JP2004179711A - Loudspeaker system and sound reproduction method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数個のスピーカユニットが1次元的に、あるいは2次元的に配列されたアレースピーカを用いたスピーカ装置および音響再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数個のスピーカユニットが1次元的に、あるいは2次元的に配列され、パネル型に構成されたアレースピーカを、例えばリスニングポジションの正面前方に配置し、このアレースピーカのみで、2チャンネル以上の音響再生を行なうスピーカシステムが提案されている(例えば、特開平9−233588号公報(特許文献1)や特開平6−205496号公報(特許文献2)参照)。
【0003】
このシステムは、アレースピーカより放射される音波をビーム状の指向性として、リスナの側方の壁面、後方の壁面、天井などに反射させてリスナに到達させ、あたかも、最後に音波が反射された壁の方向に音源があるように知覚させるもので、リスナ前方に配置される1パネルのアレースピーカだけで、あらゆる方向への音像定位が可能となる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−233588号公報。
【特許文献2】
特開平6−205496号公報。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のアレースピーカを用いた音響再生方法においては、音像定位方向がリスナにとって不自然になる場合があるという問題がある。例えば、アレースピーカによって左右2チャンネルの音響再生を行なう場合を例に説明する。図12は、幅Rw、奥行きRdの部屋(リスニングルーム)において、アレースピーカ1を用いて左右2チャンネルの音響再生を行なう場合を説明するための図である。
【0006】
この例の場合には、アレースピーカ1は、リスナ2の前方の壁3側において、当該部屋の幅方向の中央に配置されている。また、リスナ2は、当該部屋の幅方向の中央位置であって、当該部屋の奥行き方向の任意の位置において、アレースピーカ1による再生音を聴取するものとしている。
【0007】
入力音声信号から、アレースピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれに供給する複数のユニット駆動信号が生成されるが、この場合に、当該生成された複数のユニット駆動信号は、それらが前記複数のスピーカユニットに供給されることによって、アレースピーカ1からビーム状の所望の指向性で音波を放音させるように生成される。
【0008】
この場合に、前記複数のユニット駆動信号のそれぞれは、入力音声信号に対する遅延量および振幅がそれぞれ調整されて、前記ビーム状の所望の指向性が得られるように生成される。
【0009】
図12の例においては、例えば、アレースピーカ1から放音される左チャンネルの音声信号による音波の場合には、図12において、リスナ2の左側の壁4Lに反射してリスナ2に到達するようにしており、左チャンネルの音声信号からは、図12において、アレースピーカ1から実線矢印5Lで示すような方向にビーム状に左チャンネルの音波が放射されるように、複数のユニット駆動信号が生成される。
【0010】
実線矢印5Lの方向にアレースピーカ1から放射されたビーム状の左チャンネルの音波は、壁面4Lで反射された後、実線矢印6Lのように伝搬して、リスナ2に到達する。
【0011】
同様に、アレースピーカ1から放音される右チャンネルの音声信号による音波の場合には、図12において、リスナ2の右側の壁4Rに反射してリスナ2に到達するようにしており、右チャンネルの音声信号からは、図12において、アレースピーカ1から実線矢印5Rで示すような方向にビーム状に右チャンネルの音波が放射されるように、複数のユニット駆動信号が生成される。
【0012】
実線矢印5Rの方向にアレースピーカ1から放射されたビーム状の右チャンネルの音波は、壁面4Rで反射された後、実線矢印6Rのように伝搬して、リスナ2に到達する。
【0013】
つまり、従来のスピーカ装置では、便宜上、図12において、アレースピーカ1の中心位置Pr0より左チャンネル音波および右チャンネル音波が発せられたと考えたとき、アレースピーカ1の位置とリスナ2の位置とのほぼ中間位置を左方壁面4Lおよび右方壁面4Rに射影した点PLrefおよびPRrefで左チャンネル音波および右チャンネル音波が反射され、その反射波がリスナに届き聴取されていた。
【0014】
以上のようにして、図12のスピーカ装置によれば、アレースピーカ1の複数個のスピーカユニットのそれぞれに、左右2チャンネルの音声信号から生成した複数個のユニット駆動信号の対応するものを供給することにより、中央の一つのアレースピーカ1からの音波のみによって、リスナ2は、左右に音像が定位する2チャンネルステレオ再生音を聴取することができる。
【0015】
この場合の左右チャンネルの音波は、実際のスピーカ(アレースピーカ1)はリスナ2の正面前方に存在しながら、それぞれ、左右の壁面4L,4Rで反射された後、リスナ2に到達するため、それら左右チャンネルの音像の定位方向は、実線矢印6Lおよび6Rの延長方向となって、あたかも図12において、点線で示した虚スピーカ位置1L,1Rから左右チャンネルの音波が到来するように、リスナ2には聴取される。
【0016】
ところで、例えば5.1チャンネルなどのマルチチャンネル・サラウンド再生の場合、左右チャンネル信号は、正面の中央位置から左壁面4Lおよび右壁面4Rの隅部までの間の中間位置にそれぞれ音像定位させるように音源信号が調整されて記録メディアに一般に記録されている。
【0017】
しかしながら、前述したように、図12の従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置の場合、左右チャンネルの音声は、上述のように、想定された音像定位位置に対してあまりにも離れすぎた位置である虚スピーカ位置1L,1Rに定位されてしまい、センターチャンネルの音像の定位方向との間に大きな開きができてしまう。このため、不自然な音像定位感となり、繋がりのある滑らかな音像移動が得られないという欠点がある。
【0018】
すなわち、従来のスピーカ装置および音響再生方法では、各チャンネルの音声についての音像定位方向を、予め想定された音像定位方向に合わせるようにすることが非常に困難であった。
【0019】
図12の従来例の場合においても、原理的には、アレースピーカ1から放射されたビーム状の音波を、リスナ2の左右の壁面、後方の壁面、天井などに多数回にわたって反射させることにより、リスナに最後に到達する音波反射位置を、各チャンネルの音声に対して予め想定された音像定位方向位置となるようにさせて、当該チャンネルの音声の音像定位方向を、想定された音像定位方向と一致させるようにすることは可能であると思われる。
【0020】
しかしながら、アレースピーカの規模や音波の波長の制限により、光ビームのように指向性を細く絞り込むことはほぼ不可能に近く、また、多数回、壁面に反射させてリスナに到達させるようにすることは、当該音波の行路長が非常に長くなり、その音波の距離減衰が大きくなる。さらに、通常、壁面は音波を完全に反射するわけではなく、一部吸音してしまうので、反射の回数に応じて音波の減衰が激しくなる。したがって、上述のように、アレースピーカから放音された音波を、多数回、壁面に反射させて、各チャンネル毎に想定された音像定位方向に定位させることは現実にはきわめて困難であると考えられる。
【0021】
この発明は以上の点にかんがみ、アレースピーカからビーム状の指向性を持って放射された音波が、壁に反射された後にリスナに到達するようにされる場合においても、リスナに対して適当な音像定位方向に音像定位することができるようにすることを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明によるスピーカ装置は、
複数個のスピーカユニットで構成されるアレースピーカと、
入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第1の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第1の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を第1の方向とするように、前記第1の複数のユニット駆動信号を生成する第1の指向性形成用信号生成手段と、
前記入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第2の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第2の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を第1の方向とは異なる第2の方向とするように、前記第2の複数のユニット駆動信号を生成する第2の指向性形成用信号生成手段と、
前記第1の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側あるいは前記第2の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側のいずれかに設けられ、前記アレースピーカから、前記第1の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから、前記第2の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延手段と、
を備え、前記遅延手段により時間調整された前記第1の複数のユニット駆動信号と前記第2の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とする。
【0023】
上述の構成のこの発明によれば、アレースピーカから、第1の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波による音像定位方向と、第2の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波による音像定位方向との中間位置が入力音声信号に対応する音像定位方向となる。
【0024】
すなわち、従来のスピーカ装置では、各音声チャンネルのリスナに対する音像定位方向は、一つの壁からの反射波のみにより固定的定まってしまうのに対して、この発明によるスピーカ装置によれば、リスナに対する音像定位方向は、アレースピーカからの2つの音波のそれぞれの音像定位方向の中間の位置となる。
【0025】
例えば、右チャンネルの音声信号が入力信号の場合、アレースピーカから、第1の方向として、リスナの右横の壁に反射させてリスナに到達するような方向に音波を放射させるようにすると共に、第2の方向として、リスナに直接に到達するような方向に音波を放射させるようにする。そして、これら第1、第2の方向に放射された音波がリスナに到達するタイミングを調整する。
【0026】
すると、リスナは、右横から反射して到達する音波と直接的に到達する音波との中間の方向に、右チャンネルの音像が定位しているように聴取することができる。したがって、例えばマルチチャンネル・サラウンド再生において、センターチャンネルの定位方向との間には大きな開きはなくなり、繋がりがある滑らかな音像移動が得られるという効果がある。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、この発明によるスピーカ装置および音響再生方法の実施形態を、図を参照して説明する。
【0028】
図1および図2は、この発明によるスピーカ装置を、映像再生装置の画面に映出された画像を監視しながら、その画像に関連する音声を音響再生して聴取するようにする視聴システムの一部として用いる場合のシステム構成例を示す。この例では、視聴環境(リスニングルーム)は通常の直方体のような部屋であるとし、リスナ12の左右の側方には壁面14L,14Rがあり、またリスナ12の上方には、天井14Cがあり、リスナは、床14Gの上に置かれた椅子に着座しているものとする。
【0029】
リスナ12から見て部屋の正面の壁14F側には、この例においては、ビデオプロジェクタ13(図2参照)より投影される映像を表示するための投影スクリーン11が設置されている。この投影スクリーン11の下方には、この実施形態のスピーカ装置10が配置されている。この例では、リスナ12は、投影スクリーン11を正面に見るように着座するものとしている。
【0030】
この実施形態のスピーカ装置10は、アレースピーカと、アレースピーカ用音声信号生成回路とからなる。アレースピーカは、前述もしたように、1次元的あるいは2次元的に複数個のスピーカユニットが配列されたものであり、アレースピーカ用音声信号生成回路は、左チャンネルの音声信号や右チャンネルの音声信号などの各チャンネルの音声信号のそれぞれから、複数個のスピーカユニットのそれぞれに供給する複数個のユニット駆動信号を形成する。
【0031】
[アレースピーカの構成例]
図3(A)に、この実施形態におけるアレースピーカ20の構成例を示す。この図3(A)の例のアレースピーカ20は、複数個のスピーカユニット21を2次元配列とした場合の一例であり、水平方向および高さ方向に、この例では同じ大きさの多数のスピーカユニット21が配列されている。
【0032】
ここで、複数個のスピーカユニット21を配列するというのは、複数個のスピーカユニット21を、それぞれの振動板21vがユニット取り付け板22面からすべて外部に臨むように、並べて配列することを意味している。図3の例では、スピーカユニット21は円形の振動板21vを備え、その振動板21vの振動方向の主軸が、すべて取り付け板22に対して直交する方向となるようにされるものである。
【0033】
この例では、スピーカユニット21は、例えば口径8cmのユニットが用いられ、水平方向には一定間隔Dw、高さ方向には一定間隔Dhで、図3(A)に示すように、正方格子状に配列されている。
【0034】
ここで、配列間隔DwおよびDhは、隣り合うスピーカユニット21の振動板21vの中心(ユニット中心)間の間隔であり、この例では、例えば、Dw=Dh=10cmとされている。
【0035】
そして、この場合、図3(A)に示すように、アレースピーカ20を構成する複数個のスピーカユニット21の水平方向の左端のユニット中心から、右端のユニット中心までの距離(以下、この距離をユニット配列幅と呼ぶ)をW、また、複数個のスピーカユニットの高さ方向の下端のユニット中心から、上端のユニット中心までの距離(以下、この距離をユニット配列高と呼ぶ)をHとしている。
【0036】
一般に、アレースピーカ20における複数個のスピーカユニット21の配列間隔Dw、Dhは、アレースピーカ20全体としての指向特性の、制御可能な高域限界周波数を決定する。また、アレースピーカ20のユニット配列幅Wおよびユニット配列高Hは、アレースピーカ20全体としての指向特性の、それぞれ幅および高さ方向の制御可能な低域限界周波数を決定する。
【0037】
したがって、アレースピーカ20において、低域から高域まで任意の指向特性を得るには、小型のスピーカユニットを狭い間隔で多数配置し、ユニット配列幅Wおよびユニット配列高Hを十分に大きくすることが望ましい。
【0038】
しかし、アレースピーカ20全体の大きさを極端に大きくすることは、実用上、困難であり、また、きわめて多数の小型スピーカユニットを敷き詰めることも、コストの増大、製造の困難さなどを伴うので、その目的用途に応じて、スピーカユニット21の配列間隔Dw,Dhおよびユニット配列幅Wおよびユニット配列高Hが決定されることになる。
【0039】
波長の長い低音域においては、聴取者の音源の方向弁別能が低くなるので、実用上は、低音域でのビーム状の指向特性は不要と考えられ、その点ではアレースピーカ20のユニット配列幅Wおよびユニット配列高Hは、さほど大きくする必要はなく、例えば数10cm乃至1m程度で十分である。
【0040】
また、マルチチャンネル・サラウンド信号を再生する場合には、リスナ12の周囲方向に音像定位させるようにするが、水平方向に比べ、高さ方向の方向弁別能が低いので、高さ方向には水平方向ほど厳密に指向特性をビーム状にする必要はない。
【0041】
そのため、スピーカユニット21の高さ方向の配列間隔Dhは、やや広めでもよい。また、アレースピーカ20のユニット配列高Hは、ユニット配列幅Wに比べ、小さくすることもできる。実際のスピーカユニットは、その口径の大きさにより高音域では狭い指向性となるので、高さ方向のスピーカユニット21の個数が少ないアレースピーカ20を構成した場合でも、狭い指向性を得ることは容易である。
【0042】
したがって、極端な場合には、図3(B)のように、取り付け板22に、1次元的に水平方向に複数個のスピーカユニット21の振動板21vを並べたリニアアレースピーカ20の構成とし、水平方向での指向性制御のみでも適度な効果が得られる。なお、この図3(B)のリニアアレースピーカ20の場合、基本的には、そのスピーカユニット21の配列軸を中心とした回転対称形をなす指向特性となる。
【0043】
なお、図3では、スピーカユニット21の配列間隔Dw,Dhは一定としたが、例えば中央部ではスピーカユニット21を密接させて配置すると共に、周辺部になるほどスピーカユニット21の間隔を大きくするように配列してもよい。そのようにした場合には、アレースピーカ20全体として使用するスピーカユニット21の個数を削減できる。
【0044】
また、スピーカユニット21を図3(A)のように2次元的に配列する場合において、上述の例のように、スピーカユニット21の振動板21vを正方格子状に配列するのではなく、例えば千鳥格子状に配列するようにすれば、等価的にスピーカユニット21の配列間隔Dw,Dhを、より小さくすることができる。
【0045】
さらに、アレースピーカ20を構成する複数個のスピーカユニットは、上述の例では、同じ口径の同特性のスピーカユニットを多数配列したものとしたが、高音域用ユニット(ツィータ)と中低音域用ユニットあるいはフルレンジユニットを組み合わせて配列するようにしてもよい。これ以外にもアレースピーカの構成方法は多種多様に考えられる。この発明では、少なくとも水平方向での指向特性が特に中高音域で制御可能であれば、アレースピーカの形態について限定するものではない。
【0046】
[アレースピーカ用音声信号生成回路]
以上のように複数個のスピーカユニット21が配列されて構成されるアレースピーカ20の各スピーカユニット21には、アレースピーカ用音声信号生成回路からユニット駆動信号が供給される。アレースピーカ用音声信号生成回路は、各チャンネルの音声信号から、前記複数個のスピーカユニット21のそれぞれに供給する複数個のスピーカユニット駆動信号を生成する。
【0047】
入力音声信号が2チャンネルである場合のアレースピーカ用音声信号生成回路の一例について、以下に説明する。図4は、アレースピーカ用音声信号生成回路の全体の構成を示すブロック図である。
【0048】
この例のアレースピーカ用音声信号生成回路の場合には、図4に示すように、第1チャンネル用信号生成回路41と、第2チャンネル用信号生成回路42と、制御回路43と、第1チャンネル調整操作部44と、第2チャンネル調整操作部45と、チャンネル合成回路461,462,463,・・・,46n(nはスピーカユニット21の数)と、出力アンプ471,472,473,・・・,47n(nはスピーカユニット21の数)を備える。制御回路43は、例えばマイクロコンピュータを搭載して構成される。
【0049】
第1チャンネル用信号生成回路41および第2チャンネル用信号生成回路42は、同一の構成を有するもので、それぞれ、第1の指向性形成用信号生成回路411および421と、第2の指向性形成用信号生成回路412および422と、遅延・振幅調整回路413および423と、合成回路414および424とからなり、音声入力端子48および49からの第1および第2チャンネルの入力音声信号の入力を受ける。
【0050】
第1の指向性形成用信号生成回路411および421は、それぞれの音声入力端子48および49を通じて入力された各チャンネルの入力音声信号から、制御回路43からの制御信号CT11およびCT21に基づいて、アレースピーカ20の複数個のスピーカユニット21に供給する第1の複数のユニット駆動信号U11およびU21を生成する。この第1の複数のユニット駆動信号U11およびU21は、アレースピーカ20からビーム状に放射される音波の指向性の主軸の方向を、制御回路43からの制御信号CT11およびCT21により定められる第1の方向とするように生成される。
【0051】
同様に、第2の指向性形成用信号生成回路412および422は、それぞれのチャンネルの入力音声信号から、制御回路43からの制御信号CT12およびCT22に基づいて、アレースピーカ20の複数個のスピーカユニット21に供給する第2の複数のユニット駆動信号U12およびU22を生成する。この第2の複数のユニット駆動信号U12およびU22は、アレースピーカ20からビーム状に放射される音波の指向性の主軸の方向を、制御回路43からの制御信号CT12およびCT22により定められる第2の方向とするように生成される。
【0052】
遅延・振幅調整回路413および423は、アレースピーカ20から前記第1の方向にビーム状に放射される音波(以下、第1のビーム状音波という)がリスナ12に到達する時間と、アレースピーカ20から前記第2の方向にビーム状に放射される音波(以下、第2のビーム状音波という)がリスナ12に到達する時間との差を調整すると共に、第1のビーム状音波のレベルを調整するためのものである。
【0053】
遅延・振幅調整回路413および423は、制御回路43からの制御信号CT10およびCT20により遅延時間および振幅(レベル)が制御される。
【0054】
制御回路43には、第1チャンネル調整操作部44からの調整操作信号が供給されると共に、第2チャンネル調整操作部45からの調整操作信号が供給される。第1チャンネル調整操作部44には、当該第1チャンネルの第1のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ51および第1のビーム状音波の振幅調整用つまみ52と、当該第1チャンネルの第2のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ53および第2のビーム状音波の振幅調整用つまみ54と、当該第1チャンネルの遅延時間調整用つまみ55および振幅調整用つまみ56とが設けられている。
【0055】
同様に、第2チャンネル調整操作部45には、当該第2チャンネルの第1のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ61および第2のビーム状音波の振幅調整用つまみ62と、当該第2チャンネルの第2のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ63および第2のビーム状音波の振幅調整用つまみ64と、当該第2チャンネルの遅延時間調整用つまみ65および振幅調整用つまみ66とが設けられている。
【0056】
そして、方向調整用つまみ51が調整操作されることにより、制御信号CT11のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号CT11により第1チャンネルの第1の指向性形成用信号生成回路411からの第1のユニット駆動信号U11により決まる第1のビーム状音波の指向性の主軸の方向(第1の方向)が調整される。また、振幅調整用つまみ52が調整操作されることにより、制御信号CT11のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号CT11により第1のユニット駆動信号U11により決まる第1のビーム状音波の振幅(レベル)が調整される。
【0057】
また、方向調整用つまみ53が調整操作されることにより、制御信号CT12のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号CT12により第1チャンネルの第2の指向性形成用信号生成回路412からの第2のユニット駆動信号U12により決まる第2のビーム状音波の指向性の主軸の方向(第2の方向)が調整される。また、振幅調整用つまみ54が調整操作されることにより、制御信号CT12のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号CT12により第2のユニット駆動信号U12により決まる第2のビーム状音波の振幅(レベル)が調整される。
【0058】
また、方向調整用つまみ61が調整操作されることにより、制御信号CT21のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号CT21により第2チャンネルの第1の指向性形成用信号生成回路421からの第1のユニット駆動信号U21により決まる第1のビーム状音波の指向性の主軸の方向(第1の方向)が調整される。また、振幅調整用つまみ62が調整操作されることにより、制御信号CT21のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号CT21により第1のユニット駆動信号U21により決まる第1のビーム状音波の振幅(レベル)が調整される。
【0059】
また、方向調整用つまみ63が調整操作されることにより、制御信号CT22のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号CT22により第2チャンネルの第2の指向性形成用信号生成回路422からの第2のユニット駆動信号U22により決まる第2のビーム状音波の指向性の主軸の方向(第2の方向)が調整される。また、振幅調整用つまみ64が調整操作されることにより、制御信号CT22のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号CT22により第2のユニット駆動信号U22により決まる第2のビーム状音波の振幅(レベル)が調整される。
【0060】
さらに、遅延量調整用つまみ55が調整操作されることにより、制御信号CT10のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号CT10により第1チャンネルの遅延・振幅調整回路413における遅延時間が調整される。また、振幅調整用つまみ56が調整操作されることにより、制御信号CT10のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号CT10により遅延・振幅調整回路413における、その入力信号についての振幅(レベル)が調整される。
【0061】
また、遅延量調整用つまみ65が調整操作されることにより、制御信号CT20のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号CT20により第2チャンネルの遅延・振幅調整回路423における遅延時間が調整される。また、振幅調整用つまみ66が調整操作されることにより、制御信号CT20のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号CT20により遅延・振幅調整回路423における、その入力信号についての振幅(レベル)が調整される。
【0062】
以上のようにして、第1チャンネルの第1および第2の指向性形成用信号生成回路411および412で生成された第1および第2のユニット駆動信号U11およびU12は、アレースピーカ20のスピーカユニット21のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士が合成回路414で合成されて、アレースピーカ20のスピーカユニット21の数と同数の合成ユニット駆動信号U10が形成される。
【0063】
なお、図4では、合成回路414は、一つとして示してあるが、実際はスピーカユニット21の数と同数である。また、この合成回路414は、第1および第2の指向性形成用信号生成回路411および412の、それぞれの出力信号線のうち、同じスピーカユニットに供給する信号同士となる出力信号線同士を接続することにより構成することもできる。
【0064】
合成ユニット駆動信号U10は、後述する第2チャンネルの合成ユニット駆動信号U20とのチャンネル合成回路461,462,463,・・・,46nおよび出力アンプ471,472,473,・・・,47n(nはスピーカユニット21の数)をそれぞれ通じて、対応するスピーカユニット21のそれぞれに供給される。
【0065】
同様にして、第2チャンネルの第1および第2の指向性形成用信号生成回路421および422で生成された第1および第2のユニット駆動信号U21およびU22は、アレースピーカ20のスピーカユニット21のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士が合成回路424で合成されて、アレースピーカ20のスピーカユニット21の数と同数の合成ユニット駆動信号U20が形成される。
【0066】
この合成ユニット駆動信号U20は、第1チャンネルの合成ユニット駆動信号U10との合成回路461,462,463,・・・,46nおよび出力アンプ471,472,473,・・・,47nをそれぞれ通じて、対応するスピーカユニット21のそれぞれに供給される。
【0067】
第1指向性形成用信号生成回路411、421および第2の指向性形成用信号生成回路412、422は、全く同一の構成を有するもので、それぞれスピーカユニット21の数と同数のフィルタ回路からなる。図5は、第1チャンネル用信号生成回路41の第1および第2の指向性形成用信号生成回路411および412について、その構成例を示したものである。
【0068】
すなわち、図5に示す例においては、第1指向性形成用信号生成回路411は、スピーカユニット21の数と同数のフィルタ回路711,712,713,・・・,71nからなり、第2指向性形成用信号生成回路412は、スピーカユニット21の数と同数のフィルタ回路721,722,723,・・・,72nからなる。
【0069】
そして、制御回路43からの制御信号CT11およびCT12は、図5に示すように、第1指向性形成用信号生成回路411のフィルタ回路711,712,713,・・・,71nおよび第1指向性形成用信号生成回路411のフィルタ回路721,722,723,・・・,72nのそれぞれに個別に供給する複数個の制御信号の束である。
【0070】
フィルタ回路711,712,713,・・・,71nおよびフィルタ回路721,722,723,・・・,72nのそれぞれは、例えばアナログフィルタ、あるいはデジタルフィルタによって構成される。デジタルフィルタで構成される場合には、音声入力端子48からの入力音声信号がデジタル音声信号とされる、あるいは、第1および第2の指向性形成用信号生成回路411および412の入力段において、デジタル音声信号に変換される必要がある。
【0071】
フィルタ回路711,712,713,・・・,71nおよびフィルタ回路721,722,723,・・・,72nのそれぞれをアナログフィルタで構成する場合には、例えば可変容量素子の容量値や可変抵抗器の抵抗値が制御信号CT11およびCT12により調整されることにより、遅延時間および振幅が調整される。また、デジタルフィルタで構成する場合には、制御信号CT11、CT12は、それぞれのフィルタ回路に供給するフィルタ係数のセットの束であり、それらセットのフィルタ係数値が変更制御されることにより、遅延時間および振幅が調整される。
【0072】
[音響再生方法の実施形態]
次に、上述のように構成されるアレースピーカ用音声信号生成回路と、アレースピーカ20とを用いて、左右2チャンネルの音声信号を音響再生する場合について、説明する。
【0073】
以下に説明する例は、第1チャンネル用信号生成回路41および第2チャンネル用信号生成回路42において、遅延・振幅調整回路413,423、第1の指向性形成用信号生成回路411,421、第2の指向性形成用信号生成回路412,422のすべては、デジタル回路の構成とされる。
【0074】
したがって、この例の場合には、フィルタ回路711〜71nおよび721〜72nのそれぞれは、デジタルフィルタで構成され、制御信号CT11,CT21およびCT12,CT22は、フィルタ回路711〜71nおよび721〜72nのそれぞれに供給される複数のフィルタ係数のセットとされる。そして、各セットのフィルタ係数の値が調整用つまみ51〜54および61〜64の調整により変更される。また、遅延・振幅調整回路413,423も、デジタルフィルタの構成として、制御信号CT10、CT20は、フィルタ係数のセットの束とされる。
【0075】
この場合において、例えば、制御回路43には、ビーム状音波の指向性の主軸の方向を順次に変更するためのフィルタ回路711〜71nおよび721〜72n用のフィルタ係数のセットが、例えば不揮発性メモリに記憶されており、そのメモリから読み出されるフィルタ係数のセットが、調整用つまみ51〜54および61〜64の調整に応じて変更されることにより、前記ビーム状音波の指向性の主軸の方向および前記ビーム状音波の振幅が変更される。
【0076】
先ず、図4において、この例においては、第1チャンネルの音声入力端子48を通じて左チャンネルのデジタル音声信号が供給される。また、第2チャンネルの音声入力端子49を通じて右チャンネルのデジタル音声信号が供給される。先ず、左チャンネルのデジタル信号から、複数個のスピーカユニット21を駆動するためのユニット駆動信号U10が生成される動作について説明する。
【0077】
この実施形態においては、第1チャンネル用信号生成回路41の第2の指向性形成用信号生成回路412では、音声入力端子48を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図6において、実線矢印15Lに示すように、左側壁面14Lに反射した後、実線矢印16Lに示すように伝搬して、リスナ12に到達するようにするビーム状音波(反射波)BLrefをアレースピーカ20から発生するようにする第2のユニット駆動信号U12を生成するようにする。
【0078】
前述したように、この反射波BLrefのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ53により調整される。また、この反射波BLrefのビームの振幅は、振幅調整用つまみ54により調整される。
【0079】
また、第1チャンネル用信号生成回路41の第1の指向性形成用信号生成回路411では、遅延・振幅調整回路413を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図6において、実線矢印17Lに示すように、直接的にリスナ12に到達するようにするビーム状音波(直接波)BLdirをアレースピーカ20から発生するようにする第1のユニット駆動信号U11を生成するようにする。
【0080】
前述したように、この直接波BLdirのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ51により調整される。また、この直接波BLdirのビームの振幅は、振幅調整用つまみ52により調整される。
【0081】
この場合、遅延・振幅調整回路413の振幅ゲインが「1」(入力信号の振幅の増減無し)のとき、反射波BLrefのレベルと、直接波BLdirのレベルとが、リスナ12において等しくなるように、第1指向性形成用信号生成回路411および第2指向性形成用信号生成回路412において、振幅調整される。
【0082】
ところで、直接的にリスナ12に到達するビーム状音波BLdirの行路長は、壁に反射されてリスナ12に到達するビーム状音波BLrefの行路長よりも短いので、両方の音波BLdir、BLrefが同時にアレースピーカ20から放射されると、直接波BLdirの方が早くリスナ12に到達する。しかも、行路長による距離減衰と、反射壁による一部吸音により、直接波BLdirに比べて反射波BLrefのレベルが小さくなってしまう。この両音波BLdir、BLrefをリスナが聴くと、先行音定位の原理に基づき、ほぼ正面方向に音像定位してしまう。
【0083】
この問題のうち到達時間に関する問題を解決するのが、遅延・振幅調整回路413である。すなわち、この例の場合には、直接波BLdirに対して、調整用つまみ55の調整操作により遅延調整処理が施される。この遅延調整処理が施されることにより、両ビーム状音波BLdir、BLrefがリスナに同時に到達するように調整される。
【0084】
また、前記問題のうちレベルの違いに関する問題は、第1指向性形成用信号生成回路411および第2指向性形成用信号生成回路412を構成するフィルタ回路における振幅調整機能により解決できる。また、遅延・振幅調整回路413の振幅調整機能を用いることによっても解決できる。
【0085】
両音波BLdir、BLrefがほぼ同時に、同レベルでリスナ12に届けば、それらの中間的な方向に音像定位感が得られる。このことは、通常のステレオシステムにおいて、左右のスピーカに同じ信号を入力したときに、その中間位置に音像が定位する(ファントム・センター)ことと同じ現象である。
【0086】
以上のようにして形成されたユニット駆動信号U11およびU12は、同じスピーカユニット21に供給すべきもの同士が合成された後、チャンネル合成回路431〜43nおよび出力アンプ441〜44nを通じてそれぞれのスピーカユニット21に供給される。これにより、アレースピーカ20から、両ビーム状音波BLdir、BLrefがリスナ12に同時に、かつ同レベルで到達するように、放射される。
【0087】
この結果、リスナ12は、実線矢印16Lで示される方向からのビーム状音波BLrefと、実線矢印17Lで示される方向からのビーム状音波BLdirとを同時に聴取するため、前述したように、図6において、実線矢印18Lで示すように、あたかもビーム状音波BLdirの到来方向と、ビーム状音波BLrefの到来方向との中間の方向から左チャンネルの音声が到来するように聴取するようになる。
【0088】
つまり、左チャンネルの音声による音像は、中央のアレースピーカ20の位置と左側の壁面14Lとの間の、左チャンネルの音声信号が予定している所定の位置(図6において、虚スピーカ位置20L参照)に定位するようにリスナ12は、聴取することができるようになる。
【0089】
ここで、両ビーム状音波BLdir、BLrefのレベルが等しいときには、左チャンネルの音声の音像定位位置は、ビーム状音波BLdirの到来方向と、ビーム状音波BLrefの到来方向との中間の、中央の方向となるが、両ビーム状音波BLdir、BLrefの強さが異なる場合には、左チャンネルの音声の音像定位位置は、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向となる。
【0090】
また、反射波BLrefと直接波BLdirとのレベルを調整することにより、音像定位方向をその左右方向に変化させることができる。同様に、直接波BLdirに与えた遅延時間を増減させることにより、音像定位方向を変化させることができる。
【0091】
このことから、振幅調整用つまみ52,54を調整して、ビーム状音波BLdir、BLrefの振幅を調整することにより、あるいは、その調整に代えて、またはその調整に加えて、振幅調整用つまみ56を調整して、遅延・振幅調整回路413で信号振幅を制御することで、ビーム状音波BLdirの振幅を調整することにより、中央のアレースピーカ20の位置と左側の壁面14Lとの間の、左チャンネルの音声の音像定位位置を、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向に調整することができる。
【0092】
また、遅延量調整用つまみ55を調整して、直接波BLdirに与える遅延時間を調整することにより、左チャンネルの音声信号による音像定位方向を調整することができる。
【0093】
音声入力端子49から第2チャンネル用信号生成回路42に供給される右チャンネルのデジタル音声信号についても、上述と全く同様の処理がなされて、第2の指向性形成用信号生成回路422では、右チャンネルのデジタル音声信号から、図6において、実線矢印15Rに示すように、右側壁面14Rに反射した後、実線矢印16Rに示すようにして、リスナ12に到達するようにするビーム状音波(反射波)BRrefをアレースピーカ20から発生するようにする第2のユニット駆動信号U22を生成する。
【0094】
前述したように、この反射波BRrefのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ63により調整される。また、この反射波BRrefのビームの振幅は、振幅調整用つまみ64により調整される。
【0095】
また、第2チャンネル用信号生成回路42の第1の指向性形成用信号生成回路421では、遅延・振幅調整回路423を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図6において、実線矢印17Rに示すように、直接的にリスナ12に到達するようにするビーム状音波(直接波)BRdirをアレースピーカ20から発生するようにする第1のユニット駆動信号U21を生成する。
【0096】
前述したように、この直接波BRdirのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ61により調整される。また、この音波BRdirのビームの振幅は、振幅調整用つまみ62により調整される。
【0097】
そして、両ビーム状音波BRdir、BRrefがリスナ12に同時に到達するように、遅延・振幅調整回路423の遅延時間が調整用つまみ65の調整操作により調整される。また、第1指向性形成用信号生成回路421および第2指向性形成用信号生成回路422を構成するフィルタ回路における振幅調整機能により、また、これに代えて、あるいはこれに加えて、遅延・振幅調整回路423の振幅調整機能を用いることによって両ビーム状音波BRdir、BRrefがリスナに同レベルで到達するように調整される。
【0098】
以上のようにして形成されたユニット駆動信号U21およびU22は、同じスピーカユニット21に供給すべきもの同士が合成された後、チャンネル合成回路431〜43nおよび出力アンプ441〜44nを通じてそれぞれのスピーカユニット21に供給される。これにより、アレースピーカ20から、両ビーム状音波BRdir、BRrefがリスナ12に同時に、かつ同レベルで到達するように、放射される。
【0099】
この結果、リスナ12は、実線矢印16Rで示される方向からのビーム状音波BRrefと、実線矢印17Rで示される方向からのビーム状音波BRdirとを同時に聴取するため、図6において、実線矢印18Rで示すように、あたかもビーム状音波BRdirの到来方向と、ビーム状音波BRrefの到来方向との中間の方向から右チャンネルの音声が到来するように聴取するようになる。
【0100】
つまり、右チャンネルの音声による音像は、中央のアレースピーカ20の位置と左側の壁面14Rとの間の、右チャンネルの音声信号が予定している所定の位置(図6において、虚スピーカ位置20R参照)に定位するようにリスナ12は、聴取することができるようになる。
【0101】
そして、前述した左チャンネルの音声信号の場合と同様にして、この右チャンネルの音声信号についても、反射波BRrefと直接波BRdirとのレベルを調整することにより、音像定位方向をその左右方向に変化させることができる。同様に、直接波BRdirに与えた遅延時間を増減させることにより、音像定位方向を変化させることができる。
【0102】
つまり、振幅調整用つまみ62,64を調整して、ビーム状音波BRdir、BRrefの振幅を調整することにより、振幅調整用つまみ66を調整して、遅延・振幅調整回路423で信号振幅を制御することで、ビーム状音波BRdirの振幅を調整することにより、中央のアレースピーカ20の位置と右側の壁面14Rとの間の、右チャンネルの音声の音像定位位置を、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向に調整することができる。
【0103】
以上のようにして、この実施形態によれば、左右チャンネルの音声信号による音像を、所期の音像定位位置に定位させることが可能となり、良好な音響再生空間を得ることができる。したがって、マルチチャンネル・サラウンド再生において、センターチャンネルの音声信号による音波は、直接的にリスナ12に到達するようにアレースピーカ20から放射した場合に、従来のような不自然な音像定位感がなくなり、繋がりのある滑らかな音像移動が得られるようになるという効果がある。
【0104】
なお、上述の実施形態では、第1および第2の指向性形成用信号生成回路41および42のそれぞれは、アレースピーカ20の複数個のスピーカユニット21の数と同数のフィルタ回路を備えるようにした。そして、そのフィルタ回路は、遅延調整機能と、振幅調整機能の両方を備えるように記述したが、ビーム状の指向性を形成するためには少なくとも遅延時間を調整できればよい。
【0105】
従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置において、左右チャンネルの音声信号を再生する場合には、アレースピーカからのリスナへの直接波のレベルを抑えるために、遅延時間のみならず、必ず振幅をも調整し、場合によっては周波数特性をも調整する必要がある場合もあるが、上述の実施形態によるスピーカ装置では、アレースピーカ20からのリスナ12への直接音をも積極的に音響再生に使用するので、アレースピーカ20からのビーム状音波BLrefおよびBRrefの指向性として、小さいレベルでのサイドローブがリスナ12に向いていたとしても問題ない。
【0106】
したがって、第1および第2の指向性形成用信号生成回路411,421および412,422を構成する回路(フィルタ回路)では、遅延処理ができるだけのものでもよいのである。
【0107】
しかし、上述の例のように、第1および第2の指向性形成用信号生成回路411,421および412,422を構成する回路として、遅延調整機能および振幅調整機能を備えるフィルタ回路を用いた場合には、上述したように、その振幅調整機能により、各チャンネルの音声信号についての音像定位位置を左右方向に移動調整することが可能となる。
【0108】
なお、振幅調整機能は、信号経路上に設けたアッテネータを用いるように構成することもできる。
【0109】
ところで、上述した実施形態では、第1および第2の指向性形成用信号生成回路411,421および412,422を構成する複数個のフィルタ回路は、アレースピーカ20の複数個のスピーカユニット21のそれぞれに対応して設けられているので、多様な指向性制御が可能である。
【0110】
このことを利用して、例えば、第2チャンネル用信号生成回路42で、ユニット駆動信号U20として、右チャンネル用のユニット駆動信号を生成する場合において、直接にリスナ12に到達させるようにするビーム状音波BRdirの指向特性を、図7に示すように、指向性の主軸Axの方向が、中央のリスナ12の方向よりも、若干右側にずれたような指向特性とすることにより、右チャンネルの音声について適切な定位感が得られるサービスエリアを拡大することができる。
【0111】
通常のステレオシステムで、中央より右側にシフトして聴くと、音像がほとんど右側に寄ってしまい、左チャンネルの音があまり聴けないという現象が生じることがある。これは、サービスエリアが狭いことに起因する。
【0112】
これに対して、図7に示したような直接波BRdirの指向特性においては、リスナがアレースピーカ20の正面の位置12Cで聴いている場合には、前述したようにして、右チャンネルの音声は、適正な中間位置に音像定位する。
【0113】
そして、リスナが中央よりも右側にシフトした位置12Rで聴いている場合には、中央の位置12Cで聴いている場合よりも、直接波BRdirのレベルが大きくなるので、必要以上に反射波BRrefの到来方向に音像が引っ張られることがない。
【0114】
逆に、リスナが中央よりも左側にシフトした位置12Lで聴いている場合には、中央の位置12Cで聴いている場合よりも、直接波BRdirのレベルが小さくされるので、反射波BRrefによる音像定位感が損なわれず、この場合でも適正な方向に音像定位させることができる。つまり、サービスエリアが拡大するのである。
【0115】
次に、図6に示されるように、直接波BLdir、BRdirの行路長は、反射波BLref、BRrefの行路長よりもかなり短い。上述の例では、直接波BLdir、BRdirと、反射波BLref、BRrefのリスナへの到達タイミングを揃えるために、遅延・振幅調整回路413,423において直接波BLdir、BRdirを遅延させた。
【0116】
しかし、直接波BLdir、BRdirの等価音源位置が、図6において、例えばアレースピーカの中心位置Pr0にある場合、つまり、当該中心位置Pr0から直接波BLdir、BRdirが放射されているように聴こえる場合、不自然な音場が形成されており、特にリスナが正面位置よりも僅かに左右にシフトして聴く場合に不自然な音場感を得ることがある。
【0117】
この問題は、直接波BLdir、BRdirの等価音源位置が、反射波BLref、BRrefの行路長と同じ分だけリスナから離れた位置にあるようにすれば、解決することができる。
【0118】
これを実現するためには、アレースピーカ20から直接波BLdir、BRdirを得るための第1指向性形成用信号生成回路411,421のフィルタ回路711〜71n、721〜72nの、各セットのフィルタ係数の値を調整して、各ユニット駆動信号についての遅延時間を調整し、アレースピーカ20より放射される直接波BLdir、BRdirの波面を、より平面波に近くなるようにすればよい。
【0119】
具体的には、直接波BLdir、BRdirについては、各スピーカユニット21からはほぼ同時に音波を出力するようにする。つまり、第1指向性形成用信号生成回路411,421の各フィルタ回路での遅延時間をほぼ等しくするようにする。
【0120】
このようにすれば、図8に示すように、アレースピーカ20の近傍では、直接波BLdir、BRdirの波面は、ほぼ平面波となる。ただし、アレースピーカ20が有限の大きさを持つため、アレースピーカ20の端部では円弧状の波面となる。そして、アレースピーカ20から離れるにしたがって、直接波BLdir、BRdirの波面は、徐々に球面上の波面に近づいていく。
【0121】
以上のようにして、アレースピーカ20より放射される直接波BLdir、BRdirの波面を、より平面波に近くなるようにすることにより、図8からも分かるように、リスナ位置における音波面の曲率が大きくなり、等価音源位置20Dが、実際のアレースピーカ20の位置より奥まった位置にあるかのようになるので、より自然な音場感が得られるものである。
【0122】
なお、リスナ位置によっては、各フィルタ回路の遅延時間を調整してその波面を整えればよい。例えば、より深い位置に等価音源位置20Dを設定したい場合には、図9に示すように、アレースピーカ20の中央部のスピーカユニット21に供給する信号を、他より遅延させて、周辺部のスピーカユニット21から先に音波を放射させて、アレースピーカ20近傍では凹状の波面とし、リスナ位置での波面を、より平面的にすればよい。
【0123】
[音響再生方法の他の例]
上述の例では、左右2チャンネルの音声信号による音像を、前方壁面14Fの左右の所望の位置に定位させる場合であるが、この発明は、この場合の例に限られないことは言うまでもない。
【0124】
<第1の他の例>
例えば、センターチャンネルの音声信号による音像を、投影スクリーンの裏側にあるように定位させることもできる。図10は、その場合の音響再生方法を説明するための図である。
【0125】
すなわち、この例の場合には、第1チャンネル用信号生成回路41または42と全く同一の構成のセンターチャンネル用信号生成回路を用いて、当該センターチャンネル用のユニット駆動信号が生成される。そして、この例の場合には、第1指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ20からリスナ12に対する直接波BCdirを形成するためのユニット駆動信号を生成し、第2指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ20から、一旦、リスニングルームの天井14Cで反射させた後、リスナ12に到達するようになる反射波BCrefを形成するためのユニット駆動信号を生成する。
【0126】
そして、前述と同様にして、直接波BCdirと、反射波BCrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整するようにする。そして、それら2種のユニット駆動信号の、同じスピーカユニット21に供給するもの同士を合成して、対応するスピーカユニット21に供給し、アレースピーカ20を駆動する。
【0127】
この例によれば、前述と同様にして、直接波BCdirと、反射波BCrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整することによって、センターチャンネルの音声信号による音像を、投影スクリーン11の裏側の仮想音源位置20Cにすることができる。
【0128】
この例の場合においても、図8および図9で説明した手法を用いることにより、投影スクリーン11の裏側の、より奥まった位置に仮想音源位置に、センターチャンネルの音声信号による音像を定位させるようにすることができ、投影スクリーンに投影された映像と仮想音源位置を一致させることができる。
【0129】
また、同様にして、例えば、投影スクリーン11の上端部と天井14Cとの中間位置に音像定位させるようにすることもできる。
【0130】
また、アレースピーカ20が投影スクリーン11の上部に設置されている場合には、第2の指向性形成用信号生成回路のフィルタ係数を調整して、第2のビーム状音波を床面14Gに反射させてからリスナへ到達させるようにすればよい。
【0131】
<第2の他の例>
上述の例は、いずれも反射波と直接波とを合成して、所望の方向に音像定位させた場合であるが、リスナ12への直接波を用いる代わりに、別の方向への反射波を生成して、2つの反射波の合成により所望の方向に音像定位させることも可能である。
【0132】
図11は、その場合の一例を説明するための図である。この例では、例えば、右壁面14Rへの反射波BARref(上述の例の反射波BRrefと同様)と、天井14Cへの反射波BACref(上述の第1の他の例の反射波BCrefと同様)とを合成して、投影スクリーン11の斜め右上に、仮想音源位置20Dとして、音像定位させるようにする。
【0133】
この例の場合には、第1指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ20から、一旦右側の壁面14Rで反射させた後、リスナ12に到達するようになる反射波BARrefを形成するためのユニット駆動信号を生成し、第2指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ20から、一旦、リスニングルームの天井14Cで反射させた後、リスナ12に到達するようになる反射波BACrefを形成するためのユニット駆動信号を生成する。
【0134】
そして、前述と同様にして、直接波BARrefと、反射波BACrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整するようにする。そして、それら2種のユニット駆動信号の、同じスピーカユニット21に供給するもの同士を合成して、対応するスピーカユニット21に供給し、アレースピーカ20を駆動する。
【0135】
[その他の変形例]
マルチチャンネル・サラウンド再生の場合に、すべてのチャンネルの音声信号に対して、上述した実施形態のように2つの音波を合成する方法を適用してもよいし、左右チャンネルやセンターチャンネルなど、一部のチャンネルの音声信号についてのみ、上述した実施形態のように2つの音波を合成する方法を適用してもよい。
【0136】
なお、上述の例では、映像再生装置としてビデオプロジェクタを用いたので、投影スクリーンをアレースピーカの上方に配置したが、映像再生装置としては、CRT(Cathode Ray Tube)を用いたテレビモニター装置や、LCD(Liquid Crystal Display)あるいはPDP(Plasma Display Panel)などを用いたフラットディスプレイ装置を用いてもよい。
【0137】
また、投影スクリーン11として、透音性の投影スクリーン(透音のための微小な穴があいている投影スクリーン)の場合には、その投影スクリーンの背部に、アレースピーカを配置した構成としてもよい。もちろん、音楽鑑賞用として、映像再生装置を設けずに、アレースピーカのみを配置してもよい。
【0138】
また、この遅延・振幅調整回路413および423は、上述の例では、第1の指向性形成用信号生成回路の入力側に設けるようにしたが、出力側に設けるようにしてもよい。もっとも、出力側に設けた場合には、遅延・振幅調整回路は、各スピーカユニット21に対して設ける必要があり、しかも、遅延量および振幅は、アレースピーカ20を構成するすべてのスピーカユニット21に供給する複数のユニット駆動信号について、同様の値となるように連動して制御する必要がある。
【0139】
また、前述もしたように、遅延・振幅調整回路413および423は、振幅調整機能を持たない遅延調整回路の構成であってもよい。
【0140】
さらに、上述の実施形態では、遅延・振幅調整回路は、第1および第2の指向性形成用信号生成回路のいずれか一方に対して設けるようにしたが、第1および第2の指向性形成用信号生成回路の双方に対して設けるようにしてもよい。
【0141】
また、上述の実施形態では、第1、第2のビーム状音波の指向性の主軸の方向、そのレベルや遅延時間の調整を、調整操作部44、45により行なうようにしたが、これに限らず、例えばリスニングルームの大きさ(幅、奥行き、高さなど)やリスニング位置を入力して、制御回路43において第1、第2のビーム状音波に関する上記のフィルタ係数などのパラメータを算出するようにしてもよい。
【0142】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アレースピーカからビーム状の指向性を持って放射された音波が、壁に反射された後にリスナに到達するようにされる場合においても、リスナに対して適当な音像定位方向に音像定位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図2】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図3】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカの例を説明するための図である。
【図4】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカ用音声信号生成回路の一例のブロック図である。
【図5】図4の一部の回路の詳細回路例を示す図である。
【図6】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図7】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図8】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図9】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図10】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の他の例を説明するための図である。
【図11】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の他の例を説明するための図である。
【図12】従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置による音響再生方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
20…アレースピーカ、21…スピーカユニット、41…第1チャンネル用音声信号生成回路、42…第1チャンネル用音声信号生成回路、43…制御回路、44…第1チャンネル調整操作部、45…第2チャンネル調整操作部、48…第1チャンネルの音声入力端子、49…第2チャンネルの音声入力端子、411、421…第1の指向性形成用信号生成回路、412,422…第2の指向性形成用信号生成回路、413…遅延・振幅調整回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a speaker device and an audio reproducing method using an array speaker in which a plurality of speaker units are arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
[0002]
[Prior art]
A plurality of speaker units are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and a panel-type array speaker is arranged, for example, in front of a listening position. A speaker system for performing reproduction has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-233588 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-205496 (Patent Document 2)).
[0003]
In this system, sound waves radiated from the array speaker are reflected as beam-like directivity on the side wall, rear wall, ceiling, etc. of the listener and reach the listener, as if the sound waves were finally reflected The sound is perceived as if there is a sound source in the direction of the wall, and sound image localization in any direction is possible with only one panel speaker arranged in front of the listener.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-233588.
[Patent Document 2]
JP-A-6-205496.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described sound reproduction method using an array speaker has a problem that a sound image localization direction may be unnatural for a listener. For example, a case where sound reproduction of two channels on the left and right sides is performed by an array speaker will be described as an example. FIG. 12 is a diagram for describing a case where sound reproduction of left and right two channels is performed using the
[0006]
In the case of this example, the
[0007]
A plurality of unit drive signals to be supplied to each of a plurality of speaker units constituting the array speaker are generated from the input audio signal. In this case, the generated plurality of unit drive signals are the plurality of unit drive signals. By being supplied to the speaker unit, it is generated so that sound waves are emitted from the
[0008]
In this case, each of the plurality of unit drive signals is generated such that the delay amount and the amplitude with respect to the input audio signal are adjusted, and the desired beam-like directivity is obtained.
[0009]
In the example of FIG. 12, for example, in the case of a sound wave by a left-channel audio signal emitted from the
[0010]
The beam-shaped sound wave of the left channel emitted from the
[0011]
Similarly, in the case of the sound wave by the right channel sound signal emitted from the
[0012]
The beam-shaped sound wave of the right channel emitted from the
[0013]
That is, in the conventional speaker device, for convenience, in FIG. 12, when it is considered that the left channel sound wave and the right channel sound wave are emitted from the center position Pr0 of the
[0014]
As described above, according to the speaker device of FIG. 12, to each of the plurality of speaker units of the
[0015]
In this case, the sound waves of the left and right channels are reflected by the left and right wall surfaces 4L and 4R, respectively, and reach the
[0016]
By the way, in the case of multi-channel surround reproduction of, for example, 5.1 channels, the left and right channel signals are localized at the intermediate positions between the front center position and the corners of the left wall surface 4L and the right wall surface 4R. The sound source signal is generally adjusted and recorded on a recording medium.
[0017]
However, as described above, in the case of the speaker device using the conventional array speaker in FIG. 12, the sound of the left and right channels is too far away from the assumed sound image localization position as described above. The sound is localized at the imaginary loudspeaker positions 1L and 1R, and a large gap is formed between the imaginary speaker and the localization direction of the sound image of the center channel. For this reason, it has an unnatural sound image localization feeling, and there is a drawback that connected and smooth sound image movement cannot be obtained.
[0018]
That is, with the conventional speaker device and the conventional sound reproducing method, it is very difficult to match the sound image localization direction for the sound of each channel with the sound image localization direction assumed in advance.
[0019]
In the case of the conventional example of FIG. 12 as well, in principle, the beam-shaped sound waves emitted from the
[0020]
However, it is almost impossible to narrow down the directivity like a light beam due to the limitation of the size of the array speaker and the wavelength of the sound wave, and it is necessary to make the light reflected on the wall many times to reach the listener. In this case, the path length of the sound wave becomes very long, and the distance attenuation of the sound wave becomes large. In addition, the wall usually does not completely reflect the sound wave but partially absorbs the sound wave, so that the sound wave is greatly attenuated according to the number of reflections. Therefore, as described above, it is actually extremely difficult to reflect the sound waves emitted from the array speaker many times on the wall surface and localize in the sound image localization direction assumed for each channel. Can be
[0021]
In view of the above, the present invention is suitable for a listener even in a case where sound waves radiated from an array speaker with beam-like directivity reach a listener after being reflected by a wall. An object is to enable sound image localization in the sound image localization direction.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a speaker device according to the present invention
An array speaker composed of a plurality of speaker units;
Receiving an input audio signal and generating a first plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the first plurality of unit drive signals are the plurality of unit drive signals; A first directivity generating the first plurality of unit drive signals such that a direction of a main axis of directivity of sound waves emitted from the array speaker by being supplied to the speaker unit is set to a first direction; Forming signal generation means;
Receiving the input audio signal and generating a second plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the second plurality of unit drive signals are the plurality of unit drive signals; The second plurality of unit drive signals so that the direction of the main axis of directivity of sound waves emitted from the array speaker by being supplied to the speaker unit is set to a second direction different from the first direction. Second directivity forming signal generating means for generating
The first directivity forming signal generating means is provided on either the input side or the output side of the first directivity forming signal generating means, or the input side or the output side of the second directivity forming signal generating means. The time at which the sound wave radiated with the direction of the directional main axis reaches the listener, and the time at which the sound wave radiated from the array speaker with the second direction as the direction of the directional main axis reaches the listener. Delay means for adjusting the difference between
A signal that supplies the first plurality of unit drive signals and the second plurality of unit drive signals time-adjusted by the delay unit to the same speaker unit, and synthesizes each of the speaker units. To supply
It is characterized by the following.
[0023]
According to the present invention having the above-described configuration, sound is localized from the array speaker in a direction in which the first direction is the direction of the main axis of directivity, and the second direction is in the direction of the main axis of directivity. An intermediate position with respect to the sound image localization direction by the sound wave is the sound image localization direction corresponding to the input audio signal.
[0024]
That is, in the conventional speaker device, the sound image localization direction of each audio channel with respect to the listener is fixedly determined only by the reflected wave from one wall, whereas according to the speaker device of the present invention, the sound image The localization direction is an intermediate position between the sound image localization directions of the two sound waves from the array speaker.
[0025]
For example, when the audio signal of the right channel is an input signal, the array speaker emits sound waves in the first direction as reflected from the right side wall of the listener to reach the listener, As the second direction, sound waves are emitted in a direction that directly reaches the listener. Then, the timing at which the sound waves emitted in the first and second directions reach the listener is adjusted.
[0026]
Then, the listener can hear as if the sound image of the right channel is localized in the middle direction between the sound wave arriving by reflecting from the right side and the sound wave arriving directly. Therefore, for example, in multi-channel surround playback, there is no large gap between the center channel and the localization direction, and there is an effect that a smooth sound image movement with connection can be obtained.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a speaker device and a sound reproduction method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
FIGS. 1 and 2 show an audio-visual system in which a speaker device according to the present invention monitors an image displayed on a screen of a video reproducing device and reproduces and listens to sound associated with the image. 2 shows an example of a system configuration when used as a unit. In this example, the listening environment (listening room) is a room like a normal rectangular parallelepiped, and there are
[0029]
In this example, a projection screen 11 for displaying an image projected by a video projector 13 (see FIG. 2) is provided on the
[0030]
The
[0031]
[Configuration example of array speaker]
FIG. 3A shows a configuration example of the
[0032]
Here, arranging the plurality of
[0033]
In this example, the
[0034]
Here, the arrangement intervals Dw and Dh are intervals between the centers (unit centers) of the diaphragms 21v of the
[0035]
In this case, as shown in FIG. 3A, the distance from the center of the leftmost unit in the horizontal direction of the plurality of
[0036]
Generally, the arrangement intervals Dw and Dh of the plurality of
[0037]
Therefore, in order to obtain an arbitrary directional characteristic from low to high in the
[0038]
However, it is practically difficult to make the size of the
[0039]
In the low-frequency range having a long wavelength, the ability to discriminate the direction of the sound source of the listener is low. Therefore, in practice, it is considered that the beam-like directivity in the low-frequency range is unnecessary, and in that respect, the unit arrangement width of the
[0040]
When a multi-channel surround signal is reproduced, the sound image is localized in the direction around the
[0041]
Therefore, the arrangement interval Dh in the height direction of the
[0042]
Therefore, in an extreme case, as shown in FIG. 3B, the
[0043]
In FIG. 3, the arrangement intervals Dw and Dh of the
[0044]
When the
[0045]
Further, in the above-described example, the plurality of speaker units constituting the
[0046]
[Audio signal generation circuit for array speaker]
As described above, a unit drive signal is supplied from the array speaker audio signal generation circuit to each
[0047]
An example of an audio signal generation circuit for an array speaker when the input audio signal has two channels will be described below. FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the array speaker audio signal generation circuit.
[0048]
In the case of the array speaker audio signal generation circuit of this example, as shown in FIG. 4, a first channel
[0049]
The first-channel
[0050]
The first directivity forming signal generation circuits 411 and 421 receive an array based on the control signals CT11 and CT21 from the
[0051]
Similarly, the second directivity forming
[0052]
The delay /
[0053]
The delay /
[0054]
The
[0055]
Similarly, the second channel
[0056]
When the
[0057]
In addition, when the direction adjusting knob 53 is adjusted, a portion related to the delay amount control in the control signal CT12 is adjusted, and the control signal CT12 causes the second directivity forming
[0058]
In addition, when the
[0059]
In addition, when the direction adjusting knob 63 is adjusted, a portion related to the delay amount control in the control signal CT22 is adjusted, and the control signal CT22 causes the second directivity forming signal generation circuit 422 of the second channel to output the control signal CT22. The direction (second direction) of the main axis of the directivity of the second beam sound wave determined by the second unit drive signal U22 is adjusted. In addition, when the
[0060]
Further, when the delay amount adjusting knob 55 is adjusted, a portion related to the delay amount control in the control signal CT10 is adjusted, and the delay time in the delay /
[0061]
Further, when the delay
[0062]
As described above, the first and second unit drive signals U11 and U12 generated by the first and second directivity forming
[0063]
In FIG. 4, the number of the combining circuits 414 is shown as one, but the number is actually the same as the number of the
[0064]
.., 46n and
[0065]
Similarly, the first and second unit drive signals U21 and U22 generated by the first and second directivity forming signal generation circuits 421 and 422 of the second channel are output from the
[0066]
.., 46n and the
[0067]
The first directivity forming signal generation circuits 411 and 421 and the second directivity forming
[0068]
That is, in the example shown in FIG. 5, the first directivity forming signal generation circuit 411 includes the same number of
[0069]
The control signals CT11 and CT12 from the
[0070]
Each of the
[0071]
When each of the
[0072]
[Embodiment of sound reproduction method]
Next, a case where sound signals of two channels on the left and right sides are acoustically reproduced using the array speaker audio signal generation circuit and the
[0073]
In the example described below, in the first channel
[0074]
Therefore, in the case of this example, each of the
[0075]
In this case, for example, the
[0076]
First, in FIG. 4, in this example, a digital audio signal of the left channel is supplied through the
[0077]
In this embodiment, the second directivity forming
[0078]
As described above, the direction of the main axis of the directivity of the beam of the reflected wave BLref is adjusted by the direction adjusting knob 53. Further, the amplitude of the beam of the reflected wave BLref is adjusted by the
[0079]
Further, in the first directivity forming signal generation circuit 411 of the first channel
[0080]
As described above, the direction of the main axis of the directivity of the beam of the direct wave BLdir is adjusted by the
[0081]
In this case, when the amplitude gain of the delay /
[0082]
By the way, the path length of the beam sound BLdir that reaches the
[0083]
The delay /
[0084]
Further, of the above problems, the problem relating to the difference in level can be solved by the amplitude adjusting function of the filter circuits constituting the first directivity forming signal generation circuit 411 and the second directivity forming
[0085]
When the sound waves BLdir and BLref reach the
[0086]
The unit drive signals U11 and U12 formed as described above are combined with each other to be supplied to the
[0087]
As a result, the
[0088]
That is, the sound image of the left channel sound is a predetermined position between the position of the
[0089]
Here, when the levels of both beam sound waves BLdir and BLref are equal, the sound image localization position of the sound of the left channel is in the middle direction between the arrival direction of beam sound wave BLdir and the arrival direction of beam sound wave BLref. However, when the intensities of both beam sound waves BLdir and BLref are different, the sound image localization position of the left channel sound is in a direction deviated to the arrival direction of the larger amplitude beam sound waves.
[0090]
Further, by adjusting the levels of the reflected wave BLref and the direct wave BLdir, the sound image localization direction can be changed in the left-right direction. Similarly, the sound image localization direction can be changed by increasing or decreasing the delay time given to the direct wave BLdir.
[0091]
Therefore, by adjusting the amplitude adjustment knobs 52 and 54 to adjust the amplitude of the beam sound waves BLdir and BLref, or instead of, or in addition to, the adjustment, the
[0092]
Further, by adjusting the delay amount adjusting knob 55 to adjust the delay time given to the direct wave BLdir, it is possible to adjust the sound image localization direction by the audio signal of the left channel.
[0093]
The digital audio signal of the right channel supplied from the
[0094]
As described above, the direction of the main axis of the directivity of the beam of the reflected wave BRref is adjusted by the direction adjusting knob 63. The amplitude of the beam of the reflected wave BRref is adjusted by the
[0095]
In the first directivity forming signal generation circuit 421 of the second channel signal generation circuit 42, the digital audio signal of the left channel passed through the delay /
[0096]
As described above, the direction of the main axis of the directivity of the beam of the direct wave BRdir is adjusted by the
[0097]
Then, the delay time of the delay /
[0098]
The unit drive signals U21 and U22 formed as described above are combined with each other to be supplied to the
[0099]
As a result, the
[0100]
That is, the sound image of the right channel sound is a predetermined position (see the
[0101]
In the same manner as in the case of the left-channel audio signal described above, the right-channel audio signal is also changed in its left-right direction by adjusting the levels of the reflected wave BRref and the direct wave BRdir. Can be done. Similarly, the sound image localization direction can be changed by increasing or decreasing the delay time given to the direct wave BRdir.
[0102]
In other words, by adjusting the amplitude adjustment knobs 62 and 64 to adjust the amplitude of the beam sound waves BRdir and BRref, the
[0103]
As described above, according to this embodiment, it is possible to localize the sound image based on the audio signals of the left and right channels at the desired sound image localization position, and obtain a good sound reproduction space. Therefore, in the multi-channel surround reproduction, when the sound wave by the audio signal of the center channel is emitted from the
[0104]
In the above-described embodiment, each of the first and second directivity forming
[0105]
When reproducing audio signals of the left and right channels in a speaker device using a conventional array speaker, always adjust not only the delay time but also the amplitude to suppress the level of the direct wave from the array speaker to the listener. In some cases, it may be necessary to adjust the frequency characteristics. However, in the speaker device according to the above-described embodiment, the direct sound from the
[0106]
Therefore, the circuits (filter circuits) constituting the first and second directivity forming
[0107]
However, as in the above-described example, a case where a filter circuit having a delay adjustment function and an amplitude adjustment function is used as a circuit configuring the first and second directivity forming
[0108]
Note that the amplitude adjustment function may be configured to use an attenuator provided on a signal path.
[0109]
By the way, in the above-described embodiment, the plurality of filter circuits constituting the first and second directivity forming
[0110]
By utilizing this fact, for example, when the second channel signal generation circuit 42 generates a unit drive signal for the right channel as the unit drive signal U20, a beam-shaped beam for directly reaching the
[0111]
If the sound is shifted rightward from the center in a normal stereo system, the sound image is almost shifted to the right side, and a phenomenon that the left channel sound cannot be heard much may occur. This is due to the small service area.
[0112]
On the other hand, in the directivity characteristic of the direct wave BRdir as shown in FIG. 7, when the listener is listening at the position 12C in front of the
[0113]
When the listener is listening at the
[0114]
Conversely, when the listener is listening at the
[0115]
Next, as shown in FIG. 6, the path lengths of the direct waves BLdir and BRdir are considerably shorter than the path lengths of the reflected waves BLref and BRref. In the above example, the direct waves BLdir and BRdir are delayed in the delay /
[0116]
However, in FIG. 6, when the equivalent sound source position of the direct waves BLdir and BRdir is, for example, at the center position Pr0 of the array speaker, that is, when the direct waves BLdir and BRdir are radiated from the center position Pr0, An unnatural sound field is formed, and an unnatural sound field feeling may be obtained particularly when the listener listens to the listener slightly shifted left and right from the front position.
[0117]
This problem can be solved if the equivalent sound source positions of the direct waves BLdir and BRdir are located away from the listener by the same length as the path lengths of the reflected waves BLref and BRref.
[0118]
To realize this, the filter coefficients of each set of the
[0119]
Specifically, for the direct waves BLdir and BRdir, sound waves are output from the
[0120]
In this way, as shown in FIG. 8, near the
[0121]
As described above, by making the wavefronts of the direct waves BLdir and BRdir radiated from the
[0122]
Depending on the position of the listener, the wavefront may be adjusted by adjusting the delay time of each filter circuit. For example, when it is desired to set the equivalent sound source position 20D at a deeper position, as shown in FIG. 9, the signal supplied to the
[0123]
[Other examples of sound reproduction method]
In the above example, the sound image based on the left and right two-channel audio signals is localized at desired positions on the left and right sides of the
[0124]
<First other example>
For example, a sound image based on a center channel audio signal can be localized as if it were behind a projection screen. FIG. 10 is a diagram for explaining the sound reproduction method in that case.
[0125]
In other words, in the case of this example, the unit drive signal for the center channel is generated using the center channel signal generation circuit having the same configuration as the first channel
[0126]
Then, in the same manner as described above, for the direct wave BCdir and the reflected wave BCref, the time of arrival at the listener and the level at the time of arrival at the listener are adjusted. Then, those two types of unit drive signals to be supplied to the
[0127]
According to this example, in the same manner as described above, for the direct wave BCdir and the reflected wave BCref, by adjusting the time of arrival time at the listener and adjusting the level at the time of arrival at the listener, the sound of the center channel is obtained. The sound image based on the signal can be used as the virtual
[0128]
Also in the case of this example, by using the method described with reference to FIGS. 8 and 9, the sound image based on the audio signal of the center channel is localized at the virtual sound source position at a deeper position on the back side of the projection screen 11. The image projected on the projection screen and the virtual sound source position can be matched.
[0129]
Similarly, for example, the sound image can be localized at an intermediate position between the upper end of the projection screen 11 and the ceiling 14C.
[0130]
When the
[0131]
<Second other example>
Each of the above examples is a case where the reflected wave and the direct wave are combined and the sound image is localized in a desired direction. Instead of using the direct wave to the
[0132]
FIG. 11 is a diagram for explaining an example in that case. In this example, for example, the reflected wave BARref to the
[0133]
In the case of this example, the first directivity forming signal generation circuit is used to form a reflected wave BARref from the
[0134]
Then, in the same manner as described above, for the direct wave BARref and the reflected wave BACref, the time of arrival at the listener and the level at the time of arrival at the listener are adjusted. Then, those two types of unit drive signals to be supplied to the
[0135]
[Other Modifications]
In the case of multi-channel surround reproduction, a method of synthesizing two sound waves as in the above-described embodiment may be applied to audio signals of all channels, The method of synthesizing two sound waves as in the above-described embodiment may be applied only to the audio signal of the channel of.
[0136]
In the above example, a video projector was used as the video playback device, so the projection screen was arranged above the array speaker. However, as the video playback device, a television monitor using a CRT (Cathode Ray Tube), A flat display device using an LCD (Liquid Crystal Display) or a PDP (Plasma Display Panel) may be used.
[0137]
When the projection screen 11 is a sound-transmitting projection screen (a projection screen having fine holes for sound transmission), an array speaker may be arranged behind the projection screen. . Of course, only an array speaker may be provided for music appreciation without providing a video playback device.
[0138]
Further, in the above example, the delay /
[0139]
Further, as described above, the delay /
[0140]
Furthermore, in the above-described embodiment, the delay / amplitude adjustment circuit is provided for one of the first and second directivity forming signal generation circuits. It may be provided for both of the use signal generation circuits.
[0141]
In the above-described embodiment, the adjustment of the direction of the main axis of directivity of the first and second beam-shaped sound waves, the level thereof, and the delay time are performed by the
[0142]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the sound wave radiated from the array speaker with the beam-like directivity reaches the listener after being reflected by the wall, the listener can Thus, the sound image can be localized in an appropriate sound image localization direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration including an embodiment of a speaker device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a system configuration including an embodiment of a speaker device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of an array speaker used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of an example of an array speaker audio signal generation circuit used in a speaker device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a diagram illustrating a detailed circuit example of a part of the circuit in FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a sound reproducing method used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a sound reproduction method used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of a sound reproducing method used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a sound reproduction method used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining another example of the sound reproducing method used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining another example of the sound reproducing method used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a sound reproducing method by a conventional speaker device using an array speaker.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 20: array speaker, 21: speaker unit, 41: first channel audio signal generation circuit, 42: first channel audio signal generation circuit, 43: control circuit, 44: first channel adjustment operation section, 45: second Channel adjustment operation unit, 48: first channel audio input terminal, 49: second channel audio input terminal, 411, 421: first directivity forming signal generation circuit, 412, 422: second directivity formation Signal generation circuit, 413: delay / amplitude adjustment circuit
Claims (14)
入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第1の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第1の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を第1の方向とするように、前記第1の複数のユニット駆動信号を生成する第1の指向性形成用信号生成手段と、
前記入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第2の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第2の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を第1の方向とは異なる第2の方向とするように、前記第2の複数のユニット駆動信号を生成する第2の指向性形成用信号生成手段と、
少なくとも前記第1の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側あるいは前記第2の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側のいずれかに設けられ、前記アレースピーカから前記第1の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから前記第2の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延手段と、
を備え、前記遅延手段により時間調整された前記第1の複数のユニット駆動信号と前記第2の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とするスピーカ装置。An array speaker composed of a plurality of speaker units;
Receiving an input audio signal and generating a first plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the first plurality of unit drive signals are the plurality of unit drive signals; A first directivity generating the first plurality of unit drive signals such that a direction of a main axis of directivity of sound waves emitted from the array speaker by being supplied to the speaker unit is set to a first direction; Forming signal generation means;
Receiving the input audio signal and generating a second plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the second plurality of unit drive signals are the plurality of unit drive signals; The second plurality of unit drive signals so that the direction of the main axis of directivity of sound waves emitted from the array speaker by being supplied to the speaker unit is set to a second direction different from the first direction. Second directivity forming signal generating means for generating
At least one of an input side or an output side of the first directivity forming signal generating means or an input side or an output side of the second directivity forming signal generating means, and is provided from the array speaker to the first side. The time at which the sound wave radiated with the direction of the directional main axis reaches the listener, the time at which the sound wave radiated from the array speaker with the second direction as the direction of the directional main axis reaches the listener. Delay means for adjusting the difference between
A signal that supplies the first plurality of unit drive signals and the second plurality of unit drive signals time-adjusted by the delay unit to the same speaker unit, and synthesizes each of the speaker units. A speaker device characterized in that the speaker device is supplied to the speaker device.
前記第1および第2の指向性形成用信号生成手段のそれぞれは、少なくとも前記複数個のスピーカユニットの数に対応した数の複数個の遅延調整手段を備える
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The speaker device according to claim 1, wherein each of the first and second directivity forming signal generation units includes a plurality of delay adjustment units corresponding to at least the number of the plurality of speaker units.
前記第1および第2の指向性形成用信号生成手段のそれぞれは、前記複数個のスピーカユニットの数に対応した数の複数個の遅延および振幅調整手段を備える
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
A speaker device, wherein each of the first and second directivity forming signal generation units includes a plurality of delay and amplitude adjustment units corresponding to the number of the plurality of speaker units.
前記遅延手段は、その入力信号についての遅延量が制御信号により可変であって、
前記遅延手段の遅延量を制御する前記制御信号を発生する制御手段を設ける
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The delay means, the delay amount of the input signal is variable by the control signal,
A loudspeaker device, further comprising control means for generating the control signal for controlling a delay amount of the delay means.
前記遅延手段は、その入力信号についての遅延量と振幅が制御信号により可変であって、
前記遅延手段における前記遅延量と前記振幅を制御する前記制御信号を発生する制御手段を設ける
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The delay means, the delay amount and amplitude of the input signal is variable by the control signal,
The speaker device according to claim 1, further comprising control means for generating the control signal for controlling the delay amount and the amplitude in the delay means.
前記アレースピーカの指向性の主軸の第1の方向は、前記アレースピーカから放射された音波が直接にリスナに到達する方向であり、
前記アレースピーカの指向性の主軸の第2の方向は、前記アレースピーカから放射された音波が壁面に反射した後リスナに到達する方向であると共に、
前記遅延手段は、前記第1の指向性形成用信号生成手段の前段または後段に設けられる
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The first direction of the main axis of the directivity of the array speaker is a direction in which sound waves emitted from the array speaker directly reach the listener,
The second direction of the main axis of directivity of the array speaker is a direction in which sound waves emitted from the array speaker reach the listener after being reflected on a wall surface,
The speaker device according to claim 1, wherein the delay unit is provided before or after the first directivity forming signal generation unit.
前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の第1の方向は、前記アレースピーカから放射された音波が壁面に反射した後リスナに到達する方向であると共に、
前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の第2の方向は、前記アレースピーカから放射された音波が前記壁面とは別の壁面に反射した後リスナに到達する方向である
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The first direction of the main axis of the directivity of the sound wave emitted from the array speaker is a direction in which the sound wave emitted from the array speaker reaches the listener after being reflected on a wall surface,
The second direction of the main axis of the directivity of the sound wave radiated from the array speaker is a direction in which the sound wave radiated from the array speaker reaches a listener after being reflected on a wall surface different from the wall surface. Speaker device.
複数チャンネルの入力音声信号のそれぞれチャンネルに対して、前記第1および第2の指向性形成用信号生成手段と、前記遅延手段とが設けられ、
各チャンネル用の前記複数のユニット駆動信号のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The first and second directivity forming signal generating means and the delay means are provided for each channel of the input audio signal of a plurality of channels,
A speaker device comprising: synthesizing signals supplied to the same speaker unit among the plurality of unit drive signals for each channel, and supplying the combined signals to the respective speaker units.
前記第1の指向性形成用信号生成手段において、前記リスナに直接に到達する方向の音波の指向性の主軸の方向が、リスナ位置に対してずれた方向となるように、前記第1の複数のユニット駆動信号が形成される
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 6,
In the first directivity forming signal generation means, the first plurality of first directivity forming signals are arranged such that a direction of a main axis of a directivity of a sound wave in a direction directly reaching the listener is shifted from a listener position. Wherein the unit drive signal is formed.
前記第1の指向性形成用信号生成手段において、前記リスナに直接に到達する方向の音波の波面の曲率中心位置が、前記アレースピーカの実際の配置位置よりもリスナから見て遠くになるように、前記第1の複数のユニット駆動信号が形成される
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 6,
In the first directivity forming signal generating means, a center of curvature of a wavefront of a sound wave in a direction directly reaching the listener is located farther from the listener than an actual arrangement position of the array speaker. , Wherein the first plurality of unit drive signals are formed.
入力音声信号から、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第1の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第1の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向をリスナの周囲の壁の一つに反射して、リスナに到達する方向となるように、前記第1の複数のユニット駆動信号を生成する第1の指向性形成用信号生成工程と、
前記入力音声信号から、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第2の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第2の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を直接的にリスナに到達する方向となるように、前記第2の複数のユニット駆動信号を生成する第2の指向性形成用信号生成工程と、
前記アレースピーカから、前記第1の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから、前記第2の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延工程と、
を備え、
前記遅延工程により時間調整された前記第1の複数のユニット駆動信号と前記第2の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とする音響再生方法。In a sound reproduction method for reproducing sound using an array speaker composed of a plurality of speaker units,
Generating, from an input audio signal, a first plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the first plurality of unit drive signals correspond to the plurality of speaker units; The direction of the main axis of the directivity of the sound wave radiated from the array speaker by being supplied to one of the walls around the listener, so as to be in the direction of reaching the listener, the first plurality of A first directivity forming signal generating step of generating a unit drive signal of
Generating, from the input audio signal, a second plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the second plurality of unit drive signals correspond to the plurality of speaker units; A second unit drive signal for generating the second plurality of unit drive signals so that the direction of the main axis of the directivity of the sound wave emitted from the array speaker by being supplied to the unit is the direction directly reaching the listener; A signal generation step for forming directivity of
The sound wave radiated from the array speaker with the first direction as the direction of the principal axis of directivity reaches the listener, and the sound wave is radiated from the array speaker as the direction of the principal axis of the directivity as the second direction. A delay step to adjust the difference between the time at which the sound waves reach the listener and
With
The first plurality of unit drive signals and the second plurality of unit drive signals time-adjusted in the delay step are combined with signals supplied to the same speaker unit and supplied to each speaker unit. And a sound reproducing method.
入力音声信号から、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第1の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第1の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向をリスナの周囲の壁の一つに反射して、リスナに到達する方向となるように、前記第1の複数のユニット駆動信号を生成する第1の指向性形成用信号生成工程と、
前記入力音声信号から、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第2の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第2の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を前記壁とは別の壁に反射して、リスナに到達する方向となるように、前記第2の複数のユニット駆動信号を生成する第2の指向性形成用信号生成工程と、
前記アレースピーカから、前記第1の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから、前記第2の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延工程と、
を備え、
前記遅延工程により時間調整された前記第1の複数のユニット駆動信号と前記第2の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とする音響再生方法。In a sound reproduction method for reproducing sound using an array speaker composed of a plurality of speaker units,
Generating, from an input audio signal, a first plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the first plurality of unit drive signals correspond to the plurality of speaker units; The direction of the main axis of the directivity of the sound wave radiated from the array speaker by being supplied to one of the walls around the listener, so as to be in the direction of reaching the listener, the first plurality of A first directivity forming signal generating step of generating a unit drive signal of
Generating, from the input audio signal, a second plurality of unit drive signals to be supplied to the plurality of speaker units of the array speaker, wherein the second plurality of unit drive signals correspond to the plurality of speaker units; The second pluralities are reflected so that the direction of the main axis of the directivity of the sound wave radiated from the array speaker by being supplied to the unit is reflected on a wall different from the wall and reaches the listener. A second directivity forming signal generating step of generating a unit drive signal of
The sound wave radiated from the array speaker with the first direction as the direction of the principal axis of directivity reaches the listener, and the sound wave is radiated from the array speaker as the direction of the principal axis of the directivity as the second direction. A delay step to adjust the difference between the time at which the sound waves reach the listener and
With
The first plurality of unit drive signals and the second plurality of unit drive signals time-adjusted in the delay step are combined with signals supplied to the same speaker unit and supplied to each speaker unit. And a sound reproducing method.
前記第1および第2の指向性形成用信号生成工程のそれぞれにおいては、少なくとも前記入力音声信号に対する遅延量を調整して前記第1および第2の複数のユニット駆動信号を生成する
ことを特徴とする音響再生方法。In the sound reproducing method according to claim 11 or 12,
In each of the first and second directivity forming signal generation steps, at least an amount of delay with respect to the input audio signal is adjusted to generate the first and second plurality of unit drive signals. Sound reproduction method.
前記第1および第2の指向性形成用信号生成工程のそれぞれにおいては、前記入力音声信号に対する遅延量および振幅を調整して前記第1および第2の複数のユニット駆動信号を生成する
ことを特徴とする音響再生方法。In the sound reproducing method according to claim 11 or 12,
In each of the first and second directivity forming signal generation steps, the first and second plurality of unit drive signals are generated by adjusting a delay amount and an amplitude with respect to the input audio signal. Sound reproduction method.
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