JP2006295233A - モニタ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モニタすべき信号の内容を自由に設定し、また、モニタ位置に応じた音響ビームを任意に設定する。
【解決手段】 集音された高音域、中音域、低音域の各歌声は、各々チャンネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の信号としてミキサＭＩＸに入力される。ミキサＭＩＸにおいては、所定の混合比による混合が行われる。例えば、チャンネルｃｈ１の信号は、高音域のパートを６割，中音域、低音域のパートをそれぞれ２の割合含んだ信号となる。このチャンネルｃｈ１の信号は、集音点に対して音響ビームとして出力され、モニタされる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自分の声をモニタする際に用いて好適なモニタ制御装置に関する。

自分の声や他人の声をモニタする場合は、それらの声をマイクで集音して増幅した後に、自分の方へ向けたスピーカから放音する。このような音響システムは従来より種々開発されている。

ところで、モニタする人が複数いる場合は、それぞれにスピーカをセッティングするが、スピーカの数が多くなり、スペースや費用の点で問題が生じる。
このような状況にあっては、１つのスピーカボックスから複数方向へ音響ビームが放出できるアレイスピーカを使用すると便利である。例えば、特許文献１においては、複数のオーディオ信号に対して各々異なる指向性を付けることができるアレイスピーカシステムが記載されている。
特開平６−２０５４９６号公報

ところで、合唱を行うような場合、特許文献１に記載の装置を用いれば、各歌唱者やパート別に音響ビームを生成してモニタすることができる。しかしながら、モニタとして用いるには、どのようにして集音し、かつ集音した音をどのように出力するかという考察が必要であるが、特許文献１に記載の装置にあっては何ら解決されていない。

例えば、合唱をする場合に、他のパートにつられて自身が歌うべき音程がずれてしまうことがある。この場合において、合唱全体の音を各歌唱者（あるいはパート単位の歌唱者グループ）に対して音響ビームで出力しても解決しない。このような場合、例えば、自分のパートが強く、他人のパートが弱く聞こえるようにモニタできたら、他のパートにつられることは少なくなる。しかしながら、従来の装置にあっては、モニタする位置やモニタする信号の内容を自由に設定できるものはなく、その開発が望まれていた。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、モニタすべき信号の内容を自由に設定できるとともに、モニタ位置に応じた音響ビームを任意に設定することができるモニタ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、集音位置が複数設定され、集音した音を集音位置毎に音声信号として出力する集音手段と、前記集音手段が出力する各音声信号を各々所定の比率でミキシングして複数のチャンネルの信号として出力するミキシング手段と、複数のスピーカによって構成されるアレイスピーカと、前記アレイスピーカを構成する各スピーカに供給される信号に対する信号処理を行い、前記アレイスピーカの音響ビームを制御する音響ビーム制御手段とを具備し、前記音響ビーム制御手段は、前記ミキシング手段が出力する前記複数チャンネルの信号に対して、各々音響ビームを生成することを特徴とするモニタ制御装置を提供する。

また、前記各集音位置を示す集音位置データを記憶する集音位置データ記憶手段を設け、前記音響ビーム制御手段は、前記集音位置データ記憶手段内の集音位置データに基づいて、前記各音響ビームの方向を各々前記集音位置に向けてもよい。

また、前記集音手段は、前記各集音位置から集音を行うように設定されたマイクアレイとしてもよい。

複数の集音箇所から集音した音がミキシング手段によって適宜ミキシングされて複数チャンネルの信号が生成され、これらの複数チャンネルの信号について各々音響ビームが生成される。したがって、合唱の練習などにおいては、複数のパートから集音した音に対して、自分のパートの音が大きく聞こえるようにミキシングしてモニタすることができる。また、多人数で会話や演奏を行う場合にも、柔軟なモニタシステムを実現することができる。

１．実施形態の構成
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、学校の音楽室などで合唱を３部に分かれて練習する場合の構成を示す平面図である。図においてエリアＡ１の生徒は高音域、エリアＡ２の生徒は中音域、エリアＡ３の生徒は低音域のパートをそれぞれ練習するものとする。また、各エリアＡ１〜Ａ３には、それぞれ複数の生徒が存在している。

各エリアＡ１〜Ａ３にいる生徒の前方にはアレイスピーカ・マイク１が設けられている。アレイスピーカ・マイク１は、図２に示すように、細長いキャビネットのバッフル板に取り付けられた複数のスピーカＳＰ−１〜ＳＰ−ｎと複数のマイクＭＩＣ−１〜ＭＩＣ−ｎを有している。この場合、スピーカＳＰ−１〜ＳＰ−ｎによってアレイスピーカＡＳＰが構成され、マイクＭＩＣ−１〜ＭＩＣ−ｎによってアレイマイクＡＭＩＣが形成されている。

図３は、本実施形態の回路構成を示すブロック図である。図においてマイクＭＩＣ―１の出力信号は第１〜第３系統に分岐される。そして、第１系統の信号はアンプ１０ａ、ディレイ２０ａを介して加算回路３０ａに供給され、第２系統の信号はアンプ１０ｂ、ディレイ２０ｂを介して加算回路３０ｂに供給され、第３系統の信号はアンプ１０ｃ、ディレイ２０ｃを介して加算回路３０ｃに供給される。マイクＭＩＣ―２〜ＭＩＣ―ｎについても同様の構成になっている。

ここで、各マイクＭＩＣ―１〜ＭＩＣ―ｎに接続されている第１系統用の各アンプ１０ａ，１０ａ…および各ディレイ２０ａ，２０ａ…の利得およびディレイ時間は、各々制御部６が出力するパラメータ群ＣＳ１によって制御される。各マイクＭＩＣ―１〜ＭＩＣ―ｎに接続されている第２系統用のアンプ１０ｂ、ディレイ２０ｂおよび第３系統用のアンプ１０ｃ、ディレイ２０ｃについても、それらの利得とディレイ時間は制御部６が出力するパラメータ群ＣＳ１によって制御される。

制御部６は操作者によって操作される操作部７からの指示信号に応じて、パラメータ群ＣＳ１を生成する。本実施形態においては、操作部７による操作によって第１系統に属するアンプ１０ａの利得とディレイ２０ａの遅延時間を同時に調整することで、第１系統についての集音点（集音位置）ＳＣ１（図１参照）の位置を任意に設定可能になっている。これは、アレイマイクＡＭＩＣとしてみた場合、第１系統に属するアンプ１０ａの利得とディレイ２０ａの遅延時間を調整することによって、加算回路３０ａの出力信号（以下、チャンネルＣＨ１の出力信号という）が、アレイマイクＡＭＩＣの集音点ＳＣ１から集音された信号となることと同じ意味である。

また、同様にして操作部７による操作によって、第２系統に属するアンプ１０ｂの利得とディレイ２０ｂの遅延時間を同時に調整することで、第２系統の集音点ＳＣ２（図１参照）の位置を任意に設定可能であり、第３系統に属するアンプ１０ｃの利得とディレイ２０ｃの遅延時間を同時に調整することで、第３系統の集音点ＳＣ３（図１参照）の位置を任意に設定可能である。

以上のようにして、加算回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃの出力信号であるチャンネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の各出力信号は、各々集音点ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３から集音された音声信号になる。

ここで、図４を用いて操作部７における集音点の設定操作について説明する。図４は、操作部７に設けられている表示部７ａの表示状態を示している。この場合、操作者はキーボードやマウスを用いて集音点の位置を設定する。図４の画面下部にはアレイスピーカ・マイク１が模式的に表示さており、その中央部が原点（０，０）に設定されている。集音点を設定するときは、原点に対する前方方向（Ｘ方向）の距離と、横方向（Ｙ方向：図面右方向が＋）の距離を設定する。

例えば、集音点ＳＣ３を設定するときは、キーボードを用いて集音点ＳＣ３を設定する旨の命令を入力し、数値キーによりＸ方向の距離（例えば、３．３ｍ等）を入力する。そして、Ｙ方向の＋側（右方向）の距離（例えば、４．５ｍ等）を入力する。数値を入力した後は、エンターキー等により確定操作を行うと、この集音点ＳＣ３の位置を集音点とする旨の指示信号が制御部６に供給され、制御部６は第３系統に属するアンプ１０ｃの利得とディレイ２０ｃの遅延時間が集音点ＳＣ３に対応するように、パラメータ群ＣＳ１を生成して出力する。これにより、第３系統に属するアンプ１０ｃの利得とディレイ２０ｃの遅延時間が集音点ＳＣ３に対応するよう設定される。なお、集音点の設定をマウスを用いて行ってもよい。

次に、図３に示すミキサＭＩＸは、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ３の各出力信号を所定の比率で混合して、３つのチャンネルｃｈ１〜ｃｈ３に出力する。この場合、どのような比率で混合するかは、操作部７からの指示信号によって決定される。例えば、チャンネルＣＨ１の出力信号を８０％、チャンネルＣＨ２の出力信号を１０％、チャンネルＣＨ３の出力信号を１０％という比率で混合して、チャンネルｃｈ１に出力する、というようなミキシングが行われる。

次に、図３に示す８−１〜８−ｎはｎ系統に対応して設けられ、３つのディレイ４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、３つのアンプ５０ａ、５０ｂ、５０ｃと、これらのアンプの出力信号を加算する加算回路６０を有した信号処理回路であり、各々の信号処理回路８−１〜８−ｎの加算回路６０の出力信号は、各々アンプ９−１〜９−ｎによって増幅された後にスピーカＳＰ−１〜ＳＰ−ｎに供給される。

また、ｎ系統のそれぞれに設けられているディレイ４０ａは、チャンネルｃｈ１の出力信号に対してディレイ処理を施して、第１〜第ｎのｎ系統のアンプ５０ａに出力する。この場合、各系統についてディレイ時間を個別に設定することができる。ディレイ４０ｂ、４０ｃも上記ディレイ４０ａと同様に構成され、それぞれチャンネルｃｈ２、ｃｈ３の信号に遅延をかける。

すなわち、第１系統〜第ｎ系統のディレイ４０ａの信号は、各々信号処理回路８−１〜８−ｎのアンプ５０ａに供給され、第１系統〜第ｎ系統のディレイ４０ｂの信号は、各々信号処理回路８−１〜８−ｎのアンプ５０ｂに供給され、第１系統〜第ｎ系統のディレイ４０ｃの信号は各々信号処理回路８−１〜８−ｎのアンプ５０ｃに供給される。

以上の構成により、チャンネルｃｈ１の出力信号はｎ系統に分割されて遅延がかけられた後に、各系統毎に信号処理回路８−１〜８−ｎのアンプ５０ａを介してスピーカＳＰ―１〜ＳＰ―ｎに供給される。ここで、各系統のディレイ４０ａのディレイ時間と信号処理回路８−１〜８−ｎのアンプ５０ａの利得は、各々制御部６が出力するパラメータ群ＣＳ２によって設定される。

制御部６は操作者によって操作される操作部７からの指示信号に応じて、パラメータ群ＣＳ２を生成する。本実施形態においては、操作部７による操作によって第１〜第ｎ系統のディレイ４０ａのディレイ時間と、各系統に属するアンプ５０ａの利得とを同時に設定できるようになっている。このようにすることで、チャンネルｃｈ１の信号は、アレイスピーカＡＳＰによって一つの音響ビームとして出力される。

ディレイ４０ｂ、４０ｃおよびアンプ５０ｂ、５０ｃについても上記と同様の回路構成になっており、チャンネルｃｈ２、ｃｈ３の信号もアレイスピーカＡＳＰによって各々一つの音響ビームとして出力される。すなわち、アレイスピーカＡＳＰは、チャンネルｃｈ１〜ｃｈ３に対応する音声信号を、各々異なる音響ビームとして出力する。

操作部７における音響ビームの設定方法は、前述した集音点位置の設定と同様であり、操作部７の表示部７ａを見ながら行う。例えば、図４に示すように原点０から見て、音響ビームを向けたい向き（または音響ビームの焦点）を数値入力やマウスによる入力によって設定する。図４では集音点ＳＣ３に対応する音響ビームの向きとして点Ｂ３が設定されている。

このようにして音響ビームの向きが設定されると、その設定情報が制御部６に供給され、制御部６はこれに基づいてパラメータ群ＣＳ２を生成する。いま、チャンネルｃｈ３の出力信号を点Ｂ３への音響ビームとして出力する場合は、制御部６は、各系統のディレイ４０ｃの遅延時間、およびアンプ５０ｃの利得が点Ｂ３に対応するようにパラメータ群ＣＳ２を生成する。

２．実施形態の動作
次に、上記構成によるこの実施形態の動作について説明する。ここでは、図１に示す隊列によって合唱の練習をする場合を例にとる。
まず、合唱隊の中央前方にアレイスピーカ・マイク１を設置する。そして、操作者は集音点ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３を各々図１に示す位置に設定するために操作部７を操作する。この操作によって確定された集音点ＳＣ１〜ＳＣ３の位置情報は記憶部７ｂに記憶されるとともに、各集音点ＳＣ１〜ＳＣ３を実現するためのパラメータ群ＣＳ１が制御部６によって生成される。

次に、操作者はチャンネルｃｈ１に対応する音響ビームがエリアＡ１に焦点し、チャンネルｃｈ２，ｃｈ３に対応する音響ビームがエリアＡ２，Ａ３に焦点するように操作部７を操作する。この結果、上記の設定を実現するための制御パラメータ群ＣＳ２が制御部６によって生成される。

また、ミキサＭＩＸに対し、以下のような混合を行って各チャンネルｃｈ１〜ｃｈ３に出力するように設定する。

ＣＨ１×０．６＋ＣＨ２×０．２＋ＣＨ３×０．２→ｃｈ１
ＣＨ１×０．２＋ＣＨ２×０．６＋ＣＨ３×０．２→ｃｈ２
ＣＨ１×０．２＋ＣＨ２×０．２＋ＣＨ３×０．６→ｃｈ３
以上の設定の後に合唱の練習を開始すると、高音域を歌うエリアＡ１の生徒の歌声は集音点ＳＣ１において集音され、同様にして中音域を歌うエリアＡ２の生徒の歌声は集音点ＳＣ２において集音され、低音域を歌うエリアＡ３の生徒の歌声は集音点ＳＣ３において集音される。

以上のようにして集音された高音域、中音域、低音域の各歌声は、各々チャンネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の信号としてミキサＭＩＸに入力される。ミキサＭＩＸにおいては、上記数式に基づく混合が行われるから、チャンネルｃｈ１の信号は、高音域を６割，中音域、低音域をそれぞれ２の割合含んだ信号となる。このチャンネルｃｈ１の信号はエリアＡ１に向かう音響ビームとして出力される。この結果、エリアＡ１で歌っている生徒には、モニタ音声として、自分のパートの歌声が６割、中音域のパートの歌声が２割、低音域のパートの歌声が２割含まれて聞こえることになる。したがって、自分のパートの歌声を強い音でモニタすることができ、他のパートにつられる可能性が極めて低くなる。また、割合は小さいが、他のパートの歌声もモニタできるので、他のパートとの音程関係を意識しながら練習することができる。

同様にして、エリアＡ２にいる生徒も、エリアＡ３にいる生徒も、自分のパートの声が大きく聞こえ、他のパートの歌声は小さく聞こえる。
以上のようにして、他のパートにつられることのない、歌いやすい環境が提供される。

なお、上述した実施形態においては、記憶部７ｂに集音点のデータを記憶させているので、一度設定した集音点を再度使用したい場合は、記憶部７ｂから読み出せばよく、再度設定操作をする必要がない。

また、上述した実施形態においては、自分のパートの音が大きく聞こえるような設定にしたが、逆に他のパートの音が大きく聞こえるように設定してもよい。他のパートにつられないような練習を強化する際には好適である。

３．変形例
この発明は上述した実施形態に限らず、他の態様でも実施することが可能である。以下に変形例として幾つかの実施の態様を示す。
（変形例１）
上述した実施形態においては３つのチャンネルによって音響ビームを作る場合を例にしたが、チャンネル数はこれに限らず任意に設定可能である。

（変形例２）
上述した実施形態においては、アレイマイクＡＭＩＣを用いて集音を行ったが、図５に示すように集音点ＳＣ１〜ＳＣ３に配置されたマイクＭ１〜Ｍ３を用いて集音してもよい。これらのマイクＭ１〜Ｍ３の出力信号をチャンネルＣＨ１〜ＣＨ３の信号としてミキサＭＩＸに入力すれば、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。また、この場合は、制御部６はパラメータ群ＣＳ１を生成する必要はない。

（変形例３）
また、各パートの生徒の一人に位置検出センサを持たせれば、集音点の設定操作を省略することができる。すなわち、図５に示すように、エリアＡ１、Ａ２、Ａ３の先頭にいる生徒に位置検出センサＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３を各々持たせ、これらの位置検出センサが検出した位置情報を、各センサを識別する識別情報とともに無線で出力するように構成する。そして、アレイスピーカ・マイク１側の受信部ＲＸで受信して、各エリアの位置を認識し、その位置を示す情報を制御部６に供給する（この場合、位置センサの識別情報とエリアの対応関係は予めテーブル等に設定しておいて参照する）。そして、制御部６がパラメータ群ＣＳ１を生成すると、前述した実施形態と同様の動作が行われる。
なお、位置検出センサとしては、ＧＳＰやジャイロなどがある。また、位置検出センサをマイクＭ１〜Ｍ３に取り付けてもよい。

（変形例４）
自分のパートの音声をモニタする際にハウリングが発声する場合は、各チャンネルＣＨ１〜ＣＨ３の経路にハウリングキャンセラ回路を挿入するとよい。

（変形例５）
上述した実施形態は合唱の練習を行う場合の例であったが、この発明は例えば、会議システムなどにも適用することができる。要するに、本発明においては、複数の集音箇所から集音した音を適宜ミキシングして複数の出力チャンネルを生成し、これらの複数の出力チャンネルについて各々音響ビームを生成するようしているので、多人数で会話や演奏を行う場合に、柔軟なモニタシステムを提供することができる。

（変形例６）
上述した実施形態においては、集音点と音響ビームの方向（または音響ビームの焦点）を別々に設定したが、集音点付近に音響ビームを出力することが決まっている場合には、集音点だけを設定し、音響ビームについては設定された集音点に基づいて生成してもよい。この場合において、集音点が記憶部７ｂに記憶されている場合には、その記憶内容を参照して音響ビームを形成してもよい。

本発明の一実施形態が適用される合唱の練習隊列の状況を示す平面図である。 同実施形態におけるアレイスピーカ・マイク１の外観を示す正面図である。 同実施形態における回路構成を示すブロック図である。 同実施形態における表示部７ａの表示内容を示す図である。 本発明の他の実施形態の概略構成を示す平面図である。

符号の説明

６…制御部、７…操作部、７ｂ…記憶部、８−１〜８−ｎ…信号処理回路（音響ビーム制御手段）、１０ａ〜１０ｃ…アンプ（集音手段）、２０ａ〜２０ｃ…ディレイ（集音手段）、４０ａ〜４０ｃ…ディレイ（音響ビーム制御手段）、ＡＳＰ…アレイスピーカ、ＡＭＩＣ…アレイマイク、ＳＰ−１〜ＳＰ−ｎ…スピーカ、ＭＩＣ−１〜ＭＩＣ−ｎ…マイク、Ｍ１〜Ｍ３…マイク、ＭＩＸ…ミキサ（ミキシング手段）。

Claims (3)

1. 集音位置が複数設定され、集音した音を集音位置毎に音声信号として出力する集音手段と、
   前記集音手段が出力する各音声信号を各々所定の比率でミキシングして複数のチャンネルの信号として出力するミキシング手段と、
   複数のスピーカによって構成されるアレイスピーカと、
   前記アレイスピーカを構成する各スピーカに供給される信号に対する信号処理を行い、前記アレイスピーカの音響ビームを制御する音響ビーム制御手段とを具備し、
   前記音響ビーム制御手段は、前記ミキシング手段が出力する前記複数チャンネルの信号に対して、各々音響ビームを生成することを特徴とするモニタ制御装置。
2. 前記各集音位置を示す集音位置データを記憶する集音位置データ記憶手段を有し、
   前記音響ビーム制御手段は、前記集音位置データ記憶手段内の集音位置データに基づいて、前記各音響ビームの方向を各々前記集音位置に向けることを特徴とする請求項１記載のモニタ制御装置。
3. 前記集音手段は、前記各集音位置から集音を行うように設定されたマイクアレイであることを特徴とする請求項１または２記載のモニタ制御装置。

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