JP2007129281A - 部屋 - Google Patents

Abstract

【課題】音声出力装置の振動材の最低共振周波数より低い周波数の音声をより大きい音量で出力する。
【解決手段】振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれは、入力された音声信号に基づいて振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれを振動させる。振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれは、振動することにより、聴取空間１１および共振空間１２に音声を出力する。ダクト３４は、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれから共振空間１２に出力された音声に応じてダクト３４内の空気を共振させ、所定の周波数の音声を聴取空間１１に出力する。本発明は、音声出力装置が設けられた部屋に適用できる。
【選択図】図１

Description

本発明は部屋に関し、特に、音声を出力する場合に用いて好適な部屋に関する。

板状の振動材を振動子により振動させることで音声を出力する音声出力装置（いわゆるフラットパネルスピーカ）が広く知られている。このような音声出力装置の利用例として、部屋の天井に振動材を設け、天井が音声出力装置を構成するようにしているものもある（例えば、特許文献１）。

部屋の天井に振動材を設けた場合、スピーカ自体を天井に固定する場合と比べて、部屋内にスピーカが突出することがないので外観を損ねにくく、また、振動材は軽量であるため天井への負担も少なくすることができる。

特表平１１−５１２２４９号公報

ところで、上述した技術においては、部屋の天井に設ける振動材の平面の広がり（大きさ）を大きくすると、振動材に撓みが生じるため天井の外観が損なわれてしまう。

しかしながら、部屋の外観を損なわないようにするために振動材の大きさを小さくすると、音声出力装置が出力する音声の低音（例えば、２０乃至５００Hz程度の音声）の音量を十分に大きくすることが困難であった。

より具体的には、音声出力装置の振動材の大きさを小さくすると、振動材の大きさや材質などによって定まる、振動材が共振する周波数である共振周波数のうち、最も低い共振周波数（以下、最低共振周波数と称する）が高くなってしまうので、振動材の最低共振周波数より低い周波数の音声を十分な音量で出力することが困難であった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、音声出力装置の最低共振周波数より低い周波数の音声をより大きい音量で出力することができるようにするものである。

本発明の一側面は、第１の仕切手段によって仕切られた第１の空間および第２の空間を含む部屋において、前記第１の仕切手段に設けられ、振動することで前記第１の空間および前記第２の空間に音声を出力する振動材と、前記振動材に装着され、入力された音声信号に基づいて、前記振動材を振動させる振動子と、前記第１の仕切手段に設けられ、前記振動材から前記第２の空間に出力された音声に応じて空気を共振させ、所定の周波数の音声を前記第１の空間に出力するダクトとを備える部屋である。

部屋には、前記振動子に入力される音声信号を所定の時間だけ遅延させる遅延処理手段をさらに設けることができる。

前記第１の仕切手段に複数の前記振動材を設け、前記遅延処理手段には、所定の振動材からより離れた位置に設けられた振動材に装着された振動子に入力される音声信号をより遅延させることができる。

部屋には、前記振動子に入力される音声信号の周波数特性を調整するフィルタ処理を行うフィルタ処理手段をさらに設けることができる。

前記フィルタ処理手段には、前記第１の空間内の所定の位置における、前記振動材が出力する音声の残響による影響を打ち消すように、前記振動子に入力される音声信号の周波数特性を調整させることができる。

部屋には、前記振動子に入力される音声信号のゲインを調整するゲイン調整処理手段をさらに設けることができる。

前記第１の仕切手段に複数の前記振動材を設け、前記ゲイン調整処理手段には、所定の振動材からより離れた位置に設けられた振動材に装着された振動子に入力される音声信号のゲインがより大きくなるように、前記振動子に入力される音声信号のゲインを調整させることができる。

前記第１の仕切手段を天井とし、前記第２の空間を前記部屋の天井裏の空間とすることができる。

前記第１の仕切手段を壁とし、前記第２の空間を前記部屋の壁の裏の空間とすることができる。

前記振動材を、平板の形状をした部材とし、前記平板の平面の法線を、前記部屋の床に対して所定の角度をなすように設けることができる。

前記振動材を、平板の形状をした部材とし、前記部屋には、前記振動材としての平板の平面の法線の方向を変化させるように、前記振動材を駆動させる駆動手段をさらに設けることができる。

前記第１の仕切手段に複数の前記ダクトを設け、前記部屋には、前記ダクトの開閉を行う開閉手段をさらに設けることができる。

部屋には、前記第２の空間を複数の第３の空間に仕切る第２の仕切手段をさらに設け、前記第１の仕切手段には、前記複数の第３の空間のそれぞれに音声を出力する複数の前記振動材のそれぞれと、前記複数の第３の空間のそれぞれに出力された音声に応じて前記第１の空間に音声を出力する複数の前記ダクトのそれぞれとを設けることができる。

本発明の一側面においては、第１の仕切手段によって仕切られた第１の空間および第２の空間を含む部屋に、前記第１の仕切手段に設けられ、振動することで前記第１の空間および前記第２の空間に音声を出力する振動材と、前記振動材に装着され、入力された音声信号に基づいて、前記振動材を振動させる振動子と、前記第１の仕切手段に設けられ、前記振動材から前記第２の空間に出力された音声に応じて空気を共振させ、所定の周波数の音声を前記第１の空間に出力するダクトとが設けられる。

本発明の一側面によれば、音声を出力することができる。特に、本発明の一側面によれば、最低共振周波数より低い周波数の音声をより大きい音量で出力することができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の一側面は、第１の仕切手段（例えば、図１の天井１３）によって仕切られた第１の空間（例えば、図１の聴取空間１１）および第２の空間（例えば、図１の共振空間１２）を含む部屋（例えば、図１の部屋１）において、前記第１の仕切手段に設けられ、振動することで前記第１の空間および前記第２の空間に音声を出力する振動材（例えば、図１の振動材３２−１乃至振動材３２−６）と、前記振動材に装着され、入力された音声信号に基づいて、前記振動材を振動させる振動子（例えば、図１の振動子３３−１乃至振動子３３−６）と、前記第１の仕切手段に設けられ、前記振動材から前記第２の空間に出力された音声に応じて空気を共振させ、所定の周波数の音声を前記第１の空間に出力するダクト（例えば、図１のダクト３４）とを備える部屋である。

部屋には、前記振動子に入力される音声信号を所定の時間だけ遅延させる遅延処理手段（例えば、図２のディレイ処理部１２２）をさらに設けることができる。

前記第１の仕切手段に複数の前記振動材（例えば、図１の振動材３２−１乃至振動材３２−６）を設け、前記遅延処理手段（例えば、図８のステップＳ１２の処理を実行するディレイ処理部１２２）には、所定の振動材からより離れた位置に設けられた振動材に装着された振動子に入力される音声信号をより遅延させることができる。

部屋には、前記振動子に入力される音声信号の周波数特性を調整するフィルタ処理を行うフィルタ処理手段（例えば、図２のフィルタ処理部１２３）をさらに設けることができる。

前記フィルタ処理手段（例えば、図８のステップＳ１３の処理を実行するフィルタ処理部１２３）には、前記第１の空間内の所定の位置における、前記振動材が出力する音声の残響による影響を打ち消すように、前記振動子に入力される音声信号の周波数特性を調整させることができる。

前記振動子に入力される音声信号のゲインを調整するゲイン調整処理手段（例えば、図２のゲイン調整部１２４）をさらに設けることができる。

前記第１の仕切手段に複数の前記振動材を設け、前記ゲイン調整処理手段（例えば、図８のステップＳ１４の処理を実行するゲイン調整部１２４）には、所定の振動材からより離れた位置に設けられた振動材に装着された振動子に入力される音声信号のゲインがより大きくなるように、前記振動子に入力される音声信号のゲインを調整させることができる。

前記振動材（例えば、図９の振動材２８２−１乃至振動材２８２−６）を、平板の形状をした部材とし、前記平板の平面の法線を、前記部屋の床に対して所定の角度をなすように設けることができる。

部屋には、前記第２の空間を複数の第３の空間（例えば、図１１の共振空間３７２および共振空間３７３）に仕切る第２の仕切手段（例えば、図１１の仕切り３８１）をさらに設け、前記第１の仕切手段には、前記複数の第３の空間のそれぞれに音声を出力する複数の前記振動材のそれぞれ（例えば、図１１の振動材３８３−１乃至振動材３８３−４）と、前記複数の第３の空間のそれぞれに出力された音声に応じて前記第１の空間に音声を出力する複数の前記ダクトのそれぞれ（例えば、図１１のダクト３８５−１およびダクト３８５−２）とを設けることができる。

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について説明する。

図１は本発明を適用した部屋の一実施の形態の構成例を示す図である。

部屋１は直方体形状の空間を構成しており、その空間が天井１３によって上下に仕切られることにより、下側の空間である聴取空間１１と上側の空間である共振空間１２とが形成されている。

聴取空間１１は、例えば、いわゆる居室となる空間であり、図１では聴取者３５が座っている。聴取者３５は、天井１３（振動材３２−１乃至振動材３２−６およびダクト３４）から出力される音声（人の音声、楽曲その他の音を含む）を聴取する。また、共振空間１２は、天井１３の図中、上側に設けられた天井裏の空間であり、天井１３（振動材３２−１乃至振動材３２−６）から出力された音声に基づいてダクト３４内の空気を共振させるために設けられた空間である。例えば、聴取空間１１は、１２畳程度の広さの空間とされ、共振空間１２の図中、縦方向の高さは１ｍ程度とされる。

ここで、聴取者３５が向いている方向（図１の向かって左方向）を正面とすると、図１は部屋１を、その右側面から見た断面図である。

天井１３は、天井支持材３１、複数（図１では６個）の振動材３２―１乃至振動材３２−６、および、振動子３３−１乃至振動子３３−６、並びにダクト３４を含み、音声を聴取者３５のいる聴取空間１１に出力する。

天井支持材３１は、例えば、鉄、アルミニウムなどの金属により形成される格子状のフレームであり、部屋１の壁に固定されている。天井支持材３１には、天井１３を構成する振動材３２−１乃至振動材３２−６、およびダクト３４を固定することができるようになされている。

振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれは、例えば、石膏ボード、MDF（Medium Density Fiberboard）などの木材、アルミプレート、カーボン、若しくはアクリルなどの樹脂、またはガラスなどの素材から形成された板形状の部材で、振動することにより音声を出力する。

ここで、振動材３２−１乃至振動材３２−６の平面（図１の下側から見た振動材３２−１乃至振動材３２−６の面）の形状は、例えば、矩形になっている。ただし、振動材３２−１乃至振動材３２−６の平面の形状は、矩形に限定されるものではなく、円形その他の形状であってもよい。

振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれは、部屋１に設けられた、フラットパネルスピーカなどの音声出力装置（図１には図示せず）を構成し、図中、同一平面上に横方向に並べられて天井支持材３１に（振動可能なように）固定されている。また、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれの図中、上側には、音声出力装置を構成する振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれが装着されている。

振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれには、接続線を介して音声信号が入力される。振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれは、入力された音声信号に基づいて、振動材３２−１乃至振動材３２―６のそれぞれを振動させ、聴取空間１１および共振空間１２に音声を出力させる。

なお、以下、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に振動材３２と称する。また、以下、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に振動子３３と称する。

ダクト３４は、振動材３２から共振空間１２に出力された音声に応じて空気を共振させ、所定の周波数の音声を聴取空間１１に出力する。

図１では、ダクト３４は、図中、横方向に平面の広がりを持つパネルと、そのパネルに、図中上方向に突出するように設けられた円筒形のパイプとから構成されている。また、天井１３に設けられた空調用の穴などを、音声を出力するダクト３４として用いるようにしてもよい。

振動子３３に音声信号が入力され、振動子３３が入力された音声信号に基づいて振動材３２を振動させると、振動材３２から聴取空間１１および共振空間１２には、音声が出力される。振動材３２から共振空間１２に音声が出力されると、その出力された音声に応じて、ダクト３４のパイプ内の空気が共振して、パイプ（ダクト３４）から聴取空間１１には、所定の周波数（共振周波数）の音声が出力される。このとき共振空間１２（を囲む部屋１の壁）は、位相反転型（バスリフレックス型）のエンクロージャとして作用する。

したがって、振動子３３に音声信号が入力されて振動材３２が振動すると、聴取者３５は、振動材３２から聴取空間１１に直接に出力された音声およびダクト３４から聴取空間１１に出力された音声を合わせて聴取することになる。

振動材３２から出力された音声に応じてダクト３４から出力される音声の周波数は、共振空間１２の図中、縦方向および横方向の大きさ（共振空間１２の容積）、ダクト３４のパイプの大きさ（容積）などから定まる。そこで、ダクト３４から出力される音声の周波数（帯域）が、振動材３２の最低共振周波数よりも低い周波数となるように、共振空間１２、およびダクト３４のパイプの大きさを設計することによって、天井１３から聴取空間１１により広い周波数帯域の音声を出力することができる。ここで、最低共振周波数とは、振動材３２が共振する周波数である共振周波数のうち、最も低い共振周波数をいう。

このように、天井１３にダクト３４を設けて、天井裏の空間（共振空間１２）を利用することによって、ダクト３４から振動材３２の最低共振周波数よりも低い周波数の音声を出力させることができる。これにより、振動材３２の大きさ（振動材３２の平面の面積）が小さく、振動材３２の最低共振周波数が高くなってしまう場合においても、振動材３２から出力される音声に、ダクト３４から出力される、振動材３２の最低共振周波数より低い周波数の音声を加えることができ、振動材３２の最低共振周波数より低い周波数の音声を、より大きい音量で出力することができる。

また、天井１３に、音声出力装置を構成する振動材３２を設けることで、天井１３にスピーカの筺体などの余計な突起物を設けることなく、音声出力装置を設置することができる。

図２は、図１の部屋１に設けられた音声出力装置の電気的な構成例を示すブロック図である。なお、図２において、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図２では、音声出力装置１０１の振動子３３−１乃至振動子３３−６が装着される振動材３２は、その図示が省略されている。

音声出力装置１０１は、制御部１１１、音声入力端子１１２−１乃至音声入力端子１１２−Ｎ、信号処理部１１３、および振動子３３−１乃至振動子３３−６などから構成される。

制御部１１１は信号処理部１１３に制御信号を供給することにより、信号処理部１１３を制御する。

音声入力端子１１２−１乃至音声入力端子１１２−Ｎのそれぞれには、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などから音声を再生する再生装置やマイクロホンなどが接続される。音声入力端子１１２−１乃至音声入力端子１１２−Ｎのそれぞれは、接続された再生装置、マイクロホンなどから入力された音声信号を信号処理部１１３に供給する。

例えば、音声入力端子１１２−１乃至音声入力端子１１２−Ｎのそれぞれには、ステレオ音声信号、または、５．１チャンネルサラウンドの左フロントチャンネル、右フロントチャンネル、若しくはセンターチャンネルなどの音声信号が入力される。

なお、以下、音声入力端子１１２−１乃至音声入力端子１１２−Ｎのそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単に音声入力端子１１２と称する。

信号処理部１１３は、信号選択部１２１、ディレイ処理部１２２、フィルタ処理部１２３、およびゲイン調整部１２４から構成される。なお、信号処理部１１３は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)またはMPU(Micro Processing Unit)などで構成することができる。

信号選択部１２１は、制御部１１１からの制御信号に基づいて、音声入力端子１１２−１乃至１１２−Ｎのそれぞれから入力された音声信号を、ディレイ処理部１２２に供給する。信号選択部１２１は音声信号の供給先として、振動子３３−１乃至振動子３３−６のいずれかを選択し、選択された振動子に音声信号が供給されるように、ディレイ処理部１２２のディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６のいずれかに音声信号を供給する。

ディレイ処理部１２２は、振動子３３−１乃至振動子３３−６と同一の数のディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６（ディレイ処理部１３１−４およびディレイ処理部１３１−５は図示せず）から構成される。

ディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６のそれぞれは、制御部１１１から供給される制御信号に基づいて、信号選択部１２１から供給される音声信号に対して、音声信号を所定の遅延量だけ遅延させる遅延処理を施し、フィルタ処理部１２３に供給する。

フィルタ処理部１２３は、振動子３３−１乃至振動子３３−６と同一の数のフィルタ処理部１３２−１乃至フィルタ処理部１３２−６（フィルタ処理部１３２−４およびフィルタ処理部１３２−５は図示せず）から構成される。

フィルタ処理部１３２−１乃至フィルタ処理部１３２−６のそれぞれは、制御部１１１から供給される制御信号に基づいて、ディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６のそれぞれから供給された音声信号に対してフィルタ処理を施し、ゲイン調整部１２４に供給する。

ここで、フィルタ処理部１３２−１乃至フィルタ処理部１３２−６のそれぞれが行うフィルタ処理について説明する。例えば、フィルタ処理部１３２―１乃至フィルタ処理部１３２−６のそれぞれは、制御部１１１から供給された制御信号に基づいて、ディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６のそれぞれから供給される音声信号に対して、FIR(Finite Impulse Response)フィルタやIIR(Infinite Impulse Response)フィルタなどのフィルタにより、所定の周波数帯域の音声信号を通過させたり、阻止したりするフィルタ処理を施す。

ゲイン調整部１２４は、振動子３３−１乃至振動子３３−６と同一の数のゲイン調整部１３３−１乃至ゲイン調整部１３３−６（ゲイン調整部１３３−４およびゲイン調整部１３３−５は図示せず）から構成される。

ゲイン調整部１３３−１乃至ゲイン調整部１３３−６のそれぞれは、制御部１１１から供給される制御信号に基づいて、フィルタ処理部１３２−１乃至フィルタ処理部１３２−６のそれぞれから供給される音声信号に対して、入力された音声信号に基づいてゲインを調整し、出力する音声信号のレベルの範囲を制限するゲイン調整処理を施す。

ゲイン調整部１３３−１乃至ゲイン調整部１３３−６のそれぞれは、ゲイン調整処理が施された音声信号を振動子３３−１乃至振動子３３−６（振動子３３−４および振動子３３−５は図示せず）のそれぞれに供給する。

以上のように構成される音声出力装置１０１においては、音声入力端子１１２−１乃至音声入力端子１１２―Ｎのそれぞれから、信号処理部１１３に音声信号が入力される。信号処理部１１３は、制御部１１１の制御の基に、入力された音声信号に対して所定の信号処理を施し、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれに音声信号を出力する。そして、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれは、信号処理部１１３からの音声信号に基づいて、装着されている振動材３２―１乃至振動材３２−６のそれぞれを振動させ、音声を出力させる。

なお、以下、ディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単にディレイ処理部１３１と称する。また、以下、フィルタ処理部１３２−１乃至フィルタ処理部１３２−６のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単にフィルタ処理部１３２と称する。

さらに、以下、ゲイン調整部１３３−１乃至ゲイン調整部１３３−６のそれぞれを個々に区別する必要のない場合、単にゲイン調整部１３３と称する。さらに、また、上述した例においては、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれに供給される音声信号に対して、ディレイ処理部１２２、フィルタ処理部１２３、およびゲイン処理部１２４のそれぞれが所定の処理を施すとして説明したが、すべての処理を施す必要はなく、例えば、音声信号に対して、ディレイ処理部１２２による遅延処理のみを施すようにしてもよい。

ところで、部屋１においては、図３に示すように、天井１３におけるダクト３４の位置、振動材３２のそれぞれが出力する音声の音量、または振動子３３のそれぞれに入力される音声信号に対して施される遅延処理の遅延量を変化させることによって、天井１３（ダクト３４および振動材３２）から出力される音声の音像を所望する位置に定位させることができる。

ここで、音像とは、音源（例えば、ダクト３４および振動材３２）とは異なるものであり、聴取者３５が感じる仮想的な音源をいう。

図３では、聴取者３５は、図中、右側の位置におり、左側を向いて天井１３から出力される音声を聴取している。また、部屋１では、図中、左上に位置する点線で示されたスピーカの位置に音像が定位している。すなわち、天井１３から出力される音声の音像は、聴取者３５から見て前方の斜め上方向の位置に定位している。

このように、天井１３から出力される音声を、部屋１（聴取空間１１）の図中、左上の位置に定位させるために、音声出力装置１０１（図２）においては、例えば、図４に示すように、出力する音声の音量および遅延量が制御される。

図４において、縦軸は、振動材３２から出力される音声の音量（すなわち、音声信号の振幅）と、振動材３２から出力される音声の遅延量とを示し、横軸は、振動材３２の水平（横）方向の位置を示している。すなわち、横軸の数字３２−１乃至３２−６のそれぞれは、図３における振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれの位置を示している。

さらに、図中、曲線１６１は、各振動材３２から出力される音声の音量を示しており、直線１６２は、各振動材３２から出力される音声の遅延量を示している。

図４の曲線１６１に示すように、最も左側に配置された振動材３２−６から最も右側に配置された振動材３２−１に向かって、振動材３２が出力する音声の音量が対数的に減少している。また、直線１６２に示すように、最も左側に配置された振動材３２−６から最も右側に配置された振動材３２−１に向かって、振動材３２が出力する音声の遅延量が直線的に増加している。

まず、振動材３２が出力する音声の音量を制御することにより、天井１３（振動材３２）から出力される音声の音像を所望する位置に定位させる方法について説明する。

複数の音源がある場合、人間が知覚する音像は、到達した音声の音量が最も大きい音源の方向に定位する。そこで、曲線１６１に示すように、振動材３２−１乃至振動材３２−６の順に出力する音声の音量が対数的に大きくなるようにすると、振動材３２−６が出力する音声の音量が最も大きくなるため、音像を聴取者３５から見て前方の斜め上方向に定位させることができる。

また、出力する音声の音量（音声の振幅）を対数的に大きくした場合、人間の聴覚には、音声の音量が直線的に大きくなるように知覚されることが知られている。そこで、振動材３２−１乃至振動材３２−６の順に、振動材３２が出力する音声の音量が対数的に大きくなるようにすることによって、聴取者３５に、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれが出力する音声の音源が、図３の聴取者３５の前方の斜め上方向にあるように知覚させることがより容易になる。

例えば、図３の右端の振動材３２−１を基準として、その左隣の振動材３２−２（が出力する音声）の音量を、振動材３２−１（が出力する音声）の音量に対して倍にし、さらに右から３番目の振動材３２−３の音量を２番目の振動材３２−２の倍、すなわち、基準の振動材３２−１に対して４倍にする。振動材３２−２と同様に、振動材３２−Ｍ（但し、２≦Ｍ≦６）の音量は、基準の振動材３２−１に対して２の（Ｍ−１）乗倍にする。

このように、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれの出力する音声の音量が、曲線１６１に示したように、対数的に変化するようにゲイン調整部１３３において、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれに入力される音声信号のゲインを調整することによって、音像を聴取者３５の前方の斜め上方向の位置に定位させることができる。

次に、振動材３２が出力する音声の遅延量を制御することにより、天井１３（振動材３２）から出力する音声の音像を所望する位置に定位させる方法について説明する。

ハース効果として知られているように、複数の音源がある場合、人間が知覚する音像は、最初に到達した音声の音源の方向に定位する。そこで、例えば、図４の直線１６２に示すように、振動材３２−１乃至振動材３２−６の順に、音声の遅延量が段階的（直線的）に小さくなり、振動材３２−６が出力する音声が最も早く聴取者３５に到達するようにすることによって、音像を聴取者３５の前方の斜め上方向の位置に定位させることができる。

このように、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれの出力する音声の遅延量が、直線１６２に示したように、直線的に変化するようにディレイ処理部１３１において、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれに入力される音声信号の遅延量を調整することによって、音像を聴取者３５の前方の斜め上方向の位置に定位させることができる。

なお、音像を定位させるためには、音量および遅延量のうちのどちらか一方を変化させればよく、両方を同時に変化させることは必ずしも必要ではない。

また、上述したように、天井１３上におけるダクト３４の位置を変えることによっても、天井１３（振動材３２およびダクト３４）が出力する音声の音像の位置を変化させることができる。

人間の聴覚は、低音（例えば、500Hz以下の音声）の音像を知覚しにくいという特性を持っているが、ダクト３４から聴取空間１１には、ダクト３４のパイプ内の空気が共振されて出力される周波数の低い音声の他に、振動材３２のそれぞれから出力され、共振空間１２において反響された周波数の高い中高音（例えば、500Hz以上の音声）も出力される。

すなわち、ダクト３４からは、低音だけでなく、音像を知覚しやすい中高音も出力されるので、天井１３上におけるダクト３４の位置を変えることで、天井１３から出力される音像の位置を変化させることができる。

したがって、ダクト３４を、聴取者３５の前方の斜め上方向に設けることによって、図５に示すように、天井１３（ダクト３４および振動材３２）から出力される音像を、聴取空間１１の図中、左上の位置に定位させることができる。

したがって、例えば、図６に示すように、部屋１８１の天井１９１の図中、右側にダクト２０１を設けることにより、天井１９１から出力される音声の音像を、聴取空間１１の図中、右上の位置に定位させることができる。

なお、図６において、図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。図６の部屋１８１は、図１の部屋１と同様に、直方体形状の空間を構成しており、その空間が天井１９１によって上下に仕切られることにより、下側の空間である聴取空間１１と上側の空間である共振空間１２とが形成されている。

天井１９１は、天井支持材３１、複数（図６では６個）の振動材３２−１乃至振動材３２−６、および振動子３３−１乃至振動子３３−６、並びに１つのダクト２０１を含み、音声を聴取空間１１に出力する。なお、図１に示した部屋１においては、ダクト３４は、図１の天井１３の図中、左側に設けられているが、図６に示した部屋１８１においては、ダクト２０１は、天井１９１の図中、右側に設けられている。

このように、必要に応じて天井に設けられるダクトの位置を変えることによって、天井から出力する音声の音像の位置を所望する位置に定位させることができる。

また、例えば、天井１３（図１）にダクトを複数設けるようにしてもよい。さらに、天井１３に複数のダクトを設けた場合、ダクトのそれぞれにダクトのパイプの穴を開閉する蓋のそれぞれを設け、それらの蓋をアクチュエータにより駆動させて、所望するダクトだけから聴取空間１１に音声を出力させるようにすることができる。

このように、天井１３に設けられた複数のダクト（のパイプの穴）を開閉することによって、天井１３に設けられる見かけ上のダクトの位置（音声を出力するダクトの位置）を自在に変更させることができる。これにより、ダクトの位置を変更して音像の位置を変える場合に比べて、より簡単に、天井１３から出力する音声の音像を所望する位置に定位させることができる。

以上のようにして、天井１３（図１）上におけるダクト３４の位置、振動材３２が出力する音声の音量、または振動材３２が出力する音声の遅延量の１つ以上を変化させることによって、天井１３（ダクト３４および振動材３２）から出力される音声の音像を所望する位置に定位させることができる。

したがって、例えば、図１に示した部屋１の聴取空間１１の図中、左側の壁にスクリーンが設けられ、聴取空間１１のスクリーン側の壁に音声出力装置を設置することができない場合においても、ダクト３４の位置、振動材３２が出力する音声の音量、または振動材３２が出力する音声の遅延量を変化させることによって、天井１３（ダクト３４および振動材３２）から出力される音声の音像を聴取者３５の前方の斜め上方向に定位させることができる。

さらに、部屋１の聴取空間１１内の聴取者３５が音声を聴取する聴取位置において、インパルス応答を測定し、測定されたインパルス応答に基づいて、振動材３２から出力される音声の残響による影響を打ち消すようなフィルタ（逆フィルタ）を生成するようにしてもよい。このようにして生成されたフィルタを用いて、フィルタ処理部１３２（図２）においてフィルタ処理を行うことによって、振動材３２から出力された音声の聴取位置における周波数特性をよりフラットに近いものとすることができる。

ここで、周波数特性がフラットであるとは、各周波数における音量（音声のレベル）が一定である音声の音声信号を、音声出力装置１０１に入力して再生させた場合に、聴取位置における音声の各周波数の音量が一定（同じ）である状態をいう。したがって、聴取位置における周波数特性がよりフラットな状態に近いほど、音声出力装置に入力された音声をより正確に再現することができる。

例えば、振動材３２−１（図１）の聴取位置におけるインパルス応答を求める場合、振動子３３−１にインパルス信号を入力することで振動材３２−１から音声を出力し、聴取位置で音声を測定する。これにより、例えば、図７に示すような測定結果が得られる。

図７において、縦軸は音声のレベルを示し、横軸は周波数を示している。また、曲線２３１は測定により得られたインパルス応答の周波数特性を示している。

図７において、周波数軸（横軸）に平行な直線に対して、曲線２３１と線対称の関係になる曲線２３２で表される周波数特性のフィルタ（逆フィルタ）を求め、フィルタ処理部１３２−１において、その逆フィルタにより、音声信号をフィルタ処理することにより、聴取位置までの間の周波数特性は、直線２３３で示すようにフラットになる。

振動材３２−１における場合と同様に、振動材３２−２乃至振動材３２−６についても、聴取位置におけるインパルス応答を測定して逆フィルタを求めておく。そして、フィルタ処理部１３２−２乃至フィルタ処理部１３２−６のそれぞれにおいて、逆フィルタを用いてフィルタ処理を行うことによって、振動材３２から出力された音声の聴取位置における周波数特性（音声出力装置１０１から聴取位置までの間の周波数特性）をフラットなものとすることができる。その結果、聴取位置において、天井１３から出力された音声を聴取する聴取者３５は、音声出力装置１０１に入力された音声に近い、より自然な音声を聴取することができる。

次に、図８のフローチャートを参照して、図２の音声出力装置１０１による音声出力処理について説明する。

この音声出力処理は、音声入力端子１１２に音声信号が入力され、その音声信号が、信号選択部１２１に供給されると開始される。

ステップＳ１１において、信号選択部１２１は、制御部１１１からの制御信号を基に、音声入力端子１１２から供給された音声信号の供給先として、ディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６のうちのいずれかを選択する。信号選択部１２１は、音声入力端子１１２から供給された音声信号のそれぞれについて供給先を選択すると、音声信号の供給先として選択されたディレイ処理部１３１のそれぞれに音声信号を供給する。

ステップＳ１２において、ディレイ処理部１３１は、制御部１１１からの制御信号を基に、信号選択部１２１から供給された音声信号に遅延処理を施し、遅延された音声信号をフィルタ処理部１３２に供給する。例えば、ディレイ処理部１３１−１乃至ディレイ処理部１３１−６のそれぞれは、図４の直線１６２に示したように、振動材３２−１乃至振動材３２−６の順に、音声の遅延量が段階的に小さくなるように、信号選択部１２１から供給された音声信号を遅延させる。

ステップＳ１３において、フィルタ処理部１３２は、制御部１１１からの制御信号を基に、ディレイ処理部１３１から供給された音声信号にフィルタ処理を施し、フィルタ処理が施された音声信号をゲイン調整部１３３に供給する。例えば、フィルタ処理部１３２−１乃至フィルタ処理部１３２−６のそれぞれは、図７を参照して説明した逆フィルタを用いて、音声信号にフィルタ処理を施し、ゲイン調整部１３３−１乃至ゲイン調整部１３３−６のそれぞれに音声信号を供給する。

ステップＳ１４において、ゲイン調整部１３３は、制御部１１１からの制御信号を基に、フィルタ処理部１３２から供給された音声信号にゲイン調整処理を施し、振動子３３に音声信号を供給する。例えば、ゲイン調整部１３３−１乃至ゲイン調整部１３３−６のそれぞれは、図４の曲線１６１に示したように、振動材３２−１乃至振動材３２−６の順に出力する音声の音量が対数的に大きくなるように、音声信号にゲイン調整処理を施す。

ステップＳ１５において、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれは、ゲイン調整部１３３−１乃至ゲイン調整部１３３−６のそれぞれから供給された音声信号を基に、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれを振動させる。

ステップＳ１６において、振動材３２−１乃至振動材３２−６のそれぞれは、振動子３３−１乃至振動子３３−６のそれぞれに振動させられることにより、音声を出力して音声出力処理は終了する。また、振動材３２から音声が出力されると、上述したように、振動材３２から共振空間１２に出力された音声に応じて、ダクト３４のパイプ内の空気が共振して、パイプ（ダクト３４）から聴取空間１１には、所定の周波数の音声が出力される。

このようにして、音声出力装置１０１は、入力された音声信号に対して、遅延処理、フィルタ処理、およびゲイン調整処理を施し、音声信号に基づいて振動材３２のそれぞれを振動させて音声を出力する。

このように、振動子３３のそれぞれに入力される音声信号のそれぞれに対して、遅延処理およびゲイン調整処理を施すことによって、天井１３（ダクト３４および振動材３２）から出力される音声の音像を所望する位置に定位させることができる。

また、振動子３３のそれぞれに入力される音声信号のそれぞれに対して、フィルタ処理を施すことによって、天井１３（ダクト３４および振動材３２）から出力される音声の聴取位置における周波数特性をフラットなものとすることができ、音声出力装置１０１に入力された音声をより正確に再現することができる。

以上においては、部屋１（図１）の天井１３に設けられた振動材３２のそれぞれを、その平面の法線が部屋１の床面に対して垂直となるように、同一平面上に配置する例について説明したが、図９に示すように、振動材は、その平面の法線が床面と垂直にならない所定の方向を向くように天井に固定されるようにしてもよい。

図９では、部屋２６１は直方体形状の空間を構成しており、その空間が天井２７３によって上下に仕切られることにより、下側の空間である聴取空間２７１と上側の空間である共振空間２７２とが形成されている。

天井２７３は、天井支持材２８１、複数（図９では６個）の振動材２８２―１乃至振動材２８２−６、および振動子２８３−１乃至振動子２８３−６、並びにダクト２８４を含み、音声を聴取者３５のいる聴取空間２７１に出力する。なお、これらの天井支持材２８１乃至ダクト２８４のそれぞれは、図１における天井支持材３１乃至ダクト３４のそれぞれと同様であるため、繰り返しになるのでその説明は適宜省略する。

図９では、振動材２８２―１乃至振動材２８２−６およびダクト２８４が、聴取空間２７１内の聴取者３５が座っている聴取位置の方向に向けられている。

即ち、聴取者３５のほぼ真上になる振動材２８２−１と振動材２８２−２とは、その平面の法線が部屋２６１の床面に対して垂直になるように固定されている。また、聴取者３５の前方の上にある振動材２８２−３乃至振動材２８２−６は、その平面の法線が聴取者３５の方向を向き、これにより、床面と法線がなす角度が鋭角（鈍角）になるように固定されている。さらに、ダクト２８４は、聴取空間２７１に空気を出力する方向が聴取者３５の方向を向くように固定されている。

一般的に、フラットパネルスピーカは、出力される音声の方向が全方向に比較的一様であることが知られているが、それでも振動材の正面方向に音声が出力され易い。すなわち、フラットパネルスピーカの正面から外れた方向は、正面の方向に比べて音量が小さくなる。

そこで、天井２７３に設けられた振動材２８２−１乃至振動材２８２−６およびダクト２８４の平面の法線が聴取者３５の方向を向くように配置することで、聴取者３５が聴取する音声の音量をより大きくすることができる。また、振動材２８２−１乃至振動材２８２−６およびダクト２８４を、聴取者３５の方向に向けて天井支持材２８１に固定することで、聴取者３５の前方の斜め上方向からの音声の音量が大きくなるため、天井２７３から出力される音声の音像を、聴取者３５の前方の斜め上方向に定位させることができる。

さらに、天井２７３にアクチュエータを設けて、振動材２８２−１乃至振動材２８２−６およびダクト２８４の向きを、自在に変化させるようにしてもよい。

さらに、また、図１０に示すように、音声出力装置を構成する複数の振動材を部屋の壁に設けるようにしてもよい。

図１０では、部屋３１１は直方体形状の空間を構成しており、その空間が壁３２３によって左右に仕切られることにより、右側の空間である聴取空間３２１と、左側の空間である共振空間３２２とが形成されている。

壁３２３は、壁支持材３３１、複数（図１０では６個）の振動材３３２―１乃至振動材３３２−６、および振動子３３３−１乃至振動子３３３−６、並びにダクト３３４を含み、音声を聴取者３５のいる聴取空間３２１に出力する。

壁支持材３３１は、例えば、鉄、アルミニウムなどの金属により形成される格子状のフレームであり、部屋３１１の床および天井に固定されている。壁支持材３３１には、壁３２３を構成する振動材３３２−１乃至振動材３３２−６、およびダクト３３４を固定することができるようになされている。

振動材３３２−１乃至振動材３３２−６のそれぞれは、部屋３１１に設けられた、フラットパネルスピーカなどの音声出力装置（図１０には図示せず）を構成し、図中、同一平面上に縦方向に並べられて壁支持材３３１に（振動可能なように）固定されている。また、壁支持材３３１には、ダクト３３４が、振動材３３２−１乃至振動材３３２−６のそれぞれと同一平面上に、図中、縦方向に並べられて固定されている。

なお、図１０において、振動材３３２−１乃至ダクト３３４のそれぞれは、図１における振動材３２−１乃至ダクト３４のそれぞれと同様であるため、繰り返しになるのでその説明は適宜省略する。

この部屋３１１においては、振動子３３３−１乃至振動子３３３−６のそれぞれに音声信号が入力されると、振動材３３２−１乃至振動材３３２−６のそれぞれから、聴取空間３２１に音声が出力されるとともに、振動材３３２−１乃至振動材３３２−６のそれぞれから、共振空間３２２に出力された音声に応じて、ダクト３３４内の空気が共振して、ダクト３３４から聴取空間３２１に、所定の周波数の音声が出力される。

また、図１に示した部屋１には、天井裏の空間として、１つの共振空間１２が設けられると説明したが、図１１に示すように、図１の共振空間１２に対応する空間を仕切りによって仕切ることで、複数の共振空間を設けるようにしてもよい。

部屋３６１は直方体形状の空間を構成しており、その空間が天井３７４によって上下に仕切られることにより、下側の空間である聴取空間３７１と、上側の空間（共振空間３７２および共振空間３７３）とが形成されている。さらに、その上側の空間が仕切り３８１によって左右に仕切られることにより、右側の空間である共振空間３７２と、左側の空間である共振空間３７３とが形成されている。

天井３７４は、仕切り３８１、天井支持材３８２、並びに複数（図１１では４個）の振動材３８３―１乃至振動材３８３−４および振動子３８４−１乃至振動子３８４−４、ダクト３８５−１およびダクト３８５−２を含み、音声を聴取者３５のいる聴取空間３７１に出力する。

なお、天井支持材３８２、振動材３８３―１乃至振動材３８３−４、振動子３８４−１乃至振動子３８４−４、並びにダクト３８５−１およびダクト３８５−２のそれぞれは、図１における天井支持材３１、振動材３２、振動子３３、およびダクト３４のそれぞれと同様であるため、繰り返しになるのでその説明は適宜省略する。

天井支持材３８２には、振動材３８３―１乃至振動材３８３−４、ダクト３８５−１、およびダクト３８５−２の他、さらに仕切り３８１を固定することができるようになっている。

振動子３８４−１乃至振動子３８４−４のそれぞれには、接続線を介して音声信号が入力される。振動子３８４−１乃至振動子３８４−４のそれぞれは、入力された音声信号に基づいて振動材３８３―１乃至振動材３８３−４のそれぞれを振動させる。

すると、振動材３８３―１および振動材３８３―２は振動して、聴取空間３７１および共振空間３７２に音声を出力し、振動材３８３―３および振動材３８３―４は振動して、聴取空間３７１および共振空間３７３に音声を出力する。

また、振動材３８３―１乃至振動材３８３―４のそれぞれから聴取空間３７１に音声が出力されると、それと同時に、振動材３８３―１および振動材３８３−２から共振空間３７２に出力された音声に応じて、ダクト３８５−１内の空気が共振して、ダクト３８５−１から聴取空間３７１には、所定の周波数の音声が出力される。

さらに、ダクト３８５−１における場合と同様に、振動材３８３―３および振動材３８３−４から共振空間３７３に出力された音声に応じて、ダクト３８５−２内の空気が共振して、ダクト３８５−２から聴取空間３７１にも、所定の周波数の音声が出力される。

以上のように、部屋の天井（または壁）によって、部屋を聴取空間と共振空間とに仕切り、天井（壁）に、空気を共振させるためのダクト、および音声出力装置を構成する振動材を設けるようにしたので、音声出力装置の最低共振周波数より低い周波数の音声をより大きい音量で出力することができる。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した部屋の一実施の形態の構成例を示す図である。 音声出力装置の構成例を示すブロック図である。 振動材およびダクトから出力される音声の音像について説明する図である。 振動材から出力される音声の音量および遅延量を説明する図である。 ダクトの配置による音像定位を説明する図である。 ダクトの配置による音像定位を説明する図である。 逆フィルタを説明するための図である。 音声出力処理を説明するフローチャートである。 本発明を適用した部屋の他の構成例を示す図である。 本発明を適用した部屋の他の構成例を示す図である。 本発明を適用した部屋の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１ 部屋，１１ 聴取空間，１２ 共振空間，１３ 天井，３１ 天井支持材，３２−１乃至３２−６，３２ 振動材，３３−１乃至３３−６，３３ 振動子，３４ ダクト，１０１ 音声出力装置，１１３ 信号処理部，１２２ ディレイ処理部，１２３ フィルタ処理部，１２４ ゲイン調整部，１３１−１乃至１３１−６，１３１ ディレイ処理部，１３２−１乃至１３２−６，１３２ フィルタ処理部，１３３−１乃至１３３−６，１３３ ゲイン調整部，１８１ 部屋，１９１ 天井，２０１ ダクト，２６１ 部屋，２７１ 聴取空間，２７２ 共振空間，２７３ 天井，２８２−１乃至２８２−６，２８２ 振動材，２８３−１乃至２８３−６，２８３ 振動子，２８４ ダクト，３１１ 部屋，３２１ 聴取空間，３２２ 共振空間，３２３ 壁，３３２−１乃至３３２−６ 振動材，３３３−１乃至３３３−６ 振動子，３３４ ダクト，３６１ 部屋，３７１ 聴取空間，３７２ 共振空間，３７３ 共振空間，３８１ 仕切り，３８２ 天井支持材，３８３−１乃至３８３−４ 振動材，３８４−１乃至３８４−４ 振動子，３８５−１ ダクト，３８５−２ ダクト

Claims (13)

1. 第１の仕切手段によって仕切られた第１の空間および第２の空間を含む部屋において、
   前記第１の仕切手段に設けられ、振動することで前記第１の空間および前記第２の空間に音声を出力する振動材と、
   前記振動材に装着され、入力された音声信号に基づいて、前記振動材を振動させる振動子と、
   前記第１の仕切手段に設けられ、前記振動材から前記第２の空間に出力された音声に応じて空気を共振させ、所定の周波数の音声を前記第１の空間に出力するダクトと
   を備える部屋。
2. 前記振動子に入力される音声信号を所定の時間だけ遅延させる遅延処理手段をさらに備える
   請求項１に記載の部屋。
3. 前記第１の仕切手段には複数の前記振動材が設けられ、
   前記遅延処理手段は、所定の振動材からより離れた位置に設けられた振動材に装着された振動子に入力される音声信号をより遅延させる
   請求項２に記載の部屋。
4. 前記振動子に入力される音声信号の周波数特性を調整するフィルタ処理を行うフィルタ処理手段をさらに備える
   請求項１に記載の部屋。
5. 前記フィルタ処理手段は、前記第１の空間内の所定の位置における、前記振動材が出力する音声の残響による影響を打ち消すように、前記振動子に入力される音声信号の周波数特性を調整する
   請求項４に記載の部屋。
6. 前記振動子に入力される音声信号のゲインを調整するゲイン調整処理手段をさらに備える
   請求項１に記載の部屋。
7. 前記第１の仕切手段には複数の前記振動材が設けられ、
   前記ゲイン調整処理手段は、所定の振動材からより離れた位置に設けられた振動材に装着された振動子に入力される音声信号のゲインがより大きくなるように、前記振動子に入力される音声信号のゲインを調整する
   請求項６に記載の部屋。
8. 前記第１の仕切手段は天井であり、前記第２の空間は前記部屋の天井裏の空間である
   請求項１に記載の部屋。
9. 前記第１の仕切手段は壁であり、前記第２の空間は前記部屋の壁の裏の空間である
   請求項１に記載の部屋。
10. 前記振動材は、平板の形状をした部材であり、前記平板の平面の法線が、前記部屋の床に対して所定の角度をなすように設けられている
    請求項１に記載の部屋。
11. 前記振動材は、平板の形状をした部材であり、
    前記振動材としての平板の平面の法線の方向を変化させるように、前記振動振動材を駆動する駆動手段をさらに備える
    請求項１に記載の部屋。
12. 前記第１の仕切手段には複数の前記ダクトが設けられ、
    前記ダクトの開閉を行う開閉手段をさらに備える
    請求項１に記載の部屋。
13. 前記第２の空間を複数の第３の空間に仕切る第２の仕切手段をさらに備え、
    前記第１の仕切手段には、前記複数の第３の空間のそれぞれに音声を出力する複数の前記振動材のそれぞれと、前記複数の第３の空間のそれぞれに出力された音声に応じて前記第１の空間に音声を出力する複数の前記ダクトのそれぞれとが設けられている
    請求項１に記載の部屋。

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