CN102986247A - 音响系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于即使增加音响系统的扬声器的数量也使信号处理系统以及放大器的硬件量不增加。在构成阵列扬声器的多个主扬声器(1m～8m)的各扬声器的2个正极以及负极端子连接有放大器(1a～8a)，分别被进行了网桥驱动。在主扬声器(1m～8m)之间分别设置用于插补主扬声器(1m～8m)的副扬声器(1s～7s)，并将副扬声器(1s～7s)的正负电极分别与相邻的2个主扬声器(1m～8m)的同极的端子连接。将施加至相邻的2个主扬声器的信号的平均值输入至一个副扬声器，且该一个副扬声器插补从相邻的2个主扬声器辐射的波面。

Description

音响系统
技术领域
本发明涉及音响系统。
背景技术
人类根据输入至两耳的声音的大小的不同或时间差来掌握音响空间。利用其来以左右2个扬声器来表现声音空间的方法，即立体声记录被普遍使用。在此音响系统中，对从左右的扬声器辐射的声音的音压制造差异从而感觉仿佛是从扬声器之间的位置发声的方法，即平移(panning)也被使用。另外，利用到达空出间隔而设置的麦克风的时间差来得到同样的效果的方法也被使用。
然而，由于从左右的扬声器辐射来的声音随距离而衰减，以及这些声音的传播时间会产生差异等，因此根据听音者的位置，来自左右的扬声器的声音存在音压差或时间差。故而，得到意图的平移效果的位置仅在相隔所设置的左右2个扬声器为等距离的中央线上，在此以外的位置上听音的听音者感觉声音是从位于离该听音者近的位置上的扬声器辐射的。
作为解决该课题的方法，例如在非专利文献1中，记载了基于WFS(Wave Field Synthesis；波域合成)技术且使用阵列扬声器来合成声音的波面的音响系统。WFS技术是如下技术：使用将多个扬声器横一列设置的阵列扬声器，通过对从各个扬声器辐射的声音进行叠加来合成声音的波面，从而使感觉上声源位置处于声音的波面的中心点。WFS技术是对声音的波面自身进行再现的技术，因此能以宽的范围来使感觉上声源处于意图的位置。在此，将从阵列扬声器发出的声音的波面的中心点称为虚拟声源。
关于构成阵列扬声器的多个扬声器，彼此的设置间隔越窄，能再现频率越高的声音的波面，另一方面，阵列扬声器的设置宽度越宽，能再现声音的波面的空间越广。阵列扬声器中所含的扬声器的口径在物理上为扬声器的设置间隔以下，因此要想实现对频率高的声音的波面进行再现的音响系统，就必须使各个扬声器的口径小。另一方面，扬声器的口径受设置条件的制约也多。特别是在电视机中内置扬声器的情况下，为了使扬声器的存在不明显，经常采用如下方法：通过缩短扬声器的高度或宽度来减小面积地进行抑制，使用与其短边对应的口径小的扬声器。另外，作为另一理由，有时为了削减包括信号处理部在内的音响系统整体的成本，将扬声器的设置间隔取得较宽，选择口径较小的扬声器。
但在为口径小的扬声器的情况下，其振动板面积小，因此以有限的振动板振幅所得到的音压存在限界。因此具有在口径小的扬声器中一般不能发生高的音压、以及再生频带及低音侧不够等的音响特性上的课题。另外，振动板振幅自身的大小也在其构造上比口径大的扬声器的振动振幅宽度自身小。要获取高的音压，振动板面积的增大是有效的，但在存在不能增大扬声器的口径的某种制约的情况下，为了得到足够的音压，采取了将多个扬声器并联或串联地连接，以相同的信号来驱动多个扬声器，从而等效地使振动板面积增大的手法。但是，若以相同的信号来驱动多个扬声器，则因来自扬声器的辐射波干扰，声波的指向性变高。阵列扬声器通过将从各个扬声器辐射的声音进行叠加来合成声音的波面，因此将各个扬声器的辐射特性设为无指向性是适当的。由此，以相同的信号来驱动多个扬声器成为扰乱声音的波面的原因，将妨碍达成阵列扬声器本来的功能。另一方面，尽管为了扩大低音侧的再生频带而增大扬声器的口径是有效的，但会产生同样的问题，多数情况下不现实。
另外，在阵列扬声器的情况下，若构成阵列扬声器的多个扬声器的间隔宽，则存在靠近阵列扬声器的听音者会感觉声源处于离自己近的扬声器的位置上这样的问题。这是实际所辐射的波面的曲率小于应该再现的波面的原因。尽管在WFS中通过对各个扬声器发出的波面进行叠加来再现波面，但若没有叠加波面所需的充分的扬声器密度，则不能平滑地再现波面。换言之，为了平滑地再现波面，需要使扬声器的间隔窄来确保充分的扬声器密度。故而，考虑追加插补从扬声器辐射的波面的扬声器。
综上所述，作为使用了阵列扬声器的音响系统，要想以更宽的范围来再现更高频率的声音，需要以尽可能窄的间隔来尽量多设置小口径的扬声器，并对这些扬声器进行控制。而另一方面，为了针对低频率的声音而得到高的音压，需要在音响系统内尽量多地内置具有尽可能大的口径的扬声器。作为这样的、因扬声器的口径的大小与频带的宽窄之间的关系而引起的课题的解决方法，例如在专利文献1中，记载了按每个频带组合口径不同的多个扬声器来构成阵列扬声器、且对声音的频率进行了宽带化的装置。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-67301号公报
非专利文献
非专利文献1：ベルクハウト，ドブリ一ス，フオ一ゲル(A.J.Berkhout，D.de Vries，and P.Vogel)著，“アコ一ステイツクコントロ一ルバイウエ一ブ字段シンセシス(Acoustic control by wave field synthesis；基于波场合成的音响控制)”(オランダ；荷兰)，第93(5)版，ジヤ一ナル·オブ·ジ·アコウステイカル·ソサイエテイ·オブ·アメリカ(J.Acoust.Soc)，1993年5月，p.2764-2778
发明要解决的课题
然而，在专利文献1记载的装置中，对与构成阵列扬声器的多个扬声器对应的信号处理系统设备以及扬声器进行驱动的放大器需要扬声器的数量那么多个，因此信号处理系统设备以及放大器的硬件量增加，音响系统的构筑成本增大。
另外，在构筑音响系统之际因受某种制约而使用了小径的扬声器的情况下，通过缩窄这些扬声器的设置间隔来等效地增大振动板面积，由此能提高扬声器的输出音压。但增大振动板面积需要增加小径的扬声器的个数，随之信号处理系统设备以及放大器的个数增加，音响系统的硬件量增大，进而音响系统构筑成本增大。
发明内容
为此，本发明鉴于上述事实而提出，其目的在于，提供在音响系统中即使为了插补从扬声器辐射的波面而增加了扬声器的个数的情况下也不造成随之而来的信号处理系统设备以及放大器的硬件量的增加的音响系统。
用于解决课题的手段
本发明的音响系统具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；以及驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器，所述两个第二扬声器各自所具有的正极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的正极端子，该两个第二扬声器各自所具有的负极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的负极端子，所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
基于本发明，即使在对于相对于信号处理系统以及放大器一系统而一系统连接了的扬声器群，在系统间插补的位置上设置另一扬声器群来驱动比输入信号的数量多的扬声器群的情况下，也能不使信号处理系统以及放大器的硬件量增加地，通过对该另一扬声器群施加该系统间的平均值，从而能插补从该一系统连接了的扬声器群声发射的波面。
本发明的音响系统具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器；以及被插于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的任一端子和与该端子对应的输入端子之间、且对输入至所述两个输入端子的信号当中的任一信号的相位进行反转的电路，所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
基于本发明，即使在对于相对于信号处理系统以及放大器一系统而一系统连接了的扬声器群，在系统间插补的位置上设置另一扬声器群从而驱动比输入信号的数量多的扬声器群的情况下，也能不使信号处理系统以及放大器的硬件量增加地，通过对该另一扬声器群施加该系统间的和值，从而能插补从该一系统连接了的扬声器群声发射的波面。
在本发明的音响系统中，其特征在于，所述一个第一扬声器离所述两个第二扬声器为等距离。
基于本发明，通过相隔一系统中所含的二个扬声器群同距离地设置另一系统的一个扬声器，能减少从该另一系统的扬声器辐射的波面的误差。
本发明的音响系统中，其特征在于，所述一个第一扬声器具有所述两个第二扬声器各自所具有的阻抗的4倍的阻抗。
基于本发明，通过将一个扬声器的阻抗设为相邻于该一个扬声器的二个扬声器各自所具有的阻抗的4倍，从而在对各输入端子输入了相同的信号时，能使对所连接的该一个扬声器以及相邻于该一个扬声器的二个扬声器各自所供应的电力一致。
本发明的音响系统具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：多个第二扬声器，其被配置为成一列；一或多个第一扬声器，且被配置为相对于该多个第二扬声器成另一列，且少于该多个第二扬声器的数量；两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；以及驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器，所述两个第二扬声器各自所具有的正极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的正极端子，该两个第二扬声器各自所具有的负极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的负极端子，所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
基于本发明，即使在对于相对于信号处理系统以及放大器一系统而一系统连接了的一列的扬声器群，在系统间插补的位置上将另一扬声器群设置成相对于该一系统的扬声器群为另一列从而驱动比输入信号的数量多的扬声器群的情况下，也能不使信号处理系统以及放大器的硬件量增加地，通过对该另一扬声器群施加该系统间的平均值，从而能插补从该一系统的扬声器群声发射的波面。
本发明的音响系统具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：多个第二扬声器，其被配置为成一列；以及一或多个第一扬声器，且被配置为相对于该多个第二扬声器成另一列，且少于该多个第二扬声器的数量，还具备：两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器；以及被插于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的任一端子和与该端子对应的输入端子之间、且对输入至所述两个输入端子的信号当中的任一信号的相位进行反转的电路，所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
基于本发明，即使在对于相对于信号处理系统以及放大器一系统而一系统连接了的一列的扬声器群，在系统间插补的位置上将另一扬声器群设置成相对于该一系统的扬声器群为另一列从而驱动比输入信号的数量多的扬声器群的情况下，也能不使信号处理系统以及放大器的硬件量增加地，通过对该另一列的扬声器群施加该系统间的和值，从而能插补从该一系统的扬声器群声发射的波面。
在本发明的音响系统中，其特征在于，所述一个第一扬声器离所述两个第二扬声器为等距离。
基于本发明，通过对作为被配置成两列的扬声器群的、一系统中所含的一列的二个扬声器群相隔同距离地设置另一列的另一系统的一个扬声器，能减少从该另一系统的扬声器辐射的波面的误差。
发明效果
根据本发明，能例如对15个扬声器以8声道量的信号处理系统以及8声道量的放大器来实现音响系统，得到即使不增加信号处理系统等以及放大器的硬件量也能追加插补波形的扬声器这样的效果。
附图说明
图1是表示阵列扬声器的外观例的说明图。
图2是示意地表示虚拟声源位置和阵列扬声器的位置的说明图。
图3是表示音响系统的整体构成例的框图。
图4是表示实施方式1所涉及的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
图5是表示阵列扬声器与虚拟声源的位置关系的一例的说明图。
图6是表示在设想了从虚拟声源辐射100Hz的正弦波时的各种波形的说明图。
图7是表示另一阵列扬声器的外观例的说明图。
图8是表示阵列扬声器与虚拟声源的位置关系的一例的说明图。
图9是表示在对给到副扬声器的信号的频率施加了频带限制的情况下的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
图10是表示实施方式2所涉及的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
图11是表示在对给到副扬声器的信号的频率施加了频带限制的情况下的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
具体实施方式
以下，参照附图来具体说明实施方式。
实施方式1
图1是表示阵列扬声器的外观例的说明图。
在图1中，阵列扬声器1具有：主扬声器(第一扬声器)1m～8m以及副扬声器(第二扬声器)1s～7s。主扬声器1m～8m以及副扬声器2s～7s各自被交替设置在阵列扬声器1的正面的挡板1b上。也就是，阵列扬声器1采取如下构成：相对于其筐体的正面，以左起1m、1s、2m、2s、3m、3s、4m、4s、5m、5s、6m、6s、7m、7s、8m的顺序来配置各扬声器。
主扬声器1m～8m由输入信号进行驱动，副扬声器1s～7s由插补信号进行驱动。输入信号以及插补信号的细节将后述。
图2是示意地表示虚拟声源位置和阵列扬声器的位置的说明图。
在图2中，在阵列扬声器1的两侧分别设有舞台以及听音席，在舞台设置有虚拟声源A1，在听音席设置有听音者B1～B3。AL1表示虚拟声源A1的位置。
根据WFS，构成阵列扬声器1的扬声器1m～8m、1s～7s通过对从虚拟声源A1扩散的声音的波面进行再现，从而听音者B1～B3能感觉声源恰好仿佛处于虚拟声源A1的位置。
图3是表示音响系统的整体构成例的框图。
简言之，音响系统具有：k个麦克风11～1k、波面合成信号处理部9、放大部4以及阵列扬声器1。波面合成信号处理部9具有：电平调整部5、控制部6、位置信息保持部7、操作部8以及信号处理部3。另外，阵列扬声器1由15个扬声器1m～8m以及1s～7s构成。在此，设k为1以上的整数。
电平调整部5具有k个电平调整模块51～5k。
信号处理部3具有k×8个延迟器及可变增益放大器311～3k8、以及8个加法器711～718。
电平调整模块51在对从麦克风11输入的声音信号进行放大后，作为第1系统的信号而给到8个延迟器及可变增益放大器311～318。电平调整模块52在对从麦克风12输入的声音信号进行放大后，作为第2系统的信号而给到8个延迟器及可变增益放大器321～328。电平调整模块5k在对从麦克风1k输入的声音信号进行放大后，作为第k系统的信号而给到8个延迟器及可变增益放大器3k1～3k8。
延迟器及可变增益放大器311～318使第1系统的信号延迟，来进行可变增益放大。另外，延迟器及可变增益放大器321～328使第2系统的信号延迟，来进行可变增益放大。另外，延迟器及可变增益放大器3k1～3k8使第k系统的信号延迟，来进行可变增益放大。如此，延迟器及可变增益放大器311～318、321～328、…、3k1～3k8分别使第1系统～第k系统的信号延迟来进行可变增益放大，但其延迟量以及放大率由后述的控制部6进行计算。延迟器及可变增益放大器311～318、321～328、…、3k1～3k8遵照由控制部6计算出的延迟量以及放大率来使第1系统～第k系统的信号个别地延迟进行可变增益放大。
如此，与麦克风11～1k对应的第1系统～第k系统的信号分别在延迟器及可变增益放大器311～318、321～328、…、3k1～3k8中被延迟被进行可变增益放大。在延迟器及可变增益放大器311～318、321～328、…、3k1～3k8中经延迟以及可变增益放大后的信号在加法器711～718中相加，并被分离成第1～第8声道(channel)的信号。而且，将分离后的第1～第8声道的信号给到放大部4。
进一步详细说明加法器711～718。
加法器711对延迟器及可变增益放大器311～3k1的输出信号进行相加，并作为第1声道的信号而给到放大部4。加法器712对延迟器及可变增益放大器312～3k2的输出信号进行相加，并作为第2声道的信号而给到放大部4。加法器718对延迟器及可变增益放大器318～3k8的输出信号进行相加，并作为第8声道的信号而给到放大部4。如此，信号处理部3将第1～第8声道的信号给到放大部4。
放大部4具有后述的阵列扬声器驱动部(驱动装置)。阵列扬声器驱动部对已输入的第1～第8声道的信号进行放大，并将放大后的信号给到对应的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s。然后，主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s基于从阵列扬声器驱动部给出的信号来辐射声音的波面。
操作部8是用于由操作者进行音响系统的操作的操作设备，具有位置信息输入部81以及音量调整部82。位置信息输入部81输入位置信息，该位置信息是由操作者输入的虚拟声源位置以及构成阵列扬声器1的扬声器1m～8m的位置组成的。位置信息保持部7将从操作部8接受到的位置信息给到控制部6。音量调节部82遵照操作者的操作，对电平调整模块51～5k各自赋予放大率，从而使各声音信号以适当的音量且音量平衡地声音扩散到听音席。
控制部6运算与其距离相应的延迟量以及放大率，并在与构成阵列扬声器1的扬声器1m～8m分别对应地设置的信号处理部3内的延迟器及可变增益放大器311～318、321～328、…、3k1～3k8中，设定通过运算而求出的延迟量td以及放大率G。
若将虚拟声源A1与各扬声器1m～8m间的距离设为d，则延迟器中所设定的延迟量td以及可变增益放大器中所设定的放大率G遵照以下的式子来计算。
延迟量td＝d/c    c为音速
放大率G＝dr      r为距离衰减常数(0＞r＞-2)
如上所述，信号处理部3例如对与虚拟声源A1对应地输入的声音信号11施加基于延迟量和放大率的处理，并将进行了该处理后的信号给到放大部4。
图4是表示实施方式1所涉及的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
阵列扬声器驱动部4v是图3所示的放大部4中所含的装置，扬声器1m～8m以及1s～7s具有供应电力的功能。阵列扬声器驱动部4v具有8个输入端子1n～8n以及8个放大器1a～8a。输入端子1n～8n分别与放大器1a～8a连接，放大器1a～8a分别与对应的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s连接。
以下，更具体地讲述放大器1a～8a与主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s的连接关系。
放大器1a～7a的正极端子(+)与主扬声器1m～7m以及副扬声器1s～7s的正极端子(+)分别连接，放大器8a的正极端子(+)与主扬声器8m的正极端子(+)连接。另一方面，放大器1a的负极端子(-)与主扬声器1m的负极端子(-)连接，放大器2a～8a的负极端子(-)与主扬声器2m～8m以及副扬声器1s～7s的负极端子(-)分别连接。
输入端子1n～8n输入经图3所示的信号处理部3处理得到的8个信号，并将该8个输入信号送往与各自对应的放大器1a～8a。放大器1a～8a对从输入端子1n～8n接受的输入信号进行放大并送往主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s。在此，放大器1a～8a对从输入端子1n～8n接受的输入信号进行平衡放大。即，放大器1a～8a将信号的振幅相同、且对基准电压以与输入信号为相同相位来进行放大后的信号、以及对基准电压以与输入信号为相反相位来进行放大后的信号送往主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s。
由各放大器1a～8a平衡放大后的信号被给到主扬声器1m～8m的正极端子(+)以及负极端子(-)。例如，对主扬声器1m～8m的正极端子(+)以及负极端子(-)，发送平衡驱动即相对于基准电压为等振幅且相互反相位地变化的2个信号。
另一方面，副扬声器1s～7s的正极端子(+)以及负极端子(-)与彼此相邻的放大器1a～8a的同极性的端子连接，对副扬声器1s～7s的正极端子(+)以及负极端子(-)各自赋予来自与不同的输入对应的放大器1a～8a的信号。例如，副扬声器1s的正极端子(+)与主扬声器1m的正极端子(+)连接，副扬声器1s的负极端子(-)与主扬声器2m的负极端子(-)连接。因此，对副扬声器1s的正极端子(+)赋予来自放大器1a的正极端子(+)的信号，对副扬声器1s的负极端子(-)发送来自与放大器1a相邻的放大器2a的负极端子(-)的信号。
对主扬声器1m以及2m分别进行了平衡驱动，因此在主扬声器1m的正极端子(+)，施加了相对于基准电压对主扬声器1m所施加的驱动电压的1/2的电压。同样，在主扬声器2m的负极端子(-)，以反相位施加了相对于基准电压对主扬声器2m所施加的驱动电压的1/2的电压。因此，在与主扬声器1m的正极端子(+)以及主扬声器2m的负极端子(-)连接的副扬声器1s，施加了主扬声器1m的驱动电压的1/2的电压和主扬声器2m的驱动电压的1/2的电压。这等效于对副扬声器1s施加了主扬声器1m以及2m的驱动电压的平均值。
如上所述，阵列扬声器驱动部4v使用放大器1a～8a来对输入至输入端子1n～8n的输入信号进行放大，并将放大后的信号分别给到对应的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s。然后，扬声器1m～8m以及1s～7s基于从放大器1a～8a送来的信号来辐射声音的波面。
阵列扬声器1具有通过从构成其的多个主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s辐射的声波的叠加来合成波面的功能。因此，给到构成阵列扬声器1的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s的信号彼此具有强的相关。
例如，在WFS中，通过由图3所示的信号处理部3对在声波从虚拟声源位置起向构成阵列扬声器1的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s的位置进行传播时的延迟和距离衰减进行再现、也就是使用延迟器及可变增益放大器311～318、321～328、…、3k1～3k8进行再现，来从阵列扬声器1辐射以虚拟声源位置为中心的波面。
给到阵列扬声器驱动部4v内的放大器1a～8a的输入信号如前所述，依赖于虚拟声源与构成阵列扬声器1的主扬声器1m～8m的距离的相对差来确定时间差，并依赖于虚拟声源与各扬声器1m～8m的距离来确定振幅。因此，在构成阵列扬声器1的主扬声器1m～8m的间隔比波长短的情况下，或阵列扬声器1与虚拟声源的距离大的情况下，送往各放大器1a～8a的输入信号的相位差变小。另一方面，在阵列扬声器1的宽度比波长短的情况下，或阵列扬声器1与虚拟声源所成的角度接近直角的情况下，送往各放大器1a～8a的输入信号的相位差的最大值变小。
另外，在虚拟声源位置与扬声器1m～8m以及1s～7s的位置分离开、且在扬声器1m～8m以及1s～7s附近的波面的曲率大的情况下，通过插补而生成的信号即平均值、与作为对象的副扬声器1s～7s的位置所对应的信号的真值之间的误差变小。
图5是表示阵列扬声器与虚拟声源的位置关系的一例的说明图。图6是表示在设想了从虚拟声源辐射100Hz的正弦波时的各种波形的说明图。
根据图5，在阵列扬声器1以20cm间隔分别交替地配置有主扬声器1m～4m以及副扬声器1s～4s。虚拟声源A1被配置于从阵列扬声器1的扬声器正面向着扬声器背面侧50cm之处且从主扬声器1m向着扬声器4s的方向75cm之处。
另外，图6示出了：具有图5所示的位置关系的阵列扬声器1中在设想从虚拟声源A1辐射100Hz的正弦波时给到主扬声器1m、2m以及副扬声器1s的信号(1n信号以及2n信号)、再现与副扬声器1s的位置对应的波面所需的插补真值信号、以及输入至副扬声器1s的插补信号与插补真值信号之间的误差信号的波形。在图6中，波形的横轴方向表示时间，纵轴方向表示波形的振幅。
如前所述，例如对副扬声器1s施加了主扬声器1m以及2m的驱动电压的平均值，但各个主扬声器与虚拟声源位置的距离之差最大为40cm，比100Hz的声波的波长的约3.4m(常温)短，不会产生大的相位差。进而，如图6所示，在副扬声器1s的位置所对应的插补信号与插补真值信号未产生大的误差。
如此，通过对8系统的主扬声器1m～8m最大加入7系统的副扬声器1s～7s，且对各个副扬声器1s～7s施加针对彼此相邻的主扬声器1m～8m(例如，主扬声器1m和2m)的驱动电压的平均值，从而能以插补由主扬声器1m～8m生成的波面的形式来设置副扬声器1s～7s。给到副扬声器1s～7s的信号是插补信号，因此由主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s组成的阵列扬声器1较之于针对主扬声器1m～8m的并联驱动或串联驱动，能合成离作为目标的波面近的波面。
由此，对于15系统的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s，能以8声道量的信号处理部3以及8声道量的放大器1a～8a来实现音响系统，得到即使增加扬声器的数量也不用使信号处理部3以及放大部4的硬件量增加这样的效果。
在此，尽管副扬声器1s～7s只要处在与2个主扬声器相邻的位置则设置在哪儿均可，但通过按照相隔2个主扬声器为同距离的方式来设置副扬声器，从而不管虚拟声源位置在哪儿，都不会对辐射的波面造成破坏。进而，若将主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s设为相同的扬声器，则得到能减小由副扬声器辐射的波面相对于来自虚拟声源位置的波面的误差这样的效果。
此外，尽管在本实施方式中对于8声道量的信号处理部3以及放大器1a～8a连接了7个副扬声器1s～7s，但无需连接全部7个副扬声器。
图7是表示另一阵列扬声器的外观例的说明图。
在阵列扬声器10的情况下，8个主扬声器1m～8m被配置为成一列，4个副扬声器1s、3s、5s以及7s被配置为相对于主扬声器1m～8m的列成另一列。也就是，8个主扬声器1m～8m以及4个副扬声器1s、3s、5s以及7s被配置为成2列。在此，向着阵列扬声器10的正面，以1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m的顺序来配置了主扬声器，另一方面，同样，以1s、3s、5s、7s的顺序来配置了副扬声器。此外，尽管在本例的情况下，扬声器1m～8m是8个，副扬声器1s、2s、5s、7s的数量设为了4个，但副扬声器的数量也可以是1个～4个当中的任意的个数。
另外，如前所述，在WFS中，根据虚拟声源与主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s的距离来设定延迟时间，因此主扬声器间的信号的相位差根据虚拟声源位置与扬声器阵列的角度、扬声器间隔以及波长来决定。
图8是表示阵列扬声器与虚拟声源的位置关系的一例的说明图。
参照图8，若将从虚拟声源A1到主扬声器1m的距离设为d1、从虚拟声源A1到扬声器2m的距离设为d2，则施加至主扬声器1m以及2m的信号的相位差θ通过下式来表示。
θ＝2π×Δd/λ＝2π×|d1-d2|/(c/f)
此外，设音速为c、频率为f。
另一方面，由于对副扬声器1s～7s施加针对相邻的主扬声器1m～8m的驱动电压的平均值，因此在施加至相邻的2个主扬声器的信号的相位相反时对副扬声器不施加信号。由此，可插补的信号的频率上限fH成为：
fH＝c/(2Δd)＝c/|2d1-2d2|
。
因此，作为能对波面进行再现的频率的上限，对平行于阵列扬声器1前进的波面进行再现的条件最低，若设扬声器间距为d、音速为c，则此时的频率fz成为：
fz＝c/2d
。
图9是表示在对给到副扬声器的信号的频率施加了频带限制的情况下的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
根据图9，阵列扬声器驱动部4v是图3所示的放大部4中所含的装置。通过在副扬声器1s、3s、5s、7s与放大器1a～8a之间插入低通滤波器1L、3L、5L以及7L来进行频带限制。即，通过将送往副扬声器1s、3s、5s、7s的信号的频率限制为频率fz以下，即通过使高于频率fz的频率进行衰减，能防止具有扰乱声音的波面的高频分量的声波从副扬声器1s、3s、5s、7s声发射。特别在将特性与主扬声器1m～8m不同的低频用扬声器用作副扬声器1s、3s、5s、7s的情况下，频带限制对于避免扬声器间隔的问题和再生频带的问题这两者是有效的。
实施方式2
图10是表示实施方式2所涉及的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
阵列扬声器驱动部4w是图3所示的放大部4中所含的装置，具有对主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s供应电力的功能。阵列扬声器驱动部4w具有8个输入端子1n～8n；4个倒相器2r、4r、6r以及8r；以及8个放大器1a～8a。输入端子1n、3n、5n以及7n分别与放大器1a、3a、5a以及7a连接，放大器1a、3a、5a以及7a分别与对应的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s连接。另一方面，输入端子2n、4n、6n以及8n分别经由倒相器2r、4r、6r以及8r与放大器2a、4a、6a以及8a连接。放大器1a～8a分别与对应的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s连接。此外，主扬声器1m、3m、5m、7m的负极端子以及主扬声器2m、4m、6m、8m的正极端子接地。
若更具体地讲述放大器1a～8a与扬声器1m～8m以及1s～7s的连接关系，则放大器1a、3a、5a以及7a的输出信号与主扬声器1m、3m、5m、7m以及副扬声器1s～7s的正极端子(+)连接，放大器2a、4a、6a以及8a的输出信号分别与主扬声器2m、4m、6m以及8m的负极端子(-)以及副扬声器1s～7s的负极端子(-)连接。
输入端子1n～8n接受前述的经信号处理部3处理得到的8个输入信号，并将接受的8个输入信号分别给到对应的放大器1a～8a或倒相器2r、4r、6r以及8r。
倒相器2r、4r、6r以及8r对从输入端子2n、4n、6n以及8n给出的输入信号的相位进行反转。
放大器1a、3a、5a以及7a对从输入端子1n、3n、5n以及7n接受的输入信号进行放大并给到主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s。
另一方面，放大器2a、4a、6a以及8a对从倒相器2r、4r、6r以及8r给出的信号进行放大并给到主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s。然后，主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s遵照所给出的信号来辐射声波。
在图10中，设有与输入端子2n、4n、6n以及8n对应的倒相器2r、4r、6r以及8r。放大器1a、3a、5a以及7a输出相对于基准电压以被保持为与输入信号的相位为相同相位地进行放大后的信号，放大器2a、4a、6a以及8a输出相对于基准电压以被变换为与输入信号的相位为相反相位后的信号进行放大后的信号。即，放大器1a、3a、5a以及7a与主扬声器1m、3m、5m以及7m的正极端子(+)连接，对各主扬声器1m、3m、5m以及7m给出相同相位的信号。另一方面，放大器2a、4a、6a以及8a与主扬声器2m、4m、6m以及8m的负极端子(-)连接，给出与对主扬声器1m、3m、5m以及7m所给出的信号的相位为相反相位的信号。由此，在对各输入端子1n～8n输入了相同相位的信号的情况下，主扬声器1m～8m基于相同相位的信号来辐射声音的波面。
即，放大器1a放大来自输入端子1n的输入信号并送往主扬声器1m的正极端子(+)。再者，放大器2a放大由倒相器2r倒相后的输入信号并送往主扬声器2m的负极端子(-)，因此，主扬声器2m以与送往主扬声器1m的信号的相位为相同相位地进行动作。另外，放大器2a、4a、6a以及8a对副扬声器1s及2s、3s及4s、5s及6s、以及7s的负极端子(-)发送相位反转后的信号。也就是，副扬声器1s～7s的正极端子(+)以及负极端子(-)分别通过不同的信号进行驱动。
由于主扬声器1m的正极端子(+)以及2m的负极端子(-)通过相反的相位进行了驱动，因此主扬声器1m的驱动电压和主扬声器2m的驱动电压被施加至副扬声器1s，这等效于施加了主扬声器1m以及2m的驱动电压的相加值。
如此，通过对8个主扬声器1m～8m最大追加7个副扬声器1s～7s，且对各个副扬声器1s～7s施加针对相邻的主扬声器1m～8m的驱动电压的相加值，从而能以插补由主扬声器1m～8m生成的波面的形式来设置副扬声器1s～7s。给到副扬声器1s～7s的信号是插补信号，因此由主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s组成的阵列扬声器1较之于针对主扬声器1m～8m的并联驱动或串联驱动，能合成离作为目标的波面近的波面。
由此，与实施方式1同样，对于15个扬声器1m～8m以及1s～7s，能以8声道量的信号处理部3以及8声道量的放大器1a～8a来实现音响系统，即使增加扬声器的数量，也能防止信号处理部3以及放大部4的硬件量的增加。进而，能使用并非平衡驱动的放大器1a～8a，能使连接扬声器1m～8m以及1s～7s的布线的条数最低降至9条，其结果是，能削减音响系统的构筑成本。此外，由于倒相电路能极低廉地构成，因此即使追加倒相电路也对成本几乎不造成影响。
在此，由于对副扬声器1s～7s给出主扬声器1m～8m的2系统量的信号，因此能对主扬声器1m～8m施加约2倍的电压。由此，即使扬声器1m～8m以及1s～7s的阻抗相同，也能对副扬声器1s～7s供应比主扬声器1m～8m大的电力。尽管在将低频用扬声器用作副扬声器1s～7s的情况下，由于低频用扬声器的效率通常低，因此需要增大对低频用扬声器供应的电力，但通过提高给到低频用扬声器的电压，能使用阻抗高的扬声器，能减少放大器的电流容量。
另外，在采取将副扬声器与特定的主扬声器并联连接的构成的情况下，需要增大放大器的电流容量，在该构成和副扬声器不与主扬声器并联连接的构成混合存在的情况下，每个主扬声器的电路中流过的电流产生失衡。故而，在以同一种类的放大器来驱动阵列扬声器的情况下，未采取副扬声器与主扬声器并联连接的构成的情况下的放大器的电流容量会产生浪费。而根据本实施方式，能减轻电流容量的失衡，能削减放大器的成本。
另外，由于对副扬声器1s～7s施加主扬声器1m～8m的2系统量的相加值信号，因此通过将副扬声器1s～7s的阻抗设为主扬声器1m～8m的4倍，从而在对输入端子1n～8n输入了相同的信号时，能使对所连接的主扬声器1m～8m以及副扬声器1s～7s供应的电力一致。若使主扬声器1m～8m和副扬声器1s～7s的阻抗以外的特性或各要素一致，则能使主扬声器1m～8m和副扬声器1s～7s看上去效率一致，在插补波面方面有效。另外，此时，给到副扬声器1s～7s的电流是给到主扬声器1m～8m的电流的大致一半，无需使放大器的电流容量大幅增加。
图11是表示在对给到副扬声器的信号的频率施加了频带限制的情况下的阵列扬声器以及阵列扬声器驱动部的整体构成的一例的框图。
根据图11，阵列扬声器驱动部4w是图3所示的放大部4中所含的装置。与实施方式1同样，通过在副扬声器1s、3s、5s、7s与放大器1a～8a之间插入低通滤波器1L、3L、5L以及7L来进行频带限制。此外，主扬声器1m、3m、5m、7m的负极端子以及主扬声器2m、4m、6m、8m的正极端子接地。
此外，实施方式2与实施方式1同样，即使是图7所示的阵列扬声器的构成，也能应用。即，可以是将主扬声器和副扬声器配置成2列的构成。
变形例
本发明不限于上述的实施方式1、2，还能以其他的形态来实施。以下示出几种形态来作为变形例。
尽管在实施方式1、2中，以对8个输入信号系统输出波面的情况为例，但输入信号系统能设定为任意的数量。
尽管在实施方式1、2中，对8个输入信号系统连接了8个主扬声器1m～8m、7个副扬声器1s～7s，但连接的扬声器的数量在将输入信号数设为n时，主扬声器能连接至n系统为止，副扬声器能连接至n-1系统为止的任意的系统数。
尽管在实施方式1、2中，在各主扬声器连接了1个扬声器，但也可以连接多个扬声器。此时，连接的扬声器的种类既可以相同也可以不同。
尽管在实施方式1、2中，列举了WFS来作为波面合成方法的例子，但也可以是WFS以外的方法。
尽管在实施方式1、2中，采用了将扬声器设置成直线状的构成，但扬声器也可以不设置在直线上，还可以二维地设置。在此情况下，副扬声器的端子同样与最近的2个不同的主扬声器的端子连接。
标号说明
1阵列扬声器
1m～8m主扬声器
1s～7s副扬声器
1n～8n输入端子
1a～8a放大器
2r、4r、6r、8r倒相器
1L、3L、5L、7L低通滤波器
3信号处理部
4放大部
5电平调整部
6控制部
7位置信息保持部
8操作部
9波面合成信号处理部
A1虚拟声源
B1～B3听音者

Claims (7)

1.一种音响系统，具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：
两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；和
驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器，
所述两个第二扬声器各自所具有的正极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的正极端子，该两个第二扬声器各自所具有的负极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的负极端子，
所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
2.一种音响系统，具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：
两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；
驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器；和
被插于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的任一端子和与该端子对应的输入端子之间、且对输入至所述两个输入端子的信号当中的任一信号的相位进行反转的电路，
所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
3.根据权利要求1或2所述的音响系统，其特征在于，
所述一个第一扬声器离所述两个第二扬声器为等距离。
4.根据权利要求2所述的音响系统，其特征在于，
所述一个第一扬声器具有所述两个第二扬声器各自所具有的阻抗的4倍的阻抗。
5.一种音响系统，具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：
多个第二扬声器，其被配置成一列；
一个或多个第一扬声器，其被配置为相对于该多个第二扬声器成另一列，且少于该多个第二扬声器的数量；
两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；和
驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器，
所述两个第二扬声器各自所具有的正极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的正极端子，该两个第二扬声器各自所具有的负极端子各连接于与该两个第二扬声器对应的两个所述驱动装置的负极端子，
所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
6.一种音响系统，具备包含至少三个扬声器在内的阵列扬声器，所述音响系统的特征在于，具备：
多个第二扬声器，其被配置成一列；和
一个或多个第一扬声器，其被配置为相对于该多个第二扬声器成另一列，且少于该多个第二扬声器的数量，
还具备：
两个输入端子，其输入与相邻于一个第一扬声器的两个第二扬声器各自对应的信号；
驱动装置，其基于从该两个输入端子输入的信号来驱动所述两个第二扬声器；和
被插于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的任一端子和与该端子对应的输入端子之间、且对输入至所述两个输入端子的信号当中的任一信号的相位进行反转的电路，
所述一个第一扬声器所具有的正极端子以及负极端子各连接于所述两个第二扬声器当中的任一第二扬声器所具有的正极端子以及另一第二扬声器所具有的负极端子。
7.根据权利要求5或6所述的音响系统，其特征在于，
所述一个第一扬声器离所述两个第二扬声器为等距离。
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