JP2009163141A - 音声信号出力装置、音声信号出力方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】音響反射板を専用に設けることなく、特定範囲の音場を制御する。
【解決手段】入射波を受け取り、入射波と同位相の駆動信号を生成する駆動部１２と、駆動信号による駆動で入射波と同位相の出力波を出力する出力部２０とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、特にフラットパネルスピーカ装置に適用して好適な音声信号出力装置、及びその音声信号出力方法、プログラム及び記録媒体に関する。

従来、舞台等で音楽が演奏される際に、その空間における音響反射効果を改善する目的で音響反射板が使用されることが多い。音響反射板を用いることで、用いなかった場合に舞台の後ろや上に抜けてしまう音を、観客のいる前方へ反射させることができる。

近年では、このような音響反射板の特性を生かして、指向性スピーカから出力される音声を音響反射板で反射させることによって、特定範囲の音場を制御するようなことも行われている。

例えば特許文献１には、音源からの距離に応じて音響反射板の面積を大きくすることにより、音源から離れた場所における音の減衰を防ぐ技術について記載されている。
特開２００７−２７４１３２号公報

ところで、特許文献１に記載の技術においては、音響反射板に入射する音波の種類が１種類である場合が想定されているが、仮に音波の種類が複数ある場合にも、それぞれの音波に対して一律に、音響反射板が有する固有の反射率を適応させることしかできない。

つまり、音響反射板に入射する音波（音声）の種類が複数存在する場合に、それぞれの音波に対して異なる反射率を適用するようなことはできないという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、異なる複数の音声に対してそれぞれ異なる反射率を適用することを目的とする。

本発明は、第１の音源から入力される第１の音声信号と第２の音源から入力される第２の音声信号の両方による音声を出力するスピーカ装置からの出力波が入射される音声信号出力装置において、入力された第１の音声信号及び／又は第２の音声信号に基づいて駆動信号を生成する駆動部と、駆動信号による駆動で出力波を出力する出力部とを備えたものである。

このようにしたことで、音声信号の種類が複数存在する場合にも、それぞれを基に異なる駆動信号が生成され、その駆動信号による駆動で出力波が出力されるようになる。

本発明によると、音声信号の種類が複数存在する場合にも、それぞれを基に異なる駆動信号が生成され、その駆動信号による駆動で出力波が出力されるため、異なる駆動信号により生成された各出力波は、反射率の異なる音波としてユーザの元に伝達されるようになる。

以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図３を参照して説明する。本実施の形態では、音声信号出力装置をフラットパネルスピーカ装置に適用している。図１は、フラットパネルスピーカ装置１００と据え置き型のスピーカ装置２００とで構成されるシステムの構成例を示したものである。

本システムにおいては、スピーカ装置２００から出力される出力波Ｏｗ１が、フラットパネルスピーカ装置１００によって反射された反射波Ｒｗ１が届く位置に、ユーザＵを位置させることで、スピーカ装置２００から出力される音声の反射音を、ユーザに聴取させる。本例においては、フラットパネルスピーカ装置１００が、入射波Ｉｗ１を物理的に反射するだけでなく、入射波Ｉｗ１を基に生成した信号を、その位相は変えることなく所定の倍率で増幅したものを、出力波Ｏｗ２として出力する処理も行う。

スピーカ装置２００は、スピーカユニットや増幅部（いずれも図示略）を備えており、ＣＤ（Compact Disc）プレーヤやＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤなどの再生装置から入力される音声信号を増幅して、スピーカユニットから出力する。スピーカ装置２００としては、従来から製品化されている汎用品を適用可能である。

フラットパネルスピーカ装置１００は、ベース１０、振動材２０、振動子３０、車輪４００Ａ〜車輪４０Ｄ（図１において車輪４０Ｄは図示略）、入射波取得部としてのマイクロフォン１１とで構成される。ベース１０は、例えば、鉄、アルミニウム、マグネシウム、またはチタニウムなどの金属などから形成される。プラスチック等の軽量な素材で構成してもよい。ベース１０の上側には、溶接等により振動材２０が取り付けられており、振動材２０は、ベース１０上に直立している。すなわち、フラットパネルスピーカ装置１００は、床面から所定の高さとなる衝立としての役割も果たす。また、図示せぬ音声信号入力部も備えており、スピーカ装置２００と同様に、通常のスピーカとしての機能も果たす構成としてある。

振動材２０は、石膏ボード、ＭＤＦ（Medium Density Fiberboard）などの木材、アルミプレート、カーボン、もしくはアクリルなどの樹脂、またはガラスなどの素材から板状に形成される。また、振動材２０は、異なる素材を組み合わせた（積層させた）複合材料により形成するようにしてもよい。

振動材２０の内部には、振動子３０が取り付けられている。振動子３０は、図示せぬ増幅部から入力される音声信号を基に、振動材２０を振動させる。そして振動材２０が振動することにより、振動材２０から音声が出力される。増幅部には、図示せぬ音声信号入力部から入力される音声信号もしくは、マイクロフォン１１から出力される音声信号が入力される。

ベース１０の下側には、その四隅に車輪４０Ａ〜車輪４０Ｄを取り付けてあり、ユーザによってフラットパネルスピーカ装置１００が押された場合に、車輪４０Ａ〜車輪４０Ｄが床面上を回転することで、フラットパネルスピーカ装置１００が、ユーザによって押された方向に移動する。なお、本例では車輪４０Ａ〜車輪４０Ｄを用いて、フラットパネルスピーカ装置１００を移動可能に構成した例に挙げているが、車輪を有さない構成に本例を適用してもよい。

マイクロフォン１１は、振動材２０の内部の中心位置近辺に取り付けてある。マイクロフォン１１は、振動材２０に入射される入射波Ｉｗ１を拾って音声信号に変換し、後述する増幅部に出力する。

ここで、図２を参照して、フラットパネルスピーカ装置１００の内部構成の例について説明する。図２は、振動材２０に入射された音波（入射波Ｉｗ１）を加工して出力波として出力するまでの処理に関わる、各部の構成例を示したブロック図であり、マイクロフォン１１、増幅部１２、振動子３０、振動材２０が図示されている。

マイクロフォン１１と振動子３０、振動材２０については図１を参照して既に説明済みであるため、ここでは説明を省略する。増幅部１２は、マイクロフォン１１から出力された音声信号の位相は変えずに所定の増幅率で増幅して、増幅された信号を振動子入力信号として振動子２０に入力する。つまり本例においては、増幅部１２が、振動子２０を駆動する駆動信号の生成部としても機能する。増幅部１２による増幅率は、１以上の任意の値に設定可能としてある。

振動子入力信号によって振動子３０が駆動され、振動することにより、振動材２０にもその振動が伝わる。そして振動材２０が振動することにより、フラットパネルスピーカ装置１００から出力波Ｏｗ２が出力される。

上述した各部における処理の例を、図３のフローチャートに示してある。図３において、まず、振動材２０に入射した入射波Ｉｗ１は、マイクロフォン１１に取得されて音声信号に変換され（ステップＳ１）、生成された音声信号は、増幅部１２に出力される（ステップＳ２）。次に、増幅部１２によって、入力された音声信号が所定の倍率で増幅され（ステップＳ３）、増幅された音声信号が、振動子入力信号として振動子３０に出力される（ステップＳ４）。

つまり、振動材２０から出力される音波は、スピーカ装置１００から出力された音波と同位相で、かつ増幅率が調整された音波となる。再び図１を参照すると、ユーザＵの元には、スピーカ装置１００から出力される出力波Ｏｗ１と、出力波Ｏｗ１がフラットパネルスピーカ装置１００によって反射された反射波Ｒｗ１と、スピーカ装置１００から出力される音波と同位相で、かつ増幅率が調整された音声信号により生成された出力波Ｏｗ２とが届くことになる。

これにより、フラットパネルスピーカ装置１００内の増幅部１２での増幅率が、大きな値に設定されている場合は、出力波Ｏｗ２の振幅量も大きなものとなる。すなわち、増幅部１２での増幅率を大きくすることで、振動材２０による反射率を高めることができる。

以上説明した第１の実施の形態によれば、フラットパネルスピーカ装置１００を、入射波Ｉｗ１の反射率を自由に変更可能な音響反射板としても利用することができるようになる。すなわち、フラットパネルスピーカ装置１００内の増幅部１２における増幅率を所望の値に設定することにより、音響反射板として用いた場合の反射率を、自在に調整できるようになる。つまり、反射率を容易に調整可能な音響反射板を得ることができる。

また、ユーザＵがスピーカ装置１００から離れた位置にいる場合には、増幅部１２における増幅率を大きくすることで、距離による音声信号の減衰を補うことができる。つまり、音源（本例においてはスピーカ装置１００）との距離の大きさによって生じる、ユーザＵにおける聴き取り辛さを、解決することができる。

また、ユーザＵが、聴力があまり良くない老人等である場合には、増幅部１２における増幅率を大きな値に設定することで、ユーザＵの元に届ける音声の音量を大きくすることができる。これによって、ユーザＵにおける聴き取り難さを解消することができる。つまり、本例のフラットパネルスピーカ装置１００を用いることにより、ユーザＵに聴かせる音声の音量を、ユーザＵの能力に応じて調整できるようになる。

なお、上述した第１の実施の形態では、入射波Ｉｗ１を観測する手段としてマイクロフォン１１を用いた例を挙げたが、入射波Ｉｗ１を観測手段はこれに限定されるものではなく、例えば加速度計等を用いるようにしてもよい。

図４に、加速度計１３を用いた場合の構成例を示してある。図４において、図２と対応する箇所には同一の符号を付している。図４において、加速度計１３は、入射波Ｉｗ１によって引き起こされた振動材２０の振動を取得し、取得した振動を変位信号に変換する。そして、生成した変位信号を増幅部１２に出力する。増幅部１２では、加速度計１３から出力された変位信号を、その位相は変えずに所定の増幅率で増幅して、増幅した信号を振動子入力信号として振動子２０に入力する。

以下の動作は、図２を参照して説明したものと同様となる。つまり、振動子入力信号によって振動子３０が駆動され、振動することにより、振動材２０にもその振動が伝わる。そして振動材２０が振動することにより、フラットパネルスピーカ装置１００から出力波Ｏｗ２が出力される。

上述した第１の実施の変形例によれば、入射波Ｉｗ１により振動された振動材２０の振動を、加速度計１３が直に取得することができるため、入射波の観測結果が、マイクロフォン１１を使用した場合に比べてより正確なものとなる。

なお、上述した第１の実施の形態及びその変形例においては、スピーカ装置２００から出力された出力波を、マイクロフォン１１や加速度計１３を用いて観測する構成を例に挙げたが、出力波を作り出す元となるスピーカ装置２００への入力音声信号を、フラットパネルスピーカ装置１００′にも入力させる構成としてもよい。この場合のフラットパネルスピーカ装置１００′の構成例を図５に示してある。

図５において、再生装置等で構成される音源１から出力される音声信号は、スピーカ装置２００とフラットパネルスピーカ装置１００′の両方に入力される。図５に示したフラットパネルスピーカ装置１００′は、遅延部１４、伝達関数補正部１５、増幅部１２、振動子３０、振動材２０とを有する。

本例では、音源１からスピーカ装置２００に音声信号が入力されてから、フラットパネルスピーカ装置１００′の振動板２０にスピーカ装置２００からの出力波が入射されるまでの時間を予め計算しておく。そして、その時間と、フラットパネルスピーカ装置１００′に音声信号が入力されてから、その音声信号を元に生成された出力波Ｏｗ２が振動材２０から出力されるまでの時間を、一致させるようにしている。具体的には、フラットパネルスピーカ装置１００′に入力された音声信号に、所定量の遅延を加えることを行う。

このようにすることで、フラットパネルスピーカ装置１００′から出力波Ｏｗ２が出力されるタイミングが調整される。そして、出力波Ｏｗ２の出力タイミングと、スピーカ装置２００からの入射波Ｉｗ１を実際に反射した場合の反射波Ｒｗ１の生成タイミングとが、ほぼ同一のタイミングとなり、出力信号位相が一致する。遅延量の付加を行うのが、図５に示した遅延部１４であり、遅延部１４は、予め算出しておいた遅延量を、音源１から入力される音声信号に追加し、遅延量が加えられた音声信号を、伝達関数補正部１５に出力する。

伝達関数補正部１５は、スピーカ装置２００からの出力波Ｏｗ１がフラットパネルスピーカ装置１００′に入射されるまでの間の空間における、音声の伝達特性を再現するために、伝達関数を補正する処理を行う。具体的には、伝達関数補正部１５は予め伝達関数を算出しておき、その伝達関数を用いて遅延部１４から出力された音声信号を補正する。補正した音声信号は、増幅部１２に出力される。

増幅部１２は、伝達関数補正部１５から出力された音声信号を、その位相は変えずに所定の増幅率で増幅して、増幅された信号を振動子入力信号として振動子３０に入力する。そして、振動子入力信号によって振動子３０が駆動され、振動することにより、振動材２０にもその振動が伝わる。その結果、振動材２０が振動することにより、フラットパネルスピーカ装置１００から出力波Ｏｗ２が出力される。

図６には、音源１からの音声信号が入力されてから、振動子入力信号が生成されるまでの処理の例を、フローチャートで示してある。まず、音源１から出力された音声信号がフラットパネルスピーカ装置１００′に入力されると（ステップＳ１１）、その信号は遅延部１４に入力される。そして遅延部１４において、入力された音声信号に、予め算出済みの遅延量が追加され（ステップＳ１２）、遅延量が加えられた音声信号が、伝達関数補正部１５に出力される（ステップＳ１３）。

伝達関数補正部１５では、遅延量が加えられた音声信号に対する、伝達関数を用いた補正が行われ（ステップＳ１４）。補正が加えられた音声信号は、増幅部１２に出力される（ステップＳ１５）。増幅部１２では、音声信号に対して所定の倍率の増幅が加えられ（ステップＳ１６）、増幅された音声信号が、振動子入力信号として振動子３０に出力される（ステップＳ１７）。

上述した第１の実施の形態の変形例によれば、音源１から入力される音声信号に直接加工を加えることができる。つまり、スピーカ装置２００から出力された出力波がフラットパネルスピーカ装置１００′に伝達する前に、音源１から入力された音声信号に対する遅延量の追加や、伝達関数の補正等の調整を行うことができる。これにより、スピーカ装置２００からの出力波が、フラットパネルスピーカ装置１００′によって反射されるタイミングとほぼ同タイミングで、遅延量や伝達関数等の調整が行われた音声信号による出力波を、フラットパネルスピーカ装置１００′より出力させることができる。

従って、本例の構成によれば、第１の実施の形態における効果に加えて、フラットパネルスピーカ装置１００′からユーザＵの元に伝達される音を、より違和感の少ない音とすることができるという効果を有する。

次に、本発明の第２の実施の形態について、図７〜図９を参照して説明する。第２の実施の形態では、図７に示されるように、フラットパネルスピーカ装置１００′′に入射する音波Ｉｗ１に所定の遅延量を加えて、出力波Ｏｗ３として出力するようにしている。これにより、ユーザＵの元には、まず入射波Ｉｗ１がフラットパネルスピーカ装置１００′′によって反射された音波（反射波Ｒｗ１）が届き、遅れて出力波Ｏｗ３が到達する。すなわちユーザＵにおいては、出力波Ｏｗ３が、残響音（エコー音）として聴取されるようになる。

図８には、本例における、フラットパネルスピーカ装置１００′′の内部構成例を示している。図８において、図２、図４、図５と対応する箇所には同一の符号を付してある。マイクロフォン１１は、振動材２０に入射される入射波Ｉｗ１を拾って音声信号に変換し、遅延部１４′に出力する。

遅延部１４′は、マイクロフォン１１から出力された音声信号に、予め設定しておいた遅延量、もしくはユーザＵにより指定された遅延量を付加し、遅延された音声信号を増幅部１２に出力する。増幅部１２は、増幅部１２では、遅延部１４′から出力された音声信号を、その位相は変えずに所定の増幅率で増幅して、増幅された信号を振動子入力信号として振動子２０に入力する。

その振動子入力信号によって振動子３０が駆動され、振動することにより、振動材２０にもその振動が伝わる。そして振動材２０が振動することにより、フラットパネルスピーカ装置１００から出力波Ｏｗ３が出力される。つまり出力波Ｏｗ３は、振動材２０への入射波Ｉｗ１を反射した反射波Ｒｗ１よりも、時間的に遅れてフラットパネルスピーカ装置１００′′から出力されるようになる。

図９には、マイクロフォン１１によって入射波Ｉｗ１が観測されてから、振動子入力信号が生成されるまでの処理の例を、フローチャートで示してある。まず、マイクロフォン１１によって入射波Ｉｗ１が観測されると、入射波Ｉｗ１が音声信号に変換され（ステップＳ２１）、その音声信号は遅延部１４′に出力される（ステップＳ２２）。遅延部１４′では、音声信号に任意の遅延量が付加され（ステップＳ２３）、遅延された音声信号は、増幅部１２に出力される（ステップＳ２４）。そして増幅部１２で、音声信号に対して所定の倍率の増幅が加えられ（ステップＳ２５）、増幅された音声信号が、振動子入力信号として振動子３０に出力される（ステップＳ２６）。

上述した第２の実施の形態によれば、フラットパネルスピーカ装置１００′がスピーカ装置２００の音響反射材として機能すると同時に、残響音の生成装置としての機能も有するようになる。この場合、遅延部１４′における遅延量の大きさを調整することで、残響音の出力タイミングを調整することができる。すなわち、好みのエコー音を生成することができるようになる。

次に、本発明の第３の実施の形態について、図１０を参照して説明する。第３の実施の形態においては、スピーカ装置２００の音源１が複数ある場合に、フラットパネルスピーカ装置１００′′′が、それぞれの音声信号を異なる反射率で反射可能な構成としてある。

図１０に示されるシステムは、第１の音源１ａ、第２の音源１ｂ、加算部１６、スピーカ装置２００、フラットパネルスピーカ装置１００′とで構成される。第１の音源１ａと第２の音源１ｂとは、互いに異なる音声信号を出力する。加算部１６は、音源１ａからから出力される第１の音声信号Ｉｎ１と、第２の音源１ｂから出力される第２の音声信号Ｉｎ２とを加算してスピーカ装置２００に出力する。

フラットパネルスピーカ装置１００′は、スピーカ装置２００から出力される出力波が到達する位置に配置してあり、第１の音声信号Ｉｎ１に基づいて生成された出力波Ｏｗ１及び、第２の音声信号Ｉｎ２に基づいて生成された出力波Ｏｗ２のそれぞれを反射する。図１０に示した各部で構成されるシステムにおいて、スピーカ装置２００から出力される音波が到達する場所にはユーザＵ１が、フラットパネルスピーカ装置１００′によって反射される音波が到達する位置には、ユーザＵ２が位置している。

フラットパネルスピーカ装置１００′は、図５に示したものと同一の構成としてあり、遅延部１４、伝達関数補正部１５、増幅部１２、振動子３０、振動材２０とを有する。そして、遅延部１４には、第１の音源１ａから出力される第１の音声信号Ｉｎ１のみが入力される。

つまり、フラットパネルスピーカ装置１００′において、遅延部１４によって第１の音声信号Ｉｎ１に所定の遅延量が加えられ、伝達関数補正部１５によって、その信号に補正が加えられ、増幅部１２によって、遅延及び補正が加えられた音声信号Ｉｎ１が所定の倍率で増幅される。このような処理が行われた音声信号Ｉｎ１は、振動子入力信号として振動子３０に入力され、振動子入力信号によって振動子３０が駆動され、振動することにより、振動材２０にもその振動が伝わる。そして振動材２０が振動することにより、フラットパネルスピーカ装置１００から出力波Ｏｗ３が出力される。

すなわち、フラットパネルスピーカ装置１００′から出力される出力波Ｏｗ３の振幅は、第１の音声信号Ｉｎ１に基づいて出力された出力波Ｏｗ１における振幅より大きくなる。つまり、単にスピーカ装置２００のみを通して出力される音声よりも、大きな音声が出力されるようになる。

これに対して、第２の音源１ｂから出力される音声信号Ｉｎ２は、スピーカ装置２００のみに入力するようにしている。従って、音声信号Ｉｎ２に基づいてスピーカ装置２００から出力された出力波Ｏｗ２に関しては、フラットパネルスピーカ装置１００′による各種信号処理は、加えられないことになる。つまり、第２の音声信号１ｂに対応する出力波Ｏｗ２は、フラットパネルスピーカ装置１００′に到達すると、単純に（物理的に）反射され、反射波Ｒｗ２とされる。

このような構成とすることで、スピーカ装置２００から出力される音声のみが到達する位置にいるユーザＵ１の元には、スピーカ装置２００から出力された出力波Ｏｗ１と出力波Ｏｗ２とが到達する。また、スピーカ装置２００から出力される音波と、フラットパネルスピーカ装置１００′によって反射される音波の両方が伝達する位置にいるユーザＵ２の元には、スピーカ装置２００から出力された出力波Ｏｗ２が物理的に反射された反射波Ｒｗ２と、信号処理が行われた音声信号による出力波Ｏｗ３と反射波Ｒｗ１とで構成される出力波Ｏｗａ１とが到達する。

つまり、ユーザＵ１の元には、単に音声信号Ｉｎ１と音声信号Ｉｎ２とが加算された音声が伝達され、ユーザＵ２の元には、音声信号Ｉｎ２の音声と、音声信号Ｉｎ２が増幅された信号による音声とが伝達されるようになる。すなわち、ユーザＵ２に伝達される音声の方が、ユーザＵ１に伝達される音声より大きなものとなる。

上述した第３の実施の形態によれば、フラットパネルスピーカ装置１００′を、複数の異なる音声信号のそれぞれに対して、異なる反射率を適用可能な音響反射板として用いることができるようになる。

また、フラットパネルスピーカ装置１００′による反射波が到達する位置としない位置とで、届ける音声の音量を変えることができるようになる。

もしくは、音源１ａからは例えばＢＧＭ（Back Ground Music）を出力し、音源１ｂからは歌声を出力するといったように、異なる音源から異なる音声を出力させることにより、場所によって届ける音声の内容を変えることも可能となる。このように構成することで、例えば高音域の音声を好むユーザＵに対しては、高音域の音声を伝達し、低音域の音声を好むユーザＵに対しては低温域の音声を伝達するといったように、ユーザＵの好みに応じて伝える音声の種類を変えることができるようになる。

この場合、スピーカ装置２００として、指向性スピーカやアレイスピーカ等の指向性があるスピーカを用いることで、音波が伝達される位置毎の音声分離性能を向上させることができる。

なお、上述した第３の実施の形態では、音源１の数が２つの場合を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、３つや４つ等、音源１が他の数量で構成される場合に適用してもよい。

また、上述した第３の実施の形態では、２つの音源１から出力される音声信号のうち、一方の音声信号のみをフラットパネルスピーカ装置１００′に入力し、遅延量の付加や伝達関数の補正等の信号処理を行う構成を例に挙げたが、これに限定されるものではない。例えば、２つの音声信号をそれぞれフラットパネルスピーカ装置１００′に入力し、それぞれに対して異なる増幅率を適用するような構成としてもよい。

また、上述した第３の実施の形態では、複数の異なる音声信号に対して異なる反射率を適用可能な構成を例に挙げたが、いずれか一方の音声信号に対しては、適応させる反射率を０とすることが可能な構成としてもよい。この場合のシステムの構成例を図１１に示してある。図１１において、図１０と対応する箇所には同一の符号を付してある。

図１１に示されるシステムは、第１の音源１ａ、第２の音源１ｂ、加算部１６、スピーカ装置２００と、フラットパネルスピーカ装置１００′′とで構成される。音源１ａ、音源１ｂと加算部１６については、図１０に示した構成と同一の構成であるため、ここでは説明を省略する。

フラットパネルスピーカ装置１００′′の配置も、図１０に示したものと同一としてある。つまり、スピーカ装置２００から出力される出力波が到達する位置に配置してあり、第１の音声信号Ｉｎ１に基づいて生成された出力波Ｏｗ１及び、第２の音声信号Ｉｎ２に基づいて生成された出力波Ｏｗ２のそれぞれを反射する。図１１に示した各部で構成されるシステムにおいて、スピーカ装置２００から出力される音波のみが到達する場所にはユーザＵ１が、スピーカ装置２００から出力される音波と、フラットパネルスピーカ装置１００′によって反射される音波の両方が到達する位置には、ユーザＵ２が位置している。

フラットパネルスピーカ装置１００′′は、遅延部１４、伝達関数補正部１５、位相反転部１７、増幅部１２′′、振動子３０、振動材２０とを有する。遅延部１４、伝達関数補正部１５、振動子３０、振動材２０については、図１０に示した例を用いて既に説明済みであるため、ここでは説明を省略する。

位相反転部１７は、入力された音声信号の位相を反転させる処理を行う。位相反転部１７には、遅延部１４によって遅延が加えられ、伝達関数補正部１５によって補正が加えられた音声信号が入力されるため、位相反転部１７によって、このような信号処理が施された音声信号の位相が反転される。そして、位相が反転された音声信号は、増幅部１２′′に出力される。

増幅部１２′′は、位相反転部１７から出力された音声信号に対して、１以下の倍率で増幅をかけ、増幅した音声信号を、振動子入力信号として振動子３０に出力する。これにより、振動子３０及び振動材２０の振動により発生する出力波の位相は、スピーカ装置２００から出力された出力波の位相とは逆位相となる。かつ、位相が反転された音声信号は、１以下の増幅率で増幅されているため、フラットパネルスピーカ装置１００′′′から出力される出力波Ｏｗｂ１によって、スピーカ装置２００から出力される音波Ｏｗ２が打ち消されることになる。

図１１に示した例においては、２つの音源１から出力される音声信号のうち、第２の音声信号Ｉｎ２のみをフラットパネルスピーカ装置１００′′に入力する構成としている。このため、音声信号Ｉｎ２を伝送する出力波Ｏｗ２は、フラットパネルスピーカ装置１００′′から出力される、出力波Ｏｗ２とは逆の位相を有する出力波Ｏｗｂ１によって打ち消される。つまり、第２の音声信号Ｉｎ２に関しては、フラットパネルスピーカ装置１００′′′が吸音材として機能していることになる。

つまり、スピーカ装置２００から出力される音声のみが到達する位置にいるユーザＵ１の元には、スピーカ装置２００から出力された出力波Ｏｗ１と出力波Ｏｗ２とが到達する。また、スピーカ装置２００から出力される音波と、フラットパネルスピーカ装置１００′′によって反射される音波の両方が伝達する位置にいるユーザＵ２の元には、出力波Ｏｗ１がフラットパネルスピーカ装置１００′′によって反射された、反射波Ｒｗ１のみが到達する。すなわち、ユーザＵが位置する位置によって、聴取される音声の種類が変化するようになる。

ここで、図１２を参照して、フラットパネルスピーカ装置１００′′の増幅部１２′′における増幅率と、振動材２０が音響反射材として機能する場合の反射率との関係について説明する。図１２は、縦軸に反射率、横軸に増幅率をとったグラフであり、位相反転部１７による位相反転が行われる場合と行われない場合の両方のパターンにおける例が示されている。図１２においては、振動材２０が固有に有する反射率が、例えば０．７であるものと想定している。

図１２において、位相反転部１７による位相反転処理が行われるケースでは、増幅率を０とすると反射率は０．７となり、１．０とすると反射率は０となる。増幅率として、その間の値を設定した場合には、反射率は、設定した増幅率の大きさと反比例する値になる。位相反転部１７による位相反転処理が行われないケースでは、増幅率を０とすると反射率は０．７となり、増幅率を０．３とした時点で、反射率は１．０になる。以降、増幅率が１．０までの間で増えるごとに、その値に比例して反射率も大きくなる。

つまり、図１１に示されるシステムにおいて、増幅部１２′′による増幅率を１以下の任意の値に設定することにより、フラットパネルスピーカ装置１００′′を吸音材として機能させる場合の吸音率を、所望の値に設定することができる。なお、図１２に示した特性図のうち、位相反転を行わない場合の例を示した箇所は、第１の実施の形態と第２の実施の形態における、増幅率と反射率との関係を示したものでもある。

上述した第３の実施の形態の変形例によれば、特定の音声信号に対して、位相反転部１７による位相反転処理及び、増幅部１２′′による１以下の増幅率での信号増幅を行うことにより、その音声信号をフラットパネルスピーカ装置１００′′によって吸音させることができるようになる。つまり、複数の音源１から出力される音声信号のうち、特定の音声信号については、吸音材としての機能を適用させることができる。

この場合、増幅部１２′′における増幅率を１以下の任意の値に設定することにより、吸音率を自在に変化させることができる。

また、上述した第３の実施の形態の変形例によれば、フラットパネルスピーカ装置１００′′による反射波が到達する位置としない位置とで、届ける音声の種類を変化させることができるようになる。

次に、図１３〜図１４を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態においては、マイクロフォンもしくは加速度計による入射波の観測結果を用いて、フラットパネルスピーカ装置１００′′′を吸音材として機能させる構成に適用している。

図１３は、フラットパネルスピーカ装置１００′′′の内部構成例を示すブロック図である。図１３に示したフラットパネルスピーカ装置１００′′′は、マイクロフォン１１、位相反転部１７、増幅部１２′′、振動子３０、振動材２０とを有する。

図１３において、図２、図４、図５、図８、図１１、図１２と対応する箇所には同一の符号を付してある。図１３に示したフラットパネルスピーカ装置１００′′′において、マイクロフォン１１は、振動材２０に入射される入射波Ｉｗ１を拾って音声信号に変換し、位相反転部１７に出力する。

位相反転部１７は、マイクロフォン１１から出力された音声信号の位相を、逆位相に変換して、増幅部１２′′に出力する。増幅部１２は、位相反転部１７で位相が反転された音声信号を、１以下の増幅率で増幅して、増幅された信号を振動子入力信号として振動子２０に入力する。

その振動子入力信号によって振動子３０が駆動され、振動することにより、振動材２０にもその振動が伝わる。そして振動材２０が振動することにより、フラットパネルスピーカ装置１００′′′から出力波Ｏｗ４が出力される。出力波Ｏｗ４の位相は、スピーカ装置２００からの出力波（＝振動材２０への入射波Ｉｗ１）とは逆位相であるため、フラットパネルスピーカ装置１００′′′から出力波Ｏｗ４が出力されることにより、スピーカ装置２００からの出力波が打ち消されるようになる。つまり、フラットパネルスピーカ装置１００′′′が、入射波を吸音する吸音材としての機能を果たすようになる。

図１４には、マイクロフォン１１によって入射波Ｉｗ１が観測されてから、振動子入力信号が生成されるまでの処理の例を、フローチャートで示してある。まず、マイクロフォン１１によって入射波Ｉｗ１が観測されると、入射波Ｉｗ１が音声信号に変換され（ステップＳ３１）、その音声信号は、位相変換部１７に出力される（ステップＳ３２）。位相変換部１７では、音声信号の位相が逆位相に変換され（ステップＳ３３）、位相が反転された音声信号が、増幅部１２′′に出力される（ステップＳ３４）。

増幅部１２′′では、音声信号に対して１以下の任意の倍率の増幅が加えられ（ステップＳ３５）、増幅された音声信号が、振動子入力信号として振動子３０に出力される（ステップＳ３６）。

上述した第４の実施の形態によれば、フラットパネルスピーカ装置′′′′を、吸音材として機能させることができるようになる。この場合も、第３の実施の形態及びその変形例と同様に、増幅部１２′′の増幅率を調整することで、吸音率を調整することができる。

なお、上述した第１〜第４の実施の形態による一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

図１５に、上述した実施の形態の一連の処理をプログラムにより実行することが可能な、パーソナルコンピュータ５０（以下、ＰＣ５０とも称する）の構成例を示してある。図１５に示したＰＣ５０は、制御部１０１、メモリ１０２、通信部１０３、操作部１０４、表示部１０５、記憶部１０６、外部記憶媒体Ｉ／Ｆ部１０７、外部記憶媒体１０８とを備える。

制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成され、メモリ１０２、または記憶部に記録されているプログラムに従って、上記一連の処理や、他の各種の処理を実行する。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）で構成され、制御部１０１が実行するプログラムやデータなどが記憶される。

通信部１０３は、インターネットやローカルエリアネットワークなどのネットワークを介して外部の装置と通信する。外部記憶媒体Ｉ／Ｆ部１０７は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどの外部記憶媒体１０８が装着されたとき、それらを駆動し、そこに記録されているプログラムやデータなどを取得する。取得されたプログラムやデータは、必要に応じて記録１０８に転送され、記録される。

操作部１０４は、キーボードやマウスなどより構成され、ユーザからの操作入力に応じた操作信号を生成して制御部１０１に出力する。表示部１０５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤよりなるディスプレイである。記憶部１０６は、例えばハードディスクやＤＶＤ（Digital Versatile Disc）からなり、制御部１０１が実行するプログラムや各種のデータを記録する。

コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム記録媒体は、図１５に示すように、外部記憶媒体１０８として構成される。外部記憶媒体１０８としては、上述した磁気ディスクのようなリムーバブルメディアの他に、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているメモリ１０２や、記憶部１０６なども含む。

プログラム記録媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインタフェースである通信部１０３を介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。

なお、本明細書において、プログラム記録媒体に格納されるプログラムを記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。

また、プログラムは、一つのコンピュータにより処理されるものであってもよいし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであってもよい。

本発明の第１の実施の形態によるシステムの構成例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態によるフラットパネルスピーカ装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態による振動子入力信号生成処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態の他の実施例によるフラットパネルスピーカ装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の他の実施例によるシステムの内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態の他の実施例による振動子入力信号生成処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態によるシステムの構成例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態によるフラットパネルスピーカ装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態による振動子入力信号生成処理の例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態によるシステムの構成例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態の他の実施例によるシステムの構成例を示す説明図である。 本発明の実施の形態による増幅率と反射率との関係を示す特性図である。 本発明の第４の実施の形態によるフラットパネルスピーカ装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態による振動子入力信号生成処理の例を示すフローチャートである。 パーソナルコンピュータの内部構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ…音源、１０…ベース、１１…マイクロフォン、１２…増幅部、１３…加速度計、１４…遅延部、１５…伝達関数補正部、１６…加算部、１７…位相反転部、２０…振動材、３０…振動子、４０Ａ〜４０Ｄ…車輪、５０…ＰＣ

Claims (14)

1. 第１の音源から入力される第１の音声信号と第２の音源から入力される第２の音声信号の両方による音声を出力する第２の音声信号出力装置からの出力波が入射される音声信号出力装置であって、
   入力された前記第１の音声信号及び／又は前記第２の音声信号に基づいて駆動信号を生成する駆動部と、
   前記駆動信号による駆動で出力波を出力する出力部とを備えたことを特徴とする
   音声信号出力装置。
2. 請求項１記載の音声信号出力装置において、
   前記出力部は、板状の振動材で構成されるとともに、
   前記振動材を振動させる振動子を備えたことを特徴とする
   音声信号出力装置。
3. 請求項２記載の音声信号出力装置において、
   前記振動材は、前記第２の音声信号出力装置からの出力波を反射することを特徴とする
   音声信号出力装置。
4. 請求項３記載の音声信号出力装置において、
   前記駆動部は、前記駆動信号を任意の増幅率で増幅する増幅部を備えることを特徴とする
   音声信号出力装置。
5. 請求項４記載の音声信号出力装置において、
   前記増幅部は、前記第１の音声信号と前記第２の音声信号のいずれか一方の音声信号に対のみを増幅することを特徴とする
   音声信号出力装置。
6. 請求項４記載の音声信号出力装置において、
   前記駆動部は、前記第１の音声信号と前記第２の音声信号の両方が入力された場合には、前記各音声信号のそれぞれより生成した駆動信号に対して、異なる増幅率を適用することを特徴とする
   音声信号出力装置。
7. 請求項５記載の音声信号出力装置において、
   前記駆動部から出力される音声信号の位相を反転させる位相反転部を備えたことを特徴とする
   音声信号出力装置。
8. 請求項７記載の音声信号出力装置において、
   前記増幅部は、前記位相反転部で位相反転処理された音声信号を、１以下の増幅率で増幅することを特徴とする
   音声信号出力装置。
9. 請求項４記載の音声信号出力装置において、
   前記入力された第１の音声信号及び／又は第２の音声信号に対して、予め設定された所定の遅延量を付加して出力する遅延部を備えたことを特徴とする
   音声信号出力装置。
10. 請求項９記載の音声信号出力装置において、
    前記遅延部で付加される遅延量は、前記第２の音声信号出力装置に入力される音声信号が前記遅延部に入力されてから、前遅延部によって遅延量が追加された記音声信号から生成された出力波が前記振動材から出力されるまでの時間を、前記第１の音声信号及び／又は第２の音声信号出力部から出力された出力波が、前記振動材に入射して反射されるまでの時間と同じ時間にするための調整時間に基づいて決定されることを特徴とする
    音声信号出力装置。
11. 請求項８記載の音声信号出力装置において、
    前記遅延部から出力された信号を、予め設定された伝達関数を用いて補正し、前記振動子に出力する伝達関数補正部を備えたことを特徴とする
    音声信号出力装置。
12. 第１の音源から入力される第１の音声信号と第２の音源から入力される第２の音声信号の両方による音声を出力する第２の音声信号出力装置からの出力波が入射される音声信号出力装置による音声信号出力方法であって、
    入力された前記第１の音声信号及び／又は前記第２の音声信号に基づいて駆動信号を生成するステップと、
    前記駆動信号による駆動で出力波を出力するステップとを有することを特徴とする音声信号出力方法。
13. 第１の音源から入力される第１の音声信号と第２の音源から入力される第２の音声信号の両方による音声を出力する第２の音声信号出力装置からの出力波が入射される音声信号出力装置による音声信号出力方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
    入力された前記第１の音声信号及び／又は前記第２の音声信号に基づいて駆動信号を生成するステップと、
    前記駆動信号による駆動で出力波を出力するステップとをコンピュータに実行させるための
    プログラム。
14. 第１の音源から入力される第１の音声信号と第２の音源から入力される第２の音声信号の両方による音声を出力する第２の音声信号出力装置からの出力波が入射される音声信号出力装置による音声信号出力方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であって、
    入力された前記第１の音声信号及び／又は前記第２の音声信号に基づいて駆動信号を生成するステップと、
    前記駆動信号による駆動で出力波を出力するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
    記録媒体。

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