JP5838740B2 - Acoustic signal processing apparatus, acoustic signal processing method, and program - Google Patents
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Description
この技術は、音響信号処理装置と音響信号処理方法およびプログラムに関する。 This technique relates to an acoustic signal processing device, an acoustic signal processing method, and a program.
従来、複数のスピーカを用いて視聴領域の制御を行う方法が提案されている。例えば特許文献１では、一対のスピーカを音響信号の周波数成分の８分の１波長から１波長の間隔となるように配置して、両スピーカに対する聴取空間内において、両スピーカから出力される音波同士を干渉によって打ち消すフィルタを設ける。ここで、両スピーカの前方に設けたマイクの検知出力に基づきフィルタ係数を調整することで、音波の打ち消しが達成される領域をセンサマイクの位置に応じて任意に制御することが行われている。 Conventionally, a method of controlling a viewing area using a plurality of speakers has been proposed. For example, in Patent Document 1, a pair of speakers are arranged so as to be spaced from one-eighth wavelength to one wavelength of a frequency component of an acoustic signal, and sound waves output from both speakers are in a listening space for both speakers. Is provided with a filter that cancels out due to interference. Here, by adjusting the filter coefficient based on the detection output of the microphones provided in front of both speakers, it is possible to arbitrarily control the region where the acoustic wave cancellation is achieved according to the position of the sensor microphone. .
また、特許文献２では、音響信号の中低音域成分については、放射音波の８分の１波長〜１波長の間隔をおいて並置した中低音用スピーカで音響出力を行う。また、高音域成分については、指向性高音用アレイスピーカで音響出力を行う。このように音響出力を行うことで、領域に応じて音を聴き取りにくくしたり別内容の音を聴取させることが行われている。 Moreover, in patent document 2, about the mid-low range component of an acoustic signal, an acoustic output is performed with the speaker for middle / low sounds juxtaposed at intervals of 1/8 wavelength to 1 wavelength of the radiated sound wave. In addition, for the high sound range component, sound output is performed by a directional high sound array speaker. By performing the sound output in this way, it is difficult to hear a sound according to a region or a sound having a different content is heard.
さらに、特許文献３では、複数の音響出力素子にそれぞれが独立したフィルタを通じて音響信号を印加する。また、フィルタは、同一空間内に配置された複数の制御点での観測信号が予め設定された音再生方向では所望の平面波となり、予め設定された音遮断領域では観測信号が零となるフィルタ係数とする。このようにフィルタ係数を設定することで、広がりが抑えられた平面波の発生を実現することが行われている。 Further, in Patent Document 3, an acoustic signal is applied to a plurality of acoustic output elements through independent filters. In addition, the filter is a filter coefficient in which observation signals at a plurality of control points arranged in the same space become a desired plane wave in a preset sound reproduction direction, and the observation signal becomes zero in a preset sound cutoff region. And By setting the filter coefficient in this way, it is possible to realize generation of a plane wave whose spread is suppressed.
ところで、特許文献１のように、一対のスピーカを音響信号の周波数成分の８分の１波長から１波長の間隔となるように配置する場合、作り出されるクロストーク低減領域の大きさはスピーカ間隔によって定まるため変更することができない。また、周波数ごとのクロストーク低減領域の大きさを揃えることを意図していないため、例えば高音域では領域が狭くなってしまう等の問題がある。 By the way, as in Patent Document 1, when a pair of speakers are arranged so that the frequency component of the acoustic signal is 1/8 wavelength to 1 wavelength apart, the size of the created crosstalk reduction region depends on the speaker spacing. It cannot be changed because it is fixed. Further, since it is not intended to make the size of the crosstalk reduction region for each frequency uniform, there is a problem that the region becomes narrow in the high sound region, for example.
また、特許文献２では高音域においては高指向性のスピーカやスピーカアレイによる指向性制御などを用いることから、設定できる聴取領域が限定されてしまい、聴取領域を増やすにはアレイの数を増やすなどの対応が必要となる。 Further, in Patent Document 2, since directivity control using a high directivity speaker or speaker array is used in the high sound range, the settable listening areas are limited. To increase the listening area, the number of arrays is increased. Is necessary.
さらに特許文献３では、１つの聴取領域を作るために多数の制御点を使用するが、原理上作り出せる制御点の数はアレイ中のスピーカの数より１つ以上少なくなってしまうため、１つの聴取領域を作り出すために非常に大量のスピーカが必要となってしまう。 Further, in Patent Document 3, a large number of control points are used to create one listening area. However, in principle, the number of control points that can be created is one or more less than the number of speakers in the array. A very large number of speakers are required to create the area.
そこで、この技術では、設定した聴取領域を容易に高音質化できる音響信号処理装置と音響信号処理方法およびプログラムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present technology is to provide an acoustic signal processing device, an acoustic signal processing method, and a program that can easily improve the sound quality of a set listening area.
この技術の第１の側面は、入力音響信号の帯域分割を行う分割部と、複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記分割部で分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記分割部で分割された前記高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する制御部とを備える音響信号処理装置にある。 A first aspect of this technique is a division unit that performs band division of an input acoustic signal and a high-frequency signal component that is divided by the division unit when sound output is performed based on the input acoustic signal through a plurality of speakers. There is provided an acoustic signal processing apparatus including a control unit that arranges a plurality of focal points to be connected within a focal point where signal components in a lower frequency band than the high frequency signal component divided by the dividing unit are connected.
この技術では、入力音響信号例えば１または複数コンテンツの音響信号の帯域分割が行われる。また、複数のスピーカを通じて入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、複数のスピーカの中心から信号成分の結ぶ焦点までの距離を用いて、各信号成分の位相とゲインの制御が行われて、予め設定した周波数成分よりも高い周波数成分の結ぶ焦点が、分割された高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置される。また、予め設定した周波数成分の波長は、例えば聴取者の頭部のサイズに基づいて設定される。 In this technique, an input sound signal, for example, a sound signal of one or a plurality of contents is band-divided. In addition, when performing sound output based on input sound signals through a plurality of speakers, the phase and gain of each signal component are controlled using the distance from the center of the plurality of speakers to the focal point connecting the signal components, A plurality of focal points connecting frequency components higher than a preset frequency component are arranged in a focal point connecting signal components of lower frequencies than the divided high frequency signal components. Moreover, the wavelength of the preset frequency component is set based on the size of the listener's head, for example.
この技術の第２の側面は、複数コンテンツの入力音響信号の帯域分割を行う分割部と、複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記コンテンツごとに、前記分割部で分割された高域信号成分の結ぶ焦点を前記分割部で分割された前記高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する制御部とを備える音響信号処理装置にある。 A second aspect of the present technology includes a dividing unit that performs band division of input sound signals of a plurality of contents, and a dividing unit for each content when performing sound output based on the input sound signals through a plurality of speakers. There is provided an acoustic signal processing device including a control unit that arranges a plurality of focal points connecting divided high-frequency signal components within a focal point connecting signal components lower than the high-frequency signal component divided by the dividing unit.
この技術の第３の側面は、入力音響信号の帯域分割を行う工程と、複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記帯域分割を行う工程で分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記帯域分割を行う工程で分割された前記高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する工程とを備える音響信号処理方法にある。 The third aspect of this technique is a step of performing band division of an input acoustic signal and a high-frequency signal divided by the step of performing band division when performing sound output based on the input acoustic signal through a plurality of speakers. And a step of arranging a plurality of focal points connecting components in a focal point connecting signal components of lower frequencies than the high frequency signal components divided in the step of performing band division .
この技術の第４の側面は、入力音響信号の処理をコンピュータで実行させるプログラムであって、前記入力音響信号の帯域分割を行う手順と、複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記分割された高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する手順とを前記コンピュータで実行させるプログラムにある。 A fourth aspect of this technique is a program that causes a computer to process an input acoustic signal, and performs a procedure of performing band division on the input acoustic signal and outputs sound based on the input acoustic signal through a plurality of speakers. In this case, the program causes the computer to execute a procedure of arranging a plurality of focal points connecting the divided high-frequency signal components within a focal point connecting signal components lower than the divided high-frequency signal components. .
なお、本技術のプログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能な汎用コンピュータに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなどの記憶媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なプログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータ上でプログラムに応じた処理が実現される。 Note that the program of the present technology is, for example, a storage medium or a communication medium provided in a computer-readable format to a general-purpose computer that can execute various program codes, such as an optical disk, a magnetic disk, or a semiconductor memory. It is a program that can be provided by a medium or a communication medium such as a network. By providing such a program in a computer-readable format, processing corresponding to the program is realized on the computer.
この技術では、入力音響信号の帯域分割が行われて、複数のスピーカを通じて入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、分割された高域信号成分の結ぶ焦点が、この分割された高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置される。このため、焦点の合う領域を周波数成分に係らず揃えることが可能となり、設定した聴取領域を容易に高音質化できる。
In this technology, when the input audio signal is divided into bands and sound is output based on the input audio signal through a plurality of speakers, the focal point of the divided high frequency signal components is divided into the divided high frequency signals. A plurality of signals are arranged within a focal point connecting signal components lower than the components. For this reason, it is possible to align the focused area regardless of the frequency component, and the set listening area can be easily improved in sound quality.
以下、本技術を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．本技術の原理
２．音響信号処理装置の構成
３．音響信号処理装置の動作
４．音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成（１台の機器で１つの聴取領域を生成する場合）
５．音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成（１台の機器で複数の聴取領域を生成する場合）
６．音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成（複数台の機器で複数の聴取領域を生成する場合）
Hereinafter, embodiments for carrying out the present technology will be described. The description will be given in the following order.
1. Principle of this technology 2. Configuration of acoustic signal processing device 3. Operation of acoustic signal processing device Other configurations of the acoustic system using the acoustic signal processing device (when one listening area is generated by one device)
5. Other configurations of the acoustic system using the acoustic signal processing device (when generating a plurality of listening areas with one device)
6). Other configurations of an acoustic system using an acoustic signal processing device (when multiple listening areas are generated by multiple devices)
＜１．本技術の原理＞
本技術では、１つもしくは複数の信号源からの音響信号を音響信号処理装置に入力する。音響信号処理装置は、分割部と制御部を有している。分割部は音響信号を複数の周波数帯域に分割する。制御部は複数の周波数帯域に分割された音響信号に対して位相や振幅の調整を行い、複数のスピーカを通じて音響出力を行う際に、分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記高域信号成分以下の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置させる。
<1. Principle of this technology>
In the present technology, an acoustic signal from one or a plurality of signal sources is input to an acoustic signal processing device. The acoustic signal processing device includes a dividing unit and a control unit. The dividing unit divides the acoustic signal into a plurality of frequency bands. The control unit adjusts the phase and amplitude of the acoustic signal divided into a plurality of frequency bands, and when performing sound output through a plurality of speakers, the control unit connects the focus of the divided high-frequency signal components. A plurality of signal components are arranged in a focal point connecting signal components equal to or less than the signal component.
以下、音響信号処理装置の原理について説明する。本原理では、多チャンネルのクロストークキャンセルを基本としており、音響信号に含まれる周波数成分「ω」について考える。図１に示すように、音響信号処理装置１０に入力される音響信号の数を「Ｌ」、音響信号処理装置１０に接続されて音響出力を行うスピーカの数を「Ｍ」、空間中に分布する制御点の数を「Ｎ」とする。なお、制御点の数Ｎはスピーカの数Ｍより少ないものとする（Ｎ＜Ｍ）。 Hereinafter, the principle of the acoustic signal processing device will be described. This principle is based on multi-channel crosstalk cancellation, and considers the frequency component “ω” included in the acoustic signal. As shown in FIG. 1, the number of acoustic signals input to the acoustic signal processing device 10 is “L”, the number of speakers connected to the acoustic signal processing device 10 and performing acoustic output is “M”, and distributed in space. The number of control points to be performed is “N”. Note that the number N of control points is smaller than the number M of speakers (N <M).
音響信号処理装置に入力される音響信号は、式（１）に示すように「ｓ（ω）」とする。また、各スピーカの入力信号は、式（２）に示すように「ｘ（ω）」とする。さらに、制御点において観測される音響信号は、式（３）に示すように「y（ω）」とする。なお、式においてＴは転置であることを示している。
ここで、各スピーカから各制御点までの関数をＮ×Ｍ行列である「Ｇ（ω）」、入力された音響信号からスピーカに出力する音響信号を生成するフィルタをＭ×Ｌ行列である「Ｗ（ω）」とする。このように関数を定義すると、制御点において観測される音響信号ｙ（ω）とスピーカの入力信号ｘ（ω）の関係は式（４）となる。また、スピーカの入力信号ｘ（ω）と入力される音響信号ｓ（ω）の関係は式（５）となる。
さらに、各制御点において提示したい音（以下「目的音」という）の音響信号を式（６）に示すように「ｙ’（ω）」として、目的音と入力音との対応関係を示す関数をＮ×Ｌ行列である「Ａ（ω）」とする。この場合、目的音の音響信号ｙ’（ω）と入力される音響信号ｓ（ω）の関係は式（７）となる。
ここで、観測音を目的音と等しくする、すなわちｙ（ω）＝ｙ’（ω）とするためには式（８）が満たされればよい。
式（８）を満たすフィルタＷ（ω）を求める方法として、式（９）に示すように擬似逆行列を用いる方法が考えられる。
なお式（９）において、Ｇ（ω）＊は、Ｇ（ω）の共役転置行列を表す。
As a method for obtaining the filter W (ω) satisfying Expression (8), a method using a pseudo inverse matrix as shown in Expression (9) is conceivable.
In Equation (9), G (ω) * represents a conjugate transpose matrix of G (ω).
このようにして設計したフィルタＷ（ω）を適用することで、制御点において目的音を聴取させることが可能となる。また、このようにフィルタＷ（ω）を設計した場合、得られる聴取領域は波長に比例した大きさとなり、特に高周波領域では十分な大きさを得ることが難しくなる。そのため、制御点から少し離れると高域が減少して音質の変化や聴感上の違和感を生じる問題を生じる。 By applying the filter W (ω) designed in this way, the target sound can be heard at the control point. Further, when the filter W (ω) is designed in this way, the obtained listening area has a size proportional to the wavelength, and it is difficult to obtain a sufficient size particularly in the high frequency area. For this reason, when the distance from the control point is slightly increased, the high frequency region is reduced, causing a problem that a change in sound quality or a sense of incongruity occurs.
例えば、全ての周波数帯において同じ位置に制御点を置いた場合、図２の（Ａ）に示すように、周波数による焦点サイズの違いによって低音域では頭全体を覆うサイズが聴取領域として確保できている。これに対して高音域では焦点サイズが小さくなることから、片耳あるいは両耳ともに焦点内に入らず聴取領域で低音域のみが聞こえたり逆に高音域のみが聞こえてしまったりする恐れがある。なお、図２の（Ｂ）は、制御点が１つである場合の周波数と焦点のサイズの関係を模式的に示している。 For example, when the control point is placed at the same position in all frequency bands, as shown in FIG. 2A, the size covering the entire head can be secured as the listening area in the low frequency range due to the difference in the focus size depending on the frequency. Yes. On the other hand, since the focus size is small in the high sound range, there is a possibility that one or both ears do not fall within the focus and only the low sound range can be heard in the listening area or only the high sound range can be heard. FIG. 2B schematically shows the relationship between the frequency and the focal spot size when there is one control point.
したがって、本技術では、周波数帯ごとに制御点の数や配置を変えることによって周波数帯によって異なる聴取領域の大きさの変化を補償することで、所望の聴取領域内での音質の変化や聴感上の違和感を軽減させる。具体的には、高域信号成分の結ぶ焦点を、高域信号成分以下の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する、すなわち高域信号成分以下の信号成分の焦点内に高域信号成分の制御点を複数設けることで、高域信号成分の焦点サイズの変化を補償する。例えば低周波数帯の焦点領域を聴取領域に対応させたとき、図３に示すように、低周波数帯の焦点内に３つの制御点を設けることで、周波数が高く焦点サイズの幅が狭くなっても、高域信号成分が高音質である領域を広げることができる。また、周波数ごとに制御点の位置を変化させることにより、各信号成分が高音質である領域を聴取領域に揃えることが可能である。 Therefore, this technology compensates for changes in the size of the listening area that differs depending on the frequency band by changing the number and arrangement of control points for each frequency band. To reduce the sense of discomfort. Specifically, multiple focal points connecting high-frequency signal components are placed within the focal point connecting signal components below the high-frequency signal component, that is, controlling the high-frequency signal component within the focal point of the signal component below the high-frequency signal component. By providing a plurality of points, a change in the focal size of the high frequency signal component is compensated. For example, when the focus area of the low frequency band is made to correspond to the listening area, as shown in FIG. 3, by providing three control points in the focus of the low frequency band, the frequency is high and the width of the focus size is narrowed. However, it is possible to widen the region where the high frequency signal component has high sound quality. Further, by changing the position of the control point for each frequency, it is possible to align the area where each signal component has high sound quality with the listening area.
図４は、制御点を複数設けた場合の周波数と焦点サイズの関係を模式的に示している。焦点サイズが所望の聴取領域のサイズに対して無視できないほど小さくなる場合には制御点を増加させる。例えば、周波数ｆ1で焦点サイズが所望の聴取領域のサイズに対して無視できないほど小さくなる場合には、周波数ｆ1以上の周波数で焦点数を３つすなわち制御点を３つとする。また、周波数ｆ2で焦点サイズが所望の聴取領域のサイズに対して無視できないほど小さくなる場合には、周波数ｆ2以上の周波数で焦点数を５つすなわち制御点を５つとする。このように制御点を増やすことで領域を広げることができる。さらに、制御点の数が同じ周波数帯においても高音域に近づくほどに徐々に制御点の位置を離すことによって、制御点全体での焦点の外径を揃えることが可能となる。例えば図５の（Ａ）に示すように３つの制御点を設けて周波数ｆａに対して聴取領域を設定する。ここで、３つの制御点の位置が固定である場合、周波数が周波数ｆａよりも高い周波数ｆｂであると焦点サイズが狭くなることから、図５の（Ｂ）に示すように、焦点の外径は、位置Ｐａから中央部に移動した位置Ｐｂとなってしまう。したがって、図５の（Ｃ）に示すように、例えば中央の制御点の位置を基準として他の２つの制御点の位置を離すことによって、焦点の外径を周波数が周波数ｆａの場合の位置Ｐａである聴取領域に揃えることができる。 FIG. 4 schematically shows the relationship between the frequency and the focal spot size when a plurality of control points are provided. If the focal spot size is too small to ignore with respect to the desired listening area size, the control point is increased. For example, if the focal spot size is so small that it cannot be ignored with respect to the size of the desired listening area at the frequency f1, the number of focal points is three, that is, three control points at the frequency f1 or higher. If the focal spot size becomes too small to be ignored with respect to the desired listening area size at the frequency f2, the number of focal points is set to five, that is, five control points at the frequency f2 or higher. Thus, an area | region can be expanded by increasing a control point. Furthermore, even in the frequency band where the number of control points is the same, the outer diameters of the focal points of the entire control points can be made uniform by gradually separating the positions of the control points as they approach the high sound range. For example, as shown in FIG. 5A, three control points are provided to set the listening area for the frequency fa. Here, when the positions of the three control points are fixed, the focal spot size becomes narrow when the frequency is a frequency fb higher than the frequency fa. Therefore, as shown in FIG. Becomes the position Pb moved from the position Pa to the central portion. Therefore, as shown in FIG. 5C, for example, by separating the positions of the other two control points on the basis of the position of the central control point, the outer diameter of the focal point is the position Pa when the frequency is the frequency fa. Can be aligned to the listening area.
＜２．音響信号処理装置の構成＞
図６は、音響信号処理装置の構成を例示している。音響信号処理装置１０は、分割部１５と制御部２０を備えている。なお、図６の音響信号処理装置では、３つの音響信号のそれぞれを３つの周波数帯に分割して位相やゲインの調整等の信号処理を行い、信号処理後の音響信号を用いて５つのスピーカから音響出力を行う場合を例示している。
<2. Configuration of Acoustic Signal Processing Device>
FIG. 6 illustrates the configuration of the acoustic signal processing device. The acoustic signal processing device 10 includes a dividing unit 15 and a control unit 20. In the acoustic signal processing device of FIG. 6, each of the three acoustic signals is divided into three frequency bands to perform signal processing such as phase and gain adjustment, and five speakers are used using the acoustic signals after the signal processing. The case where sound output is performed from is illustrated.
図６に示す音響信号処理装置１０の分割部１５は、３つの帯域分割フィルタ１６-1〜１６-3を用いて構成されている。制御部２０は、音響信号の位相やゲイン調整を行う位相・ゲイン調整フィルタ２１-high，２１-mid，２１-lowとフィルタ処理後の信号を加算する加算部２２-1〜２２-5を備えている。また、音響信号処理装置１０には複数のスピーカ３０-1〜３０-5が接続される。さらに、制御部２０で生成された音響出力信号に基づきスピーカ３０-1を駆動する駆動部３５-1、同様にスピーカ３０-2〜３０-5を駆動する駆動部３５-2〜３５-5が設けられている。なお、駆動部３５-1〜３５-5は、音響信号処理装置１０に内蔵する構成であってもよく、音響信号処理装置１０と別個に設けられる構成であってもよい。 The dividing unit 15 of the acoustic signal processing device 10 illustrated in FIG. 6 is configured using three band dividing filters 16-1 to 16-3. The control unit 20 includes phase / gain adjustment filters 21-high, 21-mid, 21-low for adjusting the phase and gain of the acoustic signal and addition units 22-1 to 22-5 for adding the signals after the filter processing. ing. The acoustic signal processing apparatus 10 is connected to a plurality of speakers 30-1 to 30-5. Furthermore, a drive unit 35-1 for driving the speaker 30-1 based on the sound output signal generated by the control unit 20, and similarly, drive units 35-2 to 35-5 for driving the speakers 30-2 to 30-5 are provided. Is provided. The drive units 35-1 to 35-5 may be configured to be built in the acoustic signal processing device 10 or may be configured to be provided separately from the acoustic signal processing device 10.
帯域分割フィルタ１６-1は、入力された音響信号Ｓ1を３つの周波数帯に分割する。帯域分割フィルタ１６-1は、最も高い周波数帯の信号を制御部２０の位相・ゲイン調整フィルタ２１-high、次に高い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-mid、最も低い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowに出力する。 The band division filter 16-1 divides the input acoustic signal S1 into three frequency bands. The band-splitting filter 16-1 uses the signal of the highest frequency band as the phase / gain adjustment filter 21-high of the control unit 20, the signal of the next highest frequency band as the phase / gain adjustment filter 21-mid, and the signal of the lowest frequency band. The signal is output to the phase / gain adjustment filter 21-low.
帯域分割フィルタ１６-2は、入力された音響信号Ｓ2を３つの周波数帯に分割する。帯域分割フィルタ１６-2は、最も高い周波数帯の信号を制御部２０の位相・ゲイン調整フィルタ２１-high、次に高い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-mid、最も低い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowに出力する。 The band division filter 16-2 divides the input acoustic signal S2 into three frequency bands. The band division filter 16-2 uses a signal of the highest frequency band for the phase / gain adjustment filter 21-high of the control unit 20, a signal of the next highest frequency band for the phase / gain adjustment filter 21-mid, and a signal of the lowest frequency band. The signal is output to the phase / gain adjustment filter 21-low.
帯域分割フィルタ１６-3は、入力された音響信号Ｓ3を３つの周波数帯に分割する。帯域分割フィルタ１６-1は、最も高い周波数帯の信号を制御部２０の位相・ゲイン調整フィルタ２１-high、次に高い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-mid、最も低い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowに出力する。 The band division filter 16-3 divides the input acoustic signal S3 into three frequency bands. The band-splitting filter 16-1 uses the signal of the highest frequency band as the phase / gain adjustment filter 21-high of the control unit 20, the signal of the next highest frequency band as the phase / gain adjustment filter 21-mid, and the signal of the lowest frequency band. The signal is output to the phase / gain adjustment filter 21-low.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、帯域分割フィルタ１６-1〜１６-3から供給された最も高い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-high adjusts the phase and gain so that the target sound is obtained at the control point for the signal in the highest frequency band supplied from the band division filters 16-1 to 16-3. To generate an acoustic signal for each speaker. The phase / gain adjustment filter 21-high outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-high outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、帯域分割フィルタ１６-1〜１６-3から供給された２番目に高い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-mid adjusts the phase and gain so that the target sound is obtained at the control point for the signal of the second highest frequency band supplied from the band division filters 16-1 to 16-3. Adjustment is performed to generate an acoustic signal for each speaker. The phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowは、帯域分割フィルタ１６-1〜１６-3から供給された最も低い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-low adjusts the phase and gain so that the target sound can be obtained at the control point for the signal of the lowest frequency band supplied from the band division filters 16-1 to 16-3. To generate an acoustic signal for each speaker. The phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-low outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
加算部２２-1は、位相・ゲイン調整フィルタ２１-higt，２１-mid，２１-lowから供給された音響信号を加算して駆動部３５-1に出力する。同様に、加算部２２-2〜２２-5は、位相・ゲイン調整フィルタ２１-higt，２１-mid，２１-lowから供給された音響信号を加算して駆動部３５-2〜３５-5に出力する。 The adder 22-1 adds the acoustic signals supplied from the phase / gain adjustment filters 21-higt, 21-mid, and 21-low, and outputs the result to the drive unit 35-1. Similarly, the addition units 22-2 to 22-5 add the acoustic signals supplied from the phase / gain adjustment filters 21-higt, 21-mid, and 21-low to the drive units 35-2 to 35-5. Output.
駆動部３５-1は、音響信号処理装置１０の加算部２２-1から出力されたディジタルの音響信号をアナログの音響信号に変換する。さらに、ユーザによって設定された利得あるいは予め設定されている利得で音響信号を増幅してスピーカ３０-1に供給して音響出力を行う。同様に、駆動部３５-2〜３５-5は、音響信号処理装置１０の加算部２２-2〜２２-5から出力されたディジタルの音響信号をアナログの音響信号に変換する処理や増幅する処理を行いスピーカ３０-2〜３０-5に供給して音響出力を行う。 The driving unit 35-1 converts the digital acoustic signal output from the adding unit 22-1 of the acoustic signal processing device 10 into an analog acoustic signal. Further, the sound signal is amplified with a gain set by the user or a gain set in advance and supplied to the speaker 30-1 to perform sound output. Similarly, the driving units 35-2 to 35-5 convert the digital acoustic signal output from the adding units 22-2 to 22-5 of the acoustic signal processing apparatus 10 into an analog acoustic signal and amplify the processing. The sound is output to the speakers 30-2 to 30-5.
＜３．音響信号処理装置の動作＞
音響信号処理装置１０の制御部２０は、制御点で目的音が聴取できるようにフィルタ処理を行う。
<3. Operation of acoustic signal processing apparatus>
The control unit 20 of the acoustic signal processing device 10 performs a filter process so that the target sound can be heard at the control point.
上述したように、制御点において目的音を聴取させることが可能となるフィルタＷ（ω）の設計は、式（９）のように擬似逆行列を用いるのが最も簡便ではあるが、必ずしも擬似逆行列を用いる必要はない。ここで、仮に使用する環境が理想的であり、床面や壁等による反射がなく、制御点とスピーカの間の伝達関数は距離による減衰と同じく距離による位相遅れのみによって記述できる場合について考える。このとき、伝達関数Ｇ（ω）のｎ行ｍ列目の成分、すなわちｎ番目の制御点とｍ番目のスピーカの間の伝達関数Ｇn,m（ω）は音速ｃと制御点とスピーカの間の距離ｒn,m、虚数単位ｊを用いて式（１０）のように表すことができる。
このとき、共役転置行列Ｇ（ω）＊は、各スピーカから各制御点までの距離による位相遅れを補償し、制御点において各スピーカからの信号が強めあう焦点を形成するたの超指向性ビームフォーミングフィルタとして働く。また、残った項（Ｇ（ω）Ｇ（ω）＊）−１は、Ｇ（ω）＊によって各制御点に向けて放たれた指向性ビームの信号が他の制御点に対して漏れ出した成分を打ち消すためのクロストークキャンセラとして働く。 At this time, the conjugate transpose matrix G (ω) * compensates for the phase lag due to the distance from each speaker to each control point, and forms a focal point where signals from each speaker strengthen at the control point. Works as a forming filter. Further, the remaining term (G (ω) G (ω) * ) −1 leaks the signal of the directional beam emitted toward each control point by G (ω) * to other control points. Acts as a crosstalk canceller to counteract the components.
そこで、Ｍ×Ｎ行列である関数Ｂ（ω）を用いて、フィルタＷ（ω）を式（１１）に基づき算出する。
なお、式（１１）の各部位の働きの模式図を図７に示す。このビームフォーミングフィルタＢ（ω）の設計法について考えるため、Ｂ（ω）＝Ｇ（ω）＊とした場合の制御点付近の音圧分布について考える。ここで、図８に示したようなスピーカと聴取領域の配置例において、アレイスピーカの中心から距離ｒの位置に制御点があるものとする。このとき、制御点周辺の音圧分布は、距離ｒがスピーカアレイの径より十分大きい場合、フラウンホーファ回折の原理によりスピーカアレイ面での音圧分布と制御点を含む面での音圧分布が空間的なフーリエ変換対の関係になることが知られている。そのため、アレイ外側のスピーカを弱く、内側のスピーカを強くする等の処理によって、制御点面の空間高周波成分を抑えることで制御点でのエリア径を拡大する。例えば図９に示すように、アレイ外側のスピーカを弱く、内側のスピーカを強くする処理を行うと、制御点周辺の位置の音圧分布は破線（処理を行っていない場合）から実線（処理を行った場合）で示す特性となり、音圧レベルが高い領域を広げることができる。また、アレイ外側のスピーカを弱く、内側のスピーカを強くする処理を行う場合、外側のスピーカを弱く内側のスピーカを強くなるように対角成分を設定した対角行列Ｄを用いて、Ｂ（ω）＝ＤＧ（ω）＊としてフィルタ設計を行えばよい。この処理を高周波ほど強く、低周波ほど弱くかけることによって周波数ごとのエリア径の差異を緩和することができる。 In addition, the schematic diagram of the action | operation of each site | part of Formula (11) is shown in FIG. In order to consider the design method of the beam forming filter B (ω), the sound pressure distribution near the control point when B (ω) = G (ω) * is considered. Here, in the arrangement example of the speaker and the listening area as shown in FIG. 8, it is assumed that the control point is located at a distance r from the center of the array speaker. At this time, when the distance r is sufficiently larger than the diameter of the speaker array, the sound pressure distribution around the control point is spatially distributed between the sound pressure distribution on the speaker array surface and the surface including the control point according to the Fraunhofer diffraction principle. It is known that it becomes a relation of a typical Fourier transform pair. For this reason, the area diameter at the control point is increased by suppressing the spatial high frequency component on the control point surface by processing such as weakening the speaker outside the array and strengthening the speaker inside. For example, as shown in FIG. 9, when processing is performed to weaken the speakers outside the array and strengthen the speakers inside, the sound pressure distribution around the control point is changed from a broken line (when processing is not performed) to a solid line (processing is performed). If it is performed), the region having a high sound pressure level can be expanded. In addition, when performing processing for weakening the outside speaker and strengthening the inside speaker, a diagonal matrix D in which diagonal components are set so that the outside speaker is weak and the inside speaker is strong is used, and B (ω ) = DG (ω) * . By applying this process to a higher frequency and weaker to a lower frequency, the difference in area diameter for each frequency can be reduced.
対応関係を示す行列Ａ（ω）を例えば式（１２）に設定すると、ｓ1（ω）にいては異なる位置に存在する２つの制御点において、同時に同じ強さの音を提示するという条件となる。同様に、ｓ2（ω）にいても異なる位置に存在する２つの制御点において、同時に同じ強さの音を提示するという条件となる。このような条件下では、制御点の数を増やした際にＷ（ω）の解が不安定になりやすい。したがって、アレイの中心から制御点までの距離ｒnを用いて行列Ａ（ω）の下記成分を式（１３）を用いて設定することで、このような影響を低減することが可能となる。
伝達関数Ｇ（ω）の取得については、上述の式（１０）に示したように理想的な伝達関数を仮定して使用する他に、直接マイクを用いて伝達関数を計測して用いることが考えられる。その際に用いるマイクは、全指向性のマイクを用いることが考えられる。しかし、精密な伝達関数を必要とするような場合においては、マイクがその場所にある時の伝達関数と人間の体がそこにあるときの伝達関数の間の差異や人の頭部伝達関数による影響をも考慮しなければならない。そのため、ダミーヘッドを用いて計測する、あるいはマイクによって測定された伝達関数に方向別の頭部伝達関数を重畳することによって影響を考慮した伝達関数を取得することで分離性能を向上させることが可能になる。 Regarding the acquisition of the transfer function G (ω), in addition to using an ideal transfer function as shown in the above equation (10), the transfer function may be directly measured using a microphone. Conceivable. It is conceivable that an omnidirectional microphone is used as the microphone used at that time. However, in cases where a precise transfer function is required, it depends on the difference between the transfer function when the microphone is in place and the transfer function when the human body is there, or the human head transfer function. The impact must also be taken into account. Therefore, it is possible to improve separation performance by acquiring a transfer function that takes into account the influence by measuring with a dummy head or superimposing a head-related transfer function according to direction on the transfer function measured by a microphone. become.
また、スピーカアレイを構成するスピーカの間隔は、必ずしも一定である必要はない。特表平９−５１２１５９号公報にみられるように、スピーカ間隔を対数分布に従うように配置するなどスピーカ間隔を不均等とすることにより、フィルタＢ（ω）によって作り出される指向特性のサイドローブを低減することが可能である。 Further, the interval between the speakers constituting the speaker array is not necessarily constant. As seen in Japanese National Publication No. 9-512159, side lobes of directional characteristics produced by the filter B (ω) are reduced by making the speaker intervals non-uniform, for example, by arranging the speaker intervals so as to follow a logarithmic distribution. Is possible.
ここで、図８に示した配置例において、聴取領域内に制御点を設けた場合の音圧分布のシミュレーション結果を図１０〜図１２に例示している。なお、図８における距離は単位を「ｍｍ」としている。また、図１０〜図１２において、黒色の点線で示す聴取領域Ｕａは、音が聞こえるように設定した領域、白色の点線で示す聴取領域Ｕｂは、音が聞こえないように設定した領域を示している。 Here, in the arrangement example shown in FIG. 8, simulation results of the sound pressure distribution when the control points are provided in the listening area are illustrated in FIGS. 10 to 12. Note that the unit of the distance in FIG. 8 is “mm”. 10 to 12, a listening area Ua indicated by a black dotted line indicates an area set so that sound can be heard, and a listening area Ub indicated by a white dotted line indicates an area set so that sound cannot be heard. Yes.
図１０は、１ｋＨｚの信号成分について聴取領域の中央に１つの制御点を設けた場合の音圧レベルの分布を例示している。聴取領域Ｕａでは音圧レベルの変化が少なく高い音圧レベルが得られている。聴取領域Ｕｂでは音圧レベルの変化が少なく低い音圧レベルとされている。すなわち、聴取領域Ｕａ内では１ｋＨｚの信号成分の音が聞こえて、聴取領域Ｕｂ内では１ｋＨｚの信号成分の音が聞こえないように制御することができる。 FIG. 10 illustrates the distribution of sound pressure levels when one control point is provided at the center of the listening area for a 1 kHz signal component. In the listening area Ua, a change in the sound pressure level is small and a high sound pressure level is obtained. In the listening area Ub, the sound pressure level is small and the sound pressure level is low. That is, it is possible to control so that the sound of the signal component of 1 kHz can be heard in the listening area Ua and the sound of the signal component of 1 kHz cannot be heard in the listening area Ub.
図１１は、４ｋＨｚの信号成分についての音圧レベルの分布を例示している。また、図１１の（Ａ）は聴取領域の中央に１つの制御点を設けた場合、図１１の（Ｂ）は聴取領域の中央の制御点の両側にも制御点を設けた場合を示している。図１１の（Ａ）のように、制御点が１つの場合、聴取領域Ｕａ内で音圧レベルの変化が生じて音圧レベルが低い領域が生じている。同様に、聴取領域Ｕｂ内で音圧レベルの変化が生じて音圧レベルの高い領域が生じている。すなわち、聴取領域Ｕａ内で４ｋＨｚの信号成分の音が聞こえ難い領域や、聴取領域Ｕｂ内で４ｋＨｚの信号成分の音が聞こえてしまう領域が生じてしまう。 FIG. 11 illustrates the distribution of sound pressure levels for a signal component of 4 kHz. 11A shows a case where one control point is provided in the center of the listening area, and FIG. 11B shows a case where control points are provided on both sides of the central control point in the listening area. Yes. As shown in FIG. 11A, when the number of control points is one, a change in the sound pressure level occurs in the listening area Ua, resulting in an area where the sound pressure level is low. Similarly, a change in sound pressure level occurs in the listening area Ub, resulting in an area where the sound pressure level is high. That is, an area where it is difficult to hear the sound of the 4 kHz signal component in the listening area Ua and an area where the sound of the 4 kHz signal component is heard in the listening area Ub are generated.
ここで、図１１の（Ｂ）に示すように、制御点が３つの場合、聴取領域Ｕａ内では音圧レベルの変化が少なく高い音圧レベルが得られる。同様に、聴取領域Ｕｂ内では音圧レベルの変化が少なく低い音圧レベルが得られる。すなわち、聴取領域Ｕａ内では４ｋＨｚの信号成分の音が聞こえて、聴取領域Ｕｂ内では４ｋＨｚの信号成分の音が聞こえないように制御することができる。 Here, as shown in FIG. 11B, when there are three control points, there is little change in the sound pressure level in the listening area Ua, and a high sound pressure level is obtained. Similarly, there is little change in the sound pressure level in the listening area Ub, and a low sound pressure level can be obtained. That is, it is possible to control so that the sound of the 4 kHz signal component can be heard in the listening area Ua and the sound of the 4 kHz signal component cannot be heard in the listening area Ub.
図１２は、８ｋＨｚの信号成分についての音圧レベルの分布を例示している。また、図１２の（Ａ）は聴取領域の中央に１つの制御点を設けた場合、図１２の（Ｂ）は聴取領域の中央の制御点の両側にも制御点を設けた場合、図１２の（Ｃ）はさらに両側に制御点を設けた場合を示している。図１２の（Ａ）のように、制御点が１つの場合、聴取領域Ｕａ内で音圧レベルの変化が生じて音圧レベルが低い領域が生じている。同様に、聴取領域Ｕｂ内で音圧レベルの変化が生じて音圧レベルの高い領域が生じている。すなわち、聴取領域Ｕａ内で８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえ難い領域や、聴取領域Ｕｂ内で８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえてしまう領域が生じてしまう。 FIG. 12 illustrates the distribution of sound pressure levels for a signal component of 8 kHz. 12A shows a case where one control point is provided at the center of the listening area, and FIG. 12B shows a case where control points are provided on both sides of the control point at the center of the listening area. (C) shows a case where control points are further provided on both sides. As shown in FIG. 12A, when the number of control points is one, a change in the sound pressure level occurs in the listening area Ua, resulting in an area where the sound pressure level is low. Similarly, a change in sound pressure level occurs in the listening area Ub, resulting in an area where the sound pressure level is high. That is, an area where it is difficult to hear the sound of the 8 kHz signal component in the listening area Ua and an area where the sound of the 8 kHz signal component is heard in the listening area Ub are generated.
また、図１２の（Ｂ）に示すように、制御点が３つの場合、聴取領域Ｕａ内では制御点が１つの場合に比べて音圧レベルが低下している領域は少ないが、音圧レベルの低下する領域が生じている。同様に、聴取領域Ｕｂ内では制御点が１つの場合に比べて音圧レベルが高くなっている領域は少ないが、音圧レベルの高い領域が生じている。すなわち、聴取領域Ｕａ内で８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえ難い領域や、聴取領域Ｕｂ内で８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえてしまう領域を少なくすることはできる。しかし、聴取領域Ｕａ内で８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえ難い領域や、聴取領域Ｕｂ内で８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえてしまう領域を無くすことはできない。 Also, as shown in FIG. 12B, when the number of control points is three, the sound pressure level is less in the listening area Ua than in the case of one control point, but the sound pressure level is low. There is a region where the decrease occurs. Similarly, in the listening area Ub, there are few areas where the sound pressure level is higher than in the case where there is one control point, but there are areas where the sound pressure level is high. That is, it is possible to reduce the area where it is difficult to hear the sound of the 8 kHz signal component in the listening area Ua and the area where the sound of the 8 kHz signal component is heard in the listening area Ub. However, it is not possible to eliminate a region where it is difficult to hear the sound of the 8 kHz signal component in the listening region Ua and a region where the sound of the 8 kHz signal component is heard in the listening region Ub.
ここで、図１２の（Ｃ）に示すように、制御点が５つの場合、聴取領域Ｕａ内では音圧レベルの変化が少なく高い音圧レベルが得られる。同様に、聴取領域Ｕｂ内では音圧レベルの変化が少なく低い音圧レベルが得られる。すなわち、聴取領域Ｕａ内では８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえて、聴取領域Ｕｂ内では８ｋＨｚの信号成分の音が聞こえないように制御することができる。 Here, as shown in FIG. 12C, when there are five control points, a high sound pressure level is obtained with little change in the sound pressure level in the listening area Ua. Similarly, there is little change in the sound pressure level in the listening area Ub, and a low sound pressure level can be obtained. That is, it is possible to control so that the sound of the signal component of 8 kHz can be heard in the listening area Ua and the sound of the signal component of 8 kHz cannot be heard in the listening area Ub.
このように、高域信号に対しては制御点を増加させることで、高域信号についての聴取領域を拡大できる。したがって、生成される聴取領域の大きさが周波数帯ごとにばらつくことを抑え、より広い周波数帯において所望の聴取領域を生成できることから、提示される音響信号の高音質化が実現される。また、聴取領域の拡大により、聴者が多少聴く位置から動いてしまっても十分な効果が得られるという利便性が実現される。 Thus, by increasing the control points for the high frequency signal, the listening area for the high frequency signal can be expanded. Therefore, since the size of the generated listening area can be suppressed from varying for each frequency band, and a desired listening area can be generated in a wider frequency band, the sound quality of the presented acoustic signal can be improved. Further, the enlargement of the listening area realizes the convenience that a sufficient effect can be obtained even if the listener moves slightly from the listening position.
聴取領域に設ける制御点の配置処理は、図１３に示すフローチャートに示す処理を行えばよい。また、制御点の変更は、予め設定した周波数成分よりも高い周波数成分について、高域信号成分以下の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置するようにする。例えば聴取領域の大きさを人間の頭の大きさを基準に定めた場合、波長が約３４ｃｍとなる周波数１ｋＨｚ付近の値を境として聴取領域ごとの制御点の数が１か１より多くするかを決定する。 The control point arrangement process provided in the listening area may be performed as shown in the flowchart of FIG. Further, the control points are changed by arranging a plurality of frequency components higher than a preset frequency component within a focal point connecting signal components equal to or lower than the high frequency signal component. For example, if the size of the listening area is determined based on the size of the human head, whether the number of control points for each listening area should be 1 or more than 1 with a value near a frequency of 1 kHz at which the wavelength is about 34 cm as a boundary. To decide.
本技術で提示できる周波数帯は、スピーカアレイの条件や聴取領域の位置関係等によって制限を受ける。例えば、上限となる周波数は、制御点の最大数（すなわちアレイ中のスピーカの個数）と聴取領域の大きさによって定まる。制御点によってカバーできる範囲が聴取領域に比べ無視できないほど小さくなるような周波数成分に関しては、ローパスフィルタ等によって再生を制限することが好ましい。また、下限となる周波数については、聴取領域間の距離によって定まる。例えば聴取領域が、中心間の距離を１ｍとして３つ配置されており、それぞれについて全く別の音を提示する場合、波長が１ｍを大きく超えるような周波数成分に関しては原理上分離が困難である。このため、逆行列（Ｇ（ω）Ｂ（ω））−１が存在しなくなるなどフィルタを不安定にする。したがって、ハイパスフィルタ等によって再生を制限することが好ましい。 The frequency band that can be presented by the present technology is limited by the conditions of the speaker array, the positional relationship of the listening area, and the like. For example, the upper limit frequency is determined by the maximum number of control points (that is, the number of speakers in the array) and the size of the listening area. It is preferable to limit the reproduction with a low-pass filter or the like for a frequency component whose range that can be covered by the control point is so small that it cannot be ignored compared to the listening area. The lower limit frequency is determined by the distance between the listening areas. For example, three listening areas are arranged with a distance of 1 m between the centers, and when presenting completely different sounds for each, it is difficult in principle to separate frequency components whose wavelengths greatly exceed 1 m. For this reason, the filter is made unstable, for example, the inverse matrix (G (ω) B (ω)) −1 does not exist. Therefore, it is preferable to restrict reproduction by a high-pass filter or the like.
ステップＳＴ１で音響信号処理装置１０は、初期設定を行う。音響信号処理装置１０は、フィルタ設計の初期値として例えば周波数成分「ω」を下限周波数「ωL」に設定する。また、制御点の数「Ｎ」を目的聴取領域の数「Ｎs」に設定してステップＳＴ２に進む。 In step ST1, the acoustic signal processing apparatus 10 performs initial setting. The acoustic signal processing apparatus 10 sets, for example, the frequency component “ω” to the lower limit frequency “ωL” as an initial value of the filter design. Further, the number “N” of control points is set to the number “Ns” of target listening areas, and the process proceeds to step ST2.
ステップＳＴ２で音響信号処理装置１０は、Ｎ個の制御点を目的聴取領域内に均等配置する。音響信号処理装置１０は、例えば制御点が１つである場合、目的聴取領域内の中央に配置する。また、制御点が３つである場合、目的聴取領域内を３等分して、各領域の中央に制御点を配置してステップＳＴ３に進む。 In step ST2, the acoustic signal processing device 10 equally arranges N control points in the target listening area. For example, when there is one control point, the acoustic signal processing device 10 is arranged at the center in the target listening area. If there are three control points, the target listening area is divided into three equal parts, the control points are arranged at the center of each area, and the process proceeds to step ST3.
ステップＳＴ３で音響信号処理装置１０は、フィルタＷを求める。音響信号処理装置１０は、式（１１）に基づきフィルタＷ（ω）を算出してステップＳＴ４に進む。 In step ST3, the acoustic signal processing device 10 obtains the filter W. The acoustic signal processing device 10 calculates the filter W (ω) based on the equation (11), and proceeds to step ST4.
ステップＳＴ４で音響信号処理装置１０は、シミュレーションを行う。音響信号処理装置１０は、ステップＳＴ３で算出したフィルタＷ（ω）で音響出力を行ったときの聴取領域内の音圧レベルの数値シミュレーションを行いステップＳＴ５に進む。 In step ST4, the acoustic signal processing apparatus 10 performs a simulation. The acoustic signal processing apparatus 10 performs numerical simulation of the sound pressure level in the listening area when sound output is performed with the filter W (ω) calculated in step ST3, and the process proceeds to step ST5.
ステップＳＴ５で音響信号処理装置１０は、目的聴取領域が所定以上充足されたか判別する。音響信号処理装置１０は、目的聴取領域内において、許容可能な音圧レベル範囲がどの程度の割合であるか判別して、所定割合以下である場合はステップＳＴ６に進み、所定割合よりも高い場合にはステップＳＴ８に進む。 In step ST <b> 5, the acoustic signal processing device 10 determines whether or not the target listening area is more than a predetermined level. The acoustic signal processing device 10 determines how much the allowable sound pressure level range is within the target listening area. If the acoustic signal processing device 10 is below the predetermined ratio, the process proceeds to step ST6 and is higher than the predetermined ratio. Then, the process proceeds to step ST8.
ステップＳＴ６で音響信号処理装置１０は、スピーカの数「Ｍ」から１を減算した値「Ｍ−１」よりも制御点の数Ｎが少ないか判別する。音響信号処理装置１０は、「Ｎ＜Ｍ−１」の条件を満たす場合、ステップＳＴ７に進み、条件を満たさない場合ステップＳＴ１１に進む。 In step ST <b> 6, the acoustic signal processing device 10 determines whether the number N of control points is smaller than the value “M−1” obtained by subtracting 1 from the number “M” of speakers. The acoustic signal processing apparatus 10 proceeds to step ST7 when the condition “N <M−1” is satisfied, and proceeds to step ST11 when the condition is not satisfied.
ステップＳＴ７で音響信号処理装置１０は、制御点の数Ｎを１増加してステップＳＴ２に戻る。 In step ST7, the acoustic signal processing apparatus 10 increases the number N of control points by 1, and returns to step ST2.
ステップＳＴ８で音響信号処理装置１０は、目的聴取領域に対して生成した領域が大きすぎないか判別する。音響信号処理装置１０は、周波数成分「ω」において制御点の数を「Ｎ」とした場合に生成される聴取領域と、目的聴取領域のサイズを比較する。音響信号処理装置１０は、目的聴取領域に比べて生成した聴取領域が大きすぎる場合、例えば生成される聴取領域が目的聴取領域よりも大きく、所定の割合を超えている場合はステップＳＴ９に進む。また、音響信号処理装置１０は、生成した聴取領域が大きすぎない場合にステップＳＴ１１に進む。 In step ST <b> 8, the acoustic signal processing device 10 determines whether the area generated for the target listening area is too large. The acoustic signal processing device 10 compares the size of the listening area generated when the number of control points is “N” in the frequency component “ω” with the size of the target listening area. The acoustic signal processing apparatus 10 proceeds to step ST9 when the generated listening area is too large compared to the target listening area, for example, when the generated listening area is larger than the target listening area and exceeds a predetermined ratio. The acoustic signal processing apparatus 10 proceeds to step ST11 when the generated listening area is not too large.
ステップＳＴ９で音響信号処理装置１０は、制御点の数「Ｎ」が目的聴取領域の数「Ｎｓ」よりも大きいか判別する。音響信号処理装置１０は、制御点の数「Ｎ」が目的聴取領域の数「Ｎｓ」よりも大きい場合、ステップＳＴ１０に進み、大きくない場合にステップＳＴ１１に進む。 In step ST <b> 9, the acoustic signal processing device 10 determines whether the number “N” of control points is larger than the number “Ns” of target listening areas. The acoustic signal processing apparatus 10 proceeds to step ST10 when the number “N” of control points is larger than the number “Ns” of the target listening areas, and proceeds to step ST11 when it is not larger.
ステップＳＴ１０で音響信号処理装置１０は、制御点の間隔を狭めて配置する。音響信号処理装置１０は、制御点の数「Ｎ」とした場合に生成される聴取領域が広く、制御点の数が聴取領域の数よりも多いことから、生成される聴取領域が狭くなるように制御点の間隔を狭めてステップＳＴ３に戻る。 In step ST10, the acoustic signal processing device 10 is arranged with the interval between the control points narrowed. The acoustic signal processing apparatus 10 has a wide listening area when the number of control points is “N”, and the number of control points is larger than the number of listening areas, so that the generated listening area is narrow. The interval between the control points is narrowed to return to step ST3.
ステップＳＴ１１で音響信号処理装置１０は、周波数成分「ω」が上限周波数「ωH」を超えているか判別する。音響信号処理装置１０は、周波数成分「ω」が上限周波数「ωH」を超えていない場合にステップＳＴ１２に進み、周波数成分「ω」が上限周波数「ωH」を超えた場合に処理を終了する。 In step ST <b> 11, the acoustic signal processing device 10 determines whether the frequency component “ω” exceeds the upper limit frequency “ωH”. The acoustic signal processing apparatus 10 proceeds to step ST12 when the frequency component “ω” does not exceed the upper limit frequency “ωH”, and ends the process when the frequency component “ω” exceeds the upper limit frequency “ωH”.
ステップＳＴ１２で音響信号処理装置１０は、周波数成分「ω」を更新する。音響信号処理装置１０は、ステップＳＴ２からステップＳＴ９の処理を行うことにより、周波数成分「ω」に対して目的の聴取領域を生成できる制御点の数や配置を決定できる。したがって、周波数成分「ω」を所定周波数分だけ高い周波数に変更してステップＳＴ２に戻り、新たな周波数成分に対して目的の聴取領域を生成できる制御点の数や配置を決定する処理を行う。 In step ST12, the acoustic signal processing device 10 updates the frequency component “ω”. The acoustic signal processing apparatus 10 can determine the number and arrangement of control points that can generate a target listening area for the frequency component “ω” by performing the processing from step ST2 to step ST9. Therefore, the frequency component “ω” is changed to a frequency that is higher by a predetermined frequency, and the process returns to step ST2, and processing for determining the number and arrangement of control points that can generate a target listening area for the new frequency component is performed.
このような処理を行うと、例えば、図１１の（Ａ）のように、聴取領域Ｕａにおいて音圧レベルが低下していない領域や聴取領域Ｕｂにおいて音圧レベルが高くなっていない領域の割合が所定割合以下の場合には制御点の数を増やして、図１１の（Ｂ）のように、目的の聴取領域を生成できる。また、図１１の周波数に対する処理が完了すると、その後図１２に示す周波数の処理が行われて、図１２の（Ｃ）のように、目的の聴取領域を生成できる。 When such processing is performed, for example, as shown in FIG. 11A, the ratio of the area where the sound pressure level is not lowered in the listening area Ua and the area where the sound pressure level is not high in the listening area Ub is obtained. When the ratio is less than the predetermined ratio, the number of control points is increased, and a target listening area can be generated as shown in FIG. When the processing for the frequency shown in FIG. 11 is completed, the frequency processing shown in FIG. 12 is performed thereafter, and a target listening area can be generated as shown in FIG.
＜４．音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成（単一の音響信号処理装置によって作り出した単一の聴取領域に対して単一のコンテンツを提示する場合）＞
図１４は、音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成として、１台の機器で１つの聴取領域に対して単一のコンテンツを提示する場合を例示している。音響信号処理装置１０は、入力される音響信号が１つであることから、分割部１５は、１つの帯域分割フィルタ１６を用いて構成されている。制御部２０は、上述のように音響信号の位相やゲイン調整を行う位相・ゲイン調整フィルタ２１-high，２１-mid，２１-lowとフィルタ処理後の信号を加算する加算部２２-1〜２２-5を備えている。また、音響信号処理装置１０には複数のスピーカ３０-1〜３０-5が接続される。さらに、制御部２０で生成された音響出力信号に基づきスピーカ３０-5を駆動する駆動部３５-1、同様にスピーカ３０-2〜３０-5を駆動する駆動部３５-2〜３５-5が設けられている。
<4. Other configuration of sound system using sound signal processing device (when presenting a single content to a single listening area created by a single sound signal processing device)>
FIG. 14 illustrates a case where a single content is presented to one listening area by one device as another configuration of the acoustic system using the acoustic signal processing device. In the acoustic signal processing device 10, since the input acoustic signal is one, the dividing unit 15 is configured using one band dividing filter 16. As described above, the control unit 20 adds the phase / gain adjustment filters 21-high, 21-mid, and 21-low for adjusting the phase and gain of the acoustic signal and the added signals 22-1 to 22-22 after the filter processing. -5. The acoustic signal processing apparatus 10 is connected to a plurality of speakers 30-1 to 30-5. Furthermore, a drive unit 35-1 for driving the speaker 30-5 based on the sound output signal generated by the control unit 20, and similarly, drive units 35-2 to 35-5 for driving the speakers 30-2 to 30-5 are provided. Is provided.
帯域分割フィルタ１６は、入力された音響信号Ｓ1を３つの周波数帯に分割する。帯域分割フィルタ１６は、最も高い周波数帯の信号を制御部２０の位相・ゲイン調整フィルタ２１-high、次に高い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-mid、最も低い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowに出力する。 The band division filter 16 divides the input acoustic signal S1 into three frequency bands. The band-splitting filter 16 outputs the signal of the highest frequency band to the phase / gain adjustment filter 21-high of the control unit 20, the signal of the next highest frequency band to the phase / gain adjustment filter 21-mid, and the signal of the lowest frequency band. Output to the phase / gain adjustment filter 21-low.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、帯域分割フィルタ１６から供給された最も高い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-high adjusts the phase and gain of the signal in the highest frequency band supplied from the band division filter 16 so that the target sound is obtained at the control point, and the sound for each speaker. Generate a signal. The phase / gain adjustment filter 21-high outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-high outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、帯域分割フィルタ１６から供給された２番目に高い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-mid adjusts the phase and gain of the signal in the second highest frequency band supplied from the band division filter 16 so that the target sound is obtained at the control point. The acoustic signal is generated. The phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowは、帯域分割フィルタ１６から供給された最も低い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-low adjusts the phase and gain of the signal in the lowest frequency band supplied from the band division filter 16 so that the target sound is obtained at the control point, and the sound for each speaker. Generate a signal. The phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-low outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
加算部２２-1は、位相・ゲイン調整フィルタ２１-higt，２１-mid，２１-lowから供給された音響信号を加算して駆動部３５-1に出力する。同様に、加算部２２-2〜２２-5は、位相・ゲイン調整フィルタ２１-higt，２１-mid，２１-lowから供給された音響信号を加算して駆動部３５-2〜３５-5に出力する。 The adder 22-1 adds the acoustic signals supplied from the phase / gain adjustment filters 21-higt, 21-mid, and 21-low, and outputs the result to the drive unit 35-1. Similarly, the addition units 22-2 to 22-5 add the acoustic signals supplied from the phase / gain adjustment filters 21-higt, 21-mid, and 21-low to the drive units 35-2 to 35-5. Output.
駆動部３５-1は、音響信号処理装置１０の加算部２２-1から出力されたディジタルの音響信号をアナログの音響信号に変換する。さらに、ユーザによって設定された利得あるいは予め設定されている利得で音響信号を増幅してスピーカ３０-1に供給して音響出力を行う。同様に、駆動部３５-2〜３５-5は、音響信号処理装置１０の加算部２２-2〜２２-5から出力されたディジタルの音響信号をアナログの音響信号に変換する処理や増幅する処理を行いスピーカ３０-2〜３０-5に供給して音響出力を行う。 The driving unit 35-1 converts the digital acoustic signal output from the adding unit 22-1 of the acoustic signal processing device 10 into an analog acoustic signal. Further, the sound signal is amplified with a gain set by the user or a gain set in advance and supplied to the speaker 30-1 to perform sound output. Similarly, the driving units 35-2 to 35-5 convert the digital acoustic signal output from the adding units 22-2 to 22-5 of the acoustic signal processing apparatus 10 into an analog acoustic signal and amplify the processing. The sound is output to the speakers 30-2 to 30-5.
このように構成された音響信号処理装置１０は、周波数帯ごとに制御点の数や配置を制御することで、１つの聴取領域においてのみ高音質な音響を聴取できるようになる。 The acoustic signal processing apparatus 10 configured as described above can listen to high-quality sound only in one listening area by controlling the number and arrangement of control points for each frequency band.
＜５．音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成（単一の音響信号処理装置によって作り出した複数の聴取領域に対して複数のコンテンツを提示する場合）＞
図１５は、音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成として、１台の音響信号処理装置で例えば２つの聴取領域で別々のコンテンツを提示する場合を例示している。音響信号処理装置１０の分割部１５は、２つの帯域分割フィルタ１６-1，１６-2を用いて構成されている。制御部２０は、音響信号の位相やゲイン調整を行う位相・ゲイン調整フィルタ２１-high，２１-mid，２１-lowとフィルタ処理後の信号を加算する加算部２２-1〜２２-5を備えている。また、音響信号処理装置１０には複数のスピーカ３０-1〜３０-5が接続される。さらに、制御部２０で生成された音響出力信号に基づきスピーカ３０-1を駆動する駆動部３５-1、同様にスピーカ３０-2〜３０-5を駆動する駆動部３５-2〜３５-5が設けられている。
<5. Other configuration of acoustic system using acoustic signal processing device (when presenting a plurality of contents to a plurality of listening areas created by a single acoustic signal processing device)>
FIG. 15 illustrates a case where different contents are presented in, for example, two listening areas with one acoustic signal processing device as another configuration of the acoustic system using the acoustic signal processing device. The dividing unit 15 of the acoustic signal processing device 10 is configured using two band dividing filters 16-1 and 16-2. The control unit 20 includes phase / gain adjustment filters 21-high, 21-mid, 21-low for adjusting the phase and gain of the acoustic signal and addition units 22-1 to 22-5 for adding the signals after the filter processing. ing. The acoustic signal processing apparatus 10 is connected to a plurality of speakers 30-1 to 30-5. Furthermore, a drive unit 35-1 for driving the speaker 30-1 based on the sound output signal generated by the control unit 20, and similarly, drive units 35-2 to 35-5 for driving the speakers 30-2 to 30-5 are provided. Is provided.
帯域分割フィルタ１６-1は、入力された音響信号Ｓ1を３つの周波数帯に分割する。帯域分割フィルタ１６-1は、最も高い周波数帯の信号を制御部２０の位相・ゲイン調整フィルタ２１-high、次に高い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-mid、最も低い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowに出力する。 The band division filter 16-1 divides the input acoustic signal S1 into three frequency bands. The band-splitting filter 16-1 uses the signal of the highest frequency band as the phase / gain adjustment filter 21-high of the control unit 20, the signal of the next highest frequency band as the phase / gain adjustment filter 21-mid, and the signal of the lowest frequency band. The signal is output to the phase / gain adjustment filter 21-low.
帯域分割フィルタ１６-2は、入力された音響信号Ｓ2を３つの周波数帯に分割する。帯域分割フィルタ１６-2は、最も高い周波数帯の信号を制御部２０の位相・ゲイン調整フィルタ２１-high、次に高い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-mid、最も低い周波数帯の信号を位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowに出力する。 The band division filter 16-2 divides the input acoustic signal S2 into three frequency bands. The band division filter 16-2 uses a signal of the highest frequency band for the phase / gain adjustment filter 21-high of the control unit 20, a signal of the next highest frequency band for the phase / gain adjustment filter 21-mid, and a signal of the lowest frequency band. The signal is output to the phase / gain adjustment filter 21-low.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、帯域分割フィルタ１６-1，１６-2から供給された最も高い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-highは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-high adjusts the phase and gain so that the target sound is obtained at the control point for the signal in the highest frequency band supplied from the band division filters 16-1 and 16-2. To generate an acoustic signal for each speaker. The phase / gain adjustment filter 21-high outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-high outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、帯域分割フィルタ１６-1，１６-2から供給された２番目に高い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-mid adjusts the phase and gain so that the target sound can be obtained at the control point for the signal of the second highest frequency band supplied from the band division filters 16-1 and 16-2. Adjustment is performed to generate an acoustic signal for each speaker. The phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowは、帯域分割フィルタ１６-1，１６-2から供給された最も低い周波数帯の信号に対して、制御点で目的音が得られるように位相やゲインの調整を行い、スピーカごとの音響信号を生成する。位相・ゲイン調整フィルタ２１-midは、スピーカ３０-1で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-1に出力する。同様に、位相・ゲイン調整フィルタ２１-lowは、スピーカ３０-2〜３０-5で音響出力を行うために生成した音響信号を加算部２２-2〜２２-5に出力する。 The phase / gain adjustment filter 21-low adjusts the phase and gain so that the target sound can be obtained at the control point for the signal in the lowest frequency band supplied from the band division filters 16-1 and 16-2. To generate an acoustic signal for each speaker. The phase / gain adjustment filter 21-mid outputs the acoustic signal generated for the acoustic output from the speaker 30-1 to the adding unit 22-1. Similarly, the phase / gain adjustment filter 21-low outputs the sound signal generated for sound output from the speakers 30-2 to 30-5 to the adders 22-2 to 22-5.
加算部２２-1は、位相・ゲイン調整フィルタ２１-higt，２１-mid，２１-lowから供給された音響信号を加算して駆動部３５-1に出力する。同様に、加算部２２-2〜２２-5は、位相・ゲイン調整フィルタ２１-higt，２１-mid，２１-lowから供給された音響信号を加算して駆動部３５-2〜３５-5に出力する。 The adder 22-1 adds the acoustic signals supplied from the phase / gain adjustment filters 21-higt, 21-mid, and 21-low, and outputs the result to the drive unit 35-1. Similarly, the addition units 22-2 to 22-5 add the acoustic signals supplied from the phase / gain adjustment filters 21-higt, 21-mid, and 21-low to the drive units 35-2 to 35-5. Output.
駆動部３５-1は、音響信号処理装置１０の加算部２２-1から出力されたディジタルの音響信号をアナログの音響信号に変換する。さらに、ユーザによって設定された利得あるいは予め設定されている利得で音響信号を増幅してスピーカ３０-1に供給して音響出力を行う。同様に、駆動部３５-2〜３５-5は、音響信号処理装置１０の加算部２２-2〜２２-5から出力されたディジタルの音響信号をアナログの音響信号に変換する処理や増幅する処理を行いスピーカ３０-2〜３０-5に供給して音響出力を行う。 The driving unit 35-1 converts the digital acoustic signal output from the adding unit 22-1 of the acoustic signal processing device 10 into an analog acoustic signal. Further, the sound signal is amplified with a gain set by the user or a gain set in advance and supplied to the speaker 30-1 to perform sound output. Similarly, the driving units 35-2 to 35-5 convert the digital acoustic signal output from the adding units 22-2 to 22-5 of the acoustic signal processing apparatus 10 into an analog acoustic signal and amplify the processing. The sound is output to the speakers 30-2 to 30-5.
このように構成された音響信号処理装置１０は、周波数帯ごとに制御点の数や配置を制御することで、２つの聴取領域において別々のコンテンツの高音質な音響を聴取できるようになる。したがって、例えば一人の人間の右耳と左耳に別々の音声を提示することによるステレオ再生を高音質で実現できる。また、映画等のコンテンツを再生する際に、映像は単一画面として表示しながら、第１の聴取領域では元の言語の音声、第２の聴取領域では吹き替えの音声を高音質で提示できるようになる。また、第１の聴取領域では映画の音声、第２の聴取領域では別のコンテンツ例えば映画の解説等の音声を高音質で提示できるようになる。すなわち、音響を提示する場所や聴取者に応じて提示するコンテンツを分離することが可能となる。 The acoustic signal processing apparatus 10 configured as described above can listen to high-quality sound of different contents in two listening areas by controlling the number and arrangement of control points for each frequency band. Therefore, for example, stereo reproduction by presenting separate sounds to the right and left ears of one person can be realized with high sound quality. In addition, when content such as a movie is played back, while the video is displayed as a single screen, it is possible to present the voice in the original language in the first listening area and the dubbed voice in the second listening area with high sound quality. become. In addition, the sound of a movie can be presented with high sound quality in the first listening area, and another content such as a commentary on a movie can be presented in the second listening area. That is, it is possible to separate the content to be presented according to the location where the sound is presented and the listener.
＜６．音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成（複数の音響信号処理装置で複数コンテンツを再生場合）＞
図１６は、音響信号処理装置を用いた音響システムの他の構成として、２台の音響信号処理装置を用いて例えば２つの聴取領域で別々のコンテンツを提示する場合を例示している。
<6. Other configuration of acoustic system using acoustic signal processing device (when reproducing multiple contents with multiple acoustic signal processing devices)>
FIG. 16 illustrates a case where different contents are presented in, for example, two listening areas using two acoustic signal processing apparatuses as another configuration of the acoustic system using the acoustic signal processing apparatus.
第１の音響信号処理装置１０ａと第２の音響信号処理装置１０ｂは、それぞれ図１５に示す音響信号処理装置１０と同様に構成されている。第１の音響信号処理装置１０ａと第２の音響信号処理装置１０ｂは、それぞれ音響信号Ｓ1，Ｓ2に対する第１の聴取領域と第２の聴取領域を設定する。 The first acoustic signal processing device 10a and the second acoustic signal processing device 10b are configured similarly to the acoustic signal processing device 10 shown in FIG. The first acoustic signal processing device 10a and the second acoustic signal processing device 10b set a first listening area and a second listening area for the acoustic signals S1 and S2, respectively.
このように構成された音響信号処理装置１０ａ，１０ｂは、周波数帯ごとに制御点の数や配置を制御することで、２つの聴取領域において別々のコンテンツの高音質な音響を聴取できるようになる。したがって、音響を提示する場所や聴取者に応じて提示する複数コンテンツをコンテンツごとに分離して提示することが可能となる。例えば美術館で複数の絵が並んで展示されている場合や、複数の広告やディジタルサイネージなどが並んでいる場合において、それぞれの場所でそれぞれの解説音声や案内のみが聴取できるように聴取領域を設定することが可能となる。 The acoustic signal processing apparatuses 10a and 10b configured as described above can listen to high-quality sound of different contents in two listening areas by controlling the number and arrangement of control points for each frequency band. . Therefore, a plurality of contents to be presented according to the location where the sound is presented and the listener can be presented separately for each content. For example, when multiple pictures are displayed side by side in a museum, or when multiple advertisements or digital signage are lined up, the listening area is set so that only the explanation voice and guidance can be heard at each place. It becomes possible to do.
さらに、複数コンテンツの音響を提示する場合、１つのコンテンツの聴取領域では、他のコンテンツの音が聞こえないように制御点の数や配置を制御すれば、コンテンツをより確実に分離することができる。 Furthermore, when presenting the sound of a plurality of contents, the contents can be more reliably separated by controlling the number and arrangement of control points so that the sound of other contents cannot be heard in the listening area of one content. .
明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させる。または、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。 The series of processes described in the specification can be executed by hardware, software, or a combined configuration of both. When processing by software is executed, a program in which a processing sequence is recorded is installed and executed in a memory in a computer incorporated in dedicated hardware. Alternatively, the program can be installed and executed on a general-purpose computer capable of executing various processes.
例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory），ＭＯ（Magneto optical）ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、磁気ディスク、半導体メモリカード等のリムーバブル記録媒体に、一時的または永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。 For example, the program can be recorded in advance on a hard disk or ROM (Read Only Memory) as a recording medium. Alternatively, the program is temporarily or permanently stored on a removable recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), an MO (Magneto optical) disk, a DVD (Digital Versatile Disc), a magnetic disk, or a semiconductor memory card. Can be stored (recorded). Such a removable recording medium can be provided as so-called package software.
また、プログラムは、リムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトからＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等のネットワークを介して、コンピュータに無線または有線で転送してもよい。コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。 In addition to installing the program from the removable recording medium to the computer, the program may be transferred from the download site to the computer wirelessly or by wire via a network such as a LAN (Local Area Network) or the Internet. The computer can receive the program transferred in this way and install it on a recording medium such as a built-in hard disk.
なお、本技術は、上述した技術の実施の形態に限定して解釈されるべきではない。この技術の実施の形態は、例示という形態で本技術を開示しており、本技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施の形態の修正や代用をなし得ることは自明である。すなわち、本技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。 Note that the present technology should not be construed as being limited to the embodiments of the technology described above. The embodiments of this technology disclose the present technology in the form of examples, and it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiments without departing from the gist of the present technology. In other words, in order to determine the gist of the present technology, the claims should be taken into consideration.
また、本技術の音響信号処理装置は以下のような構成も取ることができる。
（１） 入力音響信号の帯域分割を行う分割部と、
複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記分割部で分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記分割部で分割された前記高域信号成分以下の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する制御部と
を備える音響信号処理装置。
（２） 前記制御部は、複数のスピーカの中心から前記焦点までの距離を用いて、前記分割された信号成分の位相とゲインの制御を行い、該高域信号成分の結ぶ焦点を、前記分割部で分割された前記高域信号成分以下の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する（１）に記載の音響信号処理装置。
（３） 前記制御部は、予め設定した周波数成分よりも高い周波数成分について、前記高域信号成分以下の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する（１）または（２）に記載の音響信号処理装置。
（４） 前記予め設定した周波数成分の波長は、聴取者の頭部のサイズに基づいて設定する（３）に記載の音響信号処理装置。
（５） 前記入力音響信号は、１または複数コンテンツの音響信号である（１）乃至（４）の何れかに記載の音響信号処理装置。
In addition, the acoustic signal processing device according to the present technology may have the following configuration.
(1) a division unit that performs band division of the input acoustic signal;
When sound output is performed based on the input sound signal through a plurality of speakers, the focal point of the high-frequency signal component divided by the dividing unit is a signal component equal to or lower than the high-frequency signal component divided by the dividing unit. An acoustic signal processing apparatus comprising a plurality of control units arranged in a focal point to be connected.
(2) The control unit controls the phase and gain of the divided signal component using the distance from the center of a plurality of speakers to the focal point, and the focal point formed by the high-frequency signal component is divided into the divided frequency components. The acoustic signal processing device according to (1), wherein a plurality of the signal components are arranged in a focal point where signal components equal to or lower than the high-frequency signal component divided by the unit are connected.
(3) The control unit arranges a plurality of frequency components higher than a preset frequency component within a focal point connecting signal components equal to or lower than the high-frequency signal component. (1) or (2) apparatus.
(4) The acoustic signal processing device according to (3), wherein the wavelength of the preset frequency component is set based on a size of a listener's head.
(5) The acoustic signal processing device according to any one of (1) to (4), wherein the input acoustic signal is an acoustic signal of one or a plurality of contents.
この技術の音響信号処理装置と音響信号処理方法およびプログラムによれば、入力音響信号の帯域分割が行われて、複数のスピーカを通じて入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、分割された高域信号成分の結ぶ焦点が、この分割された高域信号成分以下の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置される。このため、焦点の合う領域を周波数成分に係らず揃えることが可能となり、設定した聴取領域を容易に高音質化できる。したがって、複数のスピーカを用いて視聴領域の制御を行う音響提示システムに適している。 According to the acoustic signal processing device, the acoustic signal processing method, and the program of this technology, when the input acoustic signal is divided into bands and the sound is output based on the input acoustic signal through a plurality of speakers, the divided high frequency band is divided. A plurality of focal points connecting signal components are arranged within the focal points connecting signal components equal to or lower than the divided high-frequency signal components. For this reason, it is possible to align the focused area regardless of the frequency component, and the set listening area can be easily improved in sound quality. Therefore, it is suitable for an acoustic presentation system that controls a viewing area using a plurality of speakers.
１０，１０ａ，１０ｂ・・・音響信号処理装置、１５・・・分割部、１６，１６-1，１６-2，１６-3・・・帯域分割フィルタ、２０・・・制御部、２１-high，２１-mid，２１-low・・・位相・ゲイン調整フィルタ、２２-1〜２２-5・・・加算部、３０-1〜３０-5・・・スピーカ、３５-1〜３５-5・・・駆動部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10a, 10b ... Acoustic signal processing apparatus, 15 ... Division part, 16, 16-1, 16-2, 16-3 ... Band division filter, 20 ... Control part, 21-high , 21-mid, 21-low ... phase / gain adjustment filter, 22-1 to 22-5 ... adder, 30-1 to 30-5 ... speaker, 35-1 to 35-5 ··Drive part
Claims (8)
複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記分割部で分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記分割部で分割された前記高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する制御部と
を備える音響信号処理装置。 A dividing unit that performs band division of the input acoustic signal;
When performing sound output based on the input sound signal through a plurality of speakers, the focal point of the high-frequency signal component divided by the dividing unit is lower than the high-frequency signal component divided by the dividing unit . An acoustic signal processing device comprising a plurality of control units arranged in a focal point where signal components are connected.
複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記コンテンツごとに、前記分割部で分割された高域信号成分の結ぶ焦点を前記分割部で分割された前記高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する制御部と
を備える音響信号処理装置。 A dividing unit that performs band division of an input acoustic signal of a plurality of contents;
When performing sound output based on the input sound signal through a plurality of speakers, for each content, the focal point of the high-frequency signal component divided by the dividing unit is compared with the high-frequency signal component divided by the dividing unit. And an acoustic signal processing apparatus including a plurality of control units arranged in a focal point where low-frequency signal components are connected.
複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記帯域分割を行う工程で分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記帯域分割を行う工程で分割された前記高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する工程と
を備える音響信号処理方法。 A step of performing band division of the input acoustic signal;
When performing the sound output based on the input sound signal through a plurality of speakers, the focal line connecting the higher-band signal component is divided in the step of performing a band division, it divided the high frequency signal in the step of performing the band division And a step of arranging a plurality of signals in a focal point connecting signal components lower than the components.
前記入力音響信号の帯域分割を行う手順と、
複数のスピーカを通じて前記入力音響信号に基づき音響出力を行う際に、前記分割された高域信号成分の結ぶ焦点を、前記分割された高域信号成分よりも低域の信号成分の結ぶ焦点内に複数配置する手順と
を前記コンピュータで実行させるプログラム。 A program for causing a computer to execute processing of an input acoustic signal,
A procedure for performing band division of the input acoustic signal;
When sound output is performed based on the input sound signal through a plurality of speakers, the focal point connecting the divided high-frequency signal components is within the focal point connecting signal components lower than the divided high-frequency signal components. A program for causing a computer to execute a plurality of procedures.
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