JP2012019334A - 音響システム - Google Patents

Abstract

【課題】音響システムのスピーカの数を増やしても信号処理系統及び増幅器のハードウェア量を増加させないことを目的とする。
【解決手段】アレイスピーカを構成する複数の主スピーカ１ｍ〜８ｍの各スピーカの２つの正極及び負極端子に増幅器１ａ〜８ａが接続され、それぞれブリッジ駆動されている。主スピーカ１ｍ〜８ｍを補間するための副スピーカ１ｓ〜７ｓを主スピーカ１ｍ〜８ｍの間にそれぞれ設置し、副スピーカ１ｓ〜７ｓの正負電極をそれぞれ隣り合う２つの主スピーカ１ｍ〜８ｍの同極の端子に接続する。一の副スピーカには、隣り合う２つの主スピーカに与えられる信号の平均値が入力され、該一の副スピーカは、隣り合う２つの主スピーカから放射される波面を補間する。
【選択図】図４

Description

本発明は、音響システムに関する。

人間は２つの耳に入力された音の大きさの違いや時間差で音響空間を把握している。このことを利用して左右２つのスピーカで音空間を表現する方法、すなわちステレオ記録が一般的に用いられている。この音響システムでは、左右のスピーカから放射する音の音圧に差をつけ、あたかもスピーカの間の位置から音がしているかの如く知覚させる方法、すなわちパンニングも用いられている。また、間隔をおいて設置されたマイクに到達する時間差を利用して、同様の効果を得る方法も用いられている。

しかしながら、左右のスピーカから放射された音が距離に応じて減衰すること、及びそれらの音の伝播時間に差が生ずること等により、聴取者の位置に応じて、左右のスピーカからの音に音圧差や時間差が存在する。それゆえ、意図したパンニング効果が得られる位置は、設置された左右２つのスピーカから等距離にある中央線上のみであり、それ以外の位置で音を聴いている聴取者は、その聴取者に近い位置にあるスピーカから音が放射されているかのように知覚する。

この課題を解決する方法として、例えば非特許文献１には、ＷＦＳ（Wave Field Synthesis）技術によりアレイスピーカを用いて音の波面を合成する音響システムが記載されている。ＷＦＳ技術は、複数のスピーカを横一列に設置したアレイスピーカを用い、個々のスピーカから放射される音を重ね合わせることにより音の波面を合成し、音の波面の中心点に音源位置を知覚させる技術である。ＷＦＳ技術は音の波面自体を再現する技術であるので、広い範囲で意図した位置に音源を知覚させることができる。ここで、アレイスピーカから発生させる音の波面の中心点を仮想音源と呼ぶ。

アレイスピーカを構成する複数のスピーカは、互いの設置間隔が狭いほど周波数が高い音の波面を再現できる一方、アレイスピーカの設置幅が広いほど音の波面を再現できる空間が広くなる。アレイスピーカに含まれるスピーカの口径は、物理的にスピーカの設置間隔以下であるので、周波数が高い音の波面を再現する音響システムを実現しようとするには、個々のスピーカの口径を小さくせざるを得ない。一方、設置条件からスピーカの口径が制約を受けることも多い。特に、テレビにスピーカを組み込む場合にはスピーカの存在を目立たせないために、スピーカの高さ又は幅を短くすることにより面積を小さく抑え、その短辺に対応する口径の小さなスピーカを使用する方法がしばしばとられる。また別の理由として、信号処理部を含めた音響システム全体のコスト削減のためスピーカの設置間隔を広くとり、口径が比較的小さなスピーカを選択することがある。

しかし、口径の小さなスピーカの場合、その振動板面積が小さいゆえ有限の振動板振幅で得られる音圧には限界がある。したがって、口径の小さなスピーカでは一般的に高い音圧が発生できないこと、及び再生周波数帯域も低音側が不十分であること等の音響特性上の課題を有する。また、振動板振幅自体の大きさも、その構造上、口径の大きなスピーカの振動振幅幅自体よりも小さい。高い音圧を得るには振動板面積の増大が有効であるが、スピーカの口径を大きくできない何らかの制約がある場合、十分な音圧を得るために複数のスピーカを並列又は直列に接続して、同じ信号で複数のスピーカを駆動し、等価的に振動板面積を増大させる手法がとられる。ところが、同じ信号で複数のスピーカを駆動すると、スピーカからの放射波が干渉することにより音波の指向性が高くなる。アレイスピーカは個々のスピーカから放射される音を重ね合わせることにより音の波面を合成するものであるゆえ、各々のスピーカの放射特性を無指向性にするのが適切である。よって、同じ信号で複数のスピーカを駆動することは音の波面を乱す原因となり、アレイスピーカ本来の機能を達成するのに妨げとなる。一方、低音側の再生周波数帯域を拡大するためにはスピーカの口径を大きくすることが有効であるが、同様の問題が生じ、現実的でない場合が多い。

また、アレイスピーカの場合、アレイスピーカを構成する複数のスピーカの間隔が広いと、アレイスピーカに近づいた聴取者は自分の近くにあるスピーカの位置に音源を知覚してしまうという問題がある。これは、再現すべき波面に比べて実際に放射される波面の曲率が小さいことが原因である。ＷＦＳでは個々のスピーカの発する波面を重ね合わせることにより波面を再現するが、波面を重ね合わせるのに十分なスピーカ密度がないと波面を滑らかに再現できない。換言すると、波面を滑らかに再現するためには、スピーカの間隔を狭めてスピーカ密度を十分確保する必要がある。このためには、スピーカから放射される波面を補完するスピーカを追加することが考えられる。

以上をまとめると、アレイスピーカを用いた音響システムとしてより高い周波数の音をより広範囲で再現するには、小口径のスピーカをできるだけ狭い間隔で且つできるだけ多く設置し、それらのスピーカを制御する必要がある。しかし一方で、低い周波数の音について高い音圧を得るためには、できるだけ大きな口径を有するスピーカをできるだけ多く音響システム内に組み込む必要がある。このような、スピーカの口径の大小と周波数帯域の広狭との関係に起因する課題を解決する方法として、例えば特許文献１には、周波数帯域毎に口径が異なる複数のスピーカを組み合わせてアレイスピーカを構成し、音の周波数を広帯域化した装置が記載されている。

特開２００６−６７３０１号公報

ベルクハウト、ド ブリース、フォーゲル（A. J. Berkhout, D. de Vries, and P. Vogel）著、「アコースティック コントロール バイ ウェーブフィールド シンセシス （Acoustic control by wave field synthesis）」（オランダ）、第９３（５）版、ジャーナル・オブ・ジ・アコウスティカル・ソサイエティ・オブ・アメリカ（J. Acoust. Soc）、１９９３年５月、ｐ.２７６４−２７７８

しかしながら、特許文献１に記載の装置においては、アレイスピーカを構成する複数のスピーカに対応する信号処理系機器及びスピーカを駆動する増幅器がスピーカの数だけ必要となり、信号処理系機器及び増幅器のハードウェア量が増加し、音響システムの構築コストが増大する。

また、音響システムを構築するに当たり何らかの制約により小径のスピーカを用いる場合、それらのスピーカの設置間隔を狭めることにより等価的に振動板面積を大きくし、それによりスピーカの出力音圧を上げることはできる。しかし、振動板面積を大きくするには小径のスピーカの個数を増やす必要があり、それに伴い信号処理系統機器及び増幅器の個数が増え、音響システムのハードウェア量が増大し、ひいては、音響システム構築コストが増大する。

そこで、本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、音響システムにおいて、スピーカから放射される波面を補間するためにスピーカの個数を増やした場合であっても、それに伴う信号処理系統機器及び増幅器のハードウェア量の増加をもたらさない音響システムを提供することにある。

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該二つの入力端子から入力された信号に基づき前記二つの第二スピーカを駆動する駆動装置とを備え、前記二つの第二スピーカ夫々が有する正極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の正極端子に各接続され、該二つの第二スピーカ夫々が有する負極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の負極端子に各接続され、前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする。

本発明にあっては、信号処理系統及び増幅器一系統に対して一系統接続されたスピーカ群に対し、系統間を補間する位置に別のスピーカ群を設けて入力信号の数より多くのスピーカ群を駆動する場合であっても、信号処理系統及び増幅器のハードウェア量を増加させずに、当該系統間の平均値を当該別のスピーカ群に印加することにより当該一系統接続されたスピーカ群から放音される波面を補間することができる。

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該入力端子から入力された信号に基づき前記アレイスピーカを駆動する駆動装置と、前記二つの第二スピーカのいずれか一方のスピーカが有するいずれか一方の端子と該端子に対応する入力端子との間、又は他方の第二スピーカが有する他方の端子と該端子に対応する入力端子との間に介挿され、前記二つの入力端子に入力された信号のいずれか一方の信号の位相を反転する回路とを備え、前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする。

本発明にあっては、信号処理系統及び増幅器一系統に対して一系統接続されたスピーカ群に対し、系統間を補間する位置に別のスピーカ群を設けて入力信号の数より多くのスピーカ群を駆動する場合であっても、信号処理系統及び増幅器のハードウェア量を増加させずに、当該系統間の加算値を当該別のスピーカ群に印加することにより当該一系統接続されたスピーカ群から放音される波面を補間することができる。

本発明の音響システムにおいて、前記一の第一スピーカは、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカから等距離にあることを特徴とする。

本発明にあっては、一系統に含まれる二個のスピーカ群から同距離に別系統の一個のスピーカを設置することにより、当該別系統のスピーカから放射される波面の誤差を少なくすることができる。

本発明の音響システムは、前記一の第一スピーカは、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々が有するインピーダンスの４倍のインピーダンスを有することを特徴とする。

本発明にあっては、一のスピーカのインピーダンスを、該一のスピーカと隣り合う二個のスピーカがそれぞれ有するインピーダンスの４倍にすることにより、各入力端子に対し同じ信号が入力された際、接続された該一のスピーカ及び該一のスピーカと隣り合う二個のスピーカそれぞれに供給される電力をそろえることができる。

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の列をなすように配置された複数の第二スピーカと、該複数の第二スピーカとは別の列をなすように配置され、該複数の第二スピーカの数より少ない一又は複数の第一スピーカと、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該二つの入力端子から入力された信号に基づき前記二つの第二スピーカを駆動する駆動装置とを備え、前記二つの第二スピーカ夫々が有する正極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の正極端子に各接続され、前記二つの第二スピーカ夫々が有する負極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の負極端子に各接続され、前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする。

本発明にあっては、信号処理系統及び増幅器一系統に対して一系統接続された一列のスピーカ群に対し、系統間を補間する位置に別のスピーカ群を当該一系統のスピーカ群とは別の列に設けて入力信号の数より多くのスピーカ群を駆動する場合であっても、信号処理系統及び増幅器のハードウェア量を増加させずに、当該系統間の平均値を当該別のスピーカ群に印加することにより当該一系統のスピーカ群から放音される波面を補間することができる。

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の列をなすように配置された複数の第二スピーカと、該複数の第二スピーカとは別の列をなすように配置され、該複数の第二のスピーカの数より少ない一又は複数の第一スピーカとを備え、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該入力端子から入力された信号に基づき前記アレイスピーカを駆動する駆動装置と、前記二つの第二スピーカのいずれか一方のスピーカが有する正極端子又は他方の第二スピーカが有する負極端子のいずれか一方との間に介挿され、前記二つの入力端子に入力された信号の位相を反転する回路とを備え、前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする。

本発明にあっては、信号処理系統及び増幅器一系統に対して一系統接続された一列のスピーカ群に対し、系統間を補間する位置に別のスピーカ群を当該一系統のスピーカ群とは別の列に設けて入力信号の数より多くのスピーカ群を駆動する場合であっても、信号処理系統及び増幅器のハードウェア量を増加させずに、当該系統間の加算値を当該別の列のスピーカ群に印加することにより当該一系統のスピーカ群から放音される波面を補間することができる。

本発明の音響システムにおいて、第一スピーカと接続され、該第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカは、該第一スピーカから等距離にあることを特徴とする。

本発明にあっては、二列に配置されたスピーカ群であって、一系統に含まれる一列の二個のスピーカ群から同距離に別列の別系統の一個のスピーカを設置することにより、当該別系統のスピーカから放射される波面の誤差を少なくすることができる。

本発明によれば、例えば１５個のスピーカに対して、８チャンネル分の信号処理系及び８チャンネル分の増幅器で音響システムを実現することができ、信号処理系等及び増幅器のハードウェア量を増やさなくとも波形を補間するスピーカを追加できるという効果が得られる。

アレイスピーカの外観例を示す説明図である。 仮想音源位置とアレイスピーカの位置を模式的に示す説明図である。 音響システムの全体構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。 アレイスピーカと仮想音源の位置関係の一例を示す説明図である。 仮想音源から１００Ｈｚの正弦波を放射することを想定した時の各種波形を示す説明図である。 別のアレイスピーカの外観例を示す説明図である。 アレイスピーカと仮想音源の位置関係の一例を示す説明図である。 副スピーカに与える信号の周波数に帯域制限をかけた場合のアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に係るアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。 副スピーカに与える信号の周波数に帯域制限をかけた場合のアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して実施の形態を具体的に説明する。
実施の形態１
図１はアレイスピーカの外観例を示す説明図である。
図１において、アレイスピーカ１は、主スピーカ（第一スピーカ）１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ（第二スピーカ）１ｓ〜７ｓを有する。主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ２ｓ〜７ｓのそれぞれはアレイスピーカ１の正面のバッフル板１ｂ上に交互に設置される。つまり、アレイスピーカ１は、その筐体の正面に対して、左から１ｍ、１ｓ、２ｍ、２ｓ、３ｍ、３ｓ、４ｍ、４ｓ、５ｍ、５ｓ、６ｍ、６ｓ、７ｍ、７ｓ、８ｍの順で各スピーカが配置される構成をとる。

主スピーカ１ｍ〜８ｍは入力信号により駆動され、副スピーカ１ｓ〜７ｓは補間信号により駆動される。入力信号及び補間信号の詳細については後述する。

図２は仮想音源位置とアレイスピーカの位置を模式的に示す説明図である。
図２において、アレイスピーカ１の両側にはステージ及び聴取席がそれぞれ設けられ、ステージには仮想音源Ａ１が設置され、聴取席には聴取者Ｂ１〜Ｂ３が設置されている。ＡＬ１は仮想音源Ａ１の位置を示す。
ＷＦＳによれば、アレイスピーカ１を構成するスピーカ１ｍ〜８ｍ、１ｓ〜７ｓが仮想音源Ａ１から広がる音の波面を再現することによって、聴取者Ｂ１〜Ｂ３は、仮想音源Ａ１の位置にあたかも音源があるかのように知覚することができる。

図３は音響システムの全体構成例を示すブロック図である。
概略すると、音響システムは、ｋ個のマイク１１〜１ｋ、波面合成信号処理部９、増幅部４及びアレイスピーカ１を有する。波面合成信号処理部９は、レベル調整部５、制御部６、位置情報保持部７、操作部８及び信号処理部３を有する。また、アレイスピーカ１は１５個のスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓから構成されている。ここで、ｋは１以上の整数であるとする。

レベル調整部５は、ｋ個のレベル調整モジュール５１〜５ｋを有する。
信号処理部３は、ｋ×８個の遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３ｋ８及び８個の加算器７１１〜７１８を有する。
レベル調整モジュール５１は、マイク１１から入力した音声信号を増幅した後に、第一系統の信号として８個の遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８に与える。レベル調整モジュール５２は、マイク１２から入力した音声信号を増幅した後に、第２系統の信号として８個の遅延器及び可変利得増幅器３２１〜３２８に与える。レベル調整モジュール５ｋは、マイク１ｋから入力した音声信号を増幅した後に、第ｋ系統の信号として８個の遅延器及び可変利得増幅器３ｋ１〜３ｋ８に与える。
遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８は、第１系統の信号を遅延させ、可変利得増幅する。また、遅延器及び可変利得増幅器３２１〜３２８は、第２系統の信号を遅延させ、可変利得増幅する。また、遅延器及び可変利得増幅器３ｋ１〜３ｋ８は、第ｋ系統の信号を遅延させ、可変利得増幅する。このように、遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８それぞれは、第１系統〜第ｋ系統の信号を遅延させ、可変利得増幅するが、その遅延量及び増幅率は後述する制御部６により算出される。遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８は、制御部６により算出された遅延量及び増幅率に従って第１系統〜第ｋ系統の信号を個別に遅延させ、可変利得増幅する。

このように、マイク１１〜１ｋに対応する第１系統〜第ｋ系統の信号のそれぞれは、遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８にて遅延され、可変利得増幅される。遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８にて遅延及び可変利得増幅された信号は、加算器７１１〜７１２にて加算され、第１〜第８チャンネルの信号に分離される。そして、分離された第１〜第８チャネルの信号は増幅部４に与えられる。

加算器７１１〜７１２について更に詳しく説明する。
加算器７１１は、遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３ｋ１の出力信号を加算し、第１チャンネルの信号として増幅部４に与える。加算器７１２は、遅延器及び可変利得増幅器３１２〜３ｋ２の出力信号を加算し、第２チャンネルの信号として増幅部４に与える。加算器７１８は、遅延器及び可変利得増幅器３１８〜３ｋ８の出力信号を加算し、第８チャンネルの信号として増幅部４に与える。このように、信号処理部３は、第１〜第８チャンネルの信号を増幅部４に与える。

増幅部４は、後述するアレイスピーカ駆動部（駆動装置）を有する。アレイスピーカ駆動部は、入力した第１〜第８チャンネルの信号を増幅し、増幅された信号を対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに与える。そして、主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜８ｓは、アレイスピーカ駆動部から与えられた信号に基づいて音の波面を放射する。

操作部８は、操作者が音響システムの操作を行うための操作機器であり、位置情報入力部８１及び音量調整部８２を有する。位置情報入力部８１は、操作者によって入力される仮想音源位置及びアレイスピーカ１を構成するスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓの位置からなる位置情報を入力する。位置情報保持部７は、操作部８から受け取った位置情報を制御部６に与える。音量調節部８２は、操作者による操作にしたがって、レベル調整モジュール５１〜５ｋの各々に対して増幅率を与え、各音声信号が適切な音量でかつ音量バランスで聴取席に拡声されるようにする。

制御部６は、その距離に応じた遅延量及び増幅率を演算し、アレイスピーカ１を構成するスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓにそれぞれ対応して設けられた信号処理部３内の遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１２、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８に演算により求めた遅延量ｔ_d 及び増幅率Ｇを設定する。
遅延器に設定される遅延量ｔ_d 及び可変利得増幅器に設定される増幅率Ｇは、仮想音源Ａ１と各スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓ間の距離をｄとすると、以下の式に従って算出される。
遅延量 ｔ_d ＝ｄ／ｃ ｃは音速
増幅率 Ｇ＝ｄ^r rは距離減衰定数（０＞ｒ＞−２）
以上のように、信号処理部３は、例えば仮想音源Ａ１に対応して入力された音声信号１１に対して遅延量と増幅率に基づいた処理を施し、当該処理が行われた信号を増幅部４に与える。

図４は、実施の形態１に係るアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。
アレイスピーカ駆動部４ｖは、図３に示す増幅部４に含まれる装置であり、スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓに電力を供給する機能を有する。アレイスピーカ駆動部４ｖは、８個の入力端子１ｎ〜８ｎ及び８個の増幅器１ａ〜８ａを有する。入力端子１ｎ〜８ｎは、それぞれ増幅器１ａ〜８ａに接続され、増幅器１ａ〜８ａはそれぞれ対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに接続される。

以下に増幅器１ａ〜８ａと主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの接続関係をより具体的に述べる。
増幅器１ａ〜８ａの正極端子（＋）は主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの正極端子（＋）にそれぞれ接続される。一方、増幅器１ａの負極端子（−）は主スピーカ１ｍの負極端子（−）に接続され、増幅器２ａ〜８ａの負極端子（−）は主スピーカ２ｍ〜８ｍの及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの負極端子（−）にそれぞれ接続される。

入力端子１ｎ〜８ｎは、図３に示す信号処理部３により処理が行われた８個の信号を入力し、その８個の入力信号をそれぞれに対応する増幅器１ａ〜８ａに送る。増幅器１ａ〜８ａは、入力端子１ｎ〜８ｎから受け取った入力信号を増幅して主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに送る。ここで、増幅器１ａ〜８ａは、入力端子１ｎ〜８ｎから受け取った入力信号をバランス増幅する。すなわち、増幅器１ａ〜８ａは、信号の振幅は同じであって、基準電圧に対し入力信号と同じ位相で増幅される信号と、基準電圧に対し入力信号と逆の位相で増幅される信号とを主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに送る。

各増幅器１ａ〜８ａによりバランス増幅された信号は、主スピーカ１ｍ〜８ｍの正極端子（＋）及び負極端子（−）に与えられる。例えば、主スピーカ１ｍ〜８ｍの正極端子（＋）及び負極端子（−）には、バランス駆動すなわち基準電圧に対し等振幅で互いに逆位相で変化する２つの信号が送られる。
一方、副スピーカ１ｓ〜７ｓの正極端子（＋）及び負極端子（−）は、互いに隣り合う増幅器１ａ〜８ａの同極性の端子に接続され、副スピーカ１ｓ〜７ｓの正極端子（＋）及び負極端子（−）にはそれぞれ異なる入力に対応した増幅器１ａ〜８ａからの信号が与えられる。例えば、副スピーカ１ｓの正極端子（＋）は主スピーカ１ｍの正極端子（＋）に接続され、副スピーカ１ｓの負極端子（−）は主スピーカ２ｍの負極端子（−）に接続される。したがって、副スピーカ１ｓの正極端子（＋）には、増幅器１ａの正極端子（＋）からの信号が与えられ、副スピーカ１ｓの負極端子（−）には、増幅器１ａと隣り合う増幅器２ａの負極端子（−）からの信号が送られる。

主スピーカ１ｍ及び２ｍはそれぞれバランス駆動されているゆえ、主スピーカ１ｍの正極端子（＋）には、基準電圧に対して主スピーカ１ｍに印加されている駆動電圧の１／２の電圧が印加されている。同様に、主スピーカ２ｍの負極端子（−）には、基準電圧に対して主スピーカ２ｍに印加されている駆動電圧の１／２の電圧が逆位相で印加されている。従って、主スピーカ１ｍの正極端子（＋）及び主スピーカ２ｍの負極端子（−）に接続されている副スピーカ１ｓには主スピーカ１ｍの駆動電圧の１／２の電圧と主スピーカ２ｍの駆動電圧の１／２の電圧が印加されていることになる。これは、副スピーカ１ｓに主スピーカ１ｍ及び２ｍの駆動電圧の平均値が印加されていることと等価である。

以上の通り、アレイスピーカ駆動部４ｖは、入力信号１ｎ〜８ｎを、増幅器１ａ〜８ａを用いて増幅し、増幅された信号をそれぞれ対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに与える。そして、スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜８ｓは、増幅器１ａ〜８ａから送られた信号に基づいて音の波面を放射する。

さて、アレイスピーカ１は、それを構成する複数の主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓから放射される音波の重ね合わせで波面を合成する機能を有する。従って、アレイスピーカ１を構成する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに与えられる信号は互いに強い相関をもつ。
例えば、ＷＦＳでは、仮想音源位置からアレイスピーカ１を構成する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの位置に音波が伝搬する際の遅延と距離減衰を図３に示した信号処理部３によって再現すること、すなわち遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８を用いて再現することにより、アレイスピーカ１から仮想音源位置を中心とした波面を放射する。

アレイスピーカ駆動部４ｖ内の増幅器１ａ〜８ａに与えられる入力信号は、前述したとおり、仮想音源とアレイスピーカ１を構成する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの距離の相対差に依存して時間差が決まり、仮想音源と各スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓの距離に依存して振幅が決まる。それゆえ、アレイスピーカ１を構成する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの間隔が波長に比べて短い場合、又はアレイスピーカ１と仮想音源との距離が大きい場合、各増幅器１ａ〜８ａに送られる入力信号の位相差は小さくなる。一方、アレイスピーカ１の幅が波長に比して短い場合、又はアレイスピーカ１と仮想音源とのなす角度が直角に近い場合、各増幅器１ａ〜８ａに送られる入力信号の位相差の最大値は小さくなる。

また、仮想音源位置とスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓの位置が離れていて、スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓ近傍での波面の曲率が大きい場合、補間により生成された信号すなわち平均値と、対象となる副スピーカ１ｓ〜７ｓの位置に対応する信号の真値との誤差は小さくなる。

図５は、アレイスピーカと仮想音源の位置関係の一例を示す説明図である。図６は、仮想音源から１００Ｈｚの正弦波を放射することを想定した時の各種波形を示す説明図である。
図５によれば、アレイスピーカ１には主スピーカ１ｍ〜４ｍ及び副スピーカ１ｓ〜４ｓがそれぞれ交互に２０ｃｍ間隔で配置されている。仮想音原Ａ１は、アレイスピーカ１のスピーカ正面からスピーカ背面側に向かって５０ｃｍの場所で且つ主スピーカ１ｍからスピーカ４ｓの方向に向かって７５ｃｍの場所に配置されている。
また、図６は、図５に示す位置関係を有するアレイスピーカ１において、仮想音源Ａ１から１００Ｈｚの正弦波を放射することを想定した時に主スピーカ１ｍ及び２ｍ及び副スピーカ１ｓから与えられる信号（１ｎ信号及び２ｎ信号）、及び副スピーカ１ｓの位置に対応した波面を再現するのに必要な補間真値信号、副スピーカ１ｓに入力される補間信号と補間真値信号との誤差信号の波形を示す。図６において、波形の横軸方向は時間を示し、縦軸方向は波形の振幅を示すものとする。
前述の通り、例えば副スピーカ１ｓには、主スピーカ１ｍ及び２ｍの駆動電圧の平均値が印加されているが、各々の主スピーカと仮想音源位置との距離の差は最大で４０ｃｍであり、１００Ｈｚの音波の波長の約３．４ｍ（常温）と比較して短く、大きな位相差は生じない。さらに、図６に示すように副スピーカ１ｓの位置に対応した補間信号と補間真値信号とに大きな誤差が生じていない。

このように、８系統の主スピーカ１ｍ〜８ｍに対して、最大で７系統の副スピーカ１ｓ〜７ｓを加え、それぞれの副スピーカ１ｓ〜７ｓに対しては、互いに隣り合う主スピーカ１ｍ〜８ｍ（例えば、主スピーカ１ｍと２ｍ）に対する駆動電圧の平均値が印加させることにより、主スピーカ１ｍ〜８ｍが生成する波面を補間する形で副スピーカ１ｓ〜７ｓを設置できる。補間信号であるゆえ、主スピーカ１ｍ〜８ｍに対する並列駆動又は直列駆動と比較して、目標とする波面に近い波面を合成することができる。

これにより、１５系統の主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに対し、８チャンネル分の信号処理部３及び８チャンネル分の増幅器１ａ〜８ａで音響システムを実現することができ、スピーカの数を増やしても信号処理部３及び増幅部４のハードウェア量を増加せずにすむという効果が得られる。

ここで、副スピーカ１ｓ〜７ｓは、２つの主スピーカに隣り合う位置であればどこに設置してもよいが、２つの主スピーカから同距離に副スピーカを設置することにより、仮想音源位置に関わらず、放射する波面に破綻をきたさない。さらに主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓを同じスピーカにすると、仮想音源位置からの波面に対し副スピーカが放射する波面の誤差を小さくすることができるという効果が得られる。

なお、本実施の形態では８チャンネル分の信号処理部３及び増幅器１ａ〜８ａに対し７個の副スピーカ１ｓ〜７ｓを接続しているが、７個全ての副スピーカを接続する必要はない。

図７は、別のアレイスピーカの外観例を示す説明図である。
アレイスピーカ１０の場合、８個の主スピーカ１ｍ〜８ｍは一の列をなすように配置され、４個の副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ及び７ｓは主スピーカ１ｍ〜８ｍの列とは別の列をなすように配置されている。つまり、８個の主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び４個の副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ及び７ｓは、２列をなすように配置されている。ここで、アレイスピーカ１０の正面に向かって、主スピーカは、１ｍ、２ｍ、３ｍ、４ｍ、５ｍ、６ｍ、７ｍ、８ｍの順で配置され、一方、副スピーカは、同様に、１ｓ、３ｓ、５ｓ、７ｓの順で配置されている。尚、本例の場合、スピーカ１ｍ〜８ｍは８個であり、副スピーカ１ｓ、２ｓ、５ｓ、７ｓの数は４個としたが、副スピーカの数は１個〜４個のいずれの個数であってもよい。

また、前述の通りＷＦＳでは仮想音源と主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの距離に応じて遅延時間を設定するため、主スピーカ間の信号の位相差は、仮想音源位置とスピーカアレイの角度、スピーカ間隔及び波長により決定される。

図８はアレイスピーカと仮想音源の位置関係の一例を示す説明図である。
図８を参照すると、仮想音源Ａ１及び主スピーカ１ｍまでの距離がｄ１であり、仮想音源Ａ１からスピーカ２ｍまでの距離をｄ２であるとすると、主スピーカ１ｍ及び２ｍに印加される信号の位相差θは、次の式により表される。
θ＝２π×Δｄ/λ＝２π×｜ｄ１−ｄ２｜/（ｃ/ｆ）
尚、音速はｃ、周波数はｆであるとする。

一方、副スピーカ１ｓ〜７ｓに対しては、隣り合う主スピーカ１ｍ〜８ｍに対する駆動電圧の平均値が印加されるため、隣り合う２つの主スピーカに印加される信号の位相が逆相となるときには副スピーカには信号が印加されない。これより、補間可能な信号の周波数上限ｆ_H は、
ｆ_H ＝ｃ/（２Δｄ）＝ｃ/｜２ｄ１-２ｄ２｜
となる。
従って、アレイスピーカ１に対し平行に進む波面を再現する条件が波面を再現できる周波数の上限としては最も低く、この時の周波数ｆ_z は、スピーカピッチをｄ、音速をｃとすると、
ｆ_z ＝ｃ/２ｄ
となる。

図９は、副スピーカに与える信号の周波数に帯域制限をかけた場合のアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。
図９によれば、アレイスピーカ駆動部４ｖは、図３に示す増幅部４に含まれる装置である。副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ、７ｓと増幅器１ａ〜８ａとの間にローパスフィルタ１Ｌ、３Ｌ、５Ｌ及び７Ｌを挿入することで帯域制限を行う。すなわち、副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ、７ｓに送る信号の周波数を周波数ｆ_z 以下に制限することにより、すなわち周波数ｆ_z より高い周波数を減衰させることにより、音の波面を乱す高周波成分を有する音波が副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ、７ｓから放音されるのを防ぐことができる。特に、主スピーカ１ｍ〜８ｍとは特性が異なる低域用スピーカを副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ、７ｓとして用いる場合、スピーカ間隔の問題と再生帯域の問題の双方を回避するために帯域制限が有効となる。

実施の形態２
図１０は、実施の形態２に係るアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。
アレイスピーカ駆動部４ｗは、図３に示す増幅部４に含まれる装置であり、主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに電力を供給する機能を有する。アレイスピーカ駆動部４ｗは、８個の入力端子１ｎ〜８ｎ、４つの位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒ、８個の増幅器１ａ〜８ａを有する。入力端子１ｎ、３ｎ、５ｎ及び７ｎはそれぞれ増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａに接続され、増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａはそれぞれ対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに接続されている。一方、入力端子２ｎ、４ｎ、６ｎ及び８ｎはそれぞれ位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒを介して増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａに接続される。増幅器１ａ〜８ａはそれぞれ対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに接続される。尚、主スピーカ１ｍ〜７ｍの負極端子及び主スピーカ８ｍの正極端子はグラウンドに接地されている。

増幅器１ａ〜８ａとスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓの接続関係をより具体的に述べると、増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａの出力信号は主スピーカ１ｍ及び副スピーカ１ｓの正極端子（＋）に接続され、増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａの出力信号はそれぞれ主スピーカ２ｍ、４ｍ、６ｍ及び８ｍの負極端子（−）及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの負極端子（−）に接続される。

入力端子１ｎ〜８ｎは、前述した信号処理部３により処理が行われた８個の入力信号を受け取り、受け取った８個の入力信号をそれぞれ対応する増幅器１ａ〜８ａ又は位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒに与える。
位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒは、入力端子２ｎ、４ｎ、６ｎ及び８ｎから与えられた入力信号の位相を反転する。

増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａは、入力端子１ｎ、３ｎ、５ｎ及び７ｎから受け取った入力信号を増幅して主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに与える。
一方、増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａは、位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒから与えられた信号を増幅して主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに与える。そして、主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓは、与えられた信号に従って音波を放射する。

図１０において、入力端子２ｎ、４ｎ、６ｎ及び８ｎに対応する位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒが設けられる。増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａは、基準電圧に対し入力信号の位相と同じ位相のまま増幅した信号を出力し、増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａは、基準電圧に対し入力信号の位相と逆の位相に変換された信号を増幅した信号を出力する。すなわち、増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａは、主スピーカ１ｍ、３ｍ、５ｍ及び７ｍの正極端子（＋）に接続され、各主スピーカ１ｍ、３ｍ、５ｍ及び７ｍに同じ位相の信号を与える。一方、増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａは、主スピーカ２ｍ、４ｍ、６ｍ及び８ｍの負極端子（−）に接続され、主スピーカ１ｍ、３ｍ、５ｍ及び７ｍに与えられた信号の位相と逆の位相の信号を与える。これにより、各入力端子１ｎ〜８ｎに同じ位相の信号が入力された場合、主スピーカ１ｍ〜８ｍは同じ位相の信号に基づき音の波面を放射する。

すなわち、増幅器１ａは、入力端子１ｎからの入力信号を増幅し、主スピーカ１ｍの正極端子（＋）に送る。他方、増幅器２ａは、位相反転器２ｒにより位相反転された入力信号を増幅し、主スピーカ２ｍの負極端子（−）に送るため、主スピーカ２ｍは、主スピーカ１ｍに送られる信号の位相と同じ位相で動作する。また、増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａは、副スピーカ１ｓ及び２ｓ、３ｓ及び４ｓ、５ｓ及び６ｓ、及び７ｓの負極端子（−）に位相が反転された信号を送る。つまり、副スピーカ１ｓ〜７ｓの正極端子（＋）及び負極端子（−）はそれぞれ異なる信号で駆動される。

主スピーカ１ｍの正極端子（＋）及び２ｍの負極端子（−）は互いに逆の位相で駆動されているため、副スピーカ１ｓには主スピーカ１ｍの駆動電圧と主スピーカ２ｍの駆動電圧が印加されることになり、主スピーカ１ｍ及び２ｍの加算値が印加されていることと等価である。

このように、８個の主スピーカ１ｍ〜８ｍに対して、最大で７つの副スピーカ１ｓ〜７ｓを追加し、それぞれの副スピーカ１ｓ〜７ｓに対しては、隣り合う主スピーカ１ｍ〜８ｍに対する駆動電圧の加算値が印加させることにより、主スピーカ１ｍ〜８ｍが生成する波面を補間する形で副スピーカ１ｓ〜７ｓを設置できる。補間信号であるゆえ、主スピーカ１ｍ〜８ｍに対する並列駆動又は直列駆動と比較して、目標とする波面に近い波面を合成することができる。

このことにより、実施の形態１と同様に、１５個のスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓに対し、８チャンネル分の信号処理部３及び８チャンネル分の増幅器１ａ〜８ａで音響システムを実現でき、スピーカの数を増やしても、信号処理部３及び増幅部４のハードウェア量の増加を防げる。さらに、バランス駆動でない増幅器１ａ〜８ａを用いることができ、スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓを接続する配線の本数を最低９本で済ますことができ、その結果、音響システムの構築コストを削減できる。なお、位相反転回路はごく安価に構成できるため、位相反転回路を追加してもコストに殆ど影響を与えない。

ここで、副スピーカ１ｓ〜７ｓには、主スピーカ１ｍ〜８ｍの２系統分の信号が与えられるため、主スピーカ１ｍ〜８ｍに対して約２倍の電圧を印加できる。これにより、スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓのインピーダンスが同一であっても、主スピーカ１ｍ〜８ｍよりも大きな電力を副スピーカ１ｓ〜７ｓに供給することができる。副スピーカ１ｓ〜７ｓとして低域用スピーカを用いる場合、低域用スピーカの能率は一般的に低いため低域用スピーカに供給する電力を大きくする必要があるが、低域用スピーカへ与える電圧を高くすることによりインピーダンスの高いスピーカを用いることができ、増幅器の電流容量を減らすことができる。

また、特定の主スピーカに副スピーカを並列に接続する構成をとる場合、増幅器の電流容量を大きくする必要があり、当該構成と主スピーカに副スピーカを並列に接続しない構成とが混在する場合、主スピーカの回路毎に電流に偏りが生じる。そのため、アレイスピーカを同一種類の増幅器で駆動する場合、主スピーカに副スピーカを並列に接続する構成をとっていない場合の増幅器の電流容量に無駄が生じる。しかし、本実施の形態によれば、電流容量の偏りを軽減することができ、増幅器のコストを削減できる。

また、副スピーカ１ｓ〜７ｓには、主スピーカ１ｍ〜８ｍの２系統分の加算信号が印加されるゆえ、副スピーカ１ｓ〜７ｓのインピーダンスを主スピーカ１ｍ〜８ｍの４倍とすることにより、入力端子１ｎ〜８ｎに対し同じ信号が入力された際、接続された主スピーカ１ｍ〜７ｍ及び副スピーカ１ｓ〜８ｓに供給される電力をそろえることができる。主スピーカ１ｍ〜８ｍと副スピーカ１ｓ〜７ｓのインピーダンス以外の特性や諸元をそろえておけば、主スピーカ１ｍ〜８ｍと副スピーカ１ｓ〜７ｓの見かけ上の能率をそろえることができ、波面を補間するうえで有効である。またこの際、副スピーカ１ｓ〜７ｓに与えられる電流は、主スピーカ１ｍ〜８ｍに与えられる電流のおよそ半分であり、増幅器の電流容量を大幅に増加させる必要がない。

図１１は、副スピーカに与える信号の周波数に帯域制限をかけた場合のアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。
図１１によれば、アレイスピーカ駆動部４ｗは、図３に示す増幅部４に含まれる装置である。実施の形態１と同様に、副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ、７ｓと増幅器１ａ〜８ａとの間にローパスフィルタ１Ｌ、３Ｌ、５Ｌ及び７Ｌを挿入することで帯域制限を行う。尚、主スピーカ１ｍ〜７ｍの負極端子及び主スピーカ８ｍの正極端子はグラウンドに接地されている。

尚、実施の形態２は、実施の形態１と同様に、図７に示すアレイスピーカの構成であっても適用できる。すなわち、主スピーカと副スピーカが２列に配置された構成であってもよい。

変形例
本発明は上述した実施の形態１、２に限らず、他の態様でも実施することが可能である。以下に変形例として幾つかの態様を示す。
実施の形態１、２においては、８個の入力信号系統に対して波面を出力する場合を例にしたが、入力信号系統は任意の数に設定可能である。
実施の形態１、２においては、８個の入力信号系統に対し８個の主スピーカ１ｍ〜８ｍ、７つの副スピーカ１ｓ〜７ｓを接続したが、接続するスピーカの数は、入力信号数をｎとすると、主スピーカはｎ系統、副スピーカはｎ−１系統までの任意の系統数を接続することができる。
実施の形態１、２においては、各主スピーカに１つのスピーカを接続しているが、複数のスピーカを接続してもよい。その際、接続するスピーカの種類は同一のものであっても異なるものであってもよい。
実施の形態１、２においては、波面合成方法の例としてＷＦＳを挙げているが、ＷＦＳ以外の方法でもよい。
実施の形態１、２においては、スピーカが直線状に設置された構成をとっているが、スピーカは直線上に設置されなくてもよく、２次元的に設置されてもよい。その場合、副スピーカの端子は、同様に直近の２つの異なる主スピーカの端子に接続する。

１ アレイスピーカ
１ｍ〜８ｍ 主スピーカ
１ｓ〜７ｓ 副スピーカ
１ｎ〜８ｎ 入力端子
１ａ〜８ａ 増幅器
２ｒ、４ｒ、６ｒ、８ｒ 位相反転器
１Ｌ、３Ｌ、５Ｌ、７Ｌ ローパスフィルタ
３ 信号処理部
４ 増幅部
５ レベル調整部
６ 制御部
７ 位置情報保持部
８ 操作部
９ 波面合成信号処理部
Ａ１ 仮想音源
Ｂ１〜Ｂ３ 聴取者

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該二つの入力端子から入力された信号に基づき前記二つの第二スピーカを駆動する駆動装置とを備え、前記二つの第二スピーカ夫々が有する正極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の正極端子に各接続され、該二つの第二スピーカ夫々が有する負極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の負極端子に各接続され、前記一の第一スピーカが有する正極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子に接続され、前記一の第一スピーカが有する負極端子は、前記二つの第二スピーカのうちの他方の第二スピーカが有する負極端子に接続され、前記二つの駆動装置夫々の正極端子及び負極端子は、基準電圧に対して等振幅かつ逆位相の信号を送出することを特徴とする。

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該入力端子から入力された信号に基づき前記アレイスピーカを駆動する駆動装置と、前記二つの第二スピーカのいずれか一方のスピーカが有するいずれか一方の端子と該端子に対応する入力端子との間、又は他方の第二スピーカが有する他方の端子と該端子に対応する入力端子との間に介挿され、前記二つの入力端子に入力された信号のいずれか一方の信号の位相を反転する回路とを備え、前記一の第一スピーカが有する正極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子に接続され、前記一の第一スピーカが有する負極端子は、前記二つの第二スピーカのうちの他方の第二スピーカが有する負極端子に接続され、前記一の第一スピーカが有する正極端子及び前記一方の第二スピーカが有する正極端子には、前記二つの入力端子の一方に入力された信号に基づいて出力される駆動信号が印加され、前記一の第一スピーカが有する負極端子及び前記他方の第二スピーカが有する負極端子には、前記二つの入力端子の他方に入力された信号に基づいて前記駆動装置から出力される駆動信号が印加されることを特徴とする。

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の列をなすように配置された複数の第二スピーカと、該複数の第二スピーカとは別の列をなすように配置され、該複数の第二スピーカの数より少ない一又は複数の第一スピーカと、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該二つの入力端子から入力された信号に基づき前記二つの第二スピーカを駆動する駆動装置とを備え、前記二つの第二スピーカ夫々が有する正極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の正極端子に各接続され、前記二つの第二スピーカ夫々が有する負極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の負極端子に各接続され、前記一の第一スピーカが有する正極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子に接続され、前記一の第一スピーカが有する負極端子は、前記二つの第二スピーカのうちの他方の第二スピーカが有する負極端子に接続され、前記二つの駆動装置夫々の正極端子及び負極端子は、基準電圧に対して等振幅かつ逆位相の信号を送出することを特徴とする。

本発明の音響システムは、少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、一の列をなすように配置された複数の第二スピーカと、該複数の第二スピーカとは別の列をなすように配置され、該複数の第二のスピーカの数より少ない一又は複数の第一スピーカとを備え、一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、該入力端子から入力された信号に基づき前記アレイスピーカを駆動する駆動装置と、前記二つの第二スピーカのいずれか一方のスピーカが有する正極端子又は他方の第二スピーカが有する負極端子のいずれか一方との間に介挿され、前記二つの入力端子に入力された信号のいずれか一方の信号の位相を反転する回路とを備え、前記一の第一スピーカが有する正極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子に接続され、前記一の第一スピーカが有する負極端子は、前記二つの第二スピーカのうちの他方の第二スピーカが有する負極端子に接続され、前記一の第一スピーカが有する正極端子及び前記一方の第二スピーカが有する正極端子には、前記二つの入力端子の一方に入力された信号に基づいて出力される駆動信号が印加され、前記一の第一スピーカが有する負極端子及び前記他方の第二スピーカが有する負極端子には、前記二つの入力端子の他方に入力された信号に基づいて前記駆動装置から出力される駆動信号が印加されることを特徴とする。

以下、図面を参照して実施の形態を具体的に説明する。
実施の形態１
図１はアレイスピーカの外観例を示す説明図である。
図１において、アレイスピーカ１は、主スピーカ（第二スピーカ）１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ（第一スピーカ）１ｓ〜７ｓを有する。主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ２ｓ〜７ｓのそれぞれはアレイスピーカ１の正面のバッフル板１ｂ上に交互に設置される。つまり、アレイスピーカ１は、その筐体の正面に対して、左から１ｍ、１ｓ、２ｍ、２ｓ、３ｍ、３ｓ、４ｍ、４ｓ、５ｍ、５ｓ、６ｍ、６ｓ、７ｍ、７ｓ、８ｍの順で各スピーカが配置される構成をとる。

このように、マイク１１〜１ｋに対応する第１系統〜第ｋ系統の信号のそれぞれは、遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８にて遅延され、可変利得増幅される。遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８にて遅延及び可変利得増幅された信号は、加算器７１１〜７１８にて加算され、第１〜第８チャンネルの信号に分離される。そして、分離された第１〜第８チャネルの信号は増幅部４に与えられる。

加算器７１１〜７１８について更に詳しく説明する。
加算器７１１は、遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３ｋ１の出力信号を加算し、第１チャンネルの信号として増幅部４に与える。加算器７１２は、遅延器及び可変利得増幅器３１２〜３ｋ２の出力信号を加算し、第２チャンネルの信号として増幅部４に与える。加算器７１８は、遅延器及び可変利得増幅器３１８〜３ｋ８の出力信号を加算し、第８チャンネルの信号として増幅部４に与える。このように、信号処理部３は、第１〜第８チャンネルの信号を増幅部４に与える。

制御部６は、その距離に応じた遅延量及び増幅率を演算し、アレイスピーカ１を構成するスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓにそれぞれ対応して設けられた信号処理部３内の遅延器及び可変利得増幅器３１１〜３１８、３２１〜３２８、・・・、３ｋ１〜３ｋ８に演算により求めた遅延量ｔ_d 及び増幅率Ｇを設定する。
遅延器に設定される遅延量ｔ_d 及び可変利得増幅器に設定される増幅率Ｇは、仮想音源Ａ１と各スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓ間の距離をｄとすると、以下の式に従って算出される。
遅延量 ｔ_d ＝ｄ／ｃ ｃは音速
増幅率 Ｇ＝ｄ^r rは距離減衰定数（０＞ｒ＞−２）
以上のように、信号処理部３は、例えば仮想音源Ａ１に対応して入力された音声信号１１に対して遅延量と増幅率に基づいた処理を施し、当該処理が行われた信号を増幅部４に与える。

以下に増幅器１ａ〜８ａと主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの接続関係をより具体的に述べる。
増幅器８ａの正極端子（＋）は主スピーカ８ｍの正極端子（＋）に接続され、増幅器１ａ〜７ａの正極端子（＋）は主スピーカ１ｍ〜７ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの正極端子（＋）にそれぞれ接続される。一方、増幅器１ａの負極端子（−）は主スピーカ１ｍの負極端子（−）に接続され、増幅器２ａ〜８ａの負極端子（−）は主スピーカ２ｍ〜８ｍの及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの負極端子（−）にそれぞれ接続される。

以上の通り、アレイスピーカ駆動部４ｖは、入力信号１ｎ〜８ｎを、増幅器１ａ〜８ａを用いて増幅し、増幅された信号をそれぞれ対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに与える。そして、スピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓは、増幅器１ａ〜８ａから送られた信号に基づいて音の波面を放射する。

実施の形態２
図１０は、実施の形態２に係るアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。
アレイスピーカ駆動部４ｗは、図３に示す増幅部４に含まれる装置であり、主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに電力を供給する機能を有する。アレイスピーカ駆動部４ｗは、８個の入力端子１ｎ〜８ｎ、４つの位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒ、８個の増幅器１ａ〜８ａを有する。入力端子１ｎ、３ｎ、５ｎ及び７ｎはそれぞれ増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａに接続され、増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａはそれぞれ対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに接続されている。一方、入力端子２ｎ、４ｎ、６ｎ及び８ｎはそれぞれ位相反転器２ｒ、４ｒ、６ｒ及び８ｒを介して増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａに接続される。増幅器１ａ〜８ａはそれぞれ対応する主スピーカ１ｍ〜８ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓに接続される。尚、主スピーカ１ｍ、３ｍ、５ｍ及び７ｍの負極端子、並びに主スピーカ２ｍ、４ｍ、６ｍ及び８ｍの正極端子はグラウンドに接地されている。

増幅器１ａ〜８ａとスピーカ１ｍ〜８ｍ及び１ｓ〜７ｓの接続関係をより具体的に述べると、増幅器１ａ、３ａ、５ａ及び７ａの出力信号はそれぞれ主スピーカ１ｍ、３ｍ、５ｍ、７ｍ及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの正極端子（＋）に接続され、増幅器２ａ、４ａ、６ａ及び８ａの出力信号はそれぞれ主スピーカ２ｍ、４ｍ、６ｍ及び８ｍの負極端子（−）及び副スピーカ１ｓ〜７ｓの負極端子（−）に接続される。

図１１は、副スピーカに与える信号の周波数に帯域制限をかけた場合のアレイスピーカ及びアレイスピーカ駆動部の全体構成の一例を示すブロック図である。
図１１によれば、アレイスピーカ駆動部４ｗは、図３に示す増幅部４に含まれる装置である。実施の形態１と同様に、副スピーカ１ｓ、３ｓ、５ｓ、７ｓと増幅器１ａ〜８ａとの間にローパスフィルタ１Ｌ、３Ｌ、５Ｌ及び７Ｌを挿入することで帯域制限を行う。尚、主スピーカ１ｍ、３ｍ、５ｍ及び７ｍの負極端子、並びに主スピーカ２ｍ、４ｍ、６ｍ及び８ｍの正極端子はグラウンドに接地されている。

Claims (7)

1. 少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、
   一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、
   該二つの入力端子から入力された信号に基づき前記二つの第二スピーカを駆動する駆動装置と
   を備え、
   前記二つの第二スピーカ夫々が有する正極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の正極端子に各接続され、該二つの第二スピーカ夫々が有する負極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の負極端子に各接続され、
   前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする音響システム。
2. 少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、
   一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、
   該入力端子から入力された信号に基づき前記アレイスピーカを駆動する駆動装置と、
   前記二つの第二スピーカのいずれか一方のスピーカが有するいずれか一方の端子と該端子に対応する入力端子との間、又は他方の第二スピーカが有する他方の端子と該端子に対応する入力端子との間に介挿され、前記二つの入力端子に入力された信号のいずれか一方の信号の位相を反転する回路と
   を備え、
   前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする音響システム。
3. 前記一の第一スピーカは、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカから等距離にあることを特徴とする請求項１又は２記載の音響システム。
4. 前記一の第一スピーカは、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々が有するインピーダンスの４倍のインピーダンスを有することを特徴とする請求項２記載の音響システム。
5. 少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、
   一の列をなすように配置された複数の第二スピーカと、
   該複数の第二スピーカとは別の列をなすように配置され、該複数の第二スピーカの数より少ない一又は複数の第一スピーカと、
   一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、
   該二つの入力端子から入力された信号に基づき前記二つの第二スピーカを駆動する駆動装置と
   を備え、
   前記二つの第二スピーカ夫々が有する正極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の正極端子に各接続され、前記二つの第二スピーカ夫々が有する負極端子は、該二つの第二スピーカに対応する二つの駆動装置の負極端子に各接続され、
   前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする音響システム。
6. 少なくとも三つのスピーカを含むアレイスピーカを備えた音響システムにおいて、
   一の列をなすように配置された複数の第二スピーカと、
   該複数の第二スピーカとは別の列をなすように配置され、該複数の第二のスピーカの数より少ない一又は複数の第一スピーカと
   を備え、
   一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカ夫々に対応する信号を入力する二つの入力端子と、
   該入力端子から入力された信号に基づき前記アレイスピーカを駆動する駆動装置と、
   前記二つの第二スピーカのいずれか一方のスピーカが有する正極端子又は他方の第二スピーカが有する負極端子のいずれか一方との間に介挿され、前記二つの入力端子に入力された信号の位相を反転する回路と
   を備え、
   前記一の第一スピーカが有する正極端子及び負極端子は、該一の第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカのいずれか一方の第二スピーカが有する正極端子及び他方の第二スピーカが有する負極端子に各接続されることを特徴とする音響システム。
7. 第一スピーカと接続され、該第一スピーカと隣り合う二つの第二スピーカは、該第一スピーカから等距離にあることを特徴とする請求項５又は６記載の音響システム。

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