JP2006101248A - Sound field compensation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不整形に配置された複数のスピーカから再生されるマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号を信号処理して音場補正を行う音場補正装置に関する。 The present invention relates to a sound field correction apparatus that performs sound field correction by processing each source channel signal of a multi-channel signal reproduced from a plurality of speakers arranged irregularly.
従来、マルチチャンネル信号を再生するには、図2に示すようなスピーカ配置とすれば理想の音場を再生することができることが知られている。すなわち、7チャンネルのスピーカC、L、R、SL、SR、BL及びBRを、受聴者を中心にして受聴者からの距離が同じとなるように同心円上の位置に揃え、かつ受聴者前方のスピーカCとL間、CとR間のみ30°間隔で配置し、他のスピーカ間隔を60°間隔で配置することにより、理想の音場を再生することができる。 Conventionally, in order to reproduce a multi-channel signal, it is known that an ideal sound field can be reproduced by using a speaker arrangement as shown in FIG. That is, the 7-channel speakers C, L, R, SL, SR, BL, and BR are aligned at concentric positions so that the distance from the listener is the same with the listener as the center, and the front of the listener An ideal sound field can be reproduced by arranging between the speakers C and L, only between C and R at intervals of 30 °, and arranging other speaker intervals at intervals of 60 °.
しかし、一般家庭では、家具の位置や窓や扉の間取りにより、図2に示すような理想的なスピーカ配置を実現することは難しい。例えば、図3に示すように、本来の理想的なスピーカ配置から方向や距離がまちまちな不整形な配置となることが多い。 However, in an ordinary home, it is difficult to realize an ideal speaker arrangement as shown in FIG. 2 due to the position of furniture and the layout of windows and doors. For example, as shown in FIG. 3, the layout is often irregularly shaped in various directions and distances from the original ideal speaker layout.
従来、スピーカの配置の不備を補正する技術としては、スピーカの距離を補正するための時間遅延制御、スピーカの大きさ(再生周波数帯域)を補正するため低音のコントロール(Bass Management)のみであった(例えば、下記の特許文献1及び2参照)。このため、方向や距離がまちまちな不整形なスピーカ配置において理想的な再生環境を得ることができなかった。
そこで、本発明は、このような不整形なスピーカ配置においても理想の再生環境を実現することができる音場補正装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a sound field correction apparatus that can realize an ideal reproduction environment even in such an irregular speaker arrangement.
上記目的を達成するための手段として、本発明に係る音場補正装置は、受聴者位置から等距離、かつ所定の角度に複数のスピーカを配置する基本配置位置に対して不整形に配置された複数のスピーカから再生されるマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号を信号処理して音場補正を行う音場補正装置において、
前記マルチチャンネル信号の前記各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき前記基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整する方向制御部と、
前記方向制御部から出力される各ソースチャンネル信号に対し前記受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延調整及び振幅調整を行う距離制御部とを、
備えたことを特徴とする。
As means for achieving the above object, the sound field correction apparatus according to the present invention is irregularly arranged with respect to a basic arrangement position in which a plurality of speakers are arranged at an equal distance and a predetermined angle from the listener position. In a sound field correction apparatus for performing sound field correction by performing signal processing on each source channel signal of a multi-channel signal reproduced from a plurality of speakers,
Direction control for adjusting the amplitude of each source channel signal of the multi-channel signal by adding the amplitude of level distribution according to the angle information from the basic arrangement position to be reproduced and the angle information between adjacent speakers. And
A distance control unit that performs delay adjustment and amplitude adjustment according to the distance from the listener position to the speaker placement position for each source channel signal output from the direction control unit,
It is characterized by having.
本発明の音場補正装置は、マルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整するとともに、各ソースチャンネル信号に対し受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延と振幅調整とを掛けることにより、不整形なスピーカ配置でも理想に近い音場を得ることができる。 The sound field correction apparatus of the present invention adds the amplitude of each source channel signal of the multi-channel signal to the amplitude of the level distribution according to the angle information from the basic arrangement position where the original reproduction should be performed and the angle information between the adjacent speakers. By adjusting the amplitude and delaying and adjusting the amplitude according to the distance from the listener position to the speaker placement position for each source channel signal, a near ideal sound field can be obtained even with an irregular speaker placement. it can.
図1は、本発明の実施の形態に係る音場補正装置の構成を示すブロック図である。図1に示す音場補正装置は、マルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき基本配置位置である理想的なスピーカ配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整する方向制御部100と、方向制御部100から出力される各ソースチャンネル信号に対し受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延調整及び振幅調整を行う距離制御部200とを備え、図3に示すような方向や距離がまちまちな不整形なスピーカ配置でも、図2に示すような理想的なスピーカ配置と同等な音場を再現する。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sound field correction apparatus according to an embodiment of the present invention. The sound field correction apparatus shown in FIG. 1 uses the angle information from the ideal speaker arrangement position, which is the basic arrangement position where reproduction should be performed, and the angle information between adjacent speakers as the amplitude of each source channel signal of the multichannel signal.
方向制御部100は、複数のスピーカC、L、R、SL、SR、BL及びBRに対応したマルチチャンネル信号の各ソースチャンネル信号ごとに、本来再生を行うべき理想的なスピーカ配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分に応じて振幅調整する、各スピーカC、L、R、SL、SR、BL及びBRそれぞれに対応する一対の増幅器11aと11b、12aと12b、13aと13b、14aと14b、15aと15b、16aと16b、17aと17b、各一対の増幅器の出力を加算して、複数のスピーカC、L、R、SL、SR、BL及びBRに対応して、各スピーカの再生方向(角度)を考慮した各ソースチャンネル信号を出力する加算器21〜27を備えている。
The
また、距離制御部200は、方向制御部100から出力される振幅調整された各ソースチャンネル信号に対し、受聴者位置から各スピーカC、L、R、SL、SR、BL及びBRの配置位置までの距離に応じて遅延調整する可変遅延器31〜37、各可変遅延器31〜37の出力に対し、距離に応じた音量の増減を補正するために振幅調整を行う増幅器41〜47を備えている。低音マネージメントを行う場合は、この距離制御部200の後の出力に対して行う。
Further, the
ここで、方向制御部100におけるスピーカの再生方向(角度)を考慮した音場補正のアルゴリズムについて説明する。
まず、図3に示すような一般家庭内に配置されたスピーカ方向(角度)を維持したまま、図4に示すように、受聴者位置を中心にして受聴者位置からの距離が同じとなるように、スピーカC、L、R、SL、SR、BL及びにBRの位置をそろえて考える。
Here, an algorithm for correcting the sound field in consideration of the reproduction direction (angle) of the speaker in the
First, while maintaining the direction (angle) of the speaker arranged in a general home as shown in FIG. 3, the distance from the listener position is the same with the listener position as the center, as shown in FIG. In addition, the positions of the speakers C, L, R, SL, SR, BL and BR are considered.
図4に示すようなスピーカ配置で、本来あるべき正しいスピーカの位置から再生されているように再現するには、スピーカCを例にすると、スピーカCと隣接するスピーカRからその角度情報に応じた適切なレベル配分の振幅(図4に示すスピーカCとスピーカRからの左側の線分)を加えることで知覚できる。すなわち、スピーカCの本来あるべき正しい位置に対し実際に配置されたスピーカCの変位角度をX、スピーカCの本来あるべき正しい位置に対するスピーカRの実際の配置位置がなす角度をYとし、本来再現すべき振幅をgfclとすると、スピーカCとRの出力レベルgC、gRは、下式で求められる。 In order to reproduce the speaker arrangement as shown in FIG. 4 so that it is reproduced from the position of the correct speaker that should be originally, taking the speaker C as an example, according to the angle information from the speaker R adjacent to the speaker C. This can be perceived by adding an appropriate level distribution amplitude (the left line segment from speaker C and speaker R shown in FIG. 4). That is, the displacement angle of the speaker C actually arranged with respect to the correct position of the speaker C is X, and the angle formed by the actual position of the speaker R with respect to the correct position of the speaker C is Y. Assuming that the amplitude to be given is gfcl, the output levels gC and gR of the speakers C and R can be obtained by the following equations.
ここで、再生される音声は必ず隣接する2つのスピーカからのものであるので、図1に示すように、振幅を調整するための一対の増幅器の振幅係数(増幅度)をどのように設定するか、また、その増幅器出力をどの2つのスピーカヘ出力するかをスイッチングして、どの加算器により一対の増幅器の出力を加算するかを決めるアルゴリズムが必要となる。 Here, since the reproduced sound is always from two adjacent speakers, how to set the amplitude coefficient (amplification degree) of the pair of amplifiers for adjusting the amplitude, as shown in FIG. In addition, an algorithm is required for switching which two speakers output the amplifier output and determining which adder adds the outputs of the pair of amplifiers.
1チャンネルの音声を再生するには、本来再生を行うべきスピーカの位置情報と、実際に置かれたスピーカの位置関係の情報から、一対の増幅器の振幅係数、さらにその振幅係数を掛けた信号をどの2つのスピーカから再生するかの情報を求めればよい。これを各チャンネルに対して行うと、図1に示す方向制御部100のような構成となる。図4により理解されるように、現音場を所望する正しい音場に補正するには、所望するスピーカの位置の左右2カ所に存在するスピーカヘと、角度に応じたレベル配分で再生すればよいので、一対の増幅器の振幅係数とその振幅係数を掛けたデータをどこのスピーカヘ出力するかの情報があれば実現できる。
In order to reproduce the sound of one channel, the amplitude coefficient of a pair of amplifiers and a signal obtained by multiplying the amplitude coefficient of the amplifier from the positional information of the speaker to be originally reproduced and the positional relationship information of the actually placed speaker are obtained. What information should be obtained from which two speakers is used for reproduction. When this is performed for each channel, a configuration like the
さらに、距離制御部200における受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を考慮した音場補正のアルゴリズムについて説明する。
図4に受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を加味した図5の場合を考えると、受聴者位置から近いスピーカの場合は音量を小さくして遅延させ、受聴者位置から遠いスピーカの場合には音量を大きくして遅延時間を短くすることで距離に対する補正もできる。この遅延を可変遅延器31〜37で行い、音量(振幅)調整を増幅器41〜47で行う。これを示すと、図1の距離制御部200の構成となる。
Furthermore, a sound field correction algorithm that takes into account the distance from the listener position to the speaker placement position in the
Considering the case of FIG. 5 in which the distance from the listener position to the speaker placement position is considered in FIG. 4, in the case of a speaker far from the listener position in the case of a speaker near the listener position, the volume is reduced and delayed. Can correct the distance by increasing the volume and shortening the delay time. This delay is performed by the
次に、図1に示す音場補正装置の方向制御部100におけるスピーカの再生方向(角度)を考慮した音場補正の際の増幅器の振幅係数と、距離制御部200における受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を考慮した音場補正の可変遅延器の遅延量と、増幅器の振幅調整量との設定について図6に示すフローチャートを参照して説明する。
Next, the speaker arrangement based on the amplitude coefficient of the amplifier in the sound field correction in consideration of the reproduction direction (angle) of the speaker in the
この図6は、図1に示す音場補正装置が備えるユーザインターフェースとしてのGUI(Graphical User Interface)(図示せず)を用いてスピーカの再生方向(角度)を考慮した音場補正の際の増幅器のレベル配分係数と、受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離を考慮した音場補正の可変遅延器の遅延量と、増幅器の振幅調整量とを算出する機能を説明するアルゴリズムを表している。 FIG. 6 shows an amplifier for correcting a sound field in consideration of a reproduction direction (angle) of a speaker using a GUI (Graphical User Interface) (not shown) as a user interface provided in the sound field correction apparatus shown in FIG. 4 represents an algorithm for explaining the function of calculating the delay amount of the variable delay device for sound field correction and the amplitude adjustment amount of the amplifier in consideration of the level distribution coefficient, the distance from the listener position to the speaker placement position.
まず、スピーカの位置を特定するため、GUIを用いてスピーカの位置を入力し、図2に示す理想的なスピーカの配置をOSD(on-screen display)(図示せず)上に表示する(ステップS1)。この表示からGUIを通してユーザ自らドラッグアンドドロップにより実際に不整形に配置されている図3に示すスピーカの位置へと移動させる(ステップS2)。最終的に、各スピーカの配置関係が定まった時点で表示を確定し(ステップS3)、理想的なスピーカ配置位置と不整形なスピーカ配置位置の座標位置を検出する(ステップS4)。 First, in order to specify the position of the speaker, the position of the speaker is input using a GUI, and the ideal speaker arrangement shown in FIG. 2 is displayed on an OSD (on-screen display) (not shown) (step) S1). From this display, the user moves to the position of the speaker shown in FIG. 3 which is actually irregularly arranged by dragging and dropping through the GUI (step S2). Finally, the display is determined when the arrangement relationship between the speakers is determined (step S3), and the coordinate positions of the ideal speaker arrangement position and the irregular speaker arrangement position are detected (step S4).
次に、受聴者位置と不整形に配置されたスピーカ位置の関係から、図4に示すように本来再生を行うべき理想的なスピーカ配置位置からの角度Xと隣接するスピーカとの角度Y、及び受聴者位置(中心)からスピーカ配置位置までの距離を算出し(ステップS5)、これに基づいて図1に示す方向制御部100の一対の振幅器のレベル配分係数と、距離制御部200の可変遅延器31〜37の遅延量及び増幅器41〜47の振幅調整量をそれぞれ算出し(ステップS6)、増幅器41〜47と可変遅延器31〜37にそれぞれ係数を設定する(ステップS7)。
Next, from the relationship between the listener position and the irregularly arranged speaker position, as shown in FIG. 4, the angle X from the ideal speaker arrangement position to be originally reproduced and the angle Y between adjacent speakers, and The distance from the listener position (center) to the speaker placement position is calculated (step S5), and based on this, the level distribution coefficient of the pair of amplitude units of the
なお、図6に示すGUIを用いた方法以外にも、例えば図7に示す三角測量による原理で、それぞれのスピーカ位置関係と距離を特定することができる。すなわち、テスト用の信号を順に1つずつ各スピーカから再生し、残りのスピーカはあらかじめスピーカ内に埋め込んでおいたマイクロホンを使いマイクロホンの入力情報からスピーカの位置関係を算出し、その情報から三角測量による原理で、それぞれのスピーカ位置関係と距離を特定する。また、マイクロホンの代わりに、スピーカの振動面をマイクの代わりとして測定してもよい。併せてスピーカ再生帯域も情報として取得し、遅延時間と低音のマネージメントを行うことができる。これは、各スピーカの再生周波数帯域から低音成分が再生できない場合に、再生できるスピーカへ信号を出力、あるいはLFEスピーカへ信号を出力する機能で、測定によってスピーカの配置と共にスピーカの再生周波数を測定し、適宜再生可能なスピーカヘ低域成分を再合成する機能を持つようにすることが可能となる。 In addition to the method using the GUI shown in FIG. 6, the speaker positional relationship and distance can be specified by the principle of triangulation shown in FIG. 7, for example. That is, test signals are reproduced from each speaker one by one in order, and the remaining speakers calculate the positional relationship of the speakers from the microphone input information using the microphones embedded in the speakers in advance, and triangulation is performed from the information. Based on the principle, the positional relationship and distance of each speaker is specified. Moreover, you may measure the vibration surface of a speaker instead of a microphone instead of a microphone. In addition, the speaker reproduction band can also be acquired as information, and the delay time and bass can be managed. This is a function to output a signal to a reproducible speaker or output a signal to an LFE speaker when a low frequency component cannot be reproduced from the reproduction frequency band of each speaker. Therefore, it is possible to have a function of recombining low-frequency components to a reproducible speaker.
11a〜17a、11b〜17b、41〜47 増幅器
21〜27 加算器
31〜37 可変遅延器
100 方向制御部
200 距離制御部
C、L、R、SL、SR、BL、BR スピーカ
11a to 17a, 11b to 17b, 41 to 47
Claims (2)
前記マルチチャンネル信号の前記各ソースチャンネル信号の振幅を、本来再生を行うべき前記基本配置位置からの角度情報と隣接するスピーカとの角度情報に応じたレベル配分の振幅を加えて振幅調整する方向制御部と、
前記方向制御部から出力される各ソースチャンネル信号に対し前記受聴者位置からスピーカ配置位置までの距離に応じて遅延調整及び振幅調整を行う距離制御部とを、
備えたことを特徴とする音場補正装置。 Signal processing is performed on each source channel signal of a multi-channel signal reproduced from a plurality of speakers irregularly arranged with respect to a basic arrangement position in which a plurality of speakers are arranged at an equal distance and a predetermined angle from a listener position. In a sound field correction apparatus that performs sound field correction,
Direction control for adjusting the amplitude of each source channel signal of the multi-channel signal by adding the amplitude of level distribution according to the angle information from the basic arrangement position to be reproduced and the angle information between adjacent speakers. And
A distance control unit that performs delay adjustment and amplitude adjustment according to the distance from the listener position to the speaker placement position for each source channel signal output from the direction control unit,
A sound field correction apparatus comprising:
Each speaker is moved from the basic layout position displayed graphically using a user interface to an actual speaker layout position to detect the coordinate positions of a plurality of irregularly arranged speakers, and the speaker positions are irregularly formed. Calculating the angle information from the basic arrangement position to be originally reproduced and the angle information between adjacent speakers and the distance from the listener position to each speaker position from the relationship with the arrangement position of each speaker arranged; 2. The sound field correction apparatus according to claim 1, wherein a level distribution coefficient and an amplitude adjustment amount for amplitude adjustment and a delay amount for delay adjustment are calculated.
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091201 |