JP2007300404A - Speaker array apparatus and sound beam set method for speaker array apparatus - Google Patents

Speaker array apparatus and sound beam set method for speaker array apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2007300404A
JP2007300404A JP2006126871A JP2006126871A JP2007300404A JP 2007300404 A JP2007300404 A JP 2007300404A JP 2006126871 A JP2006126871 A JP 2006126871A JP 2006126871 A JP2006126871 A JP 2006126871A JP 2007300404 A JP2007300404 A JP 2007300404A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound
angle
test
speaker array
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006126871A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4375355B2 (en
Inventor
Koji Suzuki
宏司 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP2006126871A priority Critical patent/JP4375355B2/en
Publication of JP2007300404A publication Critical patent/JP2007300404A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4375355B2 publication Critical patent/JP4375355B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To more precisely obtain a beam angle to be set to a sound beam of a multi-channel audio signal to be outputted to a speaker array apparatus. <P>SOLUTION: The speaker array apparatus is provided with: beam formation parts 111 to 115 for inputting a signal of each channel of multi-channel audio signal to generate each sound beam directed towards a beam angle set every channel; adders 121 to 12n for composing them; a speaker array 13; a beam control processing part 142 for outputting test sound beams from the beam formation part 111 at every prescribed beam angle; and two microphone sets 2 installed back and forth. A sound pickup signal of the test sound beam is obtained every beam angle. Front and behind of an arrival direction of the test sound is determined by obtaining a cross-correlation function between two sound pickup signals by the two microphones and a beam angle of the sound beam of each channel is set according to a plurality of peaks of correlation functions and the arrival direction of the test sound. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の音声ビームを放音し、壁の反射を利用してマルチチャンネルオーディオ信号を再生するスピーカアレイ装置に関する。   The present invention relates to a speaker array device that emits a plurality of sound beams and reproduces a multi-channel audio signal using reflection of a wall.

従来、複数のスピーカを配列したスピーカアレイ装置とリスニングルーム内の壁による音声の反射を用いて、聴取者の周囲から音声が出力されているような感覚を与えるマルチチャンネル音声を擬似的に再現するスピーカアレイ装置が実用化されている(例えば特許文献1参照。)。   Conventionally, by using a speaker array device in which a plurality of speakers are arranged and reflection of sound by a wall in a listening room, multi-channel sound that gives a feeling that sound is output from around the listener is reproduced in a pseudo manner. A speaker array device has been put into practical use (see, for example, Patent Document 1).

このスピーカアレイ装置は、聴取者の前方に設置したアレイ状のスピーカから、マルチチャンネルオーディオ信号の各々に対応して、別々の方向に指向させた音声ビームを同時に出力する。これらの音声ビームは壁の反射を介して本来スピーカがない側方や後方から聴取者に到達する。したがって、このスピーカアレイ装置を正面に設置することにより、聴取者の周囲から別々の音声が出力されているような感覚を与えることができる(後述図1参照。)。   This speaker array apparatus simultaneously outputs sound beams directed in different directions corresponding to each of the multi-channel audio signals from an array-shaped speaker installed in front of the listener. These sound beams reach the listener through the reflection of the wall from the side or the rear where there is no speaker. Therefore, by installing this speaker array device in the front, it is possible to give a feeling that different sounds are being output from around the listener (see FIG. 1 described later).

このようなスピーカアレイ装置では音場の形成に壁の反射という間接的な要素を用いているため、部屋の環境に大きく左右され音場の設定が難しい。
特許文献1ではこのスピーカアレイ装置の自動的な設定方法が記載されている。この装置では、テスト音声を入力とした音声ビームをスピーカアレイから放音し、聴取位置に設置したマイクからテスト音声を収音する旨の記載がある。また、このテスト音声の音声ビームの出力する方向を旋回させながら信号レベルの大きいピークを算出し、このピークに対応するビーム角度をマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを出力する方向として自動的に設定する旨の記載がある。
特開2006−13711
In such a speaker array device, an indirect element such as wall reflection is used to form a sound field, so that the setting of the sound field is difficult depending on the environment of the room.
Patent Document 1 describes an automatic setting method for the speaker array device. In this apparatus, there is a description that a sound beam having a test sound as an input is emitted from the speaker array and the test sound is picked up from a microphone installed at the listening position. Also, a peak with a high signal level is calculated while turning the direction in which the sound beam of the test sound is output, and the beam angle corresponding to this peak is automatically set as the direction in which the sound beam of the multi-channel audio signal is output. There is a statement to that effect.
JP 2006-13711 A

しかし、特許文献1の方法でもなお、スピーカアレイ装置の音声ビームの放音方向を設定する精度がよくないという問題があった。即ち、特許文献1の方法では、音量が大きいテスト音声ビームのビーム角度をマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを出力する方向として選択しているだけなので、設定すべきビーム角度を誤る場合があった。例えば、マルチチャンネルオーディオ信号の入力が想定する後方用チャンネルの音声ビームを、誤って前方用チャンネルに設定する可能性があった。また、このスピーカアレイ装置の設定時に、リスニングルームの周囲に車が通った場合等、他の音声による外乱ノイズに弱い問題があった。   However, the method of Patent Document 1 still has a problem that the accuracy of setting the sound beam emitting direction of the speaker array device is not good. That is, in the method of Patent Document 1, since the beam angle of the test sound beam having a high volume is only selected as the direction of outputting the sound beam of the multi-channel audio signal, the beam angle to be set may be wrong. For example, there is a possibility that the sound beam of the rear channel assumed by the input of the multi-channel audio signal is erroneously set to the front channel. Further, when setting the speaker array device, there is a problem that it is vulnerable to disturbance noise caused by other sounds, such as when a car passes around the listening room.

そこで、本発明は、スピーカアレイ装置の音声ビームの放音方向を設定すべきビーム角度をより正確に求めることができるスピーカアレイ装置及びスピーカアレイ装置の音声ビーム設定方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a speaker array device and a sound beam setting method for the speaker array device that can more accurately determine the beam angle at which the sound beam emitting direction of the speaker array device should be set. .

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。   The present invention has the following configuration as means for solving the above problems.

(1)本発明は、
マトリックス状またはライン状に配置された複数のスピーカを有するスピーカアレイと、
マルチチャンネルオーディオ信号の各チャンネルの音声信号を入力して、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、前記各チャンネルの信号毎に設定した方向へ指向させた音声ビームを各々生成し、これらの音声ビームを合成した信号を出力するオーディオ信号ビーム出力手段と、
テスト音声を入力し、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、所定の方向へテスト音声ビームを出力するテスト音声ビーム出力手段と、
前記テスト音声ビームの水平方向のビーム角度を所定の角度範囲で旋回させるよう前記テスト音声ビーム出力手段に指示するテスト音声ビーム方向指示手段と、
聴取位置に前後に並べて設置された2本のマイクを含み、前記テスト音声ビームの音声を含む音声を収音して収音信号を記録する収音手段と、
前記2本のマイクで収音した2つの収音信号の到達時間の先後を前記テスト音声ビームのビーム角度毎に判断して、このビーム角度に対応する音声ビームの到来方向が前記マイクの前方か後方かを判断する前後判断手段と、
前記テスト音声ビームのビーム角度毎に記録された収音信号中の波高値のピークを複数選択し、該選択したピークに対応するビーム角度を、前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの水平方向のビーム角度の候補として選択する候補選択手段と、
該候補として選択したビーム角度に対応する前記収音信号について前後判断手段が判断した前後方向と、前記マルチチャンネルオーディオ信号の入力がスピーカ出力を想定する前後方向と、を一致させて、前記選択したビーム角度の候補を前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度として設定する設定手段と、を備えたスピーカアレイ装置である。
(1) The present invention
A speaker array having a plurality of speakers arranged in a matrix or a line;
The audio signal of each channel of the multi-channel audio signal is input, the timing to output to each speaker of the speaker array is controlled, and the sound beam directed in the direction set for each signal of each channel is generated. Audio signal beam output means for outputting a signal obtained by synthesizing these sound beams;
A test sound beam output means for inputting a test sound and controlling a timing of outputting the sound to each speaker of the speaker array and outputting a test sound beam in a predetermined direction;
Test audio beam direction indicating means for instructing the test audio beam output means to turn a horizontal beam angle of the test audio beam within a predetermined angle range;
A sound collecting means that includes two microphones arranged side by side at the listening position, and that collects sound including the sound of the test sound beam and records a sound collecting signal;
The arrival time of the two sound pickup signals picked up by the two microphones is determined for each beam angle of the test sound beam, and whether the direction of arrival of the sound beam corresponding to the beam angle is the front of the microphone. Before and after judging means for judging whether it is backward,
A plurality of peak values in the picked-up signal recorded for each beam angle of the test sound beam are selected, and a beam angle corresponding to the selected peak is determined as a horizontal beam of the sound beam of the multi-channel audio signal. Candidate selection means for selecting as angle candidates;
The front-rear direction determined by the front-rear determination unit for the collected sound signal corresponding to the beam angle selected as the candidate is matched with the front-rear direction in which the input of the multi-channel audio signal assumes speaker output. And a setting means for setting a beam angle candidate as a beam angle of an audio beam of the multi-channel audio signal.

このように構成すれば、2本のマイクは前後方向に設置されているから、前後判断手段により、収音信号の到達時間の先後を判断して前記テスト音声ビームが到来した方向が前記マイクの前方か後方かを判断することができる。   According to this configuration, since the two microphones are installed in the front-rear direction, the front-rear determination unit determines the arrival time of the collected sound signal, and the direction in which the test sound beam arrives is determined by the microphone. It can be judged whether it is forward or backward.

また、候補選択手段により、前記2つの収音信号から収音信号のピークをマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの水平角の候補として選択することができ、この候補として選択したビーム角度の信号が前方であるか後方であるか判断する前後判断手段によって判断することができるため、前記マルチチャンネルオーディオ信号がスピーカ出力を想定する前後方向と、を一致させているので、マルチチャンネルオーディオ信号の各チャンネルの音声ビームを的確に設定することができる。   Further, the candidate selection means can select the peak of the sound pickup signal from the two sound pickup signals as a horizontal angle candidate of the sound beam of the multi-channel audio signal, and the signal of the beam angle selected as the candidate is forward. Therefore, the multi-channel audio signal matches the front-rear direction assuming the speaker output, so that each channel of the multi-channel audio signal is matched. The sound beam can be set accurately.

なお、ここで「前方」とは聴取者からスピーカアレイを見る方向であり、「後方」とはその逆方向をいうことにする。   Here, “front” refers to the direction of viewing the speaker array from the listener, and “rear” refers to the opposite direction.

(2)本発明は、
前記前後判断手段は、前記ビーム角度それぞれについて前記2本のマイクで収音した収音信号について相互相関関数を算出することにより前記到達時間の先後を判断する。
(2) The present invention
The front-rear determination unit determines the front and rear of the arrival time by calculating a cross-correlation function for the collected sound signals collected by the two microphones for each of the beam angles.

このように構成すれば、前記2つの収音信号の相互相関関数により、単に収音信号の頭部分を比較するよりも精度良く前記到達時間の先後を判断することができる。ここで、この相互相関関数は、例えば、後述の[数1]、[数3]で表すことができる。   If comprised in this way, the front and back of the said arrival time can be judged more accurately than the simple comparison of the head part of a sound-collection signal by the cross correlation function of the said two sound-collection signals. Here, the cross-correlation function can be expressed by, for example, [Equation 1] and [Equation 3] described later.

なお、前記ピークを前記到達時間差についての相互相関関数で代用することができる。2つの収音信号をa(t)、b(t)としたとき、これらの2信号の波形が時間差τで完全に一致するならば、a(t)、b(t)の相互相関関数はτにピークを持ち、これは波高値の2乗の積分値となる。このように相互相関関数でピークを求めると、ある時間にわたって各々の波形全体の相関による値で判定することになるため、波形と無関係なノイズに対して、ロバストな測定ができる。   Note that the peak can be substituted with a cross-correlation function for the arrival time difference. When the two sound pickup signals are a (t) and b (t), if the waveforms of these two signals completely match with the time difference τ, the cross-correlation function of a (t) and b (t) is There is a peak at τ, which is the integral value of the square of the peak value. When the peak is obtained with the cross-correlation function in this way, determination is made based on a value based on the correlation of each waveform over a certain period of time, so that robust measurement can be performed for noise unrelated to the waveform.

(3)本発明は、
マトリックス状またはライン状に配置された複数のスピーカを有するスピーカアレイと、
マルチチャンネルオーディオ信号の各チャンネルの信号を入力して、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、前記各チャンネルの信号毎に設定した方向へ指向させたマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを各々生成し、これらのマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを合成した信号を出力するマルチチャンネル音声ビーム出力手段と、を備えたスピーカアレイ装置に対して、
テスト音声を入力し、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、所定の方向へテスト音声ビームを出力するテスト音声ビーム出力ステップと、
前記テスト音声ビームの水平方向のビーム角度を所定の角度範囲で旋回させるよう前記テスト音声ビーム出力手段に指示するテスト音声ビーム方向指示ステップと、
聴取位置に前後に並べて設置された2本のマイクを用いて、前記テスト音声ビームのビーム角度毎に、前記テスト音声ビームの音声を収音して収音信号を記録する収音ステップと、
前記2本のマイクが収音した2つの収音信号の到達時間の先後を前記テスト音声ビームのビーム角度毎に判断して、このビーム角度に対応する前記テスト音声ビームが到来した方向が前記マイクの前方か後方かを判断する前後判断ステップと、
前記テスト音声ビームのビーム角度毎に記録された収音信号中の波高値のピークを複数選択し、該選択したピークに対応するビーム角度を、前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの水平方向のビーム角度の候補として選択する候補選択ステップと、
該候補として選択したビーム角度に対応する前記2つの収音信号について前後判断手段が判断した前後方向と、前記マルチチャンネルオーディオ信号の入力がスピーカ出力を想定する前後方向と、を一致させて、前記選択したビーム角度の候補を前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度として設定する設定ステップと、を行うスピーカアレイ装置の音声ビーム設定方法である。
(3) The present invention
A speaker array having a plurality of speakers arranged in a matrix or a line;
An audio beam of a multi-channel audio signal that is input to each channel of the multi-channel audio signal and is output in a direction set for each signal of each channel by controlling the timing of output to each speaker of the speaker array. And a multi-channel audio beam output means for outputting a signal obtained by synthesizing the audio beams of these multi-channel audio signals.
A test sound beam output step of inputting a test sound and controlling a timing of outputting to each speaker of the speaker array and outputting a test sound beam in a predetermined direction;
A test sound beam direction indicating step for instructing the test sound beam output means to turn a beam angle in a horizontal direction of the test sound beam within a predetermined angle range;
A sound collecting step of collecting sound of the test sound beam and recording a sound collecting signal for each beam angle of the test sound beam, using two microphones installed side by side at the listening position; and
The arrival time of the two sound pickup signals picked up by the two microphones is determined for each beam angle of the test sound beam, and the direction in which the test sound beam corresponding to the beam angle arrives is the microphone. Before and after determining whether the front or rear of the
A plurality of peak values in the picked-up signal recorded for each beam angle of the test sound beam are selected, and a beam angle corresponding to the selected peak is determined as a horizontal beam of the sound beam of the multi-channel audio signal. A candidate selection step for selecting as an angle candidate;
The front-rear direction determined by the front-rear determination unit for the two collected sound signals corresponding to the beam angle selected as the candidate is matched with the front-rear direction in which the input of the multi-channel audio signal assumes a speaker output, And a setting step of setting a selected beam angle candidate as a beam angle of a sound beam of the multi-channel audio signal.

本発明を実施すれば、(1)の作用、効果と同様の作用、効果を奏する。   If this invention is implemented, there exists an effect | action similar to the effect | action and effect of (1), and an effect.

本発明によれば、スピーカアレイ装置とリスニングルーム内の壁による音声の反射を用いて、聴取者の周囲から音声が出力されているような感覚を与えるマルチチャンネル音声を擬似的に再現するスピーカアレイ装置について、マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを的確に設定することができる。   According to the present invention, a speaker array that artificially reproduces multi-channel sound that gives a feeling as if sound is being output from the surroundings of a listener by using sound reflection by the speaker array device and a wall in the listening room. For the device, the sound beam of the multi-channel audio signal can be set accurately.

<スピーカアレイシステムの概略説明>
図1を用いて、スピーカアレイシステムの概略について説明する。図1は、スピーカアレイ装置から5チャンネルのマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを放音させる様子を上から見下ろした平面図である。スピーカアレイシステム1は、直方体状のリスニングルーム100の内部に聴取者であるリスナLの前方に、スピーカアレイ装置本体10と映像をスクリーンに映し出す映像装置109と、スピーカアレイ装置本体10の設定に用いるマイクセット2を備えている。ここで、「前方」とは聴取者であるリスナLからスピーカアレイ装置本体10を見る方向であり、「後方」とはその逆方向をいうことにする。
<Overview of speaker array system>
The outline of the speaker array system will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a plan view of a state in which a sound beam of a 5-channel multi-channel audio signal is emitted from the speaker array device as viewed from above. The speaker array system 1 is used for setting the speaker array apparatus main body 10, a video apparatus 109 that projects an image on a screen, and a speaker array apparatus main body 10 in front of a listener L who is a listener inside a rectangular parallelepiped listening room 100. A microphone set 2 is provided. Here, “front” refers to the direction of viewing the speaker array apparatus body 10 from the listener L who is the listener, and “rear” refers to the opposite direction.

このスピーカアレイシステム1は、アレイ状に配置された複数のスピーカを備えており、リスナLの前方にのみ設けたスピーカアレイ11と壁101〜104の反射を利用してマルチチャンネル音声をリスナLの周囲から聞こえるようにすることができる。このマルチチャンネル音声をそれぞれ独立して定位させるために、スピーカアレイ装置本体10は、互いに方向が異なる所定の方向に指向性を持たせたマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームをチャンネル毎に生成して出力する。   The speaker array system 1 includes a plurality of speakers arranged in an array, and multi-channel sound is transmitted from the listener L using the speaker array 11 provided only in front of the listener L and the reflection of the walls 101 to 104. It can be heard from the surroundings. In order to localize the multi-channel sound independently, the speaker array device body 10 generates and outputs a sound beam of a multi-channel audio signal having directivity in predetermined directions different from each other for each channel. To do.

具体的には、Cch(チャンネル)の音声ビームが正面(リスナL)に向けて放音され、Lch及びRchの音声ビームが聴取者から見てそれぞれ左右の仮想Lch105、仮想Rch106の位置で反射してリスナLの方へ放音される。さらに、SLch及びSRchの音声ビームは、リスナLから見て左右の壁面102、104、及び後方の壁面103で2回反射して、仮想SLch107、仮想SRch108からリスナLの方へ放音される。このように音声ビームを放音する方向を制御することで、これら仮想Lch105、仮想Rch106、仮想SLch107、仮想SRch108の位置にあたかもスピーカを配置したかのような感覚をリスナLに与えることができる。   Specifically, the Cch (channel) sound beam is emitted toward the front (listener L), and the Lch and Rch sound beams are reflected at the positions of the left and right virtual Lch 105 and virtual Rch 106 as viewed from the listener. To the listener L. Further, the sound beams of SLch and SRch are reflected twice by the left and right wall surfaces 102 and 104 and the rear wall surface 103 when viewed from the listener L, and are emitted from the virtual SLch 107 and the virtual SRch 108 toward the listener L. By controlling the direction in which the sound beam is emitted in this way, it is possible to give the listener L the feeling as if a speaker was placed at the position of the virtual Lch 105, virtual Rch 106, virtual SLch 107, and virtual SRch 108.

また、本実施形態のスピーカアレイシステム1は、ビーム角度を自動的に設定する機能を備えている。スピーカアレイ装置本体10からテスト音声を出力するとき、2本のマイクが前後になるように聴取位置に設置される。このマイクがテスト音声を収音した収音信号及びこれら収音信号の到達時間差に基づいてマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの水平方向のビーム角度を設定する。   Further, the speaker array system 1 of the present embodiment has a function of automatically setting the beam angle. When the test sound is output from the speaker array apparatus main body 10, the two microphones are installed at the listening position so as to be front and rear. The horizontal beam angle of the sound beam of the multi-channel audio signal is set based on the sound collection signal from which the microphone picks up the test sound and the arrival time difference between the sound collection signals.

<本実施形態のスピーカアレイシステムの構成>
図2を用いて、本発明の実施形態に係るスピーカアレイシステムの内部構成について説明する。図2はこの構成を示すブロック図である。以下の説明では、スピーカアレイ装置の一例として、5chサラウンドシステム用のものについて説明する。また、以下の説明では、5chサラウンドシステムにおいて、フロントの左チャンネルをL(Left)ch、フロントの右チャンネルをR(Right )ch、センタチャンネルをC(Center)ch、リアの左チャンネルをSL(SurroundLeft)ch、リアの右チャンネルをSR(Surround Right )chと称する。
<Configuration of Speaker Array System of the Present Embodiment>
The internal configuration of the speaker array system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing this configuration. In the following description, an example for a 5ch surround system will be described as an example of a speaker array device. In the following description, in a 5ch surround system, the front left channel is L (Left) ch, the front right channel is R (Right) ch, the center channel is C (Center) ch, and the rear left channel is SL ( SurroundLeft) ch and the rear right channel are called SR (Surround Right) ch.

スピーカアレイシステム1は、スピーカアレイ装置本体10と、スピーカアレイ装置本体10の設定に用いるマイクセット2を備えている。スピーカアレイ装置本体10は、5chマルチチャンネルオーディオ信号の外部入力端子として、Lch端子、Rch端子、SLch端子、SRch端子、Cch端子を備えている。スピーカアレイ装置本体10は、この5chマルチチャンネルオーディオ信号を入力として、各チャンネルの信号をそれぞれ所定の方向へ指向させた、5本の音声ビームの束である「マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビーム」を生成するビーム形成部111〜115と、これらのビーム形成部の出力を合成する加算器121〜12nと、スピーカアレイ13とシステム制御部14と記憶部15と操作部16と表示部17とA/Dコンバータ18を備えている。   The speaker array system 1 includes a speaker array device body 10 and a microphone set 2 used for setting the speaker array device body 10. The speaker array apparatus body 10 includes an Lch terminal, an Rch terminal, an SLch terminal, an SRch terminal, and a Cch terminal as external input terminals for 5ch multichannel audio signals. The speaker array device main body 10 receives the 5ch multi-channel audio signal as an input, and outputs a “multi-channel audio signal audio beam” which is a bundle of five audio beams in which the signals of each channel are respectively directed in a predetermined direction. Beam forming units 111 to 115 to be generated, adders 121 to 12n for combining outputs of these beam forming units, a speaker array 13, a system control unit 14, a storage unit 15, an operation unit 16, a display unit 17, and an A / A D converter 18 is provided.

図1に示すビーム形成部111〜115はいずれもスピーカアレイ12のスピーカ(301〜30n)に対応してn個分の遅延タップを有する遅延部31と、遅延部31の出力である遅延タップにそれぞれ接続するゲイン調整器331〜33nと各ゲイン調整器331〜335から出力された信号を加算する加算器121〜12nを備えており、それぞれ1つのマルチチャンネルオーディオ信号を入力として、所定の方向に指向させたマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを生成する。例えば、ビーム形成部111は、Cchのマルチチャンネルオーディオ信号を入力する。   Each of the beam forming units 111 to 115 shown in FIG. 1 has a delay unit 31 having n delay taps corresponding to the speakers (301 to 30n) of the speaker array 12, and a delay tap that is an output of the delay unit 31. Gain adjusters 331 to 33n connected to each other and adders 121 to 12n for adding the signals output from the respective gain adjusters 331 to 335 are provided, and one multi-channel audio signal is input as a predetermined direction. An audio beam of the directed multi-channel audio signal is generated. For example, the beam forming unit 111 inputs a Cch multi-channel audio signal.

このマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームは、ビーム制御処理部142が設定した遅延量に基づいて、遅延部31がスピーカアレイの各スピーカに出力するタイミング(遅延量)を調整することにより生成される。この音声ビームを出力すると、所定の方向では各スピーカに出力するタイミングが揃うので音声が大きく伝播され、その他の方向に伝搬した音声はこのタイミングが合わないため振り幅が減衰されて音声が小さくなるようにすることができる。したがって、この音声ビームの技術によれば、この方向へ指向性を持たせた音声を放音することができる。   The sound beam of the multi-channel audio signal is generated by adjusting the timing (delay amount) that the delay unit 31 outputs to each speaker of the speaker array based on the delay amount set by the beam control processing unit 142. When this sound beam is output, the sound is propagated greatly because the timing to be output to each speaker is aligned in a predetermined direction, and the sound propagated in the other direction does not match this timing, so the amplitude is attenuated and the sound is reduced. Can be. Therefore, according to the sound beam technology, it is possible to emit sound having directivity in this direction.

遅延部31はリングバッファなどで構成でき、各スピーカに出力するタイミング(遅延量)を調整する。ビーム形成部121〜125のそれぞれの遅延部31は、いずれもマルチチャンネルオーディオ信号入力のうちから1つの音声信号を入力し、この入力した音声信号は遅延部31を構成するリングバッファに記録され、それぞれの遅延タップではこのリングバッファに記録されたデータをビーム制御処理部142が指示した量だけ遅延させて読み出す。これにより、1つの音声信号入力を遅延させた音声信号の出力がスピーカアレイ13の各スピーカ301〜30nに対応して生成され、ゲイン調整器331〜33nに出力される。
また、ゲイン調整器331〜33nは、遅延部31の出力信号のゲインを調整する。
加算器121〜12nは、スピーカアレイ13の各スピーカ301〜30n毎にビーム形成部111〜115の出力を合成する。また、図示しないアンプにより、加算器121〜12nの出力が増幅されて、スピーカアレイ13に出力される。
The delay unit 31 can be composed of a ring buffer or the like, and adjusts the timing (delay amount) output to each speaker. Each of the delay units 31 of the beam forming units 121 to 125 inputs one audio signal from among the multi-channel audio signal inputs, and the input audio signal is recorded in a ring buffer constituting the delay unit 31, In each delay tap, the data recorded in the ring buffer is read with a delay by an amount instructed by the beam control processing unit 142. As a result, an output of the audio signal obtained by delaying one audio signal input is generated corresponding to each of the speakers 301 to 30n of the speaker array 13, and is output to the gain adjusters 331 to 33n.
The gain adjusters 331 to 33n adjust the gain of the output signal of the delay unit 31.
The adders 121 to 12n combine the outputs of the beam forming units 111 to 115 for each of the speakers 301 to 30n of the speaker array 13. Further, the outputs of the adders 121 to 12n are amplified by an amplifier (not shown) and output to the speaker array 13.

スピーカアレイ13は、マトリクス状、または1列に並べたスピーカ301〜30nと図示しないパワーアンプを備えており(後述、図2参照。)、加算器121〜125から出力された音声信号をこのパワーアンプを介して音声に変換し放音する。このスピーカアレイ11によりマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの合成音声が放音されると、この各チャンネルの音声信号入力に対応して、それぞれ図1で説明した方向に指向させた音声ビームが同時に放音される。   The speaker array 13 includes speakers 301 to 30n arranged in a matrix or in a row and a power amplifier (not shown) (see FIG. 2 described later), and the audio signals output from the adders 121 to 125 are supplied to this power. The sound is converted into sound through an amplifier and emitted. When the synthesized sound of the sound beam of the multi-channel audio signal is emitted by the speaker array 11, the sound beam directed in the direction described with reference to FIG. 1 is simultaneously emitted corresponding to the sound signal input of each channel. Sounded.

システム制御部14は、ユーザI/F処理部141、ビーム制御処理部142、及び測定データ分析処理部143を備えている。
ユーザI/F処理部141は、操作部16で受け付けた操作に応じて、制御信号をスピーカアレイシステム1の各部へ出力する。また、ユーザI/F処理部141は、装置の状況に応じて聴取者に報知すべき内容を表示部16へ出力する。
The system control unit 14 includes a user I / F processing unit 141, a beam control processing unit 142, and a measurement data analysis processing unit 143.
The user I / F processing unit 141 outputs a control signal to each unit of the speaker array system 1 according to the operation received by the operation unit 16. Further, the user I / F processing unit 141 outputs contents to be notified to the listener to the display unit 16 according to the status of the apparatus.

ビーム制御処理部142は、各マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度の設定を行う。具体的には、ビーム制御処理部142は遅延部31に設定する遅延量データを記憶部15から参照して、遅延部31に出力する。   The beam control processing unit 142 sets the beam angle of the sound beam of each multi-channel audio signal. Specifically, the beam control processing unit 142 refers to the delay amount data set in the delay unit 31 from the storage unit 15 and outputs the data to the delay unit 31.

またビーム制御処理部142を含むシステム制御部14は、各マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度を設定する機能がある。この機能を実行させる音声ビーム設定モード実行時に、ビーム制御処理部142は、ビーム形成部111〜115のうちの1つのビーム形成部111へテスト音声を入力して、スピーカアレイ11から出力させるテスト音声ビームの方向を水平方向に旋回させる。ビーム制御処理部142はこのテスト音声ビームのビーム角度を設定すると共に、測定データ分析処理部143の分析結果を基に各マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度を設定する。   The system control unit 14 including the beam control processing unit 142 has a function of setting the beam angle of the sound beam of each multi-channel audio signal. When executing the sound beam setting mode for executing this function, the beam control processing unit 142 inputs test sound to one of the beam forming units 111 to 115 and outputs it from the speaker array 11. Turn the beam direction horizontally. The beam control processing unit 142 sets the beam angle of the test audio beam, and sets the beam angle of the audio beam of each multi-channel audio signal based on the analysis result of the measurement data analysis processing unit 143.

測定データ分析処理部143は、前述した音声ビーム設定モードの実行時に、マイクセット2で収音したテスト音声信号を基にして、マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームに最適なビーム角度を決定する。このビーム角度の設定のため、測定データ分析処理部143は、テスト音声ビームのビーム角度を旋回させるようビーム制御処理部142に指示して所定の角度ステップでテスト音声ビームを放音させ、この放音されたテスト音声ビームをマイクセット2で収音して記憶部15に記憶させる。測定データ分析処理部143は、音声信号の収集が完了すると、記憶部15に記憶させた2つのマイクの収音信号をテスト音声ビームのビーム角度毎に読み出して、これらの相互相関を計算する。この相互相関関数の大小により、マイクに到達した音声ビームの到来方向を推定すると共に、この到来方向の推定を基に、各チャンネルの音声ビームに適切なビーム角度を設定する。詳細は後述する。   The measurement data analysis processing unit 143 determines an optimum beam angle for the sound beam of the multi-channel audio signal based on the test sound signal collected by the microphone set 2 when the sound beam setting mode described above is executed. In order to set the beam angle, the measurement data analysis processing unit 143 instructs the beam control processing unit 142 to rotate the beam angle of the test audio beam, and emits the test audio beam at a predetermined angle step. The sounded test sound beam is picked up by the microphone set 2 and stored in the storage unit 15. When the collection of the audio signal is completed, the measurement data analysis processing unit 143 reads out the collected sound signals of the two microphones stored in the storage unit 15 for each beam angle of the test audio beam, and calculates their cross correlation. Based on the magnitude of the cross-correlation function, the arrival direction of the sound beam that has reached the microphone is estimated, and an appropriate beam angle is set for the sound beam of each channel based on the estimation of the arrival direction. Details will be described later.

記憶部15は、ROM及びRAMを備え、各種の制御データを記憶すると共に、A/Dコンバータ18からシステム制御部14を介して出力されたディジタル音声信号を記憶する。例えば、記憶部15は遅延部31に設定すべき遅延量データを格納しており、ビーム形成部111〜115は、これに基づいて所定の方向に指向させた音声ビームを生成する。また、記憶部15は、聴取者からの各種の設定入力を受け付けてシステム制御部14へ入力に応じた信号を出力する。   The storage unit 15 includes a ROM and a RAM, stores various control data, and stores a digital audio signal output from the A / D converter 18 via the system control unit 14. For example, the storage unit 15 stores delay amount data to be set in the delay unit 31, and the beam forming units 111 to 115 generate a sound beam directed in a predetermined direction based on the delay amount data. The storage unit 15 accepts various setting inputs from the listener and outputs signals corresponding to the inputs to the system control unit 14.

操作部16は、システム制御部14に各種の動作を指示する。操作部16は、例えばマルチチャンネルオーディオ信号入力を処理してスピーカアレイ13から音声を放音するように指示したり、この音声の音量を調整するよう指示したり、マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームがビーム角度を調整するための音声ビーム設定モードの実行を指示したりすることができる。   The operation unit 16 instructs the system control unit 14 to perform various operations. For example, the operation unit 16 processes multi-channel audio signal input to instruct to emit sound from the speaker array 13, instructs to adjust the volume of the sound, and the sound beam of the multi-channel audio signal is transmitted. It is possible to instruct execution of a sound beam setting mode for adjusting the beam angle.

表示部17は、システム制御部14から出力された制御信号に基づいてリスナLに伝達する内容を表示する。   The display unit 17 displays the content transmitted to the listener L based on the control signal output from the system control unit 14.

A/Dコンバータ18は、マイクセット2が収音した2つのアナログの収音信号をディジタル音声信号(収音信号データ)に変換して、システム制御部14へ出力する。   The A / D converter 18 converts the two analog sound pickup signals picked up by the microphone set 2 into digital sound signals (sound pickup signal data), and outputs them to the system control unit 14.

マイクセット2は、2本の無指向性のマイクを備え、A/Dコンバータ18に接続されており、音声ビーム設定モード実行時にスピーカアレイ11から放音されたテスト音声を収音して、これを電気信号に変換する。マイクセット2は、音声ビーム設定モード実行時に用いるものであり、このときマイクセット2は、ユーザUにより、リスナLの前後方向、即ち、リスナLとスピーカアレイ装置本体10を結ぶ直線の方向に設置された状態で使用される。マイクセット2は、音声ビーム設定モード実行時にテスト音声を収音して電気信号に変換し、テスト音声の収音信号を得る。   The microphone set 2 includes two omnidirectional microphones and is connected to the A / D converter 18. The microphone set 2 collects the test sound emitted from the speaker array 11 when the sound beam setting mode is executed. Is converted into an electrical signal. The microphone set 2 is used when the sound beam setting mode is executed. At this time, the microphone set 2 is installed by the user U in the front-rear direction of the listener L, that is, in the direction of the straight line connecting the listener L and the speaker array apparatus body 10. It is used in the state that was done. The microphone set 2 picks up the test sound and converts it into an electrical signal when the sound beam setting mode is executed, and obtains a sound collection signal of the test sound.

次に、図3を用いて、マイクセット2の設置位置とマイクセット2の構成例について説明する。図3(A)はマイクセット2の設置位置を表しており、図1の位置関係に対応している。図3(B)は図3(A)のマイクセット2の構成例のA−A矢視図(90度回転図)を表している。図3(A)に示すように、マイクセット2は、図1のリスナLの位置に、リスナLとスピーカアレイ装置本体10を結ぶ直線上にマイク21、22を並べて設置する。このとき、マイクセット2の高さは、聴取者の聴取位置に合わせると良い。図3(B)に示すように、マイクセット2は、前方のマイク21と後方のマイク22とこれを支える支持台23と支持台23を立てる脚24を備えている。   Next, an installation position of the microphone set 2 and a configuration example of the microphone set 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows the installation position of the microphone set 2 and corresponds to the positional relationship of FIG. FIG. 3B shows an AA arrow view (90-degree rotation diagram) of the configuration example of the microphone set 2 of FIG. As shown in FIG. 3A, the microphone set 2 has microphones 21 and 22 arranged side by side on a straight line connecting the listener L and the speaker array apparatus body 10 at the position of the listener L in FIG. At this time, the height of the microphone set 2 is preferably adjusted to the listening position of the listener. As shown in FIG. 3B, the microphone set 2 includes a front microphone 21, a rear microphone 22, a support base 23 that supports the microphone 21, and a leg 24 that stands the support base 23.

このようにマイクセット2を構成し、これを聴取位置に設置することにより、テスト音声ビームがマイク21、22によって収音された時間差である到達時間差から、音声ビームが到来した方向が、前方か後方かを判断することができる。この到達時間差は、具体的には、マイク21、22で得られた2つのテスト音声の収音信号の相互相関関数が最大値となるときの時間差から求めることができる。   By configuring the microphone set 2 in this way and installing it at the listening position, the direction in which the sound beam arrives from the arrival time difference, which is the time difference in which the test sound beam was picked up by the microphones 21 and 22, is forward. It can be determined whether it is backward. Specifically, the arrival time difference can be obtained from the time difference when the cross-correlation function of the collected sound signals of the two test voices obtained by the microphones 21 and 22 becomes the maximum value.

次に、図4を用いてスピーカアレイの配置例について説明する。図4はこの配置図であり、(A)はマトリックス状にスピーカを配置した場合、(B)はライン状にスピーカを3列配置した場合(マトリックス状配置)、(C)はライン状にスピーカを3列配置し、2列目のスピーカをずらした配置にした場合(ハニカム状配置)である。   Next, an arrangement example of the speaker array will be described with reference to FIG. 4A and 4B are diagrams showing this arrangement. FIG. 4A shows a case where speakers are arranged in a matrix, FIG. 4B shows a case where three rows of speakers are arranged in a line (matrix arrangement), and FIG. 4C shows a speaker in a line. Is arranged in three rows and the speakers in the second row are shifted (honeycomb-like arrangement).

ここで、図4に示すようにスピーカアレイ11は、複数(n個)のスピーカ30が1つのパネルにおいてライン状に所定の配列で配置したものであり、各スピーカからサラウンド音声を出力するタイミングをチャンネル毎に調整してビーム状に放射し、マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームが壁面など任意の位置で焦点を結ぶように遅延制御する。そして、各チャンネルの音声をスピーカアレイシステム1が設置された部屋の壁に反射させることで、任意の点に音源を作り出し、マルチチャンネル音声の音場を形成する。   Here, as shown in FIG. 4, the speaker array 11 includes a plurality of (n) speakers 30 arranged in a predetermined arrangement in a line on one panel, and the timing of outputting surround sound from each speaker is set. It is adjusted for each channel and radiated in the form of a beam, and delay control is performed so that the sound beam of the multi-channel audio signal is focused at an arbitrary position such as a wall surface. Then, the sound of each channel is reflected on the wall of the room where the speaker array system 1 is installed, thereby creating a sound source at an arbitrary point and forming a sound field of multi-channel sound.

<マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの設定方法の説明>
次に、図5〜図7を用いてマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの設定方法について説明する。
まず、図5を用いて、マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームに設定するビーム角度を求める前提として、この音声ビームに設定するビーム角度の適否について例示する。図5は、音声ビームがマイクセット2に到来する方向の適否を説明するための図であり、符号及び位置関係は図3と対応している。
<Description of setting method of multi-channel audio signal sound beam>
Next, a method for setting an audio beam of a multi-channel audio signal will be described with reference to FIGS.
First, the suitability of the beam angle set for the sound beam will be exemplified as a premise for obtaining the beam angle set for the sound beam of the multi-channel audio signal with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the suitability of the direction in which the sound beam arrives at the microphone set 2, and the reference numerals and positional relationships correspond to those in FIG. 3.

図5でテスト音声ビームのビーム角度θ=θ1の場合、音声ビーム42は左壁102で反射してからマイクセット2に到達するので、Lchの音声ビームのビーム角度として適切である。一方、テスト音声ビームのビーム角度θ=θ6の場合、音声ビーム42は左壁102及び右壁104で反射してからマイクセット2に到達するので、逆方向から音像が定位することになり、Lチャンネルの音声ビームのビーム角度としては不適切である。   When the beam angle θ of the test sound beam in FIG. 5 is θ = θ1, the sound beam 42 is reflected by the left wall 102 and then reaches the microphone set 2, which is appropriate as the beam angle of the Lch sound beam. On the other hand, when the beam angle θ = θ6 of the test sound beam, the sound beam 42 is reflected by the left wall 102 and the right wall 104 and then reaches the microphone set 2, so that the sound image is localized from the opposite direction, L It is inappropriate as the beam angle of the sound beam of the channel.

図5でテスト音声ビームのビーム角度θ=θ2の場合、テスト音声ビームは左壁102及び後壁103で反射してからマイクセット2に到達するので、SLchの音声ビームを出力するビーム角度としては適切であり、SLchの音声ビームのビーム角度に設定することができる。   When the test audio beam angle θ = θ2 in FIG. 5, the test audio beam is reflected by the left wall 102 and the rear wall 103 and then reaches the microphone set 2. Therefore, the beam angle for outputting the SLch audio beam is Appropriate and can be set to the beam angle of the SLch audio beam.

図5でテスト音声ビームのビーム角度θ=θ3の場合、の音声ビーム41は直接マイクセット2に到達するので、Cchの音声ビームのビーム角度として適切である。   In the case where the beam angle θ of the test sound beam in FIG. 5 is θ = θ3, the sound beam 41 directly reaches the microphone set 2 and is therefore suitable as the beam angle of the Cch sound beam.

また、テスト音声ビームのビーム角度θ=θ4、θ5については、以上で説明したθ3、θ2と同様、それぞれSRch、Rchの音声ビームのビーム角度として適切である。   Further, the beam angles θ = θ4 and θ5 of the test sound beam are appropriate as the beam angles of the SRch and Rch sound beams, respectively, similarly to θ3 and θ2 described above.

図6は、スピーカアレイ装置のマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビーム設定方法の説明図である。
図6(A)を用いて、ビーム制御処理部142がテスト音声ビームを旋回する方法について具体的に説明する。図6(A)はマイク配置とビーム旋回を説明する図である。スピーカアレイ装置本体10及びマイクセット2の設置が完了して、音声ビーム設定モードが設定されると、ビーム制御処理部142は、図6(A)に示すように、スピーカアレイ11をリスニングルーム100の上方から見てスピーカアレイ11の前面と平行な一方の方向(以下、0度方向と称する。)から、他方の方向(以下、180度方向と称する。)まで、テスト音声ビームのビーム角度θを所定角度刻み(例えば2度刻み)で旋回させる。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an audio beam setting method for multi-channel audio signals of the speaker array device.
A method in which the beam control processing unit 142 turns the test sound beam will be specifically described with reference to FIG. FIG. 6A is a diagram for explaining microphone arrangement and beam turning. When the installation of the speaker array apparatus body 10 and the microphone set 2 is completed and the sound beam setting mode is set, the beam control processing unit 142 moves the speaker array 11 to the listening room 100 as shown in FIG. From one direction parallel to the front surface of the speaker array 11 (hereinafter referred to as 0 degree direction) to the other direction (hereinafter referred to as 180 degree direction). Is turned in predetermined angle increments (for example, in increments of 2 degrees).

このとき、ビーム制御処理部142は、スピーカアレイ11の前面の0度から180度までの間のビーム角度毎にテスト音声をビーム形成部111〜115のうちの1つであるビーム形成部111に入力して、テスト音声ビームを放音させる。システム制御部14は、2つのマイク21、22でそれぞれ収音信号をビーム角度毎に収音し、2つの収音信号データをビーム角度毎に格納する。測定データ分析処理部143はこの格納したデータを記憶部15からデータを読み出して、テスト音声ビームの角度θ毎に2つの収音信号データの相互相関関数を求める。   At this time, the beam control processing unit 142 sends the test sound to the beam forming unit 111 that is one of the beam forming units 111 to 115 for each beam angle between 0 degrees and 180 degrees on the front surface of the speaker array 11. Enter and emit a test sound beam. The system control unit 14 collects the collected sound signals for each beam angle by the two microphones 21 and 22 and stores the two collected sound signal data for each beam angle. The measurement data analysis processing unit 143 reads the stored data from the storage unit 15 and obtains a cross-correlation function between the two collected sound signal data for each angle θ of the test sound beam.

なお、音声ビーム設定モードの実行の時に出力するテスト音声は、自己相関性がないものを選択する。例えばホワイトノイズのように自己相関性がない音波などが好適である。TSP(タイムストレッチドパルス)でも良い。   Note that the test sound output when executing the sound beam setting mode is selected to have no autocorrelation. For example, sound waves having no autocorrelation such as white noise are suitable. TSP (time stretched pulse) may be used.

次に、図6(B)を用いて、この相互相関関数を求める方法について説明する。図6(B)は、横軸が相互の時間差τ[ミリ秒]、2つのマイクの収音信号の相互相関関数をプロットしたグラフである。相互相関関数を求めた結果、相互の相関がある場合には、ピーク51が得られ、このピークが観測される時間差τが、マイクセット2の2つのマイク21、22の到達時間差となる。時間差τは同図では正方向であるが、正負両方の場合があり、この正負により到来した方向を判断することができる。   Next, a method for obtaining this cross-correlation function will be described with reference to FIG. FIG. 6B is a graph in which the horizontal axis plots the mutual time difference τ [milliseconds] of the two microphones and the cross-correlation function of the collected sound signals of the two microphones. As a result of obtaining the cross-correlation function, when there is mutual correlation, a peak 51 is obtained, and the time difference τ at which this peak is observed is the arrival time difference between the two microphones 21 and 22 of the microphone set 2. Although the time difference τ is positive in the figure, there are cases where it is both positive and negative, and the direction of arrival can be determined by this positive / negative.

まず、連続時間tについての相互相関関数について説明する。連続時間tの関数をa(t)、b(t)とすると、時間差τずらせた両者の相互相関関数Rab(τ)は、a(t)、b(t+τ)相互の積を時間で積分したものであり、以下のように表せる。 First, the cross-correlation function for the continuous time t will be described. When the function of the continuous time t is a (t) and b (t), the cross-correlation function R ab (τ) shifted by the time difference τ is obtained by integrating the product of a (t) and b (t + τ) with time. It can be expressed as follows.

Figure 2007300404
Figure 2007300404

この相互相関関数Rab(τ)は、a(t)と、b(t)を時間差τずらせたb(t+τ)が仮に一致すればその値が最大となる。τを変化させて、相互相関関数Rab(τ)が最大値となる時間差τを計算すれば、a(t)、b(t)が収音信号とすれば到達時間差を求めることができる。この到達時間差の絶対値が最大値となるのは、音声が真正面から来た場合または真後ろから来た場合であり、この値はマイク21、22間距離Lを音速340m/秒で除算した時間(これをτmaxとする。)である。したがって、到達時間差をTとして、Tは、−τmax≦τ≦τmaxの範囲でこの関数を求め、この関数の値が最大となるときのτで求められる。即ち、以下の式で求めることができる。 The cross-correlation function R ab (τ) is maximized if a (t) and b (t + τ) obtained by shifting the time difference τ by b (t) temporarily match. If the time difference τ at which the cross-correlation function R ab (τ) becomes the maximum value is calculated by changing τ, the arrival time difference can be obtained if a (t) and b (t) are sound pickup signals. The absolute value of the arrival time difference is the maximum value when the voice comes from the front or from the back, and this value is the time obtained by dividing the distance L between the microphones 21 and 22 by the speed of sound 340 m / sec ( This is referred to as τ max .). Accordingly, assuming that the arrival time difference is T, T is obtained in the range of −τ max ≦ τ ≦ τ max , and is obtained as τ when the value of this function is maximized. That is, it can be obtained by the following equation.

Figure 2007300404
Figure 2007300404

実際には、前述のとおりテスト音声の収音信号は実際には離散の値の収音信号データであるから、マイク21(前方)、マイク22(後方)の収音信号をz関数でそれぞれa(z)、b(z)と表し、サンプリングタイムをspとすれば、以下のとおりとなる。   Actually, since the collected sound signal of the test sound is actually collected signal data of discrete values as described above, the collected sound signals of the microphone 21 (front) and the microphone 22 (rear) are each expressed as az function. If (z) and b (z) are represented and the sampling time is sp, the result is as follows.

Figure 2007300404
Figure 2007300404

また、離散関数a(z)、b(z)を用いた場合も、到達時間差Tは、前述の[数2]を用いて計算できる。ただし、応答データは有限の長さであるからその範囲でこれを求めればよい。   Also, when the discrete functions a (z) and b (z) are used, the arrival time difference T can be calculated using the above-described [Equation 2]. However, since the response data has a finite length, it may be obtained within that range.

このようにして計算した到達時間差Tは、前述のとおり、正負いずれの場合もありうる。このTの正負により、マイク21、22に届いた音声が到達した方向が前方からなのか後方からなのかを判断できる。これを図6(B)を用いて説明する。例えば、仮に前方のマイク21の収音信号a(z)が後方のマイク22の収音信号b(z)に対してT(T>0)速く到達したとすれば、a(z)とb(z+T/sp)は略同じ信号になるから、相互相関関数Rab(τ)はこのTで最大の値となり、図6(B)のピーク51のようにTは正の値Tとなる。逆にb(z)の方がT(T>0)遅く到達したとすれば、a(z)とb(z+(−T/sp))は略同じ信号になり、図6(B)のピーク52のようにTは負の値−Tとなる。 The arrival time difference T calculated in this way can be positive or negative as described above. Based on the sign of T, it can be determined whether the direction in which the sound that has reached the microphones 21 and 22 has arrived is from the front or the rear. This will be described with reference to FIG. For example, if the sound collection signal a (z) of the front microphone 21 reaches T 0 (T 0 > 0) faster than the sound collection signal b (z) of the rear microphone 22, a (z) And b (z + T 0 / sp) are substantially the same signal, the cross-correlation function R ab (τ) is the maximum value at this T 0 , and T is a positive value like the peak 51 in FIG. T 0 become. On the other hand, if b (z) arrives later by T 1 (T 1 > 0), a (z) and b (z + (− T 1 / sp)) are substantially the same signal, and FIG. Like the peak 52 in B), T has a negative value -T 1 .

さらに、測定データ分析処理部143は、テスト音声ビームのビーム角度θ毎にこれらの相互相関関数Rab(τ)を求める。Rab(τ)の関数はテスト音声ビームのビーム角度θ毎に求まるから、ビーム角度の相互相関関数をRabθ(τ)と表す。また、前述の到達時間差Tもθを引数に加えT(θ)とする。 Further, the measurement data analysis processing unit 143 obtains these cross-correlation functions R ab (τ) for each beam angle θ of the test sound beam. Since the function of R ab (τ) is obtained for each beam angle θ of the test sound beam, the cross-correlation function of the beam angle is expressed as R abθ (τ). The arrival time difference T described above is also T (θ) by adding θ to the argument.

ここで、Rabθ(T(θ))は、周囲の雑音や外乱が全くない理想的な場合には、マイクセット2の周囲でテスト音声を1本のマイクで測定した音声信号の波高値の2乗を計算していることになる。即ち、Rabθ(T(θ))はマイクセット2での音量の代替値となる。このように相互相関関数でピークを求めると、ある時間にわたって各々の波形全体の相関による値で判定することになるため、波形と無関係なノイズに対して、ロバストに音声信号の波高値の2乗を計算することができる。 Here, R abθ (T (θ)) is the peak value of the sound signal obtained by measuring the test sound with one microphone around the microphone set 2 in an ideal case where there is no ambient noise or disturbance. You are calculating the square. That is, R abθ (T (θ)) is an alternative value for the volume in the microphone set 2. When the peak is obtained by the cross-correlation function in this way, determination is made based on the correlation value of each waveform over a certain period of time, so that robustness is obtained by squaring the peak value of the audio signal against noise unrelated to the waveform. Can be calculated.

測定データ分析処理部143は、マイクセット2での音量の代替値として、Rabθ(T(θ))をa(t)の測定時間Tnで除算したR(T(θ))を計算し、T(θ)、T(θ)の正負とセットにして、記憶部15に格納する。 The measurement data analysis processing unit 143 calculates R (T (θ)) obtained by dividing R abθ (T (θ)) by the measurement time Tn of a (t) as an alternative value of the volume in the microphone set 2, A set with the positive and negative of T (θ) and T (θ) is stored in the storage unit 15.

以上の説明を基に、図6(C)を用いて、R(T(θ))からビーム角度を定める方法について説明する。図6(C)は、横軸がテスト音声ビームのビーム角度θ、縦軸が各ビーム角度での相互相関関数の最大値の値を測定時間で除算した値R(T(θ))をプロットしたグラフである。収音されるまでに壁で反射した回数に応じて、マイクセット2で収音される音声の音量は小さくなるから、リスニングルーム100の形状が直方体で壁が均一であれば、図6(C)に示すような結果が得られるはずである。ここで図5(A)に示すようにテスト音声ビーム41〜46を設定すると、直接リスナLに到来するテスト音声ビーム41の音量は大きく、次いで1回反射して到来するテスト音声ビーム42、45、次いで2回反射して到来するテスト音声ビーム43、44、46(この46と左右対称のものも含む。)の順に音量が小さくなる。これに伴い、R(T(θ))も小さくなると想定されるから、図6(C)のピーク410〜460は、図5のテスト音声ビーム41〜46に対応していると推定できる。   Based on the above description, a method for determining the beam angle from R (T (θ)) will be described with reference to FIG. In FIG. 6C, the horizontal axis represents the beam angle θ of the test sound beam, and the vertical axis represents the value R (T (θ)) obtained by dividing the maximum value of the cross-correlation function at each beam angle by the measurement time. It is a graph. Since the volume of the sound collected by the microphone set 2 is reduced according to the number of reflections by the wall before the sound is collected, if the listening room 100 has a rectangular parallelepiped shape and the wall is uniform, FIG. The result should be as shown in Here, when the test sound beams 41 to 46 are set as shown in FIG. 5A, the volume of the test sound beam 41 that directly reaches the listener L is large, and then the test sound beams 42 and 45 that are reflected once and arrive. Then, the sound volume decreases in the order of the test sound beams 43, 44, and 46 (including those that are symmetrical with 46) that are reflected twice. Accordingly, it is assumed that R (T (θ)) also becomes smaller, so it can be estimated that the peaks 410 to 460 in FIG. 6C correspond to the test sound beams 41 to 46 in FIG.

そこで、図6(C)に示すように、ピーク410〜460に対応するテスト音声ビームのビーム角度θa1〜θa7のうちのいずれかをマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームに設定するビーム角度とする。ここで、本実施形態のスピーカアレイシステム1では、前述のとおり少なくともリスナLに対してテスト音声が到来した方向が前後いずれなのかを判断できるから、このテスト音声が到来した方向に対応するテストビームの角度範囲をのうち、後方の壁103からテスト音声が到来する角度範囲53、54を計算して、これらのピークを区分する。   Therefore, as shown in FIG. 6C, one of the beam angles θa1 to θa7 of the test sound beam corresponding to the peaks 410 to 460 is set as the beam angle set to the sound beam of the multichannel audio signal. Here, in the speaker array system 1 of the present embodiment, as described above, it is possible to determine whether the direction in which the test sound has arrived at least with respect to the listener L is the front or back, so that the test beam corresponding to the direction in which the test sound has arrived. The angle ranges 53 and 54 in which the test sound arrives from the rear wall 103 are calculated, and these peaks are divided.

このようにピークを区分すると、音声ビームに設定するビーム角度は、以下のとおりになる。前方真ん中の直接音を測定している最も大きいピーク410に対応するθa3をCchに設定する。また、後方の壁103からテスト音声が到来する角度範囲53、54に含まれるピーク430、440に対応するθa2、θa4をSLch、SRchに設定する。さらに、Lchを角度範囲53以外の左の方のピーク420、460に対応するθa1、θa6のいずれかをLchに設定し、角度範囲54以外の右の方のピーク450、461に対応するθa5、θa7のいずれかをRchに設定する。   When the peaks are divided in this way, the beam angle set for the sound beam is as follows. Θa3 corresponding to the largest peak 410 measuring the direct sound in the front middle is set to Cch. Also, θa2 and θa4 corresponding to the peaks 430 and 440 included in the angle ranges 53 and 54 where the test sound comes from the rear wall 103 are set to SLch and SRch. Further, Lch is set to any one of θa1 and θa6 corresponding to the left peaks 420 and 460 other than the angle range 53, and La and θa5 corresponding to the right peaks 450 and 461 other than the angle range 54 are set. Any one of θa7 is set to Rch.

Lch、Rchについては、さらにピーク420、450、460、461に対応するθa1、θa6、θa5、θa7からピークを絞り込む。図5のテスト音声ビーム46のようにLchを設定してしまった場合、2回反射して左右逆側の壁から聞こえることになり音像定位を害するから、これを防止する必要がある。そこで、測定データ分析処理部143は、後方からテスト音声が到来したテスト音声ビームのビーム角度の範囲である角度範囲53、54の外側のテスト音声ビームのビーム角度0≦θ≦min(θL−)、max(θR−)≦θ≦180)のうち、min(θL−)、max(θR−)に一番近い方のピーク420、450に対応するθa1、θa5をそれぞれLch、Rchのビーム角度として決定する。 For Lch and Rch, the peaks are further narrowed down from θa1, θa6, θa5, and θa7 corresponding to the peaks 420, 450, 460, and 461. When the Lch is set like the test sound beam 46 in FIG. 5, it is reflected twice and is heard from the wall on the opposite side of the left and right, and this impairs the sound image localization. This needs to be prevented. Therefore, the measurement data analysis processing unit 143 has a beam angle 0 ≦ θ ≦ min (θ L− of the test audio beam outside the angle ranges 53 and 54 that are the beam angle ranges of the test audio beam from which the test audio has arrived from the rear. ), Max (θ R− ) ≦ θ ≦ 180), θa 1 and θa 5 corresponding to the peaks 420 and 450 closest to min (θ L− ) and max (θ R− ) are respectively Lch and Rch. Is determined as the beam angle.

なお、図6(B)にはノイズを除去したデータを示しているが、実際にはノイズなどにより測定データの波形は歪んだり細かく波形が変化したりする。また、図6(C)に示すグラフの横軸をビーム角度、縦幅をマイクセット2で収音した音声データのゲインに設定している。音声データから複数のピークを容易に検出するために、壁に反射した回数が2回までの音声ビームのみを検出できるレベルに閾値を設定する。   Although FIG. 6B shows data from which noise has been removed, the waveform of measurement data is actually distorted or finely changed due to noise or the like. Also, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 6C is set to the beam angle, and the vertical width is set to the gain of the audio data collected by the microphone set 2. In order to easily detect a plurality of peaks from the audio data, a threshold is set to a level at which only an audio beam that has been reflected by the wall up to two times can be detected.

また、ピークが十分現れない場合には、SL、SRchについては、角度範囲53、54の中のR(T(θ))の最大値、またはこの角度範囲の中でテスト音声ビームの角度θの真ん中をとり、Lch、Rchについては、角度範囲53、54の範囲外で、R(T(θ))の極大値のうち最も角度範囲53、54に近いものをとるようにする。このように仮にピークが現れない場合でも、この音声ビームの角度の設定では、リスナLに到来する音声の音量が大きくなるような設定角度の方が望ましい。なぜなら、音量が小さいテスト音声ビームのビーム角度θを設定すると、図5で説明したように適切に設定した場合と異なり、リスニングルーム100の中を多数回反射して音声がリスナLに到来することになり、音像定位を損なう恐れがあるからである。また、音声を伝搬する効率を考えると、リスナLの位置で音量が大きくなるテスト音声ビームのビーム角度θを選択した方が効率面で望ましいからである。   If the peak does not appear sufficiently, for SL and SRch, the maximum value of R (T (θ)) in the angle ranges 53 and 54, or the angle θ of the test audio beam within this angle range. The center is taken, and Lch and Rch are outside the range of the angular ranges 53 and 54 and take the values closest to the angular ranges 53 and 54 among the maximum values of R (T (θ)). Even when no peak appears in this way, it is desirable that the angle of the sound beam be set so that the volume of the sound arriving at the listener L is increased. This is because, when the beam angle θ of the test sound beam having a small volume is set, unlike the case where it is appropriately set as described in FIG. 5, the sound is reflected many times in the listening room 100 and the sound reaches the listener L. This is because the sound image localization may be impaired. Also, considering the efficiency of sound propagation, it is desirable in terms of efficiency to select the beam angle θ of the test sound beam that increases the sound volume at the position of the listener L.

次に、図7のフロー図を用いて、以上で説明した音声ビーム設定モードについて説明する。以下のフローでは、マイクセット2がセットされ、自動で設定するモードになったことを前提にしている。このフローは、大きく分けてテスト音声をビーム角度毎に出力して収音信号データを得る測定フロー61と、この測定したデータを処理するデータ処理フロー62と、このデータ処理フローに基づいてマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度の設定を行う角度設定フロー63に分けることができる。   Next, the sound beam setting mode described above will be described using the flowchart of FIG. In the following flow, it is assumed that the microphone set 2 is set and the mode is set automatically. This flow is broadly divided into a measurement flow 61 for obtaining collected signal data by outputting test sound for each beam angle, a data processing flow 62 for processing the measured data, and a multi-channel based on the data processing flow. It can be divided into an angle setting flow 63 for setting the beam angle of the audio beam of the audio signal.

図7の測定フロー61について説明する。このフローでは、ST1〜ST5までの動作を、図5で説明したテスト音声ビームの角度θ毎に行う。ここではテスト音声ビームの角度を2度〜178度まで2度刻みとする。
ST1で、テスト音声ビームの角度θを設定する。
ST2で、このテスト音声ビームの角度θの音声ビームを出力するのに必要な遅延量を記憶部15から読み出す。
ST3で、ST2で読み出した遅延量をビーム形成部111〜115のうちの1つであるビーム形成部111に設定する。
ST4で、ビーム形成部111の入力であるCchにテスト音声を入力する。これにより、角度θの方向に指向性を持たせたテスト音声ビームを生成できる。
ST5で、マイクセット2が収音した2つの収音信号が、A/Dコンバータ18を介してディジタル化された収音信号データをそれぞれ記憶部15に格納する。
The measurement flow 61 in FIG. 7 will be described. In this flow, the operations from ST1 to ST5 are performed for each angle θ of the test sound beam described in FIG. Here, the angle of the test sound beam is set in increments of 2 degrees from 2 degrees to 178 degrees.
In ST1, the angle θ of the test sound beam is set.
In ST2, the delay amount necessary for outputting the sound beam having the angle θ of the test sound beam is read from the storage unit 15.
In ST3, the delay amount read in ST2 is set in the beam forming unit 111, which is one of the beam forming units 111 to 115.
In ST4, a test voice is input to Cch which is an input of the beam forming unit 111. Thereby, a test sound beam having directivity in the direction of the angle θ can be generated.
In ST5, the sound collection signal data obtained by digitizing the two sound collection signals collected by the microphone set 2 via the A / D converter 18 are stored in the storage unit 15, respectively.

図7のデータ処理フロー62について説明する。このフローでは、ST11〜ST13までの動作を記憶部15に格納された前述のテスト音声ビームの角度θ毎のデータについてそれぞれ行う。
ST11で、[数3]に従い−τmax≦τ≦τmaxの範囲での相互相関関数Rab(τ)を求める。
ST12で、相互相関関数Rab(τ)のうちからRab(τ)が最大となるτを求め、この値τをテスト音声ビームのビーム角度θの関数として、T(θ)とする。また、T(θ)の正負を求める。さらに、このτ=T(θ)での相互相関関数Rab(T(θ))をa(t)の測定時間Tnで除算して正規化したR(T(θ))を計算し、T(θ)とセットにして、記憶部15に格納する。
ST13で、ST12で求めた値を格納する。
The data processing flow 62 in FIG. 7 will be described. In this flow, the operations from ST11 to ST13 are respectively performed on the data for each angle θ of the test sound beam stored in the storage unit 15.
In ST11, a cross-correlation function R ab (τ) in a range of −τ max ≦ τ ≦ τ max is obtained according to [Equation 3].
In ST12, τ that maximizes R ab (τ) is obtained from the cross-correlation function R ab (τ), and this value τ is set as T (θ) as a function of the beam angle θ of the test speech beam. Further, the sign of T (θ) is obtained. Further, R (T (θ)) normalized by dividing the cross-correlation function R ab (T (θ)) at τ = T (θ) by the measurement time Tn of a (t) is calculated. A set with (θ) is stored in the storage unit 15.
In ST13, the value obtained in ST12 is stored.

図7のデータ処理フロー63について説明する。このフローでは、ST11〜ST13までの動作をテスト音声ビームのビーム角度毎について行う。
ST21で、R(θ)の値のうち、中央(θ=90度)付近のピークの最大値となるテスト音声ビームの角度θをCchの音声ビームの角度に設定する。
ST22で、左側(0≦θ≦90度)、右側(90度≦θ≦180度)のうち、T(θ)が負である角度範囲53、54(図6参照。)を求める(この領域をそれぞれ、θL−、θRとする。)。θL−のうちでR(θ)がピークの値となるテスト音声ビームの角度θをLSchの音声ビームの角度に設定する。また、右側でR(θ)がピークの値となるθをSRchの音声ビームの角度に設定する。
The data processing flow 63 in FIG. 7 will be described. In this flow, the operations from ST11 to ST13 are performed for each beam angle of the test sound beam.
In ST21, among the values of R (θ), the angle θ of the test sound beam that is the maximum value of the peak near the center (θ = 90 degrees) is set as the angle of the sound beam of Cch.
In ST22, angle ranges 53 and 54 (see FIG. 6) in which T (θ) is negative in the left side (0 ≦ θ ≦ 90 degrees) and the right side (90 degrees ≦ θ ≦ 180 degrees) are obtained (this region). Are θ L− and θR , respectively). The angle θ of the test sound beam at which R (θ) has a peak value in θ L− is set to the angle of the LSch sound beam. On the right side, θ at which R (θ) has a peak value is set as the SRch sound beam angle.

ST23で、T(θ)が正の値の領域のうち、T(θ)が負の値の領域θL−、θR−よりもさらに外側(0≦θ≦min(θL−)、max(θR−)≦θ≦180)の領域でR(θ)がピークの値となるテスト音声ビームのビーム角度θの値を求める。この求めたテスト音声ビームのビーム角度θのうち、0≦θ≦min(θL−)の範囲で最もθがmin(θL−)に近いものをLchのビーム角度に設定する。この求めたテスト音声ビームのビーム角度θのうち右側のθ(90度≦θ≦180度)、即ちmax(θR−)≦θ≦180の範囲で最もθがmax(θR−)に近いものをRchの音声ビームのビーム角度に設定する。 In ST23, out of the regions θ L− and θ R− where T (θ) is a negative value in the region where T (θ) is a positive value, 0 ≦ θ ≦ min (θ L− ), max The value of the beam angle θ of the test sound beam in which R (θ) has a peak value in the region of (θ R− ) ≦ θ ≦ 180 is obtained. Of beam angle theta of the obtained test sound beam, most theta is in the range of 0 ≦ θ ≦ min (θ L- ) to set the close to min (θ L-) the beam angle of the Lch. Of the obtained beam angles θ of the test sound beam, θ on the right side (90 degrees ≦ θ ≦ 180 degrees), ie, max (θ R− ) ≦ θ ≦ 180, is the closest to max (θ R− ). Set the beam angle of the Rch sound beam.

スピーカアレイシステムから5チャンネルの音声ビームを放音させる様子を示す平面図A plan view showing a state where a 5-channel sound beam is emitted from a speaker array system 本発明の実施形態に係るスピーカアレイシステムの概略構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a schematic configuration of a speaker array system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスピーカアレイシステムのマイクセットの設置位置と構成例を示す図The figure which shows the installation position and structural example of the microphone set of the speaker array system which concerns on embodiment of this invention スピーカアレイの配置図Speaker array layout マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームに設定するビーム角度の適否を説明するための図The figure for demonstrating the appropriateness | suitability of the beam angle set to the audio | voice beam of a multichannel audio signal スピーカアレイ装置の音声ビーム設定方法の説明図Explanatory drawing of audio beam setting method of speaker array device スピーカアレイ装置の音声ビーム設定モードのフロー図Flow chart of sound beam setting mode of speaker array device

符号の説明Explanation of symbols

1−スピーカアレイシステム、 10−スピーカアレイ装置本体
111〜115−ビーム形成部、 121〜12n−加算器、 13−スピーカアレイ
14−システム制御部、 141−ユーザI/F処理部
142−ビーム制御処理部、 143−測定データ分析処理部
15−記憶部、 16−操作部、 17−表示部、 18−A/Dコンバータ
2−マイクセット、 21−マイク、 22−マイク、 23−支持台、 24−脚
30−スピーカ、 31−遅延部、 331〜33n−ゲイン調整器
41〜46−音声ビーム
51−ピーク、 53−角度範囲、 54−角度範囲
61−測定フロー、 62−データ処理フロー、 63−角度設定フロー
100−リスニングルーム
101−前壁、 102−左壁、 103−後壁、104−右壁
105−仮想Lch、 106−仮想Rch、 107−仮想SLch
108−仮想SRch、 109−映像装置、 L−リスナ
1-speaker array system, 10-speaker array device main body 111-115-beam forming unit, 121-12n-adder, 13-speaker array 14-system control unit, 141-user I / F processing unit 142-beam control processing Unit, 143-measurement data analysis processing unit 15-storage unit, 16-operation unit, 17-display unit, 18-A / D converter 2-microphone set, 21-microphone, 22-microphone, 23-support base, 24- Leg 30-speaker, 31-delay unit, 331-33n-gain adjuster 41-46-sound beam 51-peak, 53-angle range, 54-angle range 61-measurement flow, 62-data processing flow, 63-angle Setting flow 100-listening room 101-front wall, 102-left wall, 103-rear wall, 104-right wall 105-virtual Lc , 106- virtual Rch, 107- virtual SLch
108-virtual SRch, 109-video device, L-listener

Claims (3)

マトリックス状またはライン状に配置された複数のスピーカを有するスピーカアレイと、
マルチチャンネルオーディオ信号の各チャンネルの音声信号を入力して、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、前記各チャンネルの信号毎に設定した方向へ指向させた音声ビームを各々生成し、これらの音声ビームを合成した信号を出力するオーディオ信号ビーム出力手段と、
テスト音声を入力し、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、所定の方向へテスト音声ビームを出力するテスト音声ビーム出力手段と、
前記テスト音声ビームの水平方向のビーム角度を所定の角度範囲で旋回させるよう前記テスト音声ビーム出力手段に指示するテスト音声ビーム方向指示手段と、
聴取位置に前後に並べて設置された2本のマイクを含み、前記テスト音声ビームの音声を含む音声を収音して収音信号を記録する収音手段と、
前記2本のマイクで収音した2つの収音信号の到達時間の先後を前記テスト音声ビームのビーム角度毎に判断して、このビーム角度に対応する音声ビームの到来方向が前記マイクの前方か後方かを判断する前後判断手段と、
前記テスト音声ビームのビーム角度毎に記録された収音信号中の波高値のピークを複数選択し、該選択したピークに対応するビーム角度を、前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの水平方向のビーム角度の候補として選択する候補選択手段と、
該候補として選択したビーム角度に対応する前記収音信号について前後判断手段が判断した前後方向と、前記マルチチャンネルオーディオ信号の入力がスピーカ出力を想定する前後方向と、を一致させて、前記選択したビーム角度の候補を前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度として設定する設定手段と、を備えたスピーカアレイ装置。
A speaker array having a plurality of speakers arranged in a matrix or a line;
The audio signal of each channel of the multi-channel audio signal is input, the timing to output to each speaker of the speaker array is controlled, and the sound beam directed in the direction set for each signal of each channel is generated. Audio signal beam output means for outputting a signal obtained by synthesizing these sound beams;
A test sound beam output means for inputting a test sound and controlling a timing of outputting the sound to each speaker of the speaker array to output a test sound beam in a predetermined direction;
Test audio beam direction indicating means for instructing the test audio beam output means to turn a horizontal beam angle of the test audio beam within a predetermined angle range;
A sound collecting means that includes two microphones arranged side by side at the listening position, and that collects sound including the sound of the test sound beam and records a sound collecting signal;
The arrival time of the two sound pickup signals picked up by the two microphones is determined for each beam angle of the test sound beam, and whether the direction of arrival of the sound beam corresponding to the beam angle is the front of the microphone. Before and after judging means for judging whether it is backward,
A plurality of peak values in the picked-up signal recorded for each beam angle of the test sound beam are selected, and a beam angle corresponding to the selected peak is determined as a horizontal beam of the sound beam of the multi-channel audio signal. Candidate selection means for selecting as angle candidates;
The front-rear direction determined by the front-rear determination unit for the collected sound signal corresponding to the beam angle selected as the candidate is matched with the front-rear direction in which the input of the multi-channel audio signal assumes speaker output. A speaker array device comprising: setting means for setting a beam angle candidate as a beam angle of an audio beam of the multi-channel audio signal.
前記前後判断手段は、前記ビーム角度それぞれについて前記2本のマイクで収音した収音信号について相互相関関数を算出することにより前記到達時間の先後を判断する請求項1に記載のスピーカアレイ装置。   The speaker array device according to claim 1, wherein the front-rear determination unit determines the front and rear of the arrival time by calculating a cross-correlation function for the collected sound signals collected by the two microphones for each of the beam angles. マトリックス状またはライン状に配置された複数のスピーカを有するスピーカアレイと、
マルチチャンネルオーディオ信号の各チャンネルの信号を入力して、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、前記各チャンネルの信号毎に設定した方向へ指向させたマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを各々生成し、これらのマルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームを合成した信号を出力するマルチチャンネル音声ビーム出力手段と、を備えたスピーカアレイ装置に対して、
テスト音声を入力し、前記スピーカアレイの各スピーカに出力するタイミングを制御して、所定の方向へテスト音声ビームを出力するテスト音声ビーム出力ステップと、
前記テスト音声ビームの水平方向のビーム角度を所定の角度範囲で旋回させるよう前記テスト音声ビーム出力手段に指示するテスト音声ビーム方向指示ステップと、
聴取位置に前後に並べて設置された2本のマイクを用いて、前記テスト音声ビームのビーム角度毎に、前記テスト音声ビームの音声を収音して収音信号を記録する収音ステップと、
前記2本のマイクが収音した2つの収音信号の到達時間の先後を前記テスト音声ビームのビーム角度毎に判断して、このビーム角度に対応する前記テスト音声ビームが到来した方向が前記マイクの前方か後方かを判断する前後判断ステップと、
前記テスト音声ビームのビーム角度毎に記録された収音信号中の波高値のピークを複数選択し、該選択したピークに対応するビーム角度を、前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームの水平方向のビーム角度の候補として選択する候補選択ステップと、
該候補として選択したビーム角度に対応する前記2つの収音信号について前後判断手段が判断した前後方向と、前記マルチチャンネルオーディオ信号の入力がスピーカ出力を想定する前後方向と、を一致させて、前記選択したビーム角度の候補を前記マルチチャンネルオーディオ信号の音声ビームのビーム角度として設定する設定ステップと、を行うスピーカアレイ装置の音声ビーム設定方法。
A speaker array having a plurality of speakers arranged in a matrix or a line;
An audio beam of a multi-channel audio signal that is input to each channel of the multi-channel audio signal and is output in a direction set for each signal of each channel by controlling the timing of output to each speaker of the speaker array. And a multi-channel audio beam output means for outputting a signal obtained by synthesizing the audio beams of these multi-channel audio signals.
A test sound beam output step of inputting a test sound and controlling a timing of outputting to each speaker of the speaker array and outputting a test sound beam in a predetermined direction;
A test sound beam direction indicating step for instructing the test sound beam output means to turn a beam angle in a horizontal direction of the test sound beam within a predetermined angle range;
A sound collecting step of collecting sound of the test sound beam and recording a sound collecting signal for each beam angle of the test sound beam, using two microphones installed side by side at the listening position; and
The arrival time of the two sound pickup signals picked up by the two microphones is determined for each beam angle of the test sound beam, and the direction in which the test sound beam corresponding to the beam angle arrives is the microphone. Before and after determining whether the front or rear of the
A plurality of peak values in the picked-up signal recorded for each beam angle of the test sound beam are selected, and a beam angle corresponding to the selected peak is determined as a horizontal beam of the sound beam of the multi-channel audio signal. A candidate selection step for selecting as an angle candidate;
The front-rear direction determined by the front-rear determination unit for the two sound pickup signals corresponding to the beam angle selected as the candidate is matched with the front-rear direction in which the input of the multi-channel audio signal assumes a speaker output, A setting step of setting a selected beam angle candidate as a beam angle of an audio beam of the multi-channel audio signal, and an audio beam setting method for a speaker array device.
JP2006126871A 2006-04-28 2006-04-28 Speaker array device and audio beam setting method for speaker array device Expired - Fee Related JP4375355B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006126871A JP4375355B2 (en) 2006-04-28 2006-04-28 Speaker array device and audio beam setting method for speaker array device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006126871A JP4375355B2 (en) 2006-04-28 2006-04-28 Speaker array device and audio beam setting method for speaker array device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007300404A true JP2007300404A (en) 2007-11-15
JP4375355B2 JP4375355B2 (en) 2009-12-02

Family

ID=38769526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006126871A Expired - Fee Related JP4375355B2 (en) 2006-04-28 2006-04-28 Speaker array device and audio beam setting method for speaker array device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4375355B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009206754A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Yamaha Corp Surround sound output device and program
JP2010171513A (en) * 2009-01-20 2010-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Sound reproducing device
KR101001665B1 (en) 2008-04-18 2010-12-15 한국전자통신연구원 Method and Devices of Reproducing ?Sound Field? through Frontal Loudspeaker Array
US8274611B2 (en) 2008-06-27 2012-09-25 Mitsubishi Electric Visual Solutions America, Inc. System and methods for television with integrated sound projection system
US8279357B2 (en) 2008-09-02 2012-10-02 Mitsubishi Electric Visual Solutions America, Inc. System and methods for television with integrated sound projection system
US9313600B2 (en) 2010-09-02 2016-04-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus of adjusting distribution of spatial sound energy
US9420374B2 (en) 2008-12-17 2016-08-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for focusing sound in array speaker system
WO2017056707A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 ヤマハ株式会社 Obstacle notification device and obstacle notification method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009206754A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Yamaha Corp Surround sound output device and program
JP4609502B2 (en) * 2008-02-27 2011-01-12 ヤマハ株式会社 Surround output device and program
US8150060B2 (en) 2008-02-27 2012-04-03 Yamaha Corporation Surround sound outputting device and surround sound outputting method
KR101001665B1 (en) 2008-04-18 2010-12-15 한국전자통신연구원 Method and Devices of Reproducing ?Sound Field? through Frontal Loudspeaker Array
US8274611B2 (en) 2008-06-27 2012-09-25 Mitsubishi Electric Visual Solutions America, Inc. System and methods for television with integrated sound projection system
US8279357B2 (en) 2008-09-02 2012-10-02 Mitsubishi Electric Visual Solutions America, Inc. System and methods for television with integrated sound projection system
US9420374B2 (en) 2008-12-17 2016-08-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for focusing sound in array speaker system
JP2010171513A (en) * 2009-01-20 2010-08-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Sound reproducing device
US9313600B2 (en) 2010-09-02 2016-04-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus of adjusting distribution of spatial sound energy
WO2017056707A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 ヤマハ株式会社 Obstacle notification device and obstacle notification method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4375355B2 (en) 2009-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4375355B2 (en) Speaker array device and audio beam setting method for speaker array device
US7889878B2 (en) Speaker array apparatus and method for setting audio beams of speaker array apparatus
US10972835B2 (en) Conference system with a microphone array system and a method of speech acquisition in a conference system
JP4561785B2 (en) Speaker array device
JP4488036B2 (en) Speaker array device
EP3470870B1 (en) Automated user/sensor location recognition to customize audio performance in a distributed multi-sensor environment
CN109565629B (en) Method and apparatus for controlling processing of audio signals
US20100123785A1 (en) Graphic Control for Directional Audio Input
JP4175420B2 (en) Speaker array device
JP6414459B2 (en) Speaker array device
JP4670682B2 (en) Audio apparatus and directional sound generation method
JP2009206754A (en) Surround sound output device and program
US20190104359A1 (en) Recording musical instruments using a microphone array in a device
CN112104928A (en) Intelligent sound box and method and system for controlling intelligent sound box
KR20090082977A (en) Sound system, sound reproducing apparatus, sound reproducing method, monitor with speakers, mobile phone with speakers
CN112104929A (en) Intelligent equipment, and method and system for controlling intelligent loudspeaker box
JP4120663B2 (en) Speaker array device and audio beam setting method for speaker array device
JP5577597B2 (en) Speaker array device, signal processing method and program
JP4096957B2 (en) Speaker array device
JP4096958B2 (en) Speaker array device
JP4096960B2 (en) Speaker array device
JP5050935B2 (en) Sonar receiver
JP2007184822A (en) Audio signal supply apparatus
JP2006352570A (en) Speaker system
JP2012050044A (en) Sound pickup microphone and sound pickup/sound reproduction device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080220

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090818

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090831

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120918

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130918

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees