音響発生装置
【課題】スピーカ方向に音源が定位せず、空間感のある音を再生することのできる音響発生装置を提供すること。
【解決手段】音響発生装置１は、オーディオ信号に対して信号処理部５において遅延処理と振幅を増減させる信号処理を行い、信号処理されたオーディオ信号に基づいて放出される音響ビームを部屋の壁面に反射させて、受音位置に対して複数到達させることで、遅延効果のある音が壁面の様々な方向から聞こえる効果をもつような放音を行うことができる。これにより、スピーカ方向に音源が定位せず、部屋全体から音が放音されているような空間感のある音の再生をすることができる。
【解決手段】音響発生装置１は、オーディオ信号に対して信号処理部５において遅延処理と振幅を増減させる信号処理を行い、信号処理されたオーディオ信号に基づいて放出される音響ビームを部屋の壁面に反射させて、受音位置に対して複数到達させることで、遅延効果のある音が壁面の様々な方向から聞こえる効果をもつような放音を行うことができる。これにより、スピーカ方向に音源が定位せず、部屋全体から音が放音されているような空間感のある音の再生をすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間感のある音を再生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音場支援システム（室内の残響付加装置）において残響を付加する方法としては、オーディオ信号に対してＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタやＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いて信号処理を行う方法がある。また、特許文献１に記載されているように部屋の各所においてスピーカを配置、または仮想スピーカを生成して、オーディオ信号に対して適宜遅延などを行って放音することにより、空間感のある所望の音場を作り出す方法などがある。
【特許文献１】特開２００１−０１６６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１のように、部屋の各所にスピーカを配置した場合、ステレオや音場合成の効果により空間感のある再生音が得られるポイントは、限られたエリアとなってしまう。また、特に特定のスピーカの近くでは、音像はそのスピーカに定位することになってしまい、例えば音場支援装置などでは、スピーカからの音として認識されて自然な残響付加ができなかった。
【０００４】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、スピーカ方向に音源が定位せず、空間感のある音を再生することのできる音響発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明は、部屋に設置される音響発生装置において、前記部屋の形状を示す部屋形状情報と、前記部屋の壁面での音の反射率を示す反射率情報と、前記音響発生装置が設置される位置および設置される向きを示す設置位置情報と、前記音響発生装置から放出される音を聞く受音位置を示す受音位置情報とを有する部屋情報を記憶する記憶手段と、入力される信号に対して、設定される遅延時間の遅延処理を行う遅延手段と、設定される増幅率の増幅処理を行う増幅手段とを有する信号処理手段と、前記信号処理手段から出力される遅延、増幅された信号を所定の指向方向と指向角とを有する指向状態の音響ビームとして放出する放音手段と、設定された指向情報に基づいて前記指向状態を制御する指向制御手段と、前記部屋情報と前記指向情報とに基づいて、前記遅延手段に設定される遅延時間と前記増幅手段に設定される増幅率とを決定する補正手段とを有する放音系を複数具備し、前記各放音系の指向情報は他の放音系とは異なるように設定されていることを特徴とする音響発生装置を提供する。
【０００６】
また、別の好ましい態様において、前記指向制御手段に設定される指向情報、前記遅延手段に設定される遅延時間、または前記増幅手段に設定される増幅率のうち、少なくとも一つを時間の経過とともに変化させる変更手段をさらに具備していてもよい。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記信号処理手段は、入力信号に対して残響効果を付与した信号を出力する残響付与手段をさらに有し、前記信号処理手段からの出力信号は、遅延、増幅されるとともに、前記残響付与手段によって残響を付与された信号であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スピーカ方向に音源が定位せず、空間感のある音を再生することのできる音響発生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る音響発生装置１の構成を示したブロック図であり、図２は、音響発生装置１の外観を示す斜視図である。音響発生装置１は、３６台のスピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６を有するアレイスピーカ２を具備し、図２に示すように、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６は、縦横６台ずつ配置されている。アンプ３−１、３−２、・・・、３−３６は、制御部１１からの制御に基づいて入力された信号を増幅し、それぞれ接続されているスピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放音させる。アンプ３−１、３−２、・・・、３−３６によって、増幅部３が構成されている。
【００１１】
指向制御部４は、指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６を有している。指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６は、制御部１１からの制御に基づいて、入力された信号の遅延量と音量を制御して、それぞれに接続されたアンプ３−１、３−２、・・・、３−３６に出力する。ここで、後述するように複数の乗算器の出力信号が１つの指向性制御回路に入力された場合には、それぞれの出力信号に対して、制御部１１からの制御に基づいて、遅延量と音量を制御する。
【００１２】
信号処理部５は、遅延回路（遅延手段）５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎ、乗算器（増幅手段）５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎ、および接続器５３を有し、遅延回路と乗算器の組（信号処理手段）の数は、制御部１１からの制御に基づいて設定される。図１においては、遅延回路と乗算器の組の数は、４、すなわちｎ＝４であるものとして記載している。遅延回路５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎは、信号入力部６から入力された信号に対して、制御部１１から設定された遅延時間に基づいて遅延処理を行った信号を乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎに出力する。乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎは、入力された信号に対して、制御部１１から設定された増幅率に基づいて振幅の増減を行った信号を出力する。
【００１３】
接続器５３は、各乗算器に対して複数の指向制御回路（指向制御手段）を接続し、乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎから出力された信号を指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６に分配する。このように、接続することにより、１つの乗算器から出力された信号が、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６を介して、各スピーカ（放音手段）２−１、２−２、・・・、２−３６から指向制御された音（以下、音響ビームという。）として放出される。例えば、乗算器５２−１から出力された信号は、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６において、遅延量と音量がそれぞれ制御され、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放音されることにより、乗算器５２−１から出力された信号が所定の指向方向と指向角（音響ビームの指向の拡がり）を示す指向状態の音響ビームとして放出される。また、乗算器５２−２から出力された信号も同様にして、別の指向状態の音響ビームとして放出される。
【００１４】
記憶部１２は、音響発生装置１が設置された部屋の形状の情報（部屋形状情報）、部屋の壁面での音の反射率の情報（反射率情報）、音響発生装置１が設置された位置の座標や設置された向きの情報（設置位置情報）、音響発生装置１から放出された音を聞く位置（以下、受音位置という）の座標の情報（受音位置情報）が記憶されている部屋情報記憶領域を有する。当該情報は、音響発生装置１を部屋に設置したときに、情報入力部１３を介して入力され、記憶部１２に記憶される。また記憶部１２は、制御部１１が音響発生装置１を制御するためのプログラムが記憶されているプログラム記憶領域を有している。
【００１５】
操作部１４は、音響発生装置１から放出される音の音量を設定する操作子、空間感を設定する操作子を有し、制御部１１からの要求に応じて、設定された値の情報を制御部１１に出力する。
【００１６】
制御部１１は、記憶部１２のプログラム記憶領域からプログラムを読み出して実行し、増幅部３、指向制御部４、信号処理部５を制御する。以下、制御部１１の制御について、説明する。まず、制御部１１は、操作部１４で設定された音量の情報を取得し、その音量の情報に基づいて増幅部３の各アンプ３−１、３−２、・・・、３−３６の増幅量を制御する。
【００１７】
また、制御部１１は、操作部１４で設定された空間感の情報に基づいて、空間感を増加させるように設定されると、音響ビームの数、つまり、遅延回路と乗算器の組の数が増加するようにして、遅延回路と乗算器の組の数を決定し、信号処理部５を制御する。そして、音響ビームの指向状態を示す指向情報と、オーディオ信号を遅延させる時間を示す遅延時間と、オーディオ信号の振幅を増減させる割合を示す増幅率とを組になるようにして、決定した組の数だけ生成する。本実施形態においては、増幅率は、組になっている遅延時間に応じて、指数関数的に減少するように生成される。また、指向情報は、それぞれの音響ビームの指向状態が全て異なるように生成される。
【００１８】
そして、制御部１１は、生成した指向情報に基づいて、乗算器から入力された信号の遅延量と音量を複数の指向制御回路の各々に制御させる。このとき、音響ビームの指向方向だけでなく、指向角についても制御できるように、複数の指向制御回路が制御される。そして、他の乗算器に接続された複数の指向制御回路についても、同様にして制御され、遅延回路と乗算器の組の数の音響ビームが、それぞれ異なる指向状態で放出される。
【００１９】
次に、制御部１１が行う信号処理部５の遅延回路５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎおよび乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎの制御について説明する。制御部１１は、生成した音響ビームが受音位置において制御部１１において生成された遅延時間と音量で到達するように、遅延回路５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎに遅延時間（以下、補正遅延時間という）を設定し、乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎに増幅率（以下、補正増幅率という）を設定（補正手段）する。ここで、遅延回路５１−１に設定される補正遅延時間は、制御部１１が生成した遅延時間を、当該遅延時間と組になっている指向情報と、部屋形状情報と、受音位置情報と、設置位置情報とから算出される音響ビームが音響発生装置１から放出されてから受音位置に到達するまでの時間に基づいて補正したものである。そして、乗算器５２−１に設定される補正増幅率は、制御部１１が生成した増幅率を、当該増幅率と組になっている指向情報と、部屋形状情報と、受音位置情報と、設置位置情報と、反射率情報とから算出される音響ビームの強度の減衰に基づいて補正したものである。制御部１１は、同様にして、他の遅延回路と乗算器の組に対しても補正遅延時間と補正増幅率とを設定する。なお、この補正は行わずに、制御部１１が生成した遅延時間および増幅率をそのまま設定してもよい。
【００２０】
次に、部屋１００に設置された音響発生装置１の動作について説明する。図３は、部屋１００の上面図であり、音響発生装置１は、壁面１００ａ付近にアレイスピーカ２が受音領域１１０の方向を向くように設置されている。ここで、説明の簡略化のため、受音領域１１０を代表して、以下、受音位置１１１とする。
【００２１】
まず、ＣＡＤデータなどの部屋１００の形状を示す情報、壁面における音の反射率、受音位置１１１、および音響発生装置１が設置されている座標、向きについて、情報入力部１３を介して、記憶部１２の部屋情報記憶領域に記憶させる。そして、操作部１４を操作して、音量、空間感を設定する。
【００２２】
制御部１１は、記憶部１２のプログラム記憶領域からプログラムを読み出して実行する。そして、操作部１４で設定された音量の情報に応じて増幅部３を制御し、設定された空間感の情報に応じて指向制御部４と信号処理部５を制御する。ここで、設定された空間感の情報に応じて決定される遅延回路と乗算器の組の数は４であるとし、音響発生装置１は４本の音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄを放出できるものとして、以下説明する。なお、本実施形態においては、説明の簡易化のために、遅延回路と乗算器の組の数は４としたが、３０程度としてもよいし、さらに多くしてもよく、２以上であればどのような数としてもよい。
【００２３】
制御部１１は、操作部１４で設定された空間感の情報により、図１に示すように、４組の遅延回路と乗算器、すなわち遅延回路５１−１、５１−２、５１−３、５１−４、乗算器５２−１、５２−２、５２−３、５２−４を有するように信号処理部５を制御する。そして、接続器５３は、各乗算器５２−１、５２−２、５２−３、５２−４を各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６と接続させる。これにより、乗算器５２−１から出力された信号は、各指向制御回路によって遅延量と音量を制御され、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から音響ビームｓａとして放出される。同様にして、乗算器５２−２から出力された信号は音響ビームｓｂ、乗算器５２−３から出力された信号は音響ビームｓｃ、乗算器５２−４から出力された信号は音響ビームｓｂとして放出される。
【００２４】
次に制御部１１は、遅延時間と増幅率と指向情報とを組にして４組生成し、例えば、図４に示すように生成する。ここで、図４の（ｔａ，ｐａ，ｄａ）は、遅延時間がｔａ、増幅率がｐａ、指向情報がｄａであることを示している。そして、指向情報ｄａ、ｄｂ、ｄｃ、ｄｄはそれぞれ異なった指向状態を示し、それぞれの音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄに対応している。図４に示す例では、増幅率は組になっている遅延時間に応じて指数的に減少するようになっている。なお、この遅延時間と増幅率と指向情報とについては、ランダムに生成してもよいし、所定のアルゴリズムによって生成してもよいし、事前に設定されたたものを用いてもよい。
【００２５】
続いて、制御部１１は、生成した遅延時間のそれぞれに補正を行った補正遅延時間を遅延回路５１−１、５１−２、５１−３、５１−４に、生成した増幅率のそれぞれに補正を行った補正増幅率を乗算器５２−１、５２−２、５２−３、５２−４に設定する。ここで、音響ビームｓａに対応する遅延回路５１−１に設定される補正遅延時間について説明する。音響ビームｓａの経路長をＬａ、音速をｖとすると、音響ビームｓａが音響発生装置１から放出された後、受音位置１１１へ届くまでの時間ｔａ’はＬａ／ｖとなる。そこで、この時間だけ前もって放音しておくことで、音響ビームｓａの経路長に係る時間のずれを補正することができる。そして、全体に対する補正時間ｔｓを加えて、制御部１１は遅延回路５１−１に補正遅延時間としてｔａ−ｔａ’＋ｔｓを設定する。同様にして、遅延回路５１−２にｔｂ−ｔｂ’＋ｔｓ、遅延回路５１−３にｔｃ−ｔｃ’＋ｔｓ、遅延回路５１−４にｔｄ−ｔｄ’＋ｔｓを補正遅延時間として設定する。ここで、全体に対する補正時間ｔｓは、全ての補正遅延時間が正の値になるように設定される。
【００２６】
続いて、遅延回路５１−１に接続されている乗算器５２−１に設定される補正増幅率について説明する。音響発生装置１から放出された音の音量に対して受音位置１１１で聞こえる音の音量の比を減衰率ｐａ’とする。ここで、減衰率ｐａ’は、壁面における音の反射率、音響ビームｓａの経路長や指向角に基づいた減衰から計算される。この減衰率ｐａ’を前もって考慮しておくことで、減衰に係る音量のずれを補正することができる。そして、制御部１１は、乗算器５２−１に補正増幅率としてｐａ／ｐａ’を設定する。同様にして、乗算器５２−２にｐｂ／ｐｂ’、乗算器５２−３にｐｃ／ｐｃ’、乗算器５２−４にｐｄ／ｐｄ’をそれぞれ補正増幅率として設定する。
【００２７】
そして、信号入力部６からオーディオ信号が入力されると、入力されたオーディオ信号に対して、遅延回路５１−１は補正遅延時間ｔａ−ｔａ’＋ｔｓに基づいて遅延処理を行い、乗算器５２−１は補正増幅率ｐａ／ｐａ’に基づいて振幅を変化させる。そして、接続器５３によって乗算器５２−１に接続された指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６において、指向情報ｄａに基づいて、乗算器５２−１から出力された信号の遅延量と音量をそれぞれ制御し、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放音することにより、音響ビームｓａを放出させる。音響ビームｓｂ、ｓｃ、ｓｄについても、音響ビームｓａと同様にして放出させる。そして、例えば、図３に示すように、音響ビームｓａは図中の１点鎖線、音響ビームｓｂは図３の２点鎖線のように放出され、壁面に反射して受音位置１１１に到達する。
【００２８】
このようにして、音響発生装置１は、オーディオ信号に対して信号処理部５において遅延処理と振幅を増減させる信号処理を行い、信号処理されたオーディオ信号に基づいて放出される音響ビームを部屋１００の壁面に反射させて、受音位置１１１に対して複数到達させることで、異なる遅延時間と音量をもつ音が、壁面の様々な方向から聞こえる効果をもつような放音を行うことができる。これにより、スピーカ方向に音源が定位せず、部屋全体から音が放音されているような空間感のある音の再生をすることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００３０】
＜変形例１＞
実施形態においては、音響発生装置１を１台だけ用いていたが、これを複数台として、部屋の各所に設置しても良い。この場合は、それぞれの音響発生装置１の信号入力部６から入力されるオーディオ信号は、他の音響発生装置１のオーディオ信号と同一のソースから供給されるようにしておけばよい。また、音響発生装置１は１台のみとして、音響発生装置１が複数のアレイスピーカ２を具備するようにして、アレイスピーカ２を部屋の各所に設置しても良い。この場合は、アレイスピーカ２を設置した位置を複数の設置位置情報として記憶部１２の部屋情報記憶領域に記憶させればよい。このようにすると、実施形態の効果をより高めることができる。
【００３１】
＜変形例２＞
実施形態においては、増幅率は遅延時間に対して指数関数的に減少するようになっていたが、遅延時間と独立して増幅率を生成するようにしてもよい。このようにすると、より複雑な空間感を得ることができる。
【００３２】
＜変形例３＞
実施形態においては、受音位置１１１は、１箇所として説明したが、受音領域１１０として、ある範囲に効果を及ぼすようにしてもよい。この場合は、それぞれの音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄの指向角を拡げるなどして指向状態を変化させるようにすればよい。このようにすれば、部屋１００のいろいろな位置において、実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３３】
＜変形例４＞
実施形態においては、音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄの指向状態、遅延時間および増幅率については、その放音中は固定されていたが、所定のアルゴリズムで指向状態を時間変化させるようにしてもよい。この場合は、時間変化に応じて、制御部１１に指向制御部４を制御させればよい。指向状態が変化することにより、補正遅延時間や補正増幅率を連動して変化させるようにしてもよい。また、遅延時間および増幅率を時間に応じて変化させるようにしても良い。この場合は、制御部１１に信号処理部５を制御させればよい。ここで、所定のアルゴリズムは、時刻の進行に対して連続的に変化させるものであってもよいし、一定時間の経過とともに変化させるものであってもよい。このようにすると、両耳相関度が下がり、空間感を与える効果を向上させることができる。なお、遅延時間、増幅率は、連動することなく独自に時間変化させてもよい。
【００３４】
＜変形例５＞
実施形態においては、各音響ビームは、１つの遅延時間に基づいて遅延されて放出されていたが、複数の遅延時間に基づいて放出するようにしてもよい。この場合は、接続器５３は、複数の遅延回路と乗算器の組から出力される信号をまとめて１つの信号とし、その信号を複数の指向制御回路に分配するように接続すればよい。また、図５に示すように、乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−４と接続器５３の間にＦＩＲフィルタ（残響付与手段）５４−１、５４−２、５４−３、５４−４を接続し、入力された信号に対して、ディレイ効果やリバーブ効果などを付与するように信号処理させて、オーディオ信号に残響効果を付与してもよい。この際、それぞれのＦＩＲフィルタのディレイ効果について、互いに相関が少なくなるように設定するとよい。このようにすると残響音が大きく加わり、空間感を向上させることができる。なお、ＦＩＲフィルタは信号入力部６と遅延部の間に設けてもよい。また、ＦＩＲフィルタに限らず、ＩＩＲフィルタ、その他のフィルタなど残響を付与するものであればどのようなものであってもよい。さらに、各ＦＩＲフィルタが付与する残響効果は、それぞれ異なる効果（例えば、強弱、残響時間など）であってもよい。
【００３５】
＜変形例６＞
実施形態においては、音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄの指向方向は特に限定していなかったが、受音位置１１１に直接音が到達しないように、指向方向を制限してもよい。この場合は、全ての指向方向を部屋１００の壁面方向に向けるように制限してもよいし、音響発生装置１を部屋の高い位置に設置して、音響ビームが受音位置１１１にいる人の頭上を通過するようにして、壁面１００ａと対向する壁面に音響ビームを放出してもよい。このようにすると、スピーカに定位しにくくなり、より空間感を得ることができる。また、音響ビームのうち少なくとも１つの音響ビームが、壁面に反射されずに直接、受音位置１１１に到達するようにしてもよい。このようにすれば、音を明瞭に聞かせながら空間感を出すことができる。
【００３６】
＜変形例７＞
実施形態においては、音速はｖとして決定していたが、図６に示すように、温度センサ１５を設けて周囲の温度を検出し、音速ｖに対して温度補正を行ってもよい。この場合は、温度センサ１５によって検出された温度を制御部１１が取得し、その温度情報に基づいて補正すればよい。例えば、検出された温度がｔ（℃）あった場合、３３１．５＋０．６１ｔ（ｍ／ｓ）として計算して補正すればよい。なお、温度センサ１５は、音響発生装置１と同じ場所に設置されていてもよいし、聴衆領域などの音響発生装置１と離れた場所に設置して、その検出した温度の情報を有線や無線などにより制御部１１に伝達してもよい。
【００３７】
＜変形例８＞
実施形態においては、アレイスピーカ２を用いて、放出される音の遅延や振幅を制御することにより音響ビームの指向状態を制御していたが、図７に示すように、複数の狭指向性のホーンスピーカ２０−１、２０−２、・・・、２０−８を用いてもよい。この場合は、指向制御部４を使用せず、ホーンスピーカ２０−１、２０−２、・・・、２０−８に方向制御機能を設けて、制御部１１が、生成した指向情報に基づいてホーンスピーカの向きを制御するようにすればよい。このようにするとホーンスピーカの数、本変形例の場合は８本の音響ビームを放出することができる。遅延回路と乗算器の組の数が８に満たない場合には、接続器５３は、１つの乗算器からの信号が複数のホーンスピーカから放音されるように接続するようにすればよい。これによっても、実施形態の効果を得ることができる。
【００３８】
＜変形例９＞
実施形態においては、信号入力部６から入力されるオーディオ信号はモノラル信号であったが、Ｌ、Ｒのチャンネルをもつステレオ信号としてもよい。その場合は、図８に示すように信号入力部６−Ｌ、６−Ｒを設け、信号処理部５をＬ、Ｒ用に分割して用いればよい。このようにして、Ｌ、Ｒそれぞれに対して複数の音響ビームを割り振るようして、Ｌの信号に基づく音響ビームは、受音位置１１１から音響発生装置１に向かって左側の壁面から到達するようにし、Ｒの信号に基づく音響ビームは、右の壁面から到達するようにしてもよい。このようにすると、もともとのステレオ効果を損なわずに空間感を与えることができる。
【００３９】
＜変形例１０＞
実施形態においては、１つの遅延回路と乗算器で信号処理されたオーディオ信号は、１本の音響ビームとして放出していたが、２本の音響ビームから放出されるようにしてもよい。この場合は、制御部１１は、２の指向情報を生成し、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６に、入力された信号に対して当該２の指向情報に基づいて遅延量と音量の制御をさせ、２本の音響ビームを放出するようにすればよい。なお、さらに多くの複数の指向情報を生成すれば、同じオーディオ信号について、複数本の音響ビームとして放出することもできる。
【００４０】
＜変形例１１＞
実施形態においては、４種類の音響ビームのそれぞれは、全てのスピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放出されていたが、音響ビームごとに使用するスピーカの領域を分けて放出されるようにしてもよい。この場合は、以下のような構成とすればよい。まず、制御部１１は接続器５３を制御し、乗算器５２−１と図２の破線ａで囲われたスピーカに対応する９つの指向制御回路４−１、４−２、４−３、４−７、４−８、４−９、４−１３、４−１４、４−１５とを接続させる。これにより、乗算器５２−１から出力された信号は、指向制御回路において、指向情報ｄａに基づいて遅延量と音量を制御され、対応するスピーカ２−１、２−２、２−３、２−７、２−８、２−９、２−１３、２−１４、２−１５から放音されて、音響ビームｓａとして放出される。同様にして、乗算器５２−２は破線ｂ、乗算器５２−３は破線ｃ、乗算器５２−４は破線ｄで囲われたスピーカに対応する指向制御回路と接続され、対応するスピーカから各音響ビームが放出される。このようにしても、実施形態の効果を得ることができ、指向制御回路の処理を軽減することもできる。
【００４１】
＜変形例１２＞
実施形態においては、指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６における音響ビームの指向状態の制御は遅延量と音量を制御することにより行っていたが、ＦＩＲフィルタにより振幅、位相を制御して行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る音響発生装置の外観を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る音響発生装置が配置された部屋の上面図である。
【図４】制御部によって生成された遅延時間と倍率を示す説明図である。
【図５】変形例５に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図６】変形例７に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図７】変形例８に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図８】変形例９に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…音響発生装置、２…アレイスピーカ、２−１，２−２，・・・，２−３６…スピーカ、３…増幅部、３−１，３−２，・・・，３−３６…アンプ、４…指向制御部、４−１，４−２，・・・，４−３６…指向制御回路、５…信号処理部、６，６−Ｌ，６−Ｒ…信号入力部、１１…制御部、１２…記憶部、１３…情報入力部、１４…操作部、１５…温度センサ、２０−１，２０−２，・・・，２０−８…ホーンスピーカ、５１−１，５１−２，５１−３，５１−４…遅延回路、５２−１，５２−２，５２−３，５２−４…乗算器、５３…接続器、５４−１，５４−２，５４−３，５４−４…ＦＩＲフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間感のある音を再生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音場支援システム（室内の残響付加装置）において残響を付加する方法としては、オーディオ信号に対してＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタやＩＩＲ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いて信号処理を行う方法がある。また、特許文献１に記載されているように部屋の各所においてスピーカを配置、または仮想スピーカを生成して、オーディオ信号に対して適宜遅延などを行って放音することにより、空間感のある所望の音場を作り出す方法などがある。
【特許文献１】特開２００１−０１６６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１のように、部屋の各所にスピーカを配置した場合、ステレオや音場合成の効果により空間感のある再生音が得られるポイントは、限られたエリアとなってしまう。また、特に特定のスピーカの近くでは、音像はそのスピーカに定位することになってしまい、例えば音場支援装置などでは、スピーカからの音として認識されて自然な残響付加ができなかった。
【０００４】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、スピーカ方向に音源が定位せず、空間感のある音を再生することのできる音響発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するため、本発明は、部屋に設置される音響発生装置において、前記部屋の形状を示す部屋形状情報と、前記部屋の壁面での音の反射率を示す反射率情報と、前記音響発生装置が設置される位置および設置される向きを示す設置位置情報と、前記音響発生装置から放出される音を聞く受音位置を示す受音位置情報とを有する部屋情報を記憶する記憶手段と、入力される信号に対して、設定される遅延時間の遅延処理を行う遅延手段と、設定される増幅率の増幅処理を行う増幅手段とを有する信号処理手段と、前記信号処理手段から出力される遅延、増幅された信号を所定の指向方向と指向角とを有する指向状態の音響ビームとして放出する放音手段と、設定された指向情報に基づいて前記指向状態を制御する指向制御手段と、前記部屋情報と前記指向情報とに基づいて、前記遅延手段に設定される遅延時間と前記増幅手段に設定される増幅率とを決定する補正手段とを有する放音系を複数具備し、前記各放音系の指向情報は他の放音系とは異なるように設定されていることを特徴とする音響発生装置を提供する。
【０００６】
また、別の好ましい態様において、前記指向制御手段に設定される指向情報、前記遅延手段に設定される遅延時間、または前記増幅手段に設定される増幅率のうち、少なくとも一つを時間の経過とともに変化させる変更手段をさらに具備していてもよい。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、前記信号処理手段は、入力信号に対して残響効果を付与した信号を出力する残響付与手段をさらに有し、前記信号処理手段からの出力信号は、遅延、増幅されるとともに、前記残響付与手段によって残響を付与された信号であってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スピーカ方向に音源が定位せず、空間感のある音を再生することのできる音響発生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
＜実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る音響発生装置１の構成を示したブロック図であり、図２は、音響発生装置１の外観を示す斜視図である。音響発生装置１は、３６台のスピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６を有するアレイスピーカ２を具備し、図２に示すように、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６は、縦横６台ずつ配置されている。アンプ３−１、３−２、・・・、３−３６は、制御部１１からの制御に基づいて入力された信号を増幅し、それぞれ接続されているスピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放音させる。アンプ３−１、３−２、・・・、３−３６によって、増幅部３が構成されている。
【００１１】
指向制御部４は、指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６を有している。指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６は、制御部１１からの制御に基づいて、入力された信号の遅延量と音量を制御して、それぞれに接続されたアンプ３−１、３−２、・・・、３−３６に出力する。ここで、後述するように複数の乗算器の出力信号が１つの指向性制御回路に入力された場合には、それぞれの出力信号に対して、制御部１１からの制御に基づいて、遅延量と音量を制御する。
【００１２】
信号処理部５は、遅延回路（遅延手段）５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎ、乗算器（増幅手段）５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎ、および接続器５３を有し、遅延回路と乗算器の組（信号処理手段）の数は、制御部１１からの制御に基づいて設定される。図１においては、遅延回路と乗算器の組の数は、４、すなわちｎ＝４であるものとして記載している。遅延回路５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎは、信号入力部６から入力された信号に対して、制御部１１から設定された遅延時間に基づいて遅延処理を行った信号を乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎに出力する。乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎは、入力された信号に対して、制御部１１から設定された増幅率に基づいて振幅の増減を行った信号を出力する。
【００１３】
接続器５３は、各乗算器に対して複数の指向制御回路（指向制御手段）を接続し、乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎから出力された信号を指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６に分配する。このように、接続することにより、１つの乗算器から出力された信号が、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６を介して、各スピーカ（放音手段）２−１、２−２、・・・、２−３６から指向制御された音（以下、音響ビームという。）として放出される。例えば、乗算器５２−１から出力された信号は、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６において、遅延量と音量がそれぞれ制御され、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放音されることにより、乗算器５２−１から出力された信号が所定の指向方向と指向角（音響ビームの指向の拡がり）を示す指向状態の音響ビームとして放出される。また、乗算器５２−２から出力された信号も同様にして、別の指向状態の音響ビームとして放出される。
【００１４】
記憶部１２は、音響発生装置１が設置された部屋の形状の情報（部屋形状情報）、部屋の壁面での音の反射率の情報（反射率情報）、音響発生装置１が設置された位置の座標や設置された向きの情報（設置位置情報）、音響発生装置１から放出された音を聞く位置（以下、受音位置という）の座標の情報（受音位置情報）が記憶されている部屋情報記憶領域を有する。当該情報は、音響発生装置１を部屋に設置したときに、情報入力部１３を介して入力され、記憶部１２に記憶される。また記憶部１２は、制御部１１が音響発生装置１を制御するためのプログラムが記憶されているプログラム記憶領域を有している。
【００１５】
操作部１４は、音響発生装置１から放出される音の音量を設定する操作子、空間感を設定する操作子を有し、制御部１１からの要求に応じて、設定された値の情報を制御部１１に出力する。
【００１６】
制御部１１は、記憶部１２のプログラム記憶領域からプログラムを読み出して実行し、増幅部３、指向制御部４、信号処理部５を制御する。以下、制御部１１の制御について、説明する。まず、制御部１１は、操作部１４で設定された音量の情報を取得し、その音量の情報に基づいて増幅部３の各アンプ３−１、３−２、・・・、３−３６の増幅量を制御する。
【００１７】
また、制御部１１は、操作部１４で設定された空間感の情報に基づいて、空間感を増加させるように設定されると、音響ビームの数、つまり、遅延回路と乗算器の組の数が増加するようにして、遅延回路と乗算器の組の数を決定し、信号処理部５を制御する。そして、音響ビームの指向状態を示す指向情報と、オーディオ信号を遅延させる時間を示す遅延時間と、オーディオ信号の振幅を増減させる割合を示す増幅率とを組になるようにして、決定した組の数だけ生成する。本実施形態においては、増幅率は、組になっている遅延時間に応じて、指数関数的に減少するように生成される。また、指向情報は、それぞれの音響ビームの指向状態が全て異なるように生成される。
【００１８】
そして、制御部１１は、生成した指向情報に基づいて、乗算器から入力された信号の遅延量と音量を複数の指向制御回路の各々に制御させる。このとき、音響ビームの指向方向だけでなく、指向角についても制御できるように、複数の指向制御回路が制御される。そして、他の乗算器に接続された複数の指向制御回路についても、同様にして制御され、遅延回路と乗算器の組の数の音響ビームが、それぞれ異なる指向状態で放出される。
【００１９】
次に、制御部１１が行う信号処理部５の遅延回路５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎおよび乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎの制御について説明する。制御部１１は、生成した音響ビームが受音位置において制御部１１において生成された遅延時間と音量で到達するように、遅延回路５１−１、５１−２、・・・、５１−ｎに遅延時間（以下、補正遅延時間という）を設定し、乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−ｎに増幅率（以下、補正増幅率という）を設定（補正手段）する。ここで、遅延回路５１−１に設定される補正遅延時間は、制御部１１が生成した遅延時間を、当該遅延時間と組になっている指向情報と、部屋形状情報と、受音位置情報と、設置位置情報とから算出される音響ビームが音響発生装置１から放出されてから受音位置に到達するまでの時間に基づいて補正したものである。そして、乗算器５２−１に設定される補正増幅率は、制御部１１が生成した増幅率を、当該増幅率と組になっている指向情報と、部屋形状情報と、受音位置情報と、設置位置情報と、反射率情報とから算出される音響ビームの強度の減衰に基づいて補正したものである。制御部１１は、同様にして、他の遅延回路と乗算器の組に対しても補正遅延時間と補正増幅率とを設定する。なお、この補正は行わずに、制御部１１が生成した遅延時間および増幅率をそのまま設定してもよい。
【００２０】
次に、部屋１００に設置された音響発生装置１の動作について説明する。図３は、部屋１００の上面図であり、音響発生装置１は、壁面１００ａ付近にアレイスピーカ２が受音領域１１０の方向を向くように設置されている。ここで、説明の簡略化のため、受音領域１１０を代表して、以下、受音位置１１１とする。
【００２１】
まず、ＣＡＤデータなどの部屋１００の形状を示す情報、壁面における音の反射率、受音位置１１１、および音響発生装置１が設置されている座標、向きについて、情報入力部１３を介して、記憶部１２の部屋情報記憶領域に記憶させる。そして、操作部１４を操作して、音量、空間感を設定する。
【００２２】
制御部１１は、記憶部１２のプログラム記憶領域からプログラムを読み出して実行する。そして、操作部１４で設定された音量の情報に応じて増幅部３を制御し、設定された空間感の情報に応じて指向制御部４と信号処理部５を制御する。ここで、設定された空間感の情報に応じて決定される遅延回路と乗算器の組の数は４であるとし、音響発生装置１は４本の音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄを放出できるものとして、以下説明する。なお、本実施形態においては、説明の簡易化のために、遅延回路と乗算器の組の数は４としたが、３０程度としてもよいし、さらに多くしてもよく、２以上であればどのような数としてもよい。
【００２３】
制御部１１は、操作部１４で設定された空間感の情報により、図１に示すように、４組の遅延回路と乗算器、すなわち遅延回路５１−１、５１−２、５１−３、５１−４、乗算器５２−１、５２−２、５２−３、５２−４を有するように信号処理部５を制御する。そして、接続器５３は、各乗算器５２−１、５２−２、５２−３、５２−４を各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６と接続させる。これにより、乗算器５２−１から出力された信号は、各指向制御回路によって遅延量と音量を制御され、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から音響ビームｓａとして放出される。同様にして、乗算器５２−２から出力された信号は音響ビームｓｂ、乗算器５２−３から出力された信号は音響ビームｓｃ、乗算器５２−４から出力された信号は音響ビームｓｂとして放出される。
【００２４】
次に制御部１１は、遅延時間と増幅率と指向情報とを組にして４組生成し、例えば、図４に示すように生成する。ここで、図４の（ｔａ，ｐａ，ｄａ）は、遅延時間がｔａ、増幅率がｐａ、指向情報がｄａであることを示している。そして、指向情報ｄａ、ｄｂ、ｄｃ、ｄｄはそれぞれ異なった指向状態を示し、それぞれの音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄに対応している。図４に示す例では、増幅率は組になっている遅延時間に応じて指数的に減少するようになっている。なお、この遅延時間と増幅率と指向情報とについては、ランダムに生成してもよいし、所定のアルゴリズムによって生成してもよいし、事前に設定されたたものを用いてもよい。
【００２５】
続いて、制御部１１は、生成した遅延時間のそれぞれに補正を行った補正遅延時間を遅延回路５１−１、５１−２、５１−３、５１−４に、生成した増幅率のそれぞれに補正を行った補正増幅率を乗算器５２−１、５２−２、５２−３、５２−４に設定する。ここで、音響ビームｓａに対応する遅延回路５１−１に設定される補正遅延時間について説明する。音響ビームｓａの経路長をＬａ、音速をｖとすると、音響ビームｓａが音響発生装置１から放出された後、受音位置１１１へ届くまでの時間ｔａ’はＬａ／ｖとなる。そこで、この時間だけ前もって放音しておくことで、音響ビームｓａの経路長に係る時間のずれを補正することができる。そして、全体に対する補正時間ｔｓを加えて、制御部１１は遅延回路５１−１に補正遅延時間としてｔａ−ｔａ’＋ｔｓを設定する。同様にして、遅延回路５１−２にｔｂ−ｔｂ’＋ｔｓ、遅延回路５１−３にｔｃ−ｔｃ’＋ｔｓ、遅延回路５１−４にｔｄ−ｔｄ’＋ｔｓを補正遅延時間として設定する。ここで、全体に対する補正時間ｔｓは、全ての補正遅延時間が正の値になるように設定される。
【００２６】
続いて、遅延回路５１−１に接続されている乗算器５２−１に設定される補正増幅率について説明する。音響発生装置１から放出された音の音量に対して受音位置１１１で聞こえる音の音量の比を減衰率ｐａ’とする。ここで、減衰率ｐａ’は、壁面における音の反射率、音響ビームｓａの経路長や指向角に基づいた減衰から計算される。この減衰率ｐａ’を前もって考慮しておくことで、減衰に係る音量のずれを補正することができる。そして、制御部１１は、乗算器５２−１に補正増幅率としてｐａ／ｐａ’を設定する。同様にして、乗算器５２−２にｐｂ／ｐｂ’、乗算器５２−３にｐｃ／ｐｃ’、乗算器５２−４にｐｄ／ｐｄ’をそれぞれ補正増幅率として設定する。
【００２７】
そして、信号入力部６からオーディオ信号が入力されると、入力されたオーディオ信号に対して、遅延回路５１−１は補正遅延時間ｔａ−ｔａ’＋ｔｓに基づいて遅延処理を行い、乗算器５２−１は補正増幅率ｐａ／ｐａ’に基づいて振幅を変化させる。そして、接続器５３によって乗算器５２−１に接続された指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６において、指向情報ｄａに基づいて、乗算器５２−１から出力された信号の遅延量と音量をそれぞれ制御し、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放音することにより、音響ビームｓａを放出させる。音響ビームｓｂ、ｓｃ、ｓｄについても、音響ビームｓａと同様にして放出させる。そして、例えば、図３に示すように、音響ビームｓａは図中の１点鎖線、音響ビームｓｂは図３の２点鎖線のように放出され、壁面に反射して受音位置１１１に到達する。
【００２８】
このようにして、音響発生装置１は、オーディオ信号に対して信号処理部５において遅延処理と振幅を増減させる信号処理を行い、信号処理されたオーディオ信号に基づいて放出される音響ビームを部屋１００の壁面に反射させて、受音位置１１１に対して複数到達させることで、異なる遅延時間と音量をもつ音が、壁面の様々な方向から聞こえる効果をもつような放音を行うことができる。これにより、スピーカ方向に音源が定位せず、部屋全体から音が放音されているような空間感のある音の再生をすることができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００３０】
＜変形例１＞
実施形態においては、音響発生装置１を１台だけ用いていたが、これを複数台として、部屋の各所に設置しても良い。この場合は、それぞれの音響発生装置１の信号入力部６から入力されるオーディオ信号は、他の音響発生装置１のオーディオ信号と同一のソースから供給されるようにしておけばよい。また、音響発生装置１は１台のみとして、音響発生装置１が複数のアレイスピーカ２を具備するようにして、アレイスピーカ２を部屋の各所に設置しても良い。この場合は、アレイスピーカ２を設置した位置を複数の設置位置情報として記憶部１２の部屋情報記憶領域に記憶させればよい。このようにすると、実施形態の効果をより高めることができる。
【００３１】
＜変形例２＞
実施形態においては、増幅率は遅延時間に対して指数関数的に減少するようになっていたが、遅延時間と独立して増幅率を生成するようにしてもよい。このようにすると、より複雑な空間感を得ることができる。
【００３２】
＜変形例３＞
実施形態においては、受音位置１１１は、１箇所として説明したが、受音領域１１０として、ある範囲に効果を及ぼすようにしてもよい。この場合は、それぞれの音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄの指向角を拡げるなどして指向状態を変化させるようにすればよい。このようにすれば、部屋１００のいろいろな位置において、実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３３】
＜変形例４＞
実施形態においては、音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄの指向状態、遅延時間および増幅率については、その放音中は固定されていたが、所定のアルゴリズムで指向状態を時間変化させるようにしてもよい。この場合は、時間変化に応じて、制御部１１に指向制御部４を制御させればよい。指向状態が変化することにより、補正遅延時間や補正増幅率を連動して変化させるようにしてもよい。また、遅延時間および増幅率を時間に応じて変化させるようにしても良い。この場合は、制御部１１に信号処理部５を制御させればよい。ここで、所定のアルゴリズムは、時刻の進行に対して連続的に変化させるものであってもよいし、一定時間の経過とともに変化させるものであってもよい。このようにすると、両耳相関度が下がり、空間感を与える効果を向上させることができる。なお、遅延時間、増幅率は、連動することなく独自に時間変化させてもよい。
【００３４】
＜変形例５＞
実施形態においては、各音響ビームは、１つの遅延時間に基づいて遅延されて放出されていたが、複数の遅延時間に基づいて放出するようにしてもよい。この場合は、接続器５３は、複数の遅延回路と乗算器の組から出力される信号をまとめて１つの信号とし、その信号を複数の指向制御回路に分配するように接続すればよい。また、図５に示すように、乗算器５２−１、５２−２、・・・、５２−４と接続器５３の間にＦＩＲフィルタ（残響付与手段）５４−１、５４−２、５４−３、５４−４を接続し、入力された信号に対して、ディレイ効果やリバーブ効果などを付与するように信号処理させて、オーディオ信号に残響効果を付与してもよい。この際、それぞれのＦＩＲフィルタのディレイ効果について、互いに相関が少なくなるように設定するとよい。このようにすると残響音が大きく加わり、空間感を向上させることができる。なお、ＦＩＲフィルタは信号入力部６と遅延部の間に設けてもよい。また、ＦＩＲフィルタに限らず、ＩＩＲフィルタ、その他のフィルタなど残響を付与するものであればどのようなものであってもよい。さらに、各ＦＩＲフィルタが付与する残響効果は、それぞれ異なる効果（例えば、強弱、残響時間など）であってもよい。
【００３５】
＜変形例６＞
実施形態においては、音響ビームｓａ、ｓｂ、ｓｃ、ｓｄの指向方向は特に限定していなかったが、受音位置１１１に直接音が到達しないように、指向方向を制限してもよい。この場合は、全ての指向方向を部屋１００の壁面方向に向けるように制限してもよいし、音響発生装置１を部屋の高い位置に設置して、音響ビームが受音位置１１１にいる人の頭上を通過するようにして、壁面１００ａと対向する壁面に音響ビームを放出してもよい。このようにすると、スピーカに定位しにくくなり、より空間感を得ることができる。また、音響ビームのうち少なくとも１つの音響ビームが、壁面に反射されずに直接、受音位置１１１に到達するようにしてもよい。このようにすれば、音を明瞭に聞かせながら空間感を出すことができる。
【００３６】
＜変形例７＞
実施形態においては、音速はｖとして決定していたが、図６に示すように、温度センサ１５を設けて周囲の温度を検出し、音速ｖに対して温度補正を行ってもよい。この場合は、温度センサ１５によって検出された温度を制御部１１が取得し、その温度情報に基づいて補正すればよい。例えば、検出された温度がｔ（℃）あった場合、３３１．５＋０．６１ｔ（ｍ／ｓ）として計算して補正すればよい。なお、温度センサ１５は、音響発生装置１と同じ場所に設置されていてもよいし、聴衆領域などの音響発生装置１と離れた場所に設置して、その検出した温度の情報を有線や無線などにより制御部１１に伝達してもよい。
【００３７】
＜変形例８＞
実施形態においては、アレイスピーカ２を用いて、放出される音の遅延や振幅を制御することにより音響ビームの指向状態を制御していたが、図７に示すように、複数の狭指向性のホーンスピーカ２０−１、２０−２、・・・、２０−８を用いてもよい。この場合は、指向制御部４を使用せず、ホーンスピーカ２０−１、２０−２、・・・、２０−８に方向制御機能を設けて、制御部１１が、生成した指向情報に基づいてホーンスピーカの向きを制御するようにすればよい。このようにするとホーンスピーカの数、本変形例の場合は８本の音響ビームを放出することができる。遅延回路と乗算器の組の数が８に満たない場合には、接続器５３は、１つの乗算器からの信号が複数のホーンスピーカから放音されるように接続するようにすればよい。これによっても、実施形態の効果を得ることができる。
【００３８】
＜変形例９＞
実施形態においては、信号入力部６から入力されるオーディオ信号はモノラル信号であったが、Ｌ、Ｒのチャンネルをもつステレオ信号としてもよい。その場合は、図８に示すように信号入力部６−Ｌ、６−Ｒを設け、信号処理部５をＬ、Ｒ用に分割して用いればよい。このようにして、Ｌ、Ｒそれぞれに対して複数の音響ビームを割り振るようして、Ｌの信号に基づく音響ビームは、受音位置１１１から音響発生装置１に向かって左側の壁面から到達するようにし、Ｒの信号に基づく音響ビームは、右の壁面から到達するようにしてもよい。このようにすると、もともとのステレオ効果を損なわずに空間感を与えることができる。
【００３９】
＜変形例１０＞
実施形態においては、１つの遅延回路と乗算器で信号処理されたオーディオ信号は、１本の音響ビームとして放出していたが、２本の音響ビームから放出されるようにしてもよい。この場合は、制御部１１は、２の指向情報を生成し、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６に、入力された信号に対して当該２の指向情報に基づいて遅延量と音量の制御をさせ、２本の音響ビームを放出するようにすればよい。なお、さらに多くの複数の指向情報を生成すれば、同じオーディオ信号について、複数本の音響ビームとして放出することもできる。
【００４０】
＜変形例１１＞
実施形態においては、４種類の音響ビームのそれぞれは、全てのスピーカ２−１、２−２、・・・、２−３６から放出されていたが、音響ビームごとに使用するスピーカの領域を分けて放出されるようにしてもよい。この場合は、以下のような構成とすればよい。まず、制御部１１は接続器５３を制御し、乗算器５２−１と図２の破線ａで囲われたスピーカに対応する９つの指向制御回路４−１、４−２、４−３、４−７、４−８、４−９、４−１３、４−１４、４−１５とを接続させる。これにより、乗算器５２−１から出力された信号は、指向制御回路において、指向情報ｄａに基づいて遅延量と音量を制御され、対応するスピーカ２−１、２−２、２−３、２−７、２−８、２−９、２−１３、２−１４、２−１５から放音されて、音響ビームｓａとして放出される。同様にして、乗算器５２−２は破線ｂ、乗算器５２−３は破線ｃ、乗算器５２−４は破線ｄで囲われたスピーカに対応する指向制御回路と接続され、対応するスピーカから各音響ビームが放出される。このようにしても、実施形態の効果を得ることができ、指向制御回路の処理を軽減することもできる。
【００４１】
＜変形例１２＞
実施形態においては、指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−３６における音響ビームの指向状態の制御は遅延量と音量を制御することにより行っていたが、ＦＩＲフィルタにより振幅、位相を制御して行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施形態に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る音響発生装置の外観を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る音響発生装置が配置された部屋の上面図である。
【図４】制御部によって生成された遅延時間と倍率を示す説明図である。
【図５】変形例５に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図６】変形例７に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図７】変形例８に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【図８】変形例９に係る音響発生装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…音響発生装置、２…アレイスピーカ、２−１，２−２，・・・，２−３６…スピーカ、３…増幅部、３−１，３−２，・・・，３−３６…アンプ、４…指向制御部、４−１，４−２，・・・，４−３６…指向制御回路、５…信号処理部、６，６−Ｌ，６−Ｒ…信号入力部、１１…制御部、１２…記憶部、１３…情報入力部、１４…操作部、１５…温度センサ、２０−１，２０−２，・・・，２０−８…ホーンスピーカ、５１−１，５１−２，５１−３，５１−４…遅延回路、５２−１，５２−２，５２−３，５２−４…乗算器、５３…接続器、５４−１，５４−２，５４−３，５４−４…ＦＩＲフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部屋に設置される音響発生装置において、
前記部屋の形状を示す部屋形状情報と、前記部屋の壁面での音の反射率を示す反射率情報と、前記音響発生装置が設置される位置および設置される向きを示す設置位置情報と、前記音響発生装置から放出される音を聞く受音位置を示す受音位置情報とを有する部屋情報を記憶する記憶手段と、
入力される信号に対して、設定される遅延時間の遅延処理を行う遅延手段と、設定される増幅率の増幅処理を行う増幅手段とを有する信号処理手段と、
前記信号処理手段から出力される遅延、増幅された信号を所定の指向方向と指向角とを有する指向状態の音響ビームとして放出する放音手段と、
設定された指向情報に基づいて前記指向状態を制御する指向制御手段と、
前記部屋情報と前記指向情報とに基づいて、前記遅延手段に設定される遅延時間と前記増幅手段に設定される増幅率とを決定する補正手段と
を有する放音系を複数具備し、
前記各放音系の指向情報は他の放音系とは異なるように設定されていることを特徴とする音響発生装置。
【請求項２】
前記指向制御手段に設定される指向情報、前記遅延手段に設定される遅延時間、または前記増幅手段に設定される増幅率のうち、少なくとも一つを時間の経過とともに変化させる変更手段
をさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載の音響発生装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、入力信号に対して残響効果を付与した信号を出力する残響付与手段をさらに有し、
前記信号処理手段からの出力信号は、遅延、増幅されるとともに、前記残響付与手段によって残響を付与された信号であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生装置。
【請求項１】
部屋に設置される音響発生装置において、
前記部屋の形状を示す部屋形状情報と、前記部屋の壁面での音の反射率を示す反射率情報と、前記音響発生装置が設置される位置および設置される向きを示す設置位置情報と、前記音響発生装置から放出される音を聞く受音位置を示す受音位置情報とを有する部屋情報を記憶する記憶手段と、
入力される信号に対して、設定される遅延時間の遅延処理を行う遅延手段と、設定される増幅率の増幅処理を行う増幅手段とを有する信号処理手段と、
前記信号処理手段から出力される遅延、増幅された信号を所定の指向方向と指向角とを有する指向状態の音響ビームとして放出する放音手段と、
設定された指向情報に基づいて前記指向状態を制御する指向制御手段と、
前記部屋情報と前記指向情報とに基づいて、前記遅延手段に設定される遅延時間と前記増幅手段に設定される増幅率とを決定する補正手段と
を有する放音系を複数具備し、
前記各放音系の指向情報は他の放音系とは異なるように設定されていることを特徴とする音響発生装置。
【請求項２】
前記指向制御手段に設定される指向情報、前記遅延手段に設定される遅延時間、または前記増幅手段に設定される増幅率のうち、少なくとも一つを時間の経過とともに変化させる変更手段
をさらに具備していることを特徴とする請求項１に記載の音響発生装置。
【請求項３】
前記信号処理手段は、入力信号に対して残響効果を付与した信号を出力する残響付与手段をさらに有し、
前記信号処理手段からの出力信号は、遅延、増幅されるとともに、前記残響付与手段によって残響を付与された信号であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１７８０００（Ｐ２００８−１７８０００Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１４４５（Ｐ２００７−１１４４５）
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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