JP2005286862A - 音量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スピーカから出力される音を、複数の位置において各々所望の音量に設定することができる。
【解決手段】 端末装置２５は、送信アダプタ２０，２１との距離を測定し、その測定結果から自己の座標（Ｘ，Ｙ）を得る。そして、端末装置２５は音量設定情報ＶＣ、座標（Ｘ，Ｙ）およびスピーカＩＤ情報を受信部３０へ出力する。これにより、スピーカＩＤ情報によって特定されるスピーカＳＰの中心線Ｌが座標（Ｘ，Ｙ）を通るように、スピーカ制御装置１０がスピーカの角度を制御する。また、オーディオ装置５は、音量設定情報ＶＣとスピーカＩＤ情報に基づき、該当するスピーカ装置６に供給するオーディオ信号の音量を調整する。この結果、端末装置２５を持っているユーザの位置においては、所望の音量が設定される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音量を視聴者の位置毎に制御することができる音量制御装置に関する。

同一の部屋において、ステレオが聞きたい人と、静かに読書したい人がいる場合、双方の希望を叶えることができる装置として、特許文献１に記載されるような消音装置が提案されている。
この装置によれば、騒音と逆位相の音をスピーカから出力することにより、その周囲の音を消すようにしており、上記の例で言えば、読書したい人のそばにこの消音装置を設置することにより、その周囲ではステレオの音が消去されて静かに読書できるようになる
特開平０７−３１９４７９号公報

ところで、同じ部屋にいる何名かがオーディオ装置を用いて音楽などを聞く場合、一人ひとりの希望に応じた音量にしたり、あるいは消音したいことがある。このような場合に、上述した従来装置を用いれば各々の場所で消音することができ、また、消音の程度によっては音量調整として機能することもできる。しかし、人が移動した場合は、移動場所にいちいち消音装置を持っていき、再度調整しなければならない。したがって、人が適宜移動するような状況においては、上述した従来装置による消音や音量調整は実用に供しないという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、音響装置の音を数人で聞いている環境において、人が移動した場合でも瞬時にその人に対して、希望する音量の設定や消音を行うことができる音量制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため本発明は、１もしくは複数のスピーカを有し、供給された位置情報に応じて、前記スピーカの選択もしくは向きの制御を行うことにより受音位置を変化させる受音位置制御手段と、供給された音量制御信号に基づいて前記スピーカの音量を制御するオーディオ装置と、前記音量制御信号を空中伝搬媒体を用いて出力する携帯可能な端末装置と、前記端末装置の位置を検出し、位置情報として空中伝搬媒体を用いて出力する位置検出手段と、前記位置情報および前記音量制御信号を受信し、各々前記受音位置制御手段および前記オーディオ装置に供給する受信手段とを具備することを特徴とする。

上記構成にあって、前記位置検出手段は、空中伝搬速度が異なる２つの伝搬媒体を２カ所以上の出力部から出力する送信手段と、前記端末装置内に設けられ前記送信手段から出力される２つの伝搬媒体の到達時間差から前記２カ所以上の出力部までの距離を算出し、この算出した距離と前記各出力部の距離とから前記端末装置の位置を検出する位置算出手段とを具備すると好ましい。
また、前記位置検出手段は、前記端末装置内に設けられるＧＰＳ装置であってもよい。

また、前記オーディオシステムは、前記端末装置の位置で受信する音波の逆位相の音波を前記スピーカから出力することにより、前記位置での音波を打ち消し、これにより音量調整を行うようにすることもできる。

本発明によれば、ユーザが端末装置を持っていれば、その位置と希望音量とを制御手段に供給することができ、これにより、オーディオシステムに対し、自己の居る位置において所望の音量を設定することができる。

図１は、本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。符号１はＣＰＵであり、ＲＯＭ３内のプログラムに基づいて動作し、装置各部を制御する。４はＣＰＵ１のワークエリアとして用いられるＲＡＭである。
５はオーディオ装置であり、各種の音楽ソース（ＣＤ，ＭＤ，チューナなど）からのオーディオ信号を増幅して出力する。このオーディオ装置５の出力信号は、スピーカ装置６，６，６・・・に各々供給されるようになっており、各スピーカＳＰ，ＳＰ・・・毎に音量を調整できるようになっている。すなわち、各スピーカＳＰ，ＳＰ・・・毎に異なるチャンネルが割り当てられ、各チャンネル毎に独立して音量調整が行われるようになっている。

スピーカ装置６，６，６・・・は、図２に示すように天井Ｃからつり下げられる構造になっており、スピーカＳＰ、上下方向駆動部７、回転支柱８、旋回駆動部９を有している。ここで、スピーカＳＰは、オーディオ装置５から供給される信号を放音する指向性の強いスピーカであり、例えば、特開２００３−４７０８５に開示されるようなパラメトリックスピーカの原理を利用したスピーカである。パラメトリックススピーカは、超音波を利用してビーム状の音場を作り出し、この超音波が空気を伝搬する過程で生み出すひずみを利用して、可聴領域の音を視聴者に伝えるものである。この場合、スピーカＳＰの音の放射方向の中心線（図の一点鎖線Ｌ）の近傍にだけに音が伝わる。

７は、スピーカＳＰを上下方向に回動させ、中心線Ｌと水平とのなす角（以下、角度θという）を変化させる上下方向駆動部である。上下方向駆動部７は旋回駆動部９から回転支柱８によって吊り下げられている。旋回駆動部９は天井Ｃの上面に固定されており、回転支柱８を水平方向に回転させる。この回転支柱８が旋回すると、スピーカＳＰも旋回する。以下、水平方向の回転角度を角度αで示す。

上述した上下方向駆動部７および旋回駆動部９は、図１に示すスピーカ制御装置１０によって制御されるようになっている。すなわち、スピーカ制御装置１０は、各スピーカ６，６，６・・・の角度θ、αを制御する。これにより、各スピーカ装置６のスピーカＳＰは、その放音方向を、室内の全ての方向に向けることができる。また、各スピーカ装置６には、それを識別するためのスピーカＩＤ情報が付けられており、スピーカ制御装置１０およびＣＰＵ１は、スピーカＩＤ情報によって特定されるスピーカ装置６，６，６・・・に対して制御を行う。

次に、図１に示す２０，２１は各々送信アダプタであり、スピーカ装置６，６，６・・・が設置されている部屋Ｒの二つの角に取り付けられている（図３参照）。これら送信アダプタ２０，２１は双方とも同じ構成となっており、ＣＰＵ１の制御の下に赤外線と超音波とを発信する。送信アダプタ２０，２１が送信する赤外線には、いずれの送信アダプタであるかを識別するためのＩＤコードが含まれている。ＩＤコードは、この実施形態においては、各々「ＩＤ１」「ＩＤ２」となっている。

図１に示す２５は携帯可能な端末装置であり、ユーザによって操作される。この端末装置２５には、赤外線受信部２５ａおよび超音波受信部２５ｂが設けられている。また、２５ｃは液晶表示部であり、２５ｄは各種キーからなる操作部である。また、図１に一点鎖線で囲った部分に、端末装置２５の内部構成の要部を示す。ＣＰＵ２５ｆはＲＯＭ２５ｇ内のプログラムに基づいて動作し、装置各部を制御する。２５ｈはＣＰＵ２５ｆのワークエリアとして用いられるＲＡＭであり、２５ｉは所定のクロック信号をカウントし、カウント結果をＣＰＵ２５ｆに返すカウンタである。また、端末装置２５は、音量を制御するための音量設定情報ＶＣを送信部２５ｊを介して送信するようになっており、送信された音量設定情報ＶＣは受信部３０に受信されるようになっている。

次に、本実施形態の動作を説明する。まず、オーディオ装置５がオーディオ信号を複数のスピーカ装置６，６，６・・・に出力し、これにより、部屋Ｒ（図３参照）に音が放出される。一方、ＣＰＵ１は図４に示すフローチャートの手順で、送信アダプタ２０，２１を制御する。すなわち、送信アダプタ２０に「ＩＤ１」のＩＤコードを含む赤外線と超音波とを同時に発信させ、一定期間Ｔ秒経過したときに、送信アダプタ２１に「ＩＤ２」のＩＤコードを含む赤外線と超音波とを同時に発信させる（ステップＳａ１，Ｓａ２，Ｓａ３）。そして、一定時間Ｔ秒の経過を待ち（ステップＳａ４）、ステップＳａ１に戻る。以後は、上記の処理を繰り返す。この結果、送信アダプタ２０，２１からはＴ秒間隔で交互に発信が行われる。

次に、ユーザは、端末装置２５に対して送信アダプタ２０，２１から発信される信号を受信できるモードに設定する（ステップＳｂ１）。次に、端末装置２５は、送信アダプタ２０，２１から発信される赤外線と超音波の受信タイミングを解析することにより、自己の位置を算出する位置算出処理ルーチンから測定結果を受け取る（ステップＳｂ２）。ここで、位置算出処理ルーチンを図６に示す。この図に示すように、まず赤外線受信部２５ａによって赤外線を受信する（ステップＳｄ１）。そして、受信した赤外線に含まれているＩＤコードが「ＩＤ１」か「ＩＤ２」かを判定する（ステップＳｄ２，Ｓｄ３）。そして、いずれでもないときはノイズを受信したと判断して受信データを無視し、ステップＳｄ１に戻る。

一方、ＩＤコードが「ＩＤ１」か「ＩＤ２」のいずれかであれば、ステップＳｄ５に進み、受信したＩＤコードを内部のＲＡＭ２５ｈの所定エリアに保存し、カウンタ２５ｉのカウントをスタートさせる。次に、ステップＳｄ６に進み、所定時間内に超音波を受信したかどうかを判定する。この判定が「ＮＯ」の場合は、超音波の受信に失敗したと判断し、ＲＡＭ２５ｈに記憶したＩＤコードを破棄し、カウンター２５ｉをリセットして、ステップＳｄ１に戻る。

次に、ステップＳｄ６の判定が「ＹＥＳ」の場合は、ＣＰＵ２５ｆは、ステップＳｄ８に進んでカウンタ２５ｉのカウント動作を停止し、その時点のカウント結果を読む。そして、ＣＰＵ２５ｆは以下の処理を行う。
まず、カウンタ２５ｉがカウントしているクロックの周期とカウント結果の積を求め、その積に音速を掛ける。ここで、クロックの周期とカウント結果の積は、赤外線が端末装置２５に到達してから超音波が到達するまでの時間差を示し、その時間差に音速を掛けたものは送信アダプタ２０または２１から端末装置２５間での距離となる。
以上の処理の後、ステップＳｄ９に進み、ＲＡＭ２５ｈに記憶したＩＤコードにより、送信アダプタ２０あるいは２１のどちらまでの距離かを判断する。この判断の後は、ステップＳｄ１０を介してステップＳｄ１に戻り、以後は上述した動作を繰り返す。

以上のように、図６に示すフローチャートの動作を繰り返すと、送信アダプタ２０，２１はＴ秒毎に交互に発信を繰り返しているから、ＣＰＵ２５ｆは端末装置２５と送信アダプタ２０との間の距離Ｌ１（図３参照）と、端末装置２５と送信アダプタ２１との間の距離Ｌ２を交互に測定することになる。
ここで、予め端末装置２５の操作部２５ｄを用いて送信アダプタ２０と２１との間の距離Ｄを入力し、ＲＡＭ２５ｈに記憶させておく。そして、ＣＰＵ２５ｆは、一定の期間に距離Ｌ１，Ｌ２の測定に成功した場合は、距離Ｄ，Ｌ１，Ｌ２を用いて端末の位置を算出する（ステップＳｄ１０）。この算出においては三角測量の原理を用いる。この実施形態においては、送信アダプタ２０の位置を部屋Ｒの原点（０，０）に設定し、三角形の３辺である距離Ｄ，Ｌ１，Ｌ２の値から端末装置２５の座標（Ｘ，Ｙ）を求める。

以上のように、ＣＰＵ２５ｆは、一定期間に距離Ｌ１，Ｌ２の測定が行えた場合は、図６に示すフローチャートを循環する動作において、端末装置２５の座標（Ｘ，Ｙ）を求める。これにより、ユーザが移動し、端末装置２５の位置が変化した場合でも、即座に現在位置の座標（Ｘ，Ｙ）が測定される。

次に、図５に戻る。ステップＳｂ２においては、図６に示したサブルーチンによって求められた座標（Ｘ，Ｙ）を受け取り、次いでステップＳｂ３に進んで、座標（Ｘ，Ｙ）、スピーカＩＤ情報および音量設定情報ＶＣを送信部２５ｊから送信する。
ここで、ユーザは予めどのスピーカＳＰが自分用のスピーカであるかを決めておき、端末装置２５の操作部２５ｄを操作してスピーカＩＤ情報を入力し、ＲＡＭ２５ｈの所定のエリアに格納しておく。ステップＳｂ３においては、ＲＡＭ２５ｈに記憶されているスピーカＩＤ情報が読み出されて送信される。
また、ユーザは、所望の音量を示す音量設定情報ＶＣを端末装置２５の操作部２５ｄを操作して入力する。ＣＰＵ２５ｆは、音量設定情報ＶＣが入力されると、この音量設定情報ＶＣを送信部２５ｊを介して送信する。

端末装置２５から送信された音量設定情報ＶＣ、座標（Ｘ，Ｙ）およびスピーカＩＤ情報は、受信部３０によって受信され、ＣＰＵ１に供給される。ＣＰＵ１は、スピーカＩＤ情報によって特定されるスピーカＳＰの中心線Ｌが座標（Ｘ，Ｙ）を通るように、スピーカ制御装置１０を制御して角度θ、αを調整する。この場合、現実には３次元であるため、この実施形態においては、床からユーザの耳までの高さをＺとし、Ｚの値をデフォルトで所定の値に設定している。したがって、実際には３次元空間での制御となるため、ＣＰＵ１は中心線Ｌが座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を通るように、角度θ、αを制御する。
また、ＣＰＵ１は、端末装置２５から供給された音量設定情報ＶＣとスピーカＩＤ情報とをオーディオ装置５に供給する。これにより、オーディオ装置５は、該当するスピーカ装置６に供給するオーディオ信号の音量を音量設定情報ＶＣに合わせた値にする。以上の処理により、ユーザが居る位置においては、当該ユーザが希望した音量で音を聞くことができる。そして、他のユーザも上記と同様の操作を行うと、各々のユーザにおいて所望の音量で音を聞くことができる。

なお、オーディオ装置５が音量設定情報ＶＣに基づく音量制御を行う際に、該当するスピーカＳＰからユーザまでの距離を勘案して音量の微調整を行っても良い。この場合はＣＰＵ１が端末装置２５の座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と該当するスピーカＳＰとの距離を算出し、距離を示すデータをオーディオ装置５に供給する。
さらに、Ｚの値を端末装置２５から適宜入力する構成にしてもよい。

（変形例１）
本願発明は、上述した実施形態に限らず、種々の変形を加えて実施することができる。例えば、端末装置２５の機能を携帯電話に組み込んで使用することもできる。このようにすると、カラオケボックスのように複数の人が同時に楽音を聞くような室内での使用に際して特に好適である。以下に使用状況の一例を説明する。
カラオケボックス内の各個人が、携帯電話を用いてスピーカＩＤ情報と音量設定情報ＶＣを送信する。Ａさんが歌を歌い出しても、各人が個別に音量設定しているので、それぞれ好みの音量で聞くことができる。また、Ｂさんがカラオケの最中にフロントに電話をかけにいったとしても、音量は各個人の位置に対して制御され、しかも、鋭い指向性をもったスピーカＳＰを使用しているので、電話の位置ではカラオケ音は聞こえない。したがって、Ｂさんは静かな環境でフロントに電話をかけることができる。Ｂさんが自分の席に戻ると、再びカラオケ音が聞こえ出す。そして、Ｂさんが別の場所に移ったときは、再び携帯電話を用いてスピーカＩＤ情報と音量設定情報ＶＣおよび座標（Ｘ，Ｙ）を送信する。この結果、移動した場所に音が聞こえるようにスピーカＳＰの角度θ、αが制御され、かつ、設定した音量となるように制御される。
また、Ｃさんがカラオケを歌っている最中に、携帯電話に電話がかかってきたときは、音量を０にするように音量設定情報ＶＣを送信する。これにより、カラオケ音は消去され、その場所において静寂な環境で電話にでることができる。
また、ＡさんとＢさんが、Ｃさんが歌っている最中に話をしたくなった場合は、Ａさん、Ｂさんがそれぞれ、携帯電話から自分の位置の座標（Ｘ，Ｙ）を送信するとともに、音量を０にする音量設定情報ＶＣを送信する。これにより、Ａさん、Ｂさんの付近は消音状態になるので、両者は会話することができる。
さらに別の使い方として、歌の上手いＤさんが歌っているときは、他の人は大きな音量を設定してＤさんの歌を聴くことができる。逆に、歌の上手くないＢさんが歌い出すと他の人は小さな音量を設定することができる。この場合、携帯電話に端末装置２５の機能が組み込んであるので、携帯電話を操作する振りをしてさりげなく音量を下げることができる。

（変形例２）
上述した実施形態においては、スピーカＳＰに供給されるオーディオ信号の音量を制御することにより、各ユーザの位置における音量制御を行ったが、ユーザの位置おける音を打ち消す音波を発生するスピーカを設け、このスピーカの向きを実施形態と同様に制御して音量を調整してもよい。なお、音の打ち消しは、ユーザの位置における音をマイクで取り込み、取り組んだ音と逆位相の信号を発生して指向性の強いスピーカでユーザの位置に出力すればよい。この場合の構成例としては、図３に示すように、端末装置２５の近傍において音を集音するマイクＭＩＣを設け、このマイクＭＩＣから出力される音声信号の逆位相の信号を生成する逆位相信号生成部５ａをオーディオ装置５内に設ける。そして、逆位相生成部５ａの出力信号をスピーカ装置６に供給する。受音点には、通常の放音を行うスピーカＳＰと、逆位相の音波を出力するスピーカＳＰの２つの中心線が通るように、各スピーカの向きを調整する。

（変形例３）
端末装置の位置検出方法は実施形態に示した方法に限らない。端末装置の位置が特定されればよく、例えば、ＧＰＳを用いて位置検出を行ってもよい。

（変形例４）
天井から床面に向かって非常に狭い範囲で音を出力するスピーカが開発されている。このようなスピーカを天井に多数配置し、座標（Ｘ，Ｙ）に基づいてそれらを選択しもよい。この場合には、スピーカの向きを制御する機構は不要になる。

（変形例５）
端末装置２５から受信部３０までの伝送媒体は、赤外線、電波等なにを用いてもよく、、また、端末装置２５および受信部３０に携帯電話網を介して通信ができる携帯電話機能を設け、端末装置２５から受信部３０に対して発呼して回線を確立し、この回線を通じて音量設定情報ＶＣ、座標（Ｘ，Ｙ）およびスピーカＩＤ情報を送信するようにしてもよい。

（変形例６）
オーディオ装置５が各スピーカＳＰ，ＳＰ・・・に供給するオーディオ信号は同じ信号でもよく、また、異なる音楽ソースから出力された異なるオーディオ信号でもよい。

（変形例７）
また、スピーカとしては、複数のスピーカを集合して指向性の強い一つのスピーカとして機能させることができるアレイスピーカを用いてもよい。この場合、各スピーカにはベッセル関数に基づく重み係数が付与される。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。 同実施形態にスピーカ装置６の構成を示す概略構成図である。 同実施形態における送信アダプタ２０，２１の取り付け状態を示す平面図である。 同実施形態における位置検出処理を示すフローチャートである。 同実施形態における端末装置２０の処理およびスピーカ制御の処理を示すフローチャートである。 同実施形態の位置検出処理における座標算出処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・ＣＰＵ（受音位置制御手段）、５・・・オーディオ装置、５ａ・・・逆位相生成部（逆位相信号出力手段）、６・・・スピーカ装置（受音位置制御手段）、１０・・・スピーカ制御装置（受音位置制御手段）、２０，２１・・・送信アダプタ（位置検出手段）、２５・・・端末装置、２５ｆ・・・ＣＰＵ（位置検出手段）、２５ｉ・・・カウンタ（位置検出手段）、２５ｊ・・・送信部（位置検出手段）、３０・・・受信部（受信手段）。

Claims (4)

1. １もしくは複数のスピーカを有し、供給された位置情報に応じて、前記スピーカの選択もしくは向きの制御を行うことにより受音位置を変化させる受音位置制御手段と、
   供給された音量制御信号に基づいて前記スピーカの音量を制御するオーディオ装置と、
   前記音量制御信号を空中伝搬媒体を用いて出力する携帯可能な端末装置と、
   前記端末装置の位置を検出し、位置情報として空中伝搬媒体を用いて出力する位置検出手段と、
   前記位置情報および前記音量制御信号を受信し、各々前記受音位置制御手段および前記オーディオ装置に供給する受信手段
   とを具備することを特徴とする音量制御装置。
2. 前記位置検出手段は、空中伝搬速度が異なる２つの伝搬媒体を２カ所以上の出力部から出力する送信手段と、前記端末装置内に設けられ前記送信手段から出力される２つの伝搬媒体の到達時間差から前記２カ所以上の出力部までの距離を算出し、この算出した距離と前記各出力部の距離とから前記端末装置の位置を検出する位置算出手段
   とを具備することを特徴とする請求項１記載の音量制御装置。
3. 前記位置検出手段は、前記端末装置内に設けられるＧＰＳ装置であることを特徴とする請求項１記載の音量制御装置。
4. 前記オーディオ装置は、前記端末装置の位置で受信した音波の逆位相の信号を生成し、かつ、逆位相の信号を前記スピーカに供給する逆位相信号出力手段を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の音量制御装置。
   

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