JP2014086757A - 音制御装置および音制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度がどの角度に調整されても、視聴ポイントにおける音の音量および周波数特性が変わらないようにすることができる音制御装置および音制御方法を提供する。
【解決手段】音の指向角を調整可能なホーン部１２の開口角度を検出する角度検出部と、角度検出部で検出した開口角度の変化に応じ、予め定められた補正値を適用して、周波数帯域ごとに音量および周波数特性を補正する補正部と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカユニットなどの音源から発せられる音の音量および周波数特性を制御する音制御装置および音制御方法に関するものである。

従来、上側面と下側面との開口角度が変更可能に構成され、音源から発せられた音の指向角を調整する音波指向角度変更用アダプターホーンを有するホーンスピーカシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２７８１９２号公報

ところで、クラブやライブハウス、コンサートホールなどの音響施設においては、スピーカシステムから発せられる音について、すべての視聴ポイントで音量（音圧）および周波数特性（周波数の違いによる音圧レベルの変化を示す特性）が均一となることが望ましい。そのためには、スピーカシステムの指向角を、音響施設の音響環境（部屋の形状、大きさなど）や利用目的（クラブか、ジャズ喫茶か、など）に応じたものにする必要がある。そこで、音響施設の音響環境や利用目的の違いに対応できるよう、指向角の異なるスピーカシステムを、設置数当たり複数台準備することも考えられるが、コストが嵩んでしまう。この点、上記のような指向角を調整可能な音波指向角度変更用アダプターホーン（ホーン部）を有するスピーカシステムを用いれば、設置数当たり１台のスピーカシステムを準備するだけで、音響施設の音響環境等に適した指向角に調整することができる。
しかしながら、このようなスピーカシステムにおいて、アダプターホーンの上側面と下側面との開口角度（ホーン部の開口角度）を変更して指向角を調整した場合、視聴ポイントにおける音量や周波数特性も変化することになる。このため、視聴者に対し、狙いとする音量および周波数特性を有する音を聴かせることができず、問題となる。

本発明は、音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度がどの角度に調整されても、視聴ポイントにおける音の音量および周波数特性が変わらないようにすることができる音制御装置および音制御方法を提供することを目的としている。

本発明の音制御装置は、音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度を検出する角度検出部と、角度検出部で検出した開口角度の変化に応じ、音量および周波数特性を補正する補正部と、を備えたことを特徴とする。
この場合、補正部は、周波数帯域ごとに音量および周波数特性を補正することが好ましい。
この場合、角度検出部は、水平方向におけるホーン部の開口角度と、垂直方向におけるホーン部の開口角度と、を検出することが好ましい。
この場合、補正部は、開口角度に応じ、予め定められた補正値を適用することが好ましい。

本発明の音制御方法は、音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度の変化に応じ、音量および周波数特性を補正することを特徴とする。

この構成によれば、ホーン部の開口角度（ホーン角）の変化に応じ、音量および周波数特性を補正する。このため、音の指向角を調整するために、ホーン部の開口角度が変更された場合にも、変更後の開口角度に応じた音量および周波数特性に補正された音が発せられる。したがって、音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度がどの角度に調整されても、視聴ポイントにおける音の音量および周波数特性が変わらないようにすることができる。

上記の音制御装置において、開口角度が変更できるようにホーン部を駆動する駆動部を、さらに備え、角度検出部は、ホーン部の駆動量を検出し、検出した駆動量に基づいて、開口角度を求めることが好ましい。

この構成によれば、角度検出部が、駆動部によるホーン部の駆動量を検出することで、ホーン部の開口角度を求めることができる。
また、角度検出部は、出力された音の音量を検出する音検出部を、有し、開口角度の変化前に検出した音量と開口角度の変化後に検出した音量とを比較して、開口角度を求めるようにしてもよい。

本発明の他の音制御装置は、音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度を、ユーザが入力するための入力部と、入力された開口角度に基づいて、ホーン部を駆動する駆動部と、入力された開口角度に基づいて、音量および周波数特性を補正する補正部と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、入力されたホーン部の開口角度に基づいて音量および周波数特性を補正する。このため、音源から発せられた音の指向角を調整するために、ホーン部の開口角度をユーザが入力して開口角度が変更された場合にも、変更後の開口角度に応じた音量および周波数特性に補正した音が発せられる。したがって、音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度がどの角度に調整されても、視聴ポイントにおける音の音量および周波数特性が変わらないようにすることができる。

本発明の第１実施形態に係る音出力システムの構成図である。 音出力システムにおけるホーン部の構成を模式的に示す図であって、（ａ）は開口角度が狭いときの平面図および側面図、（ｂ）は（ａ）よりも開口角度が広いときの平面図および側面図である。 （ａ）はホーン部の開口角度と音圧との関係を示した図、（ｂ）はホーン部の開口角度ごとの周波数特性を示した図である。 第１実施形態の音出力システムの音制御装置において、ホーン部の開口角度の変更に伴う音量および周波数特性を補正する処理を示すフローチャートである。 （ａ）は補正前におけるホーン部の開口角度に対する周波数特性を示した図、（ｂ）は補正用フィルタを示した図、（ｃ）は（ｂ）の補正用フィルタにより補正した後におけるホーン部の開口角度に対する周波数特性を示した図である。 音出力システムにおけるホーン部の変形例を模式的に示す図であって、（ａ）は縦方向の開口角度および横方向の開口角度が狭いときの平面図および側面図、（ｂ）は（ａ）よりも縦方向の開口角度を広くしたときの平面図および側面図、（ｃ）は（ｂ）よりも横方向の開口角度を広くしたときの平面図および側面図である。 変形例のホーン部において、縦方向の開口角度に応じて左側板および右側板が扇様に開閉する状態を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る音出力システムの構成図である。 第２実施形態の音出力システムの音制御装置において、ホーン部の開口角度の変更に伴う音量および周波数特性を補正する処理を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る音出力システムの構成図である。 第３実施形態の音出力システムの音制御装置において、ホーン部の開口角度の変更に伴う音量および周波数特性を補正する処理を示すフローチャートである。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る音出力システムについて説明する。この音出力システムは、例えば、クラブ等の音響施設に設置され、すべての視聴ポイントで音量および周波数特性が均一となるように、指向角が調整されると共に、指向角の調整に伴って変化する音量や周波数特性の乱れを補正するものである。

図１に示すように、音出力システム１は、スピーカシステム１０と、スピーカシステム１０に出力する音声信号を制御する音制御装置２０と、ＣＤ（Compact Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリなどの各種デバイスから再生した音声信号を音制御装置２０に出力する再生装置３０とを備えている。

スピーカシステム１０は、スピーカユニット１１（ドライバユニット）と、ホーン部１２とを備えている。なお、スピーカユニット１１の向きを遠隔操作で変更可能とすれば、特に天吊り等の手が届かないところにスピーカシステム１０が設置されている場合に便利である。

スピーカユニット１１は、音制御装置２０から入力した音声信号に基づいて音を発生する音源となる。ホーン部１２は、スピーカユニット１１の前面に設けられ、スピーカユニット１１から発せられた音を拡声する。

図２に示すように、ホーン部１２は、前方を横に細長く開口したディフラクションホーンであって、縦方向（垂直方向）の開口角度（０度）は固定であるが、横方向（水平方向）の開口角度θが所定の範囲内で変更可能に構成されており、これにより、スピーカユニット１１から発せられた音の横方向における指向角が調整されるようになっている。

ホーン部１２は、平面視略扇状で中空の厚板状に形成されたホーン本体１５と、ホーン本体１５内に設けられ、互いに開口角度θを為す左側板１６および右側板１７とを有している。左側板１６および右側板１７は、それぞれ後端部において、縦方向に延びる支持軸（図示省略）に回動（搖動）可能に軸支されており、左側板１６および右側板１７が回動することで、ホーン部１２の開口角度θが変更される。

音制御装置２０は、駆動部１３と、駆動量検出部１４と、信号処理部２１と、アンプ部２２とを備えている。駆動部１３は、モータおよびギア列等で構成されており、左側板１６および右側板１７を左右に回動させる。より具体的には、駆動部１３は、スピーカユニット１１の中心軸Ｃに対する左側板１６の角度と右側板１７の角度とが等しくなるようにして、左側板１６および右側板１７を回動させる。なお、駆動部１３は、例えば、ユーザによる駆動ボタンのＯＮ／ＯＦＦ操作に基づいて、左側板１６および右側板１７を回動させるが、上記のスピーカユニット１１の向きと同様に、遠隔操作可能とすることが好ましい。

駆動量検出部１４は、例えば、駆動部１３を構成するギア（あるいはモータ）の回転量を検出するセンサで構成され、検出した回転量を、ホーン部１２の駆動量として音制御装置２０に出力する。なお、駆動量検出部１４としては、左側板１６や右側板１７の回動位置を直接的に検出するものでもよく、例えば、中心軸Ｃに対する左側板１６の角度を検出する角度センサを用い、検出した左側板１６の角度を音制御装置２０に出力するようにしてもよい。

図３に示すように、ホーン部１２の開口角度θが変更されると、視聴ポイントにおける音量（音圧）や周波数特性も変化する。そこで、音出力システム１では、音制御装置２０により、開口角度θに応じ、スピーカユニット１１に出力する音声信号の音量および周波数特性を補正するようにしている。なお、図３および図５に示すグラフは、スピーカユニット１１（ドライバユニット）として、ＴＡＤ ＴＤ−４００２（パイオニア社）を用い、ホーン部１２として、図２に示したようなディフラクションホーン（ホーン径：０．４ｍ、ホーン開口部高さ：５０ｍｍ）を用い、視聴ポイントまでの距離（ホーン部１２の後端からマイクまでの距離）を１ｍとして測定したものである。

信号処理部２１は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）で構成されており、駆動量検出部１４から入力したホーン部１２の駆動量に基づいてホーン部１２の開口角度θを取得し、取得した開口角度θに基づいて、スピーカユニット１１から出力される音の音量および周波数特性を補正するための音量補正値および周波数補正値を算出する。

すなわち、信号処理部２１は、駆動量検出部１４から入力した駆動量に基づいて、開口角度θの変化量を算出する。また、信号処理部２１には、その時々のホーン部１２の開口角度θが記録されており、記録されている開口角度θと開口角度θの変化量とに基づいて、ホーン部１２の開口角度θを算出する。さらに、信号処理部２１には、ホーン部１２の開口角度θと、音量補正値および周波数補正値とを対応付けた補正テーブルが格納されており、算出した開口角度θに対応する音量補正値および周波数補正値を補正テーブルから算出する。この補正テーブルにおける音量補正値および周波数補正値は、仮想上の音響施設において、ホーン部１２がどの開口角度θであっても、視聴ポイントにおいて、スピーカシステム１０から発せられた音の音量および周波数特性が均一化されるように、あらかじめ設定されたものである。周波数補正値は、具体的には、周波数特性の乱れを補正するフィルタ等の設定値である。この場合、信号処理部２１は、周波数帯域ごとに音量および周波数特性を補正すべく、周波数帯域ごとに音量補正値および周波数補正値を算出することが好ましい。
なお、音響施設ごとに最適化された補正処理を行うべく、音出力システム１が実際に設置される音響施設において、スピーカシステム１０からテスト用音声（例えばピンクノイズ）を出力し、それを収音した結果に基づいて、補正テーブルを作成するようにしてもよい。

さらに、信号処理部２１は、算出した音量補正値および周波数補正値に基づいて、再生装置３０から入力した音声信号を補正し、補正した音声信号をアンプ部２２に出力する。アンプ部２２は、信号処理部２１から入力した音声信号に対して増幅処理を行い、増幅された音声信号をスピーカユニット１１に出力する。

図４を参照して、音制御装置２０において、ホーン部１２の開口角度θの変更に伴う音量および周波数特性を補正する処理について説明する。まず、音出力システム１が設置される音響施設の音響環境等に適した指向角となるように、ユーザの操作に基づいて、駆動部１３がホーン部１２を駆動し、ホーン部１２の開口角度θを変更する（Ｓ１１）。開口角度θが変更されると、信号処理部２１が、駆動量検出部１４から入力したホーン部１２の駆動量に基づいて、ホーン部１２の開口角度θの変化量を算出する（Ｓ１２）。そして、信号処理部２１が、算出した開口角度θの変化量と記憶されている開口角度θとから、変更後の開口角度θを算出すると共に（Ｓ１３）、変更後の開口角度θに対応する音量補正値および周波数補正値を補正テーブルから算出する（Ｓ１４）。なお、信号処理部２１は、記憶されていた開口角度θを、変更後の開口角度θに更新する。

続いて、信号処理部２１が、算出した音量補正値および周波数補正値に基づいて、再生装置３０から入力した音声信号を補正し（Ｓ１５）、これをアンプ部２２に出力する。そして、アンプ部２２が、信号処理部２１から入力した音声信号に対して増幅処理を行い（Ｓ１６）、増幅された音声信号をスピーカユニット１１に出力する。

図５に示すように、補正前には、ホーン部１２の開口角度θが４５度の場合と９０度の場合とで、視聴ポイントにおける音の周波数特性が異なっているが（図５（ａ）参照）、上記したように、算出した周波数補正値（を設定した補正用フィルタ；図５（ｂ）参照）に基づいて音声信号を補正することで、ホーン部１２の開口角度θが４５度の場合と９０度の場合とで、視聴ポイントにおける音の周波数特性が略同一となる（図５（ｃ）参照）。

以上のように、本実施形態の音制御装置２０によれば、音の指向角を調整可能なホーン部１２の開口角度θがどの角度に調整されても、視聴ポイントにおける音の音量および周波数特性が変わらないようにすることができる。なお、スピーカシステム１０が、駆動部１３や駆動量検出部１４を備えた構成であってもよい。また、音制御装置２０が、スピーカユニット１１およびホーン部１２を備えた構成であってもよい。

また、本実施形態では、ホーン部１２の開口角度θが変更される方向を横方向としたが、当然ながら、この方向に限定されるものではなく、例えば、本実施形態とは逆に、ホーン部１２の開口角度θが変更される方向を縦方向としてもよい。

さらに、図６に示したホーン部１２のように、縦方向における開口角度θ１と、横方向における開口角度θ２との双方を変更可能とし、開口角度θ１および開口角度θ２のそれぞれに基づいて、スピーカユニット１１から発せられる音の音量および周波数特性を補正する構成としてもよい。この変形例に係るホーン部１２は、互いに開口角度θ１を為す上側板１８および下側板１９と、上側板１８および下側板１９の間に設けられ、互いに開口角度θ２を為す左側板１６および右側板１７とを有している。上側板１８および下側板１９は、それぞれ後端部において、横方向に延びる支持軸（図示省略）に回動可能に軸支されており、上側板１８および下側板１９が回動することで、ホーン部１２の開口角度θ１が変更される。同様に、左側板１６および右側板１７は、それぞれ後端部において、縦方向に延びる支持軸（図示省略）に回動可能に軸支されており、左側板１６および右側板１７が回動することで、ホーン部１２の開口角度θ２が変更される。

図７に示すように、左側板１６および右側板１７は、複数の細長い板状部材１６ａを重ねて構成されおり、開口角度θ１の拡縮に伴って、一方の端部を支点に扇様に開閉するようになっている。あるいは、扇子紙のように開閉可能に折りたたんだもので構成してもよい。前者のものは、左側板１６や右側板１７に段部（板状部材１６ａ相互間の段差）が生ずるが、開口角度θ１を連続可変可能である。後者のものは、開口角度θ１の連続可変は不可であるが、左側板１６や右側板１７に段部が生ずることがない。

次に、本発明の第２実施形態に係る音出力システムについて説明する。第２実施形態の音出力システムは、上記の第１実施形態と略同様の構成であるが、ホーン部の開口角度を求めるために、ホーン部の駆動量を検出する代わりに、ホーン部の開口角度の変化前後において、スピーカユニット１１から発せられた音の音量の変化量を検出する点で相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、第２実施形態および後述する第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成部分については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、第１実施形態と同様の構成部分について適用される変形例は、第２実施形態や第３実施形態についても同様に適用される。

図８に示すように、第２実施形態の音出力システム１は、音制御装置２０が、駆動量検出部１４に代えて、スピーカユニット１１から発せられた音を収音するマイク部２１４を備えている。マイク部２１４は、収音した音に基づくマイク信号をアンプ部２２に出力する。アンプ部２２は、信号処理部２１で処理可能なレベルまでマイク信号を増幅し、増幅したマイク信号を信号処理部２１に出力する。なお、音制御装置２０が予めマイク部２１４を備えていてもよく、外付けマイクをマイク部２１４として機能させてもよい。

信号処理部２１は、入力したマイク信号に基づいてホーン部１２の開口角度θを算出し、算出した開口角度θに基づいて、スピーカユニット１１から出力される音の音量および周波数特性を補正するための音量補正値および周波数補正値を取得する。すなわち、信号処理部２１は、ホーン部１２の開口角度θが変化する前に、入力したマイク信号に基づいて、収音された音の音量（変化前音量）を検出する。また、信号処理部２１は、ホーン部１２の開口角度θが変化した後、入力したマイク信号に基づいて、収音された音の音量（変化後音量）を検出する。信号処理部２１には、上記の補正テーブルに加え、変化前音量に対する変化後音量の割合と、ホーン部１２の開口角度θとを関連付けた音量テーブルが格納されている。そして、信号処理部２１は、算出した変化前音量および変化後音量を比較して、その割合に対応した開口角度θを音量テーブルから算出する。変化前音量、変化後音量および音量テーブルは、全帯域の音量値もしくは指定周波数における複数の音量値を用いる。信号処理部２１は、このようにして算出した開口角度θに基づいて、第１実施形態と同様に、音量補正値および周波数補正値を補正テーブルから算出する。

図９を参照して、第２実施形態の音制御装置２０において、ホーン部１２の開口角度θの変更に伴う音量および周波数特性を補正する処理について説明する。まず、信号処理部２１が、マイク部２１４からアンプ部２２を介して入力したマイク信号に基づいて変更前音量を検出する（Ｓ２０）。続いて、ユーザの操作に基づいて、ホーン部１２の開口角度θを変更する（Ｓ２１）。次に、信号処理部２１が、マイク部２１４からアンプ部２２を介して入力したマイク信号に基づいて変更後音量を検出する（Ｓ２２）。続いて、信号処理部２１が、算出した変更前音量および変更後音量を比較して、変更後の開口角度θを算出する（Ｓ２３）。

以下、第１実施形態と同様にして、信号処理部２１が、算出した開口角度θに基づいて、音量補正値および周波数補正値を算出し（Ｓ２４）、信号処理部２１が、算出した音量補正値および周波数補正値に基づいて、再生装置３０から入力した音声信号を補正し（Ｓ２５）、これをアンプ部２２に出力する。そして、アンプ部２２が、信号処理部２１から入力した音声信号に対して増幅処理を行い（Ｓ２６）、増幅された音声信号をスピーカユニット１１に出力する。以上のように、第２実施形態の音制御装置２０についても、音の指向角を調整可能なホーン部１２の開口角度θがどの角度に調整されても、視聴ポイントにおける音の音量および周波数特性が変わらないようにすることができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る音出力システムについて説明する。第３実施形態の音出力システムは、上記の第１実施形態と略同様の構成であるが、ユーザが入力した開口角度に基づいて、ホーン部の開口角度が変更される点で相違する。

図１０に示すように、第３実施形態の音出力システム１は、音制御装置２０が、ユーザがホーン部１２の開口角度θを入力するための入力部３２３を備えている。もちろん、入力部３２３を、スピーカシステム１０に設けてもよく、スピーカシステム１０や音制御装置２０とは別に設けてもよい。入力された開口角度θは、駆動部１３および信号処理部２１に出力される。駆動部１３は、入力部３２３から入力した開口角度θに基づいて、ホーン部１２を駆動する。一方、駆動量検出部１４は、第３実施形態では省略される。

図１１を参照して、第３実施形態の音制御装置２０において、ホーン部１２の開口角度θの変更に伴う音量および周波数特性を補正する処理について説明する。まず、ユーザが、変更しようとする開口角度θを、入力部３２３により入力する（Ｓ３０）。これにより、駆動部１３が、入力された開口角度θに基づいて、ホーン部１２を駆動し、開口角度θが変更される（Ｓ３１）。また、信号処理部２１が、入力された開口角度θに基づいて、音量補正値および周波数補正値を補正テーブルから算出する（Ｓ３４）。以下、第１実施形態と同様にして、信号処理部２１が、算出した音量補正値および周波数補正値に基づいて、再生装置３０から入力した音声信号を補正し（Ｓ３５）、これをアンプ部２２に出力する。そして、アンプ部２２が、信号処理部２１から入力した音声信号に対して増幅処理を行い（Ｓ３６）、増幅された音声信号をスピーカユニット１１に出力する。以上のように、第３実施形態の音制御装置２０についても、音の指向角を調整可能なホーン部１２の開口角度θがどの角度に調整されても、視聴ポイントにおける音の音量および周波数特性が変わらないようにすることができる。

１：音出力システム、１０：スピーカシステム、１１：スピーカユニット、１２：ホーン部、１３：駆動部、１４：駆動量検出部、１５：ホーン本体、１６：左側板、１６ａ：板状部材、１７：右側板、１８：上側板、１９：下側板、２０：音制御装置、２１：信号処置部、２２：アンプ部、３０：再生装置、２１４：マイク部、３２３：入力部、Ｃ：中心軸、θ：開口角度

Claims (8)

1. 音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度を検出する角度検出部と、
   前記角度検出部で検出した前記開口角度の変化に応じ、音量および周波数特性を補正する補正部と、
   を備えたことを特徴とする音制御装置。
2. 前記補正部は、周波数帯域ごとに音量および周波数特性を補正することを特徴とする請求項１に記載の音制御装置。
3. 前記角度検出部は、水平方向における前記ホーン部の開口角度と、垂直方向における前記ホーン部の開口角度と、を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の音制御装置。
4. 前記補正部は、前記開口角度に応じ、予め定められた補正値を適用することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の音制御装置。
5. 前記開口角度が変更できるように前記ホーン部を駆動する駆動部を、さらに備え、
   前記角度検出部は、前記ホーン部の駆動量を検出し、検出した前記駆動量に基づいて、前記開口角度を求めることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の音制御装置。
6. 前記角度検出部は、出力された音の音量を検出する音検出部を、有し、前記開口角度の変化前に検出した音量と前記開口角度の変化後に検出した音量とを比較して、前記開口角度を求めることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の音制御装置。
7. 音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度を、ユーザが入力するための入力部と、
   入力された前記開口角度に基づいて、前記ホーン部を駆動する駆動部と、
   入力された前記開口角度に基づいて、音量および周波数特性を補正する補正部と、
   を備えたことを特徴とする音制御装置。
8. 音の指向角を調整可能なホーン部の開口角度の変化に応じ、音量および周波数特性を補正することを特徴とする音制御方法。

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