JP2008205822A - スピーカアレイ装置および信号処理方法 - Google Patents

スピーカアレイ装置および信号処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】異なる周波数帯域をもつオーディオ信号を用いて放音を行っても、指向制御を簡易に行えるスピーカアレイ装置および信号処理方法を提供すること。
【解決手段】本発明のスピーカアレイ装置1は、高周波数帯域については音響ビームを複数のスピーカユニットから放出する。ここで、スピーカユニットA21が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号SaおよびスピーカユニットB22が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号Sbは、ともにHPF52によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Saおよびオーディオ信号Sbの高周波数帯域の位相が揃うことになり、音響ビームの指向制御を容易にすることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、スピーカアレイの指向性を向上させる技術に関する。
指向性を高めることのできるスピーカシステム、いわゆる狭指向性を有するスピーカシステムとして、例えば、スピーカアレイがある。スピーカアレイは、個々のスピーカから放出される音の振幅、位相などを制御することにより音の指向状態を制御して、ビーム化した音を所望の場所へ放出することができる。音をビーム化することにより、遠く離れた場所に対しても音量の減衰が少ない状態で音を伝えることが可能であることから、大きなホールなどで頻繁に用いられる。
一方でスピーカアレイは、指向状態の制御の関係から、音の周波数の低周波数帯域や高周波数帯域の制御が難しいため、例えば、特許文献1のように、スピーカから出力される音の周波数を広帯域化する技術が開示されている。これは、複数の大きさのスピーカをそれぞれ異なる間隔、すなわち小さいスピーカを狭い間隔で配置、および大きいスピーカを広い間隔で配置し、小さいスピーカからは高い周波数帯域の音、大きいスピーカからは低い周波数帯域の音を放音させることによって、音の周波数によって出力するスピーカを使い分けて、それぞれの周波数帯域ごとに指向状態の制御を行うものである。なお、音を周波数帯域によって分けるためには、高周波数帯域の音を通過させ、低周波数帯域の音を阻止するハイパスフィルタ(以下、HPF(High Pass Filter)という)、また、その逆の効果を持つローパスフィルタ(以下、LPF(Low Pass Filter)という)をオーディオ信号に対して用いることによって行われる。
特開2006−67301号公報
しかし、高周波数帯域の放音に用いるスピーカは、小さいスピーカであるため、低周波数帯域の放音に用いる大きいスピーカに比べて、放音できる音量が小さなものになってしまう。そのため、大きいスピーカからは、オーディオ信号をLPF、HPFに通さずに、全周波数帯域を放音させ、小さいスピーカからは、オーディオ信号をHPFに通して高周波数帯域を放音させる方法も考えられる。しかし、HPFを通したオーディオ信号の位相は、HPFを通す前の信号の位相に対して周波数依存をもって変化(回転)するため、全周波数帯域におけるオーディオ信号と、HPFを通したオーディオ信号とは、高周波数帯域における位相がずれることになり、スピーカアレイ全体としては、高周波数帯域における指向制御が困難なものになってしまうことになる。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、異なる周波数帯域をもつオーディオ信号を用いて放音を行っても、指向制御を簡易に行えるスピーカアレイ装置および信号処理方法を提供することを目的とする。
上述の課題を解決するため、本発明は、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を出力する第1の出力手段と、前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む2以上の分割オーディオ信号を出力する第2の出力手段と、前記第1の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第1の放音手段と、前記第2の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第2の放音手段とを具備することを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。
また、別の好ましい態様において、前記第1の出力手段および前記第2の出力手段は、出力すべき分割オーディオ信号の各々に対して増幅処理を行った後に出力してもよい。
また、別の好ましい態様において、前記第2の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、前記所定の周波数帯域以下の帯域を含む分割オーディオ信号であってもよい。
また、本発明は、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を出力する第1の出力手段と、前記第1の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第1の放音手段と、前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第1の出力手段から出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理手段と、前記信号処理手段によって信号処理されたオーディオ信号を放音する第2の放音手段とを具備することを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。
また、別の好ましい態様において、前記第1の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、所定の周波数帯域以上の帯域を含む分割オーディオ信号であってもよい。
また、本発明は、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を第1の放音手段に出力する第1の出力過程と、前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む2以上の分割オーディオ信号を第2の放音手段に出力する第2の出力過程とを備えることを特徴とする信号処理方法を提供する。
また、本発明は、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を第1の放音手段に出力する第1の出力過程と、前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第1の出力過程によって出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理過程と、前記信号処理過程において信号処理されたオーディオ信号を第2の放音手段に出力する第2の出力過程とを備えることを特徴とする信号処理方法を提供する。
本発明によれば、異なる周波数帯域をもつオーディオ信号を用いて放音を行っても、指向制御を簡易に行えるスピーカアレイ装置、信号処理方法を提供することができる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
<実施形態>
まず、本実施形態に係るスピーカアレイ装置1の構成を説明する。図1は、スピーカアレイ装置1の構成を示すブロック図である。スピーカアレイユニット2は、スピーカユニットA21およびスピーカユニットB22を有する。ここで、スピーカユニットA21、スピーカユニットB22について、図2、図3を用いて説明する。図2は、スピーカユニットA21の構成を示すブロック図であり、図3は、スピーカアレイ装置1のスピーカの配置を示す外観図である。スピーカユニットA21は、図2に示すように、スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12、アンプ212−1、212−2、・・・、212−12、指向制御部213−1、213−2、・・・、213−12を有する。そして、スピーカユニットA21は、各スピーカに対して一のアンプが接続され、当該アンプに対して一の指向制御部が接続されることにより、指向制御部、アンプおよびスピーカの組を12組有する。
スピーカユニットA21に入力されたオーディオ信号は、各指向制御部213−1、213−2、・・・、213−12に分配される。指向制御部213−1、213−2、・・・、213−12は、制御部7の制御に基づいて、入力されたオーディオ信号に対して、遅延処理を行うとともに振幅を変化させる信号処理を行って、各々対応するアンプに出力する。各アンプ212−1、212−2、・・・、212−12は、制御部7の制御に基づいて、各指向制御部から出力されたオーディオ信号を増幅して、スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12から放音させる。
また、スピーカユニットB22についても、指向制御部、アンプおよびスピーカの組が25組あること以外は、スピーカユニットA21と同様な構成となっているため説明を省略する。このように、スピーカユニットA21とスピーカユニットB22は、入力されたオーディオ信号に対して、制御部7の制御に基づいて信号処理を行って放音することにより、所定の指向状態、すなわち指向の方向を示す指向方向と指向の拡がりを示す指向角とをもつ音響ビームを放出する。以下、スピーカユニットB22におけるスピーカについては、スピーカ221−1、221−2、・・・、221−25、アンプについては、アンプ222−1、222−2、・・・、222−25、指向制御部については、指向制御部223−1、223−2、・・・、223−25という。また、本実施形態においては、図3に示すように、破線で囲われた中央部にスピーカユニットB22のスピーカ221−1、221−2、・・・、221−25が配置され、その周囲を囲うようにして、スピーカユニットA21のスピーカ211−1、211−2、・・・、211−12が配置される。ここで、図示のように、スピーカユニットA21のスピーカ211−1、211−2、・・・、211−12は、スピーカユニットB22のスピーカ221−1、221−2、・・・、221−25より径の大きいスピーカが用いられている。
図1に戻って説明を続ける。振幅調整部3は、ゲインa31、ゲインa’32、ゲインb33を有する。ゲインa31、ゲインa’32、ゲインb33は、それぞれ設定された増幅率αa、αa’、αbに基づいて、信号分割部5から入力されたオーディオ信号の振幅を増幅させて出力する。そして、ゲインa31およびゲインa’32から出力されたオーディオ信号は、加算器4で加算されてスピーカユニットA21へ出力される。また、ゲインb33から出力されたオーディオ信号は、スピーカユニットB22へ出力される。なお、各増幅率の設定は、制御部7の制御に基づいて行われる。
信号分割部5は、LPF51およびHPF52を有する。LPF51は、ローパスフィルタであって、信号入力部6から入力されたオーディオ信号に対して、設定された遮断周波数以上の周波数帯域を減衰させ、遮断周波数以下の周波数帯域(以下、低周波数帯域という)のオーディオ信号を出力する。この際、LPF51は、入力されたオーディオ信号に対して、振幅について周波数依存をもたせて変化させる信号処理を行う。この際、当該オーディオ信号の位相は周波数依存をもって回転する。
また、HPF52は、LPF51とは反対に、信号入力部6から入力されたオーディオ信号に対して、設定された遮断周波数以下の周波数帯域を減衰させ、遮断周波数以上の周波数帯域(以下、高周波数帯域という)のオーディオ信号を出力するハイパスフィルタであって、入力されたオーディオ信号に対して、振幅を変化させる信号処理を行う。この際、LPF51のときと同様に、オーディオ信号の位相は周波数依存をもって回転する。なお、遮断周波数の設定は、制御部7の制御に基づいて行われる。
制御部7は、上述したように、スピーカアレイユニット2におけるスピーカユニットA21およびスピーカユニットB22の各指向制御部および各アンプ、振幅調整部3のゲインa31、ゲインa’32およびゲインb33、信号分割部5のLPF51およびHPF52を制御する。この制御は、利用者が操作部8を操作することによって、入力した指示に基づいて行なわれてもよいし、記憶部9に記憶された設定値に基づいて行なわれてもよい。ここで、記憶部9に記憶された設定値とは、音響ビームの指向状態及び音量、LPF51およびHPF52に設定する遮断周波数、ゲインa31、ゲインa’32、ゲインb33に設定する増幅率などである。なお、記憶部9が、これらの設定値を組にして複数の設定値の組をテーブルとして記憶することにより、利用者が操作部8を操作して、記憶部9に記憶された設定値の組のうち、一の設定値の組を選択することにより、制御部7は当該選択された組の設定値に基づいて、各部を制御することもできる。
以下、スピーカアレイ装置1の動作について説明する。まず、利用者は操作部8を操作して、制御部7に制御させる設定値を決定する。その後、制御部7は、スピーカアレイ装置1の各部を決定された設定値に基づいて制御する。以下、信号入力部6からオーディオ信号Sinが入力され、スピーカアレイユニット2から放音されるまでの説明を行う。
信号入力部6から入力されたオーディオ信号Sinは、信号分割部5に出力され、LPF51およびHPF52に分配される。LPF51およびHPF52の遮断周波数は、制御部7の制御に基づいて、1kHzとして設定され、LPF51は図4(a)に示すような周波数特性のローパスフィルタ、HPF52は図4(b)に示すような周波数特性のハイパスフィルタとなる。ここで、図4の各図の横軸は、オーディオ信号の周波数を表し、縦軸は、それぞれ、フィルタの入力信号に対する出力信号の振幅の変化量、位相の回転量を表している。LPF51は、入力されたオーディオ信号Sinに対して信号処理を行い、図4(a)に示すように周波数依存性をもって振幅を変化させるとともに、位相が回転したオーディオ信号SLを振幅調整部3のゲインa31に出力する。一方、HPF52は、入力されたオーディオ信号Sinに対して信号処理を行い、図4(b)に示すように周波数依存性をもって振幅を変化させるとともに、位相が回転したオーディオ信号SHを振幅調整部3のゲインa’32およびゲインb33に出力する。
振幅調整部3のゲインa31、ゲインa’32、ゲインb33は、制御部7の制御に基づいて、それぞれ増幅率がαa、αa’、αbとして設定される。ゲインa31は、入力されたオーディオ信号SLに対して、振幅をαa倍したオーディオ信号Sgaを加算器4に出力する。また、ゲインa’32は、入力されたオーディオ信号SHに対して、振幅をαa’倍したオーディオ信号Sga’を加算器4に出力する。そして、加算器4は、入力されたオーディオ信号Sgaとオーディオ信号Sga’を加算したオーディオ信号SaをスピーカユニットA21に出力する。一方、振幅調整部3のゲインb33は、入力されたオーディオ信号SHに対して、振幅をαb倍したオーディオ信号SbをスピーカユニットB22に出力する。このように、オーディオ信号Saおよびオーディオ信号Sbは、ともにHPF52によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Saとオーディオ信号Sbの高周波数帯域における位相が揃うことになる。
スピーカユニットA21に入力されたオーディオ信号Saは、指向制御部213−1、213−2、・・・、213−12、アンプ212−1、212−2、・・・、212−12を介して、スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12から放音される。また、スピーカユニットB22に入力されたオーディオ信号Sbは、指向制御部223−1、223−2、・・・、223−25、アンプ222−1、222−2、・・・、222−25を介して、スピーカ221−1、221−2、・・・、221−25から放音される。
ここで、スピーカユニットB22の各スピーカ221−1、221−2、・・・、221−25からの放音により、スピーカユニットB22は、HPF52が出力する高周波数帯域のオーディオ信号に基づいた音を放出するから、当該音は、元のオーディオ信号Sinの高周波数帯域が含まれていることになる。一方、スピーカユニットA21の各スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12からの放音により、スピーカユニットA21は、LPF51が出力する低周波数帯域のオーディオ信号とHPF52が出力する高周波数帯域のオーディオ信号とを加算器4によって加算されたオーディオ信号に基づいた音を放出するから、当該音は、元のオーディオ信号Sinの全周波数帯域が含まれることになる。
この際、高周波数帯域の音は、スピーカユニットA21、スピーカユニットB22の双方から放出されることになるが、スピーカユニットA21が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号SaおよびスピーカユニットB22が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号Sbは、ともにHPF52によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Saおよびオーディオ信号Sbの高周波数帯域の位相が揃うことになる。これにより、スピーカユニットA21から放出される全周波数帯域の音に係るオーディオ信号を入力されたオーディオ信号Sinをそのまま用いた場合に生じる高周波数帯域の位相のずれを防止することができ、音響ビームの指向制御を容易にすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
<変形例1>
実施形態においては、スピーカユニットA21およびスピーカユニットB22のそれぞれからの放音により音響ビームを放出するようにしていたが、高周波数帯域については、スピーカユニットA21およびスピーカユニットB22における各スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12、221−1、221−2、・・・、221−25からの放音によって、それぞれ別の音響ビームとして放出するようにしてもよい。この場合は、スピーカユニットA21における各指向制御部213−1、213−2、・・・、213−12およびスピーカユニットB22における各指向制御部223−1、223−2、・・・、223−25は、制御部7の制御に基づいて、それぞれ別の音響ビームを放出するように、入力されたオーディオ信号Saおよびオーディオ信号Sbの遅延、振幅の信号処理を行えばよい。このようにしても実施形態と同等な効果を得ることができる。
<変形例2>
実施形態における信号分割部5におけるLPF51およびHPF52に設定される遮断周波数は、スピーカユニットB22の各スピーカ221−1、221−2、・・・、221−25における基本共振周波数以上の周波数として設定されることが望ましい。また、スピーカユニットA21から出力される低周波数帯域の音響ビームの指向制御効果を向上させるために、スピーカユニットA21およびスピーカユニットB22における高周波数帯域における音響ビームの指向制御ができる範囲で、できるだけ遮断周波数を低い周波数とすることが望ましい。これらから遮断周波数の上下限を決めておくことによって、指向性制御を効果的に行うことができる。
<変形例3>
実施形態におけるスピーカユニットA21の各スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12とスピーカユニットB22の各スピーカ221−1、221−2、・・・、221−25との位相特性が同等でない場合には、この位相特性の違いを補正するオールパスフィルタなどの位相補正手段を設けてもよい。この場合には、スピーカユニットA21へのオーディオ信号Saの入力の直後に位相補正手段を設けて、位相特性を補正したオーディオ信号を各指向制御部213−1、213−2、・・・、213−12に出力してもよいし、スピーカユニットB22へのオーディオ信号Sbの入力の直後に位相補正手段を設けて、位相特性を補正したオーディオ信号を各指向制御部223−1、223−2、・・・、223−25に出力してもよい。また、スピーカユニットA21およびスピーカユニットB22に位相補正手段を設けてもよい。なお、位相補正手段は、スピーカの位相特性の違いを補正するものであるから、振幅調整部3から各スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12、221−1、221−2、・・・、221−25までの間に設ければ、どの部分に設けてもよい。
<変形例4>
実施形態においては、スピーカユニットA21の各スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12は、スピーカユニットB22の各スピーカ221−1、221−2、・・・、221−25よりも径の大きいスピーカを用いていたが、必ずしも大きさが異なっていなくてもよい。
<変形例5>
実施形態においては、信号分割部5のHPF52は、オーディオ信号SHを振幅調整部3のゲインa’32およびゲインb33にそれぞれ出力していたが、図5に示すように、2つのHPF52−1、52−2を用いてオーディオ信号Sinに対して信号処理を行って、HPF52−1からゲインa’32にオーディオ信号SH−1、HPF52−2からゲインb33にオーディオ信号SH−2を出力するようにしてもよい。ここで、各HPF52−1、52−2から出力されるオーディオ信号SH−1とオーディオ信号SH−2は、位相の周波数依存性が揃っていればよく、振幅の周波数依存性は必ずしも一致している必要は無い。このようにしても、実施形態と同様な効果を得ることができる。
<変形例6>
実施形態における振幅調整部3のゲインa31、ゲインa’32およびゲインb33に各々設定される増幅率αa、αa’、αbを以下に説明するようにスピーカアレイユニット2における各スピーカの諸特性から計算して設定してもよい。
スピーカアレイユニット2の特性を以下に示すように設定する。
スピーカユニットA21が有するスピーカの個数 Na(本実施形態においては12)
スピーカユニットB22が有するスピーカの個数 Nb(本実施形態においては25)
スピーカユニットA21の各スピーカ能率(低周波数帯域) SPLa
スピーカユニットA21の各スピーカ能率(高周波数帯域) SPLa’
スピーカユニットB22の各スピーカ能率(高周波数帯域) SPLb
スピーカユニットA21の各スピーカ音圧(低周波数帯域) Pa=10(SPLa/20)
スピーカユニットA21の各スピーカ音圧(高周波数帯域) Pa’=10(SPLa’/20)
スピーカユニットB22の各スピーカ音圧(高周波数帯域) Pb=10(SPLb/20)
ここで、低周波数帯域と高周波数帯域の音量を揃える場合には、以下の式(1)で表される。
αa×Pa×Na = αa’×Pa’×Na+αb×Pb×Nb (1)
上記式(1)を満たすように増幅率αa、αa’、αbを設定すれば、スピーカアレイユニット2から放出される音の低周波数帯域における音量と高周波数帯域における音量との比がもとのオーディオ信号Sinにおける周波数帯域における音量と高周波数帯域における音量との比と同等にすることができる。また、スピーカユニットA21とスピーカユニットB22から放出される高周波数帯域における音量バランスを決定すれば、αa’とαbの関係も決定することができる。例えば、スピーカユニットA21の各スピーカ211−1、211−2、・・・、211−12の各々から放出される高周波数帯域における音量とスピーカユニットB22の各スピーカ221−1、221−2、・・・、221−25の各々から放出される高周波数帯域における音量を同等とする場合には、αa’×Pa’=αb×Pbの関係とすればよい。
なお、αa=1とすれば、ゲインa31は必ずしも必要ではなく、ゲインa’32、ゲインb33を有すれば振幅調整部3の効果は得られる。また、同様にして、αa=1とするかわりに、αa’=1またはαb=1とすれば、同様にゲインa’32またはゲインb33を用いなくてもよい。すなわち、増幅率αa、αa’およびαbは他の増幅率の設定対して従属的に決まるものであるから、いずれか一つの増幅率は1とすることができ、ゲインa31、ゲインa’32およびゲインb33のうち、いずれか1つは用いなくても同様な効果を得ることができる。
<変形例7>
実施形態においては、スピーカユニットA21から放出する音は、遮断周波数によって分割された周波数帯域のオーディオ信号を再度加算することによって、全周波数帯域の音となっていたが、周波数帯域によって分割せずに、位相を変化させるオールパスフィルタを用いてもよい。この場合には、以下に説明するような、スピーカアレイ装置1は、図6に示すような構成とすればよい。
ゲインZ10は、入力されたオーディオ信号Sinの振幅に対して、周波数依存を持たせて変化させる信号処理を行い、HPF52およびAPF(All Pass Filter、オールパスフィルタ)53へ出力する。本変形例においては、ゲインZ10は、オーディオ信号Sinに対して信号処理を行い、図7に示すように周波数依存性をもって振幅を変化させたオーディオ信号Sgを出力する。なお、ゲインZ10の信号処理に伴って、どのように位相が回転することになっても、本変形例の効果に影響は無い。そして、APF53は、入力されたオーディオ信号Sgに対して、図8に示すように周波数依存をもって位相を回転させる信号処理を行い、当該信号処理を行ったオーディオ信号SaをスピーカユニットA21へ出力する。一方、HPF52は、入力されたオーディオ信号Sgに対して、実施形態における処理と同様な信号処理を行ったオーディオ信号SHをゲインb33へ出力する。そして、ゲインb33は、入力されたオーディオ信号SHに対して、設定された増幅率αbの増幅処理を行ったオーディオ信号SbをスピーカユニットB22へ出力する。他の構成については、実施形態と同様であるので説明を省略する。
このように、APF53においてオーディオ信号の位相を回転させる信号処理を行うことにより、実施形態における周波数帯域の分割、加算を兼ねた処理と同等な処理を行っていることになり、またゲインZ10が実施形態におけるゲインa31およびゲインa’32の処理と同等な処理を行っているから、本変形例においても、実施形態における効果を得ることができる。
<変形例8>
実施形態においては、スピーカユニットA21とスピーカユニットB22の2種類のスピーカユニットを用いていたが、これに加えてスピーカユニットC23を用い、3種類のスピーカユニットを設けてもよい。この場合には、スピーカアレイ装置1は、図9のような構成とすればよい。すなわち、実施形態における振幅調整部3にゲインc34を加えればよい。ここで、ゲインc34は、入力されたオーディオ信号SLに対して、設定された増幅率αcの増幅処理を行い、当該増幅処理を行ったオーディオ信号ScをスピーカユニットC23へ出力する。スピーカユニットC23は、スピーカユニットA21およびスピーカユニットB22と同様な構成(指向制御部、アンプおよびスピーカの組の数は異なってもよい)である。このようにすれば、スピーカユニットA21から全周波数帯域の音が放出され、スピーカユニットB22から高周波数帯域の音が放出され、スピーカユニットC23からは、低周波数帯域の音が放出されることになる。このようにすれば、オーディオ信号Saおよびオーディオ信号Scは、ともにLPF51によって信号処理された信号を用いて生成され、低周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Saの低周波数帯域における位相とオーディオ信号Scの位相が揃うとともに、オーディオ信号Saおよびオーディオ信号Sbは、ともにHPF52によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Saの高周波数帯域における位相とオーディオ信号Sbの位相が揃うことになり、さらに低周波数帯域においても幅広い指向制御が可能となる。
<変形例9>
実施形態においては、スピーカアレイユニット2は、HPF52によって信号処理されたオーディオ信号SHに基づいた放音と、LPF51によって信号処理されたオーディオ信号SLおよびHPF52によって信号処理されたオーディオ信号SHを加算したオーディオ信号に基づいた放音を行っていたが、LPF51およびHPF52の関係を逆にしてもよい。すなわち、スピーカアレイユニット2は、LPF51によって信号処理されたオーディオ信号SLに基づいた放音と、LPF51によって信号処理されたオーディオ信号SLおよびHPF52によって信号処理されたオーディオ信号SHを加算したオーディオ信号に基づいた放音を行ってもよい。
<変形例10>
実施形態においては、入力されたオーディオ信号Sinを信号分割部5において2の周波数帯域に分割したが、これをさらに多くの周波数帯域に分割してもよい。この場合は、スピーカアレイ装置1は、図10のような構成とすればよい。以下、本変形例における構成を説明する。
信号分割部5は、実施形態の構成に加えて別の遮断周波数(本変形例においては400Hz)のローパスフィルタ(図11(a)のような周波数特性)であるLPFa54、およびこれと同じ遮断周波数のハイパスフィルタ(図11(b)のような周波数特性)であるHPFa55を有する。LPFa54は、LPF51から出力されたオーディオ信号SLに対して、実施形態における処理と同様(周波数特性は図11(a))にして信号処理を行ったオーディオ信号SLLをゲインa31に出力する。同様に、HPFa55は、LPF51から出力されたオーディオ信号SLに対して信号処理を行ったオーディオ信号SLHをゲインa’32へ出力する。
加算器41は、ゲインa31から出力されたオーディオ信号Sgaとゲインa’32から出力されたオーディオ信号Sga’とを加算したオーディオ信号SaをスピーカユニットA21へ出力する。一方、加算器42は、ゲインb33から出力されたオーディオ信号Sgbとゲインb’35から出力されたオーディオ信号Sgb’とを加算したオーディオ信号SbをスピーカユニットB22へ出力する。なお、ゲインb’35は、他の各ゲインと同様入力されたオーディオ信号に対して、設定された増幅率αb’に基づいて増幅処理を行って出力する。
このようにすると、スピーカユニットA21から1kHz以下の周波数帯域の音が放音され、スピーカユニットB22から400Hz以上の周波数帯域の音が放音される。ここで、400Hz以上1kHz以下の周波数帯域の音が全てのスピーカから放音されるが、オーディオ信号Saおよびオーディオ信号Sbは、ともにLPF51およびHPFa55によって信号処理された信号を用いて生成され、400Hz以上1kHz以下の周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、400Hz以上1kHz以下の周波数帯域におけるオーディオ信号Saとオーディオ信号Sbの位相は互いに揃ったものであり、各スピーカユニットの指向制御部は指向制御を簡易に行うことができる。なお、本変形例においては、スピーカユニットはスピーカユニットA21およびスピーカユニットB22のみであったが、変形例8でも説明したようにさらに多くのスピーカユニットを用いてもよい。この場合には、信号分割部5において周波数帯域ごとに分割されたオーディオ信号を振幅調整部3において各々増幅処理し、増幅処理した複数のオーディオ信号を適宜組み合わせて加算した後、各スピーカユニットに出力するようにすればよい。このようにすれば、複数のスピーカユニットから同一の周波数帯域をもつ音が放出されることになっても、そのスピーカユニットに入力されるオーディオ信号における周波数帯域においてはそれぞれ位相が揃っているため、各スピーカユニットの指向制御部は、指向制御を簡易に行うことができる。
実施形態に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るスピーカアレイユニットにおけるスピーカユニットAの構成を示すブロック図である。 実施形態に係るスピーカアレイ装置の外観を示す説明図である。 実施形態に係る信号分割部におけるLPFおよびHPFの周波数特性を示す説明図である。 変形例5に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。 変形例7に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。 変形例7に係るゲインZの周波数特性を示す説明図である。 変形例7に係るAPFの周波数特性を示す説明図である。 変形例8に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。 変形例10に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。 変形例10に係る信号分割部におけるLPFおよびHPFの周波数特性を示す説明図である。
符号の説明
1…スピーカアレイ装置、2…スピーカアレイユニット、21…スピーカユニットA、22…スピーカユニットB、23…スピーカユニットC、211−1〜211−12、221−1〜221−25…スピーカ、212−1〜212−12、222−1〜222−25…アンプ、213−1〜213−12、223−1〜223−25…指向制御部、3…振幅調整部、31…ゲインa、32…ゲインa’、33…ゲインb、34…ゲインc、35…ゲインb’、4、41、42…加算器、5…信号分割部、51…LPF、52、52−1、52−2…HPF、53…APF、54…LPFa、55…HPFa、6…信号入力部、7…制御部、8…操作部、9…記憶部、10…ゲインZ

Claims (7)

  1. 入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、
    前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を出力する第1の出力手段と、
    前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む2以上の分割オーディオ信号を出力する第2の出力手段と、
    前記第1の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第1の放音手段と、
    前記第2の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第2の放音手段と
    を具備することを特徴とするスピーカアレイ装置。
  2. 前記第1の出力手段および前記第2の出力手段は、出力すべき分割オーディオ信号の各々に対して増幅処理を行った後に出力することを特徴とする請求項1に記載のスピーカアレイ装置。
  3. 前記第2の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、前記所定の周波数帯域以下の帯域を含む分割オーディオ信号であること
    を特徴とする請求項1または2に記載のスピーカアレイ装置。
  4. 入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、
    前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を出力する第1の出力手段と、
    前記第1の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第1の放音手段と、
    前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第1の出力手段から出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理手段と、
    前記信号処理手段によって信号処理されたオーディオ信号を放音する第2の放音手段と
    を具備することを特徴とするスピーカアレイ装置。
  5. 前記第1の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、所定の周波数帯域以上の帯域を含む分割オーディオ信号であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。
  6. 入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、
    前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を第1の放音手段に出力する第1の出力過程と、
    前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む2以上の分割オーディオ信号を第2の放音手段に出力する第2の出力過程と
    を備えることを特徴とする信号処理方法。
  7. 入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、
    前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む1以上の分割オーディオ信号を第1の放音手段に出力する第1の出力過程と、
    前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第1の出力過程によって出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理過程と、
    前記信号処理過程において信号処理されたオーディオ信号を第2の放音手段に出力する第2の出力過程と
    を備えることを特徴とする信号処理方法。
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