多チャネル音響再生装置及び多チャネル音響再生プログラム
【課題】駆動スピーカー数以下の台数のアンプと、主成分分析による信号処理とを利用して、効率的かつ効果的に多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置を提供する。
【解決手段】多チャネル音響再生装置１は、主成分分析による信号処理を利用して音響信号の数を減らして主成分信号とし、スピーカーの数より少ない数のアンプで前記主成分信号を増幅して、多チャネル音響を再生するものであって、多チャネル音響信号を、聴感上十分短い時間間隔ごとに、サンプリングする時分割手段１０と、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する主成分分析手段１２と、主成分信号を配分時間で切り替えて出力する切替手段１４Ｂと、主成分信号を増幅するアンプ１６Ｂと、増幅された主成分信号に、チャネルごとの重み付けをする重み付け手段１８と、入力される主成分信号を音に変換して出力するスピーカー２０と、を備える。
【解決手段】多チャネル音響再生装置１は、主成分分析による信号処理を利用して音響信号の数を減らして主成分信号とし、スピーカーの数より少ない数のアンプで前記主成分信号を増幅して、多チャネル音響を再生するものであって、多チャネル音響信号を、聴感上十分短い時間間隔ごとに、サンプリングする時分割手段１０と、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する主成分分析手段１２と、主成分信号を配分時間で切り替えて出力する切替手段１４Ｂと、主成分信号を増幅するアンプ１６Ｂと、増幅された主成分信号に、チャネルごとの重み付けをする重み付け手段１８と、入力される主成分信号を音に変換して出力するスピーカー２０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号処理とスピーカーの駆動方式とに係り、特に、スピーカーの台数より少ない数のアンプと、主成分分析による信号処理とを利用して多チャネル音響再生を実現する多チャネル音響再生装置および多チャネル音響再生プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル放送の普及やＤＶＤ等の大容量化に伴い、家庭内において多チャネルの音響装置を利用する機会が増えてきている。多チャネル音響とは、５．１ｃｈサラウンドなどに代表される高い音響的臨場感を再現するシステムであり、複数の音響信号とスピーカーを利用する音響再生方式である。
【０００３】
多チャネル音響において、１つのチャネルに対して１台のスピーカーが要求されるが、一般に、１台のスピーカーには１台のアンプ（増幅装置・駆動装置）が必要となるため、多チャネル音響再生を実現するためには、スピーカーと同数のアンプが要求される。
【０００４】
図９は、従来の多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。図９において、１台のスピーカーには１台のアンプが接続され、スピーカーの数と同数の音響信号（チャネル）が、アンプを介してスピーカーに出力されている。
【０００５】
しかし、多チャネル音響においては、多数のチャネル全てが均等に使用されているわけではなく、コンテンツの種類に依らず、ある程度の偏りがあることが知られている（非特許文献１）。
非特許文献１では、いくつかの音源（コンテンツ）に対して、所定の時間間隔において、複数のチャネルを変量として主成分分析を行っている。そして、平均の寄与率が高い主成分を選び出し、それらについて、重み係数パターンを調べたところ、所定のチャネルは他のチャネルと比べ、特に重要なものとして利用されていることが示されている。
【０００６】
また、特許文献１は、この点を踏まえ、１台のアンプによる多チャネル駆動を提案したものである。これは、各チャネルの信号成分を分析して、信号レベルによる重み付けを行った駆動時間をそれぞれのスピーカーに配分する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０４１２５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】中山靖茂、濱崎公男、安藤彰男、“22.2マルチチャンネル音響コンテンツのチャネル間統計量の分析”、日本音響学会講演論文集、2-1-6、pp.447-448、2006年9月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１に示されているように、多チャネル音響においては、コンテンツの種類に依らず、チャネル使用に偏りがある。そのため、全てのチャネル（スピーカー）にそれぞれアンプを用意し、動作頻度に関わらず待機させる使用方法は、電力的な観点・部屋の利用率の両面から、非効率的であるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献１は、この点を踏まえ、１台のアンプによる多チャネル駆動を提案したものであるが、１台のアンプでの駆動方式のため、例えば、本出願人である日本放送協会が開発を進めている２２．２ｃｈ音響やライブ音場再現手法（濱崎他、「高品質ライブ音場再現方式の概要」、PROSOUND、2009年4月号、pp.49-54）のようにスピーカーの台数が大幅に増えると、あるスピーカーから音の出ていない無音時間が増えてしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、駆動スピーカー台数より少ない台数のアンプと、主成分分析による信号処理とを利用して、効率的かつ効果的に信号・電力を分配し、簡便かつ経済的な多チャネル音響を実現する多チャネル音響再生装置および多チャネル音響再生プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の多チャネル音響再生装置は、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、時分割手段と、主成分分析手段と、切替手段と、重み付け手段と、を備える構成とした。
【００１３】
かかる構成において、多チャネル音響再生装置は、時分割手段によって、入力される多チャネルの前記音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。ここで、所定の時間とは、聴感上十分短い時間であり、例えば、サンプリング周波数が４８ｋＨｚの場合に、２０４８サンプル分である。
【００１４】
そして、多チャネル音響再生装置は、主成分分析手段によって、時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の寄与率及び重み係数を重み付け信号として出力する。ここで、所定数とは、例えば、累積寄与率が８０％とか９５％をこえる程度の主成分数をいう。
【００１５】
そして、多チャネル音響再生装置は、切替手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、主成分信号を予めスピーカーに対して割り当てたアンプへ出力する。
【００１６】
さらに、多チャネル音響再生装置は、重み付け手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つのスピーカーに対応するチャネルの重み係数により、アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する。
【００１７】
また、請求項２に記載の多チャネル音響再生装置は、請求項１に記載の多チャネル音響再生装置において、スピーカーが直流バイアスにより駆動されるスピーカーであって、重み付け手段は、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つのスピーカーに対応するチャネルの重み係数に応じて増幅された交流電流を、アンプで印加された直流バイアス電圧に重畳して当該スピーカーへ出力するバイアス回路であることを特徴とする。
かかる構成により、直流バイアスにより駆動されるスピーカーに対しても、スピーカーの台数より少ないアンプの台数で、多チャネル音響を再生することができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の多チャネル音響再生装置は、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、時分割手段と、主成分分析手段と、切替手段と、第２切替手段と、を備える構成とした。
【００１９】
かかる構成において、多チャネル音響再生装置は、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生装置は、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生装置は、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えて出力する。
【００２０】
さらに、多チャネル音響再生装置は、第２切替手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数のスピーカーに対応するチャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、アンプで増幅された主成分信号を接続されているスピーカーへ出力する。
【００２１】
また、請求項４に記載の多チャネル音響再生装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多チャネル音響再生装置において、切替手段が、主成分信号をゼロクロス点で切り替えることを特徴とする。
かかる構成により、多チャネル音響再生装置は、スピーカーから異音が発生するのを抑えることができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の多チャネル音響再生プログラムは、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、時分割手段、主成分分析手段、切替手段、重み付け手段、として機能させることを特徴とした。
【００２３】
かかる構成において、多チャネル音響再生プログラムは、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生プログラムは、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生プログラムは、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えてアンプへ出力する。また、多チャネル音響再生プログラムは、重み付け手段によって、入力される主成分信号に、チャネルごとの重み付けをしてスピーカーへ出力する。
【００２４】
また、請求項６に記載の多チャネル音響再生プログラムは、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、時分割手段、主成分分析手段、切替手段、第２切替手段、として機能させることを特徴とした。
【００２５】
かかる構成において、多チャネル音響再生プログラムは、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生プログラムは、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生プログラムは、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えてアンプへ出力する。また、多チャネル音響再生プログラムは、第２切替手段によって、主成分信号を、重み係数に応じた時間で切り替えて、各スピーカーに出力する。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１及び請求項５に記載の発明によれば、多チャネル音響信号に対して主成分分析を行い、音響信号の数を減らして主成分信号とすることによって、スピーカーの数より少ない数のアンプで増幅し、多チャネル音響を再生することができる。このため、アンプによる消費電力を減少させることができ、また、アンプによるスペースを減少させることができる。一方、スピーカーの数が大幅に増えても、アンプの数を極端に減らさないことにより、スピーカーから音が出ていない無音時間を減少させることができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、直流バイアスにより駆動されるスピーカーに対しても、スピーカーの台数より少ないアンプの台数で、多チャネル音響を再生することができる。
【００２８】
請求項３及び請求項６に記載の発明によれば、多チャネル音響信号に対して主成分分析を行い、音響信号の数を減らして主成分信号とすることによって、スピーカーの数より少ない数のアンプで増幅し、多チャネル音響を再生することができる。このため、アンプによる消費電力を減少させることができ、また、アンプによるスペースを減少させることができる。一方、スピーカーの数が大幅に増えても、アンプの数を極端に減らさないことにより、スピーカーから音が出ていない無音時間を減少させることができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、切替手段が、主成分信号をゼロクロス点で切り替えるため、スピーカーから異音が発生するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第１ないし第４の実施形態に係る切替手段による複数の主成分信号の切り替え方法を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る第２切替手段による主成分信号の各スピーカーへの切り替え方法を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態および第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態および第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】従来の多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
［多チャネル音響再生装置の構成］
［［多チャネル音響再生装置（第１の実施形態）に係る構成］］
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ａ）の構成について説明する。
【００３３】
第１の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ａは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみをアンプで増幅した後、重み付けをしてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ａは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ａは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間で切り替えて、１台のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ａは、アンプからの増幅出力に対して、各主成分の重み係数に応じた重み付けをし、スピーカーへ出力する。
【００３４】
多チャネル音響再生装置１Ａは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４と、アンプ１６と、重み付け手段１８と、スピーカー２０とを備えている。重み付け手段１８、及び、スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じて、それぞれ、重み付け手段１８１、・・・、重み付け手段１８Ｎ、及び、スピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。
【００３５】
時分割手段１０は、多チャネル音響信号を、聴感上十分短い時間間隔ごとに、サンプリングするものである。
具体的には、時分割手段１０は、外部から入力される各チャネルの音響信号（Ｃｈ１、・・・、ＣｈＮ）を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。そして、時分割手段１０は、サンプリングした所定数のサンプルデータを、チャネルごとに、主成分分析手段１２に出力する。
例えば、時分割手段１０は、サンプリング周波数が４８ｋＨｚの場合に、２０４８サンプル分を１つの所定の時間間隔として、２０４８個のサンプルデータをサンプリングする。
【００３６】
主成分分析手段１２は、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号を出力するものである。
具体的には、主成分分析手段１２は、時分割手段１０からＮ個のチャネルごとにＭ個のサンプルデータを入力する。そして、主成分分析手段１２は、このＮｘＭ個のサンプルデータに対して、Ｎを変量の数とし、Ｍをサンプルサイズとして、主成分分析を行う。さらに、主成分分析手段１２は、時分割手段１０がサンプルデータをサンプリングした所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い主成分から、所定数の主成分を出力信号（主成分信号）として切替手段１４に出力する。
なお、主成分分析法については後述する。
【００３７】
主成分分析手段１２は、例えば、８つの主成分を出力することが考えられ、この場合の累積寄与率は９５％を超えることが知られている（上記非特許文献１）。
【００３８】
また、主成分分析手段１２は、所定数の主成分信号を出力している所定の時間間隔ごとに、主成分分析で得られた出力している主成分信号の寄与率及び重み係数（主成分分析の計算上得られる固有値、固有ベクトル）を重み付け信号として、切替手段１４、及び、重み付け手段１８に出力する。
【００３９】
切替手段１４は、主成分信号を配分時間で切り替えて出力するものである。
具体的には、切替手段１４は、主成分分析手段１２から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に比例して、主成分分析手段１２から入力される所定数の主成分信号の配分時間を算出し、その配分時間ごとに切り替えて、対応する主成分信号をアンプ１６へ出力するものである。または、切替手段１４は、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で、順次複数周切り替えても構わない。
なお、第１の実施形態では、出力する主成分信号は、１つである。
【００４０】
図５を参照して、切替手段１４が主成分信号を切り替える方法について説明する。
図５（ａ）は、第１主成分信号を表し、左の点線で区切られた領域は、切替手段１４が、第１主成分信号に配分した配分時間を表す。同様に、図５（ｂ）は、第２主成分信号を表し、真ん中の点線で区切られた領域は、切替手段１４が、第２主成分信号に配分した配分時間を表す。図５（ｃ）は、第３主成分信号を表し、右の点線で区切られた領域は、切替手段１４が、第３主成分信号に配分した配分時間を表す。
それぞれの主成分信号が時間軸と交差する点をゼロクロス点という。
【００４１】
切替手段１４は、主成分信号の切り替えをゼロクロス点で行う。このため、まず、切替手段１４は、第１主成分信号をその配分時間の最近傍点におけるゼロクロス点Ｚ１でリリースする。次に、切替手段１４は、第１主成分信号の配分時間を越えた第２主成分信号のゼロクロス点Ｚ２で、第２主成分信号に切り替える。同様に、切替手段１４は、第２主成分信号をその配分時間の最近傍点におけるゼロクロス点Ｚ３でリリースし、第２主成分信号の配分時間を超えた第３主成分信号のゼロクロス点Ｚ４で、第３主成分信号に切り替える。
この結果、切替手段１４から出力される主成分信号は、図５右の合成出力のようになる。こうすることにより、切替手段１４は、スピーカー２０から異音が発生するのを抑えることができる。
【００４２】
図１に戻って、多チャネル音響再生装置１Ａの構成の説明を続ける。
アンプ１６は、入力される主成分信号を増幅するものである。
具体的には、アンプ１６は、切替手段１４から入力される主成分信号を増幅して、重み付け手段１８（重み付け手段１８１、・・・、重み付け手段１８Ｎ）に出力するものである。ここで、各重み付け手段１８ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に出力される主成分信号は、同一のものである。
なお、第１の実施形態では、アンプ１６は１つである。
【００４３】
重み付け手段１８は、入力される主成分信号に、チャネルごとの重み付けをして出力し、各スピーカーに適した音量比を実現するものである。
具体的には、重み付け手段１８ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、アンプ１６から主成分信号が出力されている間、主成分分析手段１２から当該主成分信号に係る重み付け信号を入力し、当該重み付け信号に含まれるチャネルｉの重み係数により、当該主成分信号を重み付けして、スピーカー２０ｉに出力するものである。
【００４４】
重み付け手段１８は、パッシブな減衰器（例えば可変抵抗器や変圧器）で構成され、「重み係数により、主成分信号を重み付けをする」とは、重み係数に比例して、重み付け手段１８の内部に含まれる抵抗値等を変化させることによって、主成分信号の振幅（強度）を変化させるという意味である。
【００４５】
スピーカー２０は、入力される主成分信号を音に変換して出力するものである。
具体的には、スピーカー２０ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、重み付け手段１８ｉから入力される主成分信号を入力して、音に変換して出力するものである。
このスピーカー２０は、音響信号の数分備えられている。
【００４６】
なお、スピーカー２０は、フルレンジスピーカーの他、低音を効果的に付加するためのＬＦＥ（Low Frequency Effect）用スピーカーであってもよい。
【００４７】
この多チャネル音響再生装置１Ａによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４によって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、アンプ１６によって、主成分信号を増幅し、重み付け信号１８によって、主成分信号に重み付けをし、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、１台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００４８】
［［多チャネル音響再生装置（第２の実施形態）に係る構成］］
図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ｂ）の構成について説明する。
【００４９】
第２の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ｂは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを複数のアンプで増幅した後、重み付けをしてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ｂは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ｂは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で、順次複数回切り替えて、複数のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ｂは、各アンプからの増幅出力に対して、各主成分の重み係数に応じた重み付けをし、スピーカーへ出力する。
【００５０】
多チャネル音響再生装置１Ｂの多チャネル音響再生装置１Ａとの異なる点は、アンプが複数台備えられており、各アンプが、切替手段からの主成分信号を所定数の重み付け手段を介して所定数のスピーカーに出力する点である。
【００５１】
多チャネル音響再生装置１Ｂは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４Ｂと、アンプ１６Ｂと、重み付け手段１８と、スピーカー２０とを備えている。重み付け手段１８、及び、スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じて、それぞれ、重み付け手段１８１、・・・、重み付け手段１８Ｎ、及び、スピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。アンプ１６Ｂは、スピーカー数（チャネル数）Ｎより少ないの複数のアンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫで構成される（Ｋ＜Ｎ）。なお、図２において、アンプ数Ｋは、３の場合を例示している。
また、図１において説明した多チャネル音響再生装置１Ａと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５２】
切替手段１４Ｂは、主成分信号を配分時間で切り替えて出力するものである。
第２の実施形態において、切替手段１４Ｂは、複数のアンプ１６Ｂ（アンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫ）に接続している（Ｋ＜Ｎ）。
【００５３】
そして、切替手段１４Ｂは、主成分分析手段１２から入力される所定数の主成分信号につき、主成分分析手段１２から入力される重み付け信号を用いて、各主成分の寄与率を求め、それに比例した配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を算出し、その配分時間ごとに切り替えて、対応する主成分信号を複数のアンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫへ出力する。ここで、切替手段１４Ｂは、接続している各アンプ１６Ｂに、切り替えた同一の主成分信号を出力する。
【００５４】
アンプ１６Ｂは、入力される主成分信号を増幅するものである。
第２の実施形態において、アンプ１６Ｂは、スピーカー数（チャネル数）Ｎより少ない複数のアンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫから構成される（Ｋ＜Ｎ）。各アンプＢｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、複数の異なる重み付け手段１８（重み付け手段１８ｉ１、・・・、重み付け手段１８ｉｊ（ｉ））に接続している（Σｉｊ（ｉ）＝Ｎ）。
【００５５】
そして、アンプ１６Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、切替手段１４Ｂから入力される主成分信号を増幅して、重み付け手段１８（重み付け手段１８ｉ１、・・・、重み付け手段１８ｉｊ（ｉ））に出力する（Σｉｊ（ｉ）＝Ｎ）。ここで、アンプ１６Ｂｉは、接続している各重み付け手段１８に同一の主成分信号を出力する。
【００５６】
この多チャネル音響再生装置１Ｂによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４Ｂによって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、複数のアンプ１６Ｂによって、主成分信号を増幅し、重み付け信号１８によって、主成分信号に重み付けをし、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、複数台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００５７】
［［多チャネル音響再生装置（第３の実施形態）に係る構成］］
図３を参照して、本発明の第３の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ｃ）の構成について説明する。
【００５８】
第３の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ｃは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを１台のアンプで増幅した後時分割で切り替えてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ｃは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ｃは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で切り替えて、１台のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ｃは、アンプからの増幅出力に対して、各主成分のチャネルごとの重み係数に応じた時間で切り替えて、主成分をスピーカーへ出力する。
【００５９】
多チャネル音響再生装置１Ｃの多チャネル音響再生装置１Ａとの異なる点は、重み付け手段１８に代えて第２切替手段２２が備えられており、第２切替手段２２が、アンプからの主成分信号の出力を時分割で切り替えて、スピーカーに出力する点である。
【００６０】
多チャネル音響再生装置１Ｃは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４と、アンプ１６Ｃと、第２切替手段２２と、スピーカー２０とを備えている。スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じた台数のスピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。
なお、図１において説明した多チャネル音響再生装置１Ａと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６１】
アンプ１６Ｃは、入力される主成分信号を増幅するものである。
具体的には、アンプ１６Ｃは、切替手段１４から入力される主成分信号を増幅して、第２切替手段２２に出力する。
なお、第３の実施形態では、アンプ１６Ｃは１つである。
【００６２】
第２切替手段２２は、主成分信号を、重み係数に応じた時間で切り替えて、各スピーカーに出力するものである。
具体的には、第２切替手段２２は、アンプ１６Ｃから入力される増幅された主成分信号に対し、主成分分析手段１２から入力される当該主成分信号に対応する重み付け信号を用いて、チャネル（スピーカー）ごとに重み係数に比例した配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を算出する。そして、第２切替手段２２は、主成分信号を、チャネルごとに算出した配分時間で切り替えて、チャネルに対応するスピーカーに出力する。
【００６３】
なお、第２切替手段２２に入力される重み付け信号は、多チャネル音響再生装置１Ａ（第１の実施形態）において、主成分分析手段１２が切替手段１４及び重み付け手段１８に出力する重み付け信号と、同一のものである。
【００６４】
図６を参照して、第２切替手段２２による主成分信号の各スピーカーへの切り替え方法を説明する。
図６（ａ）は、第２切替手段２２に入力された第１主成分信号を模式的に表したものである。また、図６（ｂ）は、その次に、第２切替手段２２に入力された第２主成分信号を模式的に表したものである。
【００６５】
図６（ａ）の“ＳＰ１”は、第２切替手段２２が、第１主成分信号において、スピーカー２０１に対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。同様に、図６（ａ）の“ＳＰＮ”は、第２切替手段２２が、第１主成分信号において、スピーカー２０Ｎに対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。図６（ｂ）の“ＳＰ１”は、第２切替手段２２が、第２主成分信号において、スピーカー２０１に対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。
【００６６】
そして、第２切替手段２２は、アンプ１６Ｃから増幅された第１主成分信号が入力されると、各スピーカーに対応するチャネルごとに配分時間を算出した後、図６（ａ）に示されるように、“ＳＰ１”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー２０１に出力し、これを繰り返し、“ＳＰＮ”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー２０Ｎに出力する。
次に、第２切替手段２２は、アンプ１６Ｃから増幅された第２主成分信号が入力されると、各スピーカーに対応するチャネルごとに配分時間を算出した後、図６（ｂ）に示されるように、“ＳＰ１”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー２０１に出力し、これを繰り返す。
このように、第２切替手段２２は、主成分信号を、算出した配分時間で切り替えて、各スピーカーに出力する。
【００６７】
図３に戻って、説明を続ける。
この多チャネル音響再生装置１Ｃによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４によって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、アンプ１６Ｃによって、主成分信号を増幅し、第２切替手段２２によって、主成分信号に時分割し、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、１台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００６８】
［［多チャネル音響再生装置（第４の実施形態）に係る構成］］
図４を参照して、本発明の第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ｄ）の構成について説明する。
【００６９】
第４の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ｄは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを複数のアンプで増幅した後、時分割で切り替えてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ｄは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ｄは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で切り替えて、複数のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ｄは、各アンプからの増幅出力に対して、各主成分のチャネルごとの重み係数に応じた時間で切り替えて、主成分をスピーカーへ出力する。
【００７０】
多チャネル音響再生装置１Ｄの多チャネル音響再生装置１Ｂとの異なる点は、重み付け手段１８に代えて、複数のアンプ１６Ｃに対応して複数の第２切替手段２２Ｂが備えられており、複数の第２切替手段２２Ｂが、それぞれアンプ１６Ｃからの主成分信号の出力を時分割で切り替えて、スピーカーに信号を出力する点である。
【００７１】
多チャネル音響再生装置１Ｄは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４Ｂと、アンプ１６Ｃと、第２切替手段２２Ｂと、スピーカー２０とを備えている。スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じて、スピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。アンプ１６Ｃは、スピーカー数（チャネル数）Ｎより少ないの複数のアンプ１６Ｃ１、・・・、アンプ１６ＣＫから構成される（Ｋ＜Ｎ）。第２切替手段２２Ｂは、アンプ１６Ｃの数Ｋと同数の第２切替手段２２Ｂ１、・・・、第２切替手段２２ＢＫから構成される。なお、図４において、アンプ１６Ｃの数、及び、第２切替手段２２Ｂの数は、それぞれ３の場合を例示している。
また、図１、図２及び図３において説明した多チャネル音響再生装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７２】
第２切替手段２２Ｂは、主成分信号を、重み係数に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で切り替えて、各スピーカーに出力するものである。
第４の実施形態において、第２切替手段２２Ｂは、アンプ１６Ｃの数Ｋと同数の第２切替手段２２Ｂ１、・・・、第２切替手段２２ＢＫから構成される。各第２切替手段２２Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、複数の異なるスピーカー２０（スピーカー２０ｉ１、・・・、スピーカー２０ｉｊ（ｉ））に接続している（Σｉｊ（ｉ）＝Ｎ）。
【００７３】
そして、第２切替手段２２Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、アンプ１６Ｃｉから入力される増幅された主成分信号に対し、主成分分析手段１２から入力される当該主成分信号に対応する重み付け信号を用いて、チャネルごとに重み係数に比例した配分時間を算出する。そして、第２切替手段２２Ｂｉは、主成分信号を、チャネルごとに算出した配分時間で切り替えて、チャネルに対応するスピーカー２０ｉｈに出力する（１≦ｈ≦ｊ（ｉ））。
【００７４】
なお、第２切替手段２２Ｂに入力される重み付け信号は、多チャネル音響再生装置１Ａ（第１の実施形態）において、主成分分析手段１２が切替手段１４及び重み付け手段１８に出力する重み付け信号と、同一のものである。
【００７５】
この多チャネル音響再生装置１Ｄによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４Ｂによって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、複数のアンプ１６Ｃによって、主成分信号を増幅し、複数の第２切替手段２２Ｂによって、主成分信号に時分割し、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、複数台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００７６】
以上、多チャネル音響再生装置１の構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、多チャネル音響再生装置１は、コンピュータにおいて各手段を機能プログラムとして実現することも可能であり、各機能プログラムを結合して、多チャネル音響再生プログラムとして動作させることも可能である。
【００７７】
［多チャネル音響再生装置の動作］
次に、本発明の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１の動作について説明する。
【００７８】
なお、第１の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ａと、第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ｂとは、アンプ１６（１６Ｂ）が１つか、複数個備えられているかの違いのみで、個々のアンプの動作として同一であるため、図７で合わせて説明する。
同様に、第３の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ｃと、第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ｄとは、アンプ１６Ｃと第２切替手段２２（２２Ｂ）とが１つか、複数個備えられているかの違いのみで、個々のアンプ及び第２切替手段の動作としては同一であるため、図８で合わせて説明する。
【００７９】
［［多チャネル音響再生装置（第１の実施形態及び第２の実施形態）の動作］］
まず、図７を参照して（構成については、適宜図１及び図２を参照のこと）本発明の第１の実施形態（第２の実施形態）における多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）の動作について説明する。
【００８０】
まず、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする（Ｓ１１）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、主成分分析手段１２によって、サンプルデータに基づき、主成分分析を行い、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い所定数の主成分を、主成分信号として出力する（Ｓ１２）。
【００８１】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、各主成分の寄与率に応じた配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を求める（Ｓ１３）。その後、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、切替手段１４によって、第ｉ主成分の配分時間の間、第ｉ主成分信号を出力する（Ｓ１４）。
【００８２】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、アンプ１６（１６Ｂ）によって、主成分信号を増幅する（Ｓ１５）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、重み付け手段１８によって、主成分信号に、チャネルごとの重み付けをする（Ｓ１６）。
【００８３】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、スピーカー２０によって、主成分信号を音に変換して出力する（Ｓ１７）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、所定数の主成分信号を出力したか否かを判定し（Ｓ１８）、出力していない場合（Ｓ１８でＮｏ）にはＳ１４へ戻り、出力している場合（Ｓ１８でＹｅｓ）にはＳ１９へ進む。
【００８４】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号が継続しているか否かを判定し（Ｓ１９）、継続している場合（Ｓ１９でＹｅｓ）にはＳ１１へ戻り、継続していない場合（Ｓ１９でＮｏ）には、動作を終了する。
【００８５】
［［多チャネル音響再生装置（第３の実施形態及び第４の実施形態）の動作］］
次に、図８を参照して（構成については、適宜図３及び図４を参照のこと）本発明の第３の実施形態（第４の実施形態）における多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）の動作について説明する。
【００８６】
まず、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする（Ｓ２１）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、主成分分析手段１２によって、サンプルデータに基づき、主成分分析を行い、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い所定数の主成分を、主成分信号として出力する（Ｓ２２）。
【００８７】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、各主成分の寄与率に応じた配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を求める（Ｓ２３）。その後、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、第ｉ主成分の配分時間の間、第ｉ主成分信号を出力する（Ｓ２４）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、アンプ１６Ｃによって、主成分信号を増幅する（Ｓ２５）。
【００８８】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、第２切替手段２２（２２Ｂ）によって、チャネルごとに重み係数に応じた配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を求める（Ｓ２６）。その後、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、第２切替手段２２（２２Ｂ）によって、チャネルｊの配分時間の間、チャネルｊに対応するスピーカーに主成分信号を出力する（Ｓ２７）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、スピーカー２０によって、主成分信号を音に変換して出力する（Ｓ２８）。
【００８９】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、第２切替手段２２（２２Ｂ）によって、接続されている全てのチャネルに主成分信号を出力したか否かを判定し（Ｓ２９）、出力していない場合（Ｓ２９でＮｏ）には、Ｓ２７に戻り、出力している場合（Ｓ２９でＹｅｓ）にはＳ３０へ進む。
【００９０】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、所定数の主成分信号を出力したか否かを判定し（Ｓ３０）、出力していない場合（Ｓ３０でＮｏ）にはＳ２４へ戻り、出力している場合（Ｓ３０でＹｅｓ）にはＳ３１へ進む。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号が継続しているか否かを判定し（Ｓ３１）、継続している場合（Ｓ３１でＹｅｓ）にはＳ２１へ戻り、継続していない場合（Ｓ３１でＮｏ）には、動作を終了する。
【００９１】
なお、多チャネル音響再生装置１の動作は、これに限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、時分割手段１０において、多チャネル音響信号が継続していないと判定された場合には、多チャネル音響再生装置１は、動作を終了するとしたが（Ｓ１９及びＳ３１）、多チャネル音響再生装置１にスイッチを備えて、スイッチをｏｆｆにすることによって、動作を終了してもよい。
【００９２】
また、フローチャートの都合上、各手段における動作をシーケンシャルに記載したが、パラレルに動作できる手段については、パラレルに動作してもよい。例えば、切替手段１４（１４Ｂ）が第ｉ主成分の配分時間の間、第ｉ主成分信号を出力している時（Ｓ１４、Ｓ２４）に、時分割手段１０が、多チャネル音響信号をサンプリングしていてもよい（Ｓ１１、Ｓ２１）。
【００９３】
［主成分分析法について］
以下では、本実施形態の主成分分析手段１２において用いられる、多変量解析における主成分分析法について説明する。
主成分分析とは、相関関係にあるいくつかの変量を合成して、その総合的指標を求める手法である。主成分は、元の変量の合成変量となり、それぞれの主成分は互いに無相関となるように算出される。
【００９４】
Ｎ個の各変量（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘＮ）に対して、Ｍ個のサンプルデータがあるとする。すなわち、変量ｘｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対して、サンプルデータｘｉ１，ｘｉ２，・・・，ｘｉＭがあるとする。このようなデータから、総合的指標を示す合成変量を求める。
各変量（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘＮ）に対して、各係数（α１，α２，・・・，αＮ）を付与して合成変量を作る（（１）式参照 ）。
【００９５】
【数１】
【００９６】
各サンプルの散らばりの最も大きい方向にその総合的指標を見つけるには、合成変量Ｙの分散を最大化すればよい。そこで、合成変量Ｙの分散を求める（（２）式参照 ）。
【００９７】
【数２】
【００９８】
ここで、上線は、変量の平均値を表す。α＝（α１，・・・，αＮ）で、αＴは、αの転置行列である。また、Ｓは、このデータのＮ個の変量による分散・共分散行列である。この係数αｉについて、制約条件（３）式を設ける。
【００９９】
【数３】
【０１００】
この問題は、（３）式のもとで、（２）式を最大にすることになる。これは、ラグランジュの未定乗数法を用いると、分散・共分散行列Ｓの固有値問題に帰着する。そして、行列Ｓは、Ｎ個の固有値（λ１，・・・，λＮ）をもつ。その中で、分散を最大化する合成変量Ｙ１は、最大固有値λ１に対する固有ベクトルの要素を係数として、（４）式として表される。この合成変量Ｙ１を第１主成分という。
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
このＹ１の分散はλ１であり、分散が最も大きい。したがって、このＮ個の変量データを最も反映している合成変量である。
以下、合成変量Ｙｉ（２≦ｉ≦Ｎ）を、ｉ番目に大きい固有値λｉに対する固有ベクトルの要素を係数として、（５）式のように表すことができる。この合成変量Ｙｉを第ｉ主成分という。
【０１０３】
【数５】
【０１０４】
各主成分がもとのデータをどれくらい反映しているかの指標を寄与率という。各主成分の分散は、その固有値λｉで表されるが、その総和であるΣｉλｉはもとの変量の分散の総和に等しい。そこで、第ｉ主成分の寄与率を（６）式で表す。
【０１０５】
【数６】
【０１０６】
また、第１主成分から第ｉ主成分までの寄与率の合計を、第ｉ主成分までの累積寄与率という。
【０１０７】
本実施形態との関係では、時分割手段１０が主成分分析手段１２へ出力する、チャネルごとのサンプルデータが、変量ｘｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対するサンプルデータｘｉ１，ｘｉ２，・・・，ｘｉＭとなる。これを用いて、主成分分析手段１２が、上記の主成分分析をおこなう。
【０１０８】
主成分分析手段１２は、分散・共分散行列Ｓの固有値と対応する固有ベクトルを求め、固有値が大きい（すなわち（６）式の寄与率が大きい）所定数のもの対応する固有ベクトルを用いて、所定数の主成分（４）式、（５）式を構成する。そして、主成分分析手段１２は、サンプルデータを用いて、所定数の構成した主成分ごとに、サンプルデータＭ個分のデータを計算し、切替手段１４に出力する。
この時に、主成分分析手段１２は、出力している主成分の寄与率（（６）式）と、対応する固有ベクトルの要素である重み係数とを、重み付け信号として出力する。
【符号の説明】
【０１０９】
１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ） 多チャネル音響再生装置
１０ 時分割手段
１２ 主成分分析手段
１４、１４Ｂ 切替手段
１６、１６Ｂ、１６Ｃ アンプ
１８ 重み付け手段
２０ スピーカー
２２、２２Ｂ 第２切替手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号処理とスピーカーの駆動方式とに係り、特に、スピーカーの台数より少ない数のアンプと、主成分分析による信号処理とを利用して多チャネル音響再生を実現する多チャネル音響再生装置および多チャネル音響再生プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル放送の普及やＤＶＤ等の大容量化に伴い、家庭内において多チャネルの音響装置を利用する機会が増えてきている。多チャネル音響とは、５．１ｃｈサラウンドなどに代表される高い音響的臨場感を再現するシステムであり、複数の音響信号とスピーカーを利用する音響再生方式である。
【０００３】
多チャネル音響において、１つのチャネルに対して１台のスピーカーが要求されるが、一般に、１台のスピーカーには１台のアンプ（増幅装置・駆動装置）が必要となるため、多チャネル音響再生を実現するためには、スピーカーと同数のアンプが要求される。
【０００４】
図９は、従来の多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。図９において、１台のスピーカーには１台のアンプが接続され、スピーカーの数と同数の音響信号（チャネル）が、アンプを介してスピーカーに出力されている。
【０００５】
しかし、多チャネル音響においては、多数のチャネル全てが均等に使用されているわけではなく、コンテンツの種類に依らず、ある程度の偏りがあることが知られている（非特許文献１）。
非特許文献１では、いくつかの音源（コンテンツ）に対して、所定の時間間隔において、複数のチャネルを変量として主成分分析を行っている。そして、平均の寄与率が高い主成分を選び出し、それらについて、重み係数パターンを調べたところ、所定のチャネルは他のチャネルと比べ、特に重要なものとして利用されていることが示されている。
【０００６】
また、特許文献１は、この点を踏まえ、１台のアンプによる多チャネル駆動を提案したものである。これは、各チャネルの信号成分を分析して、信号レベルによる重み付けを行った駆動時間をそれぞれのスピーカーに配分する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０４１２５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】中山靖茂、濱崎公男、安藤彰男、“22.2マルチチャンネル音響コンテンツのチャネル間統計量の分析”、日本音響学会講演論文集、2-1-6、pp.447-448、2006年9月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１に示されているように、多チャネル音響においては、コンテンツの種類に依らず、チャネル使用に偏りがある。そのため、全てのチャネル（スピーカー）にそれぞれアンプを用意し、動作頻度に関わらず待機させる使用方法は、電力的な観点・部屋の利用率の両面から、非効率的であるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献１は、この点を踏まえ、１台のアンプによる多チャネル駆動を提案したものであるが、１台のアンプでの駆動方式のため、例えば、本出願人である日本放送協会が開発を進めている２２．２ｃｈ音響やライブ音場再現手法（濱崎他、「高品質ライブ音場再現方式の概要」、PROSOUND、2009年4月号、pp.49-54）のようにスピーカーの台数が大幅に増えると、あるスピーカーから音の出ていない無音時間が増えてしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、駆動スピーカー台数より少ない台数のアンプと、主成分分析による信号処理とを利用して、効率的かつ効果的に信号・電力を分配し、簡便かつ経済的な多チャネル音響を実現する多チャネル音響再生装置および多チャネル音響再生プログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の多チャネル音響再生装置は、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、時分割手段と、主成分分析手段と、切替手段と、重み付け手段と、を備える構成とした。
【００１３】
かかる構成において、多チャネル音響再生装置は、時分割手段によって、入力される多チャネルの前記音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。ここで、所定の時間とは、聴感上十分短い時間であり、例えば、サンプリング周波数が４８ｋＨｚの場合に、２０４８サンプル分である。
【００１４】
そして、多チャネル音響再生装置は、主成分分析手段によって、時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の寄与率及び重み係数を重み付け信号として出力する。ここで、所定数とは、例えば、累積寄与率が８０％とか９５％をこえる程度の主成分数をいう。
【００１５】
そして、多チャネル音響再生装置は、切替手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、主成分信号を予めスピーカーに対して割り当てたアンプへ出力する。
【００１６】
さらに、多チャネル音響再生装置は、重み付け手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つのスピーカーに対応するチャネルの重み係数により、アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する。
【００１７】
また、請求項２に記載の多チャネル音響再生装置は、請求項１に記載の多チャネル音響再生装置において、スピーカーが直流バイアスにより駆動されるスピーカーであって、重み付け手段は、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つのスピーカーに対応するチャネルの重み係数に応じて増幅された交流電流を、アンプで印加された直流バイアス電圧に重畳して当該スピーカーへ出力するバイアス回路であることを特徴とする。
かかる構成により、直流バイアスにより駆動されるスピーカーに対しても、スピーカーの台数より少ないアンプの台数で、多チャネル音響を再生することができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の多チャネル音響再生装置は、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、時分割手段と、主成分分析手段と、切替手段と、第２切替手段と、を備える構成とした。
【００１９】
かかる構成において、多チャネル音響再生装置は、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生装置は、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生装置は、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えて出力する。
【００２０】
さらに、多チャネル音響再生装置は、第２切替手段によって、主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数のスピーカーに対応するチャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、アンプで増幅された主成分信号を接続されているスピーカーへ出力する。
【００２１】
また、請求項４に記載の多チャネル音響再生装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多チャネル音響再生装置において、切替手段が、主成分信号をゼロクロス点で切り替えることを特徴とする。
かかる構成により、多チャネル音響再生装置は、スピーカーから異音が発生するのを抑えることができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の多チャネル音響再生プログラムは、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、時分割手段、主成分分析手段、切替手段、重み付け手段、として機能させることを特徴とした。
【００２３】
かかる構成において、多チャネル音響再生プログラムは、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生プログラムは、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生プログラムは、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えてアンプへ出力する。また、多チャネル音響再生プログラムは、重み付け手段によって、入力される主成分信号に、チャネルごとの重み付けをしてスピーカーへ出力する。
【００２４】
また、請求項６に記載の多チャネル音響再生プログラムは、チャネル数と同数のスピーカーと、チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、時分割手段、主成分分析手段、切替手段、第２切替手段、として機能させることを特徴とした。
【００２５】
かかる構成において、多チャネル音響再生プログラムは、時分割手段によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。また、多チャネル音響再生プログラムは、主成分分析手段によって、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号及び重み付け信号を出力する。さらに、多チャネル音響再生プログラムは、切替手段によって、主成分信号を配分時間で切り替えてアンプへ出力する。また、多チャネル音響再生プログラムは、第２切替手段によって、主成分信号を、重み係数に応じた時間で切り替えて、各スピーカーに出力する。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１及び請求項５に記載の発明によれば、多チャネル音響信号に対して主成分分析を行い、音響信号の数を減らして主成分信号とすることによって、スピーカーの数より少ない数のアンプで増幅し、多チャネル音響を再生することができる。このため、アンプによる消費電力を減少させることができ、また、アンプによるスペースを減少させることができる。一方、スピーカーの数が大幅に増えても、アンプの数を極端に減らさないことにより、スピーカーから音が出ていない無音時間を減少させることができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、直流バイアスにより駆動されるスピーカーに対しても、スピーカーの台数より少ないアンプの台数で、多チャネル音響を再生することができる。
【００２８】
請求項３及び請求項６に記載の発明によれば、多チャネル音響信号に対して主成分分析を行い、音響信号の数を減らして主成分信号とすることによって、スピーカーの数より少ない数のアンプで増幅し、多チャネル音響を再生することができる。このため、アンプによる消費電力を減少させることができ、また、アンプによるスペースを減少させることができる。一方、スピーカーの数が大幅に増えても、アンプの数を極端に減らさないことにより、スピーカーから音が出ていない無音時間を減少させることができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、切替手段が、主成分信号をゼロクロス点で切り替えるため、スピーカーから異音が発生するのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第１ないし第４の実施形態に係る切替手段による複数の主成分信号の切り替え方法を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る第２切替手段による主成分信号の各スピーカーへの切り替え方法を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態および第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態および第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】従来の多チャネル音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
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。
【００３２】
［多チャネル音響再生装置の構成］
［［多チャネル音響再生装置（第１の実施形態）に係る構成］］
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ａ）の構成について説明する。
【００３３】
第１の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ａは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみをアンプで増幅した後、重み付けをしてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ａは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ａは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間で切り替えて、１台のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ａは、アンプからの増幅出力に対して、各主成分の重み係数に応じた重み付けをし、スピーカーへ出力する。
【００３４】
多チャネル音響再生装置１Ａは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４と、アンプ１６と、重み付け手段１８と、スピーカー２０とを備えている。重み付け手段１８、及び、スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じて、それぞれ、重み付け手段１８１、・・・、重み付け手段１８Ｎ、及び、スピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。
【００３５】
時分割手段１０は、多チャネル音響信号を、聴感上十分短い時間間隔ごとに、サンプリングするものである。
具体的には、時分割手段１０は、外部から入力される各チャネルの音響信号（Ｃｈ１、・・・、ＣｈＮ）を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする。そして、時分割手段１０は、サンプリングした所定数のサンプルデータを、チャネルごとに、主成分分析手段１２に出力する。
例えば、時分割手段１０は、サンプリング周波数が４８ｋＨｚの場合に、２０４８サンプル分を１つの所定の時間間隔として、２０４８個のサンプルデータをサンプリングする。
【００３６】
主成分分析手段１２は、サンプルデータに基づいて、主成分分析を行い、主成分信号を出力するものである。
具体的には、主成分分析手段１２は、時分割手段１０からＮ個のチャネルごとにＭ個のサンプルデータを入力する。そして、主成分分析手段１２は、このＮｘＭ個のサンプルデータに対して、Ｎを変量の数とし、Ｍをサンプルサイズとして、主成分分析を行う。さらに、主成分分析手段１２は、時分割手段１０がサンプルデータをサンプリングした所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い主成分から、所定数の主成分を出力信号（主成分信号）として切替手段１４に出力する。
なお、主成分分析法については後述する。
【００３７】
主成分分析手段１２は、例えば、８つの主成分を出力することが考えられ、この場合の累積寄与率は９５％を超えることが知られている（上記非特許文献１）。
【００３８】
また、主成分分析手段１２は、所定数の主成分信号を出力している所定の時間間隔ごとに、主成分分析で得られた出力している主成分信号の寄与率及び重み係数（主成分分析の計算上得られる固有値、固有ベクトル）を重み付け信号として、切替手段１４、及び、重み付け手段１８に出力する。
【００３９】
切替手段１４は、主成分信号を配分時間で切り替えて出力するものである。
具体的には、切替手段１４は、主成分分析手段１２から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に比例して、主成分分析手段１２から入力される所定数の主成分信号の配分時間を算出し、その配分時間ごとに切り替えて、対応する主成分信号をアンプ１６へ出力するものである。または、切替手段１４は、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で、順次複数周切り替えても構わない。
なお、第１の実施形態では、出力する主成分信号は、１つである。
【００４０】
図５を参照して、切替手段１４が主成分信号を切り替える方法について説明する。
図５（ａ）は、第１主成分信号を表し、左の点線で区切られた領域は、切替手段１４が、第１主成分信号に配分した配分時間を表す。同様に、図５（ｂ）は、第２主成分信号を表し、真ん中の点線で区切られた領域は、切替手段１４が、第２主成分信号に配分した配分時間を表す。図５（ｃ）は、第３主成分信号を表し、右の点線で区切られた領域は、切替手段１４が、第３主成分信号に配分した配分時間を表す。
それぞれの主成分信号が時間軸と交差する点をゼロクロス点という。
【００４１】
切替手段１４は、主成分信号の切り替えをゼロクロス点で行う。このため、まず、切替手段１４は、第１主成分信号をその配分時間の最近傍点におけるゼロクロス点Ｚ１でリリースする。次に、切替手段１４は、第１主成分信号の配分時間を越えた第２主成分信号のゼロクロス点Ｚ２で、第２主成分信号に切り替える。同様に、切替手段１４は、第２主成分信号をその配分時間の最近傍点におけるゼロクロス点Ｚ３でリリースし、第２主成分信号の配分時間を超えた第３主成分信号のゼロクロス点Ｚ４で、第３主成分信号に切り替える。
この結果、切替手段１４から出力される主成分信号は、図５右の合成出力のようになる。こうすることにより、切替手段１４は、スピーカー２０から異音が発生するのを抑えることができる。
【００４２】
図１に戻って、多チャネル音響再生装置１Ａの構成の説明を続ける。
アンプ１６は、入力される主成分信号を増幅するものである。
具体的には、アンプ１６は、切替手段１４から入力される主成分信号を増幅して、重み付け手段１８（重み付け手段１８１、・・・、重み付け手段１８Ｎ）に出力するものである。ここで、各重み付け手段１８ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に出力される主成分信号は、同一のものである。
なお、第１の実施形態では、アンプ１６は１つである。
【００４３】
重み付け手段１８は、入力される主成分信号に、チャネルごとの重み付けをして出力し、各スピーカーに適した音量比を実現するものである。
具体的には、重み付け手段１８ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、アンプ１６から主成分信号が出力されている間、主成分分析手段１２から当該主成分信号に係る重み付け信号を入力し、当該重み付け信号に含まれるチャネルｉの重み係数により、当該主成分信号を重み付けして、スピーカー２０ｉに出力するものである。
【００４４】
重み付け手段１８は、パッシブな減衰器（例えば可変抵抗器や変圧器）で構成され、「重み係数により、主成分信号を重み付けをする」とは、重み係数に比例して、重み付け手段１８の内部に含まれる抵抗値等を変化させることによって、主成分信号の振幅（強度）を変化させるという意味である。
【００４５】
スピーカー２０は、入力される主成分信号を音に変換して出力するものである。
具体的には、スピーカー２０ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、重み付け手段１８ｉから入力される主成分信号を入力して、音に変換して出力するものである。
このスピーカー２０は、音響信号の数分備えられている。
【００４６】
なお、スピーカー２０は、フルレンジスピーカーの他、低音を効果的に付加するためのＬＦＥ（Low Frequency Effect）用スピーカーであってもよい。
【００４７】
この多チャネル音響再生装置１Ａによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４によって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、アンプ１６によって、主成分信号を増幅し、重み付け信号１８によって、主成分信号に重み付けをし、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、１台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００４８】
［［多チャネル音響再生装置（第２の実施形態）に係る構成］］
図２を参照して、本発明の第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ｂ）の構成について説明する。
【００４９】
第２の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ｂは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを複数のアンプで増幅した後、重み付けをしてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ｂは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ｂは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で、順次複数回切り替えて、複数のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ｂは、各アンプからの増幅出力に対して、各主成分の重み係数に応じた重み付けをし、スピーカーへ出力する。
【００５０】
多チャネル音響再生装置１Ｂの多チャネル音響再生装置１Ａとの異なる点は、アンプが複数台備えられており、各アンプが、切替手段からの主成分信号を所定数の重み付け手段を介して所定数のスピーカーに出力する点である。
【００５１】
多チャネル音響再生装置１Ｂは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４Ｂと、アンプ１６Ｂと、重み付け手段１８と、スピーカー２０とを備えている。重み付け手段１８、及び、スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じて、それぞれ、重み付け手段１８１、・・・、重み付け手段１８Ｎ、及び、スピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。アンプ１６Ｂは、スピーカー数（チャネル数）Ｎより少ないの複数のアンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫで構成される（Ｋ＜Ｎ）。なお、図２において、アンプ数Ｋは、３の場合を例示している。
また、図１において説明した多チャネル音響再生装置１Ａと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５２】
切替手段１４Ｂは、主成分信号を配分時間で切り替えて出力するものである。
第２の実施形態において、切替手段１４Ｂは、複数のアンプ１６Ｂ（アンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫ）に接続している（Ｋ＜Ｎ）。
【００５３】
そして、切替手段１４Ｂは、主成分分析手段１２から入力される所定数の主成分信号につき、主成分分析手段１２から入力される重み付け信号を用いて、各主成分の寄与率を求め、それに比例した配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を算出し、その配分時間ごとに切り替えて、対応する主成分信号を複数のアンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫへ出力する。ここで、切替手段１４Ｂは、接続している各アンプ１６Ｂに、切り替えた同一の主成分信号を出力する。
【００５４】
アンプ１６Ｂは、入力される主成分信号を増幅するものである。
第２の実施形態において、アンプ１６Ｂは、スピーカー数（チャネル数）Ｎより少ない複数のアンプ１６Ｂ１、・・・、アンプ１６ＢＫから構成される（Ｋ＜Ｎ）。各アンプＢｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、複数の異なる重み付け手段１８（重み付け手段１８ｉ１、・・・、重み付け手段１８ｉｊ（ｉ））に接続している（Σｉｊ（ｉ）＝Ｎ）。
【００５５】
そして、アンプ１６Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、切替手段１４Ｂから入力される主成分信号を増幅して、重み付け手段１８（重み付け手段１８ｉ１、・・・、重み付け手段１８ｉｊ（ｉ））に出力する（Σｉｊ（ｉ）＝Ｎ）。ここで、アンプ１６Ｂｉは、接続している各重み付け手段１８に同一の主成分信号を出力する。
【００５６】
この多チャネル音響再生装置１Ｂによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４Ｂによって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、複数のアンプ１６Ｂによって、主成分信号を増幅し、重み付け信号１８によって、主成分信号に重み付けをし、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、複数台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００５７】
［［多チャネル音響再生装置（第３の実施形態）に係る構成］］
図３を参照して、本発明の第３の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ｃ）の構成について説明する。
【００５８】
第３の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ｃは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを１台のアンプで増幅した後時分割で切り替えてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ｃは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ｃは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で切り替えて、１台のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ｃは、アンプからの増幅出力に対して、各主成分のチャネルごとの重み係数に応じた時間で切り替えて、主成分をスピーカーへ出力する。
【００５９】
多チャネル音響再生装置１Ｃの多チャネル音響再生装置１Ａとの異なる点は、重み付け手段１８に代えて第２切替手段２２が備えられており、第２切替手段２２が、アンプからの主成分信号の出力を時分割で切り替えて、スピーカーに出力する点である。
【００６０】
多チャネル音響再生装置１Ｃは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４と、アンプ１６Ｃと、第２切替手段２２と、スピーカー２０とを備えている。スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じた台数のスピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。
なお、図１において説明した多チャネル音響再生装置１Ａと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６１】
アンプ１６Ｃは、入力される主成分信号を増幅するものである。
具体的には、アンプ１６Ｃは、切替手段１４から入力される主成分信号を増幅して、第２切替手段２２に出力する。
なお、第３の実施形態では、アンプ１６Ｃは１つである。
【００６２】
第２切替手段２２は、主成分信号を、重み係数に応じた時間で切り替えて、各スピーカーに出力するものである。
具体的には、第２切替手段２２は、アンプ１６Ｃから入力される増幅された主成分信号に対し、主成分分析手段１２から入力される当該主成分信号に対応する重み付け信号を用いて、チャネル（スピーカー）ごとに重み係数に比例した配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を算出する。そして、第２切替手段２２は、主成分信号を、チャネルごとに算出した配分時間で切り替えて、チャネルに対応するスピーカーに出力する。
【００６３】
なお、第２切替手段２２に入力される重み付け信号は、多チャネル音響再生装置１Ａ（第１の実施形態）において、主成分分析手段１２が切替手段１４及び重み付け手段１８に出力する重み付け信号と、同一のものである。
【００６４】
図６を参照して、第２切替手段２２による主成分信号の各スピーカーへの切り替え方法を説明する。
図６（ａ）は、第２切替手段２２に入力された第１主成分信号を模式的に表したものである。また、図６（ｂ）は、その次に、第２切替手段２２に入力された第２主成分信号を模式的に表したものである。
【００６５】
図６（ａ）の“ＳＰ１”は、第２切替手段２２が、第１主成分信号において、スピーカー２０１に対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。同様に、図６（ａ）の“ＳＰＮ”は、第２切替手段２２が、第１主成分信号において、スピーカー２０Ｎに対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。図６（ｂ）の“ＳＰ１”は、第２切替手段２２が、第２主成分信号において、スピーカー２０１に対応するチャネルに配分した配分時間の部分信号を表す。
【００６６】
そして、第２切替手段２２は、アンプ１６Ｃから増幅された第１主成分信号が入力されると、各スピーカーに対応するチャネルごとに配分時間を算出した後、図６（ａ）に示されるように、“ＳＰ１”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー２０１に出力し、これを繰り返し、“ＳＰＮ”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー２０Ｎに出力する。
次に、第２切替手段２２は、アンプ１６Ｃから増幅された第２主成分信号が入力されると、各スピーカーに対応するチャネルごとに配分時間を算出した後、図６（ｂ）に示されるように、“ＳＰ１”に対応する配分時間の間、当該部分信号を、スピーカー２０１に出力し、これを繰り返す。
このように、第２切替手段２２は、主成分信号を、算出した配分時間で切り替えて、各スピーカーに出力する。
【００６７】
図３に戻って、説明を続ける。
この多チャネル音響再生装置１Ｃによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４によって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、アンプ１６Ｃによって、主成分信号を増幅し、第２切替手段２２によって、主成分信号に時分割し、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、１台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００６８】
［［多チャネル音響再生装置（第４の実施形態）に係る構成］］
図４を参照して、本発明の第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１（１Ｄ）の構成について説明する。
【００６９】
第４の実施形態の多チャネル音響再生装置１Ｄは、多チャネル音響信号を主成分分析し、寄与率の高い主成分のみを複数のアンプで増幅した後、時分割で切り替えてスピーカーに出力するものである。
具体的には、多チャネル音響再生装置１Ｄは、複数の音響信号を聴感上十分短い時間間隔ごとにサンプリングし主成分分析を行う。そして、多チャネル音響再生装置１Ｄは、各主成分のうち、寄与率の高い主成分のみについて、寄与率に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で切り替えて、複数のアンプへ出力する。さらに、多チャネル音響再生装置１Ｄは、各アンプからの増幅出力に対して、各主成分のチャネルごとの重み係数に応じた時間で切り替えて、主成分をスピーカーへ出力する。
【００７０】
多チャネル音響再生装置１Ｄの多チャネル音響再生装置１Ｂとの異なる点は、重み付け手段１８に代えて、複数のアンプ１６Ｃに対応して複数の第２切替手段２２Ｂが備えられており、複数の第２切替手段２２Ｂが、それぞれアンプ１６Ｃからの主成分信号の出力を時分割で切り替えて、スピーカーに信号を出力する点である。
【００７１】
多チャネル音響再生装置１Ｄは、時分割手段１０と、主成分分析手段１２と、切替手段１４Ｂと、アンプ１６Ｃと、第２切替手段２２Ｂと、スピーカー２０とを備えている。スピーカー２０は、時分割手段１０に入力されるチャネル数Ｎに応じて、スピーカー２０１、・・・、スピーカー２０Ｎから構成される。アンプ１６Ｃは、スピーカー数（チャネル数）Ｎより少ないの複数のアンプ１６Ｃ１、・・・、アンプ１６ＣＫから構成される（Ｋ＜Ｎ）。第２切替手段２２Ｂは、アンプ１６Ｃの数Ｋと同数の第２切替手段２２Ｂ１、・・・、第２切替手段２２ＢＫから構成される。なお、図４において、アンプ１６Ｃの数、及び、第２切替手段２２Ｂの数は、それぞれ３の場合を例示している。
また、図１、図２及び図３において説明した多チャネル音響再生装置１Ａ、１Ｂ及び１Ｃと同様の構成については、同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００７２】
第２切替手段２２Ｂは、主成分信号を、重み係数に応じた時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔で切り替えて、各スピーカーに出力するものである。
第４の実施形態において、第２切替手段２２Ｂは、アンプ１６Ｃの数Ｋと同数の第２切替手段２２Ｂ１、・・・、第２切替手段２２ＢＫから構成される。各第２切替手段２２Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、複数の異なるスピーカー２０（スピーカー２０ｉ１、・・・、スピーカー２０ｉｊ（ｉ））に接続している（Σｉｊ（ｉ）＝Ｎ）。
【００７３】
そして、第２切替手段２２Ｂｉ（１≦ｉ≦Ｋ）は、アンプ１６Ｃｉから入力される増幅された主成分信号に対し、主成分分析手段１２から入力される当該主成分信号に対応する重み付け信号を用いて、チャネルごとに重み係数に比例した配分時間を算出する。そして、第２切替手段２２Ｂｉは、主成分信号を、チャネルごとに算出した配分時間で切り替えて、チャネルに対応するスピーカー２０ｉｈに出力する（１≦ｈ≦ｊ（ｉ））。
【００７４】
なお、第２切替手段２２Ｂに入力される重み付け信号は、多チャネル音響再生装置１Ａ（第１の実施形態）において、主成分分析手段１２が切替手段１４及び重み付け手段１８に出力する重み付け信号と、同一のものである。
【００７５】
この多チャネル音響再生装置１Ｄによれば、時分割手段１０によって、多チャネルの音響信号がサンプリングされ、主成分分析手段１２によって、サンプリングされた多チャネルの音響信号を主成分分析して、所定数の主成分信号を出力し、切替手段１４Ｂによって、配分時間に応じて主成分信号を切り替え、複数のアンプ１６Ｃによって、主成分信号を増幅し、複数の第２切替手段２２Ｂによって、主成分信号に時分割し、スピーカー２０によって、音を出力する。このため、複数台のアンプで、効果的に多チャネル音響を再生することができる。
【００７６】
以上、多チャネル音響再生装置１の構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、多チャネル音響再生装置１は、コンピュータにおいて各手段を機能プログラムとして実現することも可能であり、各機能プログラムを結合して、多チャネル音響再生プログラムとして動作させることも可能である。
【００７７】
［多チャネル音響再生装置の動作］
次に、本発明の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１の動作について説明する。
【００７８】
なお、第１の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ａと、第２の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ｂとは、アンプ１６（１６Ｂ）が１つか、複数個備えられているかの違いのみで、個々のアンプの動作として同一であるため、図７で合わせて説明する。
同様に、第３の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ｃと、第４の実施形態に係る多チャネル音響再生装置１Ｄとは、アンプ１６Ｃと第２切替手段２２（２２Ｂ）とが１つか、複数個備えられているかの違いのみで、個々のアンプ及び第２切替手段の動作としては同一であるため、図８で合わせて説明する。
【００７９】
［［多チャネル音響再生装置（第１の実施形態及び第２の実施形態）の動作］］
まず、図７を参照して（構成については、適宜図１及び図２を参照のこと）本発明の第１の実施形態（第２の実施形態）における多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）の動作について説明する。
【００８０】
まず、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする（Ｓ１１）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、主成分分析手段１２によって、サンプルデータに基づき、主成分分析を行い、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い所定数の主成分を、主成分信号として出力する（Ｓ１２）。
【００８１】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、各主成分の寄与率に応じた配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を求める（Ｓ１３）。その後、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、切替手段１４によって、第ｉ主成分の配分時間の間、第ｉ主成分信号を出力する（Ｓ１４）。
【００８２】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、アンプ１６（１６Ｂ）によって、主成分信号を増幅する（Ｓ１５）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、重み付け手段１８によって、主成分信号に、チャネルごとの重み付けをする（Ｓ１６）。
【００８３】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、スピーカー２０によって、主成分信号を音に変換して出力する（Ｓ１７）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、所定数の主成分信号を出力したか否かを判定し（Ｓ１８）、出力していない場合（Ｓ１８でＮｏ）にはＳ１４へ戻り、出力している場合（Ｓ１８でＹｅｓ）にはＳ１９へ進む。
【００８４】
そして、多チャネル音響再生装置１Ａ（１Ｂ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号が継続しているか否かを判定し（Ｓ１９）、継続している場合（Ｓ１９でＹｅｓ）にはＳ１１へ戻り、継続していない場合（Ｓ１９でＮｏ）には、動作を終了する。
【００８５】
［［多チャネル音響再生装置（第３の実施形態及び第４の実施形態）の動作］］
次に、図８を参照して（構成については、適宜図３及び図４を参照のこと）本発明の第３の実施形態（第４の実施形態）における多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）の動作について説明する。
【００８６】
まず、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする（Ｓ２１）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、主成分分析手段１２によって、サンプルデータに基づき、主成分分析を行い、所定の時間間隔ごとに、寄与率の高い所定数の主成分を、主成分信号として出力する（Ｓ２２）。
【００８７】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、各主成分の寄与率に応じた配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を求める（Ｓ２３）。その後、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、第ｉ主成分の配分時間の間、第ｉ主成分信号を出力する（Ｓ２４）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、アンプ１６Ｃによって、主成分信号を増幅する（Ｓ２５）。
【００８８】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、第２切替手段２２（２２Ｂ）によって、チャネルごとに重み係数に応じた配分時間、または、機械的に例えば１ＭＨｚ程度の等しい時間間隔を求める（Ｓ２６）。その後、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、第２切替手段２２（２２Ｂ）によって、チャネルｊの配分時間の間、チャネルｊに対応するスピーカーに主成分信号を出力する（Ｓ２７）。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、スピーカー２０によって、主成分信号を音に変換して出力する（Ｓ２８）。
【００８９】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、第２切替手段２２（２２Ｂ）によって、接続されている全てのチャネルに主成分信号を出力したか否かを判定し（Ｓ２９）、出力していない場合（Ｓ２９でＮｏ）には、Ｓ２７に戻り、出力している場合（Ｓ２９でＹｅｓ）にはＳ３０へ進む。
【００９０】
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、切替手段１４（１４Ｂ）によって、所定数の主成分信号を出力したか否かを判定し（Ｓ３０）、出力していない場合（Ｓ３０でＮｏ）にはＳ２４へ戻り、出力している場合（Ｓ３０でＹｅｓ）にはＳ３１へ進む。
そして、多チャネル音響再生装置１Ｃ（１Ｄ）は、時分割手段１０によって、多チャネル音響信号が継続しているか否かを判定し（Ｓ３１）、継続している場合（Ｓ３１でＹｅｓ）にはＳ２１へ戻り、継続していない場合（Ｓ３１でＮｏ）には、動作を終了する。
【００９１】
なお、多チャネル音響再生装置１の動作は、これに限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、時分割手段１０において、多チャネル音響信号が継続していないと判定された場合には、多チャネル音響再生装置１は、動作を終了するとしたが（Ｓ１９及びＳ３１）、多チャネル音響再生装置１にスイッチを備えて、スイッチをｏｆｆにすることによって、動作を終了してもよい。
【００９２】
また、フローチャートの都合上、各手段における動作をシーケンシャルに記載したが、パラレルに動作できる手段については、パラレルに動作してもよい。例えば、切替手段１４（１４Ｂ）が第ｉ主成分の配分時間の間、第ｉ主成分信号を出力している時（Ｓ１４、Ｓ２４）に、時分割手段１０が、多チャネル音響信号をサンプリングしていてもよい（Ｓ１１、Ｓ２１）。
【００９３】
［主成分分析法について］
以下では、本実施形態の主成分分析手段１２において用いられる、多変量解析における主成分分析法について説明する。
主成分分析とは、相関関係にあるいくつかの変量を合成して、その総合的指標を求める手法である。主成分は、元の変量の合成変量となり、それぞれの主成分は互いに無相関となるように算出される。
【００９４】
Ｎ個の各変量（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘＮ）に対して、Ｍ個のサンプルデータがあるとする。すなわち、変量ｘｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対して、サンプルデータｘｉ１，ｘｉ２，・・・，ｘｉＭがあるとする。このようなデータから、総合的指標を示す合成変量を求める。
各変量（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘＮ）に対して、各係数（α１，α２，・・・，αＮ）を付与して合成変量を作る（（１）式参照 ）。
【００９５】
【数１】
【００９６】
各サンプルの散らばりの最も大きい方向にその総合的指標を見つけるには、合成変量Ｙの分散を最大化すればよい。そこで、合成変量Ｙの分散を求める（（２）式参照 ）。
【００９７】
【数２】
【００９８】
ここで、上線は、変量の平均値を表す。α＝（α１，・・・，αＮ）で、αＴは、αの転置行列である。また、Ｓは、このデータのＮ個の変量による分散・共分散行列である。この係数αｉについて、制約条件（３）式を設ける。
【００９９】
【数３】
【０１００】
この問題は、（３）式のもとで、（２）式を最大にすることになる。これは、ラグランジュの未定乗数法を用いると、分散・共分散行列Ｓの固有値問題に帰着する。そして、行列Ｓは、Ｎ個の固有値（λ１，・・・，λＮ）をもつ。その中で、分散を最大化する合成変量Ｙ１は、最大固有値λ１に対する固有ベクトルの要素を係数として、（４）式として表される。この合成変量Ｙ１を第１主成分という。
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
このＹ１の分散はλ１であり、分散が最も大きい。したがって、このＮ個の変量データを最も反映している合成変量である。
以下、合成変量Ｙｉ（２≦ｉ≦Ｎ）を、ｉ番目に大きい固有値λｉに対する固有ベクトルの要素を係数として、（５）式のように表すことができる。この合成変量Ｙｉを第ｉ主成分という。
【０１０３】
【数５】
【０１０４】
各主成分がもとのデータをどれくらい反映しているかの指標を寄与率という。各主成分の分散は、その固有値λｉで表されるが、その総和であるΣｉλｉはもとの変量の分散の総和に等しい。そこで、第ｉ主成分の寄与率を（６）式で表す。
【０１０５】
【数６】
【０１０６】
また、第１主成分から第ｉ主成分までの寄与率の合計を、第ｉ主成分までの累積寄与率という。
【０１０７】
本実施形態との関係では、時分割手段１０が主成分分析手段１２へ出力する、チャネルごとのサンプルデータが、変量ｘｉ（１≦ｉ≦Ｎ）に対するサンプルデータｘｉ１，ｘｉ２，・・・，ｘｉＭとなる。これを用いて、主成分分析手段１２が、上記の主成分分析をおこなう。
【０１０８】
主成分分析手段１２は、分散・共分散行列Ｓの固有値と対応する固有ベクトルを求め、固有値が大きい（すなわち（６）式の寄与率が大きい）所定数のもの対応する固有ベクトルを用いて、所定数の主成分（４）式、（５）式を構成する。そして、主成分分析手段１２は、サンプルデータを用いて、所定数の構成した主成分ごとに、サンプルデータＭ個分のデータを計算し、切替手段１４に出力する。
この時に、主成分分析手段１２は、出力している主成分の寄与率（（６）式）と、対応する固有ベクトルの要素である重み係数とを、重み付け信号として出力する。
【符号の説明】
【０１０９】
１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ） 多チャネル音響再生装置
１０ 時分割手段
１２ 主成分分析手段
１４、１４Ｂ 切替手段
１６、１６Ｂ、１６Ｃ アンプ
１８ 重み付け手段
２０ スピーカー
２２、２２Ｂ 第２切替手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段と、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数により、前記アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する重み付け手段と、
を備えることを特徴とする多チャネル音響再生装置。
【請求項２】
前記スピーカーが直流バイアスにより駆動されるスピーカーであって、
前記重み付け手段は、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数に応じて増幅された交流電流を、前記アンプで印加された直流バイアス電圧に重畳して当該スピーカーへ出力するバイアス回路であることを特徴とする請求項１に記載の多チャネル音響再生装置。
【請求項３】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段と、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数の前記スピーカーに対応する前記チャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、前記アンプで増幅された主成分信号を前記接続されているスピーカーへ出力する第２切替手段と、
を備えることを特徴とする多チャネル音響再生装置。
【請求項４】
前記切替手段は、
前記主成分信号をゼロクロス点で切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多チャネル音響再生装置。
【請求項５】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数により、前記アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する重み付け手段、
として機能させることを特徴とする多チャネル音響再生プログラム。
【請求項６】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数の前記スピーカーに対応する前記チャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、前記アンプで増幅された主成分信号を前記接続されているスピーカーへ出力する第２切替手段と、
として機能させることを特徴とする多チャネル音響再生プログラム。
【請求項１】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段と、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数により、前記アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する重み付け手段と、
を備えることを特徴とする多チャネル音響再生装置。
【請求項２】
前記スピーカーが直流バイアスにより駆動されるスピーカーであって、
前記重み付け手段は、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数に応じて増幅された交流電流を、前記アンプで印加された直流バイアス電圧に重畳して当該スピーカーへ出力するバイアス回路であることを特徴とする請求項１に記載の多チャネル音響再生装置。
【請求項３】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生する多チャネル音響再生装置であって、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段と、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段と、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数の前記スピーカーに対応する前記チャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、前記アンプで増幅された主成分信号を前記接続されているスピーカーへ出力する第２切替手段と、
を備えることを特徴とする多チャネル音響再生装置。
【請求項４】
前記切替手段は、
前記主成分信号をゼロクロス点で切り替えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の多チャネル音響再生装置。
【請求項５】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている１つの前記スピーカーに対応する前記チャネルの重み係数により、前記アンプで増幅された主成分信号に重み付けをして、当該スピーカーへ出力する重み付け手段、
として機能させることを特徴とする多チャネル音響再生プログラム。
【請求項６】
チャネル数と同数のスピーカーと、前記チャネル数より少ない数のアンプとで、多チャネル音響を再生するために、コンピュータを、
入力される多チャネル音響信号を、所定の時間間隔ごとに、所定回数サンプリングする時分割手段、
前記時分割手段でチャネルごとにサンプリングされたサンプルデータに対して、主成分分析を行い、分散・共分散行列の固有値から得られる寄与率および当該固有値に対応する固有ベクトルの成分である重み係数と、これらに対応する主成分とを求め、前記所定の時間間隔ごとに、前記寄与率の高い前記主成分から所定数の主成分を主成分信号として出力するとともに、当該所定の時間間隔ごとに、当該出力している主成分信号の前記寄与率及び前記重み係数を重み付け信号として出力する主成分分析手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる寄与率に応じて、前記主成分分析手段から入力される主成分信号の配分時間を決定し、当該配分時間ごとに切り替えて、前記主成分信号を予め前記スピーカーに対して割り当てた前記アンプへ出力する切替手段、
前記主成分分析手段から入力される重み付け信号に含まれる重み係数のうち、接続されている複数の前記スピーカーに対応する前記チャネルごとの重み係数により、当該重み係数に応じた配分時間で切り替えて、前記アンプで増幅された主成分信号を前記接続されているスピーカーへ出力する第２切替手段と、
として機能させることを特徴とする多チャネル音響再生プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−４４８８４（Ｐ２０１１−４４８８４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９１３４６（Ｐ２００９−１９１３４６）
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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