JP2010154110A - スピーカアレイのシェーディング係数演算装置、このシェーディング係数演算装置が組み込まれたスピーカアレイ、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】遅延アレイ方式のスピーカアレイにおいて、主ローブにおける最大再生音圧の低下を回避しつつ、サイドローブの発生を抑止することを可能にする。
【解決手段】遅延アレイ方式のスピーカアレイにおいて、音の目標到達領域であるターゲットエリアに近づく程そのターゲットエリアに対向するように球面から歪んだ非球面状となり、かつ、アレイ面にて互いに隣り合うスピーカユニットから出力される音波の位相が揃うように各スピーカユニットに与える遅延オーディオ信号の遅延量が設定されている場合には、各スピーカユニットに与える遅延オーディオ信号に乗算するシェーディング係数を、合成波面の中央から遠いところに位置する音波を放射するスピーカユニットほど小さな値とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のスピーカユニットを有するスピーカアレイにより音の目標到達領域であるターゲットエリアに向けて音を放射する際に、サイドローブの発生を抑止する技術に関する。

この種のスピーカアレイシステムの一例としては、遅延アレイ方式のものが挙げられる（例えば、特許文献１：段落００１４および図９）。遅延アレイ方式のスピーカアレイシステムでは、スピーカアレイを形成する複数のスピーカユニットの各々に与えるオーディオ信号の遅延時間差（スピーカアレイにオーディオ信号が入力されてから各スピーカユニットにそのオーディオ信号を与えるまでの時間差）を適宜調整することによって、各スピーカユニットから出力される音波の合成波面の進行方向およびその広がり具合の制御（以下、指向性制御）が行われる。
特開２００６−１０９３４３号公報

遅延アレイ方式のスピーカアレイでは、ターゲットエリアを覆うような広がりを有する音圧分布（以下、主ローブ）が形成されるように、その指向性制御が行われるのであるが、アレイ長が有限であることに起因して、本来狙った方向（すなわち、主ローブの方向）以外に音圧が高くなるような音圧分布が副次的に生じる場合がある（図１７参照）。このような副次的な音圧分布はサイドローブと呼ばれている。従来、このようなサイドローブの発生を抑止するために、図１７に示すようにスピーカアレイの端部に位置するスピーカユニット（すなわち、アレイ面の中央からの距離が遠い位置に配置されているスピーカユニット）から出力される音波ほど音圧を低く抑えるシェーディング補正（窓関数の乗算）が行われていた。しかし、このようなシェーディング補正を行うと、端部に近いスピーカユニットほど主ローブの形成への寄与も小さくなるため、その主ローブにおける最大再生音圧が低下するという問題点があった。
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたものであり、遅延アレイ方式のスピーカアレイにおいて、主ローブにおける最大再生音圧の低下を回避しつつ、サイドローブの発生を抑止することを可能にする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、スピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットの各々から出力される音波の合成波面がその目標到達領域であるターゲットエリアに近づく程そのターゲットエリアに対向するように球面から歪んだ非球面状となり、かつ、前記スピーカアレイにて互いに隣り合うスピーカユニットから放射される音波の位相が揃うように前記スピーカアレイの指向性制御が行われている状態において、前記複数のスピーカユニットの各々について、そのスピーカユニットから出力される音波の波面が前記合成波面上に占める位置を算出する波面位置演算手段と、前記複数のスピーカユニットの各々に与えるオーディオ信号に乗算するシェーディング係数を演算する手段であって、前記波面位置演算手段により算出される波面の位置が前記合成波面の中央から遠い音波を出力するスピーカユニットほどシェーディング係数の値が小さくなるようにその演算を行うシェーディング係数演算手段とを有することを特徴とするシェーディング係数演算装置、およびコンピュータ装置を上記各手段として機能させることを特徴とするプログラムを提供する。

このようなシェーディング係数演算装置およびプログラムにより算出されるシェーディング係数を、非球面状の合成波面の音波を放射する遅延アレイ方式のスピーカアレイに設定しシェーディング補正を行わせることで、波面位置が合成波面の中央から遠い音波（すなわち、主ローブの形成への寄与が小さい音波）を出力するスピーカユニットほどその出力音波の音圧を低く抑え、サードローブの発生の抑止効果を高めるとともに、主ローブ内での最大再生音圧の低下を抑えることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（Ａ：構成）
図１は、本発明の一実施形態であるスピーカアレイ１の構成例を示す図である。
このスピーカアレイ１は、図１に示すように、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ：Ｎは３以上の自然数）、遅延手段２０、増幅手段３０、ユーザインタフェイス（以下、「ＵＩ」）提供手段４０および制御手段５０を有している。

スピーカユニットＳＰ−ｉの各々は、スピーカ軸が互いに平行になるように（すなわち、平面状のバッフル面を形成するように）配列されている。これらスピーカユニットＳＰ−ｉの各々から出力される音波の同時刻における波面の包絡面が、スピーカアレイ１から放射される音波の合成波面となる。スピーカユニットＳＰ−ｉとしては、例えばコーン型スピーカなどの広い指向性を有するスピーカを用いれば良い。また、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、全て同一の音響特性を有するものであっても良く、出力音域が一部だけ重なり合うなど音響特性の異なる複数種のものであっても良い。

例えば、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）として同一の音響特性を有するものを用いる場合は、図２（Ａ）に示すように、各スピーカユニットＳＰ−ｉをマトリクス状に等間隔に配列してアレイ面を構成すれば良い。一方、音響特性が異なる複数種のものを用いる場合は、図２（Ｂ）に示すように、高音域をサポートする小型のスピーカユニットＳＰ−ｉをマトリクス状に配列した周囲に低音域をサポートする大型のスピーカユニットＳＰ−ｉを配列してアレイ面を構成すれば良い。また、図２（Ｃ）に示すように、各スピーカユニットＳＰ−ｉを折れ線（図２（Ｃ）では点線で表記）の端点および頂点に配置してアレイ面を構成しても良い。ただし、スピーカユニットＳＰ−ｉを平面状に配列してアレイ面を構成する際には、少なくとも１つの方向（本実施形態では、鉛直方向）に沿って３個以上のスピーカユニットＳＰ−ｉが配列されている必要がある。その理由については後に明らかにする。

遅延手段２０は、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。遅延手段２０は、音源２から与えられる入力オーディオ信号ＩＮに遅延処理を施して遅延オーディオ信号Ｘ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を生成し、増幅手段３０に与える。ここで、音源２から与えられる入力オーディオ信号ＩＮがアナログ信号である場合には、Ａ／Ｄ変換器によってその入力オーディオ信号ＩＮをデジタル信号に変換して遅延手段２０に与えれば良い。本実施形態では、上記遅延処理として所謂１タップディレイ処理が実行される。この１タップディレイ処理は、複数のシフトレジスタを用いて実施される態様であっても良く、また、ＲＡＭ（Random Access Memory）を用いて実施される態様であっても良い。例えば、ＲＡＭを用いた態様であれば、入力オーディオ信号ＩＮを上記ＲＡＭへ書き込み、その書き込みを行った時からスピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々に対応する遅延に応じた時間が経過した時にＲＡＭから読み出し、遅延オーディオ信号Ｘ−ｉとして増幅手段３０に与える処理を遅延手段２０に実行させるようにすれば良い。このように本実施形態では、遅延オーディオ信号Ｘ−ｉの各々を１タップディレイ処理により生成するため、ＦＩＲ（Finite Impulse
Response）型の処理で上記遅延オーディオ信号を生成する場合に比較して、遅延手段２０を小規模なＤＳＰで構成することが可能になる。

増幅手段３０は、図１に示すように、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々に対応する乗算器３１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を含んでいる。乗算器３１−ｉは、遅延オーディオ信号Ｘ−ｉを受け取り、制御手段５０から与えられるシェーディング係数ＳＦ−ｉを乗算して出力する。これにより各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波の音圧レベルが調整され、シェーディング補正が実現される。増幅手段３０から出力される遅延オーディオ信号Ｘ−ｉの各々は、Ｄ／Ａ変換器（図１では図示略）によってアナログオーディオ信号に変換され、対応するスピーカユニットＳＰ−ｉに与えられる。

以上に説明したことから明らかなように、スピーカアレイ１は所謂遅延アレイ方式のスピーカアレイである。従来の遅延アレイ方式のスピーカアレイでは、各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波の合成波面が球面状となるように遅延の付与が行われていた。このような態様では、その合成波面の目標到達領域（以下、ターゲットエリア）の法線方向とスピーカアレイ１のアレイ面の法線方向とが一致している場合（すなわち、アレイ面とターゲットエリアとが対向している場合）には、特段の問題を生じさせない。しかし、ターゲットエリアの法線方向とアレイ面の法線方向とが異なる場合には、そのターゲットエリア内での音圧分布にばらつきが生じるといった問題があった。そこで、本実施形態では、各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波の合成波面が非球面状となるようにすることで、ターゲットエリア内での音圧分布が略均一になるようにしているのである。ここで、非球面状の波面とは、図３に示すように、ターゲットエリアとの距離が短くなるほどそのターゲットエリアに対向するように歪んだ波面のことである。

加えて、本実施形態では、サイドローブの発生を抑止するためのシェーディング補正の仕方にも特徴がある。従来のシェーディング補正は、図１７に示すように、スピーカアレイの端部に近いスピーカユニットほどその出力音波の音圧が低くなるように、シェーディング係数が設定されていた。これに対して、本実施形態では、各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波がその合成波面にて占める位置に応じてシェーディング係数ＳＦ−ｉの設定が為されるのである。詳細については後述するが、本実施形態では、合成波面上にて占める位置がその合成波面の中央から遠い音波を出力するスピーカユニットＳＰ−ｉほどその出力音波の音圧が低くなるようにシェーディング係数ＳＦ−ｉが設定される。

スピーカユニットＳＰ−ｉの各々から出力される音波の合成波面が図３に示す非球面状の波面となるようにするためには、各スピーカユニットＳＰ−ｉに対応する遅延を適切に定めなければならない。しかし、球面状の合成波面を形成させる場合に比較して非球面状の合成波面が形成されるようにするための遅延を定める計算は複雑であり、かかる計算を人手で行うことには多大な労力を要する。そこで、本実施形態に係るスピーカアレイ１では、図３に示す非球面状の合成波面を手軽に形成させることができるようにするための工夫が為されている。具体的には、本実施形態に係るスピーカアレイ１では、図１に示すＵＩ提供手段４０と制御手段５０とがこの役割を果たす。

図１のＵＩ提供手段４０は、スピーカアレイ１とターゲットエリアとの位置関係やそのターゲットエリアの形状および大きさを示す情報（以下、エリア情報ＡＩ）などの各種情報をユーザに入力させる入力手段の役割を担う。一方、制御手段５０は、スピーカユニットＳＰ−ｉの各々から出力される音波の合成波面がエリア情報ＡＩで示されるターゲットエリアに向う非球面状となるようにするための遅延Ｄ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）をそのエリア情報ＡＩに基づいて演算し遅延手段２０に与えるとともに、各乗算器３１−ｉに設定するシェーディング係数ＳＦ−ｉの演算を行う。

ＵＩ提供手段４０の具体例としては、各種入力画面を表示するための表示部（例えば、液晶ディスプレイ）とその駆動制御を行う駆動回路、スピーカアレイ１の利用者に各種情報の入力操作を行わせるための操作部（例えば、キーボードやマウスなど）などが挙げられる。上記エリア情報ＡＩを利用者に入力させる手法としては、種々の態様が考えられる。例えば、コンサートホールなどスピーカアレイ１が設置され、ターゲットエリアが区画される音響空間内に３次元座標を想定し、スピーカアレイ１やターゲットエリアの配置位置を示す座標値をキーボードで入力させる態様が考えられる。また、図４に示すような仮想３次元座標空間の画像を表示部に表示させ、ポインティングデバイスを用いたドラッグアンドドロップなどの操作によってエリア情報ＡＩを入力する態様であっても良い。このように、ＵＩ提供手段４０を介して入力されたエリア情報ＡＩは制御手段５０に与えられる。

制御手段５０は、図１に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１と、例えばＦｌａｓｈＲＯＭなどの不揮発性メモリ５０２と、ＲＡＭなどの揮発性メモリ５０３とを含んでいる。この不揮発性メモリ５０２には、本実施形態に係るスピーカアレイの特徴を顕著に示す処理をＣＰＵ５０１に実行させる制御プログラム５０２ａ、アレイ情報５０２ｂ、およびシェーディング関数情報５０２ｃが予め格納されている。一方、揮発性メモリ５０３は、制御プログラム５０２ａをＣＰＵ５０１が実行する際のワークエリアとして利用される。

アレイ情報５０２ｂとは、スピーカアレイ１のアレイ面を構成するスピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々のそのアレイ面における配置位置を示す情報（例えば、アレイ面の左上端や中心を原点とする２次元座標における各スピーカユニットＳＰ−ｉの座標位置を示す情報）である。一方、シェーディング関数情報５０２ｃとは、シェーディング補正に使用する窓関数ｆ（ｘ）を表すデータである。この窓関数ｆ（ｘ）としては、以下の数１（ただし、数１では、−１≦ｘ≦１、Ｍ＝１５程度）で表されるＫａｉｚｅｒ窓や、数２（この数２でも、−１≦ｘ≦１）で表されるＨａｎｎｉｎｇ窓を用いることが考えられる。そして、シェーディング関数情報５０２ｃとしては、例えば数１や数２で示される関数関係を表すテーブル（すなわち、−１〜１までの複数のｘの値の各々に対応付けて、数１や数２に示すｆ（ｘ）の値が書き込まれたテーブル）や、数１や数２に示す数式を表す数式データを用いることが考えられる。本実施形態では、窓関数ｆ（ｘ）としては、数１に示すＫａｉｚｅｒ窓が採用されており、その関数関係を表すテーブルがシェーディング関数情報５０２ｃとして採用されている。

制御プログラム５０２ａにしたがってＣＰＵ５０１が実行する処理としては、図５に示す遅延制御処理とシェーディング補正制御処理とが挙げられる。図５に示すように、遅延制御処理には、エリア設定処理ＳＡ０１、鉛直方向演算処理ＳＡ０２、水平方向演算処理ＳＡ０３、および遅延設定処理ＳＡ０４の４つの処理が含まれる。シェーディング補正制御処理には、波面位置演算処理ＳＢ０１、およびシェーディング係数演算処理ＳＢ０２の２つの処理が含まれる。
以上がスピーカアレイ１の構成である。

（Ｂ：動作）
次いで、制御プログラム５０２ａにしたがってＣＰＵ５０１が実行する各処理の内容を詳細に説明する。
（Ｂ−１：遅延制御処理）
まず、遅延制御処理について説明する。図５に示すように、この遅延制御処理では、まず、エリア設定処理ＳＡ０１が実行される。このエリア設定処理ＳＡ０１は、スピーカユニットＳＰ−ｉに与える遅延オーディオ信号Ｘ−ｉの遅延Ｄ−ｉを算出する際に利用する領域であるカバーエリアを、エリア情報ＡＩの示すターゲットエリアを覆うように設定し、さらに、各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波の上記カバーエリア内での目標到達点をそのスピーカユニットＳＰ−ｉのアレイ面における配置位置に応じて決定する処理である。このエリア設定処理ＳＡ０１では、ＣＰＵ５０１は、上記カバーエリアの位置、形状および大きさを示すとともに上記各目標到達点の位置を示すカバーエリア情報を生成し、揮発性メモリ５０３へ書き込む。このようにして揮発性メモリ５０３に書き込まれるカバーエリア情報は、鉛直方向演算処理ＳＡ０２や水平方向演算処理ＳＡ０３、シェーディング補正制御処理で利用される。

例えば、図６に示すように、スピーカアレイ１のアレイ面の鉛直方向の中心線（図２（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）におけるＣ−Ｃ´線）を通る断面と水平面との交線上に中心を有し、かつ、そのアレイ面の法線方向に直交する方向の法線を有するターゲットエリアを示すエリア情報ＡＩがＵＩ提供手段４０より与えられた場合には、そのアレイ面の平行な二辺（図６では、辺ＳＡ−ＳＤおよび辺ＳＢ−ＳＣ）に平行な二辺（図６では、辺ＴＡ−ＴＤおよび辺ＴＢ−ＴＣ）を有する矩形状のカバーエリアが、上記ターゲットエリアを覆う大きさで設定される。

カバーエリア内における上記各目標到達点の位置は、カバーエリアとスピーカアレイ１との位置関係、カバーエリアとスピーカアレイ１のアレイ面の水平方向の辺の長さの比（すなわち、辺ＴＡ−ＴＤの長さと辺ＳＡ−ＳＤの長さの比）、他方の辺の長さの比、およびアレイ情報５０２ｂの示す各スピーカユニットＳＰ−ｉの配置位置に基づいて幾何学的に決定される。このため、カバーエリア内における各目標到達点の配列についての幾何学的関係（例えば、各スピーカユニットが格子状に配列されている等）は、スピーカアレイ１における各スピーカユニットＳＰ−ｉの配列についての幾何学的関係に一致することになる。例えば、スピーカ面にて水平方向に一列に並ぶスピーカユニットの配列と、それらスピーカユニットの各々に対応する目標到達点の配列とは平行になる。ここで、カバーエリアの形状を矩形状とし、スピーカアレイ１における各スピーカユニットＳＰ−ｉの配列についての幾何学的関係が維持されるように各目標到達点を配列するようにしたのは、後段の鉛直方向演算処理ＳＡ０２および水平方向演算処理ＳＡ０３における演算を容易にするためである。

後段の鉛直方向演算処理ＳＡ０２〜遅延設定処理ＳＡ０４では、揮発性メモリ５０３に格納されているカバーエリア情報の表すカバーエリアに対して非球面状の波面（図３参照）を有する音波が放射されるように各スピーカユニットＳＰ−ｉに対応する遅延が演算される。図３に示す非球面状の波面を有する音波が放射されるため、上記カバーエリア内では音圧分布が略均一になる。そして、エリア情報ＡＩで示されるターゲットエリアは上記カバーエリアによって被覆されるのであるから（図６参照）、そのターゲットエリア内でも、音圧分布が略均一になるのである。

鉛直方向演算処理ＳＡ０２は、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々について、スピーカアレイ１のアレイ面における鉛直方向の配置位置に応じた遅延（以下、第１の遅延）Ｄ１−ｉを演算する処理である。この鉛直方向演算処理ＳＡ０２では、まず始めに、以降の処理における演算量を削減するために、スピーカユニットＳＰ−ｉの各々をアレイ情報５０２ｂの示す鉛直方向の配置位置に応じてグループ分けする処理が実行される。具体的には、鉛直方向の配置位置が同一であるスピーカユニットＳＰ−ｉ同士を１つのグループとする処理が実行されるのである。上記グループに属するスピーカユニットＳＰ−ｉの鉛直方向の配置位置は同一であるため、上記グループの数分だけ上記第１の遅延を演算すれば、全てのスピーカユニットＳＰ−ｉについての第１の遅延が算出される。

上記グループの各々に属するスピーカユニットＳＰ−ｉは、スピーカアレイ１のアレイ面における鉛直方向の配置位置が同一であるから、水平方向に一列（すなわち、ライン状）に並んでいる。以下では、上記各グループのことを「仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊ」と呼ぶ。ただし、添え字ｊは、スピーカアレイ１のアレイ面において最上段に位置するものから数えた仮想スピーカラインのライン番号である。例えば、各スピーカユニットＳＰ−ｉが図２（Ａ）に示すようにマトリクス状に配置されている場合には、仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊの各々は、アレイ面にて鉛直方向に並ぶ実際のスピーカラインの各々に一致する。また、各スピーカユニットＳＰ−ｉの配置態様が図２（Ｂ）に示す態様であれば、図７に示すように、９本の仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊ（ｊ＝１〜９）に分類され、図２（Ｃ）に示す態様であれば、３本の仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊ（ｊ＝１〜３）に分類される。

次いで、鉛直方向演算処理ＳＡ０２では、仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊの各々について、その仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属する各スピーカユニットＳＰ−ｉを代表するスピーカユニットが定められる。本実施形態では、以降の処理における演算を簡略化するために、仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊにて中央に位置するスピーカユニット（すなわち、図７のＣ−Ｃ´線上に位置するスピーカユニット）がその仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属する各スピーカユニットＳＰ−ｉの代表とされる。ここで、図７に示す仮想スピーカラインＶＳＬ−１、ＶＳＬ−３、ＶＳＬ−７およびＶＳＬ−９のように、中央にスピーカユニットが存在しない仮想スピーカラインについては、その中央にスピーカユニットを仮想し、この仮想したスピーカユニットがその仮想スピーカラインに属する各スピーカユニットＳＰ−ｉの代表とされる。以下では、仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属するスピーカユニットＳＰ−ｉを代表するスピーカユニットのことを、実際に存在するものであるか仮想のものであるかを問わず、「仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊ」と呼ぶ。以降、ＣＰＵ５０１は、仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊの位置座標と、その仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊについての目標到達点ＴＰ−ｊとを用いて、その仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊについての第１の遅延を以下の手順で演算する。

ＣＰＵ５０１は、まず、仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊの位置座標とその目標到達点ＴＰ−ｊとを通る直線Ｌ−ｊと、その仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊの次にカバーエリアからの距離が長い仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｍ（ｍ＝ｊ＋１、以下、同じ）とその目標到達点ＴＰ−ｍとを通る直線Ｌ−ｍと、の交点Ｋ_ｊｍの位置座標を求め、これら交点Ｋ_ｊｍの位置座標を表す交点情報を揮発性メモリ５０３に書き込む。例えば、スピーカアレイ１のアレイ面が図２（Ｂ）に示すように構成され、各スピーカユニットＳＰ−ｉが９本の仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊにグループ分けされる場合には、図８（Ａ）および（Ｂ）に示すように、９個の仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊとその各々に対応するカバーエリア内の目標到達点ＴＰ−ｊとを通る９本の直線Ｌ−ｊが描かれ、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように交点Ｋ_１２からＫ_８９までの８個の交点の座標が求まる。このようにして揮発性メモリ５０３に格納される交点情報は、本鉛直方向演算処理ＳＡ０２で利用されるとともに、シェーディング補正制御処理でも利用される。

次いで、ＣＰＵ５０１は、図９（Ａ）に示すように、カバーエリアからの距離が最も長い仮想スピーカユニット（すなわち、仮想スピーカユニットＶＳＰ−１）について、交点情報の表す交点のうち当該仮想スピーカユニットに対応するもの（すなわち交点Ｋ_１２）をターゲットエリアへ向けて放射する音波についての音響中心Ｆ_Ｖ１（仮想音源の位置）とし、この音響中心Ｆ_Ｖ１から仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊ（ｊ≧２）の各々へ至る経路を定める。より詳細に説明すると、ＣＰＵ５０１は、仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊの各々について、当該仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊよりもカバーエリアからの距離が長い仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊに対応する交点をその距離の長い順に全て経由するように音響中心Ｆ_Ｖ１から当該仮想スピーカユニットへ至る経路を定める。

例えば、仮想スピーカユニットＶＳＰ−１については、図９（Ａ）に示すように、音響中心Ｆ_Ｖ１から直線Ｌ−１に沿って仮想スピーカユニットＶＳＰ−１に至る経路ｒ１が定められ、仮想スピーカユニットＶＳＰ−２については、音響中心Ｆ_Ｖ１から直線Ｌ−２に沿って仮想スピーカユニットＶＳＰ−２に至る経路ｒ２が定められる。同様に、仮想スピーカユニットＶＳＰ−３については、音響中心Ｆ_Ｖ１から、交点Ｋ_２３を経て仮想スピーカユニットＶＳＰ−３に至る経路が定められる。そして、仮想スピーカユニットＶＳＰ−９については、図９（Ｂ）に示すように、音響中心Ｆ_Ｖ１から交点Ｋ_２３，Ｋ_３４・・・Ｋ_８９を経てその仮想スピーカユニットＶＳＰ−９に至る経路ｒ９が定められる。これにより、音響中心Ｆ_Ｖ１から各仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊに至る経路として、上記各交点で屈折しつつ伝播する屈折波的な経路が定められるのである。ここで注目すべき点は、スピーカアレイ１のアレイ面にてスピーカユニットＳＰ−ｉが鉛直方向に２個だけ並んでいる場合には、上記手順より求められる経路（すなわち、音響中心から上記２つのスピーカユニットＳＰ−ｉの各々に至る経路）は、球面状の合成波面を形成させる場合における従来の遅延アレイ方式により算出される経路と同一になる点である。このため、本実施形態に係るスピーカアレイ１においては、鉛直方向に３個以上のスピーカユニットＳＰ−ｉが配列されていなければならないのである。

次いで、ＣＰＵ５０１は、仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊの各々に対応する遅延を、上記のようにして定めた経路のうちで最短のもの（本実施形態では、ｒ１）と、各仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊについて定めた経路との経路差に応じて演算する（例えば、その経路差を音速で除算して遅延を算出する）。このようにして、各仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊについて演算した遅延を、その仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊと鉛直方向の配置位置が同一である各スピーカユニットＳＰ−ｉについての第１の遅延Ｄ１−ｉとするのである。

以上にようにして求まる第１の遅延Ｄ１−ｉを入力オーディオ信号ＩＮに与えて遅延オーディオ信号Ｘ−ｉを生成し各スピーカユニットＳＰ−ｉに与えることによって、上記各経路を通って各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波の波面と音響中心Ｆ_Ｖ１との距離は上記経路によらずに等しくなるとともに、カバーエリアからの距離が短いスピーカユットＳＰ−ｉから出力される音波ほどその波面の開き角（すなわち、放射角）は大きくなる。このため、各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波の合成波面はカバーエリアからの距離が短いほどそのカバーエリアに対向するように歪むこととなる。また、スピーカアレイ１のアレイ面にて鉛直方向に隣り合う２つのスピーカユニットＳＰ−ｉの第１の遅延Ｄ１−ｉの差は音響中心Ｆ_Ｖ１からの経路差に応じたものであるため、これら２つのスピーカユニットＳＰ−ｉの各々から出力される音波の同時刻における位相が揃うことは言うまでもない。

次いで、水平方向演算処理ＳＡ０３について説明する。水平方向演算処理ＳＡ０３は、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々について、スピーカアレイ１のアレイ面における水平方向の配置位置に応じた遅延（以下、第２の遅延）Ｄ２−ｉを演算する処理である。この水平方向演算処理ＳＡ０３では、前述した仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊの各々について以下の処理を行うことによって、その仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属する各スピーカユニットＳＰ−ｉについての第２の遅延が演算される。すなわち、仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属するスピーカユニットＳＰ−ｉの各々について、そのスピーカユニットＳＰ−ｉとその目標到達点とを通る直線を求め、それら直線の交点を当該仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊについての水平方向の焦点として求める。このようにして求まった焦点から上記仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属する各スピーカユニットＳＰ−ｉへ至る経路の経路差に応じて上記第２の遅延Ｄ２−ｉを演算するのである。

例えば、図１０（Ａ）は、図７に示す仮想スピーカラインＶＳＬ−１（すなわち、スピーカ面の最上段に位置する仮想スピーカライン）に属するスピーカユニットＳＰ−ｉについて求まる焦点および経路を示す図であり、図１０（Ｂ）は、図７に示す仮想スピーカラインＶＳＬ−９（すなわち、スピーカ面の最下段に位置する仮想スピーカライン）に属するスピーカユニットＳＰ−ｉについて求まる焦点および経路を示す図である。このようにして求まる経路差に応じた第２の遅延Ｄ２−ｉを入力オーディオ信号ＩＮに与えて遅延オーディオ信号Ｘ−ｉを生成すると、図１０（Ａ）および（Ｂ）に示すように、カバーエリアからの距離が長い仮想スピーカラインから放射される音波ほど水平方向の開き角（すなわち、水平方向の放射角）が狭くなり、その距離が短いほど上記開き角が大きくなる。なお、この水平方向演算処理ＳＡ０３についても鉛直方向演算処理ＳＡ０２と同様の処理を行って図１０（Ｃ）に示すように、１つの音響中心から各スピーカユニットＳＰ−ｉに至る屈折波面的な経路を求め、その経路差に応じて上記第２の遅延Ｄ２−ｉを求めても勿論良い。

そして、遅延設定処理ＳＡ０４においては、以上のようにしてスピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々について演算された第１の遅延Ｄ１−ｉと第２の遅延Ｄ２−ｉの加算値がそのスピーカユニットＳＰ−ｉに対応する遅延Ｄ−ｉとして遅延手段２０に与えられる。ここで注目すべき点は、各仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊと、その仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属するスピーカユニットＳＰ−ｉについての目標到達点列は平行であるため、上記のようにして求まる水平方向の各焦点は前述したＣ−Ｃ´線断面上に存在することとなる点、すなわち、上記水平方向の各焦点は前述した鉛直方向の各交点と同一平面上に存在することとなる点である。このため、スピーカアレイ１を構成する各スピーカユニットＳＰ−ｉの各々から出力される音波の合成波面が２次元的に描かれ、図１１に示すような非球面状の波面となるのである。
以上が遅延制御処理の内容である。

（Ｂ−２：シェーディング補正制御処理）
次いで、シェーディング補正制御処理について説明する。
このシェーディング補正制御処理は、サイドローブの発生を抑えるために遅延オーディオ信号Ｘ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々に乗算するシェーディング係数ＳＦ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を演算して乗算器３１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々に設定する処理である。このシェーディング補正制御処理では、鉛直方向のシェーディング補正を行うためのシェーディング係数ＳＦＶ−ｉと水平方向のシェーディング補正を行うためのシェーディング係数ＳＦＨ−ｉとが各々別個独立に演算され、シェーディング係数ＳＦ−ｉは、シェーディング係数ＳＦＶ−ｉとシェーディング係数ＳＦＨ−ｉの積として演算される。シェーディング係数ＳＦＶ−ｉとＳＦＨ−ｉは各々別個に算出されるものの、両者の算出方法は基本的には同一である。具体的には、シェーディング係数ＳＦＶ−ｉとＳＦＨ−ｉは、図５に示す波面位置演算処理ＳＢ０１およびシェーディング係数演算処理ＳＢ０２により算出される。

波面位置演算処理ＳＢ０１は、スピーカユニットＳＰ−ｉの各々に遅延Ｄ−ｉが付与された遅延オーディオ信号Ｘ−ｉを与えて音波を出力させたとした場合に、それら音波の合成波面上にて各スピーカユニットＳＰ−ｉの出力音波の波面が占める位置（合成波面の中心からのオフセット：以下、波面位置）を演算する処理である。より詳細に説明すると、この波面位置演算処理ＳＢ０１では、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々について、鉛直方向についての波面位置ＶＷＸ−ｉと水平方向についての波面位置ＨＷＸ−ｉが各々別個に算出される。波面位置ＶＷＸ−ｉの演算手順と波面位置ＨＷＸ−ｉの演算手順は基本的には同様であるため、以下では、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が図７に示すように９本の仮想スピーカラインＶＳＰ−ｊにグループ分けされる場合を例にとって、鉛直方向の波面位置ＶＷＸ−ｉの演算手順について説明する。

前述した鉛直方向演算処理ＳＡ０２における演算と同様に、仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属するスピーカユニットＳＰ−ｉの各々から出力される音波の波面位置ＶＷＸ−ｉは、その仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊを代表する仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊについて算出される波面位置に一致する。このため、スピーカユニットＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が図７に示す９本の仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに分類される場合、各仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊを代表する仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊ（ｊ＝１〜９）について鉛直方向の波面位置を算出すれば、全てのスピーカユニットＳＰ−ｉについて鉛直方向の波面位置ＶＷＸ−ｉが算出される。

アレイ面にて最上段に位置する仮想スピーカユニットＶＳＰ−１と、仮想スピーカユニットＳＰ−ｊ（ｊ＝２〜９）との経路差Δｒ_ｖｊ（ｊ≧２）は、図１２（Ａ）に示すように交点Ｆ_Ｖｊ−１（図９（Ａ）の交点Ｋ_ｊ−１ｊ）がスピーカの後方にある場合には以下の数３で算出され、同交点Ｆ_Ｖｊ−１がスピーカの前方にある場合には、以下の数４で算出される。なお、数３および数４においてＵ_ｃｋは、アレイ面の中心を原点とした場合の仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｋの位置座標（ベクトル）であり、Ｆ_ｖｋ−１は交点Ｆ_ｖｋ−１の位置座標（ベクトル）である。つまり、数３および数４において、｜Ｕ_ｃｋ−Ｆ_ｖｋ−１｜は仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｋと交点Ｆ_ｖｋ−１との間の距離であり、｜Ｕ_ｃｋ−１−Ｆ_ｖｋ−１｜は仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｋ−１と交点Ｆ_ｖｋ−１との間の距離である。なお、Δｒ_ｖ１＝０。

仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊ（ｊ≧２）について、上記のようにして算出される経路差Δｒ_ｖｊに応じた遅延が付与された遅延オーディオ信号を与えたとした場合の出力音波が合成波面上で占める位置と交点Ｆ_Ｖｊ−１との間の距離ｒ_ｖｗＦｊ（図１２（Ａ）参照）は、Δｒ_ｖｊ（ｊ＝２〜９）の最大値をΔｒ_ｖｍａｘとすると、式（１）で算出される。
ｒ_ｖｗＦｊ＝｜Ｕ_ｃｊ−１−Ｆ_ｖｊ−１｜＋（Δｒ_ｖｍａｘ−Δｒ_ｖｊ−１）・・・（１）

仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊ（ｊ≧２）と仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｋ（ｋ＝ｊ−１）の各々から出力される音波の伝播経路に沿った２本の直線（すなわち、図１２(Ｂ)に示すように交点Ｆ_Ｖｊ−１で交わる２本の直線）の為す角度をΔθ_ｖｊ（ラジアン）とすると、この２本の経路で挟まれる上記合成波面の弦長Δｌ_ｖｊは、以下の式（２）で演算される。なお、角度Δθ_ｖｊは、以下の式（３）で演算される。
Δｌ_ｖｊ＝Δθ_ｖｊ×ｒ_ｖｗＦｊ・・・（２）
Δθ_ｖｊ＝ａｒｃｃｏｓ（Ｖ_１ｊ・Ｖ_２ｊ）ただし、Ｖ_１ｊ＝（Ｕ_ｃｊ−１−Ｆ_ｖｊ−１）／｜Ｕ_ｃｊ−１−Ｆ_ｖｊ−１｜、Ｖ_２ｊ＝（Ｕ_ｃｊ−Ｆ_ｖｊ）／｜Ｕ_ｃｊ−Ｆ_ｖｊ｜・・・（３）

仮想スピーカユニットＶＳＰ−１から出力される音波の波面位置を基準として、上記各弦を連ねて得られる曲線（すなわち、合成波面）上での他の仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊの出力音波の波面位置ｌ_ｊは、図１３（Ａ）に示すように、以下の式（４）で演算される。
ｌ_ｊ＝ｌ_ｊ−１＋Δｌ_ｖｊ（ｊ＝２〜９）、ｌ_１＝０・・・（４）

ここで、合成波面の中央ｌ_ｍｉｄ（式（４）で算出されるｌ_ｊの相加平均）を基準とすると、仮想スピーカユニットＶＳＰ−ｊ（ｊ≧１）から出力される音波の合成波面上での鉛直方向の波面位置ｘ_ｊは、図１３(Ｂ)に示すように、以下の式（５）で表れる。したがって、仮想スピーカラインＶＳＬ−ｊに属するスピーカユニットＳＰ−ｋについては、式（５）にしたがって算出されるＸ_ｊをその鉛直方向の波面位置ＶＷＸ−ｋとすれば良い。
ｘ_ｊ＝ｌ_ｊ−ｌ_ｍｉｄ・・・（５）
以上が波面位置演算処理ＳＢ０１における鉛直方向の波面位置ＶＷＸ−ｉの演算手順である。

図５に戻って、シェーディング係数演算処理ＳＢ０２は、波面位置演算処理ＳＢ０１により算出される鉛直方向における波面位置ＶＷＸ−ｉ（或いは、水平方向の波面位置ＨＷＸ−ｉ）と、シェーディング関数情報５０２ｃとを利用して、スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波について鉛直方向（或いは、水平方向）のシェーディング補正を行うためのシェーディング係数ＳＦＶ−ｉ（或いは、シェーディング係数ＳＦＨ−ｉ）を算出する処理である。以下、シェーディング係数ＳＦＶ−ｉを算出する場合を例にとって説明する。

シェーディング係数ＳＦＶ−ｉを算出する際には、ＣＰＵ５０１は、まず、前述した数Ｘにより算出される波面位置ＶＷＸ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の各々を、以下の式（６）にしたがって、その絶対値が１以下になるように規格化し、規格化波面位置ＶＷＸ´−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を算出する。なお、式（６）においてｍａｘＶＷＸは、｜ＶＷＸ−ｉ｜（ｉ＝１〜Ｎ）の最大値である。
ＶＷＸ´−ｉ＝ＶＷＸ−ｉ／ｍａｘＶＷＸ・・・（６）

次いで、ＣＰＵ５０１は、シェーディング関数情報５０２ｃの表す窓関数ｆ（ｘ）について、ｘ＝ＶＷＸ´−ｉを代入した場合の関数値（すなわち、ｆ（ＶＷＸ´−ｉ））を求め、この値を鉛直方向のシェーディング係数ＳＦＶ−ｉとする。前述したように、本実施形態では、シェーディング関数情報５０２ｃは、−１から１までの範囲のｘの値に対応付けてｆ（ｘ）の値が書き込まれたテーブルであるから、ＣＰＵ５０１は、規格化波面位置ＶＷＸ´−ｉに対応する関数値が上記テーブルに格納されている場合には、その関数値をシェーディング係数ＳＦＶ−ｉとし、規格化波面位置ＶＷＸ´−ｉに対応する関数値が上記テーブルに格納されている場合には、補間演算等により算出した値をシェーディング係数ＳＦＶ−ｉとする。シェーディング係数ＳＦＨ−ｉについても同様に、規格化波面位置ＨＷＸ´−ｉの算出およびシェーディング関数情報５０２ｃの表すテーブルの参照により算出される。

上記のようにして鉛直方向および水平方向の各シェーディング係数（ＳＦＶ−iおよびＳＦＨ−ｉ）が算出されると、ＣＰＵ５０１は両者の積を演算し、その演算結果を乗算器３１−ｉに設定する。以降、この乗算器３１−ｉを介して遅延オーディオ信号Ｘ−ｉをスピーカユニットＳＰ−ｉに与えることによって、シェーディング補正が実現されるのである。

本実施形態におけるシェーディング補正によれば、合成波面上での波面位置がその合成波面の中央から遠い音波を出力するスピーカユニットＳＰ−ｉほど、その出力音圧が低く抑えられる。波面位置が合成波面の中央から遠い（換言すれば、波面位置が合成波面の端部に近い）音波ほど主ローブの形成への寄与は小さいと考えられるため、本実施形態によれば、従来のスピーカユニットの位置に応じたシェーディング補正に比較して、主ローブ内での最大再生音圧の低下を抑えつつ、サイドローブの発生を効率的に抑えることができると期待される。

また、本実施形態では、利用者により指定されたターゲットエリアに向けて図３に示す非球面状の合成波面が放射され、そのターゲットエリア内では音圧分布が略均一になる、といった効果もある。このように、スピーカアレイ１とターゲットエリアとの位置関係およびそのターゲットエリアの形状や大きさから、非球面状の合成波面を形成するための遅延が演算されるため、利用者に複雑な計算作業等を強いることはない。また、遅延手段２０で実行される遅延処理は１タップディレイ処理であるため、遅延手段２０を小規模なＤＳＰで構成することが可能であり、スピーカアレイ１の構成が簡素になるといった特徴もある。

（Ｃ：変形）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、かかる実施形態に以下に述べる変形を加えても勿論良い。
（１）上述した実施形態では、スピーカアレイ１のアレイ面の法線方向と直交する方向に法線を有する平面内にターゲットエリアを指定させ、そのターゲットエリアを覆うように、矩形状のカバーエリアを設定し、各スピーカユニットＳＰ−ｉについての目標到達点をそれらスピーカユニットＳＰ−ｉの配列についての幾何学的関係を保ちつつ定めて、各スピーカユニットＳＰ−ｉに対応する遅延を求めた。しかし、カバーエリアの形状は矩形に限定されるものではなく、図１４（Ａ）に示すように非対称な形状であっても良く、また、図１４（Ｂ）や図１４（Ｃ）に示すように水平面に対して１乃至２つの軸方向に傾斜した平面上にターゲットエリアを指定し、そのターゲットエリアを覆うようにカバーエリアを設定しても良い。要は、そのカバーエリア内に各スピーカユニットＳＰ−ｉについての目標到達点を設定する際に、上記幾何学的関係を保ちつつ設定するようにすれば、上述した鉛直方向演算処理ＳＡ０２および水平方向演算処理ＳＡ０３と同一のアルゴリズムで各スピーカユニットＳＰ−ｉに対応する遅延を求めることができる。

（２）上述した実施形態では、ユーザにより指定されたターゲットエリアを覆うように矩形状のカバーエリアを設定し、そのカバーエリアとスピーカアレイ１の位置関係およびカバーエリアの大きさから、各スピーカユニットＳＰ−ｉに対応する遅延を求めた。しかし、上記カバーエリアの大さを適宜調整したり、上記カバーエリアの形状を、例えば、図１５（Ａ）に示すように、スピーカアレイ１からの距離が短いほどそのカバーエリアの幅が狭く、その距離が長いほどカバーエリアの幅が広い台形状に変形したり、図１５（Ｂ）に示すように、各仮想スピーカラインに対応する目標到達点群の間隔を変更する調整手段を設け、その調整後のカバーエリアについて前述した遅延制御処理を行って各スピーカユニットＳＰ−ｉに対応する遅延を求め、さらに、そのような遅延が付与された遅延オーディオ信号に乗算するシェーディング係数をシェーディング係数設定処理により求めても良い。このような調整手段としては、前述したＵＩ提供手段４０を用いれば良い。このような調整手段を設けることによって、低域から高域になるにしたがって音圧分布の中心がターゲットエリアの中心に一致するなど聴感に寄与する周波数帯域を中心に音圧分布を改善するなどの微調整をカバーエリアの形状等を介した直感的な操作で行うことが可能になる。

（３）上述した実施形態では、スピーカアレイ１のアレイ面における各スピーカユニットＳＰ−ｉの鉛直方向の配置位置に応じて仮想スピーカラインを形成させたが、ターゲットエリアとスピーカアレイ１のアレイ面との位置関係によっては、このようなグループ分けでは音圧分布の中心をターゲットエリアの中心に一致させることができない場合がある。そこで、ターゲットエリアとスピーカアレイ１のアレイ面との位置関係によっては、例えば図１６に示すように、仮想的な行および列方向を定め、その行方向に並んだスピーカユニットＳＰ−ｉ同士で仮想スピーカラインを形成させて、その列方向については上記鉛直方向演算処理ＳＡ０２により遅延を求め、その行方向については上記水平方向演算処理ＳＡ０３により遅延を求めるようにしても良い。

（４）上述した実施形態では、複数のスピーカユニットを平面状のアレイ面を形成するように配列して構成した２次元スピーカアレイに本発明を適用したが、複数のスピーカユニットを曲面状のアレイ面を形成するように配列して構成したスピーカアレイに本発明を適用しても勿論良い。また、複数のスピーカユニットがライン状に配列された１次元スピーカアレイ、すなわち、複数のスピーカユニットの各々が平面上の直線または曲面上の直線に沿って配列されたスピーカアレイに本発明を適用しても勿論良い。この種の一次元スピーカアレイに本発明を適用する場合には、前述した鉛直方向演算処理ＳＡ０２と水平方向演算処理ＳＡ０３の何れか一方の処理を実行して各スピーカユニットに対応した遅延を演算するようにすれば良く、また、そのような遅延が付与された遅延オーディオ信号に乗算するシェーディング係数を波面位置演算処理ＳＢ０１およびシェーディング係数演算処理ＳＢ０２により演算すれば良い。

（５）上述した実施形態では、ターゲットエリアの配置位置および大きさに応じて遅延手段２０に与える遅延をＣＰＵ５０１に演算させるとともに、その遅延が付与された遅延オーディオ信号に乗算するシェーディング係数をＣＰＵ５０１に演算させた。しかし、例えば、幾つかの大きさおよび配置位置のターゲットエリアについての上記遅延およびその遅延が付与された遅延オーディオ信号に乗算するシェーディング係数を予め演算させておき、それらターゲットエリアの大きさや配置位置を示す情報に対応付けて不揮発性メモリ５０２に格納しておき、ユーザによりターゲットエリアの大きさおよび配置位置が指定された場合には該当する遅延を不揮発性メモリ５０２から読み出して遅延手段２０に与える処理をＣＰＵ５０１に実行させるとともに、該当するシェーディング係数を不揮発性メモリ５０２から読み出して増幅手段３０に設定する処理をＣＰＵ５０１に実行させても勿論良い。

（６）上述した実施形態では、ユーザにより指定されたターゲットエリアを覆うようなカバーエリアを１つだけ設定したが、帯域別に異なる広さまたは形状のカバーエリアを設定し、帯域毎に遅延の算出を行っても良い。何故ならば、高域と低域とを同じ遅延量で制御すると、指向性制御が難しい低域については高域に比較して音圧分布に広がりが生じやすく、全帯域に亘っての音圧分布に偏りが生じてしまうからである。このため、例えば、高域については低域よりも広いカバーエリアを設定するようにすれば、全帯域に亘っての音圧分布をターゲットエリア内では略均一にすることが可能になる。

（７）上述した実施形態では、本発明の特徴を顕著に示すシェーディング補正制御処理を制御手段５０のＣＰＵ５０１に実行させる制御プログラム５０２ａが同制御手段５０の不揮発性メモリに予め格納されていた。しかし、この制御プログラム５０２ａを例えばＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）などのコンピュータ装置読み取り可能な記録媒体に書き込んで配布しても良く、また、インターネットなどの電気通信回線経由のダウンロードにより配布しても良い。このようにして配布される制御プログラム５０２ａを一般的なコンピュータ装置に記憶させ、そのコンピュータ装置を制御手段５０として機能させることができる。

また、上述した実施形態では、制御プログラム５０２ａにしたがって作動することでＣＰＵ５０１に波面位置演算処理ＳＢ０１およびシェーディング係数演算処理ＳＢ０２を実行させたが、波面位置演算処理ＳＢ０１を実行する波面位置演算手段、およびシェーディング係数演算処理ＳＢ０２を実行するシェーディング係数演算手段、を各々電子回路で構成し、これら電子回路を組み合わせてシェーディング係数演算装置を構成しても良く、このシェーディング係数演算装置と遅延アレイ方式のスピーカアレイの各部をケーブルで接続するようにしても良い。

この発明の一実施形態であるスピーカアレイ１の構成を示す図である。 同スピーカアレイ１のアレイ面の正面図の一例である。 同スピーカアレイ１に含まれるスピーカユニットＳＰ−ｉの各々から出力される音波の合成波面の伝播イメージの一例を示す図である。 同ＵＩ提供手段４０によるターゲットエリアの設定例を示す図である。 同スピーカアレイ１の制御手段５０のＣＰＵ５０１が実行する遅延制御処理およびシェーディング補正制御処理の流れを示す図である。 ターゲットエリアとカバーエリアの関係を示す図である。 鉛直方向演算処理ＳＡ０２で設定される仮想スピーカラインの一例である。 鉛直方向演算処理ＳＡ０２の処理内容を説明する図である。 鉛直方向演算処理ＳＡ０２の処理内容を説明する図である。 水平方向演算処理ＳＡ０３の処理内容を説明する図である。 スピーカアレイ１から放射される音波（各スピーカユニットＳＰ−ｉから出力される音波の合成波面）の伝播イメージを示す図である。 鉛直方向の波面位置の算出手順を説明するための図である。 鉛直方向の波面位置の算出手順を説明するための図である。 変形例（１）にかかるカバーエリアの設定態様を示す図である。 変形例（２）にかかる調整手段を説明する図である。 変形例（３）にかかる仮想スピーカラインを説明する図である。 従来のシェーディング補正を説明するための図である。

符号の説明

１…スピーカアレイ、２…音源、ＳＰ−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）…スピーカユニット、２０…遅延手段、３０…増幅手段、３１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）…乗算器、４０…ＵＩ提供手段、５０…制御手段、５０１…ＣＰＵ、５０２…不揮発性メモリ、５０２ａ…制御プログラム、５０２ｂ…アレイ情報、５０３…揮発性メモリ。

Claims (3)

1. スピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットの各々から出力される音波の合成波面がその目標到達領域であるターゲットエリアに近づく程そのターゲットエリアに対向するように球面から歪んだ非球面状となり、かつ、前記スピーカアレイにて互いに隣り合うスピーカユニットから放射される音波の位相が揃うように前記スピーカアレイの指向性制御が行われている状態において、前記複数のスピーカユニットの各々について、そのスピーカユニットから出力される音波の波面が前記合成波面上に占める位置を算出する波面位置演算手段と、
   前記複数のスピーカユニットの各々に与えるオーディオ信号に乗算するシェーディング係数を演算する手段であって、前記波面位置演算手段により算出される波面の位置が前記合成波面の中央から遠い音波を出力するスピーカユニットほどシェーディング係数の値が小さくなるようにその演算を行うシェーディング係数演算手段と
   を有することを特徴とするシェーディング係数演算装置。
2. 複数のスピーカユニットと、
   入力オーディオ信号に前記複数のスピーカユニットの各々に対応した遅延を付与して前記スピーカユニットの数分の遅延オーディオ信号を生成する手段であって、前記複数のスピーカユニットの各々から出力される音波の合成波面がその目標到達領域であるターゲットエリアに近づく程そのターゲットエリアに対向するように球面から歪んだ非球面状となり、かつ、前記スピーカアレイにて互いに隣り合うスピーカユニットから出力される音波の位相が揃うように前記遅延オーディオ信号を生成する遅延手段と、
   前記複数のスピーカユニットの各々について、前記遅延手段から与えられる遅延オーディオ信号に応じて出力する音波の波面が前記合成波面上に占める位置を算出する波面位置演算手段と、
   前記複数のスピーカユニットの各々に与える遅延オーディオ信号に乗算するシェーディング係数を演算する手段であって、前記波面位置演算手段により算出される波面の位置が前記合成波面の中央から遠い音波を出力するスピーカユニットほどシェーディング係数の値が小さくなるようにその演算を行うシェーディング係数演算手段と、
   前記遅延オーディオ信号の各々に前記シェーディング係数演算手段により演算されるシェーディング係数を乗算して該当するスピーカユニットに与えるシェーディング補正手段と、
   を有することを特徴とするスピーカアレイ。
3. コンピュータ装置を、
   スピーカアレイを構成する複数のスピーカユニットの各々から出力される音波の合成波面がその目標到達領域であるターゲットエリアに近づく程そのターゲットエリアに対向するように球面から歪んだ非球面状となり、かつ、前記スピーカアレイにて互いに隣り合うスピーカユニットから放射される音波の位相が揃うように前記スピーカアレイの指向性制御が行われている状態において、前記複数のスピーカユニットの各々について、そのスピーカユニットから出力される音波の波面が前記合成波面上に占める位置を算出する波面位置演算手段と、
   前記複数のスピーカユニットの各々に与えるオーディオ信号に乗算するシェーディング係数を演算する手段であって、前記波面位置演算手段により算出される波面の位置が前記合成波面の中央から遠い音波を出力するスピーカユニットほどシェーディング係数の値が小さくなるようにその演算を行うシェーディング係数演算手段
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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