JP2008177887A - オーディオ出力装置およびサラウンドシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
サラウンドスピーカの配線を必要とせず、電力線を通信媒体として送信されたオーディオ信号を聴取位置の上方の天井に設置されたスピーカから出力することにより、サラウンド効果を得ることができるオーディオ出力装置およびサラウンドシステムを提供する。
【解決手段】
天井に設けられた照明機器用の電源供給端子に接続する接続手段と、接続手段から電力線を介して入力されたオーディオ信号を受信する受信手段と、受信されたオーディオ信号にマトリクス処理の信号処理を施す第１の信号処理手段と、第１の信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号に頭部伝達関数に基づいて信号処理を施す第２の信号処理手段と、第２の信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号を出力するスピーカとを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力線を介して受信したオーディオ信号を出力するオーディオ出力装置、および、マルチチャンネルのオーディオ信号を再生するサラウンドシステムの技術に関する。

家庭内に設置したホームシアターシステムにおいて、マルチチャンネルのオーディオ信号を聴取する場合、十分なサラウンド効果を得るためには、聴取位置の前方に設置する１組のフロントスピーカの他に、１組のサラウンドスピーカを設置する必要がある。このサラウンドスピーカは、聴取位置における視聴者の耳の高さから６０ｃｍ〜９０ｃｍ高い位置に設置する。このため、視聴者は、サラウンドスピーカを壁に掛けたり、スピーカスタンド等を用いてサラウンドスピーカを設置していた。

また、フロントスピーカやサラウンドスピーカにオーディオ信号を出力するＡＶ（Audio Visual）アンプは、通常、聴取位置の前方に設置する。このように、ＡＶアンプとサラウンドスピーカは離れているため、ＡＶアンプとサラウンドスピーカを接続するスピーカケーブルが長くなる。視聴者は、このＡＶアンプとサラウンドスピーカを接続するスピーカケーブルが邪魔にならないように配線する必要がある。

これに対して、サラウンドスピーカへの配線を必要としない従来の技術として、天井に取り付けた照明機器に備えられたサラウンドスピーカを有する再生ユニットに電力線に重畳したオーディオ信号を供給するオーディオ装置がある（例えば、特許文献１参照）。このオーディオ装置では、オーディオ信号を電力線に重畳させ、電力線を介して再生ユニットにオーディオ信号を供給することにより、スピーカケーブルの配線が不要になる。そして、再生ユニットから出力されたオーディオ信号を聴取場所の背面側の壁面を利用して反射させることにより、サラウンド効果を得るようにしている。

特開２００４−３２８６７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたオーディオ装置のように、聴取場所の背面側の壁面からの反射音によって得られるオーディオ信号では、サラウンド効果を得るには不十分である。また、特許文献１に開示されたオーディオ装置を設置する部屋が限定される問題もある。例えば、再生ユニットから出力されたオーディオ信号が反射する壁面に家具が設置されている場合、この家具により反射されたオーディオ信号では、十分なサラウンド効果を得ることができない。この場合、壁面に設置されている家具を移動させなければならいない。また、再生ユニットから出力されたオーディオ信号が反射する壁面の形状（窓や柱等）により、聴取場所の背面側の壁面を利用して、再生ユニットから出力されたオーディオ信号を反射させることができない場合もある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、サラウンドスピーカの配線を必要とせず、電力線を通信媒体として送信されたオーディオ信号を聴取位置の上方の天井に設置されたスピーカから出力することにより、サラウンド効果を得ることができるオーディオ出力装置およびサラウンドシステムを提供することを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明におけるオーディオ出力装置は、電力線を介して受信したオーディオ信号を出力するオーディオ出力装置において、天井に設けられた照明機器用の電源供給端子に接続する接続手段と、前記接続手段から電力線を介して入力されたオーディオ信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたオーディオ信号に予め定められた位置に音像を定位させる信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号を出力するスピーカとを備えることを特徴とする。

上記のオーディオ出力装置において、前記信号処理手段は、前記受信手段により受信されたオーディオ信号にマトリクス処理の信号処理を施す第１の信号処理手段と、前記第１の信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号に頭部伝達関数に基づいて信号処理を施す第２の信号処理手段を特徴とする。

また、上記のオーディオ出力装置において、前記スピーカは、天井に設けられた照明機器用の電源供給端子に接続された照明機器に備えることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明におけるサラウンドシステムは、マルチチャンネルのオーディオ信号を電力線を介して送信するオーディオ送信装置と電力線を介して受信したオーディオ信号を出力するオーディオ出力装置からなるサラウンドシステムにおいて、前記オーディオ送信装置は、サラウンドチャンネルのオーディオ信号を電力線を介して前記オーディオ出力装置に送信する送信手段を備え、前記オーディオ出力装置は、前記オーディオ送信装置から送信されたオーディオ信号を電力線を介して受信する受信手段と、前記受信手段により受信されたオーディオ信号に予め定められた位置に音像を定位させる信号処理を施す信号処理手段と、前記信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号を出力するスピーカとを備えることを特徴とする。

上記のサラウンドシステムにおいて、前記オーディオ出力装置に備えられる前記信号処理手段は、前記受信手段により受信されたオーディオ信号にマトリクス処理の信号処理を施す第１の信号処理手段と、前記第１の信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号に頭部伝達関数に基づいて信号処理を施す第２の信号処理手段を備えることを特徴とする。

また、上記のサラウンドシステムにおいて、前記オーディオ出力装置は、天井に設けられた照明機器用の電源供給端子に接続された照明機器に備えることを特徴とする。

本発明によれば、サラウンドスピーカの配線を必要とせず、電力線を通信媒体として送信されたオーディオ信号を聴取位置の上方の天井に設置されたスピーカから出力することにより、サラウンド効果を得ることができるオーディオ出力装置およびサラウンドシステムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例であるオーディオ出力装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施例のオーディオ出力装置１は、接続部２と、受信部３と、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）４と、信号処理部５と、第１信号処理部６と、第２信号処理部７と、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）８と、増幅部９と、スピーカ１０と、ＤＡＣ１１と、増幅部１２と、スピーカ１３とを備える。

オーディオ出力装置１は、通信媒体として電力線を利用して通信を行なう電力線搬送通信（PLC：Power Line Communication）の機能を備え、後述するオーディオ送信装置から送信された左サラウンドチャンネル（ＳＬ）および右サラウンドチャンネル（ＳＲ）のオーディオ信号を受信し、受信したＳＬ、ＳＲのオーディオ信号をスピーカ１０およびスピーカ１３から出力する。接続部２は、ホームシアターシステムを設置する部屋の天井に設けられた照明機器用の電源供給端子と接続する。この電源供給端子は、部屋に配線された電力線に接続されている。接続部２は、電源供給端子から供給される交流電源を受信部３に入力する。

受信部３は、接続部２から入力された交流電源から電力線通信信号を分離する。この電力線通信信号は、オーディオ出力装置からオーディオ出力装置１に電力線を介してオーディオ信号を送信するために、後述するオーディオ送信装置においてＳＬ、ＳＲのオーディオ信号を交流電源に重畳する信号に変調した信号である。受信部３は、分離した電力線通信信号をＳＬ、ＳＲのオーディオ信号に復調し、オーディオ送信装置からオーディオ信号を受信する。ＡＤＣ４は、受信したＳＬ、ＳＲのオーディオ号をデジタルオーディオ信号に変換する。変換されたＳＬ、ＳＲのデジタルオーディオ信号は、信号処理部５に入力される。

信号処理部５は、入力されたＳＬ、ＳＲのデジタルオーディオ信号に予め定められた位置に音像を定位させる信号処理を施す。このような信号処理をするために、信号処理部５は、第１信号処理部６および第２信号処理部７を備える。第１信号処理部６は、ＡＤＣ４から入力されたＳＬ、ＳＲのデジタルオーディオ信号にマトリクス処理の信号処理を施す。第１信号処理部６は、ＳＬ、ＳＲのデジタル信号の差信号（ＳＬ−ＳＲ）および（ＳＲ−ＳＬ）を生成する。そして、生成した差信号（ＳＬ−ＳＲ）および（ＳＲ−ＳＬ）をＫ倍した信号を生成する。このＫは任意の係数であり、ＳＬ、ＳＲのオーディオ信号の広がり効果調整として設定される。第１信号処理部６は、ＳＬのデジタルオーディオ信号に生成したＫ（ＳＬ−ＳＲ）を加算した信号ＳＬ´を生成する。すなわち、第１信号処理部６は、ＳＬ´＝ＳＬ＋Ｋ（ＳＬ−ＳＲ）のオーディオ信号を生成する。

同様にして、第１信号処理部６は、ＳＲのデジタルオーディオ信号に生成したＫ（ＳＲ−ＳＬ）を加算したＳＲ´＝ＳＲ＋Ｋ（ＳＲ−ＳＬ）のオーディオ信号を生成する。第１信号処理部６によるマトリクス処理の信号処理により生成されたＳＬ´およびＳＲ´のオーディオ信号は、広がり効果を有するオーディオ信号となる。このように、第１信号処理部６により広がり効果を有するＳＬ´およびＳＲ´のオーディオ信号が生成されることにより、スピーカ１０とスピーカ１３から出力されるオーディオ信号の音像が拡張する。このため、設置するスピーカ１０とスピーカ１３の間隔を狭くすることができる。

第２信号処理部７は、第１の信号処理部６により生成されたＳＬ´とＳＲ´の信号に頭部伝達関数に基づいて信号処理を施す。頭部伝達関数は、頭部や耳の形状に起因して、音源から頭部耳道入り口までの音響伝達を示す関数であり、聴取位置からの音源の方向によって異なる特性がある。ここで、本実施例では、聴取位置からフロントスピーカやモニターが置かれた前方向を向いている視聴者を基準位置として、左右、上下および前後の位置関係を定めて説明する。

本実施例では、１組のサラウンドスピーカを設置する位置、すなわち、視聴者の左方向および右方向に音像を定位させる。このため、本実施例において必要とする頭部伝達関数は、視聴者の左上方向および右上方向の頭部伝達関数と左方向および右方向の頭部伝達関数であり、これらはダミーヘッド型収録マイクなどを使用して測定しモデル化した頭部伝達関数を用いることができる。これらの頭部伝達関数を用いることにより、音像を定位させる位置（視聴者の左右方向および上下方向）を任意に決定することができる。

本実施例では、左上方向の頭部伝達関数をＨ（ＬＵＰ）、右上方向の頭部伝達関数をＨ（ＲＵＰ）、左方向の頭部伝達関数をＨ（Ｌ）、右方向の頭部伝達関数をＨ（Ｒ）で表す。これらの頭部伝達関数は、第２信号処理部７内のメモリーに予め記憶されている。第２信号処理部７は、視聴者の左上方向から視聴者の左方向に音像を定位させるために、Ｈ（Ｌ）にＨ（ＬＵＰ）の逆関数を乗算することにより、合成された頭部伝達関数Ｈ（Ｌ´）を得る。このようにして得られる頭部伝達関数Ｈ（Ｌ´）は、Ｈ（Ｌ´）＝Ｈ（Ｌ）／Ｈ（ＬＵＰ）と表され、視聴者の左方向の音像方向となる。

第２信号処理部７は、第１信号処理部６から入力されたＳＬ´の信号に頭部伝達関数Ｈ（Ｌ´）を乗算し、視聴者の左方向に音像が定位されるオーディオ信号ＳＬｉｍを生成する。このようにして音像が定位されるオーディオ信号ＳＬｉｍは、ＳＬｉｍ＝ＳＬ´・Ｈ（Ｌ´）と表される。オーディオ信号ＳＬｉｍは、視聴者の左方向に音像が定位されるデジタルオーディオ信号でありＤＡＣ８に入力される。

また、第２信号処理部７は、視聴者の右上方向から視聴者の右方向に音像を定位させるために、Ｈ（Ｒ）にＨ（ＲＵＰ）の逆関数を乗算することにより、合成された頭部伝達関数Ｈ（Ｒ´）を得る。このようにして得られる頭部伝達関数Ｈ（Ｒ´）は、Ｈ（Ｒ´）＝Ｈ（Ｒ）／Ｈ（ＲＵＰ）と表され、視聴者の右方向の音像方向となる。

第２信号処理部７は、第１信号処理部６から入力されたＳＲ´の信号に頭部伝達関数Ｈ（Ｒ´）を乗算し、視聴者の右方向に音像が定位されたオーディオ信号ＳＲｉｍを生成する。このようにして音像が定位されたオーディオ信号ＳＲｉｍは、ＳＲｉｍ＝ＳＲ´・Ｈ（Ｒ´）と表される。オーディオ信号ＳＲｉｍは、視聴者の右方向に音像が定位されたデジタルオーディオ信号でありＤＡＣ１１に入力される。

ＤＡＣ８は、第２信号処理部７から入力される視聴者の左方向に音像が定位されたオーディオ信号ＳＬｉｍをアナログオーディオ信号に変換する。ＤＡＣ８により変換されたアナログオーディオ信号は、増幅部９により増幅されスピーカ１０から出力される。ＤＡＣ１１は、第２信号処理部７から入力される視聴者の右方向に音像が定位されたオーディオ信号ＳＲｉｍをアナログオーディオ信号に変換する。ＤＡＣ１１により変換されたアナログオーディオ信号は、増幅部１２により増幅されスピーカ１３から出力される。

図２は、本発明の一実施例であるサラウンドシステムの構成を示す図である。
図２に示すように、本実施例のサラウンドシステムは、照明機器４０内に備えられたオーディオ出力装置１が接続部２を介して電力線３０と接続され、オーディオ送信装置２０がプラグ２５およびコンセント３１を介して電力線３０と接続されることにより、電力線３０を通信媒体としてオーディオ送信装置２０からオーディオ信号をオーディオ出力装置１へ送信する。

オーディオ送信装置２０は電力線搬送通信の機能を備えたＡＶアンプであり、デコード部２１と、ＤＡＣ２２と、増幅部２３と、送信部２４を備え、図示しないＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤやスピーカ等が接続されている。オーディオ送信装置２０は、ＤＶＤプレーヤから入力端子を介して入力されたマルチチャンネルのオーディオ信号をデコード部２１によりデコードする。デコードされたマルチチャンネルのオーディオ信号は、ＤＡＣ２２によりアナログオーディオ信号に変換される。

アナログ信号に変換されたマルチチャンネルのオーディオ信号のうち、ＳＬとＳＲのアナログオーディオ信号は送信部２４に入力され、その他のチャンネル（例えば、左右のフロントチャンネル、センターチャンネル、サブウーハーチャンネル）のアナログオーディオ信号は、増幅部２３に入力される。増幅部２３は、入力されたアナログオーディオ信号を増幅する。増幅された各チャンネルのアナログオーディオ信号は、出力端子から左右のフロントスピーカ、センタースピーカおよびサブウーハースピーカに出力される。

送信部２４は、入力されたＳＬとＳＲのアナログオーディオ信号を電力線通信信号に変換する。そして、変換した電力線通信信号を交流電源に重畳する。交流電源に重畳された電力線通信信号は、プラグ２５およびコンセント３１を介し電力線３０を通信媒体としてオーディオ出力装置１へ送信される。

オーディオ出力装置１を備える照明機器４０は、天井３２に設けられた照明機器用の電源供給端子３３に取り付けられたシーリングタイプのものであり、視聴者の上方もしくは後方に設置されている。図３は、照明機器４０の構成を示す図である。図３（ａ）は照明機器４０の断面を示す図であり、図３（ｂ）は照明機器４０の下面を示す図である。電源供給端子３３から供給される交流電源は、オーディオ出力装置１に入力されるとともに、図示しない蛍光灯駆動部に入力される。蛍光灯駆動部は、蛍光灯４２を点灯の制御をする。

オーディオ出力装置１により交流電源から受信したＳＬとＳＲのオーディオ信号は、ＳＬのオーディオ信号がスピーカ１０から出力され、ＳＲのオーディオ信号がスピーカ１３から出力される。このように、オーディオ出力装置１が受信したＳＬとＳＲのオーディオ信号は、天井に設置された照明機器４０に備えられたスピーカ１０およびスピーカ１３から出力される。このため、オーディオ出力装置１は、部屋に設置された家具の位置にかかわらず、オーディオ信号を出力することができる。

照明機器４０は、円弧状のカバー部４１を有し、カバー部４１のスピーカ１０およびスピーカ１３を取り付ける位置に開口部が設けられている。スピーカ１０およびスピーカ１３は、カバー部４１の内側から開口部の周辺にビス等で取り付けられている。図３（ｂ）に示すように、スピーカ１０およびスピーカ１３は、照明機器４０の中心部から互いに対称な位置のカバー部４１の内側に取り付けられている。取り付けられたスピーカ１０およびスピーカ１３の向きは、スピーカ１０が視聴者の左側の方向であり、スピーカ１３が視聴者の右側の方向である。

次に、本実施例のオーディオ出力装置１から出力されるＳＬおよびＳＲのオーディオ信号によるサラウンド効果について説明する。図４は、本実施例のオーディオ出力装置から出力されるＳＬおよびＳＲのオーディオ信号の音像を説明する図である。

オーディオ出力装置１が受信したＳＬのオーディオ信号は、第１信号処理部６のマトリクス処理により広がり効果を有するＳＬ´のオーディオ信号が生成される。そして、ＳＬ´のオーディオ信号は、第２信号処理部７の頭部伝達関数Ｈ（Ｌ´）に基づく信号処理により視聴者の左方向に音像が定位されるオーディオ信号ＳＬｉｍとなる。このように、オーディオ出力装置１は、ＳＬのオーディオ信号にマトリクス処理および頭部伝達関数に基づく信号処理をすることにより、スピーカ１０から広がり効果を有し、かつ、視聴者の左方向に音像が定位するオーディオ信号ＳＬｉｍを出力することができる。

また、オーディオ出力装置１が受信したＳＲのオーディオ信号は、第１信号処理部６のマトリクス処理により広がり効果を有するＳＲ´のオーディオ信号が生成される。そして、ＳＲ´のオーディオ信号は、第２信号処理部７の頭部伝達関数Ｈ（Ｒ´）に基づく信号処理により視聴者の右方向に音像が定位されるオーディオ信号ＳＲｉｍとなる。このように、オーディオ出力装置１は、ＳＲのオーディオ信号にマトリクス処理および頭部伝達関数に基づく信号処理をすることにより、スピーカ１０から広がり効果を有し、かつ、視聴者の右方向に音像が定位するオーディオ信号ＳＲｉｍを出力することができる。

視聴者は、本実施例のオーディオ出力装置１とオーディオ送信装置２０から構成されるサラウンドシステムを用いることにより、オーディオ出力装置１のスピーカ１０およびスピーカ１３から出力されるオーディオ信号と、オーディオ送信装置２０によりデコードされた左右のフロントチャンネル、センターチャンネル、サブウーハーチャンネルのオーディオ信号が各チャンネルのスピーカから出力されたオーディオ信号を聴取するできるため、十分なサラウンド効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施例のオーディオ出力装置１は、視聴者の上方もしくは後方に設置された照明機器４０内に備えられ、オーディオ送信装置２０から電力線を通信媒体として送信されたＳＬとＳＲのオーディオ信号を受信する構成である。そして、オーディオ出力装置１は、受信したＳＬとＳＲのオーディオ信号にマトリクス処理および頭部伝達関数の信号処理を施すことにより、ＳＬのオーディオ信号の音像を視聴者の左方向に定位させ、ＳＲのオーディオ信号の音像を視聴者の右方向に定位させることができる構成である。

オーディオ出力装置１のスピーカ１０およびスピーカ１３は、照明機器４０のカバー部４１の内側から、それぞれ視聴者の左右方向の向きに取り付けられた構造である。また、オーディオ送信装置２０は、ＤＶＤプレーヤにより再生され入力されたマルチチャンネルのオーディオ信号のうち、ＳＬとＳＲのアナログオーディオ信号をオーディオ出力装置１に電力線を介して送信し、その他のチャンネルのオーディオ信号を各チャンネルのスピーカに出力する構成である。

これらの構成によれば、視聴者は、１組のサラウンドスピーカを設置しスピーカケーブルの配線をしなくても、ＤＶＤプレーヤ等で再生されたマルチチャンネルのオーディオ信号を十分なサラウンドで視聴することができる。

本発明の一実施例であるオーディオ出力装置の構成を示すブロック図。 本発明の一実施例であるサラウンドシステムの構成を示す図。 照明機器４０の構成を示す図。 オーディオ出力装置から出力されるＳＬおよびＳＲのオーディオ信号の音像を説明する図。

符号の説明

１…オーディオ出力装置、２…接続部、３…受信部、４…ＡＤＣ、５…信号処理部、６…第１信号処理部、７…第２信号処理部、８…ＤＡＣ、９…増幅部、１０…スピーカ、１１…ＤＡＣ、１２…増幅部、１３…スピーカ、２０…オーディオ送信装置、２１…デコード部、２２…ＤＡＣ、２３…増幅部、２４…送信部、２５…プラグ、３０…電力線、３１…コンセント、３２…天井、３３…電源供給端子、４０…照明機器

Claims (6)

1. 電力線を介して受信したオーディオ信号を出力するオーディオ出力装置において、
   天井に設けられた照明機器用の電源供給端子に接続する接続手段と、
   前記接続手段から電力線を介して入力されたオーディオ信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたオーディオ信号に予め定められた位置に音像を定位させる信号処理を施す信号処理手段と、
   前記信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号を出力するスピーカとを備えることを特徴とするオーディオ出力装置。
2. 請求項１に記載のオーディオ出力装置において、
   前記信号処理手段は、
   前記受信手段により受信されたオーディオ信号にマトリクス処理の信号処理を施す第１の信号処理手段と、
   前記第１の信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号に頭部伝達関数に基づいて信号処理を施す第２の信号処理手段を特徴とするオーディオ出力装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のオーディオ出力装置において、
   前記スピーカは、天井に設けられた照明機器用の電源供給端子に接続された照明機器に備えることを特徴とするオーディオ出力装置。
4. マルチチャンネルのオーディオ信号を電力線を介して送信するオーディオ送信装置と電力線を介して受信したオーディオ信号を出力するオーディオ出力装置からなるサラウンドシステムにおいて、
   前記オーディオ送信装置は、サラウンドチャンネルのオーディオ信号を電力線を介して前記オーディオ出力装置に送信する送信手段を備え、
   前記オーディオ出力装置は、
   前記オーディオ送信装置から送信されたオーディオ信号を電力線を介して受信する受信手段と、
   前記受信手段により受信されたオーディオ信号に予め定められた位置に音像を定位させる信号処理を施す信号処理手段と、
   前記信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号を出力するスピーカとを備えることを特徴とするサラウンドシステム。
5. 請求項４に記載のサラウンドシステムにおいて、
   前記オーディオ出力装置に備えられる前記信号処理手段は、
   前記受信手段により受信されたオーディオ信号にマトリクス処理の信号処理を施す第１の信号処理手段と、
   前記第１の信号処理手段により信号処理されたオーディオ信号に頭部伝達関数に基づいて信号処理を施す第２の信号処理手段を備えることを特徴とするサラウンドシステム。
6. 請求項４または請求項５に記載されたサラウンドシステムにおいて、
   前記オーディオ出力装置は、天井に設けられた照明機器用の電源供給端子に接続された照明機器に備えることを特徴とするサラウンドシステム。

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