JP2004193698A - オーディオ信号の再生方法および再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スピーカアレイ装置において、漏れ音を抑制する。
【解決手段】オーディオ信号がそれぞれ供給されるデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓと、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎが配列されて構成されるスピーカアレイ１０Ｌとを設ける。デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力をスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給する。スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから放射される音波が、壁面で反射してから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎにそれぞれ所定の遅延時間を設定する。デジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓの出力をスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給する。デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力から形成される音のうち、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、デジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓにそれぞれ所定の遅延時間を設定する。
【選択図】 図３
【解決手段】オーディオ信号がそれぞれ供給されるデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓと、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎが配列されて構成されるスピーカアレイ１０Ｌとを設ける。デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力をスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給する。スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから放射される音波が、壁面で反射してから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎにそれぞれ所定の遅延時間を設定する。デジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓの出力をスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給する。デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力から形成される音のうち、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、デジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓにそれぞれ所定の遅延時間を設定する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホームシアターなどに適用して好適なオーディオ信号の再生方法および再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホームシアターやＡＶシステムなどに適用して好適なスピーカシステムとして、スピーカアレイがある（例えば、特許文献１参照）。図８は、そのスピーカアレイ１０の一例を示すもので、このスピーカアレイ１０は、多数のスピーカ（スピーカユニット）ＳＰ０〜ＳＰｎが配列されて構成される。この場合、一例として、ｎ＝２５５、スピーカの口径は数ｃｍであり、したがって、実際には、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎは平面上に２次元状に配列されることになるが、以下の説明においては、簡単のため、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎは水平方向に一列に配列されているものとする。
【０００３】
そして、オーディオ信号が、ソースＳＣから遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎに供給されて所定の時間τ０〜τｎだけ遅延され、その遅延されたオーディオ信号がパワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎにそれぞれ供給される。なお、遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎの遅延時間τ０〜τｎについては、後述する。
【０００４】
すると、どの場所においても、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力される音波が合成され、その合成結果の音圧が得られることになる。そこで、図８に示すように、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎにより形成される音場において、任意の場所Ｐｔｇの音圧を周囲よりも高くするには、
Ｌ０〜Ｌｎ：各スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから場所Ｐｔｇまでの距離
ｓ ：音速
とすると、遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎの遅延時間τ０〜τｎを、
τ０＝（Ｌｎ−Ｌ０）／ｓ
τ１＝（Ｌｎ−Ｌ１）／ｓ
τ２＝（Ｌｎ−Ｌ２）／ｓ
・・・・
τｎ＝（Ｌｎ−Ｌｎ）／ｓ＝０
に設定すればよい。
【０００５】
そのように設定すると、ソースＳＣから出力されるオーディオ信号がスピーカＳＰ０〜ＳＰｎにより音波に変換されて出力されるとき、それらの音波は上式で示される時間τ０〜τｎだけ遅れて出力されることになる。したがって、それらの音波が場所Ｐｔｇに到達するとき、すべて同時に到達することになり、場所Ｐｔｇの音圧は周囲よりも大きくなる。
【０００６】
つまり、スピーカアレイ１０は音圧に指向性を持つことになり、並行光が凸レンズにより焦点を結ぶように、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力された音波が場所Ｐｔｇに収斂する。このため、以下、場所Ｐｔｇを「焦点」と呼び、このスピーカアレイ１０を焦点型システムと呼ぶものとする。
【０００７】
そして、ホームシアターなどにおいて、上述のようなスピーカアレイ１０を使用して２チャンネルステレオの音場を形成する場合、例えば図９に示すような配置および状態とすることができる。すなわち、図９において、符号ＲＭは、再生音場となる長方形の部屋（閉空間）を示し、リスナＬＳＮＲの正面の壁面ＷＬＦの左側および右側に、スピーカアレイ１０と同様の左および右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒが配置されている。
【０００８】
そして、図１０に示すように、左側の壁面ＷＬＬを中心にして部屋ＲＭの虚像ＲＭ’を考えると、この虚像ＲＭ’は、図９の閉空間と等価と考えることができるので、スピーカアレイ１０Ｌの焦点ＰｔｇをリスナＬＳＮＲの虚像ＬＳＮＲ’に設定する。
【０００９】
すると、図９にも示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された音波ＡＷＬは、壁面ＷＬＬのうち、スピーカアレイ１０Ｌと虚像ＬＳＮＲ’とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナＬＳＮＲの位置に焦点Ｐｔｇを結ぶことになる。同様に、スピーカアレイ１０Ｒから放射された音波ＡＷＲは、右側の壁面ＷＬＲのうち、スピーカアレイ１０ＲとリスナＬＳＮＲの虚像とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナＬＳＮＲの位置に焦点Ｐｔｇを結ぶことになる。
【００１０】
したがって、リスナＬＳＮＲの位置に左および右チャンネルの焦点Ｐｔｇが結ばれるので、リスナＬＳＮＲは強く音像を知覚することができる。そして、このとき、リスナＬＳＮＲは、スピーカアレイ１０Ｌの虚像１０Ｌ’（図１０参照）およびスピーカアレイ１０Ｒの虚像の方向に、それぞれの仮想スピーカを知覚するので、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの設置間隔よりも広いステレオ感を知覚することができる。
【００１１】
また、図１１は、４チャンネルステレオの音場を形成する場合を示す。この場合には、左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷＬ、ＡＷＬＢを放射させるとともに、音波ＡＷＬは壁面ＷＬＬで反射させてからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ばせ、音波ＡＷＬＢは、壁面ＷＬＬおよび後方の壁面ＷＬＢで反射させてからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ばせる。同様に、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの音波ＡＷＲ、ＡＷＲＢを放射するとともに、壁面ＷＬＲ、ＷＬＢで反射させてからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ばせる。
【００１２】
したがって、この場合には、リスナＬＳＮＲの後方にスピーカを配置しなくても、サラウンドのステレオ音場を形成することができる。
【００１３】
以上が、スピーカアレイを使用して音場を形成する場合の代表例である。
【００１４】
【特許文献１】
特開平２−２３９７９８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際のスピーカアレイ１０においては、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから各音波が放射されるとき、それらの音波は、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから音場のほぼ全方向に広がっていく。このため、図１２にも示すように、リスナＬＳＮＲは、壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に到達する本来の音波ＡＷＬを受聴するとともに、スピーカアレイ１０から直接リスナＬＳＮＲに到達する音波ＡＷｎｃも受聴してしまう。いわば、リスナＬＳＮＲには、スピーカアレイ１０Ｌから「漏れ音ＡＷｎｃ」が聞こえることになる。
【００１６】
この場合、本来の音波ＡＷＬを構成する各音波に対して、それらの時間遅れがリスナＬＳＮＲの位置で揃うように、遅延時間τ０〜τｎが設定されているので、漏れ音ＡＷｎｃを構成する各音波は時間遅れがばらついていることになる。したがって、リスナＬＳＮＲの位置で、各音波が合成されても、その音圧は大きくはならない。つまり、漏れ音ＡＷｎｃの音圧は、本来の音波ＡＷＬよりも小さい。
【００１７】
しかし、漏れ音ＡＷｎｃは音圧が小さくても、その漏れ音ＡＷｎｃを構成する各音波の時間遅れは、本来の音波ＡＷＬに対してばらついている。
【００１８】
このため、リスナＬＳＮＲは、本来の音波ＡＷＬを受聴すると同時に、この音波ＡＷＬに対して時間遅れのある漏れ音ＡＷｎｃを受聴することになる。そして、このことは、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒおよび音波ＡＷＲやその漏れ音ＡＷｎｃについても同様である。この結果、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの再生音は、漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃにより品質が低下してしまう。
【００１９】
また、本来の音波ＡＷＬ、ＡＷＲの経路が長い場合、本来の音波ＡＷＬ、ＷＡＲと、漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃとの時間差が大きくなり、両者が分離して聞こえてしまう。例えば、図１１のサラウンドステレオの場合、後方チャンネルの音波ＡＷＬＢ、ＡＷＲＢの経路は、図９の２チャンネルステレオの音波ＡＷＬ、ＡＷＲの経路よりも長くなるので、音波ＡＷＬＢ、ＡＷＲＢと漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃとの時間差がより大きくなり、両者がよりはっきりと分離して聞こえるようになってしまう。
【００２０】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、例えば、
オーディオ信号を第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、スピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記複数のスピーカから放射される音波が、壁面で反射しから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記複数のスピーカから上記音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法
とするものである。
したがって、スピーカアレイから生じる漏れ音は、その漏れ音と相補の音波あるいは信号により相殺され、漏れ音はリスナに到達しなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
▲１▼ この発明の概要
図１は、この発明の概要を説明するための図である。ここでは、説明を簡単にするため、複数個のスピーカＳＰ０〜ＳＰｎが水平方向に一列に配列されてスピーカアレイ１０が構成され、そのスピーカアレイ１０が図８に示す焦点型システムに構成されているものとする。
【００２３】
また、リスナＬＳＮＲの位置を点Ｐｎｃとすると、この点Ｐｎｃにおける漏れ音ＡＷｎｃを低減することになるが、この低減点Ｐｎｃは焦点Ｐｔｇでもある。つまり、漏れ音ＡＷｎｃの低減点Ｐｎｃと、焦点Ｐｔｇとは一致する。しかし、例えば図１２にも示すように、スピーカアレイ１０から焦点Ｐｔｇまでの音波ＡＷの経路と、漏れ音ＡＷｎｃの経路とは異なるので、図１に示すように、焦点Ｐｔｇの位置と、漏れ音ＡＷｎｃの低減点Ｐｎｃとが異なるものとする。
【００２４】
そして、この遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎのそれぞれをＦＩＲデジタルフィルタにより実現するものとし、図１に示すように、そのＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎのフィルタ係数が、それぞれ値ＣＦ０〜ＣＦｎで示されるとする。
【００２５】
そして、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎにインパルスを入力し、点Ｐｔｇで、スピーカアレイ１０の出力音を測定することを考える。なお、この測定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎを含む再生システムの持つサンプリング周波数あるいはそれ以上のサンプリング周波数で行うものとする。
【００２６】
すると、点Ｐｔｇ、Ｐｎｃにおいて測定される応答信号は、すべてのスピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力される音が空間を伝播して音響的に加算された和信号となる。そして、このとき、説明を容易にするため、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力される信号は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎによって遅延の与えられたインパルス信号であるとする。なお、以下においては、この空間伝播を経て加算された応答信号を「空間合成インパルス応答」と呼ぶものとする。
【００２７】
そして、点Ｐｔｇは、ここに焦点を作る目的でＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎの遅延成分を設定しているので、点Ｐｔｇで測定される空間合成インパルス応答Ｉｔｇは、図１に示すように、１つの大きなインパルスとなる。また、空間合成インパルス応答Ｉｔｇの周波数応答（振幅部）Ｆｔｇは、時間波形がインパルス状なので、全周波数帯域で平坦となる。したがって、点Ｐｔｇは、上記のように音圧の増強された焦点となる。
【００２８】
なお、実際には、各スピーカＳＰ０〜ＳＰｎの周波数特性、空間伝播時の周波数変化、行路途中の壁の反射特性、サンプリング周波数などによって規定される時間軸のずれなどにより、空間合成インパルス応答Ｉｔｇは正確なインパルスとはならないが、ここでは簡単のため、理想的なモデルで記している。
【００２９】
一方、低減点Ｐｎｃで測定される空間合成インパルス応答Ｉｎｃは、それぞれ時間軸情報を持つインパルスの合成と考えられ、図１に示すように、ある程度の幅を持ってインパルスが分散している信号であることがわかる。なお、図１においては、インパルス応答Ｉｎｃが等間隔で並ぶパルス列となっているが、一般にはそのパルス列の間隔は等間隔とはならない。
【００３０】
そして、この空間合成インパルス応答Ｉｎｃは、図１に示すようなフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを有する空間的なＦＩＲデジタルフィルタによるものと考えることができ、低減点Ｐｎｃを焦点とするスピーカアレイで実現することができる。つまり、ＦＩＲデジタルフィルタを使用したスピーカアレイを用意し、そのＦＩＲデジタルフィルタのフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを図１に示す値に設定すれば、低減点Ｐｎｃを焦点とする空間合成インパルス応答Ｉｎｃを得ることができる。
【００３１】
そこで、この発明においては、例えば図２に示すようにして漏れ音ＡＷｎｃを低減する。なお、図２においては、左チャンネルについてのみ示す。すなわち、
（１） 図２Ａに示すように、本来の音波ＡＷＬおよび漏れ音ＡＷｎｃがスピーカアレイ１０ＬからリスナＬＳＮＲに到達するとき、
（２） 図２Ｂに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから低減点Ｐｎｃ（リスナＬＳＮＲの位置）を焦点とする別の音波ＡＷｓを放射する。
（３） 上記（２）項の音波ＡＷｓは、漏れ音ＡＷｎｃとは、周波数特性およびレベルが等しく、位相が逆相とする。
（４） その音波ＡＷｓは、図１のフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを有する別のＦＩＲデジタルフィルタにより形成する。
（４） （１）〜（３）項によれば、図２Ｃに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された漏れ音ＡＷｎｃは、リスナＬＳＮＲの位置において、逆相同レベルの音波ＡＷｓにより相殺され、リスナＬＳＮＲには本来の音波ＡＷＬだけが受聴される。
【００３２】
▲２▼ 第１の実施例
図３は、この発明による再生装置の一例を示す。ただし、図３においては、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００３３】
すなわち、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号ＬがＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎに供給される。このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎは、オーディオ信号Ｌに対して所定の遅延を行うものであり、図９に示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射される音波ＡＷＬが、左側の壁面ＷＬＬで反射してリスナＬＳＮＲの位置に焦点Ｐｔｇを結ぶように、その遅延時間τ０〜τｎが設定される。また、この遅延時間τ０〜τｎの設定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎのフィルタ係数ＣＦ０〜ＣＦｎを所定の値に設定することにより、実現される。
【００３４】
そして、このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力信号が、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎを通じてパワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎに供給され、Ｄ／Ａ変換されてからパワー増幅され、あるいはＤ級増幅され、その増幅出力がスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給される。
【００３５】
さらに、ソースＳＣからのデジタルオーディオ信号Ｌが、別のＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓに供給され、そのフィルタ出力が減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎに供給される。この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓは、図１および図２により説明したフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを有するものであり、図１に示す空間合成インパルス応答Ｉｎｃを実現するものである。そして、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎにおいて、フィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力からフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓの出力が減算される。
【００３６】
また、図示はしないが、ソースＳＣから取り出された右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｒも同様に処理され、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒに供給される。
【００３７】
このような構成によれば、ソースＳＣから出力された左チャンネルのオーディオ信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから本来の音波ＡＷＬが放射され、この音波ＡＷＬが、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。
【００３８】
ただし、これだけでは、図２Ａに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから漏れ音ＡＷｎｃを生じてしまう。しかし、このとき、ソースＳＣから出力された左チャンネルの信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷｓが放射され、この音波ＡＷｓが、例えば図２Ｂに示すように、直接リスナＬＳＮＲの位置に到達して焦点を結ぶ。
【００３９】
そして、この音波ＡＷｓの空間合成インパルス応答は、フィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを設定することにより、漏れ音ＡＷｎｃの空間合成インパルス応答Ｉｎｃと等しくされている。また、このとき、フィルタＤＦ０Ｓ〜ＤＦｎｓの出力は、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎにおいて、フィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力に対して位相反転されて加算されている。
【００４０】
この結果、リスナＬＳＮＲの位置では、音波ＡＷＳは、漏れ音ＡＷｎｃと周波数成分が同一となるとともに、位相が逆となるので、漏れ音ＡＷｎｃは音波ＡＷｓにより相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナＬＳＮＲには、本来の音波ＡＷＬは到達するが、漏れ音ＡＷｎｃはほとんど聞こえないことになる。また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷＲに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナＬＳＮＲにはほとんど知覚されないことになる。
【００４１】
こうして、図３のスピーカアレイ装置によれば、リスナＬＳＮＲの前方に配置したスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒにより２チャンネルステレオの再生を行うことができるとともに、このとき、漏れ音ＡＷｎｃと等価な信号を形成し、この信号を本来のオーディオ信号に減算して漏れ音ＡＷｎｃがリスナＬＳＮＲに聞こえないようにしているので、漏れ音ＡＷｎｃによる音質の低下を防ぐことができる。
【００４２】
なお、スピーカアレイ１０Ｌが本来の音波ＡＷＬを放射するとき、漏れ音ＡＷｎｃを生じるように（図２Ａ）、音波ＡＷｓを放射するとき、その一部が図２Ａに示す音波ＡＷＬと同じ経路を通じてリスナＬＳＮＲに到達し、これが新たな漏れ音となる可能性がある。しかし、漏れ音ＡＷｎｃは本来の音波ＡＷＬに比べてレベルが小さいので、その漏れ音ＡＷｎｃを相殺するための音波ＡＷｓのレベルも小さく、この小さいレベルの音波ＡＷｓの一部が新たな漏れ音となるのであるから、この漏れ音のレベルは十分に小さく、無視することができる。
【００４３】
▲３▼ 第２の実施例
図４に示す例においては、漏れ音ＡＷｎｃと同成分・同レベルで逆相の音波ＡＷｓを、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎとは別のスピーカから放射して漏れ音ＡＷｎｃを相殺するようにした場合である。なお、この例においても、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００４４】
すなわち、スピーカアレイ１０Ｌが、第１組のスピーカＳＰ０〜ＳＰｎと、第２組のスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓとから構成される。そして、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎおよびパワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給される。さらに、ソースＳＣからの左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓおよびパワーアンプＰＡ０ｓ〜ＰＡｎｓを通じてスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓに供給される。
【００４５】
この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓは、第１の実施例と同様とされる。また、パワーアンプＰＡ０ｓ〜ＰＡｎｓとスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓとの接続は、パワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎとスピーカＳＰ０〜ＳＰｎとの接続に対して、逆極性とされる。
【００４６】
このような構成によれば、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから本来の音波ＡＷＬが放射され、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから漏れ音ＡＷｎｃを生じている。
【００４７】
しかし、このとき、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓの出力がパワーアンプＰＡ０ｓ〜ＰＡｎｓを通じてスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓに逆極性で供給されるので、スピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓからは、図２Ｂに示すように、漏れ音ＡＷｎｃと周波数成分およびレベルが同一で逆相の音波ＡＷｓが放射され、この音波ＡＷｓにより漏れ音ＡＷｎｃが相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナＬＳＮＲには、本来の音波ＡＷＬは到達するが、漏れ音ＡＷｎｃはほとんど聞こえないことになる。
【００４８】
また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷＲに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナＬＳＮＲにはほとんど知覚されないことになる。
【００４９】
こうして、図４のスピーカアレイ装置においては、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎにより生じる漏れ音ＡＷｎｃが、スピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓから放射される音波ＡＷｓにより相殺されるので、漏れ音ＡＷｎｃが十分に抑制された２チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５０】
▲４▼ 第３の実施例
図５に示す例においては、図１１に示す４チャンネルステレオを実現するとともに、その漏れ音を抑制するようにした場合である。なお、この例においては、４チャンネルステレオにおける左前方チャンネルおよび左後方チャンネルについてのみ示す。
【００５１】
すなわち、ソースＳＣから左前方、左後方、右前方、右後方チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、ＬＢ、Ｒ、ＲＢが取り出される。そして、左前方チャンネルの信号Ｌについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓおよび減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎが図３におけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎの出力が、加算回路ＡＤ０〜ＡＤｎ通じて、さらに、パワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎを通じて左チャンネルのスピーカアレイ１０ＬのスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給される。
【００５２】
さらに、左後方チャンネルの信号ＬＢについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０Ｂ〜ＤＦｎＢ、ＤＦ０ｓＢ〜ＤＦｎｓＢおよび減算回路ＳＴ０Ｂ〜ＳＴｎＢが左前方チャンネルにおけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ０Ｂ〜ＳＴｎＢの出力が、加算回路ＡＤ０〜ＡＤｎに供給される。
【００５３】
したがって、図１１に示すように、デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ＬＢ〜ＤＦｎＬＢのフィルタ係数ＣＦ０〜ＣＦｎ、ＣＦ０ＬＢ〜ＣＦｎＬＢを所定の値に設定しておくことにより、スピーカアレイ１０Ｌから左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷＬ、ＡＷＬＢが放射され、音波ＡＷＬが壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結び、音波ＡＷＬＢが壁面ＷＬＬおよび後方の壁面で反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。
【００５４】
そして、このとき、スピーカアレイ１０Ｌからオーディオ信号Ｌ、ＬＢに基づく左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃが放射されるはずであるが、この漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃは、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓ、ＤＦ０ｓＢ〜ＤＦｎｓＢの出力によりそれぞれ相殺され、リスナＬＳＮＲに聞こえることはない。
【００５５】
さらに、右前方チャンネルおよび右後方チャンネルについても同様に構成され、図１１に示すように、スピーカアレイ１０Ｒから右前方チャンネルの音波ＡＷＲおよび右後方チャンネルの音波ＡＷＲＢが放射されてリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、オーディオ信号Ｒ、ＲＢに基づく右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃはそれぞれ相殺され、リスナＬＳＮＲに聞こえることはない。
【００５６】
したがって、図５のスピーカアレイ装置によれば、漏れ音ＡＷｎｃが十分に抑制された４チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５７】
▲５▼ その他
上述においては、例えば図２に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃを左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷｓを放射することにより相殺しているが、例えば図６に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃを右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒから音波ＡＷｓを放射することにより相殺することもできる。また、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒを、図７に示すように、１つのスピーカアレイ１０とすることもできる。
【００５８】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
ＡＶ ：Ａｕｄｉｏ ａｎｄ Ｖｉｓｕａｌ
Ｄ／Ａ：Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ
ＦＩＲ：Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、スピーカアレイ装置において生じる漏れ音を、この漏れ音と等価な信号を形成して相殺しているので、漏れ音による音質の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を説明するための図である
【図２】この発明を説明するための図である
【図３】この発明の一形態を示す系統図である。
【図４】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図５】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図６】この発明を説明するための図である
【図７】この発明を説明するための図である
【図８】この発明を説明するための図である
【図９】この発明を説明するための図である
【図１０】この発明を説明するための図である
【図１１】この発明を説明するための図である
【図１２】この発明を説明するための図である
【符号の説明】
１０、１０Ｌ、１０Ｒ…スピーカアレイ、ＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓ…ＦＩＲデジタルフィルタ、ＰＡ０〜ＰＡｎ…パワーアンプ、ＳＣ…ソース、ＳＰ０〜ＳＰｎ…スピーカ（スピーカユニット）、ＳＴ０〜ＳＴｎ…減算回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホームシアターなどに適用して好適なオーディオ信号の再生方法および再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホームシアターやＡＶシステムなどに適用して好適なスピーカシステムとして、スピーカアレイがある（例えば、特許文献１参照）。図８は、そのスピーカアレイ１０の一例を示すもので、このスピーカアレイ１０は、多数のスピーカ（スピーカユニット）ＳＰ０〜ＳＰｎが配列されて構成される。この場合、一例として、ｎ＝２５５、スピーカの口径は数ｃｍであり、したがって、実際には、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎは平面上に２次元状に配列されることになるが、以下の説明においては、簡単のため、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎは水平方向に一列に配列されているものとする。
【０００３】
そして、オーディオ信号が、ソースＳＣから遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎに供給されて所定の時間τ０〜τｎだけ遅延され、その遅延されたオーディオ信号がパワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎにそれぞれ供給される。なお、遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎの遅延時間τ０〜τｎについては、後述する。
【０００４】
すると、どの場所においても、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力される音波が合成され、その合成結果の音圧が得られることになる。そこで、図８に示すように、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎにより形成される音場において、任意の場所Ｐｔｇの音圧を周囲よりも高くするには、
Ｌ０〜Ｌｎ：各スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから場所Ｐｔｇまでの距離
ｓ ：音速
とすると、遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎの遅延時間τ０〜τｎを、
τ０＝（Ｌｎ−Ｌ０）／ｓ
τ１＝（Ｌｎ−Ｌ１）／ｓ
τ２＝（Ｌｎ−Ｌ２）／ｓ
・・・・
τｎ＝（Ｌｎ−Ｌｎ）／ｓ＝０
に設定すればよい。
【０００５】
そのように設定すると、ソースＳＣから出力されるオーディオ信号がスピーカＳＰ０〜ＳＰｎにより音波に変換されて出力されるとき、それらの音波は上式で示される時間τ０〜τｎだけ遅れて出力されることになる。したがって、それらの音波が場所Ｐｔｇに到達するとき、すべて同時に到達することになり、場所Ｐｔｇの音圧は周囲よりも大きくなる。
【０００６】
つまり、スピーカアレイ１０は音圧に指向性を持つことになり、並行光が凸レンズにより焦点を結ぶように、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力された音波が場所Ｐｔｇに収斂する。このため、以下、場所Ｐｔｇを「焦点」と呼び、このスピーカアレイ１０を焦点型システムと呼ぶものとする。
【０００７】
そして、ホームシアターなどにおいて、上述のようなスピーカアレイ１０を使用して２チャンネルステレオの音場を形成する場合、例えば図９に示すような配置および状態とすることができる。すなわち、図９において、符号ＲＭは、再生音場となる長方形の部屋（閉空間）を示し、リスナＬＳＮＲの正面の壁面ＷＬＦの左側および右側に、スピーカアレイ１０と同様の左および右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒが配置されている。
【０００８】
そして、図１０に示すように、左側の壁面ＷＬＬを中心にして部屋ＲＭの虚像ＲＭ’を考えると、この虚像ＲＭ’は、図９の閉空間と等価と考えることができるので、スピーカアレイ１０Ｌの焦点ＰｔｇをリスナＬＳＮＲの虚像ＬＳＮＲ’に設定する。
【０００９】
すると、図９にも示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された音波ＡＷＬは、壁面ＷＬＬのうち、スピーカアレイ１０Ｌと虚像ＬＳＮＲ’とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナＬＳＮＲの位置に焦点Ｐｔｇを結ぶことになる。同様に、スピーカアレイ１０Ｒから放射された音波ＡＷＲは、右側の壁面ＷＬＲのうち、スピーカアレイ１０ＲとリスナＬＳＮＲの虚像とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナＬＳＮＲの位置に焦点Ｐｔｇを結ぶことになる。
【００１０】
したがって、リスナＬＳＮＲの位置に左および右チャンネルの焦点Ｐｔｇが結ばれるので、リスナＬＳＮＲは強く音像を知覚することができる。そして、このとき、リスナＬＳＮＲは、スピーカアレイ１０Ｌの虚像１０Ｌ’（図１０参照）およびスピーカアレイ１０Ｒの虚像の方向に、それぞれの仮想スピーカを知覚するので、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの設置間隔よりも広いステレオ感を知覚することができる。
【００１１】
また、図１１は、４チャンネルステレオの音場を形成する場合を示す。この場合には、左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷＬ、ＡＷＬＢを放射させるとともに、音波ＡＷＬは壁面ＷＬＬで反射させてからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ばせ、音波ＡＷＬＢは、壁面ＷＬＬおよび後方の壁面ＷＬＢで反射させてからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ばせる。同様に、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの音波ＡＷＲ、ＡＷＲＢを放射するとともに、壁面ＷＬＲ、ＷＬＢで反射させてからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ばせる。
【００１２】
したがって、この場合には、リスナＬＳＮＲの後方にスピーカを配置しなくても、サラウンドのステレオ音場を形成することができる。
【００１３】
以上が、スピーカアレイを使用して音場を形成する場合の代表例である。
【００１４】
【特許文献１】
特開平２−２３９７９８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際のスピーカアレイ１０においては、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから各音波が放射されるとき、それらの音波は、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから音場のほぼ全方向に広がっていく。このため、図１２にも示すように、リスナＬＳＮＲは、壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に到達する本来の音波ＡＷＬを受聴するとともに、スピーカアレイ１０から直接リスナＬＳＮＲに到達する音波ＡＷｎｃも受聴してしまう。いわば、リスナＬＳＮＲには、スピーカアレイ１０Ｌから「漏れ音ＡＷｎｃ」が聞こえることになる。
【００１６】
この場合、本来の音波ＡＷＬを構成する各音波に対して、それらの時間遅れがリスナＬＳＮＲの位置で揃うように、遅延時間τ０〜τｎが設定されているので、漏れ音ＡＷｎｃを構成する各音波は時間遅れがばらついていることになる。したがって、リスナＬＳＮＲの位置で、各音波が合成されても、その音圧は大きくはならない。つまり、漏れ音ＡＷｎｃの音圧は、本来の音波ＡＷＬよりも小さい。
【００１７】
しかし、漏れ音ＡＷｎｃは音圧が小さくても、その漏れ音ＡＷｎｃを構成する各音波の時間遅れは、本来の音波ＡＷＬに対してばらついている。
【００１８】
このため、リスナＬＳＮＲは、本来の音波ＡＷＬを受聴すると同時に、この音波ＡＷＬに対して時間遅れのある漏れ音ＡＷｎｃを受聴することになる。そして、このことは、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒおよび音波ＡＷＲやその漏れ音ＡＷｎｃについても同様である。この結果、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの再生音は、漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃにより品質が低下してしまう。
【００１９】
また、本来の音波ＡＷＬ、ＡＷＲの経路が長い場合、本来の音波ＡＷＬ、ＷＡＲと、漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃとの時間差が大きくなり、両者が分離して聞こえてしまう。例えば、図１１のサラウンドステレオの場合、後方チャンネルの音波ＡＷＬＢ、ＡＷＲＢの経路は、図９の２チャンネルステレオの音波ＡＷＬ、ＡＷＲの経路よりも長くなるので、音波ＡＷＬＢ、ＡＷＲＢと漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃとの時間差がより大きくなり、両者がよりはっきりと分離して聞こえるようになってしまう。
【００２０】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、例えば、
オーディオ信号を第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、スピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記複数のスピーカから放射される音波が、壁面で反射しから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記複数のスピーカから上記音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法
とするものである。
したがって、スピーカアレイから生じる漏れ音は、その漏れ音と相補の音波あるいは信号により相殺され、漏れ音はリスナに到達しなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
▲１▼ この発明の概要
図１は、この発明の概要を説明するための図である。ここでは、説明を簡単にするため、複数個のスピーカＳＰ０〜ＳＰｎが水平方向に一列に配列されてスピーカアレイ１０が構成され、そのスピーカアレイ１０が図８に示す焦点型システムに構成されているものとする。
【００２３】
また、リスナＬＳＮＲの位置を点Ｐｎｃとすると、この点Ｐｎｃにおける漏れ音ＡＷｎｃを低減することになるが、この低減点Ｐｎｃは焦点Ｐｔｇでもある。つまり、漏れ音ＡＷｎｃの低減点Ｐｎｃと、焦点Ｐｔｇとは一致する。しかし、例えば図１２にも示すように、スピーカアレイ１０から焦点Ｐｔｇまでの音波ＡＷの経路と、漏れ音ＡＷｎｃの経路とは異なるので、図１に示すように、焦点Ｐｔｇの位置と、漏れ音ＡＷｎｃの低減点Ｐｎｃとが異なるものとする。
【００２４】
そして、この遅延回路ＤＬ０〜ＤＬｎのそれぞれをＦＩＲデジタルフィルタにより実現するものとし、図１に示すように、そのＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎのフィルタ係数が、それぞれ値ＣＦ０〜ＣＦｎで示されるとする。
【００２５】
そして、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎにインパルスを入力し、点Ｐｔｇで、スピーカアレイ１０の出力音を測定することを考える。なお、この測定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎを含む再生システムの持つサンプリング周波数あるいはそれ以上のサンプリング周波数で行うものとする。
【００２６】
すると、点Ｐｔｇ、Ｐｎｃにおいて測定される応答信号は、すべてのスピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力される音が空間を伝播して音響的に加算された和信号となる。そして、このとき、説明を容易にするため、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから出力される信号は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎによって遅延の与えられたインパルス信号であるとする。なお、以下においては、この空間伝播を経て加算された応答信号を「空間合成インパルス応答」と呼ぶものとする。
【００２７】
そして、点Ｐｔｇは、ここに焦点を作る目的でＦＩＲデジタルフィルタＤＬ０〜ＤＬｎの遅延成分を設定しているので、点Ｐｔｇで測定される空間合成インパルス応答Ｉｔｇは、図１に示すように、１つの大きなインパルスとなる。また、空間合成インパルス応答Ｉｔｇの周波数応答（振幅部）Ｆｔｇは、時間波形がインパルス状なので、全周波数帯域で平坦となる。したがって、点Ｐｔｇは、上記のように音圧の増強された焦点となる。
【００２８】
なお、実際には、各スピーカＳＰ０〜ＳＰｎの周波数特性、空間伝播時の周波数変化、行路途中の壁の反射特性、サンプリング周波数などによって規定される時間軸のずれなどにより、空間合成インパルス応答Ｉｔｇは正確なインパルスとはならないが、ここでは簡単のため、理想的なモデルで記している。
【００２９】
一方、低減点Ｐｎｃで測定される空間合成インパルス応答Ｉｎｃは、それぞれ時間軸情報を持つインパルスの合成と考えられ、図１に示すように、ある程度の幅を持ってインパルスが分散している信号であることがわかる。なお、図１においては、インパルス応答Ｉｎｃが等間隔で並ぶパルス列となっているが、一般にはそのパルス列の間隔は等間隔とはならない。
【００３０】
そして、この空間合成インパルス応答Ｉｎｃは、図１に示すようなフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを有する空間的なＦＩＲデジタルフィルタによるものと考えることができ、低減点Ｐｎｃを焦点とするスピーカアレイで実現することができる。つまり、ＦＩＲデジタルフィルタを使用したスピーカアレイを用意し、そのＦＩＲデジタルフィルタのフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを図１に示す値に設定すれば、低減点Ｐｎｃを焦点とする空間合成インパルス応答Ｉｎｃを得ることができる。
【００３１】
そこで、この発明においては、例えば図２に示すようにして漏れ音ＡＷｎｃを低減する。なお、図２においては、左チャンネルについてのみ示す。すなわち、
（１） 図２Ａに示すように、本来の音波ＡＷＬおよび漏れ音ＡＷｎｃがスピーカアレイ１０ＬからリスナＬＳＮＲに到達するとき、
（２） 図２Ｂに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから低減点Ｐｎｃ（リスナＬＳＮＲの位置）を焦点とする別の音波ＡＷｓを放射する。
（３） 上記（２）項の音波ＡＷｓは、漏れ音ＡＷｎｃとは、周波数特性およびレベルが等しく、位相が逆相とする。
（４） その音波ＡＷｓは、図１のフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを有する別のＦＩＲデジタルフィルタにより形成する。
（４） （１）〜（３）項によれば、図２Ｃに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された漏れ音ＡＷｎｃは、リスナＬＳＮＲの位置において、逆相同レベルの音波ＡＷｓにより相殺され、リスナＬＳＮＲには本来の音波ＡＷＬだけが受聴される。
【００３２】
▲２▼ 第１の実施例
図３は、この発明による再生装置の一例を示す。ただし、図３においては、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００３３】
すなわち、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号ＬがＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎに供給される。このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎは、オーディオ信号Ｌに対して所定の遅延を行うものであり、図９に示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射される音波ＡＷＬが、左側の壁面ＷＬＬで反射してリスナＬＳＮＲの位置に焦点Ｐｔｇを結ぶように、その遅延時間τ０〜τｎが設定される。また、この遅延時間τ０〜τｎの設定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎのフィルタ係数ＣＦ０〜ＣＦｎを所定の値に設定することにより、実現される。
【００３４】
そして、このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力信号が、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎを通じてパワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎに供給され、Ｄ／Ａ変換されてからパワー増幅され、あるいはＤ級増幅され、その増幅出力がスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給される。
【００３５】
さらに、ソースＳＣからのデジタルオーディオ信号Ｌが、別のＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓに供給され、そのフィルタ出力が減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎに供給される。この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓは、図１および図２により説明したフィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを有するものであり、図１に示す空間合成インパルス応答Ｉｎｃを実現するものである。そして、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎにおいて、フィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力からフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓの出力が減算される。
【００３６】
また、図示はしないが、ソースＳＣから取り出された右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｒも同様に処理され、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒに供給される。
【００３７】
このような構成によれば、ソースＳＣから出力された左チャンネルのオーディオ信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから本来の音波ＡＷＬが放射され、この音波ＡＷＬが、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。
【００３８】
ただし、これだけでは、図２Ａに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから漏れ音ＡＷｎｃを生じてしまう。しかし、このとき、ソースＳＣから出力された左チャンネルの信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷｓが放射され、この音波ＡＷｓが、例えば図２Ｂに示すように、直接リスナＬＳＮＲの位置に到達して焦点を結ぶ。
【００３９】
そして、この音波ＡＷｓの空間合成インパルス応答は、フィルタ係数ＣＦ０ｓ〜ＣＦｎｓを設定することにより、漏れ音ＡＷｎｃの空間合成インパルス応答Ｉｎｃと等しくされている。また、このとき、フィルタＤＦ０Ｓ〜ＤＦｎｓの出力は、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎにおいて、フィルタＤＦ０〜ＤＦｎの出力に対して位相反転されて加算されている。
【００４０】
この結果、リスナＬＳＮＲの位置では、音波ＡＷＳは、漏れ音ＡＷｎｃと周波数成分が同一となるとともに、位相が逆となるので、漏れ音ＡＷｎｃは音波ＡＷｓにより相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナＬＳＮＲには、本来の音波ＡＷＬは到達するが、漏れ音ＡＷｎｃはほとんど聞こえないことになる。また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷＲに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナＬＳＮＲにはほとんど知覚されないことになる。
【００４１】
こうして、図３のスピーカアレイ装置によれば、リスナＬＳＮＲの前方に配置したスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒにより２チャンネルステレオの再生を行うことができるとともに、このとき、漏れ音ＡＷｎｃと等価な信号を形成し、この信号を本来のオーディオ信号に減算して漏れ音ＡＷｎｃがリスナＬＳＮＲに聞こえないようにしているので、漏れ音ＡＷｎｃによる音質の低下を防ぐことができる。
【００４２】
なお、スピーカアレイ１０Ｌが本来の音波ＡＷＬを放射するとき、漏れ音ＡＷｎｃを生じるように（図２Ａ）、音波ＡＷｓを放射するとき、その一部が図２Ａに示す音波ＡＷＬと同じ経路を通じてリスナＬＳＮＲに到達し、これが新たな漏れ音となる可能性がある。しかし、漏れ音ＡＷｎｃは本来の音波ＡＷＬに比べてレベルが小さいので、その漏れ音ＡＷｎｃを相殺するための音波ＡＷｓのレベルも小さく、この小さいレベルの音波ＡＷｓの一部が新たな漏れ音となるのであるから、この漏れ音のレベルは十分に小さく、無視することができる。
【００４３】
▲３▼ 第２の実施例
図４に示す例においては、漏れ音ＡＷｎｃと同成分・同レベルで逆相の音波ＡＷｓを、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎとは別のスピーカから放射して漏れ音ＡＷｎｃを相殺するようにした場合である。なお、この例においても、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００４４】
すなわち、スピーカアレイ１０Ｌが、第１組のスピーカＳＰ０〜ＳＰｎと、第２組のスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓとから構成される。そして、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎおよびパワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎを通じてスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給される。さらに、ソースＳＣからの左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓおよびパワーアンプＰＡ０ｓ〜ＰＡｎｓを通じてスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓに供給される。
【００４５】
この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓは、第１の実施例と同様とされる。また、パワーアンプＰＡ０ｓ〜ＰＡｎｓとスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓとの接続は、パワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎとスピーカＳＰ０〜ＳＰｎとの接続に対して、逆極性とされる。
【００４６】
このような構成によれば、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから本来の音波ＡＷＬが放射され、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎから漏れ音ＡＷｎｃを生じている。
【００４７】
しかし、このとき、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓの出力がパワーアンプＰＡ０ｓ〜ＰＡｎｓを通じてスピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓに逆極性で供給されるので、スピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓからは、図２Ｂに示すように、漏れ音ＡＷｎｃと周波数成分およびレベルが同一で逆相の音波ＡＷｓが放射され、この音波ＡＷｓにより漏れ音ＡＷｎｃが相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナＬＳＮＲには、本来の音波ＡＷＬは到達するが、漏れ音ＡＷｎｃはほとんど聞こえないことになる。
【００４８】
また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷＲに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナＬＳＮＲにはほとんど知覚されないことになる。
【００４９】
こうして、図４のスピーカアレイ装置においては、スピーカＳＰ０〜ＳＰｎにより生じる漏れ音ＡＷｎｃが、スピーカＳＰ０ｓ〜ＳＰｎｓから放射される音波ＡＷｓにより相殺されるので、漏れ音ＡＷｎｃが十分に抑制された２チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５０】
▲４▼ 第３の実施例
図５に示す例においては、図１１に示す４チャンネルステレオを実現するとともに、その漏れ音を抑制するようにした場合である。なお、この例においては、４チャンネルステレオにおける左前方チャンネルおよび左後方チャンネルについてのみ示す。
【００５１】
すなわち、ソースＳＣから左前方、左後方、右前方、右後方チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、ＬＢ、Ｒ、ＲＢが取り出される。そして、左前方チャンネルの信号Ｌについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓおよび減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎが図３におけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ０〜ＳＴｎの出力が、加算回路ＡＤ０〜ＡＤｎ通じて、さらに、パワーアンプＰＡ０〜ＰＡｎを通じて左チャンネルのスピーカアレイ１０ＬのスピーカＳＰ０〜ＳＰｎに供給される。
【００５２】
さらに、左後方チャンネルの信号ＬＢについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０Ｂ〜ＤＦｎＢ、ＤＦ０ｓＢ〜ＤＦｎｓＢおよび減算回路ＳＴ０Ｂ〜ＳＴｎＢが左前方チャンネルにおけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ０Ｂ〜ＳＴｎＢの出力が、加算回路ＡＤ０〜ＡＤｎに供給される。
【００５３】
したがって、図１１に示すように、デジタルフィルタＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ＬＢ〜ＤＦｎＬＢのフィルタ係数ＣＦ０〜ＣＦｎ、ＣＦ０ＬＢ〜ＣＦｎＬＢを所定の値に設定しておくことにより、スピーカアレイ１０Ｌから左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷＬ、ＡＷＬＢが放射され、音波ＡＷＬが壁面ＷＬＬで反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結び、音波ＡＷＬＢが壁面ＷＬＬおよび後方の壁面で反射してからリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。
【００５４】
そして、このとき、スピーカアレイ１０Ｌからオーディオ信号Ｌ、ＬＢに基づく左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃが放射されるはずであるが、この漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃは、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓ、ＤＦ０ｓＢ〜ＤＦｎｓＢの出力によりそれぞれ相殺され、リスナＬＳＮＲに聞こえることはない。
【００５５】
さらに、右前方チャンネルおよび右後方チャンネルについても同様に構成され、図１１に示すように、スピーカアレイ１０Ｒから右前方チャンネルの音波ＡＷＲおよび右後方チャンネルの音波ＡＷＲＢが放射されてリスナＬＳＮＲの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、オーディオ信号Ｒ、ＲＢに基づく右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃ、ＡＷｎｃはそれぞれ相殺され、リスナＬＳＮＲに聞こえることはない。
【００５６】
したがって、図５のスピーカアレイ装置によれば、漏れ音ＡＷｎｃが十分に抑制された４チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５７】
▲５▼ その他
上述においては、例えば図２に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃを左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷｓを放射することにより相殺しているが、例えば図６に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷｎｃを右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒから音波ＡＷｓを放射することにより相殺することもできる。また、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒを、図７に示すように、１つのスピーカアレイ１０とすることもできる。
【００５８】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
ＡＶ ：Ａｕｄｉｏ ａｎｄ Ｖｉｓｕａｌ
Ｄ／Ａ：Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ
ＦＩＲ：Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、スピーカアレイ装置において生じる漏れ音を、この漏れ音と等価な信号を形成して相殺しているので、漏れ音による音質の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を説明するための図である
【図２】この発明を説明するための図である
【図３】この発明の一形態を示す系統図である。
【図４】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図５】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図６】この発明を説明するための図である
【図７】この発明を説明するための図である
【図８】この発明を説明するための図である
【図９】この発明を説明するための図である
【図１０】この発明を説明するための図である
【図１１】この発明を説明するための図である
【図１２】この発明を説明するための図である
【符号の説明】
１０、１０Ｌ、１０Ｒ…スピーカアレイ、ＤＦ０〜ＤＦｎ、ＤＦ０ｓ〜ＤＦｎｓ…ＦＩＲデジタルフィルタ、ＰＡ０〜ＰＡｎ…パワーアンプ、ＳＣ…ソース、ＳＰ０〜ＳＰｎ…スピーカ（スピーカユニット）、ＳＴ０〜ＳＴｎ…減算回路
Claims (6)
- オーディオ信号を第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、スピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記複数のスピーカから放射される音波が、壁面で反射しから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記複数のスピーカから上記音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法。 - 請求項１に記載のオーディオ信号の再生方法において、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力が上記複数のスピーカに供給されることにより出力される音波が上記漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタの遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法。 - 請求項１に記載のオーディオ信号の再生方法において、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を別の複数のスピーカにそれぞれ供給することにより、上記別の複数のスピーカから放射される音波が上記漏れ音を相殺するように、上記第２の複数のデジタルフィルタの遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法。 - オーディオ信号がそれぞれ供給される第１の複数のデジタルフィルタと、
上記オーディオ信号がそれぞれ供給される第２の複数のデジタルフィルタと、
複数のスピーカが配列されて構成されるスピーカアレイと
を有し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記複数のスピーカから放射される音波が、壁面で反射しから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記複数のスピーカから上記音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生装置。 - 請求項４に記載のオーディオ信号の再生装置において、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力と、上記第２の複数のデジタルフィルタの出力とがそれぞれ供給される複数の減算回路を有し、
この複数の減算回路の出力を上記複数のスピーカにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力が上記複数のスピーカに供給されることにより出力される音波が上記漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタの遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生装置。 - 請求項４に記載のオーディオ信号の再生装置において、
別の複数のスピーカを有し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記別の複数のスピーカにそれぞれ供給することにより、上記別の複数のスピーカから放射される音波が上記漏れ音を相殺するように、上記第２の複数のデジタルフィルタの遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生装置。
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