JP2013051643A - Speaker array drive unit and speaker array driving method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、スピーカアレイ駆動装置およびスピーカアレイ駆動方法に関する。 The present invention relates to a speaker array driving apparatus and a speaker array driving method.
将来、スーパーハイビジョンを放送する場合には、スーパーハイビジョン音響である２２．２チャネル音響を家庭でどのように再生するかが課題となる。その１つの方法として、映像ディスプレイと一体化したＷＦＳ（Wave Field Synthesis）対応のスピーカアレイによる再生方式がある。この方式は、映像ディスプレイの周りに備えたスピーカアレイにより、２２．２チャネル音響の前方１１チャネルの位置に、その仮想音像を形成するものである。ここで、ＷＦＳは、直線状のスピーカアレイや、音場を取り囲む直線上あるいは曲線状アレイによって音の場を再現する方法であり、５．１チャネルのスピーカアレイ再生技術などが実用化されている（例えば、非特許文献１参照）。 In the future, when broadcasting Super Hi-Vision, the issue is how to reproduce 22.2 channel sound, which is Super Hi-Vision sound, at home. As one of the methods, there is a reproduction method using a speaker array compatible with WFS (Wave Field Synthesis) integrated with a video display. In this system, a virtual sound image is formed at the position of 11 channels ahead of 22.2 channel sound by a speaker array provided around the video display. Here, WFS is a method of reproducing a sound field by using a linear speaker array, a straight line surrounding a sound field or a curved array, and 5.1 channel speaker array reproduction technology has been put into practical use. (For example, refer nonpatent literature 1).
映像ディスプレイの周りに配した窓枠状のスピーカアレイの場合には、特に映像ディスプレイの中央あるいはその後方に仮想音像を形成する場合に、その近傍に実際のスピーカが存在せず、スピーカからの距離も遠いため、仮想音像からの音波の合成波面や音の周波数特性が損なわれたりすることがあり、特に２２．２チャネル音響を映像ディスプレイ一体型のスピーカアレイで再生する場合の問題となっていた。 In the case of a window frame speaker array arranged around the video display, especially when a virtual sound image is formed at the center of the video display or behind it, there is no actual speaker in the vicinity, and the distance from the speaker. However, the synthesized wavefront of the sound wave from the virtual sound image and the frequency characteristics of the sound may be impaired, particularly when reproducing 22.2 channel sound with a speaker array integrated with a video display. .
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、映像ディスプレイの周囲に配置可能なスピーカアレイにおいて、実際のスピーカが配置されていない仮想音像からの音波の合成波面や音の周波数特性を改善可能なスピーカアレイ駆動装置およびスピーカアレイ駆動方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of such a point is to improve a synthetic wavefront of sound waves and a frequency characteristic of sound from a virtual sound image in which no actual speaker is arranged in a speaker array that can be arranged around a video display. An object is to provide a speaker array driving device and a speaker array driving method.
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係るスピーカアレイ駆動装置は、スピーカが存在しない領域を内部に含むスピーカアレイと、前記スピーカアレイの駆動信号を計算する駆動信号計算手段と、を備え、前記駆動信号計算手段は、前記スピーカが存在しない領域に仮想音像を形成する場合、前記仮想音像の位置に基づく仮想スピーカアレイを構成し、前記仮想スピーカアレイを駆動した場合に受音位置で得られる音波と等しい音波を前記スピーカアレイから放射するように、前記スピーカアレイの前記駆動信号を補正する、ことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, a speaker array driving device according to the present invention includes a speaker array that includes an area in which no speaker is present, and a driving signal calculation unit that calculates a driving signal of the speaker array, The drive signal calculating means is configured to form a virtual speaker array based on the position of the virtual sound image when a virtual sound image is formed in an area where the speaker does not exist, and to be obtained at a sound receiving position when the virtual speaker array is driven. The drive signal of the speaker array is corrected so that a sound wave equal to the sound wave is radiated from the speaker array.
また、前記スピーカアレイは、前記スピーカが存在しない領域に表示部を設置可能であり、前記駆動信号計算手段は、マルチチャネル音響方式のチャネルのうち、視聴者前方のチャネルであって、前記表示部内に位置するチャネルの駆動信号について、当該チャネルの位置に基づく前記仮想スピーカアレイを構成して前記駆動信号の補正を行う、ことが好ましい。 The speaker array may be provided with a display unit in an area where the speaker is not present, and the drive signal calculation means is a channel in front of the viewer among the channels of the multi-channel acoustic system, and the display unit It is preferable that the drive signal of the channel positioned at is corrected by correcting the drive signal by configuring the virtual speaker array based on the position of the channel.
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 As described above, the solution of the present invention has been described as an apparatus. However, the present invention can be realized as a method, a program, and a storage medium storing the program, which are substantially equivalent thereto, and the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.
例えば、本発明に係るスピーカアレイ駆動装方法は、スピーカが存在しない領域を内部に含むスピーカアレイと、前記スピーカアレイの駆動信号を計算する駆動信号計算手段と、を備えるスピーカアレイ駆動装置におけるスピーカアレイ駆動方法であって、前記駆動信号計算手段が、前記スピーカが存在しない領域に仮想音像を形成する場合、前記仮想音像の位置に基づく仮想スピーカアレイを構成し、前記仮想スピーカアレイを駆動した場合に受音位置で得られる音波と等しい音波を前記スピーカアレイから放射するように、前記スピーカアレイの前記駆動信号を補正する補正ステップを含む、ことを特徴とするものである。 For example, a speaker array driving method according to the present invention is a speaker array in a speaker array driving apparatus comprising: a speaker array that includes an area in which no speaker is present; and a driving signal calculation unit that calculates a driving signal for the speaker array. In the driving method, when the drive signal calculation unit forms a virtual sound image in an area where the speaker does not exist, a virtual speaker array is configured based on the position of the virtual sound image, and the virtual speaker array is driven. And a correction step of correcting the drive signal of the speaker array so as to radiate a sound wave equal to the sound wave obtained at the sound receiving position from the speaker array.
本発明に係るスピーカアレイ駆動装置およびスピーカアレイ駆動方法によれば、映像ディスプレイの周囲に配置可能なスピーカアレイにおいて、実際のスピーカが配置されていない仮想音像からの音波の合成波面や音の周波数特性を改善することができる。 According to the speaker array driving apparatus and the speaker array driving method according to the present invention, in the speaker array that can be arranged around the video display, the synthesized wavefront of sound waves from the virtual sound image in which no actual speaker is arranged and the frequency characteristics of the sound Can be improved.
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。ここで、以下の説明においては、スピーカアレイに入力される駆動信号として、スーパーハイビジョン音響である２２．２チャネル音響を例に説明を行うが、本発明は２２．２チャネル音響のみに限定されるものではない点に留意されたい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in the following description, a 22.2 channel sound that is a super high-definition sound will be described as an example of a drive signal input to the speaker array, but the present invention is limited to only a 22.2 channel sound. Note that it is not a thing.
図１は、本発明の一実施形態に係るスピーカアレイ駆動装置１のスピーカアレイ配置を示す図である。スピーカアレイ４０は、スピーカが存在しない領域を内部に含むスピーカアレイであって、好適には、図示の通り映像ディスプレイ等の表示部ＤＩＳをスピーカが存在しない領域に設置可能なものである。ここで、「スピーカが存在しない領域を内部に含む」とは、必ずしもスピーカアレイ４０が閉領域を形成する必要はなく、閉領域／開領域を問わず、スピーカアレイ４０によって規定される任意の領域（空間）内に、スピーカが存在しない領域を含むことを意図したものである。例えば、図１において、表示部ＤＩＳの上辺および下辺にスピーカアレイが存在せず、左辺および右辺のみにスピーカアレイが存在する構成についても、左辺および右辺のスピーカアレイが規定する領域にはスピーカが存在しない領域（表示部ＤＩＳ）が含まれるため、本発明に係るスピーカアレイの範囲に含まれるものである。なお、以降の説明において、スピーカアレイ駆動装置１の水平方向をｘ軸、垂直方向をｙ軸、光軸方向をｚ軸とし、表示部ＤＩＳの中央を原点とする座標系を用いて説明を行うものとする。 FIG. 1 is a diagram showing a speaker array arrangement of a speaker array driving apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The speaker array 40 is a speaker array that includes an area in which no speaker is present, and preferably, a display unit DIS such as a video display can be installed in an area in which no speaker is present as illustrated. Here, “including a region where no speaker is present” does not necessarily mean that the speaker array 40 forms a closed region, and any region defined by the speaker array 40 regardless of the closed region / open region. The (space) is intended to include an area where no speaker exists. For example, in FIG. 1, the speaker array is not present on the upper side and the lower side of the display unit DIS, and the speaker array is present only on the left side and the right side. Since the area (display unit DIS) that is not included is included, it is included in the range of the speaker array according to the present invention. In the following description, the speaker array driving device 1 will be described using a coordinate system in which the horizontal direction is the x axis, the vertical direction is the y axis, the optical axis direction is the z axis, and the center of the display unit DIS is the origin. Shall.
ここで、２２．２チャネル音響は、視聴者より高い位置に配置された上層の９チャネルと、視聴者の耳の高さの位置に配置された中層の１０チャネルと、視聴者より低い位置に配置された下層の３チャネルと、低音用ＬＦＥの２チャネル（０．２チャネル）とから構成される。２２．２チャネル音響のうち、視聴者の前方の１１チャネルは、上層の３ｃｈ、中層の５ｃｈ、および下層の３ｃｈから構成される。 Here, the 22.2 channel sound is in the upper 9 channels arranged higher than the viewer, the middle 10 channels arranged at the height of the viewer's ears, and lower than the viewer. It is composed of three lower-layer channels and two low-frequency LFE channels (0.2 channels). Among the 22.2 channel sounds, 11 channels in front of the viewer are composed of 3 ch of the upper layer, 5 ch of the middle layer, and 3 ch of the lower layer.
図２は、２２．２チャネル音響の前方１１チャネルの位置を示す図である。表示部ＤＩＳの上辺にはＴｐＦＬ、ＴｐＦＣ、ＴｐＦＲの上層３チャネル、表示部ＤＩＳの垂直方向中央にはＦＬ、ＦＬｃ、ＦＣ、ＦＲｃ、ＦＲの中層５チャネル、表示部ＤＩＳの下辺にはＢｔＦＬ、ＢｔＦＣ、ＢｔＦＲの下層３チャネルが配置されている。特に、中層５チャネルのうち、ＦＬｃ、ＦＣ、ＦＲｃの３チャネルは表示部ＤＩＳ内（スピーカが存在しない領域）に位置しており、実際のスピーカが存在しないチャネルとなっている。 FIG. 2 is a diagram illustrating the positions of the front 11 channels of 22.2 channel sound. The upper side of the display part DIS is the upper three channels of TpFL, TpFC, TpFR, the middle part of the display part DIS is the middle five channels of FL, FLc, FC, FRc, FR, and the lower part of the display part DIS is BtFL, BtFC. , BtFR lower 3 channels are arranged. In particular, among the five channels of the middle layer, three channels of FLc, FC, and FRc are located in the display unit DIS (region where no speaker is present), and are channels in which no actual speaker is present.
ここで、表示部ＤＩＳの中央付近のチャネルに対して安定した仮想音像を形成するためには、表示部ＤＩＳの中央に配したスピーカアレイを用いるのが良いことは言うまでもない。このため、本発明に係るスピーカアレイ駆動装置１は、実際のスピーカアレイ４０の駆動信号の計算上、このようなスピーカアレイを仮想的に構成し、この仮想スピーカアレイによって表示部ＤＩＳ内に仮想音像を形成した場合の音波から、実際のスピーカアレイ４０を駆動する駆動信号を補正するものである。 Here, it goes without saying that in order to form a stable virtual sound image for the channel near the center of the display unit DIS, it is preferable to use a speaker array arranged in the center of the display unit DIS. For this reason, the speaker array driving apparatus 1 according to the present invention virtually configures such a speaker array in calculating the actual drive signal of the speaker array 40, and the virtual sound image is displayed in the display unit DIS by the virtual speaker array. The drive signal for driving the actual speaker array 40 is corrected from the sound wave when the signal is formed.
図３は、本発明の一実施形態に係るスピーカアレイ駆動装置１の機能ブロックを示す図である。スピーカアレイ駆動装置１は、信号分配器１０と、駆動信号計算手段２０と、増幅器３０と、スピーカアレイ４０と、を備える。 FIG. 3 is a functional block diagram of the speaker array driving apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The speaker array driving apparatus 1 includes a signal distributor 10, a driving signal calculation unit 20, an amplifier 30, and a speaker array 40.
信号分配器１０は、入力された２２．２チャネル音響信号を、各チャネルの信号に分配して駆動信号計算手段２０に出力する。 The signal distributor 10 distributes the inputted 22.2 channel acoustic signal to the signals of the respective channels and outputs them to the drive signal calculation means 20.
駆動信号計算手段２０は、２２．２チャネル音響の各チャネルの信号から、スピーカアレイ４０に供給する駆動信号を計算する。特に、駆動信号計算手段２０は、実際のスピーカが存在しない領域、例えば表示部ＤＩＳの中央付近に仮想音像を形成する場合、仮想音像の位置に基づき仮想的なスピーカアレイを構成し、この仮想的なスピーカアレイを駆動した場合に受音位置（聴取位置）で合成される音波と等しい音波を実際のスピーカアレイ４０から放射するように、スピーカアレイ４０に供給する駆動信号を補正するものである。例えば、駆動信号計算手段２０は、２２．２チャネル音響の場合、実スピーカアレイ４０上に存在しないチャネルであるＦＬｃ、ＦＣ、ＦＲｃの中層３チャネルについて、仮想的なスピーカアレイを構成し、スピーカアレイ４０に供給する駆動信号を補正することができる。以降の説明においては、適宜、実際のスピーカアレイであるスピーカアレイ４０およびスピーカアレイ４０に含まれるスピーカを「実スピーカアレイ４０」および「実スピーカ」と称し、表示部ＤＩＳ内に仮想的に配される仮想的なスピーカアレイおよび仮想的なスピーカアレイに含まれるスピーカを「仮想スピーカアレイ」および「仮想スピーカ」と称するものとする。 The drive signal calculation means 20 calculates a drive signal to be supplied to the speaker array 40 from the signals of each channel of 22.2 channel sound. In particular, when a virtual sound image is formed in an area where no actual speaker exists, for example, near the center of the display unit DIS, the drive signal calculation unit 20 configures a virtual speaker array based on the position of the virtual sound image, The drive signal supplied to the speaker array 40 is corrected so that a sound wave equal to the sound wave synthesized at the sound receiving position (listening position) is emitted from the actual speaker array 40 when the speaker array is driven. For example, in the case of 22.2 channel sound, the drive signal calculation means 20 configures a virtual speaker array for the middle three channels of FLc, FC, FRc, which are channels that do not exist on the actual speaker array 40, and the speaker array The drive signal supplied to 40 can be corrected. In the following description, the speaker array 40 that is an actual speaker array and the speakers included in the speaker array 40 are referred to as “real speaker array 40” and “real speaker” as appropriate, and are virtually arranged in the display unit DIS. The virtual speaker array and the speakers included in the virtual speaker array are referred to as “virtual speaker array” and “virtual speaker”.
図４は、実スピーカアレイ４０と仮想スピーカアレイとの関係を示す図である。例えば、２２．２チャネル音響のうち、表示部ＤＩＳ中央のＦＣチャネルの仮想音像を形成する場合、図２に示すように、ＦＣチャネルの位置には実スピーカアレイ４０は存在しない。そのため、駆動信号計算手段２０は、図４に示すように、上辺および下辺の実スピーカアレイ４０Ｔおよび４０Ｂを、それぞれ、表示部ＤＩＳの垂直方向中央の仮想スピーカアレイ４０Ｈに対応させ、左辺および右辺の実スピーカアレイ４０Ｌおよび４０Ｒを、それぞれ、表示部ＤＩＳの水平方向中央の仮想スピーカアレイ４０Ｖに対応させて仮想スピーカアレイを構成する。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the real speaker array 40 and the virtual speaker array. For example, when a virtual sound image of the FC channel at the center of the display unit DIS is formed in the 22.2 channel sound, as shown in FIG. 2, the actual speaker array 40 does not exist at the position of the FC channel. Therefore, as shown in FIG. 4, the drive signal calculation means 20 associates the real speaker arrays 40T and 40B on the upper side and the lower side with the virtual speaker array 40H at the center in the vertical direction of the display unit DIS, respectively. The actual speaker arrays 40L and 40R are configured to correspond to the virtual speaker array 40V at the center in the horizontal direction of the display unit DIS, respectively, thereby configuring a virtual speaker array.
以下、駆動信号計算手段２０によるスピーカアレイ４０への駆動信号の具体的な計算方法について詳述する。 Hereinafter, a specific calculation method of the drive signal to the speaker array 40 by the drive signal calculation means 20 will be described in detail.
まず、スピーカアレイを駆動する方法として、第１種レイリー積分が知られている。スピーカアレイ中のスピーカ位置をｒ（ｒ＝（ｘ，ｙ，ｚ））、形成すべき仮想音像位置をｒｓ（ｒｓ＝（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ））とすると、第１種レイリー積分による当該スピーカの駆動信号ｑｒ（ｔ）は、式（１）により計算することができる。ここでｃは音速を表し、Ｓ（ｔ）は２２．２チャネル音響の各チャネルの時刻ｔにおける入力信号を表す関数である。 First, as a method for driving a speaker array, first-type Rayleigh integration is known. The speaker positions in the speaker array r (r = (x, y , z)), a virtual sound image position for forming r s (r s = (x s, y s, z s)) When the first type The speaker driving signal q r (t) by Rayleigh integration can be calculated by the equation (1). Here, c represents the speed of sound, and S (t) is a function representing an input signal at time t of each channel of 22.2 channel sound.
駆動信号計算手段２０は、例えば２２．２チャネル音響のうち、図２に示すＴｐＦＬチャネルなど、実スピーカアレイ４０上に位置するチャネルの駆動信号については、式（１）により、実スピーカアレイ４０に含まれる各実スピーカへの駆動信号を計算することができる。 For example, the drive signal calculation means 20 uses the formula (1) to calculate the drive signal of the channel located on the real speaker array 40 such as the TpFL channel shown in FIG. A drive signal for each included real speaker can be calculated.
次に、仮想スピーカアレイを構成する場合の駆動信号の計算について詳述する。位置ｒの実スピーカに対応する仮想スピーカの位置をｒ’（ｒ’＝（ｘ’，ｙ’，ｚ’））とする。このとき、この仮想スピーカを駆動する信号ｑｒ’（ｔ）は、第１種レイリー積分を用いて、式（１）と同様に、式（２）により与えられる。 Next, the calculation of the drive signal when configuring the virtual speaker array will be described in detail. Let r ′ (r ′ = (x ′, y ′, z ′)) be the position of the virtual speaker corresponding to the real speaker at position r. At this time, the signal q r ′ (t) for driving the virtual speaker is given by the equation (2) similarly to the equation (1) using the first type Rayleigh integration.
ここで、視聴者の聴取位置に対応する受音位置ｒＡとし、スピーカを点音源で近似できるとすると、式（２）に基づき、位置ｒ’の仮想スピーカを駆動することによって、受音位置ｒＡで観測される音圧は、式（３）で表される。ここで、Ｇはスピーカから単位距離離れた点での音圧と単位駆動信号との比例定数である。 Here, if the sound receiving position r A corresponding to the listening position of the viewer is assumed and the speaker can be approximated by a point sound source, the sound receiving position is obtained by driving the virtual speaker at the position r ′ based on the equation (2). The sound pressure observed at r A is expressed by equation (3). Here, G is a proportional constant between the sound pressure and the unit driving signal at a point away from the speaker by a unit distance.
一方、実スピーカアレイ４０のうち、位置rの実スピーカに駆動信号ｑｒ（ｔ）を入力した場合に受音位置ｒＡで観測される音圧は、式（３’）により表される。 On the other hand, the sound pressure observed at the sound receiving position r A when the drive signal q r (t) is input to the real speaker at the position r in the real speaker array 40 is expressed by Expression (3 ′).
ここで、位置ｒ’にある仮想スピーカからの音圧（式（３））を、位置ｒにある実スピーカからの音圧として得るためには、式（３）と（３’）とが等しくなるように、駆動信号ｑｒ（ｔ）を求めればよい。式（３）と式（３’）との等式を解くと、仮想スピーカアレイによる補正後の駆動信号ｑｒ（ｔ）を式（４）と通り得ることができる。 Here, in order to obtain the sound pressure from the virtual speaker at the position r ′ (formula (3)) as the sound pressure from the real speaker at the position r, the formulas (3) and (3 ′) are equal. Thus, the drive signal q r (t) may be obtained. Solving the equation of equation (3) and equation (3 ′), the drive signal q r (t) after correction by the virtual speaker array can be obtained as equation (4).
駆動信号計算手段２０は、２２．２チャネル音響のうち、ＦＣチャネル、ＦＬｃチャネル、ＦＲｃチャネルなど、実スピーカが存在しない表示部ＤＩＳ内のチャネルの入力信号については、式（４）に従い各スピーカアレイ４０の駆動信号を計算する。なお、上述の計算式は、仮想スピーカアレイ中の１つの仮想スピーカによる音圧を、実スピーカアレイ４０の１つの実スピーカで再現する方法を与えたが、仮想スピーカアレイの全ての仮想スピーカによる音圧を、実スピーカアレイ４０の全ての実スピーカで与えるように計算可能であることは言うまでもない。 For the input signal of the channel in the display unit DIS where there is no actual speaker, such as the FC channel, FLc channel, FRc channel, etc., among 22.2 channel sounds, the drive signal calculating means 20 uses each speaker array according to the equation (4). 40 drive signals are calculated. In addition, although the above-mentioned calculation formula gave the method of reproducing the sound pressure by one virtual speaker in the virtual speaker array with one real speaker of the real speaker array 40, the sound by all the virtual speakers in the virtual speaker array is given. It goes without saying that the pressure can be calculated so as to be applied to all the real speakers of the real speaker array 40.
駆動信号計算手段２０は、ＴｐＦＬチャネルのように、実スピーカが存在するチャネルの入力信号については、式（１）に従い各スピーカアレイ４０の駆動信号を計算する。駆動信号計算手段２０は、式（１）又は式（４）により計算した駆動信号を増幅器３０に出力する。 The drive signal calculation means 20 calculates the drive signal of each speaker array 40 according to Formula (1) about the input signal of the channel in which a real speaker exists like a TpFL channel. The drive signal calculation means 20 outputs the drive signal calculated by the equation (1) or the equation (4) to the amplifier 30.
増幅器３０は、駆動信号計算手段２０からの駆動信号を増幅し、スピーカアレイ４０の各スピーカに出力する。 The amplifier 30 amplifies the drive signal from the drive signal calculation means 20 and outputs it to each speaker of the speaker array 40.
スピーカアレイ４０の各スピーカは、増幅器３０より入力される駆動信号をそれぞれ音に変換して放射する。 Each speaker of the speaker array 40 converts the drive signal input from the amplifier 30 into sound and radiates it.
以下、本発明に係るスピーカアレイ駆動装置１による音響特性の評価結果について詳述する。図５は、シミュレーション環境におけるスピーカアレイ４０の構成および視聴者の聴取位置（受音位置）を示す図である。本シミュレーションにおけるスピーカアレイ４０は、表示部ＤＩＳの周りの横１．５８ｍ、縦１．０ｍのフレーム上に、直径４．５ｃｍの実スピーカが６０個配置されている。また、仮想音源からは１ｋＨｚ正弦波が放射されるものとし、１ｋＨｚ正弦波の合成波面と、仮想音源から聴取位置（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，１）までの伝達関数の周波数特性について評価を行った。 Hereinafter, the evaluation result of the acoustic characteristic by the speaker array driving apparatus 1 according to the present invention will be described in detail. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the speaker array 40 and the listening position (sound receiving position) of the viewer in a simulation environment. In the speaker array 40 in this simulation, 60 real speakers having a diameter of 4.5 cm are arranged on a frame having a width of 1.58 m and a length of 1.0 m around the display unit DIS. Further, it is assumed that a 1 kHz sine wave is radiated from the virtual sound source, and the frequency of the transfer function from the virtual sound source to the listening position (x, y, z) = (0, 0, 1) is assumed to be a 1 kHz sine wave. The characteristics were evaluated.
（比較例１）
図６は、従来方式である式（１）を用いて、２２．２チャネル音響のＴｐＦＬチャネルの位置（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）＝（−０．７９，０．５，０．０１）に仮想音像を形成した場合のシミュレーション結果を示す図である。ここに、ｚｓを０ではなく０．０１と設定したのは、式（１）のｚ−ｚｓが０になるのを防ぐためである。表示部ＤＩＳの左上に位置するＴｐＦＬチャネルには、スピーカアレイ４０（実スピーカ）が存在するため、合成波面の形状や周波数特性ともに良好な結果が得られている。
(Comparative Example 1)
FIG. 6 shows the position (x s , y s , z s ) = (− 0.79, 0.5, 0.01) of the TpFL channel of 22.2 channel acoustics using the conventional formula (1). FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result when a virtual sound image is formed on (). Here, for the z s was set to 0.01 rather than 0, in order to prevent the z-z s of formula (1) becomes zero. Since the speaker array 40 (real speaker) is present in the TpFL channel located at the upper left of the display unit DIS, good results are obtained in both the shape and frequency characteristics of the composite wavefront.
（比較例２）
図７は、従来方式である式（１）を用いて、２２．２チャネル音響のＦＣチャネルの位置（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）＝（０，０，０．０１）に仮想音像を形成した場合のシミュレーション結果を示す図である。表示部ＤＩＳ中央に位置するＦＣチャネルには、スピーカアレイ４０（実スピーカ）が存在しないため、図６に示すＴｐＦＬチャネルの実験結果に比べて、合成波面の形状や周波数特性ともに乱れが見られる。特に周波数特性の乱れは顕著であり、このように、実スピーカが存在しない位置での仮想音像は、音色が大きく損なわれることが予想される。
(Comparative Example 2)
FIG. 7 shows a virtual sound image at the position (x s , y s , z s ) = (0, 0, 0.01) of the 22.2 channel acoustic FC channel using the conventional method (1). It is a figure which shows the simulation result at the time of forming. Since there is no speaker array 40 (actual speaker) in the FC channel located at the center of the display unit DIS, the shape and frequency characteristics of the composite wavefront are disturbed compared to the experimental results of the TpFL channel shown in FIG. In particular, the disturbance of the frequency characteristic is remarkable, and it is expected that the timbre of the virtual sound image at the position where the real speaker does not exist is greatly impaired.
（実施例）
図８は、本発明に係る式（４）を用いて、２２．２チャネル音響のＦＣチャネルの位置（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）＝（０，０，０．０１）に仮想音像を形成した場合のシミュレーション結果を示す図である。本発明により、合成波面の乱れが解消されているだけでなく、周波数特性も山谷が少なくなっている。このような周波数特性であれば、高域の持ち上がりなどはイコライザー等によって容易に補正可能であり、本発明により、音響特性が大きく改善されていることがわかる。
(Example)
FIG. 8 shows a virtual sound image at the position (x s , y s , z s ) = (0, 0, 0.01) of the 22.2 channel acoustic FC channel using the equation (4) according to the present invention. It is a figure which shows the simulation result at the time of forming. According to the present invention, not only the disturbance of the composite wavefront is eliminated, but also the frequency characteristics have less peaks and valleys. With such a frequency characteristic, it is understood that a high-frequency lift can be easily corrected by an equalizer or the like, and the acoustic characteristic is greatly improved by the present invention.
このように、本実施形態によれば、駆動信号計算手段２０は、スピーカが存在しない領域に仮想音像を形成する場合、仮想音像の位置に基づく仮想スピーカアレイを構成し、仮想スピーカアレイを駆動した場合に受音位置で得られる音波と等しい音波をスピーカアレイ４０から放射するように、スピーカアレイ４０の駆動信号を補正する。これにより、映像ディスプレイの周囲に設置可能なスピーカアレイにおいて、実際のスピーカが配置されていない仮想音像からの音波の合成波面や音の周波数特性を改善することができる。 As described above, according to this embodiment, when the virtual sound image is formed in the area where the speaker does not exist, the drive signal calculation unit 20 configures the virtual speaker array based on the position of the virtual sound image and drives the virtual speaker array. In this case, the driving signal of the speaker array 40 is corrected so that a sound wave equal to the sound wave obtained at the sound receiving position is emitted from the speaker array 40. Thereby, in the speaker array that can be installed around the video display, it is possible to improve the synthetic wavefront of sound waves and the frequency characteristics of sound from a virtual sound image in which no actual speaker is arranged.
また、本実施形態によれば、スピーカアレイ４０は内部に表示部ＤＩＳを備え、駆動信号計算手段２０は、マルチチャネル音響方式（２２．２チャネル音響）のチャネルのうち、視聴者前方のチャネルであって、表示部ＤＩＳ内に位置するチャネル（ＦＬｃ、ＦＣ、ＦＲｃ）の駆動信号について、当該チャネルの位置に基づく仮想スピーカアレイを構成して駆動信号の補正を行う。これにより、例えば、スーパーハイビジョン用の２２．２チャネル音響信号の前方１１チャネルを、映像ディスプレイの周りに配したスピーカアレイによって、高音質で再生することが可能となり、将来の３次元音響の家庭導入が促進される。 Further, according to the present embodiment, the speaker array 40 includes the display unit DIS inside, and the drive signal calculation means 20 is a channel in front of the viewer among the channels of the multi-channel acoustic system (22.2 channel acoustic). Therefore, for the drive signals of the channels (FLc, FC, FRc) located in the display unit DIS, a virtual speaker array based on the position of the channel is configured to correct the drive signals. As a result, for example, the front 11 channels of the 22.2 channel audio signal for Super Hi-Vision can be reproduced with high sound quality by a speaker array arranged around the video display. Is promoted.
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部材、各手段などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部や手段などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each component, each means, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of components, means, etc. can be combined into one or divided. It is.
例えば、仮想スピーカアレイの配置は、必ずしも形成する仮想音像上である必要はなく、駆動信号計算手段２０は、仮想音像の位置に基づき、その近傍や周囲に仮想スピーカを配置することができる。図９は、実スピーカアレイと仮想スピーカアレイとの対応の変形例を示す図である。例えば、２２．２チャネル音響のうち、表示部ＤＩＳ中央のＦＣチャネルの仮想音像を形成する場合、図２に示すように、ＦＣチャネルの位置には実スピーカアレイ４０は存在しない。そのため、駆動信号計算手段２０は、図９に示すように、表示部中央を取り囲むように、上辺および下辺の実スピーカアレイ４０Ｔおよび４０Ｂを、それぞれ、水平方向の仮想スピーカアレイ４０Ｈ１および４０Ｈ２に対応させ、左辺および右辺の実スピーカアレイ４０Ｌおよび４０Ｒを、それぞれ、垂直方向の仮想スピーカアレイ４０Ｖ１および４０Ｖ２に対応させて仮想スピーカアレイを構成することができる。 For example, the placement of the virtual speaker array does not necessarily have to be on the virtual sound image to be formed, and the drive signal calculation means 20 can place virtual speakers in the vicinity or the periphery based on the position of the virtual sound image. FIG. 9 is a diagram illustrating a modified example of the correspondence between the real speaker array and the virtual speaker array. For example, when a virtual sound image of the FC channel at the center of the display unit DIS is formed in the 22.2 channel sound, as shown in FIG. 2, the actual speaker array 40 does not exist at the position of the FC channel. Therefore, as shown in FIG. 9, the drive signal calculation means 20 associates the upper and lower real speaker arrays 40T and 40B with the horizontal virtual speaker arrays 40H1 and 40H2, respectively, so as to surround the center of the display unit. The virtual speaker array can be configured by associating the real speaker arrays 40L and 40R on the left side and the right side with the virtual speaker arrays 40V1 and 40V2 in the vertical direction, respectively.
また、上記実施形態においては、表示部ＤＩＳの中央に仮想音像を形成する例を基に説明を行ったが、例えば２２．２チャネル音響のＦＬｃチャネルやＦＲｃチャネルなど、表示部ＤＩＳの中央以外の位置に仮想音像を形成する場合にも適用可能である。例えば、ＦＬｃチャネルの位置に仮想音像を形成する場合には、図４に示す垂直方向の仮想スピーカアレイ４０Ｖを、ｘ軸方向左側に移動させ、図２に示すＦＬｃチャネル上の位置に構成することが可能である。 In the above embodiment, the description has been made based on an example in which a virtual sound image is formed in the center of the display unit DIS. However, for example, the FLc channel or the FRc channel of 22.2 channel sound, other than the center of the display unit DIS. The present invention can also be applied when a virtual sound image is formed at a position. For example, when a virtual sound image is formed at the position of the FLc channel, the virtual speaker array 40V in the vertical direction shown in FIG. 4 is moved to the left side in the x-axis direction and configured at the position on the FLc channel shown in FIG. Is possible.
また、上記実施形態においては、表示部ＤＩＳを方形状の映像ディスプレイとして説明を行ったが、本発明は、方形状のディスプレイに限らず中央部分にスピーカを有しない任意のスピーカアレイに適応可能である。 In the above embodiment, the display unit DIS has been described as a rectangular video display. However, the present invention is not limited to a rectangular display, and can be applied to any speaker array that does not have a speaker in the center. is there.
また、上記実施形態においては、仮想音像位置を固定した場合について説明を行ったが、仮想スピーカアレイの位置を時間的に連続して変化させることによって、音像を移動させる場合にも適応可能である。 In the above embodiment, the case where the virtual sound image position is fixed has been described. However, the present invention can also be applied to the case where the sound image is moved by changing the position of the virtual speaker array in time. .
本発明によれば、映像ディスプレイの周囲に配置可能なスピーカアレイにおいて、実際のスピーカが配置されていない仮想音像からの音波の合成波面や音の周波数特性を改善することができるという有用性がある。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, in a speaker array that can be arranged around a video display, there is a usefulness that it is possible to improve the synthesized wavefront of sound waves and the frequency characteristics of sound from a virtual sound image in which no actual speaker is arranged. .
１ スピーカアレイ駆動装置
１０ 信号分配器
２０ 駆動信号計算手段
３０ 増幅器
４０ スピーカアレイ
ＤＩＳ 表示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Speaker array drive device 10 Signal distributor 20 Drive signal calculation means 30 Amplifier 40 Speaker array DIS Display part
Claims (3)
前記スピーカアレイの駆動信号を計算する駆動信号計算手段と、を備え、
前記駆動信号計算手段は、
前記スピーカが存在しない領域に仮想音像を形成する場合、前記仮想音像の位置に基づく仮想スピーカアレイを構成し、前記仮想スピーカアレイを駆動した場合に受音位置で得られる音波と等しい音波を前記スピーカアレイから放射するように、前記スピーカアレイの前記駆動信号を補正する、ことを特徴とするスピーカアレイ駆動装置。 A speaker array including an area in which no speaker is present;
Drive signal calculation means for calculating a drive signal of the speaker array,
The drive signal calculation means includes
When a virtual sound image is formed in an area where the speaker does not exist, a virtual speaker array based on the position of the virtual sound image is configured, and a sound wave equal to a sound wave obtained at a sound receiving position when the virtual speaker array is driven is A speaker array driving apparatus, wherein the driving signal of the speaker array is corrected so as to radiate from the array.
前記駆動信号計算手段は、
マルチチャネル音響方式のチャネルのうち、視聴者前方のチャネルであって、前記表示部内に位置するチャネルの駆動信号について、当該チャネルの位置に基づく前記仮想スピーカアレイを構成して前記駆動信号の補正を行う、ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイ駆動装置。 The speaker array can be provided with a display unit in an area where the speaker does not exist,
The drive signal calculation means includes
Among the channels of the multi-channel acoustic system, for the driving signal of the channel located in front of the viewer and positioned in the display unit, the virtual speaker array is configured based on the position of the channel to correct the driving signal. The speaker array driving device according to claim 1, wherein the speaker array driving device is performed.
前記スピーカアレイの駆動信号を計算する駆動信号計算手段と、を備えるスピーカアレイ駆動装置におけるスピーカアレイ駆動方法であって、
前記駆動信号計算手段が、
前記スピーカが存在しない領域に仮想音像を形成する場合、前記仮想音像の位置に基づく仮想スピーカアレイを構成し、前記仮想スピーカアレイを駆動した場合に受音位置で得られる音波と等しい音波を前記スピーカアレイから放射するように、前記スピーカアレイの前記駆動信号を補正する補正ステップを含む、ことを特徴とするスピーカアレイ駆動方法。 A speaker array including an area in which no speaker is present;
A loudspeaker array driving method in a loudspeaker array driving device, comprising: a driving signal calculating means for calculating a driving signal for the speaker array;
The drive signal calculating means is
When a virtual sound image is formed in an area where the speaker does not exist, a virtual speaker array based on the position of the virtual sound image is configured, and a sound wave equal to a sound wave obtained at a sound receiving position when the virtual speaker array is driven is A speaker array driving method, comprising: a correction step of correcting the driving signal of the speaker array so as to radiate from the array.
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