもちえない。このように、自由放射音とは、スピーカアレイの波面合成によるものではない、自由な指向性を有する音をいう。サウンドビームＢ２のうち、第２主軸方向Ｗ２に進む成分Ｂ２ｘと、鉛直方向Ｙに対して受音点Ｑ１側に３０度傾いた向きに進む成分Ｂ２ｙ（すなわち、サウンドビームＢ２のうち、第２主軸方向Ｗ２に対して１５度方向に放射する音の成分）とが到達する位置を比較する。成分Ｂ２ｘは、天井１００１で反射した後、第２スピーカユニット２００から第１水平方向Ｚに約０．９ｍ離れた位置で受音点Ｑ１の高さに到達し、成分Ｂ２ｙは、同様に、約２．０ｍ離れた位置で受音点Ｑ１の高さに到達する。また、成分Ｂ２ｙは、受音点Ｑ１において、聴取者が聞き取れる音量となっている。つまり、サウンドビームＢ２は、自由放射する成分Ｂ２ｙが受音点Ｑ１に到達するように出力されている。ここにおいて、受音点に音（サウンドビーム）が到達するとは、聴取者にとって実質的に聴取可能な音量以上の音が受音点に到達することをいう。
【００２９】
一方で、図６の例の場合、受音点Ｑ１には、サウンドビームＢ２は直接には届きにくいようになっている。
図７は、スピーカアレイ装置１から出力されるサウンドビームが到達する範囲の例を示す図である。図７では、サウンドビームＢ１が有意に到達する範囲の境界Ｒ１、サウンドビームＢ２が有意に到達する範囲の境界Ｒ２を破線でそれぞれ示している。ここでいう「有意に到達する」とは、他方向からの先行音などに打ち克って、第一の音として「その方向から」聞こえてくるほどの大音量で到達する、ということを示す。図７では、受音点Ｑ１が、Ｒ１で示される範囲に含まれており、サウンドビームＢ１が受音点Ｑ１に有意に到達することが表されている。一方、第２スピーカアレイ２０では、図４に示すように、各第２スピーカユニット２００の正面に窪み部６１０が設けられている。この窪み部６１０によって、受音点Ｑ１から第２スピーカユニット２００を見た場合に、図4で述べた振動板が見えない位置に存在するようになっている。窪み部６１０がなくて図４に示す面６２を含む平面と振動板の径が広い方の端部とが重なるように第２スピーカアレイ２０が設けられた場合の境界をＲ２ｘとすると、サウンドビームＢ２が放射する角度を窪み部６１０が狭めている分、境界Ｒ２は、境界Ｒ２ｘよりも狭い範囲を示すようになっている。
【００３０】
さらに、第２スピーカユニット２００は、第１スピーカユニット１００に比べて、受音点Ｑ１がある方向から離れた方向に正面を向けて設けられている。これにより、受音点Ｑ１は、Ｒ２で示される範囲に含まれないようになっている。つまり、サウンドビームＢ２は、受音点Ｑ１に回折を経ずに直接到達することはない。もし、放射したサウンドビームＢ２が受音点Ｑ１に回折を経ずに直接到達するようなスピーカ配置とした場合、この直接到達した音（以下「直接音」という。）は、図６で示したような天井１００１で反射されて到達した音（以下「反射音」という。）に比べて受音点Ｑ１に至る経路の距離が短いため、同じ音が反射音よりも早く聞こえてしまう。このため、受音点Ｑ１では、先行音効果により定位をスピーカ本体方向から感じるようになってしまう。これに対し、本実施形態に係るスピーカアレイ装置１では、反射音だけが受音点Ｑ１に到達するので、定位をスピーカ本体方向から感じてしまうことを防止することができる。(あるいは、「反射音の音量が直接音を一定音量レベル上まわることにより、定位を天井方向に感じ易くなる。」)
【００３１】
図８は、スピーカアレイ装置１を正面から見たときのサウンドビームＢ２の経路の例を示す図である。サウンドビームＢ２は、第２水平方向Ｘに対して、複数の方向を指向する音で構成されており、具体的には、スピーカアレイ装置１は、受音点Ｑ１から見て左側の壁面１００２Ｌで最初に反射するサウンドビームＢ２Ｌ、右側の壁面１００２Ｒで最初に反射するサウンドビームＢ２Ｒ、壁面では反射しない中央のサウンドビームＢ２Ｃを出力する。これらのサウンドビームＢ２Ｌ、Ｂ２Ｒ、Ｂ２Ｃは、いずれも、第２スピーカアレイ２０から出力され、天井１００１の反射面Ｕ２Ｌ、Ｕ２Ｒ、Ｕ２Ｃでそれぞれ反射し、受音点Ｑ１に到達する。このように、スピーカアレイ装置１では、受音点Ｑ１から見て天井１００１の方向に対しても、第２水平方向Ｘに異なる位置に仮想スピーカを形成させることができる。
【００３２】
図９は、スピーカアレイ装置１を天井側から見たときのサウンドビームＢ１の経路の例を示す図である。第１スピーカアレイ１０は、「Ｃ」チャンネルのオーディオ信号を受音点Ｑ１に対して真っ直ぐ向かうサウンドビームＢ１Ｃとして出力する。また、第１スピーカアレイ１０は、「Ｌ」チャンネルのオーディオ信号を壁面１００２Ｌで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１Ｌとして、「Ｒ」チャンネルのオーディオ信号を壁面１００２Ｒで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１Ｒとして出力する。また、第１スピーカアレイ１０は、「ＳＬ」チャンネルのオーディオ信号を、壁面１００２Ｌ及び受音点Ｑ１の後ろの壁面１００２Ｂで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１ＳＬとして出力し、「ＳＲ」チャンネルのオーディオ信号を、壁面１００２Ｒ及び壁面１００２Ｂで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１ＳＲとして出力する。このように、スピーカアレイ装置１は、第１スピーカアレイ１０から出力するサウンドビームＢ１によって、受音点Ｑ１から見て水平方向に５つの異なる方向に仮想スピーカを形成する。
【００３３】
上記のとおり出力された各サウンドビームのうち、サウンドビームＢ１は、スピーカアレイ装置１がある位置から水平方向に伝達して受音点Ｑ１に到達し、サウンドビームＢ２は、天井１００１側から下向きに伝達して受音点Ｑ１に到達する。また、サウンドビームＢ１、Ｂ２は、上述のとおり、各スピーカアレイから受音点Ｑ１までの距離の差に応じて遅延部３４０による遅延が施されたオーディオ信号を出力したものである。このため、各サウンドビームのうち、同じオーディオ信号を表す部分は、概ね同じタイミングで受音点Ｑ１に到達する。聴取者が受音点Ｑ１においてこれらのサウンドビームを聞いている場合、これらが２つの方向から到達することにより、聴取者は、この２つの方向に挟まれた方向に音像が定位するように感じることになり、ファントムとも呼ばれる虚像スピーカ（虚像）が形成されることになる。
【００３４】
図１０は、受音点Ｑ１において形成される虚像スピーカの位置を示す図である。図１０では、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０がそれぞれ第２水平方向Ｘの真ん中に出力するサウンドビームＢ１ＣとＢ２Ｃとを示している。サウンドビームＢ１Ｃは、サウンドビームＢ２Ｃのオーディオ信号を遅延させたオーディオ信号が出力されたものであり、受音点Ｑ１に到達したときに、同じタイミングで受音点Ｑ１に到達したサウンドビームＢ２Ｃと同じ音が受音点Ｑ１で聞こえるように遅延されている。図１０の例では、受音点Ｑ１においては、サウンドビームＢ１ＣとＢ２Ｃとがやってくる方向に挟まれた方向のうち、テレビ２０００の上部に向けた方向に虚像スピーカＶ１が形成されている。このように、スピーカアレイ装置１においては、受音点Ｑ１からスピーカアレイ装置１に向かう方向に対して鉛直方向Ｙに離れた方向に虚像スピーカを形成することができる。
【００３５】
以上のとおり、スピーカアレイ装置１においては、第２水平方向Ｘに複数の第２スピーカユニットを並べた第２スピーカアレイ２０が鉛直方向Ｙの上向きの方向に正面を向けて設けられていることで、指向する方向と第２水平方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビームを出力しつつ、天井１００１に仮想スピーカを形成することができる。また、スピーカアレイ装置１は、第１水平方向Ｚに離れた位置にある受音点Ｑ１に天井１００１からの反射音を到達させるため、第２スピーカユニットが並ぶ第２水平方向Ｘとは異なる方向である第１水平方向ＺへのサウンドビームＢ２の自由放射の指向性を利用するものである。このため、スピーカアレイ装置１では、第２スピーカユニットを第１水平方向Ｚ、あるいは鉛直方向Ｙに並べる必要がない。受音点Ｑ１に天井１００１からの反射音を到達させるために、仮に、スピーカユニットを第１水平方向Ｚに並べたスピーカアレイを備えた場合、第２水平方向Ｘを指向する音を出力するためには、このスピーカアレイをさらに第２水平方向Ｘに並べなければならなくなる。このように構成されるスピーカアレイ装置に比べて、スピーカアレイ装置１は、第２スピーカユニットの数を減らすことができ、装置を小型化することができる。
【００３６】
また、スピーカアレイ装置１においては、第２スピーカアレイ２０からは、定められた周波数よりも高い周波数を帯域とするサウンドビームが出力される。高い周波数の音は、低い周波数の音に比べて、指向性が高い、すなわち回折しにくい性質がある。このため、スピーカアレイ装置１においては、第２スピーカアレイ２０から定められた周波数よりも低い周波数の音を含むサウンドビームを出力する場合に比べて、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。言い換えると、スピーカアレイ装置１は、上記場合に比べて、受音点Ｑ１が第２スピーカアレイ２０からの直接音に邪魔されずにサウンドビームＢ２を聞くことができる領域を、より自装置に近い位置まで広げることができる。
【００３７】
［変形例］
上述した実施形態は、本発明の実施の一例に過ぎず、次のように種々の応用・変形が可能であり、また、必要に応じて組み合わせることも可能である。
【００３８】
（変形例１）
第１スピーカアレイ１０と第２スピーカアレイ２０とは、上述した実施形態では、同じ筐体６に設けられていたが、異なる筐体にそれぞれ設けられていてもよい。
図１１は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ａの構成を示す図である。スピーカアレイ装置１ａは、筐体６ａ１及び６ａ２を有し、第１スピーカアレイ１０ａは筐体６ａ１に設けられ、第２スピーカアレイ２０ａは筐体６ａ２に設けられている。例えば、筐体６ａ２をテレビ２０００ａの上側に設置すると、これよりも低い位置に第２スピーカアレイ２０を設置する場合に比べて、第２スピーカアレイ２０ａからの直接音が到達する範囲が天井１００１側にずれることになる。これにより、スピーカアレイ装置１ａを用いると、筐体が１つである場合よりも、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００３９】
（変形例２）
上述した実施形態では、図4に示すように、第２主軸方向Ｗ２が鉛直方向Ｙに対して受音点Ｑ１側に傾いた角度θ４が、１５度であったが、これには限らない。θ４は、３０度であってもよいし、０度であってもよい。θ４が０度の場合、第２主軸方向Ｗ２が鉛直方向Ｙと一致して、第２スピーカユニット２００が鉛直上向きに真っ直ぐ向くようになる。θ４がどのような角度であっても、要するに、第２スピーカユニット２００から受音点Ｑ１に向かう方向から第２主軸方向Ｗ２が十分に離れていて、受音点Ｑ１に直接音が（殆んど）到達することがない向き、又は、仮に到達するとしても、直接音よりも反射音が充分大きな音量で受音点Ｑ１に到達する向きに第２スピーカユニット２００の正面を向けて（言い換えれば、図４に示す面６６（第２面）の法線がこの向きに沿うように）、第２スピーカアレイ２０が設置されるようになっていればよい。ここでいう「反射音が直接音よりも充分大きな音量」であるとは、直接音に対する反射音の音圧（エネルギー）比が定められた値以上となる音量であることをいう。反射音が直接音よりも充分大きな音量であれば、反射音によって直接音がマスキングされて、聴取者は、本当は到達している直接音が聞こえないように感じたり、直接音が本来の音量よりも小さい音量となったように感じたりする。
また、第２スピーカユニット２００の正面を向ける向きは、受音点Ｑ１側に傾いた向きではなく、それとは反対側に傾いた向きであってもよい。
図１２は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ｂの構成を示す図である。スピーカアレイ装置１ｂは、鉛直方向Ｙに対して受音点Ｑ１側とは反対側に傾けた向きに正面が向いている第２スピーカユニット２００ｂを有する。この場合、第２スピーカユニット２００ｂから出力されたサウンドビームＢ２ｂは、テレビ２０００に反射した後に、天井１００１で反射して受音点Ｑ１に到達する。また、スピーカアレイ装置１ｂでは、受音点Ｑ１から見た場合に、第２スピーカユニット２００ｂは振動板が見えない位置に設置されている。この場合、第２スピーカユニット２００ｂからの有意な直接音は、境界Ｒ２ｂにより示される範囲に到達することとなる。図１２では、図７に示した境界Ｒ２を二点鎖線で示した。図１２に示されるように、第２スピーカユニット２００の正面が向く方向が受音点Ｑ１から離れることで、境界がＲ２からＲ２ｂに受音点Ｑ１から遠ざかる方向に移動した。これにより、スピーカアレイ装置１ｂは、第２スピーカユニット２００の正面を受音点Ｑ１側に傾ける場合よりも、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００４０】
さらに望ましくは、第２スピーカアレイは、受音点Ｑ１における上述した音圧比がおおむね１２ｄＢ（デシベル）以上となるサウンドビームを出力するものであるとよい。聴取者は、受音点Ｑ１に直接音が反射音よりも（３０ｍｓ程度）早く到達した場合、直接音の方向からのみ音が到達したように感じることがある。いわゆるハース効果として知られるこの現象が生じると、聴取者は、天井がある方向に形成されるべき仮想スピーカが形成されず、スピーカアレイ装置自体が鳴っていることしか感じられない。ここで、上記音圧比が１２ｄＢ以上であれば、ハース効果を打ち消して、反射音が到来する方向に反射音による仮想スピーカが形成される。これにより、スピーカアレイ装置は、反射音による仮想スピーカを安定した位置に形成することができる。
【００４１】
（変形例３）
上述した実施形態では、面６２に窪み部６１０を設けることにより、サウンドビームＢ２の受音点Ｑ１側への放射を抑制したが、これ以外の方法で放射を抑制してもよい。例えば、窪み部６１０を設けずに、面６２に単に穴を空け、面６２を含む平面よりも筐体の内部に奥まっていて受音点Ｑ１から見えないところに第２スピーカユニット２００を設けてもよい。この場合、サウンドビームＢ２は、一部が面６２の裏側の面によって遮断され、放射が抑制される。
また、例えば、筐体に、サウンドビームＢ２の経路の一部を遮る部材を設けてもよい。
図１３は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ｃの筐体６ｃの断面を示す図である。図１３では、図４同様、各スピーカユニットについては側面を示している。スピーカアレイ装置１ｃの筐体６ｃには、筐体６とは異なり、面６２ｃに窪み部６１０が設けられておらず、第２スピーカユニット２００ｃが有する振動板の径が広い方の端部が面６２ｃを含む平面と重なるように設けられている。言い換えれば、各第２スピーカユニット２００は、面６２ｃ（第２面の一例）内に並んで配置されている。また、面６２ｃには、スピーカアレイ装置１ｃが図６に示すように設置された場合に、第２スピーカユニット２００ｃよりも受音点Ｑ１側となる位置に遮蔽板６２０が設けられている。スピーカアレイ装置１ｃでは、受音点Ｑ１から見た場合に、第２スピーカユニット２００ｃの振動板が遮蔽板６２０によって遮られて見えない位置に存在するようになっている。遮蔽板６２０は、第２スピーカユニット２００ｃから出力されるサウンドビームのうち、第１水平方向Ｚに放射する部分を遮る。図１３では、遮蔽板６２０により一部が遮られたサウンドビームが有意に到達する範囲の境界Ｒ２ｃと、遮蔽板６２０がなかった場合の境界Ｒ２ｙとを示している。遮蔽板６２０は、サウンドビームのうち、第１水平方向Ｚに放射する部分を遮っているので、図１３に示すとおり、第２スピーカユニット２００からの直接音が回折を経ずに到達することがない範囲を広くしている。つまり、スピーカアレイ装置１ｃは、遮蔽板６２０を設けない場合よりも、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００４２】
（変形例４）
スピーカアレイ装置１は、上述した実施形態では、定められた周波数よりも高い周波数を帯域とするサウンドビームＢ２を出力したが、これに限るものではない。スピーカアレイ装置１では、供給されたオーディオ信号から定められた周波数よりも低い周波数の音を除去せずにそのままの周波数帯域のサウンドビームＢ２を出力してもよい。要するに、第２スピーカアレイ２０は、上記の受音点Ｑ１において、直接音よりも反射音の方が音量が充分大きくなる方向に、第２スピーカユニット２００の正面を向けて設置されていればよい。
【００４３】
（変形例５）
上述した実施形態においては、各第１スピーカユニット１００は、第２水平方向Ｘに並んで設けられていたが、これとは異なる方向に並んで設けられていてもよい。例えば、各第１スピーカユニット１００は、第２水平方向Ｘに対して斜めに角度をなす方向に並んで設けられていてもよいし、直線状ではなく、弧状又はＶ字状となるように並んで設けられていてもよい。これらの直線状、弧状又はＶ字状は、各第１スピーカユニット１００の並びにより形成される形状の例である。また、各第１スピーカユニット１００は、２列以上並んで設けられていてもよい。各第１スピーカユニット１００は、いずれの場合も、面６１（第１面）内に並んで配置されていればよい。これにより、第１スピーカアレイ１０は、特定の方向（第１指向方向）を指向し、かつ、その方向と各第１スピーカユニット１００の並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビームＢ１（第１音）を出力する。ここでいう長手方向とは、この並びにより形成される形状を含むことができる最小の矩形の長辺に沿った方向である。
【００４４】
図１４は、本変形例に係る第１スピーカユニットの例を示す図である。図１４では、複数の第１スピーカユニット１００ｅ（図１４（ａ））と複数の第１スピーカユニット１００ｆ（図１４（ｂ））とを示しており、それぞれ第１水平方向Ｚの負方向に見たところを示している。複数の第１スピーカユニット１００ｅは、その並びにより二点鎖線で示した弧状の形が形成されている。矩形Ｔ１は、この形を含むことができる最小の矩形を表したものである。この場合、矩形Ｔ１の長辺Ｔ１ａに沿った矢印であるＳ１が示す方向が長手方向となる。複数の第１スピーカユニット１００ｆは、その並びにより二点鎖線で示したＶ字状の形が形成されている。矩形Ｔ２は、この形を含むことができる最小の矩形を表したものである。この場合、矩形Ｔ２の長辺Ｔ２ａに沿った矢印であるＳ２が示す方向が長手方向となる。これらの第１スピーカユニットは、いずれも、特定の方向（第１指向方向）を指向し、かつ、その方向とそれぞれの長手方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビーム（第１音）を出力することができる。
【００４５】
（変形例６）
上述した実施形態においては、各第２スピーカユニット２００は、第２水平方向Ｘに並んで設けられていたが、上述した変形例５における各第１スピーカユニット１００と同様に、これとは異なる方向に並んで設けられていてもよい。例えば、各第２スピーカユニット２００は、第２水平方向Ｘに対して斜めに角度をなす方向に並んで設けられていてもよい。また、各第２スピーカユニットは、途中で並ぶ方向が変化するように設けられていてもよく、言い換えれば、直線状に並んでいなくともよい。例えば、各第２スピーカユニットは、弧状又はＶ字状となるように並んで設けられていてもよい。各第２スピーカユニット１００は、いずれの場合も、面６６（第２面）内に並んで１列に配置されていればよい。これにより、第２スピーカアレイ２０は、特定の方向（第２指向方向）を指向し、かつ、その方向と各第２スピーカユニット２００の並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビームＢ２（第２音）を出力する。この第２スピーカアレイ２０の長手方向は、上記の第１スピーカアレイ１０の長手方向に沿っていることが望ましく、これが沿っていない場合であっても、鉛直方向Ｙから見たときにこれらの長手方向が直交していなければよい。この場合であっても、スピーカアレイ装置は、第２スピーカユニットを第１水平方向Ｚに並べる場合に比べて、第２スピーカユニットの数を減らすことができ、寸法を小さくすることができる。
なお、第２スピーカアレイは、一列に並んだ複数の第２スピーカユニットを有するものであるが、これらの第２スピーカユニットの一部が複数列に並んでいる、又は、第１水平方向Ｚに並んでいるものであってもよい。この場合であっても、複数の第２スピーカユニットが一列に並んでいる部分においては、上記と同様に、第２スピーカユニットの数を減らすことができ、寸法を小さくすることができる。
【００４６】
（変形例７）
上述した実施形態では、スピーカアレイ装置１が設置される場所は、直方体の部屋１０００に設置されたテレビ台の上であったが、これに限らず、部屋１０００の他の場所であってもよいし、直方体以外の形状をしている他の部屋の中であってもよい。また、スピーカアレイ装置１を設置する場所は、屋外であってもよく、その場合、スピーカアレイ装置１が出力するサウンドビームを反射する反射面を有し、かつ、受音点よりも高い位置に鉛直方向下向きの反射面を有する空間であればよい。スピーカアレイ装置１は、この反射面でサウンドビームを反射させることにより、聴取者から見て鉛直上向きの方向に、第２水平方向の位置が異なる複数の仮想スピーカを形成することができる。
【００４７】
（変形例８）
上述した実施形態では、第２スピーカアレイ２０が有する第２スピーカユニット２００は、筐体６の外部に露出していたが、筐体の外部に露出しないように設けてもよい。
図１５は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ｄの筐体６ｄの断面を示す図である。図１５では、図４同様、各スピーカユニットについては側面を示している。スピーカアレイ装置１は、筐体６ｄの内部の面６６ｄ（第２面の一例）内に並んで設けられている第２スピーカユニット２００ｄを有する。第２スピーカユニット２００ｄは、筐体６ｄの内部の反射面６４ｄに正面を向けて設けられている。筐体６ｄの鉛直上向きの面６２ｄには、外部に開口する開口部６５ｄが設けられている。第２スピーカユニット２００が出力したサウンドビームＢ２ｄは、反射面６４ｄで反射して開口部６５ｄを通過し、天井１００１で反射した後に受音点Ｑ１に到達する。スピーカアレイ装置１ｄにおいても、第２スピーカユニット２００ｄの振動板は、受音点Ｑ１から見えない位置に設けられていることになる。この場合、開口部６５ｄにおいて、サウンドビームＢ２ｄが第１水平方向Ｚに放射する範囲が狭められるため、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００４８】
（変形例９）
上述した実施形態では、各チャンネルの音は特定の経路に向けて出力されたが、各チャンネルに含まれる音の内容に応じて動的に経路を変化させてもよい。例えば、スピーカアレイ装置１は、水平用信号に含まれる「Ｌ」、「Ｒ」チャンネルの音のオーディオ信号を比較し、これらの相関が高い成分を天面用信号の「天面Ｃ」チャンネルに含めて出力させるといった具合である。また、この場合に、「Ｌ」、「Ｒ」チャンネルを出力する経路へのサウンドビームの音量を小さくしてもよい。これにより、本変形例に係るスピーカアレイ装置１を用いると、音源が鉛直方向に移動する映像の音を「Ｌ」チャンネルから「Ｒ」チャンネル（又はその反対）に移すように表現された映像の音を出力する場合に、より音源の位置に合致した方向に形成された仮想スピーカから音を到達させることができる。
【００４９】
（変形例１０）
上述した実施形態では、入力信号Ｓｉｎは、「Ｒ」、「Ｌ」、「Ｃ」、「ＳＲ」、「ＳＬ」の5チャンネルを含む５．１ｃｈのオーディオ信号を表していたが、これには限らず、例えば、これより多い７．１ｃｈ又は９．１ｃｈ等のオーディオ信号であってもよいし、これより少ない３．１ｃｈ等のオーディオ信号であってもよい。また、オーディオ信号には、鉛直方向の音を表すハイトチャンネルが含まれていてもよい。この場合、信号処理部３２０は、ハイトチャンネルを含めた天面用信号とこれを含めない水平用信号とを、バスマネージメント部３３０に供給する。これにより、ハイトチャンネルの音が第２スピーカアレイ２０から出力され、天井方向にこの音が出力される仮想スピーカが形成される。
【００５０】
（変形例１１）
上述した実施形態では、虚像スピーカＶ１が形成される方向が図１０に示すとおり決まっていたが、スピーカアレイ装置１では、これを変化させるようにしてもよい。この方向は、サウンドビームＢ１ＣのサウンドビームＢ２Ｃに対する音量の差を変化させると、鉛直方向Ｙに変化する。また、この方向は、サウンドビームＢ２Ｃの周波数帯域を変化させることによっても変化する。本変形例に係るスピーカアレイ装置１では、まず、利用者が操作部４を操作して虚像スピーカを形成させたい方向を決定し、操作部４がその決定した方向を示す情報を制御部２に出力する。この場合、操作部４は、本発明にかかる「決定手段」として機能する。次に、制御部２は、操作部４から出力される情報に応じて、上記のサウンドビームＢ１（第１音）及びサウンドビームＢ２（第２音）のそれぞれの音量、境界周波数といったパラメータを調整する。詳細には、制御部２は、記憶部３から読み出したこれらのパラメータを、操作部４から出力される情報に応じて調整する。そして、制御部２は、調整したパラメータが音量であれば、これを信号処理部３２０に供給する。また、制御部２は、調整したパラメータが境界周波数であれば、これをバスマネージメント部３３０に供給する。第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０は、制御部２により調整されたこれらのパラメータに応じて信号処理部３２０又はバスマネージメント部３３０から出力されたオーディオ信号に対して図５で示したその後の処理がされたものを、それぞれのサウンドビームとして出力する。これらのサウンドビームは、上記のパラメータが、操作部４から出力される情報に応じた方向に虚像スピーカが形成されるようなものになっている。これにより、受音点Ｑ１から見て虚像スピーカが形成される方向が調整される。この場合、制御部２は、本発明に係る「調整手段」として機能する。
【符号の説明】
【００５１】
１…スピーカアレイ装置、２…制御部、３…記憶部、４…操作部、５…インターフェース、６…筐体、１０…第１スピーカアレイ、２０…第２スピーカアレイ、３０…音響処理部、４０…サブウーファ、１００…第１スピーカユニット、２００…第２スピーカユニット、３１０…デコーダ、３２０…信号処理部、３３０…バスマネージメント部、３４０…遅延部、３５０…天井ビーム生成部、３６０…水平ビーム生成部、１０００…部屋、１００１…天井、１００２…壁面、１００３…床面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカアレイを用いて音を反射させて受音点に到達させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスピーカユニットを規則正しく並べたスピーカアレイから出力された音がビームのように指向性を示す現象を利用し、サラウンドチャンネルの音を壁面で反射させて受音点に到達させる方法がある。例えば、特許文献１には、受音点正面に設置されたスピーカアレイから、左右のサラウンドチャンネルの音を壁面に反射させて受音点に到達させる技術が開示されている。これにより、受音点の左右にある壁面の方向に仮想的なスピーカ（仮想スピーカ）が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３６３６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年のテレビの大型化により、テレビの音声を出力するためのスピーカアレイ装置が配置されている位置と、テレビの画面の中において音源を表す画像が表示されている位置とが離れてしまい、聴取者が違和感を覚えることが増えてきた。これらの位置が水平方向に離れている場合は、上記のスピーカアレイにより聴取者の左右の壁面の方向に仮想スピーカを形成することにより、その違和感を低減することができている。そして、これらの位置が鉛直方向に離れている場合には、例えば、スピーカアレイ装置の位置よりも上記の音源の位置が鉛直上方にある場合には、聴取者から見て天井の方向に仮想スピーカを形成すると、その違和感を低減することができる。天井の方向への仮想スピーカの形成は、鉛直方向に並んだスピーカユニットを備えるスピーカアレイによって実現する方法がある。ただし、鉛直方向に並んだスピーカユニットが１列だけでは、出力音の指向角度を水平方向に制御できないため、左右のサラウンドチャンネルの仮想スピーカが形成される位置の差異を表現することが難しい。この差異を表現するためには、複数のスピーカユニットを鉛直方向に加えて水平方向にもそれぞれ並べ、いわゆるパネル型の２次元スピーカアレイとする必要がある。そうすると、スピーカアレイ装置は大型化し、これを設置するために広い空間が必要となる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的の１つは、複数の仮想スピーカを水平方向及び天井方向のそれぞれに形成させる小型のスピーカアレイ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、第１面内に並んで配置されている複数の第１スピーカユニットを有し、特定の第１指向方向を指向し、かつ、当該第１指向方向と前記複数の第１スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第１音を前記複数の第１スピーカユニットから出力する第１スピーカアレイと、前記第1面とは異なる第２面内に並んで配置されている複数の第２スピーカユニットを有し、特定の第２指向方向を指向し、かつ、当該第２指向方向と前記複数の第２スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第２音を前記複数の第２スピーカユニットから出力する第２スピーカアレイとを備え、前記第２スピーカアレイは、天井を音の反射面とする部屋に前記第１スピーカアレイと共に設置される場合に、前記第１面の法線方向にあって前記第１音を聴取する位置として定められている受音点に対して前記第２音が前記第２スピーカアレイから反射又は回折を経ずに直接到達することがない向き、若しくは、前記受音点に直接到達する前記第２音に対する前記天井で反射した前記第２音の音圧比が定められた値以上となる音量で当該受音点に到達する向きに、前記第２面の法線が沿うように設置されることを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。
【０００６】
好ましい態様において、前記第２スピーカアレイは、供給されるオーディオ信号を前記第２音として出力し、前記第２スピーカアレイから前記受音点までの前記第２音の経路の長さと、前記第１スピーカアレイから当該受音点までの前記第１音の経路の長さとの差に応じて前記オーディオ信号を遅延させる遅延手段を備え、前記第１スピーカアレイは、前記遅延手段により遅延されたオーディオ信号を前記第１音として出力する。
他の好ましい態様において、前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち定められた境界周波数以下の周波数帯域を減衰させる減衰手段を備え、前記第２スピーカアレイは、前記減衰手段により減衰されたオーディオ信号を前記第２音として出力し、前記第１スピーカアレイは、前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち前記境界周波数以下の周波数帯域を前記減衰手段により減衰させることなく前記第１音として出力する。
【０００７】
他の好ましい態様において、前記第１音及び前記第２音により前記受音点で虚像を形成させたい方向を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された方向に応じて、前記第１音及び前記第２音のそれぞれの音量、前記境界周波数又は前記遅延手段が前記オーディオ信号を遅延させる時間を調整する調整手段とを備え、前記第１スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第１音として出力し、前記第２スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第２音として出力する。
他の好ましい態様において、前記第２スピーカアレイは、前記部屋に設置された場合に、前記複数の第２スピーカユニットの振動板がいずれも前記受音点から見えない位置に存在する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも２つのスピーカアレイを本構成のとおり設置しない場合に比べて、複数の仮想スピーカを水平方向及び天井方向のそれぞれに形成させる小型のスピーカアレイ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スピーカアレイ装置の外観を示す図である。
【図３】第１指向方向と第２水平方向とがなす角度の例を示す図である。
【図４】第２水平方向に見たスピーカアレイ装置の断面を示す図である。
【図５】音響処理部の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】受音点に到達するサウンドビームの経路の例を示す図である。
【図７】サウンドビームが到達する範囲の例を示す図である。
【図８】正面から見たときのサウンドビームの経路の例を示す図である。
【図９】天井側から見たときのサウンドビームの経路の例を示す図である。
【図１０】受音点において形成される虚像スピーカの位置を示す図である。
【図１１】変形例に係るスピーカアレイ装置の構成を示す図である。
【図１２】変形例に係るスピーカアレイ装置の構成を示す図である。
【図１３】変形例に係るスピーカアレイ装置の断面を示す図である。
【図１４】本変形例に係る第１スピーカユニットの例を示す図である。
【図１５】変形例に係るスピーカアレイ装置の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、スピーカアレイ装置１の構成を示すブロック図である。スピーカアレイ装置１は、バスを介して互いに接続されている制御部２、記憶部３、操作部４、インターフェース５及び音響処理部３０と、音響処理部３０に接続されている第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０とを備える。スピーカアレイ装置１は、オーディオ信号に対して音響処理部３０で処理を施すことにより、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０から、特定の方向を指向する音を出力する装置である。以下、この指向する音をサウンドビームという。
制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する。制御部２は、記憶部３またはＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、バスを介してスピーカアレイ装置１の各部を制御する。制御部２は、例えば、音響処理部３０を制御して、音響処理部３０において行われる各処理におけるパラメータの設定などを行う設定手段としても機能する。
【００１１】
記憶部３は、不揮発性メモリなどの記憶手段であって、制御部２が各部を制御する際用いる設定パラメータ等を記憶する。この設定パラメータには、サウンドビームの音量を示すパラメータと、サウンドビームが出力される方向に応じて制御部２によって設定され、音響処理部３０で用いられるパラメータとが含まれている。
操作部４は、音量レベルを調整するボリューム及び設定変更を行う指示を入力するための操作ボタン等の操作手段を有し、操作内容を示す情報を制御部２に出力する。
インターフェース５は、外部からオーディオ信号Ｓｉｎを取得するための入力端子などである。
第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０は、それぞれ複数のスピーカユニットを有し、音響処理部３０から入力されるオーディオ信号をこれらのスピーカユニットからそれぞれ出力させることで、特定の方向を指向する音を出力する。
サブウーファ４０は、低音域の音を出力する。
音響処理部３０は、インターフェース５を介して取得されたオーディオ信号Ｓｉｎを処理し、第１スピーカアレイ１０、第２スピーカアレイ２０及びサブウーファ４０がそれぞれ出力するオーディオ信号を生成する。音響処理部３０は、生成したオーディオ信号を、第１スピーカアレイ１０、第２スピーカアレイ２０及びサブウーファ４０に対してそれぞれ供給する。
【００１２】
図２は、スピーカアレイ装置１の外観を示す図である。図２では、スピーカアレイ装置１が水平な床面に設置されている状態を示している。スピーカアレイ装置１は、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０が設けられている中空の筐体６を有する。筐体６は、互いに隣り合う長方形の面６１、６２及び台形の面６３を含む６面の角柱の形状をしている。面６１には、第１スピーカアレイ１０が設けられており、面６２には、第２スピーカアレイ２０が設けられている。面６１は、鉛直方向Ｙに沿った面である。また、面６１は、スピーカアレイ装置１を設置する場合に、聴取者の方へ向ける面である。つまり、面６１は、スピーカアレイ装置１の正面である。以下では、面６１がむく方向、すなわち、面６１の法線に沿った方向を第１水平方向Ｚという。第１水平方向Ｚは、鉛直方向Ｙと直交する方向である。面６２は、スピーカアレイ装置１を部屋に設置する場合に、天井の方へ向ける面である。面６３は、筐体６を正面から（面６１側から）見たときに、側面となる面である。
【００１３】
第１スピーカアレイ１０は、第１スピーカユニット１０１から１１４までの１４個のスピーカユニットを有する。以下では、これら複数のスピーカユニットを、それぞれを区別しない場合は「第１スピーカユニット１００」という。各第１スピーカユニット１００は、面６１（第１面）内に、鉛直方向Ｙ及び第１水平方向Ｚのいずれとも直交する方向である第２水平方向Ｘに並んで列をなすようにそれぞれ配置されている。この第２水平方向Ｘは、水平に向いた方向であり、面６１に沿った方向である。つまり、各第１スピーカユニット１００は、各々の並びにより形成される形状（この場合、直線）の長手方向（これを第１スピーカアレイ１０の長手方向という。）が、第２水平方向Ｘと沿う状態で配置されている。また、ここでいう面６１内に配置されているとは、第１スピーカユニット１００が有する振動板の径が広い方の端部が面６１を含む平面と重なるように配置されていることである。また、第１スピーカユニット１００は、出力する音の主軸がいずれも特定の方向（第１主軸方向）に沿う状態で配置されている。面６１には、第２水平方向Ｘに沿って穴が１４個空けられており、それらの各穴から各第１スピーカユニット１００が露出している。第１スピーカアレイ１０は、これらの第１スピーカユニット１００から、特定の方向（第１指向方向）を指向し、かつ、その第１指向方向と第２水平方向Ｘ（第１スピーカアレイ１０の長手方向）とがなす角度を調整することが可能なサウンドビーム（第１音）を出力する。
【００１４】
図３は、第１指向方向と第２水平方向Ｘとがなす角度の例を示す図である。図３では、スピーカアレイ装置１を第２スピーカアレイ２０側から鉛直方向Ｙに見た場合において、第１スピーカアレイ１０から出力されたサウンドビームＢ１が進む方向、すなわち第１指向方向を示している。図３（ａ）では、サウンドビームＢ１が、波面(厳密には各スピーカから放射された素波面よる包絡面であるが、ここでは簡略に波面と表記する)が平面をなす平行ビームである場合を示している。この図に示す矢印Ｂ１ｕは、サウンドビームＢ１の波面が進んでいく経路の例を示したものである。この場合、サウンドビームＢ１の波面は、どの位置においても、矢印Ｂ１ｕで示したように、第２水平方向Ｘに対して角度θ１をなす方向に進んでいく。図３（ｂ）では、サウンドビームＢ１が、波面が円筒面をなす収束ビームである場合を示している。この場合、サウンドビームＢ１の波面は、どの位置においても、収束点Ｐに向かう方向に進んでいく。この図に示す矢印Ｂ１ｖ、Ｂ１ｗは、サウンドビームＢ１の波面が進んでいく経路の例を示したものである。例えば、サウンドビームＢ１のある部分が矢印Ｂ１ｖに示す経路を進む場合、サウンドビームＢ１のその部分の波面は、第２水平方向Ｘに対して角度θ２をなす方向に進んでいく。また、サウンドビームＢ１の別のある部分が矢印Ｂ１ｗに示す経路を進む場合、サウンドビームＢ１のその部分の波面は、第２水平方向Ｘに対して角度θ３をなす方向に進んでいく。どちらの場合であっても、第１スピーカアレイ１０は、これらの角度（θ１、θ２、θ３）を調整することが可能である。
【００１５】
第２スピーカアレイ２０は、第２スピーカユニット２０１から２１０までの１０個のスピーカユニットを有する。以下では、これら複数のスピーカユニットを、それぞれを区別しない場合は「第２スピーカユニット２００」という。各第２スピーカユニット２００は、面６２において、第２水平方向Ｘに並んで列をなすようにそれぞれ配置されている。言い換えると、各第２スピーカユニット２００は、それらの並びにより形成される形状（この場合、直線）の長手方向（これを第２スピーカアレイ２０の長手方向という。）が第２水平方向Ｘに沿う状態となるように配置されている。また、第２スピーカユニット２００は、出力する音の主軸がいずれも上記第１主軸方向とは異なる特定の方向（第２主軸方向）に沿う状態で配置されている。第２スピーカアレイ２０は、後述するとおり、出力するサウンドビームを部屋の天井で反射させ、天井側に仮想スピーカを形成させるためのスピーカアレイである。聴取者から見て天井側に仮想スピーカを形成させるべき音は、聴取者の正面や左右に比べて音量が小さくてもよい場合が多いため、各第２スピーカユニット２００は、第１スピーカユニット１００よりも小さいスピーカユニットが用いられており、その個数も少なく構成されている。第２スピーカアレイ２０は、これらの第２スピーカユニット２００から、特定の方向（第２指向方向）を指向し、かつ、その第２指向方向と第２水平方向Ｘ（第２スピーカアレイ２０の長手方向）とがなす角度を調整することが可能なサウンドビーム（第２音）を出力する。
【００１６】
続いて、第２水平方向Ｘに見て各スピーカユニットが筐体６にどのように設けられているかについて、図4を参照しながら説明する。
図４は、第２水平方向Ｘに見た筐体６の断面を示す図である。図４では、第２スピーカユニット２００が設けられている位置の筐体６の断面を示している。また、図４では、各スピーカユニットについては、説明を簡潔にするため、断面ではなく側面を示している。第１スピーカユニット１００は、振動板を有し、この振動板の径が広い方の端部が面６１を含む平面と重なるように設けられている。言い換えると、第１スピーカユニット１００は、面６１が向いている方向に振動板が振動するように設けられている。この方向は、上述した第１主軸方向Ｗ１であり、第１スピーカユニット１００の正面を示す方向でもある。第１主軸方向Ｗ１は、面６１の法線に沿った方向、すなわち第１水平方向Ｚに向いている。
【００１７】
第２スピーカユニット２００は、振動板を有し、面６２を内部側に窪ませてその底に穴が空いている窪み部６１０に設けられている。このため、第２スピーカユニット２００は、振動板の径が広い方の端部が面６２よりも筐体６の内部の奥まったところに位置している。つまり、各第２スピーカユニット２００は、各窪み部６１０の底を含んだ面によって形成される平面６６（図４では二点鎖線で示す。）内に並んで配置されていることになる。この平面６６は、面６１（第１面）とは異なる面であり、本発明に係る「第２面」の一例に相当する。この平面６６は、面６２と平行となっている。また、第２スピーカユニット２００は、面６２の法線に沿った方向に振動板が振動するように設けられている。この方向は、平面６６の法線に沿った方向、かつ、上述した第２主軸方向Ｗ２であり、第２スピーカユニット２００の正面を示す方向でもある。面６２は、第１水平方向Ｚに対して角度θ４、本実施形態においては、１５度傾いている。このため、第２主軸方向Ｗ２も、鉛直方向Ｙに対してθ４、すなわち１５度、第１水平方向Ｚに向けて傾いている。
【００１８】
スピーカアレイ装置１は、同じタイミングで入力されたオーディオ信号を出力したサウンドビーム及びサブウーファ４０から出力される音（サブウーファ音）が、概ね同じタイミングで受音点に到達するように、各サウンドビーム及びサブウーファ音を出力するタイミングをそれぞれ変えている。ここにおいて、受音点とは、聴取者がスピーカアレイ装置１から出力される音を聴取する位置として予め定められているところをいう。この受音点は、言い換えると、聴取者が聴取する位置として想定されるところであり、一方のスピーカアレイに近すぎると他方のスピーカアレイからの音が聴取しにくくなるため、両スピーカアレイからある程度の距離以上離れたところに位置するように定められる。具体的には、受音点は、例えば、第１スピーカアレイ１０から面６１の法線方向（第１主軸方向Ｗ１と同じ方向）に１ｍ以上離れて、かつ、人の身長よりも低いところに位置するものと定められる。言い換えれば、そのような位置を受音点としたときに、聴取者は、スピーカアレイ装置１から出力される音を品質よく聴取することができる。スピーカアレイ装置１では、この受音点において最適な音となるサウンドビームを出力するように、各種設定が行われる。詳細には、スピーカアレイ装置１は、これらの音が受音点に到達するまでに伝播する距離の差に応じて、これらの音をそれぞれ出力するタイミングを遅延させている。ここでいう距離の差は、例えば、第１スピーカアレイ１０が出力したサウンドビームが受音点に到達するまでの経路の長さと、第２スピーカアレイ２０が出力したサウンドビームが受音点に到達するまでの経路の長さとの差である。
【００１９】
スピーカアレイ装置１が設置される部屋、その部屋の中で設置される位置及び受音点の位置等の環境が変化すると、上述した距離の差も変化し、各サウンドビームを遅延させるべき時間も変化する。このため、スピーカアレイ装置１の制御部２は、これらの環境が変化したときに、これらの音を受音点に概ね同じタイミングで到達させるために各音を遅延させるべき時間（以下「遅延時間」という。）と、これらの音を出力する方向（以下「出力方向」という。）とを互いに対応付けて記憶部３に記憶させておく。これらの遅延時間及び出力方向は、次のように決められる。まず、部屋に設置されたスピーカアレイ装置１からサウンドビームを出力させ、出力方向をスキャンさせながら、予め受音点として想定される位置（以下「測定位置」という。）に設置したマイクロフォンで収音された音を記録する。次に、この測定結果から、例えば収音された音量が周囲の出力方向に比べて大きくなる方向の中から、各チャンネルの音を出力させる方向をサウンドビームの出力方向として選び、設定する。そして、設定された出力方向に出力されたサウンドビームの測定位置への到達時間から、各サウンドビームを遅延させるべき時間を算出する。この出力方向の設定及び遅延時間の算出は、特開２００９−２７６０３号公報に示されるような公知の技術を用いて行われればよい。音響処理部３０が、算出された遅延時間に基づいてオーディオ信号を処理することにより、受音点に概ね同じタイミングで到達するサウンドビーム及びサブウーファ音が出力される。
【００２０】
図５は、音響処理部３０の機能的構成を示すブロック図である。音響処理部３０は、デコーダ３１０と、信号処理部３２０と、バスマネージメント部３３０と、遅延部３４０と、天井ビーム生成部３５０と、水平ビーム生成部３６０とを有する。
デコーダ３１０は、インターフェース５から入力された入力信号Ｓｉｎをデコードする。ここで、本実施形態では、入力信号Ｓｉｎは、５．１ｃｈのオーディオ信号を表すものとする。デコーダ３１０は、この入力信号Ｓｉｎをデコードして得られた５．１ｃｈのオーディオ信号を、信号処理部３２０に供給する。
【００２１】
信号処理部３２０は、供給された５．１ｃｈのオーディオ信号に対して、残響の付加若しくは残響の分離、又はエフェクトを施すことによって新たに生成した信号を加えて拡張信号としたものをバスマネージメント部３３０に供給する。信号処理部３２０は、これらの拡張信号のうち、残響が含まれており、又はエフェクトが施された5チャンネルの拡張信号から、３チャンネルの拡張信号を新たに生成して、第２スピーカアレイ２０用に用いられる信号（以下「天面用信号」という。）とする。詳細には、信号処理部３２０は、５チャンネルのうち、「Ｌ」及び「ＳＬ」のチャンネルから生成された拡張信号「Ｌ’」、「ＳＬ’」を加算した「Ｌ’＋ＳＬ’」を１つのチャンネル（これを「天面Ｌ」チャンネルという。）とし、「Ｒ」及び「ＳＲ」のチャンネルから生成された拡張信号「Ｒ’」、「ＳＲ’」を加算した「Ｒ’＋ＳＲ’」を１つのチャンネル（これを「天面Ｒ」チャンネルという。）とする。また、上記のとおり減衰されたチャンネル「Ｃ」を「天面Ｃ」という。こうして、信号処理部３２０は、「天面Ｌ」、「天面Ｒ」、「天面Ｃ」の３つのチャンネルを有する天面用信号をバスマネージメント部３３０に供給する。
【００２２】
また、信号処理部３２０は、入力された５．１ｃｈそのままのオーディオ信号もしくは、入力された５．１ｃｈ信号から残響成分を減算した信号を、第１スピーカアレイ１０用に用いられる信号（以下、「水平用信号」という。）としてバスマネージメント部３３０に供給する。これにより、第１スピーカアレイ１０は、上記オーディオ信号をサウンドビーム（第１音）として出力する。
また、信号処理部３２０は、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０から共に同一音声信号を再生するような場合は、一方の信号が表す音の音量に応じて、他方の信号が表す音の音量を小さくする。これは、例えば、デコード後のオーディオ信号が表す音の音量に対して、天面用信号が７０％の音量の音を表しているのであれば、水平用信号では、３０％の音量の音を表し、天面用信号が１０％の音量の音を表しているのであれば、水平用信号では、９０％の音量の音を表すようにするということである。信号処理部３２０がこのように音量のバランスを取ることで、元の音声信号の音量感を保ちつつ、両スピーカアレイが形成する定位位置の中間に定位させることができる。
【００２３】
バスマネージメント部３３０は、供給されたこれらのオーディオ信号から、サブウーファ用のＬＦＥ（Low Frequency Effect：低音増強用）チャンネルを含む低音域のオーディオ信号（以下、「サブウーファ用信号」という。）を分離する。これにより、オーディオ信号は、第１スピーカアレイ１０用の信号（以下、「正面用信号」という。）と、天面用信号と、サブウーファ用信号とに分けられる。また、バスマネージメント部３３０は、天面用信号に対して、この信号が表す周波数帯から、定められた周波数（いわゆるカットオフ周波数）以下の周波数帯域の音を減衰させる処理を行う。これにより、第２スピーカアレイ２０からは、このように減衰されたオーディオ信号がサウンドビーム（第２音）として出力される。バスマネージメント部３３０は、本発明に係る「減衰手段」として機能する。バスマネージメント部３３０は、これらのオーディオ信号を、遅延部３４０に供給する。
【００２４】
遅延部３４０（遅延手段）は、供給された正面用信号、天面用信号及びサブウーファ用信号に含まれる各チャンネルのオーディオ信号を、これらの信号に基づき出力される各サウンドビーム及びサブウーファ音が上述した受音点に到達するまでの距離の差に応じて遅延させる。詳細には、まず、遅延部３４０には、制御部２から、記憶部３に記憶されている上記の遅延時間が各出力方向と対応付けられて供給される。そして、遅延部３４０は、各チャンネルのオーディオ信号が出力される方向に対応付けられた遅延時間だけそれらの信号を遅延させる。この遅延時間は、指向性を制御するためのものではないから、各スピーカアレイが有する複数のスピーカユニットのそれぞれに対して同じとなる。遅延部３４０は、遅延させた天面用信号を天井ビーム生成部３５０に供給し、遅延させた正面用信号を水平ビーム生成部３６０に供給する。また、遅延部３４０は、遅延させたサブウーファ用信号を、サブウーファ４０に接続するＤ／Ａコンバータに供給する。
【００２５】
天井ビーム生成部３５０は、供給された天面用信号に含まれる各チャンネルのオーディオ信号を、それぞれの出力方向に応じて遅延させる。ここで遅延させる時間は、この出力方向に応じて、第２スピーカユニット２００毎にそれぞれ決まる時間である。そして、天井ビーム生成部３５０は、遅延された各チャンネルのオーディオ信号を加算して、第２スピーカユニット２００に出力する。このようにして、天井ビーム生成部３５０は、遅延部３４０から供給された天面用信号に係る音の指向性を制御する。
【００２６】
天井ビーム生成部３５０から出力されたオーディオ信号は、Ｄ／ＡコンバータによってＤ／Ａ変換された後にアンプにより増幅され、各第２スピーカユニット２００からサウンドビームとして出力される。このようにして、各チャンネル「天面Ｌ」、「天面Ｒ」、「天面Ｃ」に係る音のサウンドビームは、それぞれ設定された方向を指向して第２スピーカアレイ２０から出力される。これらのサウンドビームは、上述した天面用信号を出力したものであるため、定められた周波数よりも高い周波数を帯域とする音となっている。
水平ビーム生成部３６０においても、天井ビーム生成部３５０と同様の処理が行われ、各チャンネルに係る音のサウンドビームが、それぞれ設定された方向を指向して第１スピーカアレイ１０から出力される。
【００２７】
続いて、第２スピーカアレイ２０から出力されるサウンドビームが受音点まで到達する様子について、第２スピーカアレイ２０が第１スピーカアレイ１０と共に（すなわちスピーカアレイ装置１が）定められた高さの天井を反射面とする部屋に設置されて用いられる場合を例にとって説明する。
図６は、部屋１０００に設置したスピーカアレイ装置１から受音点Ｑ１に到達するサウンドビームの経路の例を示す図である。図６では、説明の便宜上、スピーカアレイ装置１の内部の第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０を実線で示している。部屋１０００は、天井１００１、４つの壁面１００２及び床面１００３が直方体を形成する部屋であり、一方の壁面１００２側にテレビ２０００が設置されている。天井１００１は、床面１００３からの高さが２．４ｍであり、また、床面１００３は、水平である。図６では、スピーカアレイ装置１は、第１主軸方向Ｗ１が床面１００３に沿うようにして設置されている。つまり、スピーカアレイ装置１は、図４に示す状態と同様、第１主軸方向Ｗ１が水平方向（第１水平方向Ｚ）を向くように設置されている。また、スピーカアレイ装置１は、テレビ２０００と共にテレビ台の上に設置されており、その結果、床面１００３から０．５ｍの高さに第１スピーカアレイ１０が位置し、０．６ｍの高さに第２スピーカアレイ２０が位置するようになっている。受音点Ｑ１は、第１スピーカアレイ１０の正面側で、かつ、第１スピーカアレイ１０から出力されるサウンドビームＢ１が直接到達するところに位置している。ここにおいて、直接到達するとは、第１スピーカアレイ１０から出力された音（サウンドビーム）が、反射又は回折を経ずに受音点Ｑ１まで伝播することをいう。図６では、受音点Ｑ１は、第２スピーカアレイ２０からサウンドビームＢ２が出力される位置から第１水平方向Ｚに２．０ｍの距離で、かつ、床面１００３から０．８ｍの高さとなるところに位置している。
【００２８】
第２スピーカアレイ２０は、図４同様、鉛直方向Ｙよりも受音点Ｑ１側に１５度傾いた第２主軸方向Ｗ２にサウンドビームＢ２を出力する。このように鉛直方向Ｙの上向きの方向に出力されたサウンドビームＢ２は、部屋１０００の天井１００１で反射して鉛直方向Ｙの下向きの方向に進む。ここで、サウンドビームＢ２は、第２水平方向Ｘに対しては波面合成による指向性を有する音となっているが、第１水平方向Ｚに対しては、スピーカユニットから出力される通常の音と同様に、自由放射音となっている。言い換えれば、第２スピーカアレイ２０は、第１水平方向Ｚに対しては配列となっていないので、この方向にはスピーカアレイの指向性をもちえない。このように、自由放射音とは、スピーカアレイの波面合成によるものではない、自由な指向性を有する音をいう。サウンドビームＢ２のうち、第２主軸方向Ｗ２に進む成分Ｂ２ｘと、鉛直方向Ｙに対して受音点Ｑ１側に３０度傾いた向きに進む成分Ｂ２ｙ（すなわち、サウンドビームＢ２のうち、第２主軸方向Ｗ２に対して１５度方向に放射する音の成分）とが到達する位置を比較する。成分Ｂ２ｘは、天井１００１で反射した後、第２スピーカユニット２００から第１水平方向Ｚに約０．９ｍ離れた位置で受音点Ｑ１の高さに到達し、成分Ｂ２ｙは、同様に、約２．０ｍ離れた位置で受音点Ｑ１の高さに到達する。また、成分Ｂ２ｙは、受音点Ｑ１において、聴取者が聞き取れる音量となっている。つまり、サウンドビームＢ２は、自由放射する成分Ｂ２ｙが受音点Ｑ１に到達するように出力されている。ここにおいて、受音点に音（サウンドビーム）が到達するとは、聴取者にとって実質的に聴取可能な音量以上の音が受音点に到達することをいう。
【００２９】
一方で、図６の例の場合、受音点Ｑ１には、サウンドビームＢ２は直接には届きにくいようになっている。
図７は、スピーカアレイ装置１から出力されるサウンドビームが到達する範囲の例を示す図である。図７では、サウンドビームＢ１が有意に到達する範囲の境界Ｒ１、サウンドビームＢ２が有意に到達する範囲の境界Ｒ２を破線でそれぞれ示している。ここでいう「有意に到達する」とは、他方向からの先行音などに打ち克って、第一の音として「その方向から」聞こえてくるほどの大音量で到達する、ということを示す。図７では、受音点Ｑ１が、Ｒ１で示される範囲に含まれており、サウンドビームＢ１が受音点Ｑ１に有意に到達することが表されている。一方、第２スピーカアレイ２０では、図４に示すように、各第２スピーカユニット２００の正面に窪み部６１０が設けられている。この窪み部６１０によって、受音点Ｑ１から第２スピーカユニット２００を見た場合に、図4で述べた振動板が見えない位置に存在するようになっている。窪み部６１０がなくて図４に示す面６２を含む平面と振動板の径が広い方の端部とが重なるように第２スピーカアレイ２０が設けられた場合の境界をＲ２ｘとすると、サウンドビームＢ２が放射する角度を窪み部６１０が狭めている分、境界Ｒ２は、境界Ｒ２ｘよりも狭い範囲を示すようになっている。
【００３０】
さらに、第２スピーカユニット２００は、第１スピーカユニット１００に比べて、受音点Ｑ１がある方向から離れた方向に正面を向けて設けられている。これにより、受音点Ｑ１は、Ｒ２で示される範囲に含まれないようになっている。つまり、サウンドビームＢ２は、受音点Ｑ１に回折を経ずに直接到達することはない。もし、放射したサウンドビームＢ２が受音点Ｑ１に回折を経ずに直接到達するようなスピーカ配置とした場合、この直接到達した音（以下「直接音」という。）は、図６で示したような天井１００１で反射されて到達した音（以下「反射音」という。）に比べて受音点Ｑ１に至る経路の距離が短いため、同じ音が反射音よりも早く聞こえてしまう。このため、受音点Ｑ１では、先行音効果により定位をスピーカ本体方向から感じるようになってしまう。これに対し、本実施形態に係るスピーカアレイ装置１では、反射音だけが受音点Ｑ１に到達するので、定位をスピーカ本体方向から感じてしまうことを防止することができる。(あるいは、「反射音の音量が直接音を一定音量レベル上まわることにより、定位を天井方向に感じ易くなる。」)
【００３１】
図８は、スピーカアレイ装置１を正面から見たときのサウンドビームＢ２の経路の例を示す図である。サウンドビームＢ２は、第２水平方向Ｘに対して、複数の方向を指向する音で構成されており、具体的には、スピーカアレイ装置１は、受音点Ｑ１から見て左側の壁面１００２Ｌで最初に反射するサウンドビームＢ２Ｌ、右側の壁面１００２Ｒで最初に反射するサウンドビームＢ２Ｒ、壁面では反射しない中央のサウンドビームＢ２Ｃを出力する。これらのサウンドビームＢ２Ｌ、Ｂ２Ｒ、Ｂ２Ｃは、いずれも、第２スピーカアレイ２０から出力され、天井１００１の反射面Ｕ２Ｌ、Ｕ２Ｒ、Ｕ２Ｃでそれぞれ反射し、受音点Ｑ１に到達する。このように、スピーカアレイ装置１では、受音点Ｑ１から見て天井１００１の方向に対しても、第２水平方向Ｘに異なる位置に仮想スピーカを形成させることができる。
【００３２】
図９は、スピーカアレイ装置１を天井側から見たときのサウンドビームＢ１の経路の例を示す図である。第１スピーカアレイ１０は、「Ｃ」チャンネルのオーディオ信号を受音点Ｑ１に対して真っ直ぐ向かうサウンドビームＢ１Ｃとして出力する。また、第１スピーカアレイ１０は、「Ｌ」チャンネルのオーディオ信号を壁面１００２Ｌで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１Ｌとして、「Ｒ」チャンネルのオーディオ信号を壁面１００２Ｒで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１Ｒとして出力する。また、第１スピーカアレイ１０は、「ＳＬ」チャンネルのオーディオ信号を、壁面１００２Ｌ及び受音点Ｑ１の後ろの壁面１００２Ｂで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１ＳＬとして出力し、「ＳＲ」チャンネルのオーディオ信号を、壁面１００２Ｒ及び壁面１００２Ｂで反射して受音点Ｑ１に向かうサウンドビームＢ１ＳＲとして出力する。このように、スピーカアレイ装置１は、第１スピーカアレイ１０から出力するサウンドビームＢ１によって、受音点Ｑ１から見て水平方向に５つの異なる方向に仮想スピーカを形成する。
【００３３】
上記のとおり出力された各サウンドビームのうち、サウンドビームＢ１は、スピーカアレイ装置１がある位置から水平方向に伝達して受音点Ｑ１に到達し、サウンドビームＢ２は、天井１００１側から下向きに伝達して受音点Ｑ１に到達する。また、サウンドビームＢ１、Ｂ２は、上述のとおり、各スピーカアレイから受音点Ｑ１までの距離の差に応じて遅延部３４０による遅延が施されたオーディオ信号を出力したものである。このため、各サウンドビームのうち、同じオーディオ信号を表す部分は、概ね同じタイミングで受音点Ｑ１に到達する。聴取者が受音点Ｑ１においてこれらのサウンドビームを聞いている場合、これらが２つの方向から到達することにより、聴取者は、この２つの方向に挟まれた方向に音像が定位するように感じることになり、ファントムとも呼ばれる虚像スピーカ（虚像）が形成されることになる。
【００３４】
図１０は、受音点Ｑ１において形成される虚像スピーカの位置を示す図である。図１０では、第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０がそれぞれ第２水平方向Ｘの真ん中に出力するサウンドビームＢ１ＣとＢ２Ｃとを示している。サウンドビームＢ１Ｃは、サウンドビームＢ２Ｃのオーディオ信号を遅延させたオーディオ信号が出力されたものであり、受音点Ｑ１に到達したときに、同じタイミングで受音点Ｑ１に到達したサウンドビームＢ２Ｃと同じ音が受音点Ｑ１で聞こえるように遅延されている。図１０の例では、受音点Ｑ１においては、サウンドビームＢ１ＣとＢ２Ｃとがやってくる方向に挟まれた方向のうち、テレビ２０００の上部に向けた方向に虚像スピーカＶ１が形成されている。このように、スピーカアレイ装置１においては、受音点Ｑ１からスピーカアレイ装置１に向かう方向に対して鉛直方向Ｙに離れた方向に虚像スピーカを形成することができる。
【００３５】
以上のとおり、スピーカアレイ装置１においては、第２水平方向Ｘに複数の第２スピーカユニットを並べた第２スピーカアレイ２０が鉛直方向Ｙの上向きの方向に正面を向けて設けられていることで、指向する方向と第２水平方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビームを出力しつつ、天井１００１に仮想スピーカを形成することができる。また、スピーカアレイ装置１は、第１水平方向Ｚに離れた位置にある受音点Ｑ１に天井１００１からの反射音を到達させるため、第２スピーカユニットが並ぶ第２水平方向Ｘとは異なる方向である第１水平方向ＺへのサウンドビームＢ２の自由放射の指向性を利用するものである。このため、スピーカアレイ装置１では、第２スピーカユニットを第１水平方向Ｚ、あるいは鉛直方向Ｙに並べる必要がない。受音点Ｑ１に天井１００１からの反射音を到達させるために、仮に、スピーカユニットを第１水平方向Ｚに並べたスピーカアレイを備えた場合、第２水平方向Ｘを指向する音を出力するためには、このスピーカアレイをさらに第２水平方向Ｘに並べなければならなくなる。このように構成されるスピーカアレイ装置に比べて、スピーカアレイ装置１は、第２スピーカユニットの数を減らすことができ、装置を小型化することができる。
【００３６】
また、スピーカアレイ装置１においては、第２スピーカアレイ２０からは、定められた周波数よりも高い周波数を帯域とするサウンドビームが出力される。高い周波数の音は、低い周波数の音に比べて、指向性が高い、すなわち回折しにくい性質がある。このため、スピーカアレイ装置１においては、第２スピーカアレイ２０から定められた周波数よりも低い周波数の音を含むサウンドビームを出力する場合に比べて、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。言い換えると、スピーカアレイ装置１は、上記場合に比べて、受音点Ｑ１が第２スピーカアレイ２０からの直接音に邪魔されずにサウンドビームＢ２を聞くことができる領域を、より自装置に近い位置まで広げることができる。
【００３７】
［変形例］
上述した実施形態は、本発明の実施の一例に過ぎず、次のように種々の応用・変形が可能であり、また、必要に応じて組み合わせることも可能である。
【００３８】
（変形例１）
第１スピーカアレイ１０と第２スピーカアレイ２０とは、上述した実施形態では、同じ筐体６に設けられていたが、異なる筐体にそれぞれ設けられていてもよい。
図１１は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ａの構成を示す図である。スピーカアレイ装置１ａは、筐体６ａ１及び６ａ２を有し、第１スピーカアレイ１０ａは筐体６ａ１に設けられ、第２スピーカアレイ２０ａは筐体６ａ２に設けられている。例えば、筐体６ａ２をテレビ２０００ａの上側に設置すると、これよりも低い位置に第２スピーカアレイ２０を設置する場合に比べて、第２スピーカアレイ２０ａからの直接音が到達する範囲が天井１００１側にずれることになる。これにより、スピーカアレイ装置１ａを用いると、筐体が１つである場合よりも、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００３９】
（変形例２）
上述した実施形態では、図4に示すように、第２主軸方向Ｗ２が鉛直方向Ｙに対して受音点Ｑ１側に傾いた角度θ４が、１５度であったが、これには限らない。θ４は、３０度であってもよいし、０度であってもよい。θ４が０度の場合、第２主軸方向Ｗ２が鉛直方向Ｙと一致して、第２スピーカユニット２００が鉛直上向きに真っ直ぐ向くようになる。θ４がどのような角度であっても、要するに、第２スピーカユニット２００から受音点Ｑ１に向かう方向から第２主軸方向Ｗ２が十分に離れていて、受音点Ｑ１に直接音が（殆んど）到達することがない向き、又は、仮に到達するとしても、直接音よりも反射音が充分大きな音量で受音点Ｑ１に到達する向きに第２スピーカユニット２００の正面を向けて（言い換えれば、図４に示す面６６（第２面）の法線がこの向きに沿うように）、第２スピーカアレイ２０が設置されるようになっていればよい。ここでいう「反射音が直接音よりも充分大きな音量」であるとは、直接音に対する反射音の音圧（エネルギー）比が定められた値以上となる音量であることをいう。反射音が直接音よりも充分大きな音量であれば、反射音によって直接音がマスキングされて、聴取者は、本当は到達している直接音が聞こえないように感じたり、直接音が本来の音量よりも小さい音量となったように感じたりする。
また、第２スピーカユニット２００の正面を向ける向きは、受音点Ｑ１側に傾いた向きではなく、それとは反対側に傾いた向きであってもよい。
図１２は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ｂの構成を示す図である。スピーカアレイ装置１ｂは、鉛直方向Ｙに対して受音点Ｑ１側とは反対側に傾けた向きに正面が向いている第２スピーカユニット２００ｂを有する。この場合、第２スピーカユニット２００ｂから出力されたサウンドビームＢ２ｂは、テレビ２０００に反射した後に、天井１００１で反射して受音点Ｑ１に到達する。また、スピーカアレイ装置１ｂでは、受音点Ｑ１から見た場合に、第２スピーカユニット２００ｂは振動板が見えない位置に設置されている。この場合、第２スピーカユニット２００ｂからの有意な直接音は、境界Ｒ２ｂにより示される範囲に到達することとなる。図１２では、図７に示した境界Ｒ２を二点鎖線で示した。図１２に示されるように、第２スピーカユニット２００の正面が向く方向が受音点Ｑ１から離れることで、境界がＲ２からＲ２ｂに受音点Ｑ１から遠ざかる方向に移動した。これにより、スピーカアレイ装置１ｂは、第２スピーカユニット２００の正面を受音点Ｑ１側に傾ける場合よりも、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００４０】
さらに望ましくは、第２スピーカアレイは、受音点Ｑ１における上述した音圧比がおおむね１２ｄＢ（デシベル）以上となるサウンドビームを出力するものであるとよい。聴取者は、受音点Ｑ１に直接音が反射音よりも（３０ｍｓ程度）早く到達した場合、直接音の方向からのみ音が到達したように感じることがある。いわゆるハース効果として知られるこの現象が生じると、聴取者は、天井がある方向に形成されるべき仮想スピーカが形成されず、スピーカアレイ装置自体が鳴っていることしか感じられない。ここで、上記音圧比が１２ｄＢ以上であれば、ハース効果を打ち消して、反射音が到来する方向に反射音による仮想スピーカが形成される。これにより、スピーカアレイ装置は、反射音による仮想スピーカを安定した位置に形成することができる。
【００４１】
（変形例３）
上述した実施形態では、面６２に窪み部６１０を設けることにより、サウンドビームＢ２の受音点Ｑ１側への放射を抑制したが、これ以外の方法で放射を抑制してもよい。例えば、窪み部６１０を設けずに、面６２に単に穴を空け、面６２を含む平面よりも筐体の内部に奥まっていて受音点Ｑ１から見えないところに第２スピーカユニット２００を設けてもよい。この場合、サウンドビームＢ２は、一部が面６２の裏側の面によって遮断され、放射が抑制される。
また、例えば、筐体に、サウンドビームＢ２の経路の一部を遮る部材を設けてもよい。
図１３は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ｃの筐体６ｃの断面を示す図である。図１３では、図４同様、各スピーカユニットについては側面を示している。スピーカアレイ装置１ｃの筐体６ｃには、筐体６とは異なり、面６２ｃに窪み部６１０が設けられておらず、第２スピーカユニット２００ｃが有する振動板の径が広い方の端部が面６２ｃを含む平面と重なるように設けられている。言い換えれば、各第２スピーカユニット２００は、面６２ｃ（第２面の一例）内に並んで配置されている。また、面６２ｃには、スピーカアレイ装置１ｃが図６に示すように設置された場合に、第２スピーカユニット２００ｃよりも受音点Ｑ１側となる位置に遮蔽板６２０が設けられている。スピーカアレイ装置１ｃでは、受音点Ｑ１から見た場合に、第２スピーカユニット２００ｃの振動板が遮蔽板６２０によって遮られて見えない位置に存在するようになっている。遮蔽板６２０は、第２スピーカユニット２００ｃから出力されるサウンドビームのうち、第１水平方向Ｚに放射する部分を遮る。図１３では、遮蔽板６２０により一部が遮られたサウンドビームが有意に到達する範囲の境界Ｒ２ｃと、遮蔽板６２０がなかった場合の境界Ｒ２ｙとを示している。遮蔽板６２０は、サウンドビームのうち、第１水平方向Ｚに放射する部分を遮っているので、図１３に示すとおり、第２スピーカユニット２００からの直接音が回折を経ずに到達することがない範囲を広くしている。つまり、スピーカアレイ装置１ｃは、遮蔽板６２０を設けない場合よりも、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００４２】
（変形例４）
スピーカアレイ装置１は、上述した実施形態では、定められた周波数よりも高い周波数を帯域とするサウンドビームＢ２を出力したが、これに限るものではない。スピーカアレイ装置１では、供給されたオーディオ信号から定められた周波数よりも低い周波数の音を除去せずにそのままの周波数帯域のサウンドビームＢ２を出力してもよい。要するに、第２スピーカアレイ２０は、上記の受音点Ｑ１において、直接音よりも反射音の方が音量が充分大きくなる方向に、第２スピーカユニット２００の正面を向けて設置されていればよい。
【００４３】
（変形例５）
上述した実施形態においては、各第１スピーカユニット１００は、第２水平方向Ｘに並んで設けられていたが、これとは異なる方向に並んで設けられていてもよい。例えば、各第１スピーカユニット１００は、第２水平方向Ｘに対して斜めに角度をなす方向に並んで設けられていてもよいし、直線状ではなく、弧状又はＶ字状となるように並んで設けられていてもよい。これらの直線状、弧状又はＶ字状は、各第１スピーカユニット１００の並びにより形成される形状の例である。また、各第１スピーカユニット１００は、２列以上並んで設けられていてもよい。各第１スピーカユニット１００は、いずれの場合も、面６１（第１面）内に並んで配置されていればよい。これにより、第１スピーカアレイ１０は、特定の方向（第１指向方向）を指向し、かつ、その方向と各第１スピーカユニット１００の並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビームＢ１（第１音）を出力する。ここでいう長手方向とは、この並びにより形成される形状を含むことができる最小の矩形の長辺に沿った方向である。
【００４４】
図１４は、本変形例に係る第１スピーカユニットの例を示す図である。図１４では、複数の第１スピーカユニット１００ｅ（図１４（ａ））と複数の第１スピーカユニット１００ｆ（図１４（ｂ））とを示しており、それぞれ第１水平方向Ｚの負方向に見たところを示している。複数の第１スピーカユニット１００ｅは、その並びにより二点鎖線で示した弧状の形が形成されている。矩形Ｔ１は、この形を含むことができる最小の矩形を表したものである。この場合、矩形Ｔ１の長辺Ｔ１ａに沿った矢印であるＳ１が示す方向が長手方向となる。複数の第１スピーカユニット１００ｆは、その並びにより二点鎖線で示したＶ字状の形が形成されている。矩形Ｔ２は、この形を含むことができる最小の矩形を表したものである。この場合、矩形Ｔ２の長辺Ｔ２ａに沿った矢印であるＳ２が示す方向が長手方向となる。これらの第１スピーカユニットは、いずれも、特定の方向（第１指向方向）を指向し、かつ、その方向とそれぞれの長手方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビーム（第１音）を出力することができる。
【００４５】
（変形例６）
上述した実施形態においては、各第２スピーカユニット２００は、第２水平方向Ｘに並んで設けられていたが、上述した変形例５における各第１スピーカユニット１００と同様に、これとは異なる方向に並んで設けられていてもよい。例えば、各第２スピーカユニット２００は、第２水平方向Ｘに対して斜めに角度をなす方向に並んで設けられていてもよい。また、各第２スピーカユニットは、途中で並ぶ方向が変化するように設けられていてもよく、言い換えれば、直線状に並んでいなくともよい。例えば、各第２スピーカユニットは、弧状又はＶ字状となるように並んで設けられていてもよい。各第２スピーカユニット１００は、いずれの場合も、面６６（第２面）内に並んで１列に配置されていればよい。これにより、第２スピーカアレイ２０は、特定の方向（第２指向方向）を指向し、かつ、その方向と各第２スピーカユニット２００の並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能なサウンドビームＢ２（第２音）を出力する。この第２スピーカアレイ２０の長手方向は、上記の第１スピーカアレイ１０の長手方向に沿っていることが望ましく、これが沿っていない場合であっても、鉛直方向Ｙから見たときにこれらの長手方向が直交していなければよい。この場合であっても、スピーカアレイ装置は、第２スピーカユニットを第１水平方向Ｚに並べる場合に比べて、第２スピーカユニットの数を減らすことができ、寸法を小さくすることができる。
なお、第２スピーカアレイは、一列に並んだ複数の第２スピーカユニットを有するものであるが、これらの第２スピーカユニットの一部が複数列に並んでいる、又は、第１水平方向Ｚに並んでいるものであってもよい。この場合であっても、複数の第２スピーカユニットが一列に並んでいる部分においては、上記と同様に、第２スピーカユニットの数を減らすことができ、寸法を小さくすることができる。
【００４６】
（変形例７）
上述した実施形態では、スピーカアレイ装置１が設置される場所は、直方体の部屋１０００に設置されたテレビ台の上であったが、これに限らず、部屋１０００の他の場所であってもよいし、直方体以外の形状をしている他の部屋の中であってもよい。また、スピーカアレイ装置１を設置する場所は、屋外であってもよく、その場合、スピーカアレイ装置１が出力するサウンドビームを反射する反射面を有し、かつ、受音点よりも高い位置に鉛直方向下向きの反射面を有する空間であればよい。スピーカアレイ装置１は、この反射面でサウンドビームを反射させることにより、聴取者から見て鉛直上向きの方向に、第２水平方向の位置が異なる複数の仮想スピーカを形成することができる。
【００４７】
（変形例８）
上述した実施形態では、第２スピーカアレイ２０が有する第２スピーカユニット２００は、筐体６の外部に露出していたが、筐体の外部に露出しないように設けてもよい。
図１５は、本変形例に係るスピーカアレイ装置１ｄの筐体６ｄの断面を示す図である。図１５では、図４同様、各スピーカユニットについては側面を示している。スピーカアレイ装置１は、筐体６ｄの内部の面６６ｄ（第２面の一例）内に並んで設けられている第２スピーカユニット２００ｄを有する。第２スピーカユニット２００ｄは、筐体６ｄの内部の反射面６４ｄに正面を向けて設けられている。筐体６ｄの鉛直上向きの面６２ｄには、外部に開口する開口部６５ｄが設けられている。第２スピーカユニット２００が出力したサウンドビームＢ２ｄは、反射面６４ｄで反射して開口部６５ｄを通過し、天井１００１で反射した後に受音点Ｑ１に到達する。スピーカアレイ装置１ｄにおいても、第２スピーカユニット２００ｄの振動板は、受音点Ｑ１から見えない位置に設けられていることになる。この場合、開口部６５ｄにおいて、サウンドビームＢ２ｄが第１水平方向Ｚに放射する範囲が狭められるため、直接音が受音点Ｑ１に到達しにくくなるようにすることができる。
【００４８】
（変形例９）
上述した実施形態では、各チャンネルの音は特定の経路に向けて出力されたが、各チャンネルに含まれる音の内容に応じて動的に経路を変化させてもよい。例えば、スピーカアレイ装置１は、水平用信号に含まれる「Ｌ」、「Ｒ」チャンネルの音のオーディオ信号を比較し、これらの相関が高い成分を天面用信号の「天面Ｃ」チャンネルに含めて出力させるといった具合である。また、この場合に、「Ｌ」、「Ｒ」チャンネルを出力する経路へのサウンドビームの音量を小さくしてもよい。これにより、本変形例に係るスピーカアレイ装置１を用いると、音源が鉛直方向に移動する映像の音を「Ｌ」チャンネルから「Ｒ」チャンネル（又はその反対）に移すように表現された映像の音を出力する場合に、より音源の位置に合致した方向に形成された仮想スピーカから音を到達させることができる。
【００４９】
（変形例１０）
上述した実施形態では、入力信号Ｓｉｎは、「Ｒ」、「Ｌ」、「Ｃ」、「ＳＲ」、「ＳＬ」の5チャンネルを含む５．１ｃｈのオーディオ信号を表していたが、これには限らず、例えば、これより多い７．１ｃｈ又は９．１ｃｈ等のオーディオ信号であってもよいし、これより少ない３．１ｃｈ等のオーディオ信号であってもよい。また、オーディオ信号には、鉛直方向の音を表すハイトチャンネルが含まれていてもよい。この場合、信号処理部３２０は、ハイトチャンネルを含めた天面用信号とこれを含めない水平用信号とを、バスマネージメント部３３０に供給する。これにより、ハイトチャンネルの音が第２スピーカアレイ２０から出力され、天井方向にこの音が出力される仮想スピーカが形成される。
【００５０】
（変形例１１）
上述した実施形態では、虚像スピーカＶ１が形成される方向が図１０に示すとおり決まっていたが、スピーカアレイ装置１では、これを変化させるようにしてもよい。この方向は、サウンドビームＢ１ＣのサウンドビームＢ２Ｃに対する音量の差を変化させると、鉛直方向Ｙに変化する。また、この方向は、サウンドビームＢ２Ｃの周波数帯域を変化させることによっても変化する。本変形例に係るスピーカアレイ装置１では、まず、利用者が操作部４を操作して虚像スピーカを形成させたい方向を決定し、操作部４がその決定した方向を示す情報を制御部２に出力する。この場合、操作部４は、本発明にかかる「決定手段」として機能する。次に、制御部２は、操作部４から出力される情報に応じて、上記のサウンドビームＢ１（第１音）及びサウンドビームＢ２（第２音）のそれぞれの音量、境界周波数といったパラメータを調整する。詳細には、制御部２は、記憶部３から読み出したこれらのパラメータを、操作部４から出力される情報に応じて調整する。そして、制御部２は、調整したパラメータが音量であれば、これを信号処理部３２０に供給する。また、制御部２は、調整したパラメータが境界周波数であれば、これをバスマネージメント部３３０に供給する。第１スピーカアレイ１０及び第２スピーカアレイ２０は、制御部２により調整されたこれらのパラメータに応じて信号処理部３２０又はバスマネージメント部３３０から出力されたオーディオ信号に対して図５で示したその後の処理がされたものを、それぞれのサウンドビームとして出力する。これらのサウンドビームは、上記のパラメータが、操作部４から出力される情報に応じた方向に虚像スピーカが形成されるようなものになっている。これにより、受音点Ｑ１から見て虚像スピーカが形成される方向が調整される。この場合、制御部２は、本発明に係る「調整手段」として機能する。
【符号の説明】
【００５１】
１…スピーカアレイ装置、２…制御部、３…記憶部、４…操作部、５…インターフェース、６…筐体、１０…第１スピーカアレイ、２０…第２スピーカアレイ、３０…音響処理部、４０…サブウーファ、１００…第１スピーカユニット、２００…第２スピーカユニット、３１０…デコーダ、３２０…信号処理部、３３０…バスマネージメント部、３４０…遅延部、３５０…天井ビーム生成部、３６０…水平ビーム生成部、１０００…部屋、１００１…天井、１００２…壁面、１００３…床面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面内に並んで配置されている複数の第１スピーカユニットを有し、特定の第１指向方向を指向し、かつ、当該第１指向方向と前記複数の第１スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第１音を前記複数の第１スピーカユニットから出力する第１スピーカアレイと、
前記第1面とは異なる第２面内に並んで配置されている複数の第２スピーカユニットを有し、特定の第２指向方向を指向し、かつ、当該第２指向方向と前記複数の第２スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第２音を前記複数の第２スピーカユニットから出力する第２スピーカアレイと
を備え、
前記第２スピーカアレイは、天井を音の反射面とする部屋に前記第１スピーカアレイと共に設置される場合に、前記第１面の法線方向にあって前記第１音を聴取する位置として定められている受音点に対して前記第２音が前記第２スピーカアレイから反射又は回折を経ずに直接到達することがない向き、若しくは、前記受音点に直接到達する前記第２音に対する前記天井で反射した前記第２音の音圧比が定められた値以上となる音量で当該受音点に到達する向きに、前記第２面の法線が沿うように設置される
ことを特徴とするスピーカアレイ装置。
【請求項２】
前記第２スピーカアレイは、供給されるオーディオ信号を前記第２音として出力し、
前記第２スピーカアレイから前記受音点までの前記第２音の経路の長さと、前記第１スピーカアレイから当該受音点までの前記第１音の経路の長さとの差に応じて前記オーディオ信号を遅延させる遅延手段を備え、
前記第１スピーカアレイは、前記遅延手段により遅延されたオーディオ信号を前記第１音として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項３】
前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち定められた境界周波数以下の周波数帯域を減衰させる減衰手段を備え、
前記第２スピーカアレイは、前記減衰手段により減衰されたオーディオ信号を前記第２音として出力し、
前記第１スピーカアレイは、前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち前記境界周波数以下の周波数帯域を前記減衰手段により減衰させることなく前記第１音として出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項４】
前記第１音及び前記第２音により前記受音点で虚像を形成させたい方向を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された方向に応じて、前記第１音及び前記第２音のそれぞれの音量、前記境界周波数又は前記遅延手段が前記オーディオ信号を遅延させる時間を調整する調整手段とを備え、
前記第１スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第１音として出力し、
前記第２スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第２音として出力する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項５】
前記第２スピーカアレイは、前記部屋に設置された場合に、前記複数の第２スピーカユニットの振動板がいずれも前記受音点から見えない位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。
【請求項１】
第１面内に並んで配置されている複数の第１スピーカユニットを有し、特定の第１指向方向を指向し、かつ、当該第１指向方向と前記複数の第１スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第１音を前記複数の第１スピーカユニットから出力する第１スピーカアレイと、
前記第1面とは異なる第２面内に並んで配置されている複数の第２スピーカユニットを有し、特定の第２指向方向を指向し、かつ、当該第２指向方向と前記複数の第２スピーカユニットの並びにより形成される形状の長手方向とがなす角度を調整することが可能な第２音を前記複数の第２スピーカユニットから出力する第２スピーカアレイと
を備え、
前記第２スピーカアレイは、天井を音の反射面とする部屋に前記第１スピーカアレイと共に設置される場合に、前記第１面の法線方向にあって前記第１音を聴取する位置として定められている受音点に対して前記第２音が前記第２スピーカアレイから反射又は回折を経ずに直接到達することがない向き、若しくは、前記受音点に直接到達する前記第２音に対する前記天井で反射した前記第２音の音圧比が定められた値以上となる音量で当該受音点に到達する向きに、前記第２面の法線が沿うように設置される
ことを特徴とするスピーカアレイ装置。
【請求項２】
前記第２スピーカアレイは、供給されるオーディオ信号を前記第２音として出力し、
前記第２スピーカアレイから前記受音点までの前記第２音の経路の長さと、前記第１スピーカアレイから当該受音点までの前記第１音の経路の長さとの差に応じて前記オーディオ信号を遅延させる遅延手段を備え、
前記第１スピーカアレイは、前記遅延手段により遅延されたオーディオ信号を前記第１音として出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項３】
前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち定められた境界周波数以下の周波数帯域を減衰させる減衰手段を備え、
前記第２スピーカアレイは、前記減衰手段により減衰されたオーディオ信号を前記第２音として出力し、
前記第１スピーカアレイは、前記オーディオ信号を、当該オーディオ信号が表す音の周波数帯域のうち前記境界周波数以下の周波数帯域を前記減衰手段により減衰させることなく前記第１音として出力する
ことを特徴とする請求項２に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項４】
前記第１音及び前記第２音により前記受音点で虚像を形成させたい方向を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された方向に応じて、前記第１音及び前記第２音のそれぞれの音量、前記境界周波数又は前記遅延手段が前記オーディオ信号を遅延させる時間を調整する調整手段とを備え、
前記第１スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第１音として出力し、
前記第２スピーカアレイは、前記調整手段により調整された結果を用いて処理されたオーディオ信号を前記第２音として出力する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項５】
前記第２スピーカアレイは、前記部屋に設置された場合に、前記複数の第２スピーカユニットの振動板がいずれも前記受音点から見えない位置に設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−１６９２５（Ｐ２０１３−１６９２５Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６７２０（Ｐ２０１１−１４６７２０）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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