JP2008245203A - Loudspeaker system, delay time determination method of loudspeaker system and filter coefficient determination method of loudspeaker system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、所定の拡声エリアに目的の音声信号を拡声して放音する拡声装置、拡声装置の遅延時間決定方法および拡声装置のフィルタ係数決定方法に関する。 The present invention relates to a loudspeaker that amplifies and emits a target voice signal in a predetermined loudspeaker area, a delay time determination method for the loudspeaker, and a filter coefficient determination method for the loudspeaker.
病院のロビー等の多人数が集まる公衆の場所に音声を放音する装置が実用化されており、その公衆の場所のうち特定の方向に向けて音声をビーム状に放音するためのアレイ型のスピーカ装置も提案されている(たとえば特許文献1)。 A device that emits sound to a public place where a large number of people gather, such as a hospital lobby, has been put to practical use, and an array type is used to emit sound in a beam shape toward a specific direction in the public place. A speaker apparatus has also been proposed (for example, Patent Document 1).
病院のロビーにおいて拡声出力される音声は、たとえば患者の診察のための呼び出し等であるため、個人情報保護の観点からロビー全体に聞こえてしまうことは好ましくない。 Since the voice output in the lobby of the hospital is, for example, a call for a patient's examination, it is not preferable that the voice is heard by the entire lobby from the viewpoint of protecting personal information.
上記のように、音声を一方向に集中してビーム状に放音するアレイスピーカ型の拡声装置も実用化されているが、このビーム状に放音される音声は、一点だけで明瞭に聞こえるものではなく、その放音ビーム方向全体で明瞭に聞こえるものであり、また、病院のロビー等全体が静かな場所であれば、ビーム状に放音してもその音声がエリア全体で明瞭に聞こえてしまうという問題点があった。 As described above, an array speaker type loudspeaker that concentrates sound in one direction and emits it in the form of a beam has also been put into practical use, but the sound emitted in the form of a beam can be heard clearly only at one point. If the whole area of the hospital lobby, etc. is quiet, the sound can be heard clearly throughout the area even if the beam is emitted. There was a problem that it was.
この発明は、特定の目標点以外では、目的音声が明瞭に聞こえないようにした拡声装置、拡声装置の遅延時間決定方法および拡声装置のフィルタ係数決定方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a loudspeaker, a delay time determination method for a loudspeaker, and a filter coefficient determination method for a loudspeaker that prevent the target voice from being clearly heard except at a specific target point.
請求項1の発明は、拡声エリア内または近傍の複数地点に配置された複数のスピーカと、各スピーカに同じ音声信号を供給する拡声部と、を備えた拡声装置であって、前記拡声部は、前記複数のスピーカの各々に前記目的音声信号を供給するタイミングをそれぞれ独立した遅延時間で遅延させる遅延部を有し、特定の目標点で前記目的音声信号の音波の到達タイミングが一致するように、前記複数のスピーカの各々に供給する前記目的音声信号を遅延させることを特徴とする。 The invention of claim 1 is a loudspeaker device comprising a plurality of speakers arranged at a plurality of points in or near a loudspeaker area, and a loudspeaker unit that supplies the same audio signal to each speaker, wherein the loudspeaker unit is A delay unit that delays the timing of supplying the target audio signal to each of the plurality of speakers by an independent delay time so that the arrival timing of the sound wave of the target audio signal matches at a specific target point The target audio signal supplied to each of the plurality of speakers is delayed.
この発明では、目標点で目的音声信号の音波の到達タイミングが一致するように、複数のスピーカの各々に供給タイミングが遅延される。これにより、目標点では、各スピーカから到来する目的音声信号の音波のタイミングが一致するため、目的の音声が信号レベルが高く明瞭に聞こえ、目標点以外の地点では、各スピーカから到来する目的音声信号の音波のタイミングがずれるため、信号レベルが高くならないうえにずれて聞こえるため明瞭度が低下し、音声の内容が聞き取りづらくなる。これにより、目標点のみで目的の音声を高ゲイン・高明瞭度で聞かせることができる。 In the present invention, the supply timing is delayed to each of the plurality of speakers so that the arrival timing of the sound wave of the target audio signal matches at the target point. As a result, the target sound signal coming from each speaker at the target point has the same sound wave timing, so the target sound can be heard clearly with a high signal level, and the target sound coming from each speaker at a point other than the target point. Since the timing of the sound wave of the signal is shifted, the signal level does not increase and the sound is heard shifted and the intelligibility is lowered, making it difficult to hear the content of the voice. Thereby, the target voice can be heard with high gain and high clarity only at the target point.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記各拡声部が、前記各スピーカに、それぞれ相関のない異なる信号をさらに供給することを特徴とする。また、請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記それぞれ相関のない異なる信号として、それぞれ異なるランダム信号を用いることを特徴とする。
The invention of
それぞれ相関のない信号は、それらを合成しても、位相が一致して振幅が大きくなったり、位相がずれて振幅が小さくなったりすることがない。そこで、このようなそれぞれ相関のない信号を各スピーカから出力することにより、拡声エリア全体に場所による信号レベルの変動が小さいほぼ一定レベルの定常音を流すことができ、これをマスク音声として目標点以外の地点での目的音声信号の明瞭度を低下させることができる。なお、複数の信号間の無相関性はランダム信号が最も高い。 Signals that are not correlated with each other, even if they are combined, do not have the same phase and increase in amplitude, or the phase is shifted and the amplitude does not decrease. Therefore, by outputting such uncorrelated signals from each speaker, an almost constant level steady sound with small signal level fluctuations depending on location can be made to flow through the entire loudspeaker area, and this can be used as a target point as a mask sound. The intelligibility of the target speech signal at a point other than can be reduced. A random signal has the highest decorrelation between a plurality of signals.
請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記各拡声部が、前記各スピーカに、同じ音声信号であるマスク音声信号をさらに供給することを特徴とする。また、請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記目標点のみで前記マスク音声信号の信号レベルが極小値となり、前記目標点以外では前記マスク音声信号の信号レベルが所定値以上となるように、前記各スピーカに供給する前記マスク音声信号を処理する処理手段をさらに備えたことを特徴とする。請求項6の発明は、請求項5の発明において、前記処理手段が、デジタルフィルタを含むことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, each of the loudspeakers further supplies a mask voice signal, which is the same voice signal, to each of the speakers. According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the signal level of the mask audio signal is a minimum value only at the target point, and the signal level of the mask audio signal is not less than a predetermined value except for the target point. In this manner, the apparatus further includes processing means for processing the mask sound signal supplied to each speaker. The invention of
マスク音声信号としてそれぞれ相関のない信号を用いることもできるが、それぞれ相関のない音声は、聴取者にとって耳障りな場合が多い。そこで、この発明では、各スピーカから同じ音声信号を流すようにした。同じ音声信号としては、たとえば波の音などの環境音を用いればよく、これにより、目的音声信号をマスクするためのマスク音声信号が拡声エリア全体に所定レベルで流れていても、聴取者が耳障りに感じることがなくなる。 Although uncorrelated signals can be used as the mask sound signals, uncorrelated sounds are often harsh to the listener. Therefore, in the present invention, the same audio signal is sent from each speaker. As the same audio signal, for example, an environmental sound such as a wave sound may be used, so that even if the mask audio signal for masking the target audio signal flows at a predetermined level throughout the loudspeaker area, the listener may be disturbed. You don't feel anymore.
また、同じ音声信号は完全な相関性を有するため、各スピーカから放音される音声のタイミングや周波数特性を調整することにより、特定の地点(目標点)の信号レベルを他の地点に比べて小さく(極小値)に制御し、且つ、それ以外の地点の信号レベルをマスク音声として機能する程度の信号レベルである所定値に制御することができる。これにより、拡声エリア全体に所定の信号レベルでマスク音声を流しつつ、目標点におけるマスク音声の信号レベルを他の地点の信号レベルよりも低下させて目的音声をより聞き取り易くすることができる。 Also, since the same audio signal has complete correlation, the signal level at a specific point (target point) can be compared with other points by adjusting the timing and frequency characteristics of the sound emitted from each speaker. It can be controlled to a small value (minimum value), and the signal level at other points can be controlled to a predetermined value that is a signal level that functions as mask sound. As a result, it is possible to make the target voice easier to hear by lowering the signal level of the mask voice at the target point to be lower than the signal level at other points while flowing the mask voice at a predetermined signal level throughout the loudspeaker area.
請求項7の発明は、請求項1〜3の発明において、複数の目標点に対応して前記遅延時間を記憶する遅延時間記憶部を備え、前記各拡声部が、目標点が指定されたとき、この指定された目標点に対応する遅延時間で前記目的音声信号を遅延させることを特徴とする。
The invention of
また、請求項8の発明は、請求項6の発明において、複数の目標点に対応して複数の前記遅延時間を記憶する遅延時間記憶部、および、複数の目標点に対応して複数の前記フィルタ係数を記憶するフィルタ係数記憶部を備え、目標点が指定されたとき、前記各拡声部は、この指定された目標点に対応する遅延時間で前記目的音声信号を遅延し、前記デジタルフィルタは、この指定された目標点に対応するフィルタ係数でマスク音声信号をフィルタリングすることを特徴とする。
The invention of claim 8 is the invention of
これにより、目標点が移動する場合や目標点が順次切り換えられる場合でも、その移動または切り換えられた目標点に対して的確に明瞭度の高い目的音声信号を到達させることができるとともに、その移動または切り換えられた目標点におけるマスク音声信号のレベルを極小値にすることができる。 Accordingly, even when the target point moves or when the target point is sequentially switched, the target voice signal with high intelligibility can be accurately reached with respect to the moved or switched target point. The level of the mask audio signal at the switched target point can be minimized.
請求項9の発明は、請求項1に記載の拡声装置の遅延時間を決定する方法であって、前記目標点にマイクを設置するとともに、前記マイクが収音した音声信号を入力し、前記複数のスピーカの各々に対応する遅延時間を、前記マイクが収音した音声信号の信号レベルが最大値となるように適応演算して、前記遅延部に設定する演算部を設け、前記複数のスピーカに音声信号を供給し、この音声信号を供給した結果、前記演算部が演算した遅延時間を、前記目標点に対応する前記遅延部の遅延時間とすることを特徴とする。 The invention of claim 9 is a method for determining the delay time of the loudspeaker according to claim 1, wherein a microphone is installed at the target point, an audio signal picked up by the microphone is input, and the plural An arithmetic unit is provided for adaptively calculating the delay time corresponding to each of the speakers so that the signal level of the audio signal picked up by the microphone becomes a maximum value, and setting the delay unit, and the plurality of speakers are provided. The audio signal is supplied, and as a result of supplying the audio signal, the delay time calculated by the calculation unit is set as the delay time of the delay unit corresponding to the target point.
請求項10の発明は、請求項6に記載の拡声装置のフィルタ係数を決定する方法であって、前記拡声エリア内の前記目標点を含む複数地点にそれぞれマイクを設置するとともに、前記複数のマイクが収音した音声信号を入力し、前記目標点に設置されたマイクが収音した音声信号の信号レベルが極小値となり、前記目標点以外の地点に設置されたマイクが収音した音声信号の信号レベルが所定値以上となるように、前記フィルタ係数を適応アルゴリズムで演算して、前記デジタルフィルタに設定する演算部を設け、前記複数のスピーカに音声信号を供給し、この音声信号を供給した結果、前記演算部が演算したフィルタ係数を、前記目標点に対応する前記デジタルフィルタのフィルタ係数とすることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、目的の音声信号(目的音声信号)が、目標点のみでタイミングが一致するように2次元または3次元配置されたスピーカから放音されるため、目標点では位相が一致して明瞭に聞き取ることができるとともに、目標点以外では位相・タイミングがずれて明瞭度が低下し、聞き取ることができない。これにより、目的音声信号を目標点のみで聞き取らせることができる。 According to the present invention, since the target audio signal (target audio signal) is emitted from the speakers arranged two-dimensionally or three-dimensionally so that the timing is matched only at the target point, the phase is matched at the target point. In addition to the target point, the phase / timing is shifted and the degree of intelligibility is reduced at points other than the target point. Thereby, the target voice signal can be heard only at the target point.
また、この発明では、ランダム信号やマスク音声信号で拡声エリア全体を充たすことにより、目的音声信号のタイミングが一致して音圧レベルが高くなっている目標点以外のエリアでは、上記ランダム信号やマスク音声信号に対して目的音声信号のレベルが低下するため、すなわちS/N比が低下するため、目標点以外で目的音声信号をより聞き取り難くすることができる。 Further, in the present invention, by filling the entire loudspeaker area with a random signal or mask audio signal, the random signal or mask is used in areas other than the target point where the timing of the target audio signal coincides and the sound pressure level is high. Since the level of the target voice signal is lowered with respect to the voice signal, that is, the S / N ratio is lowered, the target voice signal can be made more difficult to hear except at the target point.
図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図1は、この発明の第1の実施形態である拡声装置のブロック図である。また、図2は、同拡声装置のスピーカの配置例を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a loudspeaker according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an example of the arrangement of speakers of the loudspeaker.
図2に示すように、この拡声装置では、各スピーカ20−1〜nは、アレイスピーカのようにライン状ではなく、病院のロビー等の拡声した音声を到達させたいエリア(以下、拡声エリアという。)に広く2次元または3次元に配置されている。各スピーカ20−1〜nは、どのように配置されてもどの方向に向けて設置されてもよいが、拡声エリア7の周囲に配置され、拡声エリア7の中央に向けて設置されることが好ましい。また、スピーカ20−1〜nは、天井に埋め込まれていてもよい。
As shown in FIG. 2, in this loudspeaker, each of the speakers 20-1 to 20-n is not in a line shape like an array speaker, but an area in which a loud voice such as a hospital lobby is desired to reach (hereinafter referred to as a loudspeaker area). .) Is widely arranged in two or three dimensions. The speakers 20-1 to 20-n may be arranged in any direction regardless of the arrangement, but may be arranged around the
図1において、各スピーカ20−1〜nには、それぞれ拡声装置1の拡声ユニット10−1〜nが接続されている。各拡声ユニット10は、FIRフィルタ11、フィルタ係数テーブル12、ランダムノイズ発生部13、加算器14および出力アンプ15を有している。
In FIG. 1, the loudspeaker units 10-1 to 10-n of the loudspeaker 1 are connected to the speakers 20-1 to n, respectively. Each
FIRフィルタ11には、目的音声信号入力部2から目的音声信号が入力される。目的音声信号とは、病院の呼び出しアナウンス等の対象者に聴かせたい音声信号である。また、フィルタ係数テーブル12には、目標点指定信号入力部3から目標点指定信号が入力される。フィルタ係数テーブル12は、入力された目標点指定信号に基づき、その目標点に対応するフィルタ係数をFIRフィルタ11にセットする。
The target audio signal is input from the target audio
この目標点指定信号に基づくフィルタ係数のFIRフィルタ11へのセットは、全ての拡声ユニット10−1〜nで行われる。各拡声ユニット10−1〜nが目的音声信号をFIRフィルタ11でフィルタリングしてスピーカ20−1〜nに出力することにより、スピーカ20−1〜nから放音された目的音声は、目標点指定信号で指定された目標点でタイミングが揃うとともに、全ての周波数成分の位相が揃うため周波数特性がフラットになり、その目標点に居る利用者に明瞭に目的音声を聴かせることができる。
Setting of the filter coefficient based on the target point designation signal to the
また、目標点以外の場所では、各スピーカ20−1〜nから放音された音声信号が、位相(タイミング)がずれて到達するため、合成された音声の明瞭度が低く、その内容を聞き取ることができない。なお、目標点以外の場所タイミングがずれた信号が合成されるため周波数特性を評価することはできない。 Further, since the sound signals emitted from the speakers 20-1 to 20-n arrive at positions other than the target points with a phase (timing) shifted, the intelligibility of the synthesized speech is low and the contents are heard. I can't. It should be noted that the frequency characteristics cannot be evaluated because the signals other than the target point are shifted in place timing.
また、スピーカ20−1〜nがアレイ状(1次元)でなく、2次元または3次元配置されているため、各スピーカ20−1〜nから放音された音声信号のタイミングが一致して明瞭度の高い音声が合成される場所は、点状の狭い領域となる(アレイ状では線状の領域となる)。これにより、この点状の狭い領域のみに内容が理解できるような明瞭な音声を到達させ、それ以外の領域には、内容が理解できないような明瞭度の低い音声を到達させることができる。 In addition, since the speakers 20-1 to 20-n are arranged in a two-dimensional or three-dimensional manner instead of an array (one-dimensional), the timings of the sound signals emitted from the speakers 20-1 to 20-n are consistent and clear. The place where high-quality speech is synthesized is a narrow dot-like region (a linear region in the array shape). As a result, a clear voice whose contents can be understood can be reached only in this dotted narrow area, and a low-clarity voice whose contents cannot be understood can be reached in the other areas.
なお、各スピーカ20−1〜nから目標点に到達する音声のタイミングを一致させるのみであれば(周波数特性を制御しないのであれば)、FIRフィルタ11に代えて遅延回路を設ければよい。この場合フィルタ係数テーブル12に代えて遅延時間テーブルを設ける。
Note that a delay circuit may be provided in place of the
また、この実施形態では、各拡声ユニット10−1〜nにおいて、FIRフィルタ11を通過した目的音声信号にランダムノイズを加算している。ランダムノイズはランダムノイズ発生部13が発生し、信号の加算は加算器14が行う。
Further, in this embodiment, random noise is added to the target audio signal that has passed through the
ランダムノイズは、各拡声ユニット10−1〜nにおいて、各スピーカ20−1〜n別に独立して発生しているため、それぞれのスピーカ20−1〜nから入力されるランダムノイズには全く相関性がなく、振幅のRMS値は、同音量で加算されたと仮定した場合は√n倍になる。たとえばスピーカの数を8個とすると√8倍となる。一方、目的音声は、全てのスピーカ20−1〜nから同じ音声が放音されているため、完全に位相が一致すると振幅は音圧比はn倍となり、スピーカの数を8個とすると8倍となる。このように、n(>1)個のスピーカから目標点で位相が一致する目的音声信号とランダムノイズを出力すると、20Log(n/√n)=20Log(√n)だけ、スピーカが1個のときに対してS/N比を向上させることができる。すなわち、スピーカが8個であれば、20Log(√8)=10Log8≒9となり、S/N比を9dB向上させることができる。 Since random noise is generated independently for each of the speakers 20-1 to 20-n in each of the loudspeaker units 10-1 to 10-n, the random noise is completely correlated with the random noise input from each of the speakers 20-1 to 20-n. The RMS value of the amplitude is √n times when it is assumed that the RMS values are added at the same volume. For example, if the number of speakers is 8, it becomes √8 times. On the other hand, since the same sound is emitted from all the speakers 20-1 to 20 -n, the amplitude becomes a sound pressure ratio n times when the phases completely coincide, and the number of speakers is 8 when the number of speakers is 8. It becomes. In this way, when n (> 1) speakers output a target audio signal and a random noise whose phases coincide with each other at the target point, one speaker is provided by 20 Log (n / √n) = 20 Log (√n). The S / N ratio can be improved over time. That is, if there are eight speakers, 20 Log (√8) = 10 Log 8≈9, and the S / N ratio can be improved by 9 dB.
図1のフィルタ係数テーブル12には、複数の目標点8に対応するフィルタ係数が記憶されるが、このフィルタ係数は図3に示す方式で測定される。スピーカ20−1〜nを、図2に示すように、図1の拡声装置を稼働させるときと同じ配置で設置する。そして、マイク5を目標点8に設置する。各拡声ユニット10−1〜nにおいては、FIRフィルタ11に代えてアクティブフィルタ18を接続し、マイク5の入力を増幅する入力アンプ16、入力アンプ16から入力された音声信号とスピーカ20に供給される音声信号との差分に基づいてアクティブフィルタ18のフィルタ係数を演算する演算部17を設ける。すなわち、演算部17とアクティブフィルタ18で適応フィルタを構成する。この状態で目的音声信号入力部2から目的音声信号を入力する。このときの目的音声信号は、フィルタ係数を決定するための音声信号であるため、一定時間持続する音声信号であればどのような音声信号でもよい。なお、この測定時にはランダムノイズ発生部13は、動作を停止させランダムノイズを発生しないようにする。目的音声信号の入力により、各スピーカ20−1〜nから一定時間目的音声が放音され、その音声が目標点8に設置されたマイク5から収音されると、各収音ユニット10−1〜nにおいて、演算部17によって、その収音した音声信号とアクティブフィルタ18を通過してスピーカ20に供給される音声信号との差分に基づくフィルタ係数が演算される。この、各拡声ユニット10−1〜nの演算部17で演算されたフィルタ係数が、そのときの目標点8に対応する各スピーカ20−1〜nのフィルタ係数である。このフィルタ係数を各拡声ユニット10−1〜nのフィルタ係数テーブル12に登録する。
In the filter coefficient table 12 of FIG. 1, filter coefficients corresponding to a plurality of target points 8 are stored, and these filter coefficients are measured by the method shown in FIG. As shown in FIG. 2, the speakers 20-1 to 20-n are installed in the same arrangement as when the loudspeaker of FIG. 1 is operated. Then, the microphone 5 is installed at the target point 8. In each of the sound amplifying units 10-1 to 10 -n, an
以上の処理を複数の目標点8について実行し、演算されたフィルタ係数をそのときの目標点8の位置と対応づけてフィルタ係数テーブル12に登録しておく。これにより、図1の構成において、目標点指定情報入力部3から目標点指定情報が入力されたとき、その目標点指定情報に対応するフィルタ係数が、フィルタ係数テーブル12から読み出されてFIRフィルタ11に設定される。
The above processing is executed for a plurality of target points 8, and the calculated filter coefficient is registered in the filter coefficient table 12 in association with the position of the target point 8 at that time. Thereby, in the configuration of FIG. 1, when the target point designation information is input from the target point designation
なお、この実施形態では、各拡声ユニット10−1〜nにランダムノイズ発生部13を設け、各スピーカ20−1〜nから目的音声に加えてランダムノイズを放音するようにしているが、目的音声は、タイミングずれにより目標点8以外での明瞭度が低下するため、ランダムノイズの放音およびランダムノイズ発生部13の構成は必須ではない。
In this embodiment, each of the loudspeaker units 10-1 to 10-n is provided with a random
<<第2の実施形態>>
上記実施形態では、マスク音声としてランダムノイズを出力したが、周期性のある音声を出力するようにしてもよい。
図4〜図6を参照して、この発明の第2の実施形態について説明する。この実施形態では、拡声エリアに対して、マスク音声としてランダムノイズに代えて、周期性のある音声を出力する。
<< Second Embodiment >>
In the above embodiment, random noise is output as the masked sound, but periodic sound may be output.
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a periodic voice is output as a mask voice instead of random noise for the loudspeaker area.
すなわち、上記第1の実施形態では、各スピーカ20−1〜nから目的音声以外にランダムノイズを放音して、目標点8以外で目的音声をマスクするようにしている。この構成では、拡声エリア7全体が、マスク音であるランダムノイズで充たされるため、必ずしも快適とは言えなかった。また、目的音声は、同期加算による合成によって目標点8における音圧レベルが上昇することにより、目標点8でのS/N比が向上しているが、目標点8でランダムノイズのレベルが低下しているわけではない。
In other words, in the first embodiment, random noise is emitted from each of the speakers 20-1 to 20-n in addition to the target voice, and the target voice is masked outside the target point 8. In this configuration, since the entire loudspeaking
そこで、この第2の実施形態では、マスク音声としてランダムノイズではない周期性のある音声信号を用い、放音エリア7が、ランダムノイズでない(快適な)マスク音声で充たされるようにしている。目標点8では、第1の実施形態と同様に、各スピーカ20−1〜nから放音された目的音声が重畳するように合成されて音圧レベルが上昇する。さらに、マスク音声が周期性のある音声信号であるため、目標点で相殺されるようなタイミング、音量で各スピーカ20−1〜nからマスク音声を出力することにより、目標点でマスク音声の音圧レベルを低下させ、目的音声をさらに聴きやすくすることもできる。
Therefore, in the second embodiment, a sound signal having periodicity that is not random noise is used as the mask sound, and the
図4〜図6において、図1〜図3に示した第1の実施形態と同一構成の部分には、同一番号を付して説明を省略する。
図4において、この実施形態では、各スピーカ20−1〜nに拡声ユニット30−1〜nが接続されている。各拡声ユニット30−1〜nは、図1に示した拡声ユニット10−1〜nのランダムノイズ発生部13に代えて、マスク音声信号用のFIRフィルタ31およびフィルタ係数テーブル32を設けている。そして、各拡声ユニット30−1〜nには、マスク音声信号入力部4から、共通のマスク音声信号が入力される。フィルタ係数テーブル32には、複数の目標点8に対応するFIRフィルタ31のフィルタ係数が記憶されている。
4 to FIG. 6, parts having the same configuration as those of the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG.
In FIG. 4, in this embodiment, loudspeaker units 30-1 to 30-n are connected to the respective speakers 20-1 to 20-n. Each of the loud sound units 30-1 to 30-n is provided with a mask sound
マスク音声信号は、各拡声ユニット30−1〜nのFIRフィルタ31により、目標点8での音圧レベルが極小値となるようにフィルタリングされる。極小値とは、放音エリア7内で最小であることが好ましいが、拡声エリア7の隅の音の届きにくいところよりも小さい必要はなく、拡声エリア7の主要な部分で局所的に最小であればよいという趣旨である。
The mask sound signal is filtered by the FIR filters 31 of the sound amplifying units 30-1 to 30-n so that the sound pressure level at the target point 8 becomes a minimum value. The minimum value is preferably the minimum within the
各拡声ユニット30−1〜nのフィルタ係数テーブル32には、マスク音声信号を上記のように制御するため、以下の計測方式で計測されたフィルタ係数が記憶される。 In the filter coefficient table 32 of each of the sound amplifying units 30-1 to 30-n, filter coefficients measured by the following measurement method are stored in order to control the mask audio signal as described above.
図5は、FIRフィルタ31のフィルタ係数を計測するための構成を示す図である。また、図6は、測定時に設置されるエラーマイク6−1〜nの配置例を示す図である。
図6に示すように、スピーカ20−1〜nを、図4の拡声装置を稼働させるときと同じ配置で設置する。そして、拡声エリア7にほぼ均等にエラーマイク6−1〜mを設置する。各拡声ユニット30−1〜nにおいては、FIRフィルタ31に代えてアクティブフィルタ35を接続し、エラーマイク6−1〜mが収音した収音信号とマスク音声信号とに基づいて適応フィルタ35のフィルタ係数を演算する演算部34を設ける。すなわち、演算部34とアクティブフィルタ35で適応フィルタを構成する。演算部34は、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムやRLS(Recursive Least Square)アルゴリズム等の適応アルゴリズムで前記エラーマイク6−1〜mのうち、目標点に設置されたマイクの収音レベルが極小値となり、他の点のマイクはある目標値(聞かせたい音量)になるようなフィルタ係数を演算する。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration for measuring the filter coefficient of the
As shown in FIG. 6, speakers 20-1 to 20-n are installed in the same arrangement as when the loudspeaker of FIG. 4 is operated. Then, the error microphones 6-1 to m are installed in the
この状態でマスク音声信号入力部4からマスク音声信号を入力する。このときの目的音声信号は、フィルタ係数を決定するための音声信号であるため、一定時間持続する音声信号であればどのような音声信号でもよい。なお、この測定時には目的音声信号入力部2から音声信号を入力しないようにする。マスク音声信号の入力により、各スピーカ20−1〜nから一定時間マスク音声が放音され、その音声が各エラーマイク6−1〜mで収音される。この収音された音声信号が、各収音ユニット30−1〜nの演算部34に入力される。各収音ユニット30−1〜nの演算部34は、その収音した音声信号とマスク音声信号入力部4から入力されたマスク音声信号とに基づき、LMSアルゴリズムやRLSアルゴリズム等の適応アルゴリズムで演算を行い、エラーマイク6−1〜mのうち目標点に設置されたマイクの収音レベルが極小値となり、他の点のマイクはある目標値(聞かせたい音量)になるようなフィルタ係数を算出する。この、各拡声ユニット30−1〜nの演算部34で演算されたフィルタ係数が、そのときの目標点8に対応するマスク音声信号のフィルタ係数である。このフィルタ係数を各拡声ユニット30−1〜nのフィルタ係数テーブル32に登録する。
In this state, a mask sound signal is input from the mask sound signal input unit 4. Since the target audio signal at this time is an audio signal for determining the filter coefficient, any audio signal may be used as long as the audio signal lasts for a certain period of time. In this measurement, an audio signal is not input from the target audio
以上の処理を複数の目標点8について実行し、演算されたフィルタ係数をそのときの目標点8の位置と対応づけてフィルタ係数テーブル32に登録しておく。なお、エラーマイク6−1〜mの位置を固定し、目標点8となるマイクを入れ換えることによって、複数の目標点に対する上記処理を実行してもよく、目標点毎に各エラーマイク6−1〜mを設置し直してもよい。また、目標点8となるマイクは1本でもよく複数本であってもよい。 The above processing is executed for a plurality of target points 8, and the calculated filter coefficients are registered in the filter coefficient table 32 in association with the positions of the target points 8 at that time. Note that the above-described processing for a plurality of target points may be executed by fixing the positions of the error microphones 6-1 to m and replacing the microphones serving as the target points 8, and each error microphone 6-1 for each target point. ~ M may be re-installed. Moreover, the microphone used as the target point 8 may be one, or plural.
これにより、図4の構成において、目標点指定情報入力部3から目標点指定情報が入力されたとき、その目標点指定情報に対応するフィルタ係数が、フィルタ係数テーブル32から読み出されてFIRフィルタ31に設定される。これにより、目標点8におけるマスク音声の音圧レベルを極小にすることができる。
Thus, in the configuration of FIG. 4, when target point designation information is input from the target point designation
なお、この場合においても、目的音声に対するフィルタ係数については、その目標点指定情報に対応するフィルタ係数が、フィルタ係数テーブル12から読み出されてFIRフィルタ11に設定される。これにより、目標点8における目的音声の音圧レベルを最大にすることができる。
In this case as well, for the filter coefficient for the target speech, the filter coefficient corresponding to the target point designation information is read from the filter coefficient table 12 and set in the
この実施形態では、マスク音声信号として、たとえば波の音や川の音など快適な環境音を用いることができるため、拡声エリア7全体に常時マスク音声が流れていても不快になることがない。
In this embodiment, a comfortable environmental sound such as a wave sound or a river sound can be used as the mask sound signal, so that the mask sound does not become uncomfortable even if the mask sound always flows in the
なお、以上説明した第1,第2の実施形態では、拡声エリア7の音響条件の変化が大きくないことを前提に、稼働前にフィルタ係数を一度測定し、そのフィルタ係数をフィルタ係数テーブルに記憶しておく構成としたが、拡声エリア7の音響条件が変化する場合には、図3および図5に示した適応フィルタと適応演算を行う演算部を備えた構成で拡声装置を稼働させてもよい。
In the first and second embodiments described above, on the assumption that the acoustic condition of the
また、目標点8が何処であるか、すなわち目的音声を明瞭に聞き取らせたい利用者が何処にいるかを検出する方法はどのような方法を用いてもよい。たとえば、病院のロビー等の場合、患者が所持する診察券に無線タグを組み込んでおき、そのタグの位置を検出することで目標点を検出するようにしてもよい。 Further, any method may be used for detecting where the target point 8 is, that is, where the user who wants to hear the target voice clearly is located. For example, in the case of a hospital lobby or the like, a target point may be detected by incorporating a wireless tag into an examination ticket possessed by a patient and detecting the position of the tag.
1…拡声装置
2…目的音声信号入力部
3…目標点指定情報入力部
5…マイク
6(6−1〜m)…エラーマイク
7…拡声エリア
8…目標点
10(10−1〜n)…拡声ユニット
11…FIRフィルタ
12…フィルタ係数テーブル
13…ランダムノイズ発生部
14…加算器
15…出力アンプ
16…入力アンプ
17…演算部
18…適応フィルタ
20(20−1〜n)…スピーカ
30(30−1〜n)…拡声ユニット
31…FIRフィルタ
32…フィルタ係数テーブル
34…演算部
35…適応フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (10)
前記拡声部は、前記複数のスピーカの各々に前記目的音声信号を供給するタイミングをそれぞれ独立した遅延時間で遅延させる遅延部を有し、特定の目標点で前記目的音声信号の音波の到達タイミングが一致するように、前記複数のスピーカの各々に供給する前記目的音声信号を遅延させる拡声装置。 A loudspeaker comprising a plurality of speakers arranged at a plurality of points in or near a loudspeaker area, and a loudspeaker for supplying the same audio signal to each speaker,
The loudspeaker includes a delay unit that delays the timing of supplying the target audio signal to each of the plurality of speakers by an independent delay time, and the arrival timing of the sound wave of the target audio signal at a specific target point A loudspeaker that delays the target audio signal supplied to each of the plurality of speakers so as to match.
目標点が指定されたとき、
前記各拡声部は、この指定された目標点に対応する遅延時間で前記目的音声信号を遅延し、
前記デジタルフィルタは、この指定された目標点に対応するフィルタ係数でマスク音声信号をフィルタリングする
請求項6に記載の拡声装置。 A delay time storage unit that stores a plurality of delay times corresponding to a plurality of target points; and a filter coefficient storage unit that stores a plurality of filter coefficients corresponding to a plurality of target points;
When a target point is specified,
Each of the loudspeakers delays the target speech signal by a delay time corresponding to the designated target point,
The loudspeaker according to claim 6, wherein the digital filter filters the mask voice signal with a filter coefficient corresponding to the designated target point.
前記目標点にマイクを設置するとともに、
前記マイクが収音した音声信号を入力し、前記複数のスピーカの各々に対応する遅延時間を、前記マイクが収音した音声信号の信号レベルが最大値となるように適応演算して、前記遅延部に設定する演算部を設け、
前記複数のスピーカに音声信号を供給し、
この音声信号を供給した結果、前記演算部が演算した遅延時間を、前記目標点に対応する前記遅延部の遅延時間とする拡声装置の遅延時間決定方法。 A method for determining a delay time of a loudspeaker according to claim 1, comprising:
While installing a microphone at the target point,
The audio signal picked up by the microphone is input, and the delay time corresponding to each of the plurality of speakers is adaptively calculated so that the signal level of the sound signal picked up by the microphone becomes a maximum value, and the delay A calculation unit to be set in the unit,
Supplying audio signals to the plurality of speakers;
A method for determining a delay time of a loudspeaker, wherein the delay time calculated by the calculation unit as a result of supplying the audio signal is the delay time of the delay unit corresponding to the target point.
前記拡声エリア内の前記目標点を含む複数地点にそれぞれマイクを設置するとともに、
前記複数のマイクが収音した音声信号を入力し、前記目標点に設置されたマイクが収音した音声信号の信号レベルが極小値となり、前記目標点以外の地点に設置されたマイクが収音した音声信号の信号レベルが所定値以上となるように、前記フィルタ係数を適応アルゴリズムで演算して、前記デジタルフィルタに設定する演算部を設け、
前記複数のスピーカに音声信号を供給し、
この音声信号を供給した結果、前記演算部が演算したフィルタ係数を、前記目標点に対応する前記デジタルフィルタのフィルタ係数とする拡声装置のフィルタ係数決定方法。 A method for determining filter coefficients of a loudspeaker according to claim 6, comprising:
While installing a microphone at each of a plurality of points including the target point in the loudspeaker area,
The sound signals picked up by the plurality of microphones are inputted, the signal level of the sound signal picked up by the microphones installed at the target point becomes a minimum value, and the microphones installed at points other than the target point pick up the sound. An arithmetic unit for calculating the filter coefficient with an adaptive algorithm and setting the digital filter so that the signal level of the audio signal is equal to or higher than a predetermined value;
Supplying audio signals to the plurality of speakers;
A filter coefficient determination method for a loudspeaker, in which the filter coefficient calculated by the calculation unit as a result of supplying the audio signal is used as the filter coefficient of the digital filter corresponding to the target point.
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