CN1898988B - 声音输出装置 - Google Patents

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Abstract

一种声音输出装置，具有：测定电路，其测定至少两个声音信号的电平；音量调整单元(音量调整电路以及增益控制电路)，其根据由测定电路测定的电平，调整各自的音量；以及阵列扬声器装置(延迟电路、乘法器、加法器、放大器以及扬声器单元)，其以各不相同的指向性，发出与从音量调整单元输出的声音信号相对应的声音。

Description

声音输出装置
技术领域
本发明涉及以各不相同的指向性，同时发出多个声音的声音输出装置。 
背景技术
以等离子电视的低价格化为代表，普通家庭的电视机已大画面化。等离子电视机很多都具有以下功能，即，为了大画面尤其是使用了宽屏幕画面的电视的多样性，将画面一分为二，同时观看不同的内容(内容)。这时，对于影像来说，注视画面上多视窗中放映的内容中想看的内容比较简单，但如果如通常那样同时输出的声音，则只选择想听的内容则几乎不可能。为此，具有两个画面分割功能的电视机，设定为从扬声器输出第1个内容的声音，而从耳机输出第2个内容的声音。然而，在这种电视机的情况下，收听收看第2个内容的观众必须总是使用耳机，存在使用方便性差的问题。 
为此，提出了这样一种声音输出装置，即，以使得多个声音具有各不相同的指向性的方式进行指向性控制，输出声音(例如，参照专利文献1)。在该声音输出装置中，提出在声音的指向性控制中使用阵列扬声器。阵列扬声器具有指向性的控制性能良好，能以不同的指向性同时输出多个声音的优点。近来，由于数字放大器及小型全频带扬声器之类的阵列扬声器的基础技术的进步，延迟及信号处理之类的数字处理电路也已变得廉价，因而在声音的指向性控制中使用阵列扬声器是有效的。 
在这里，使用图13说明在指向性控制中有效的已知的延迟阵列方式的阵列扬声器的原理。将多个小型扬声器201-1～201-n，以1维的方式配置，将距离焦点P为L的圆弧设为Z，延长连接焦点P和各扬声器201-1～201-n的直线，在 这些延长的直线与圆弧Z相交的交点上，配置图13的虚线所示的假想的扬声器202-1～202-n。由于从这些假想的扬声202-1～202-n到焦点P的距离全部是L，因此从各扬声器202-1～202-n发出的声音同时到达焦点P。 
为了使从实际的扬声器201-i(i＝1，2，…n)发出的声音同时到达焦点P，只要在从扬声器201-i输出的声音上，付加与扬声器201-i和与之对应的假想的扬声器202-i之间的距离相对应的延迟(时间差)即可。即，控制为如果从焦点P观察，仿佛在圆弧Z上配置了假想的扬声器202-1～202-n。这样，在焦点P上，各扬声器201-1～201-n的输出的相位一致，可以成为声压峰值。其结果，可以得到如同朝向焦点P放出声波束的这种指向性分布。 
专利文献1：特开平11-027604号公报 
如上所述，延迟阵列方式的阵列扬声器，具有仅通过延迟时间的变更即可以使声音的指向方向任意变动，能够以不同的指向性同时输出多个声音的优点，但在使用这种阵列扬声器的专利文献1的声音输出装置的情况下，还存在几个实用方面的问题。 
图14示出由模拟实验得出的极化图的一个例子。该模拟实验是利用实用性的阵列全宽约1米的直线配置阵列扬声器，在正面连结焦点的情况，图14的上方为正面。根据图14的模拟实验的例子可以看出，对于听觉敏感度高的2kHz的声音，在距离阵列扬声器2米的位置上，可以在指向性的中心方向和由此偏离30°的方向上实现20dB的声压差。利用该声压差，位于指向性的中心方向上的观众，能以适度的音量听到该内容的声音，而处于其它位置上的其它观众，只能以很小的音量听到该内容的声音。在如专利文献1的声音输出装置那样，以不同指向性输出多个声音的情况下，对于各个观众来说，能够混合听到自己想听的内容的适度音量的声音、和除此之外的其它内容的小音量的声音(干扰音)。 
在专利文献1的声音输出装置中最为重要的是，与想听的内容的声音相比，其它内容的声音的音量足够小。如果有这种声压差，则 由于作为听觉上的特性的屏蔽效应和作为音响心理学的特性的鸡尾酒会效应，以有利于听取目的声音的方式工作，因而观众可以从多个声音之中听到目的内容的声音。 
但是，在输入到阵列扬声器中的多个声音信号的绝对音量有很大差异的情况下，利用阵列扬声器的指向性控制实现的前述声压差有可能彼此抵消。如果目标内容和其它内容的声压差不足，就会受到其它内容的声音的影响，最坏的情况下，会变得无法听到目标内容的声音。造成目标内容和其它内容的声压差不足的原因，主要有两点。 
第1条原因是各内容的声音的录音水平不同。由于各内容的声音的录音水平不同是很自然的，因此各内容的音量可以利用声音输出装置的音量调控器设定到最佳值(听觉上的分离性在各观众位置上成为最佳的值)。但是，即使在某个内容的播放期间，将音量设定到了最佳值，但在其它内容的播放时，该音量设定有时并不合适，在实施这种不适当的音量设定的情况下，目标内容和其它内容的声压差变得不充分，听觉上的分离性变坏。为了很好地听取目标内容的声音，必须针对每个内容调整音量。 
第2条原因是，内容的音量随时间变化。例如，如果在目标内容中无声部分持续时，在其它内容中播放出大音量的爆发音等，则由于该音量变化，目标内容和其它内容的声压就会发生逆转。 
此外，作为对听觉上的分离性产生影响的其它问题，还存在难以对宽的声音频带进行指向性控制的问题。以延迟阵列为例，由于指向性的主波瓣宽度由信号的波长和阵列扬声器的宽度之比确定，因而高音域成为强指向性，低音域成为弱指向性。如果参照图14，就会明白指向性因频率而改变。低音域的指向性弱，难以确保分离性。另一方面，在波长比延迟阵列式的扬声器单元间的间距短的高音域，指向性图上产生分级波瓣，在比其更长的波长上，指向性图上也产生旁瓣，因此，这些分级波瓣及旁瓣有可能使听觉上的分离性恶化。 
发明内容
本发明正是为了解决上述课题而提出的，目的在于提供一种声 音输出装置，其在以各不相同的指向性同时发出多个声音的系统中，各观众可以将各自想听的声音从其它声音中分离出而很好地听取、即能够使多个声音的听觉上的分离性提高的声音输出装置。 
本发明作为用来解决上述课题的方法，具有下述结构。 
(1)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平； 
音量调整单元，其根据由该测定单元测定的电平进行增益调整，以相等的大小输出多个声音信号；以及 
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该音量调整单元输出的多个声音信号相对应的多个声音， 
前述测定单元将前述多个声音信号分别分为多个频带后测定电平， 
前述音量调整单元利用预先设定的每个频带的权重，对前述测定的各频带的电平进行加权，根据加权后的各频带的电平进行增益调整，以相等的大小输出多个声音信号。 
(2)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平； 
音量调整单元，其根据由该测定单元测定的电平进行增益调整，以相等的大小输出多个声音信号；以及 
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该音量调整单元输出的多个声音信号相对应的多个声音， 
前述测定单元将前述多个声音信号分别分为多个频带后测定电平， 
前述音量调整单元根据前述测定的各频带的电平，以使得每个频带的前述多个声音信号成为相等的大小的方式，进行增益调整并输出。 
(3)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平； 
音量调整单元，其根据由该测定单元测定的电平进行增益调整使前述多个声音信号中由观众指定的至少两个声音信号间的电平差 为恒定且不为0，输出多个声音信号；以及 
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该音量调整单元输出的多个声音信号相对应的多个声音。 
(4)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平； 
压缩单元，其根据由该测定单元测定的电平，将前述多个声音信号的动态范围压缩到小于或等于规定值，输出动态范围压缩后的多个声音信号，其中，动态范围是指最大声和最小声的电平差；以及 
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该压缩单元输出的多个声音信号相对应的多个声音。 
(5)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
频率控制单元，其针对所输入的多个声音信号，对指向性控制困难的频带进行限制或对指向性的控制性好的频带进行强调；以及 
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该频率控制单元输出的多个声音信号相对应的多个声音。 
(6)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
测定电路，其测定所输入的多个声音信号的电平； 
增益控制电路，其参照由前述测定电路测定的电平，对各个声音信号设定增益系数； 
音量调整电路，其以所设定的增益系数为基础，调整声音信号的电平；以及 
阵列扬声器装置，其输入电平调整后的多个声音信号，以各不相同的指向性，发出与多个声音信号相对应的多个声音， 
前述增益控制装置包含补偿发生电路，其对由前述测定电路测定的电平中的至少一个，增加恒定量且非O的补偿量。 
(7)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
测定电路，其测定所输入的多个声音信号的电平； 
增益控制电路，其参照由前述测定电路测定的电平，对各个声音信号设定增益系数； 
音量调整电路，其以所设定的增益系数为基础，调整声音信号 的电平；以及 
阵列扬声器装置，其输入电平调整后的多个声音信号，以各不相同的指向性，发出与多个声音信号相对应的多个声音， 
前述增益控制装置设定增益系数，以使得输入至前述阵列扬声器装置中的多个声音信号的动态范围小于或等于规定值，其中，动态范围是指最大声和最小声的电平差。 
(8)一种声音输出装置，其特征在于，具有： 
测定电路，其测定所输入的多个声音信号的电平； 
增益控制电路，其参照由前述测定电路测定的电平，对各个声音信号设定增益系数； 
音量调整电路，其以所设定的增益系数为基础，调整声音信号的电平；以及 
阵列扬声器装置，其输入电平调整后的多个声音信号，以各不相同的指向性，发出与多个声音信号相对应的多个声音， 
前述声音输出装置还包括带通滤波器，其输入多个声音信号，针对所输入的多个声音信号，对指向性控制困难的频带进行限制。 
(9)根据(8)所述的声音输出装置，其特征在于， 
由前述带通滤波器限制了频带的声音信号，被输出至前述测定电路。 
(10)根据(8)所述的声音输出装置，其特征在于， 
由前述带通滤波器限制了频带的声音信号，被输出到前述音量调整电路。 
根据本发明，通过设置测定所输入的多种声音信号的电平的测定单元，以及根据由测定单元测定出的电平进行增益调整，以相等的大小输出多种声音信号的音量调整单元，由于以从音量调整单元输出到阵列扬声器装置中的多个声音信号的电平相等的方式进行音量调整，因而不需要针对每个内容调整音量的操作。此外，可以缓解目标声音音量小时被其它声音淹埋，听不到目标声音的问题。因此，根据本发明，由于可以使多个声音的听觉上的分离性提高，因而可以使观 众很好地听到各自想听的声音，可以提供一种可供实用的以各不相同的指向性同时发出多种声音的声音输出装置。 
此外，通过设置测定所输入的多种声音信号的电平的测定单元，以及根据由测定单元测定的电平进行增益调整，使前述多个声音信号中被观众指定的至少两个声音信号电平差为恒定，输出多个声音信号的音量调整单元，可以使由内容的频带差异、语言差异引起的促音、拔音的比例差异等，音量以外的听觉特性上、听觉心理学上的差异很大的内容之间，主观上及心理上的分离性提高。 
此外，通过设置测定所输入的多个声音信号的电平的测定单元，以及根据由测定单元测定的电平，将前述多个声音信号的动态范围压缩到小于或等于规定值，输出动态范围压缩后的多个声音信号的压缩单元，由于将从音量调整单元输出到阵列扬声器装置中的多个声音信号的动态范围压缩到小于或等于规定值，因而可以使每个内容的动态范围一致。此外，通过压缩动态范围，可以缓解因目标声音音量小而被其它声音淹埋，或因目标声音音量大而妨碍其它声音的问题。因此， 根据本发明，可以使多个声音的听觉上的分离性提高。由于动态范围的压缩，是如汽车立体录音机这种在环境噪声大时有效的技术，因而在同时输出多个声音的系统中有用。 
此外，通过设置限制所输入的多个声音信号的频带的频率控制单元，由于在去除指向性控制困难的低音域的基础上，向阵列扬声器装置输出多个声音信号，因而可以对应于该多个声音信号，加强从阵列扬声器装置中发出的多个声音的指向性。由于在去除了产生极化图的分级波瓣及旁瓣的高音域的基础上，向阵列扬声器装置输出多种声音信号，因而可以防止在对应于该多个声音信号，从阵列扬声器装置发出的多种声音的各自的极化图上产生分级波瓣及旁瓣。或者，通过设置强调所输入的多种声音信号的频带的频率控制单元，相对于低音域及高音域，相对地强调指向性的控制性好的特定频带，因此，可以使多个声音的听觉上的分离性以及心理上的分离性提高。 
此外，通过将多个声音信号分别分为多个频带来测定电平，并利用预先设定的每个频带的权重，加权测定的各频带的电平，因为根据加权后的各频带的电平进行多个声音信号的增益调整，使心理上的听觉水平一致的，因而可以期望提高分离性。 
此外，由于以使得每个频带的多个声音信号大小相等的方式进行增益调整，因而可以使多种声音信号的彼此的屏蔽效应更有效地起作用，可以期望提高分离性。 
附图说明
图1是用于说明本发明的第1实施方式的声音输出装置的原理的图。 
图2是表示本发明的第1实施方式的声音输出装置的结构的框图。 
图3是表示本发明的第1实施方式中，由增益控制电路控制的音量调整电路的输入输出特性的图。 
图4是表示声音输出装置的使用方式的一个例子的图。 
图5是表示声音输出装置的使用方式的另一个例子的图。 
图6是表示本发明的第2实施方式的声音输出装置的结构的框图。 
图7是表示本发明的第3实施方式的声音输出装置的结构的框图。 
图8是表示本发明的第4实施方式的声音输出装置的结构的框图。 
图9是表示在本发明的第4实施方式中，由增益控制电路控制的音量调整电路的输入输出特性的图。 
图10是表示本发明的第5实施方式的声音输出装置的结构的框图。 
图11是表示本发明的第6实施方式的声音输出装置的结构的框图。 
图12是表示本发明的第7实施方式的声音输出装置的结构的框图。 
图13是用于说明阵列扬声器的原理的图。 
图14是表示极性图的一个例子。 
具体实施方式
(第1实施方式) 
下面参照附图，详细说明本发明的实施方式。图1是用于说明第1实施方式的原理的图。 
本实施方式的声音输出装置与现有的声音输出装置相同地，以第1声音S1和第2声音S2具有各不相同的指向性的方式进行指向性控制，从阵列扬声器装置SP阵列中发出声音S1、S2，但此时以使得构成声音S1、S2的基础的第1声音信号ch0和第2声音信号ch1的电平相等的方式，进行音量调整后，将声音信号ch0、ch1输入至阵列扬声器装置SP阵列。 
图2是表示本发明的第1实施方式的声音输出装置的结构的框图。图2的声音输出装置具有：测定电路9，其测定第1声音信号ch0的电平；测定电路10，其测定第2声音信号ch1的电平；音量调整 电路11，其调整第1声音信号ch0的电平；音量调整电路12，其调整第2声音信号ch1的电平；增益控制电路13，其设定音量调整电路11、12的增益系数；延迟电路1，其对音量调整电路11的输出信号，附加与希望实现的指向性相对应的延迟时间；乘法器2(2-1～2-n)，其通过在延迟电路1的输出上乘以增益系数，调整到所期望的电平；延迟电路3，其对音量调整电路12的输出信号，附加与希望实现的指向性相对应的延迟时间；乘法器4(4-1～4-n)，其通过在延迟电路3的输出上乘以增益系数，调整到所期望的电平；加法器5(5-1～5-n)，其将乘法器2的输出信号和乘法器4的输出信号相加；放大器6(6-1～6-n)，其对加法器5的输出信号进行放大；扬声器单元7(7-1～7-n)，其由放大器6驱动；以及指向性控制装置8，其设定延迟电路1、3的延迟时间。 
本实施方式的声音输出装置，在由延迟电路1、3、乘法器2、4、加法器5、放大器6、扬声器单元7构成的阵列扬声器装置中，附加了测定电路9、10、音量调整电路11、12、增益控制电路13。音量调整电路11、12和增益控制电路13，构成音量调整单元。 
下面说明本实施方式的声音输出装置的动作。第1声音信号ch0被输入测定电路9和音量调整电路11，第2声音信号ch1被输入测定电路10和音量调整电路12。 
测定电路9随时测定第1声音信号ch0的电平，测定电路10随时测定第2声音信号ch1的电平。测定电路9、10使用信号的绝对值，通过带有时间常数的峰值保持及包络检测等，测定声音信号ch0、ch1的电平。 
增益控制电路13根据由测定电路9测定的声音信号ch0的电平和由测定电路10测定的声音信号ch1的电平之间的差，以使得向阵列扬声器装置(延迟电路1、3)输出的声音信号ch0和ch1的电平相等的方式，设定音量调整电路11、12的增益系数。 
增益控制电路13输出与由测定电路9测定的第1声音信号ch0的电平和由测定电路10测定的第2声音信号ch1的电平之间的差相对应的增益系数。音量调整电路11、12的输入输出特性，是减去输 出给延迟电路1、3的声音信号ch0和ch1的电平差的特性。图3表示由增益控制电路13控制的音量调整电路11、12的输入输出特性。图3中，C0是声音信号ch0和ch1的电平差为零时的输入输出特性，C1是电平差为正时的输入输出特性，C2是电平差为负时的输入输出特性。 
增益控制电路13在相对于第2声音信号ch1，第1声音信号ch0的电平大的情况下，减小对音量调整电路11设定的增益系数，同时增大对音量调整电路12设定的增益系数。如果从声音信号ch0和ch1的电平相等的状态，变化为声音信号ch0的电平高的状态，则由于由声音信号ch0的电平减去声音信号ch1的电平后的电平差变化为正值，因此音量调整电路11的输入输出特性由图3的C0变化为C1的特性，由于由声音信号ch1的电平减去声音信号ch0的电平后的电平差变化为负值，因而音量调整电路12的特性由C0变为C2的特性。在相对于第2声音信号ch1，第1声音信号ch0的电平低的情况下，增益控制电路13增大对音量调整电路11设定的增益系数，同时减小对音量调整电路12设定的增益系数。 
如果向测定电路9、10输入的声音信号ch0和ch1的电平差发生变化，则在音量调整电路11、12中设定的增益系数也变化，但如果对应于电平差的变化而增益系数瞬间地变化，则会在听觉上给人以不自然的感觉。因此，增益控制电路13对于电平差的变化，以某一时间常数使增益系数变化。 
音量调整电路11，通过在所输入的第1声音信号ch0上乘以由增益控制电路13设定的增益系数，调整第1声音信号ch0的电平后输出。同样地，音量调整电路12，通过在所输入的第2声音信号ch1上乘以由增益控制电路13设定的增益系数，调整第2声音信号ch1的电平后输出。 
通过了音量调整电路11的第1声音信号ch0，被输入至延迟电路1，成为利用延迟电路1分别附加了延迟时间的与扬声器单元数量相当的第1声音信号ch0′。延迟电路1对提供给扬声器单元7-i(i＝1、2、...n)的第1声音信号附加的延迟时间，以使得与第1声 音信号相对应的第1声音S 1指向任意设定的焦点的方式进行调整。也就是说，延迟电路1的延迟时间，与现有的阵列扬声器装置相同地，可以根据焦点的位置和各扬声器单元7-1～7-n的位置，利用指向性控制装置8对每个扬声器单元进行计算，在延迟电路1中进行设定。利用延迟电路1附加了延迟时间的第1声音信号ch0′，可以利用乘法器2-1～2-n调整到所期望的电平。也可以在各第1声音信号ch0′中，利用乘法器2-1～2-n乘以规定的窗口函数系数。 
同样地，通过了音量调整电路12的第2声音信号ch1，成为利用延迟电路3分别附加了延迟时间的与扬声器单元数量相当的第2声音信号ch1′。延迟电路3对第2声音信号附加的延迟时间，以使得与第2声音信号相对应的第2声音S2指向不同于第1声音S 1的焦点的方式进行调整。利用延迟电路3附加了延迟时间的第2声音信号ch1′，可以利用乘法器4-1～4-n调整到所期望的电平。 
接着，将乘法器2-1～2-n的输出和乘法器4-1～4-n的输出，利用加法器5-1～5-n相加，将加法器5-1～5-n的输出，利用放大器6-1～6-n放大，从扬声器单元单元7-1～7-n发出声音。从各扬声器单元7-1～7-n输出的信号在空间内相互干涉，形成第1声音S 1的音束和第2声音S2的音束。如图1所示，第1声音S 1朝向第1视听位置U1，第2声音S2朝向第2视听位置U2。 
图4表示声音输出装置的使用方式的一个例子。图4的例子表示在同时输出多个内容(例如体育内容和新闻内容)的影像及声音的系统中使用的声音输出装置。多个内容的影像可以由多视窗同时显示。多个内容的各个声音，可以从声音输出装置以具有不同的指向性的方式发出。这样，例如位于房间左侧的观众和位于房间右侧的观众，可以听到各不相同的声音。 
图5表示声音输出装置的使用方式的另一个例子。图5的例子表示，在同时输出一个内容中含有的一个影像及两个声音的系统中使用的声音输出装置。作为这种内容的例子，包括两国语言的广播，声音输出装置以使得主声道和副声道分别具有不同的指向性的方式发出。这样，位于房间左侧的观众例如可以收听主声道，位于房间右侧 的观众例如可以收听副声道。 
根据本实施方式，由于以使得输出到阵列扬声器装置中的声音信号ch0和ch1的电平相等的方式，设定音量调整电路11、12的增益系数，因而不需要针对每个内容调整音量。此外，可以缓解目标内容的音量变小时被其它内容的声音淹没，而目标声音听不到的问题。因此，利用本实施方式，可以提高声音信号ch0和ch1的听觉上的分离性，观众可很好地听到各自想听的声音。 
(第2实施方式) 
下面说明本发明的第2实施方式。图6是表示本发明的第2实施方式的声音输出装置的结构的框图，对与图2相同的结构，标注相同的标号。本实施方式的声音输出装置是第1实施方式的更为具体的例子。 
本实施方式的测定电路9由整流电路101和峰值保持电路102、103构成。整流电路101将所输入的第1声音信号ch0整流为绝对值。峰值保持电路102、103在从整流电路101输入的值小于或等于当前的保持值的情况下，维持保持值，在输入值超过保持值的情况下，将输入值作为新的保持值，这样，保持并输出至今为止的输入值中最大的值。如果输入值处于小于或等于保持值的状态持续，则以任意的时间常数，保持值徐徐下降。峰值保持电路102的时间常数，设定得比峰值保持电路103的时间常数短。 
同样地，测定电路10由整流电路104和峰值保持电路105、106构成。峰值保持电路105、106的时间常数，也可以分别与峰值保持电路102、103的时间常数相同。 
其次，增益控制电路13由减法器107、110、113、116、增益表108、111、114、117、低通滤波器109、112、115、118、以及加法器119、120构成。 
减法器107计算从峰值保持电路102的输出中减去峰值保持电路105的输出后的电平差，减法器110计算从峰值保持电路103的输出中减去峰值保持电路106的输出后的电平差，减法器113计算从峰 值保持电路105的输出中减去峰值保持电路102的输出后的电平差，减法器116计算从峰值保持电路106的输出中减去峰值保持电路103的输出后的电平差。 
增益表108、111、114、117中，使声音信号的电平差和增益系数相关联而预先登录。增益表108、111、114、117分别读出与由减法器107、110、113、116计算出的电平差相对应的增益系数后进行输出。 
从增益表108、111输出的增益系数，分别通过低通滤波器109、112后利用加法器119相加，相加后的增益系数被设定到音量调整电路11中。此外，从增益表114、117输出的增益系数，分别通过低通滤波器115、118后利用加法器120相加，相加后的增益系数被设定到音量调整电路12中。 
低通滤波器109、112、115、118使增益系数的变化以任意的时间常数顺利进行。此外，低通滤波器109的时间常数设定得为比低通滤波器112的时间常数短。低通滤波器115的时间常数可以与低通滤波器109的时间常数相同，低通滤波器118的时间常数可以与低通滤波器112的时间常数相同。 
增益系数设定后的音量调整电路11、12的动作，以及由延迟电路1、3、乘法器2、4、加法器5、放大器6、扬声器单元7构成的阵列扬声器装置的动作，与第1实施方式相同。 
在本实施方式中，由于峰值保持电路102、105的时间常数设定得比峰值保持电路103、106的时间常数短，低通滤波器109、115的时间常数设定得比低通滤波器112、118的时间常数短，通过各设置两个峰值保持电路、增益表和低通滤波器，可以使提供给音量调整电路11、12的增益系数具有两种音量调整的时间常数，因而，能够以任意比例，进行与第1声音信号ch0和第2声音信号ch1的电平差的短期性交化相对应的音量调整、以及与电平差的长期性变化相对应的音量调整。为了追随电平差的瞬间性变化，时间常数短较好，但由于人耳不适应随机改变音量这种变化，因而可以利用本实施方式的结构，恰当地设定与电平的短期性变化相对应的音量调整，以及与电平 差的长期性变化相对应的音量调整的平衡。 
(第3实施方式) 
在第1、第2实施方式中，以使得输出给阵列扬声器装置(延迟电路1、3)的第1声音信号ch0和第2声音信号ch1的电平相等的方式，设定音量调整电路11、12的增益系数，但也可以以使得第1声音信号ch0和第2声音信号ch1的电平差固定的方式，设定增益系数。 
图7是表示本发明的第3实施方式的声音输出装置的结构的框图，对与图6相同的结构，标注相同的标号。本实施方式的声音输出装置，使用增益控制电路13a取代图6的增益控制电路13。该增益控制电路13a追加了对增益控制电路13的减法器107、110、113、116的输出增加由观众设定的任意的补偿量的功能。 
例如，在希望将第1声音信号ch0的电平设定为比第2声音信号ch1大恒定量的情况下，利用补偿发生电路121对减法器113、116的输出增加补偿量，而对减法器107、110的输出不增加补偿量。 
这样，由于向增益表114、117输入增加了补偿量的电平差，因而增益表114、117输出的增益系数比第2实施方式小。因此，由于向音量调整电路12设定的增益系数变小，因而第2声音信号ch1的电平比第1声音信号ch0小了与补偿量相对应的量。 
如上所述，根据本实施方式，可以将第1声音信号ch0和第2声音信号ch1的电平差总是恒定。在同时输出多个声音的情况下，并不使各声音的音量一致，而是使之带有一定差量，这样往往可提高主观上及心理上的分离性。例如不擅长英语的人在听两国语言的主声道的日语的情况下，即使副声道的英语的声音多少有点大，也很难受其影响，但在打算听英语的情况下，即使是小音量的日语也会受其干扰。因此，只要将主声道的日语的音量设定得小，就能使英语的听取更容易。 
这样，在使各声音的音量有差别时更容易听取的情况下，观众对声音输出装置设定所期望的音量差(补偿量)。增益控制电路13a 对于与观众指定减少音量的声音相对应的增益表，在该增益表的输入中增加补偿量。这样，观众就可以对各声音的音量施加所期望的差别。 
此外，在第2、第3实施方式中，根据与第1声音信号ch0和第2声音信号ch1的电平差的短期性变化相对应的时间常数、和与电平的长期性变化所对应的时间常数，进行声音信号ch0、ch1的音量调整，但也可以使时间常数为一个。 
(第4实施方式) 
下面说明本发明的第4实施方式。图8是表示本发明的第4实施方式的声音输出装置的结构的框图，对与图2相同的结构，标注相同的标号。本实施方式的声音输出装置，在由延迟电路1、3、乘法器2、4、加法器5、放大器6、扬声器单元7构成的阵列扬声器装置中，附加了测定电路9、10、音量调整电路11、12、增益控制电路14、15。音量调整电路11、12和增益控制电路14、15构成压缩单元。 
测定电路9、10的动作与第1实施方式相同。决定峰值保持电路126、128的保持期间的时间常数(释放时间)，比后述的增益控制电路的低通滤波器的时间常数(上升时间)长，例如是从几毫秒～几秒。增益控制电路14根据由测定电路9测定的第1声音信号ch0的电平，以使得输出给延迟电路1的第1声音信号ch0的动态范围(最大声和最小声的电平差)小于或等于规定值的方式，设定音量调整电路11的增益系数。同样地，增益控制电路15根据由测定电路10测定的第2声音信号ch1的电平，以使得输出给延迟电路3的第2声音信号ch1的动态范围小于或等于前述规定值的方式，设定音量调整电路12的增益系数。 
增益控制电路14、15具有使声音信号的电平与增益系数相关联而登录的增益表129、131，读出与由测定电路9、10测定的电平相对应的增益系数后输出。利用该增益表，增益控制电路14、15在小于或等于某一阈值的电平时，设定大的增益系数，在大于阈值的电平时设定小的增益系数，以此方式设定使声音信号的动态范围减小了的增益系数。从增益表129、131输出的增益系数，通过低通滤波器130、 132后对音量调整电路11、12设定。随着电平的增大增益系数也随之增大的低通滤波器的时间常数(上升时间)，例如是几微秒至1秒。 
其结果，音量调整电路11、12的输入输出特性，成为压缩从音量调整电路11、12输出到延迟电路1、3中的声音信号ch0、ch1的动态范围的特性。图9表示由增益控制电路14、15控制的音量调整电路11、12的输入输出特性。在图9中，C3是不压缩声音信号的动态范围时的输入输出特性，C4是如本实施方式所示，压缩声音信号的动态范围时的输入输出特性。 
如果声音信号ch0、ch1的电平变化，则音量调整电路11、12中设定的增益系数的也变化，但如果对应于电平变化，增益系数瞬间地变化，则会使听觉产生不自然。因此，增益控制电路14、15对应于电平变化，以某个时间常数使增益系数变化。 
增益系数设定后的音量调整电路11、12的动作，以及由延迟电路1、3、乘法器2、4、加法器5、放大器6、扬声器单元7构成的阵列扬声器装置的动作，与第1实施方式相同。 
如上所述，根据本实施方式，由于以使得输出给阵列扬声器装置的声音信号ch0和ch1的动态范围小于或等于规定值的方式，设定音量调整电路11、12的增益系数，因而可以使每个内容的动态范围一致。此外，还可以缓解目标声音变为小音量时被其它声音淹没，无法听到目标声音，以及目标声音变为大音量时妨碍其它声音的收听，听不到其它声音之类的问题。因此，本实施方式可以提高声音信号ch0和ch1的听觉上的分离性，观众可很好地听到各自想听的声音。 
(第5实施方式) 
下面说明本发明的第5实施方式。图10是表示本发明的第5实施方式的声音输出装置的结构的框图，对与图2相同的结构，标注相同的标号。本实施方式的声音输出装置，是在由延迟电路1、3、乘法器2、4、加法器5、放大器6、扬声器单元7构成的阵列扬声器装置的输入中，设置限制声音信号的频带的频率控制单元即带通滤波器 16、17。 
第1声音信号ch0输入至带通滤波器16，第2声音信号ch1输入至带通滤波器17。声音信号ch0、ch1分别利用带通滤波器16、17受到带宽限制，例如小于或等于几百Hz的低音域成分和高于几kHz的高音域成分受到抑制。 
通过带通滤波器16的第1声音信号ch0被输入至延迟电路1，通过带通滤波器17的第2声音信号ch1被输入延迟电路3。 
由延迟电路1、3、乘法器2、4、加法器5、放大器6、扬声器单元7构成的阵列扬声器装置的动作，与第1实施方式相同。 
在本实施方式中，由于通过在阵列扬声器装置的输入中设置带通滤波器16、17，抑制了指向性控制困难的小于或等于几百Hz的低音域成分后，将声音信号ch0、ch1输出给阵列扬声器装置，因而可以对应于声音信号ch0、ch1，加强从阵列扬声器装置发出的各声音的指向性。此外，由于通过在阵列扬声器装置的输入中设置带通滤波器16、17，抑制构成指向性图的分级波瓣及旁瓣的产生原因的高音域成分后，向阵列扬声器输出声音信号ch0、ch1，因而可以对应于声音信号ch0、ch1，抑制从阵列扬声器装置中发出的各声音的指向性图上产生分级波瓣及旁瓣。其结果，可以缓解以下问题，即，在所期望方向以外的方向上，也能听到很强的从阵列扬声器装置中以所期望的指向性发出的声音的低音域成分及高音域成分。 
此外，本实施方式中，除了具有由于改善指向性的控制性而提高分离性这一物理性效果之外，还由于指向性的控制性良好的几kHz的频带与共振峰频带一致，而该频带相对于低音域及高音域，相对地被强调，由此人类语言的清晰度好，容易集中到目标内容的声音上，因而可以期待从心理学上提高分离性。 
此外，在本实施方式中使用了带通滤波器，但也可以取代带通滤波器，使用强调指向性的控制性良好的频带的电平的均衡器(强调单元)。这样，可以获得与使用带通滤波器的情况同等的效果。 
此外，如果针对每个声音，最优化带通滤波器及均衡器的特性，则可以期待取得更好的效果。例如在日语和欧美语言中，由于母音子 音的使用方法有很大不同，因而在提高清晰度方面最佳的特性修正曲线有一些不同。因此，通过针对每种语言最优化带通滤波器及均衡器的特性，可以使各种语言的清晰度提高。 
(第6实施方式) 
下面说明本发明的第6实施方式。图11是表示本发明的第6实施方式的声音输出装置的结构的框图，对与图2相同的结构，标注相同的标号。带通滤波器18-1、18-2、19-1、19-2、测定电路9-1、9-2、10-1、10-2构成测定单元。 
带通滤波器18-1从第1声音信号ch0中提取例如几kHz以上的中高音域，带通滤波器18-2提取比其低的低音域。同样地，带通滤波器19-1从第2声音信号ch1中提取中高音域，带通滤波器19-2提取低音域。 
测定电路9-1、9-2分别随时测定声音信号ch0的中高音域、低音域的电平，测定电路10-1、10-2分别随时测定声音信号ch1的中高音域、低音域的电平。 
增益控制电路13b利用预先设定的每个频带的权重，对由测定电路9-1、9-2、10-1、10-2测定出的各频带的电平加权，对每个声音信号合成加权后的各频带的电平，求出声音信号ch0、ch1的电平。然后，增益控制电路13b根据这样求出的声音信号ch0的电平和声音信号ch1的电平差，以使得输出到延迟电路1、3的声音信号ch0和ch1的电平相等的方式，设定音量调整电路11、12的增益系数。每个频带的权重，可以对应于观众对各频带的听觉敏感度的不同来确定，例如在听觉敏感度高的几kHz的中音域设定得大，在低音域设定得小。 
如上所述，本实施方式中，将声音信号ch0、ch1分别分为多个频带来测定电平，利用各频带的权重，将测定出的各频带的电平加权，根据加权后的各频带的电平，设定音量调整电路11、12的增益系数。通过前述各频带的加权，即使在整个频带的平均电平并不高，而几kHz的中音域的电平高的情况下，由于由增益控制电路13b求出的声 音信号的电平变高，因而该声音信号的增益系数变小。 
观众的心理上的听觉水平因频带而异。本实施方式并不是使声音信号ch0、ch1的绝对电平一致，而是使心理性听觉水平一致，因而可以期待分离性的提高。 
(第7实施方式) 
下面，说明本发明的第7实施方式。图12是表示本发明的第7实施方式的声音输出装置的结构的框图，对与图11相同的结构，标注相同的标号。音量调整电路11-1、11-2、12-1、12-2、加法器20、21、增益控制电路13c构成音量调整单元。 
本实施方式的增益控制电路13c，根据由测定电路9-1、9-2、10-1、10-2测定出的声音信号ch0和ch1的各频带的电平差，以使得输出给延迟电路1、3的声音信号ch0、ch1的电平相等的方式，针对每个频带设定音量调整电路11-1、11-2、12-1、12-2的增益系数。 
音量调整电路11-1、11-2通过将由增益控制电路13c设定的中高音域用的增益系数和低音域用的增益系数，乘以从带通滤波器18-1、18-2输入的声音信号ch0的中高音域和低音域，来调整声音信号ch0的中高音域、低音域的电平后输出。同样地，音量调整电路12-1、12-2通过将由增益控制电路13c设定的中高音域用增益系数和低音域用的增益系数，乘以从带通滤波器19-1、19-2输入的声音信号ch1的中高音域、低音域，调整声音信号ch1的中高音域、低音域的电平后输出。 
加法器20将音量调整电路11-1、11-2的输出相加，加法器21将音量调整电路12-1、12-2的输出相加。 
这样，在本实施方式中，由于以使得每个频带的声音信号ch0和ch1的电平相等的方式调整增益系数，因而可以使声音信号ch0和ch1彼此的屏蔽效应更有效地起作用，可以期待提高分离性。 
此外，在第6、第7实施方式中，将声音信号的频带分为两个，但显然也可以分为三个或三个以上。 
此外，在第1～第4以及第6、第7实施方式中，对音量调整电路11、12的输入进行电平测定，但也可以在音量调整电路11、12的输出侧，由测定电路测定声音信号ch0、ch1的电平，将该测定结果反馈给增益控制电路。 
此外，在第1～第7实施方式中，对两个声音信号ch0、ch1进行处理，但显然也可以对三个或三个以上的声音信号进行同样的处理。 
本发明可以适用于以各不相同的指向性同进发出多个声音的系统。 

Claims (10)

1.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平；
音量调整单元，其根据由该测定单元测定的电平进行增益调整，以相等的大小输出多个声音信号；以及
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该音量调整单元输出的多个声音信号相对应的多个声音，
前述测定单元将前述多个声音信号分别分为多个频带后测定电平，
前述音量调整单元利用预先设定的每个频带的权重，对前述测定的各频带的电平进行加权，根据加权后的各频带的电平进行增益调整，以相等的大小输出多个声音信号。
2.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平；
音量调整单元，其根据由该测定单元测定的电平进行增益调整，以相等的大小输出多个声音信号；以及
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该音量调整单元输出的多个声音信号相对应的多个声音，
前述测定单元将前述多个声音信号分别分为多个频带后测定电平，
前述音量调整单元根据前述测定的各频带的电平，以使得每个频带的前述多个声音信号成为相等的大小的方式，进行增益调整并输出。
3.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平；
音量调整单元，其根据由该测定单元测定的电平进行增益调整使前述多个声音信号中由观众指定的至少两个声音信号间的电平差为恒定且不为0，输出多个声音信号；以及
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该音量调整单元输出的多个声音信号相对应的多个声音。
4.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
测定单元，其测定所输入的多个声音信号的电平；
压缩单元，其根据由该测定单元测定的电平，将前述多个声音信号的动态范围压缩到小于或等于规定值，输出动态范围压缩后的多个声音信号，其中，动态范围是指最大声和最小声的电平差；以及
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该压缩单元输出的多个声音信号相对应的多个声音。
5.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
频率控制单元，其针对所输入的多个声音信号，对指向性控制困难的频带进行限制或对指向性的控制性好的频带进行强调；以及
阵列扬声器装置，其以各不相同的指向性，发出与由该频率控制单元输出的多个声音信号相对应的多个声音。
6.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
测定电路，其测定所输入的多个声音信号的电平；
增益控制电路，其参照由前述测定电路测定的电平，对各个声音信号设定增益系数；
音量调整电路，其以所设定的增益系数为基础，调整声音信号的电平；以及
阵列扬声器装置，其输入电平调整后的多个声音信号，以各不相同的指向性，发出与多个声音信号相对应的多个声音，
前述增益控制装置包含补偿发生电路，其对由前述测定电路测定的电平中的至少一个，增加恒定量且非0的补偿量。
7.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
测定电路，其测定所输入的多个声音信号的电平；
增益控制电路，其参照由前述测定电路测定的电平，对各个声音信号设定增益系数；
音量调整电路，其以所设定的增益系数为基础，调整声音信号的电平；以及
阵列扬声器装置，其输入电平调整后的多个声音信号，以各不相同的指向性，发出与多个声音信号相对应的多个声音，
前述增益控制装置设定增益系数，以使得输入至前述阵列扬声器装置中的多个声音信号的动态范围小于或等于规定值，其中，动态范围是指最大声和最小声的电平差。
8.一种声音输出装置，其特征在于，具有：
测定电路，其测定所输入的多个声音信号的电平；
增益控制电路，其参照由前述测定电路测定的电平，对各个声音信号设定增益系数；
音量调整电路，其以所设定的增益系数为基础，调整声音信号的电平；以及
阵列扬声器装置，其输入电平调整后的多个声音信号，以各不相同的指向性，发出与多个声音信号相对应的多个声音，
前述声音输出装置还包括带通滤波器，其输入多个声音信号，针对所输入的多个声音信号，对指向性控制困难的频带进行限制。
9.根据权利要求8所述的声音输出装置，其特征在于，
由前述带通滤波器限制了频带的声音信号，被输出至前述测定电路。
10.根据权利要求8所述的声音输出装置，其特征在于，
由前述带通滤波器限制了频带的声音信号，被输出至前述音量调整电路。
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