JP2013074459A - Acoustic reproduction system - Google Patents

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Rika Tokoro
理香 所
Kazunari Takemura
和斉 竹村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic reproduction system equipped with a directional characteristic control unit for controlling the directivity of speakers, which reproduces two independent sound signals in such a way that at the front position of a speaker reproducing one side of the sound signals, the reproduction level of the other side of the sound signals is extremely lowered and information derived from the one side of the sound signals is made easily audible.SOLUTION: The acoustic reproduction system includes a directional characteristic control unit which includes a first filter circuit, a second filter circuit, a first adder which adds a first sound signal and the phase inverted output of the second filter circuit, and a second adder which adds a second sound signal and the phase inverted output of the first filter circuit. The output signal of the first adder is forwarded to a first speaker, and the output signal of the second adder is forwarded to a second speaker. The first and the second filter circuits have transfer function characteristics substantially equal to the 90-degree direction directional characteristics referenced to the axial front surface direction sound pressure characteristics of the first and the second speakers.

Description

本発明は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備える音響再生装置であって、独立した2つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置に関する。   The present invention is an acoustic reproduction device including a directivity control unit for controlling the directivity of a speaker. When reproducing two independent audio signals, the sound reproduction device is provided at the front position of the speaker that reproduces one of the audio signals. The present invention relates to an acoustic reproduction apparatus in which the reproduction level of the other audio signal is extremely low and information from the other audio signal can be easily heard.

可聴音域の音波を再生するスピーカーを用いて方向による音響放射特性の変化(以下、「指向性」という)を制御する方法として、無指向性の2個のスピーカーを逆相で接続して双指向性にする場合、または、3個以上のスピーカーアレイにより単一指向性や指向性のビームをある方向に与える等の方法が提案されている。例えば、出願人は、2個のスピーカーを用いるだけで、明確な単一指向放射特性を得ることができる指向性制御装置およびこれを用いる遊技機を提案している(特許文献1)。具体的には、この指向性制御装置では、入力信号を前記2個のスピーカーの離間距離に応じた時間だけ遅延させて出力する遅延手段と、音源からの音響信号と前記遅延手段により遅延された前記音響信号とが互いに逆位相で前記2個のスピーカーから音響放射されるようにする位相反転手段とを設ける。   As a method of controlling the change in acoustic radiation characteristics depending on the direction (hereinafter referred to as “directivity”) using a speaker that reproduces sound waves in the audible sound range, two non-directional speakers are connected in opposite phases and are bidirectional. For example, a method of providing a unidirectional or directional beam in a certain direction by using three or more speaker arrays has been proposed. For example, the applicant has proposed a directivity control device capable of obtaining a clear unidirectional radiation characteristic only by using two speakers and a gaming machine using the directivity control device (Patent Document 1). Specifically, in this directivity control device, the input signal is delayed by a time corresponding to the separation distance of the two speakers and output, and the sound signal from the sound source and the delay means are delayed. Phase inversion means is provided so that the acoustic signals are acoustically radiated from the two speakers in opposite phases to each other.

従来の方法では、スピーカーの構造や信号処理によって基本的には時間的な遅延を各スピーカーに与えて、音波の空間的な位相干渉を利用することで所望の指向性を実現している。特に単一指向性を実現した場合には、音量が高いレベルで再生される方向(「ビーム方向」という)と低いレベルで再生される方向(「ゼロ点方向」という)とが生じるため、これらを利用した音響再生システムが提案されている。この場合、通常、ビーム方向におけるエリアは、リスナーが位置するエリアとして利用され、ゼロ点方向におけるエリアは、主に音量を下げる目的で利用される。   In the conventional method, the desired directivity is realized by applying a time delay to each speaker basically by the structure of the speaker and signal processing and utilizing the spatial phase interference of sound waves. In particular, when unidirectionality is realized, a direction in which the volume is reproduced at a high level (referred to as “beam direction”) and a direction in which the sound is reproduced at a low level (referred to as “zero point direction”) are generated. A sound reproduction system using the sound has been proposed. In this case, the area in the beam direction is normally used as an area where the listener is located, and the area in the zero point direction is mainly used for the purpose of lowering the volume.

また、従来には、第1のスピーカーと、第2のスピーカーと、前記第2のスピーカーから放射される音波を、音波同士の干渉によって打ち消す音波を前記第1のスピーカーから放射させる制御手段とを備えたスピーカー装置であって、前記第1及び第2のスピーカーが、制御される音波の周波数領域の1波長以下、8分の1波長以上の間隔に配置されていることを特徴とするスピーカー装置がある(特許文献2)。また、従来には、音響信号の周波数領域の音波の8分の1波長〜1波長の間隔で並置され、当該音響信号成分を含む音波を放射する2つのスピーカーと、音響信号源と一方のスピーカーとの間にそれぞれ介挿され、両スピーカーに対する聴取空間内において、両スピーカーから放射される音波を音波同士の干渉によって打ち消すためのフィルタと、音波が打ち消される位置を変えるために前記フィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数変更手段とを具備することを特徴とする指向性拡声装置がある(特許文献3)。   Further, conventionally, a first speaker, a second speaker, and a control means for radiating a sound wave from the first speaker to cancel a sound wave radiated from the second speaker by interference between sound waves. A speaker device comprising: the speaker device, wherein the first and second speakers are arranged at intervals of 1 wavelength or less and 1/8 wavelength or more of a frequency range of a sound wave to be controlled. (Patent Document 2). In addition, conventionally, two speakers that are juxtaposed at an interval of 1/8 wavelength to 1 wavelength of sound waves in the frequency domain of an acoustic signal and emit sound waves including the acoustic signal component, an acoustic signal source, and one speaker In the listening space for both speakers, a filter for canceling the sound wave emitted from both speakers by the interference of the sound waves, and a filter coefficient of the filter for changing the position where the sound wave is canceled There is a directional loudspeaker characterized in that it comprises a filter coefficient changing means for changing the above (Patent Document 3).

しかしながら、特許文献1の従来技術では、全ての周波数成分に一定の遅延時間を与えるので、2個のスピーカーの間の距離が再生する音波の波長に比べて相対的に長くなると、鋭いディップが生じてしまう周波数が存在し、その周波数では良好な単一指向特性が得られなくなるという問題がある。また、特許文献2または3の従来技術では、2つのスピーカーの間の距離を再生する音波の波長に対して制限しているので、広帯域な音声信号を再生するのに、中低音域用と高音域用のスピーカーを別個に用意しなければならず、実質的に良好な単一指向特性を得るのが困難であるという問題がある。単一指向特性が実現できないとゼロ点方向の再生レベルが大きくなるので、一方の音声信号に他方の音声信号が重畳して聴こえるようになり、独立した2つの音声信号を再生する場合でも一方の音声信号による情報が聴き取りにくくなるという問題がある。   However, in the prior art of Patent Document 1, since a constant delay time is given to all frequency components, a sharp dip occurs when the distance between two speakers is relatively longer than the wavelength of a sound wave to be reproduced. There is a problem that a good unidirectional characteristic cannot be obtained at that frequency. In the prior art of Patent Document 2 or 3, the distance between two speakers is limited with respect to the wavelength of the sound wave to be reproduced. There is a problem in that it is difficult to obtain a substantially good unidirectional characteristic because a speaker for the sound range must be prepared separately. If the unidirectional characteristics cannot be realized, the playback level in the zero point direction increases, so that the other audio signal can be heard superimposed on one audio signal, and even when two independent audio signals are reproduced, There is a problem that it becomes difficult to hear information by an audio signal.

特開2003−87888号公報 (第1図〜第7図)JP 2003-87888 A (FIGS. 1 to 7) 特許第3422247号公報 (第1図〜第3図)Japanese Patent No. 3422247 (FIGS. 1 to 3) 特許第3422281号公報 (第1図〜第5図)Japanese Patent No. 3422281 (FIGS. 1 to 5)

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備える音響再生装置であって、独立した2つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is an acoustic reproduction device including a directivity control unit for controlling the directivity of a speaker, and is independent of the above. When reproducing two audio signals, an audio reproduction device is provided that makes the reproduction level of the other audio signal extremely low at the front position of the speaker that reproduces one of the audio signals, and makes it easy to listen to information from one audio signal. There is to do.

本発明の音響再生装置は、第1スピーカー取付面、および、第1スピーカー取付面と直交する配置に構成される第2スピーカー取付面を含むキャビネット部と、第1スピーカー取付面に取り付ける第1スピーカーと、第2スピーカー取付面に取り付ける第1スピーカーと同一構成の第2スピーカーと、第1スピーカーおよび第2スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、を備え、指向性制御部が、第1音声信号をフィルタ処理する第1フィルタ回路と、第2音声信号をフィルタ処理する第2フィルタ回路と、第1音声信号と第2フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第1加算器と、第2音声信号と第1フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第2加算器と、を含み、第1加算器の出力信号を第1スピーカーに出力し、第2加算器の出力信号を第2スピーカーに出力するとともに、第1フィルタ回路および第2フィルタ回路が、第1スピーカーならびに第2スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする90度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を有する。   The sound reproducing device of the present invention includes a first speaker mounting surface, a cabinet portion including a second speaker mounting surface configured to be orthogonal to the first speaker mounting surface, and a first speaker mounted on the first speaker mounting surface. And a second speaker having the same configuration as the first speaker mounted on the second speaker mounting surface, and a directivity control unit that drives the first speaker and the second speaker to obtain a unidirectional radiation characteristic. The control unit adds the first filter circuit that filters the first audio signal, the second filter circuit that filters the second audio signal, and the first audio signal and the phase inversion output of the second filter circuit. 1 adder, and a second adder that adds the second audio signal and the phase-inverted output of the first filter circuit, and outputs the output signal of the first adder to the first speaker. The output signal of the second adder is output to the second speaker, and the first filter circuit and the second filter circuit are in the direction of 90 degrees with reference to the axial frontal sound pressure characteristics of the first speaker and the second speaker. It has transfer function characteristics substantially the same as the directivity characteristics.

好ましくは、本発明の音響再生装置は、第1スピーカーと、第2スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであり、第1スピーカーおよび第2スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、第1スピーカーおよび第2スピーカーの離隔距離と短径方向長とが略一致するように近接配置されている。   Preferably, in the sound reproducing device of the present invention, the first speaker and the second speaker are elongated electrodynamic speakers whose length in the minor axis direction is shorter than that in the major axis direction. The speakers are arranged so that the major axis directions thereof are parallel and the minor axis directions substantially coincide with each other, and the distance between the first speaker and the second speaker and the minor axis direction length are arranged close to each other. ing.

また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部に入力される第1音声信号および第2音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である。   Preferably, in the sound reproduction device of the present invention, the first audio signal and the second audio signal input to the directivity control unit are independent audio signals that are uncorrelated with each other.

また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部が、第1スピーカーと第2スピーカーとの離間距離に起因してキャンセルされる第1信号または第2信号の低周波領域のレベルを相対的に増大させる補償手段をさらに含む。   Preferably, in the sound reproduction device of the present invention, the directivity control unit is canceled by the distance between the first speaker and the second speaker, and the level of the low frequency region of the first signal or the second signal is canceled. It further includes compensation means for relatively increasing.

また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部は、第1加算器に入力する第2フィルタ回路の出力信号の音量レベル、あるいは、第2加算器に入力する第1フィルタ回路の出力信号の音量レベル、をそれぞれ調整して出力するレベル調整回路をさらに含む。   Preferably, in the sound reproducing device of the present invention, the directivity control unit is configured such that the volume level of the output signal of the second filter circuit input to the first adder or the first filter circuit input to the second adder. Further included is a level adjustment circuit that adjusts and outputs the volume level of each output signal.

また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部は、第1加算器に入力する第1音声信号を遅延させる第1遅延回路と、第2加算器に入力する第2音声信号を遅延させる第2遅延回路と、をさらに含み、第1遅延回路および第2遅延回路の設定遅延時間を伝達関数特性の遅延時間と一致させる。   Preferably, in the sound reproduction device of the present invention, the directivity control unit has a first delay circuit that delays the first audio signal input to the first adder, and a second audio signal input to the second adder. A second delay circuit for delaying the delay time, and the set delay times of the first delay circuit and the second delay circuit are made to coincide with the delay time of the transfer function characteristic.

以下、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below.

本発明の音響再生装置は、第1スピーカー取付面、および、第1スピーカー取付面と直交する配置に構成される第2スピーカー取付面を含むキャビネット部と、第1スピーカー取付面に取り付ける第1スピーカーと、第2スピーカー取付面に取り付ける第1スピーカーと同一構成の第2スピーカーと、第1スピーカーおよび第2スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、を備え、独立した2つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置である。例えば、キャビネット部の第1スピーカー取付面および第2スピーカー取付面は、直方体の隣接する2面から構成しても良く、相互に直交する位置関係で配置構成されていればよい。   The sound reproducing device of the present invention includes a first speaker mounting surface, a cabinet portion including a second speaker mounting surface configured to be orthogonal to the first speaker mounting surface, and a first speaker mounted on the first speaker mounting surface. And a second speaker having the same configuration as the first speaker mounted on the second speaker mounting surface, and a directivity control unit that drives the first speaker and the second speaker to obtain unidirectional radiation characteristics, and is independent When reproducing two audio signals, the sound reproduction device is capable of easily listening to information by one audio signal because the reproduction level of the other audio signal is extremely low at the front position of the speaker reproducing one audio signal. . For example, the first speaker mounting surface and the second speaker mounting surface of the cabinet portion may be configured from two adjacent surfaces of a rectangular parallelepiped as long as they are arranged and configured in a positional relationship orthogonal to each other.

指向性制御部は、第1音声信号をフィルタ処理する第1フィルタ回路と、第2音声信号をフィルタ処理する第2フィルタ回路と、第1音声信号と第2フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第1加算器と、第2音声信号と第1フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第2加算器と、を含む。また、指向性制御部は、第1加算器の出力信号を第1スピーカーに出力し、第2加算器の出力信号を第2スピーカーに出力する。さらに、指向性制御部では、第1フィルタ回路および第2フィルタ回路が、第1スピーカーならびに第2スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする90度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を有する。なお、指向性制御部は、第1加算器に入力する第1音声信号を遅延させる第1遅延回路と、第2加算器に入力する第2音声信号を遅延させる第2遅延回路と、をさらに含んで、第1遅延回路および第2遅延回路の設定遅延時間を伝達関数特性の遅延時間と一致させるようにしてもよい。   The directivity control unit adds the first filter circuit for filtering the first audio signal, the second filter circuit for filtering the second audio signal, and the first audio signal and the phase inversion output of the second filter circuit. And a second adder that adds the second audio signal and the phase-inverted output of the first filter circuit. The directivity control unit outputs the output signal of the first adder to the first speaker, and outputs the output signal of the second adder to the second speaker. Further, in the directivity control unit, the first filter circuit and the second filter circuit have substantially the same transfer function characteristics as the 90-degree direction directivity characteristics based on the axial front direction sound pressure characteristics of the first speakers and the second speakers. Have The directivity control unit further includes a first delay circuit that delays the first audio signal input to the first adder, and a second delay circuit that delays the second audio signal input to the second adder. In addition, the set delay times of the first delay circuit and the second delay circuit may be matched with the delay time of the transfer function characteristic.

本発明の音響再生装置は、キャビネット部におけるスピーカーの構成(第1スピーカー、第2スピーカー、および、第1スピーカー取付面、第2スピーカー取付面)を反映した指向性制御部を備えるので、良好な単一指向放射特性を実現することができる。つまり、第1音声信号に関しては、第1スピーカーから放射される音波と、90度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転して第2スピーカーから放射される音波と、によって、第2スピーカーが取り付けられる第2スピーカー取付面の正面方向をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。同様に、第2音声信号に関しては、第2スピーカーから放射される音波と、90度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転して第1スピーカーから放射される音波と、によって、第1スピーカーが取り付けられる第1スピーカー取付面の正面方向をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。   The sound reproducing device of the present invention includes a directivity control unit that reflects the configuration of the speakers in the cabinet unit (the first speaker, the second speaker, and the first speaker mounting surface and the second speaker mounting surface). Unidirectional radiation characteristics can be realized. That is, with respect to the first audio signal, the sound wave radiated from the first speaker and the sound wave radiated from the second speaker after being subjected to a transfer function characteristic substantially the same as the 90-degree direction directivity and being phase inverted. A unidirectional acoustic radiation characteristic is realized in which the front direction of the second speaker mounting surface on which the second speaker is mounted is the zero point direction. Similarly, for the second audio signal, a sound wave radiated from the second speaker, a sound wave radiated from the first speaker after being subjected to a transfer function characteristic substantially the same as the 90-degree direction directivity and phase-inverted, Thus, a unidirectional acoustic radiation characteristic is realized in which the front direction of the first speaker mounting surface on which the first speaker is mounted is the zero point direction.

その結果、単一指向性のゼロ点方向では、一方の音声信号に他方の音声信号がほとんど重畳して聴こえないようになるので、2つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。指向性制御部に入力される第1音声信号および第2音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である場合には、一方の音声信号よりも著しく再生レベルが低い他方の音声信号が存在しても、マスキング効果ならびにカクテルパーティー効果によりレベルの低い音声は実質的に聴こえないようになるので、2つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。上記のように、本発明の音響再生装置では、第1スピーカー取付面の正面方向が第2音声信号のゼロ点方向になるので、その方向では第1音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。また、音響再生装置では、90度方向の異なる第2スピーカー取付面の正面方向が第1音声信号のゼロ点方向になるので、その方向では第2音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。したがって、通常の無指向性のスピーカーシステムで2つの音声を再生する場合に比較して、90度方向の異なる2つの方向に、独立した2つの音声を空間的に分離して再生することができる。   As a result, in the unidirectional zero point direction, the other audio signal is hardly superimposed on one audio signal so that it cannot be heard. Is easier to listen to. When the first audio signal and the second audio signal input to the directivity control unit are independent audio signals that are uncorrelated with each other, the other audio signal whose reproduction level is significantly lower than one audio signal is Even if it exists, the low-level sound is substantially inaudible due to the masking effect and the cocktail party effect. Therefore, even when two sounds are reproduced, it becomes easy to hear only the information by one sound signal. As described above, in the sound reproducing device of the present invention, the front direction of the first speaker mounting surface is the zero point direction of the second audio signal, so that only the information by the first audio signal can be easily heard in that direction. Further, in the sound reproducing device, the front direction of the second speaker mounting surface that is different in the direction of 90 degrees is the zero point direction of the first audio signal, so that only the information by the second audio signal can be easily heard in that direction. Therefore, two independent sounds can be spatially separated and reproduced in two directions different by 90 degrees compared to the case where two sounds are reproduced by a normal omnidirectional speaker system. .

音響再生装置では、特に好ましくは、第1スピーカーと、第2スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであればよい。第1スピーカーおよび第2スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、第1スピーカーおよび第2スピーカーの離隔距離と短径方向長とが略一致するように近接配置されていれば、丸型の通常のスピーカーに比較して、スピーカー同士の間隔を狭くすることができる。第1スピーカーおよび第2スピーカーの実質的な離間距離が短くなると、遅延手段での遅延時間を短くできて、高い周波数まで単一指向性制御が可能になる。さらに、細長形の振動板を備えるスピーカーは、長径方向に指向性が狭くなり、短径方向に指向性が広くなり無指向性に近づく放射指向特性を有している。したがって、長径方向に関しては単一指向性におけるゼロ点方向に幅が出来ることになるので、一方の音声信号による情報だけが聴き取り易くなる範囲が広くなるという利点がある。   In the sound reproducing apparatus, it is particularly preferable that the first speaker and the second speaker be elongated electrodynamic speakers whose short-diameter length is shorter than the long-diameter length. The first speaker and the second speaker are arranged so that the major axis directions thereof are parallel to each other and the minor axis direction substantially coincides with each other, and the separation distance and the minor axis direction length of the first speaker and the second speaker substantially coincide with each other. If they are arranged so as to be close to each other, the distance between the speakers can be made narrower than that of a round normal speaker. When the substantial distance between the first speaker and the second speaker is shortened, the delay time in the delay means can be shortened, and unidirectional control can be performed up to a high frequency. Furthermore, a speaker including an elongated diaphragm has radiation directivity characteristics in which the directivity becomes narrower in the major axis direction, the directivity becomes wider in the minor axis direction, and approaches omnidirectionality. Therefore, since the width in the major axis direction can be increased in the direction of the zero point in the unidirectionality, there is an advantage that the range in which only information by one audio signal can be easily heard is widened.

また、指向性制御部が、ほぼ逆位相で駆動される第1スピーカーおよび第2スピーカーの離間距離に起因してキャンセルされる第1信号または第2信号の低周波領域のレベルを相対的に増大させる補償手段をさらに含むものであれば、単一指向性制御により失われる低音成分を補うことができる。第1スピーカーに対して近接配置された第2スピーカーとの間で低音成分がキャンセルされる低音成分を相対的に強調して、再生音声のバランスを良くすることができる。   In addition, the directivity control unit relatively increases the level of the low-frequency region of the first signal or the second signal that is canceled due to the separation distance between the first speaker and the second speaker that are driven in substantially opposite phases. If the compensation means is further included, the bass component lost by the unidirectional control can be compensated. The balance of the reproduced sound can be improved by relatively emphasizing the bass component for canceling the bass component with the second speaker arranged close to the first speaker.

また、音響再生装置は、指向性制御部が、第1加算器に入力する第2フィルタ回路の出力信号の音量レベル、あるいは、第2加算器に入力する第1フィルタ回路の出力信号の音量レベル、をそれぞれ調整して出力するレベル調整回路をさらに含んでいれば、音声の放射特性を単一指向性と無指向性との間で切り替えることができる。第1フィルタ回路または第2フィルタ回路の出力信号の音量レベルを小さくすれば、単一指向性から無指向性に近づくことになる。したがって、単一指向性制御により90度方向の異なる2つの方向に独立した2つの音声を空間的に分離して再生する場合と、無指向性制御により2つの音声が混じって全方向に放射して再生する場合と、を使い分けることができる。   In the sound reproduction device, the directivity control unit outputs the volume level of the output signal of the second filter circuit input to the first adder, or the volume level of the output signal of the first filter circuit input to the second adder. Can be switched between unidirectional and omnidirectional, by further including a level adjusting circuit that adjusts and outputs the radiated sound. If the volume level of the output signal of the first filter circuit or the second filter circuit is reduced, the unidirectionality approaches omnidirectionality. Therefore, two independent voices are reproduced spatially separated in two different directions of 90 degrees by unidirectional control, and two voices are mixed and radiated in all directions by omnidirectional control. Can be used separately.

本発明の音響再生装置は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備え、簡易な構成によって、独立した2つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる。   The sound reproducing device of the present invention includes a directivity control unit for controlling the directivity of a speaker. When reproducing two independent audio signals with a simple configuration, the sound reproducing device of the speaker that reproduces one audio signal is provided. At the front position, the reproduction level of the other audio signal is extremely low, and it is possible to easily listen to information by the one audio signal.

本発明の好ましい実施形態による音響再生装置1について説明する図である。(実施例1)It is a figure explaining the sound reproduction apparatus 1 by preferable embodiment of this invention. Example 1 本発明の好ましい実施形態による音響再生装置1を構成するスピーカーシステム3について説明する図である。(実施例1)It is a figure explaining the speaker system 3 which comprises the sound reproduction apparatus 1 by preferable embodiment of this invention. Example 1 本発明の好ましい実施形態による音響再生装置1のスピーカーシステム3を構成する細長形の動電型スピーカー20について説明する図である。(実施例2)It is a figure explaining the elongate electrodynamic type speaker 20 which comprises the speaker system 3 of the sound reproduction apparatus 1 by preferable embodiment of this invention. (Example 2) 本発明の好ましい実施形態による音響再生装置1により再生される単一指向性の放射特性および再生音場を概念的に説明する図である。(実施例1)It is a figure which illustrates notionally the unidirectional radiation characteristic and reproduction | regeneration sound field which are reproduced | regenerated with the sound reproduction apparatus 1 by preferable embodiment of this invention. Example 1 本発明の好ましい実施形態による音響再生装置1を構成するスピーカーシステム3の指向性特性を説明するグラフである。(実施例1)It is a graph explaining the directivity characteristic of the speaker system 3 which comprises the sound reproduction apparatus 1 by preferable embodiment of this invention. Example 1 本発明の好ましい実施形態による音響再生装置1により再生される単一指向性の放射特性を説明するグラフである。(実施例1)It is a graph explaining the unidirectional radiation characteristic reproduced | regenerated with the sound reproduction apparatus 1 by preferable embodiment of this invention. Example 1

以下、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。   Hereinafter, although the sound reproduction apparatus by preferable embodiment of this invention is demonstrated, this invention is not limited to these embodiment.

図1は、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置1について説明する図である。具体的には、図1は、音響再生装置1の構成を示すブロック図である。また、図2は、音響再生装置1を構成するスピーカーシステム3と、について説明する図であり、図2(a)はスピーカーシステム3の斜視図であり、図2(b)はスピーカーシステム3を構成するsp1およびsp2を説明する平面図である。さらに、図3は、音響再生装置1のスピーカーシステム3を構成するsp1およびsp2の具体例となる細長形の動電型スピーカー20について説明する図である。また、図4は、音響再生装置1により再生される単一指向性の放射特性および再生音場を概念的に説明する図であり、図4(a)は音声信号a1を再生する場合であり、図4(b)は音声信号a2を再生する場合である。なお、説明に不要な一部の構造や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略している。   FIG. 1 is a diagram illustrating a sound reproducing device 1 according to a preferred embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the sound reproducing device 1. 2 is a diagram for explaining the speaker system 3 constituting the sound reproducing device 1. FIG. 2 (a) is a perspective view of the speaker system 3, and FIG. It is a top view explaining sp1 and sp2 which comprise. Further, FIG. 3 is a diagram for explaining an elongated electrodynamic speaker 20 as a specific example of sp1 and sp2 constituting the speaker system 3 of the sound reproducing device 1. FIG. 4 is a diagram for conceptually explaining the unidirectional radiation characteristic and the reproduced sound field reproduced by the sound reproducing device 1, and FIG. 4 (a) is a case where the audio signal a1 is reproduced. FIG. 4B shows a case where the audio signal a2 is reproduced. In addition, illustration and description of a part of the structure unnecessary for the description, an internal structure, and the like are omitted.

音響再生装置1は、指向性制御回路2と、スピーカーシステム3と、から構成される。音響再生装置1は、独立した2つの音声信号a1およびa2を再生する場合に、指向性制御によって方向によって音響放射特性が異なり、音声再生レベルが異なるように音声再生が可能である。本実施例の場合には、一方の音声信号a1を再生するスピーカーsp1の正面方向d1では、他方の音声信号a2の再生レベルが極めて低くなり、その方向に位置する(図示しない)リスナーにとって一方の音声信号a1による情報を聴き取りやすくできる。同様に、他方の音声信号a2を再生するスピーカーsp2の正面方向d2では、一方の音声信号a1の再生レベルが極めて低くなり、その方向に位置するリスナーにとって他方の音声信号a2による情報を聴き取りやすくできる。   The sound reproducing device 1 includes a directivity control circuit 2 and a speaker system 3. When reproducing the two independent audio signals a1 and a2, the sound reproducing device 1 can reproduce the sound so that the sound radiation characteristic varies depending on the direction and the sound reproduction level varies depending on the directivity control. In the case of the present embodiment, in the front direction d1 of the speaker sp1 that reproduces one audio signal a1, the reproduction level of the other audio signal a2 is extremely low, and one of the listeners (not shown) positioned in that direction It is possible to easily listen to information by the audio signal a1. Similarly, in the front direction d2 of the speaker sp2 that reproduces the other audio signal a2, the reproduction level of the one audio signal a1 is extremely low, and it is easy for listeners located in that direction to hear information from the other audio signal a2. it can.

指向性制御回路2は、2つの音声信号a1およびa2を入力して信号処理するDSP(デジタルシグナルプロセッサ)5と、DSP5の3チャンネル分の出力を受けてアナログ信号に変換するD/A変換器6、および、これらのアナログ信号をそれぞれ増幅してスピーカーシステム3へ出力するアンプ回路7と、を少なくとも含む。2つの音声信号a1およびa2は、ステレオ信号(左信号Lおよび右信号R)としてDSP5に供給されてもよい。指向性制御回路2は、音声信号a1およびa2入力する入力端子Input1およびInput2と、2つのアンプ回路7の出力を出力する出力端子Output1およびOutput2を有する。具体的には、指向性制御回路2は、マルチチャンネル音声に対応したDSPおよびマルチチャンネルアンプ回路を内蔵するAVレシーバー等により構成し得る。もちろん、指向性制御回路2は、DSPと、D/A変換器と、アンプ回路と、を含む他の音響再生装置により構成してもよい。   The directivity control circuit 2 includes a DSP (digital signal processor) 5 that receives and processes two audio signals a1 and a2, and a D / A converter that receives the output of three channels of the DSP 5 and converts it into an analog signal. 6 and an amplifier circuit 7 for amplifying and outputting these analog signals to the speaker system 3, respectively. The two audio signals a1 and a2 may be supplied to the DSP 5 as stereo signals (left signal L and right signal R). The directivity control circuit 2 has input terminals Input1 and Input2 for inputting the audio signals a1 and a2, and output terminals Output1 and Output2 for outputting the outputs of the two amplifier circuits 7. Specifically, the directivity control circuit 2 can be configured by a DSP that supports multi-channel audio and an AV receiver that incorporates a multi-channel amplifier circuit. Of course, the directivity control circuit 2 may be configured by another sound reproduction device including a DSP, a D / A converter, and an amplifier circuit.

スピーカーシステム3は、樹脂等で形成される縦長の略直方体形状のキャビネット30と、その底面側に転倒防止のための幅広の足部33とを備える。キャビネット30は、その一方の側面側にスピーカー取付面31と、スピーカー取付面31に対して直交する関係になるスピーカー取付面32と、を含む。スピーカーsp1は、スピーカー取付面31に取り付けられ、また、スピーカーsp2は、スピーカー取付面32に取り付けられる。本実施例のスピーカーsp1およびスピーカーsp2は、細長形の矩形平面振動板を有する動電型スピーカーであり、それぞれの矩形平面振動板が同じ直交する関係で近接するようにスピーカー取付面31ならびにスピーカー取付面32に取り付けられている。これら2つのスピーカーは、ほぼ同じ音響放射特性を有するものが好ましく、同一のものが最も好ましい。2つのスピーカーは、音声信号が同位相で放射されるように、磁気回路およびボイスコイルへ信号供給する端子の正負を揃えておくのがよい。   The speaker system 3 includes a vertically long and substantially rectangular parallelepiped cabinet 30 formed of resin or the like, and a wide foot portion 33 for preventing overturning on the bottom side thereof. The cabinet 30 includes a speaker mounting surface 31 and a speaker mounting surface 32 that is orthogonal to the speaker mounting surface 31 on one side surface thereof. The speaker sp1 is attached to the speaker attachment surface 31, and the speaker sp2 is attached to the speaker attachment surface 32. The speaker sp1 and the speaker sp2 of this embodiment are electrodynamic speakers having an elongated rectangular flat diaphragm, and the speaker mounting surface 31 and the speaker mounting are arranged so that the rectangular flat diaphragms are close to each other in the same orthogonal relationship. Attached to the surface 32. These two speakers preferably have substantially the same sound radiation characteristics, and the same is most preferable. It is preferable that the two speakers have the same positive and negative terminals for supplying signals to the magnetic circuit and the voice coil so that the audio signal is emitted in the same phase.

スピーカーsp1およびスピーカーsp2に用いる動電型スピーカー20は、図3に図示するように、細長方形の平面振動板25と、平面振動板25の周囲を振動可能に支持するエッジ26と、平面振動板25の背面側に固定されるボイスコイル組立体21と、ボイスコイル組立体21を振動可能に支持するダンパー24と、フレーム27と、マグネットを含む複数の磁気回路28と、を備える全面駆動の平面薄型スピーカーである。ボイスコイル組立体21は、3つのボイスコイル23をボビン22により格子状に連結しており、スピーカー20は、3つのボイスコイル23に対応する3つの磁気回路28を備える。細長方形のスピーカー20は、長径方向daの長さdaLが約12.5cm、短径方向dbの長さdbLが約4.8cmである。   As shown in FIG. 3, the electrodynamic speaker 20 used for the speakers sp <b> 1 and sp <b> 2 includes a thin rectangular planar diaphragm 25, an edge 26 that supports the periphery of the planar diaphragm 25 so as to vibrate, and a planar diaphragm. A plane for full-surface driving comprising a voice coil assembly 21 fixed to the back side of 25, a damper 24 that supports the voice coil assembly 21 so as to vibrate, a frame 27, and a plurality of magnetic circuits 28 including magnets. It is a thin speaker. The voice coil assembly 21 has three voice coils 23 connected in a lattice pattern by bobbins 22, and the speaker 20 includes three magnetic circuits 28 corresponding to the three voice coils 23. The thin rectangular speaker 20 has a length daL in the major axis direction da of about 12.5 cm and a length dbL in the minor axis direction db of about 4.8 cm.

図示するように、スピーカーsp1は、スピーカー取付面31のなかでスピーカー取付面32寄りになるように取り付けられる。また、スピーカーsp2は、スピーカー取付面32のなかでスピーカー取付面31寄りになるように取り付けられる。2つのスピーカーから見ると、それぞれの長径方向の中心線の間の距離dは、それぞれの中心線の位置とスピーカー取付面31ならびにスピーカー取付面32が構成する角部とを頂点とする二等辺三角形の等しい長さの二辺の長さに相当する関係になる。本実施例の場合には、それぞれのスピーカー間の離隔距離dは、約5cmである。つまり、2つのスピーカー間の離隔距離dは、それぞれの振動板の中央位置の間の距離により算定できる。   As illustrated, the speaker sp <b> 1 is attached so as to be closer to the speaker attachment surface 32 in the speaker attachment surface 31. The speaker sp2 is attached so as to be closer to the speaker attachment surface 31 in the speaker attachment surface 32. When viewed from the two speakers, the distance d between the center lines in the major axis direction is an isosceles triangle whose apex is the position of each center line and the corners formed by the speaker mounting surface 31 and the speaker mounting surface 32. Is equivalent to the length of two sides of equal length. In the case of the present embodiment, the separation distance d between the speakers is about 5 cm. That is, the separation distance d between the two speakers can be calculated from the distance between the center positions of the respective diaphragms.

本実施例の場合には、スピーカーsp1およびスピーカーsp2に長径方向長daLに比べて短径方向長dbLが短い細長形の動電型スピーカー20を用いているので、これらを配置する場合に、スピーカーsp1およびスピーカーsp2が、それぞれの長径方向daが平行になり、かつ、これらの短径方向dbが略一致するように配置すれば、スピーカーsp1およびスピーカーsp2の離隔距離d(=5.0cm)を、実質的に短径方向長dbL(=4.8cm)とほぼ一致する程度まで短くできる。つまり、細長形の動電型スピーカー20のフレーム27同士が干渉しないように短径方向に隣り合わせて近接させれば、単一指向性の音響放射特性を実現するのにスピーカーsp1およびスピーカーsp2の離隔距離dを短くしてこれらを近接配置できるので、従来の丸型の通常のスピーカーに比較して、スピーカー同士の間隔を狭くすることができる。   In the case of the present embodiment, since the elongated electrodynamic speaker 20 having a shorter short direction length dbL than the long direction length daL is used for the speaker sp1 and the speaker sp2, when the speaker sp1 and the speaker sp2 are arranged, the speaker If the sp1 and the speaker sp2 are arranged such that the major axis direction da thereof is parallel and the minor axis direction db is substantially coincident, the separation distance d (= 5.0 cm) between the speaker sp1 and the speaker sp2 is set. The length can be shortened to substantially the same length as the minor length direction dbL (= 4.8 cm). That is, if the frames 27 of the elongated electrodynamic speaker 20 are adjacent to each other in the minor axis direction so as not to interfere with each other, the speaker sp1 and the speaker sp2 can be separated to realize unidirectional acoustic radiation characteristics. Since the distance d can be shortened and these can be arranged close to each other, the distance between the speakers can be reduced as compared with a conventional round ordinary speaker.

なお、キャビネット30は、それぞれのスピーカーの最低共振周波数付近および以下の低音域の増大を図るために、その内部に音響容量を規定する空間を有する。キャビネット30の内部は、それぞれのスピーカー毎に内部が区切られて、コーン振動板の背面側に放射される音波が相互に干渉しないようにするのが好ましい。キャビネット30は、密閉型、バスレフ形、ケルトン型、等の諸方式のキャビネットを採用することができる。なお、スピーカーシステム2のキャビネット3は、露出するスピーカー10を保護するように、(図示しない)前面グリル、パンチングネット、等を設けてもよい。また、スピーカーsp1およびスピーカーsp2は、複数の細長形の動電型スピーカー20を長径方向が一致するように並べたスピーカーアレイでそれぞれ構成してもよい。スピーカーsp1およびスピーカーsp2をスピーカーアレイで構成する場合には、複数の細長形の動電型スピーカー20を直列接続および/または並列接続すればよい。   The cabinet 30 has a space for defining an acoustic capacity in the interior thereof in order to increase the vicinity of the lowest resonance frequency of each speaker and the following bass range. The interior of the cabinet 30 is preferably partitioned for each speaker so that sound waves radiated to the back side of the cone diaphragm do not interfere with each other. The cabinet 30 may employ various types of cabinets such as a sealed type, a bass reflex type, and a kelton type. The cabinet 3 of the speaker system 2 may be provided with a front grill (not shown), a punching net, or the like so as to protect the exposed speaker 10. Further, the speaker sp1 and the speaker sp2 may each be constituted by a speaker array in which a plurality of elongated electrodynamic speakers 20 are arranged so that the major axis directions thereof coincide with each other. When the speaker sp1 and the speaker sp2 are configured by a speaker array, a plurality of elongated electrodynamic speakers 20 may be connected in series and / or in parallel.

指向性制御回路2のDSP5は、デジタル信号である音声信号a1およびa2を信号処理して出力する。DSP5は、入力端子Input1に入力される音声信号a1をフィルタ処理するフィルタ回路11aと、入力端子Input2に入力される音声信号a2をフィルタ処理するフィルタ回路11bと、音声信号a1とフィルタ回路11bの位相反転出力とを加算する加算器12aと、音声信号a2とフィルタ回路11aの位相反転出力とを加算する加算器12bと、を含み、加算器12aの出力信号をスピーカーsp1にD/A変換器6およびアンプ7を介して出力し、加算器12bの出力信号をスピーカーsp2にD/A変換器6およびアンプ7を介して出力する。また、DSP5には、後述する他の実施例で説明するように、フィルタ回路11aならびにフィルタ回路11bのそれぞれの出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路13aおよび13bを含む。レベル調整回路13aおよび13bは、加算器12aおよび12bでの位相反転を代用して含むように、−1.0〜1.0の範囲内の数値を乗算する乗算器であっても良い。また、DSP5は、音声信号a1およびa2の低周波領域のレベルをそれぞれ相対的に増大させる補償フィルタ14aおよび14bと、加算器12aに入力する音声信号a1を遅延させる遅延回路15aと、加算器12bに入力する音声信号a2を遅延させる遅延回路15bと、をさらに含む。   The DSP 5 of the directivity control circuit 2 performs signal processing on the audio signals a1 and a2 which are digital signals, and outputs them. The DSP 5 includes a filter circuit 11a that filters the audio signal a1 input to the input terminal Input1, a filter circuit 11b that filters the audio signal a2 input to the input terminal Input2, and the phases of the audio signal a1 and the filter circuit 11b. An adder 12a for adding the inverted output; and an adder 12b for adding the audio signal a2 and the phase inverted output of the filter circuit 11a. The D / A converter 6 outputs the output signal of the adder 12a to the speaker sp1. And the output signal of the adder 12b is output to the speaker sp2 via the D / A converter 6 and the amplifier 7. Further, the DSP 5 includes level adjustment circuits 13a and 13b for adjusting the levels of the output signals of the filter circuit 11a and the filter circuit 11b, as will be described in other embodiments described later. Level adjustment circuits 13a and 13b may be multipliers that multiply values in the range of -1.0 to 1.0 so as to include the phase inversion in adders 12a and 12b instead. The DSP 5 also includes compensation filters 14a and 14b that relatively increase the levels of the low frequency regions of the audio signals a1 and a2, respectively, a delay circuit 15a that delays the audio signal a1 input to the adder 12a, and an adder 12b. And a delay circuit 15b for delaying the audio signal a2 input to.

2つのD/A変換器6は、それぞれアンプ回路7に接続し、それぞれのアンプ回路7は、電力増幅した信号を出力端子Output1およびOutput2に出力する。2系統のD/A変換器6およびアンプ回路7は、ほぼ同一の出力特性を有している。このように指向性制御回路2は、低周波領域のレベルを相対的に増大させて遅延させた音声信号a1と、低周波領域のレベルを相対的に増大させて特定のフィルタ特性を与えられて位相反転された音声信号a2と、を加算して出力端子Output1へ出力し、同様に、周波領域のレベルを相対的に増大させて遅延させた音声信号a2と、低周波領域のレベルを相対的に増大させて特定のフィルタ特性を与えられて位相反転された音声信号a1と、を加算して出力端子Output2へ出力する。   The two D / A converters 6 are respectively connected to the amplifier circuit 7, and each amplifier circuit 7 outputs the power-amplified signal to the output terminals Output 1 and Output 2. The two D / A converters 6 and the amplifier circuit 7 have substantially the same output characteristics. Thus, the directivity control circuit 2 is given a specific filter characteristic by relatively increasing the level of the low frequency region and the audio signal a1 delayed by relatively increasing the level of the low frequency region. The phase-inverted audio signal a2 is added and output to the output terminal Output1. Similarly, the audio signal a2 that is delayed by relatively increasing the level in the frequency domain and the level in the low frequency domain are relative to each other. And the audio signal a1 that has been given a specific filter characteristic and phase-inverted is added to the output signal Output2.

図5は、スピーカーシステム3の指向性特性を説明するグラフである。具体的には、スピーカーシステム3のスピーカー取付面31に取り付けられたスピーカーsp1のみを用いて音声信号a1を再生する場合に、その正面方向d1における音圧周波数特性(実線)と、その90度方向d2における音圧周波数特性(点線)と、を重ね書きしたグラフである。スピーカーsp1は、細長方形の平面振動板25を備える全面駆動の平面薄型スピーカーであるので、波長の長い約400Hzまでの低い周波数領域ではほぼ無指向性であり、それ以上の高い周波数領域において正面方向d1よりも90度方向d2でレベル低下するという指向特性を有する。   FIG. 5 is a graph for explaining the directivity characteristic of the speaker system 3. Specifically, when the audio signal a1 is reproduced using only the speaker sp1 attached to the speaker attachment surface 31 of the speaker system 3, the sound pressure frequency characteristic (solid line) in the front direction d1 and the 90-degree direction It is the graph which overwrote the sound pressure frequency characteristic (dotted line) in d2. Since the speaker sp1 is a flat thin speaker that is driven on the entire surface and includes a thin rectangular flat diaphragm 25, the speaker sp1 is almost omnidirectional in a low frequency region up to about 400 Hz with a long wavelength, and in the front direction in a higher frequency region than that. It has a directivity characteristic that the level is lowered in the direction d2 by 90 degrees from d1.

音響再生装置1は、スピーカーシステム3のキャビネット部30における具体的な構成として、スピーカーsp1、スピーカーsp2、および、スピーカー取付面31、スピーカー取付面32の取り付け条件を反映した指向性制御部2を備える。つまり、指向性制御回路2のDSP5のフィルタ回路11aおよびフィルタ回路11bは、スピーカーsp1ならびにスピーカーsp2の軸上正面方向音圧特性(図5:d1)を基準とする90度方向指向特性(図5:d2)と略同一な伝達関数特性H(=d2/d1)を有する。フィルタ回路11aおよびフィルタ回路11bは、所定以上のtap数を有するFIRフィルタ(有限インパルスレスポンスフィルタ)により実現するのが好ましい。伝達関数特性Hを導出する場合には、因果律を満たすように所定の遅延を与えて逆特性を計算する場合があるので、そのような場合には、遅延回路15aおよび遅延回路15bは、それぞれの設定遅延時間をフィルタ回路11aおよびフィルタ回路11bの伝達関数特性Hの遅延時間と一致させるのが好ましい。   As a specific configuration of the cabinet unit 30 of the speaker system 3, the sound reproducing device 1 includes a speaker sp <b> 1, a speaker sp <b> 2, and a directivity control unit 2 that reflects the mounting conditions of the speaker mounting surface 31 and the speaker mounting surface 32. . That is, the filter circuit 11a and the filter circuit 11b of the DSP 5 of the directivity control circuit 2 have 90-degree direction directivity characteristics (FIG. 5: FIG. 5: d1) on the axial front direction sound pressure characteristics of the speakers sp1 and sp2. : Having a transfer function characteristic H (= d2 / d1) substantially the same as d2). The filter circuit 11a and the filter circuit 11b are preferably realized by an FIR filter (finite impulse response filter) having a tap number greater than or equal to a predetermined value. When deriving the transfer function characteristic H, the inverse characteristic may be calculated by giving a predetermined delay so as to satisfy the causality. In such a case, the delay circuit 15a and the delay circuit 15b The set delay time is preferably matched with the delay time of the transfer function characteristic H of the filter circuit 11a and the filter circuit 11b.

その結果、図4の概念図に示すように、音響再生装置1は、良好な単一指向放射特性を実現することができる。つまり、音声信号a1に関しては、スピーカーsp1から放射される音波と、90度方向指向特性と略同一な伝達関数特性Hを施されて位相反転してスピーカーsp2から放射される音波と、によって、スピーカーsp2が取り付けられるスピーカー取付面32の正面方向d2をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。同様に、音声信号a2に関しては、スピーカーsp2から放射される音波と、90度方向指向特性と略同一な伝達関数特性Hを施されて位相反転してスピーカーsp1から放射される音波と、によって、スピーカーsp1が取り付けられるスピーカー取付面31の正面方向d1をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。   As a result, as shown in the conceptual diagram of FIG. 4, the sound reproducing device 1 can realize good unidirectional radiation characteristics. That is, with respect to the audio signal a1, the speaker is based on the sound wave radiated from the speaker sp1 and the sound wave radiated from the speaker sp2 after being subjected to the transfer function characteristic H substantially the same as the 90-degree direction directivity and reversed in phase. A unidirectional acoustic radiation characteristic is realized in which the front direction d2 of the speaker mounting surface 32 to which sp2 is mounted is the zero point direction. Similarly, regarding the audio signal a2, the sound wave radiated from the speaker sp2 and the sound wave radiated from the speaker sp1 after being subjected to the transfer function characteristic H substantially the same as the 90-degree direction directivity and being phase-inverted, A unidirectional acoustic radiation characteristic is realized in which the front direction d1 of the speaker mounting surface 31 to which the speaker sp1 is mounted is the zero point direction.

図6は、音響再生装置1により再生される単一指向性の放射特性を説明するグラフである。具体的には、図6は、上記の音声信号a1に関して単一指向性の放射特性を実現する場合に、スピーカー取付面31の正面方向d1での音圧周波数特性(実線)と、スピーカー取付面31の90度方向d2(スピーカー取付面32の正面方向でもある。)での音圧周波数特性(点線)と、を重ね書きしたグラフである。本実施例の音響再生装置1は、正面方向d1に比べて90度方向d2では、約200Hz以上の全音声帯域に渡って約15〜20dBもレベル低下する良好な単一指向放射特性を実現することができる。なお、音声信号a2に関しても、同様に良好な単一指向放射特性を実現することができる。   FIG. 6 is a graph for explaining unidirectional radiation characteristics reproduced by the sound reproducing device 1. Specifically, FIG. 6 shows the sound pressure frequency characteristic (solid line) in the front direction d1 of the speaker mounting surface 31 and the speaker mounting surface when unidirectional radiation characteristics are realized with respect to the audio signal a1. 31 is a graph in which the sound pressure frequency characteristic (dotted line) in the 90-degree direction d2 of 31 (also the front direction of the speaker mounting surface 32) is overwritten. The sound reproducing device 1 of the present embodiment realizes a good unidirectional radiation characteristic in which the level is reduced by about 15 to 20 dB over the entire audio band of about 200 Hz or more in the 90-degree direction d2 compared to the front direction d1. be able to. It should be noted that good unidirectional radiation characteristics can also be realized for the audio signal a2.

したがって、スピーカー取付面31の正面方向d1では、音声信号a1の再生音圧レベルが、音声信号a2の再生音圧レベルよりも約20dB近くも大きくなる。同様に、スピーカー取付面32の正面方向d2では、音声信号a2の再生音圧レベルが、音声信号a1の再生音圧レベルよりも約20dB近くも大きくなる。このように、単一指向性のゼロ点方向では、一方の音声信号に比べて他方の音声信号が小さくなる。約20dBの再生レベル差があれば、2つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。   Therefore, in the front direction d1 of the speaker mounting surface 31, the reproduction sound pressure level of the audio signal a1 is about 20 dB larger than the reproduction sound pressure level of the audio signal a2. Similarly, in the front direction d2 of the speaker mounting surface 32, the reproduction sound pressure level of the audio signal a2 is larger by about 20 dB than the reproduction sound pressure level of the audio signal a1. Thus, in the unidirectional zero point direction, the other audio signal is smaller than the other audio signal. If there is a reproduction level difference of about 20 dB, even if two sounds are reproduced, it becomes easy to listen only to information by one sound signal.

指向性制御部2に入力される音声信号a1およびa2が、例えば、音声信号a1が女性のアナウンス音声であり、音声信号a2が音声信号a1とは内容の異なる男性のアナウンス音声であるなど、相互に非相関な独立の音声信号である場合には、一方の音声信号よりも著しく再生レベルが低い他方の音声信号が存在しても、マスキング効果ならびにカクテルパーティー効果によりレベルの低い音声は実質的に聴こえないようになる。上記のように、音響再生装置1では、スピーカー取付面31の正面方向d1が音声信号a2のゼロ点方向になるので、方向d1では音声信号a1による情報だけを聴き取り易くなる。また、音響再生装置1では、90度方向の異なるスピーカー取付面32の正面方向d2が音声信号a1のゼロ点方向になるので、方向d2では音声信号a2による情報だけを聴き取り易くなる。   The audio signals a1 and a2 input to the directivity control unit 2 are, for example, mutual audio signals a1 are female announcement voices, and the audio signal a2 is a male announcement voice having a different content from the audio signal a1. In the case of an independent audio signal that is uncorrelated to the audio signal, even if there is another audio signal that is significantly lower in playback level than the other audio signal, the low-level audio is substantially reduced due to the masking effect and cocktail party effect. I can't hear you. As described above, in the sound reproducing device 1, since the front direction d1 of the speaker mounting surface 31 is the zero point direction of the audio signal a2, only the information by the audio signal a1 can be easily heard in the direction d1. Further, in the sound reproducing device 1, since the front direction d2 of the speaker mounting surface 32 different in the direction of 90 degrees is the zero point direction of the audio signal a1, only the information by the audio signal a2 can be easily heard in the direction d2.

なお、本実施例の指向性制御回路2のDSP5では、入力された音声信号a1およびa2はそれぞれ補償フィルタ14aおよび14bに入力されているが、補償フィルタ14aおよび14bは、2つの出力信号に対してそれぞれ設けるものに代えることができる。補償フィルタ14aおよび14bは、スピーカーsp1とスピーカーsp2の離間距離dに起因してキャンセルされる左信号Lまたは右信号Rの低周波領域のレベルを予め相対的に増大させるものであればよい。補償フィルタ14aおよび14bは、近接配置された2つのスピーカー間で低音成分がキャンセルされる低音成分を相対的に強調して、リスナーにとって遠方に感じられる音像のバランスを良くすることができる。音声信号a1およびa2が、相互に相関を有するモノラル成分を含むステレオ音声信号である場合には、補償フィルタ14aおよび14bは、近接配置されたスピーカーsp1とスピーカーsp2との間で低音成分がキャンセルされやすくなる逆相成分(例えば(L−R))についても補償するので、ステレオ音場の広がり感を保つことが出来る。   In the DSP 5 of the directivity control circuit 2 according to the present embodiment, the input audio signals a1 and a2 are input to the compensation filters 14a and 14b, respectively, but the compensation filters 14a and 14b are connected to two output signals. Each can be replaced by one provided. The compensation filters 14a and 14b only need to relatively increase in advance the level of the low frequency region of the left signal L or the right signal R that is canceled due to the distance d between the speakers sp1 and sp2. The compensation filters 14a and 14b can enhance the balance of the sound image that is felt far away for the listener by relatively enhancing the bass component for which the bass component is canceled between two speakers arranged in close proximity. When the audio signals a1 and a2 are stereo audio signals including monaural components that are correlated with each other, the compensation filters 14a and 14b cancel the bass component between the speakers sp1 and the speakers sp2 that are arranged in proximity to each other. Compensation is also made for a reverse phase component (for example, (LR)) that becomes easy, so that a sense of spread of the stereo sound field can be maintained.

本実施例の音響再生装置1のように、スピーカーシステム3でのスピーカー間の実質的な離間距離dを短くできる場合には、指向性制御回路2のDSP5のフィルタ回路11aおよびフィルタ回路11bでのフィルタを短くできて、高い周波数まで単一指向性制御が可能になる。離隔距離dが約1/2になると、単一指向性制御が可能な周波数帯域(ディップが生じる周波数)も約2倍にできる。また、本実施例の音響再生装置1は、スピーカーシステム3に平面振動板25およびボイスコイル組立体21を備える動電型スピーカー20を2つ用いている。動電型スピーカー20のボイスコイル組立体21は、3つのボイスコイル23をボビン22により格子状に連結しており、平面振動板25での分割振動が抑制できるので、動電型スピーカー20は、極めてピストン振動再生領域が広い。その結果、従来技術に比較して、より簡易な構成によって良好に、単一指向特性を得ることができる。   When the substantial distance d between the speakers in the speaker system 3 can be shortened as in the sound reproducing device 1 of the present embodiment, the filter circuit 11a and the filter circuit 11b of the DSP 5 of the directivity control circuit 2 The filter can be shortened to enable unidirectional control up to a high frequency. When the separation distance d is about ½, the frequency band in which unidirectional control is possible (frequency at which dip occurs) can be doubled. In addition, the sound reproducing device 1 according to the present embodiment uses two electrodynamic speakers 20 including the planar diaphragm 25 and the voice coil assembly 21 in the speaker system 3. The voice coil assembly 21 of the electrodynamic speaker 20 has three voice coils 23 connected in a lattice pattern by bobbins 22 and can suppress the divided vibration on the flat diaphragm 25. The piston vibration regeneration range is extremely wide. As a result, unidirectional characteristics can be obtained better with a simpler configuration than in the prior art.

本実施例の音響再生装置1では、通常の無指向性のスピーカーシステムで2つの音声を再生する場合に比較して、90度方向の異なる2つの方向d1およびd2に、独立した2つの音声信号a1およびa2を空間的に分離して再生することができる。通常の無指向性のスピーカーシステムを用いるとスピーカー配置が限定される場合があるが、本実施例の音響再生装置1では、指向性制御を用いた音声再生によって、方向d1に位置するリスナーと、異なる方向d2に位置する別のリスナーと、にそれぞれ異なる音声信号を再生し、異なる音声コンテンツを提供できる。   In the sound reproducing apparatus 1 of the present embodiment, two independent audio signals in two directions d1 and d2 that are different from each other by 90 degrees compared to the case where two sounds are reproduced by a normal omnidirectional speaker system. a1 and a2 can be spatially separated and reproduced. When a normal omnidirectional speaker system is used, the speaker arrangement may be limited. However, in the sound reproduction device 1 according to the present embodiment, a listener positioned in the direction d1 by sound reproduction using directivity control, Different audio signals can be played back to different listeners located in different directions d2, and different audio contents can be provided.

なお、音響再生装置1での単一指向性を無指向性に変えるには、指向性制御回路2のレベル調整回路13aおよび13bを、出力が0になるように調整すればよい。指向性制御回路2のフィルタ回路11aおよびフィルタ回路11bの出力が、加算器12bならびに加算器12aに入力しなければ、音声信号a1がスピーカーsp1から無指向性で再生され、音声信号a2がスピーカーsp2から無指向性で再生されるからである。レベル調整回路13aおよび13bは、上記実施例で述べたように、音声信号a1およびa2に対するフィルタ回路11aおよびフィルタ回路11bの出力の相対的なレベルを調整して出力するものであればよい。   In order to change the unidirectionality in the sound reproduction apparatus 1 to non-directionality, the level adjustment circuits 13a and 13b of the directivity control circuit 2 may be adjusted so that the output becomes zero. If the outputs of the filter circuit 11a and the filter circuit 11b of the directivity control circuit 2 are not input to the adder 12b and the adder 12a, the audio signal a1 is reproduced non-directionally from the speaker sp1, and the audio signal a2 is reproduced from the speaker sp2. It is because it reproduces from non-directional. As described in the above embodiment, the level adjustment circuits 13a and 13b only need to adjust and output the relative levels of the outputs of the filter circuits 11a and 11b with respect to the audio signals a1 and a2.

本発明の音響再生装置は、単独でステレオ音声信号を再生するステレオ装置、あるいは、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置のみならず、ディスプレイ等の映像・音響機器に内蔵するスピーカー、または、音声を再生するスピーカーを内蔵するキャビネットを有するゲーム機、スロットマシン等の遊戯機にも適用が可能である。また、本発明の音響再生装置は、音声を再生する一方の方向にコンテンツ音声を再生し、他方の方向にコンテンツ音声とは異なる呼びかけ音声を再生するデジタルサイネージにも適用が可能である。   The sound reproducing device of the present invention is not only a stereo device that reproduces a stereo sound signal alone, or a multi-channel surround sound reproducing device, but also a speaker built in a video / audio device such as a display, or a speaker that reproduces sound. The present invention can also be applied to a game machine having a cabinet with a built-in and a game machine such as a slot machine. Further, the sound reproducing apparatus of the present invention can be applied to digital signage that reproduces content audio in one direction for reproducing audio and reproduces calling audio different from the content audio in the other direction.

1 音響再生装置
2 指向性制御回路
3 スピーカーシステム
30 キャビネット
31、32 スピーカー取付面
32 スピーカー取付面
33 足部
5 DSP
6 D/A変換器
7 アンプ回路
11a、11b フィルタ回路
12a、12b 加算器
13a、13b レベル調整回路
14a、14b 補償フィルタ
15a、15b 遅延回路
20 スピーカー
21 ボイスコイル組立体
22 ボビン
23 ボイスコイル
24 ダンパー
25 平面振動板
26 エッジ
27 フレーム
28 磁気回路
sp1 スピーカー
sp2 スピーカー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sound reproduction apparatus 2 Directivity control circuit 3 Speaker system 30 Cabinet 31, 32 Speaker mounting surface 32 Speaker mounting surface 33 Foot part 5 DSP
6 D / A converter 7 Amplifier circuit 11a, 11b Filter circuit 12a, 12b Adder 13a, 13b Level adjustment circuit 14a, 14b Compensation filter 15a, 15b Delay circuit 20 Speaker 21 Voice coil assembly 22 Bobbin 23 Voice coil 24 Damper 25 Planar diaphragm 26 Edge 27 Frame 28 Magnetic circuit sp1 Speaker sp2 Speaker

Claims (6)

第1スピーカー取付面、および、該第1スピーカー取付面と直交する配置に構成される第2スピーカー取付面を含むキャビネット部と、該第1スピーカー取付面に取り付ける第1スピーカーと、該第2スピーカー取付面に取り付ける該第1スピーカーと同一構成の第2スピーカーと、該第1スピーカーおよび該第2スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、を備え、
該指向性制御部が、第1音声信号をフィルタ処理する第1フィルタ回路と、第2音声信号をフィルタ処理する第2フィルタ回路と、該第1音声信号と該第2フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第1加算器と、該第2音声信号と該第1フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第2加算器と、を含み、該第1加算器の出力信号を該第1スピーカーに出力し、該第2加算器の出力信号を該第2スピーカーに出力するとともに、該第1フィルタ回路および該第2フィルタ回路が、該第1スピーカーならびに該第2スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする90度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を有する、
音響再生装置。
A first speaker mounting surface; a cabinet portion including a second speaker mounting surface configured to be orthogonal to the first speaker mounting surface; a first speaker mounted on the first speaker mounting surface; and the second speaker. A second speaker having the same configuration as that of the first speaker attached to the attachment surface; and a directivity control unit that drives the first speaker and the second speaker to obtain a unidirectional radiation characteristic.
A first filter circuit for filtering the first audio signal; a second filter circuit for filtering the second audio signal; and a phase inverted output of the first audio signal and the second filter circuit. And a second adder that adds the second audio signal and the phase-inverted output of the first filter circuit, and outputs the output signal of the first adder to the first adder. And outputting the output signal of the second adder to the second speaker, and the first filter circuit and the second filter circuit are in front of the first speaker and the second speaker in the axial front direction. It has a transfer function characteristic that is substantially the same as a 90-degree directional characteristic based on sound pressure characteristics.
Sound playback device.
前記第1スピーカーと、前記第2スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであり、該第1スピーカーおよび該第2スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、該第1スピーカーおよび該第2スピーカーの離隔距離と該短径方向長とが略一致するように近接配置されている、
請求項1に記載の音響再生装置。
The first speaker and the second speaker are elongated electrodynamic speakers having a shorter length in the shorter diameter direction than a length in the longer diameter direction, and the first speaker and the second speaker are respectively in the longer diameter direction. Are arranged so that the minor axis directions are substantially coincident with each other, and are arranged close to each other so that the separation distance between the first speaker and the second speaker and the length in the minor axis direction substantially coincide with each other.
The sound reproducing device according to claim 1.
前記指向性制御部に入力される前記第1音声信号および前記第2音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である、
請求項1または2に記載の音響再生装置。
The first audio signal and the second audio signal input to the directivity control unit are independent audio signals that are uncorrelated with each other.
The sound reproducing device according to claim 1 or 2.
前記指向性制御部は、前記第1スピーカーと前記第2スピーカーとの前記離間距離に起因してキャンセルされる前記第1信号または前記第2信号の低周波領域のレベルを相対的に増大させる補償手段をさらに含む、
請求項2または3に記載の音響再生装置。
The directivity control unit compensates for relatively increasing the level of the low frequency region of the first signal or the second signal that is canceled due to the separation distance between the first speaker and the second speaker. Further comprising means,
The sound reproducing device according to claim 2 or 3.
前記指向性制御部は、前記第1加算器に入力する前記第2フィルタ回路の出力信号の音量レベル、あるいは、前記第2加算器に入力する前記第1フィルタ回路の出力信号の音量レベル、をそれぞれ調整して出力するレベル調整回路をさらに含む、
請求項1から4のいずれかに記載の音響再生装置。
The directivity control unit is configured to obtain a volume level of an output signal of the second filter circuit input to the first adder or a volume level of an output signal of the first filter circuit input to the second adder. It further includes a level adjustment circuit that adjusts and outputs each.
The sound reproducing device according to claim 1.
前記指向性制御部は、前記第1加算器に入力する前記第1音声信号を遅延させる第1遅延回路と、前記第2加算器に入力する前記第2音声信号を遅延させる第2遅延回路と、をさらに含み、該第1遅延回路および該第2遅延回路の設定遅延時間を前記伝達関数特性の遅延時間と一致させる、
請求項1から5のいずれかに記載の音響再生装置。
The directivity control unit includes a first delay circuit that delays the first audio signal input to the first adder, and a second delay circuit that delays the second audio signal input to the second adder. And the set delay times of the first delay circuit and the second delay circuit are matched with the delay time of the transfer function characteristic,
The sound reproducing device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108260040A (en) * 2016-12-29 2018-07-06 瑞昱半导体股份有限公司 For individual earphones headphone amplifier circuit and its operating method and use its Headphone device with USB interface

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