JP2014220614A - Sound signal processing device, sound reproduction apparatus and sound signal processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のスピーカを直線状に配列したスピーカアレイを駆動する技術に関する。 The present invention relates to a technique for driving a speaker array in which a plurality of speakers are linearly arranged.
多数のスピーカユニットを平面状や直線状に配置したスピーカアレイ装置は、スピーカアレイの手前側や奥側に設定した仮想音源からの波面を再現することができ、3次元的な音の方向感と距離感を聴取者に与えることができる。しかし、複数の直線スピーカアレイを組み合わせて聴取者に音像を与える際、聴取者の位置によっては、音像が所望の位置に定位しないことが起こりうる。
以下、従来技術の説明とともに、その問題点について説明する。
A speaker array device in which a large number of speaker units are arranged in a plane or a straight line can reproduce the wavefront from a virtual sound source set on the front side or the back side of the speaker array, and has a three-dimensional sound direction sense. A sense of distance can be given to the listener. However, when a sound image is given to a listener by combining a plurality of linear speaker arrays, the sound image may not be localized at a desired position depending on the position of the listener.
Hereinafter, the problem will be described together with the description of the prior art.
スピーカアレイを用いて原音場の物理特性を再現し、所望の音像定位を与える技術として、波面合成法(Wave Field Synthesis:WFS)による信号処理がある(例えば、非特許文献1参照)。WFSは原音場の物理特性を、閉曲面で囲んだ領域において再現する理論である。図1(a)に示すように、原音場の境界面S上の複数の位置で、1次音源SFからの到来音Sn(ω)を観測する。そして、図1(b)に示すように、そこから計算される駆動信号Qn(ω)を境界面S上で再生することで、例えば、境界面Sに囲まれた閉領域内部で物理的に等価な波面を再現する。これによって、当該閉領域の内部である再現音場内の聴取者Lは、原音場において聴取者Lが認識する1次音源SFの位置に音源があるかのごとく認識することができる。ここで、各信号の添字のnは、対応する観測位置の番号を示す。
なお、「ω」は角周波数を示し、到来音Sn(ω)及び駆動信号Qn(ω)は角周波数ωの関数として表わされる。以下、「ω」の記載は省略することがある。
As a technique for reproducing a physical characteristic of an original sound field using a speaker array and giving a desired sound image localization, there is signal processing by a wave field synthesis method (WFS) (see, for example, Non-Patent Document 1). WFS is a theory that reproduces the physical characteristics of an original sound field in a region surrounded by a closed curved surface. As shown in FIG. 1A, the incoming sound S n (ω) from the primary sound source SF is observed at a plurality of positions on the boundary surface S of the original sound field. Then, as shown in FIG. 1B, the drive signal Q n (ω) calculated therefrom is reproduced on the boundary surface S, for example, within the closed region surrounded by the boundary surface S. Reproduce the wavefront equivalent to. As a result, the listener L in the reproduced sound field inside the closed region can recognize the sound source as if there is a sound source at the position of the primary sound source SF recognized by the listener L in the original sound field. Here, the subscript n of each signal indicates the number of the corresponding observation position.
“Ω” indicates an angular frequency, and the incoming sound S n (ω) and the drive signal Q n (ω) are expressed as a function of the angular frequency ω. Hereinafter, the description of “ω” may be omitted.
ここで、1次音源SFからの到来音は、実際に境界面S上に配置した複数のマイクロホンMCn(図1(a)において「○」で図示。nは前記した観測位置に対応するマイクロホンの番号である。)によって収録されることも、設定した1次音源SFの位置と複数のスピーカユニットSPn(図1(b)において「△」で図示。nは前記した観測位置に対応するスピーカの番号である。)の配列であるスピーカアレイの位置関係から計算機上で求められることもある。 Here, the incoming sound from the primary sound source SF is actually indicated by a plurality of microphones MC n (“◯” in FIG. 1A) arranged on the boundary surface S. n is a microphone corresponding to the observation position described above. The position of the set primary sound source SF and a plurality of speaker units SP n (indicated by “Δ” in FIG. 1B. N corresponds to the observation position described above). It may be obtained on a computer from the positional relationship of the speaker array which is an array of the speaker numbers.
後者で設定される1次音源は、仮想音源とも呼ばれる。スピーカアレイを構成する各スピーカユニットSPnに対する駆動信号Qnは,仮想音源SVの再生信号S(ω)に、仮想音源SVの位置からスピーカユニットSPnまでの経路長に依存した時間遅延と振幅減衰とを付与することで計算される。 The primary sound source set in the latter is also called a virtual sound source. Drive signal Q n for the speaker units SP n constituting the speaker array, the reproduction signal S of the virtual sound source SV (omega), the time delay and amplitude that depends on the path length from the position of the virtual sound source SV to the speaker unit SP n Calculated by adding attenuation.
一般にWFSは閉曲面ではなく、有限平面状や直線状に複数のスピーカユニットSPnを配置したスピーカアレイで実装されることが多い。例えば、図2に示すように、N個のスピーカユニットSPn(n=1〜N)を、配置間隔Δxで等間隔に、x軸上に直線状に配列した直線スピーカアレイSPAの場合、空間上の位置rnに配置されたスピーカユニットSPnに対する駆動信号Qn(ω)は、式(1)として与えることができる。 Generally WFS not a closed surface, it is often implemented in a speaker array in which a plurality of speaker units SP n finite flat and straight. For example, as shown in FIG. 2, in the case of a linear speaker array SPA in which N speaker units SP n (n = 1 to N) are arranged linearly on the x-axis at equal intervals with the arrangement interval Δx, drive signal Q n for the speaker units SP n located at a position r n of the upper (omega) can be given as an expression (1).
また、式(1)において、jは虚数単位であり、cは空気中の音速を表し、φnは位置r0から直線スピーカアレイが配列する直線(すなわち、x軸)へ下ろした垂線とベクトル(rn−r0)とのなす角度(すなわち、位置r0から見たスピーカユニットSPnの配置方向を示す角度)を表す。また、S(ω)は周波数空間で記述された仮想音源SVの再生信号を、G0(φ,θ,ω)は仮想音源SVの指向特性を、Gn(φ,θ,ω)はスピーカユニットSPnの指向特性を表す。
なお、指向特性G0,Gnは、zy平面(垂直面)となす角度である方位角φ、xz平面(水平面)となす角度である仰角θ、及び角周波数ωの関数として表わされる。また、仰角θが負値の場合は俯角を示すが、特に断らない限り本明細書では俯角の場合も含めて仰角θと称する。
In equation (1), j is an imaginary unit, c represents the speed of sound in the air, and φ n is a vertical line and vector drawn from the position r 0 to the straight line (ie, the x axis) on which the linear speaker array is arranged. An angle formed with (r n −r 0 ) (that is, an angle indicating the arrangement direction of the speaker unit SP n viewed from the position r 0 ). S (ω) is a reproduction signal of the virtual sound source SV described in the frequency space, G 0 (φ, θ, ω) is a directivity characteristic of the virtual sound source SV, and G n (φ, θ, ω) is a speaker. It represents the directivity of the unit SP n.
The directivity characteristics G 0 and G n are expressed as a function of an azimuth angle φ that is an angle with the zy plane (vertical plane), an elevation angle θ that is an angle with the xz plane (horizontal plane), and an angular frequency ω. Further, when the elevation angle θ is a negative value, it indicates a depression angle, but unless otherwise specified, in this specification, the elevation angle θ is also included including the depression angle.
これにより、式(1)で算出される駆動信号Qnを直線スピーカアレイSPAを用いて再生すると、仮想音源SVの位置と直線スピーカアレイSPAが配列する直線とがなす平面上にいる聴取者Lに対して、原音場と同じ波面を与えることができ、直線スピーカアレイSPAの奥行方向も含めた音像定位の制御を行うことができる。 Thus, when the drive signal Q n calculated by the expression (1) is reproduced using the linear speaker array SPA, the listener L who is on the plane formed by the position of the virtual sound source SV and the straight line arranged by the linear speaker array SPA. On the other hand, the same wavefront as that of the original sound field can be provided, and the sound image localization including the depth direction of the linear speaker array SPA can be controlled.
しかし、映像と音響とを同時に提示するメディアにおいては、映像を表示するディスプレイ又はスクリーンが聴取者Lの正面に位置し、一般に直線スピーカアレイSPAはディスプレイ等の外側の周辺部に配置される。このため、図3(b)に示すように、聴取者Lの位置は設定した仮想音源SV0の位置と直線スピーカアレイSPAが配列する直線とがなす平面上(図3において、xz平面上)ではなくなる。直線スピーカアレイSPAは、図3(a)に示すように、聴取者Lの左右方向(x軸方向)には仮想音源SV0から放射されたものと等価な波面を再現することができる。しかし、直線スピーカアレイSPAは、図3(b)に示すように、スピーカユニットSPが配列する直線について回転対称な波面を再現するため、上下方向(y軸方向)については、あくまで聴取位置から見た直線スピーカアレイSPAの方向に仮想音源SVLが認識される。 However, in media that simultaneously present video and sound, the display or screen that displays the video is positioned in front of the listener L, and the linear speaker array SPA is generally arranged at the outer periphery of the display or the like. Therefore, as shown in FIG. 3 (b), the listener L position setting virtual sound source SV 0 position and the linear loudspeaker array SPA is a plane formed by the straight line arrangement (3, on the xz plane) Is not. Linear speaker array SPA, as shown in FIG. 3 (a), the listener in the horizontal direction of the L (x-axis direction) can be reproduced equivalent wavefront to that emitted from a virtual sound source SV 0. However, as shown in FIG. 3B, the linear speaker array SPA reproduces a rotationally symmetric wavefront with respect to the straight line in which the speaker units SP are arranged, so that the vertical direction (y-axis direction) is only viewed from the listening position. virtual sound source SV L in the direction of the linear loudspeaker array SPA is recognition.
この制約を解消するため、図4のように高さを変えた2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2を平行に配置して、3次元的な音場再現を試みた事例が存在する(例えば、非特許文献2参照)。この手法は上層と下層とに配置された直線スピーカアレイSPA1,SPA2のそれぞれに仮想音源SV1,SV2を設定して再現音場を作り、これら2つの仮想音源SV1,SV2を用いたパンニングにより虚音像SIを生じさせ、直線スピーカアレイSPA1,SPA2を配置できないディスプレイDSPが配置された方向からの到来音として聴取者に知覚させるものである。 In order to eliminate this restriction, there is an example in which two linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 having different heights are arranged in parallel as shown in FIG. 4 and three-dimensional sound field reproduction is attempted ( For example, refer nonpatent literature 2). In this method, a virtual sound source SV 1 , SV 2 is set for each of the linear speaker arrays SPA 1 , SPA 2 arranged in the upper layer and the lower layer to create a reproduction sound field, and these two virtual sound sources SV 1 , SV 2 are set. The virtual sound image SI is generated by the used panning, and is made to be perceived by the listener as an incoming sound from the direction in which the display DSP in which the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 cannot be arranged is arranged.
なお、本明細書では、直線スピーカアレイSPA1,SPA2の駆動信号Qnを計算するための原音場の音源を「仮想音源」(SV1,SV2)と呼び、仮想音源SV1,SV2のパンニングによって聴取者Lに与えられる音像を「虚音像」(SI)と呼んで区別することとする。 In this specification, the sound source of the original sound field for calculating the drive signals Q n of the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 is called “virtual sound source” (SV 1 , SV 2 ), and the virtual sound sources SV 1 , SV 2 The sound image given to the listener L by the panning of 2 is called “virtual sound image” (SI) to be distinguished.
仮想音源SV1,SV2のパンニングで虚音像SIを作る場合も、聴取者Lの位置によって認識される仮想音源SV1,SV2の位置が変わることは問題となる。図5に示すように、位置rAにいる聴取者Lに対して仮想音源SVAを設定し、駆動信号Qnにより音場を再生しても、聴取者Lが位置rB(位置rAに対して下方)や位置rC(位置rBに対して左方)などに動いた場合に、認識される仮想音源SVB,SVCの位置は仮想音源SVAの位置とは異なることが知られている(非特許文献3参照)。 Even when making imaginary sound image SI in a virtual source SV 1, SV 2 panning, the position of the virtual sound source SV 1, SV 2, which is recognized by the position of the listener L is changed is problematic. As shown in FIG. 5, even if the virtual sound source SV A is set for the listener L at the position r A and the sound field is reproduced by the driving signal Q n , the listener L is positioned at the position r B (position r A The position of the recognized virtual sound sources SV B and SV C is different from the position of the virtual sound source SV A when moving to a position r C (downward with respect to the position r) (leftward with respect to the position r B ). It is known (see Non-Patent Document 3).
図6に示すように、従来の平行に配置された直線スピーカアレイSPA1,SPA2による仮想音源SVA1,SVA2でパンニングを行って3次元空間上に虚音像を作り出す場合、聴取者Lの位置によって虚音像の奥行方向(z軸方向)の位置が変わってしまう。例えば、聴取者Lが位置rAにおいて聴取したときに、聴取者Lから見て直線スピーカアレイSPA1,SPA2の後方の位置raに虚音像SIAを作るよう仮想音源SVA1,SVA2の位置を設定しても、聴取者Lが位置rBに移動すると、上下の直線スピーカアレイSPA1,SPA2に対する仰角と俯角とが変化する。このため、位置rBで認識される仮想音源SVA1’,SVA2’の位置は、仮想音源SVA1,SVA2の位置からそれぞれ対応する直線スピーカアレイSPA1,SPA2が配列する直線回りに回転移動した位置に変化するため、パンニングによって生じる虚音像SIBの位置も位置raから位置rbに変化してしまう。 As shown in FIG. 6, in the case where panning is performed with virtual sound sources SV A1 and SV A2 using the conventional linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 arranged in parallel, a virtual sound image is created in a three-dimensional space. The position in the depth direction (z-axis direction) of the virtual image changes depending on the position. For example, the listener when L is listening at the position r A listener position behind the linear loudspeaker array SPA 1, SPA 2 as viewed from the L r a imaginary sound image SI to make A virtual sound source SV A1, SV A2 setting the position, listener when L is moved to the position r B, the elevation angle and the depression angle with respect to vertical linear speaker array SPA 1, SPA 2 is changed. Therefore, the positions of the virtual sound sources SV A1 ′, SV A2 ′ recognized at the position r B are around the straight lines where the corresponding linear speaker arrays SPA 1 , SPA 2 are arranged from the positions of the virtual sound sources SV A1 , SV A2 , respectively. to change the rotated movement position, the position of the imaginary sound image SI B caused by panning varies the position r b from the position r a.
本発明は、かかる問題に鑑みて創案されたものであり、スピーカアレイ装置に対する駆動信号を算出する際に、聴取者の位置に応じて振幅係数と時間遅延量とが調整されることにより、所定の奥行方向の位置に音像を生成する駆動信号を算出する音響信号処理装置及びそのプログラム、並びに前記した音響信号処理装置及びスピーカアレイ装置を備えた音響再生装置を提供することを課題とする。 The present invention was devised in view of such a problem, and when calculating a drive signal for the speaker array device, the amplitude coefficient and the time delay amount are adjusted according to the position of the listener, thereby obtaining a predetermined value. It is an object of the present invention to provide an acoustic signal processing device that calculates a drive signal for generating a sound image at a position in the depth direction, a program thereof, and an acoustic reproduction device that includes the acoustic signal processing device and the speaker array device described above.
前記した課題を解決するために、請求項1に記載の音響信号処理装置は、複数のスピーカユニットを直線状に配列した直線スピーカアレイが、一平面内に複数配置されたスピーカアレイ装置を駆動する駆動信号を、WFS(Wavefield Synthesis)理論に基づいて算出する音響信号処理装置であって、虚音像位置設定手段と、聴取位置取得手段と、仮想音源位置算出手段と、駆動信号算出手段と、を備えることとした。 In order to solve the above-described problem, the acoustic signal processing device according to claim 1 drives a speaker array device in which a plurality of linear speaker arrays in which a plurality of speaker units are arranged in a straight line are arranged in one plane. An acoustic signal processing device that calculates a drive signal based on WFS (Wavefield Synthesis) theory, comprising: a virtual sound image position setting unit; a listening position acquisition unit; a virtual sound source position calculation unit; and a drive signal calculation unit. I decided to prepare.
かかる構成によれば、音響信号処理装置は、虚音像位置設定手段によって、前記スピーカアレイ装置によって再生される音響を聴取する際に認識される虚音像位置を設定する。また、音響信号処理装置は、聴取位置取得手段によって、前記スピーカアレイ装置によって再生される音響を聴取する位置である聴取位置の情報を取得する。
また、音響信号処理装置は、仮想音源位置算出手段によって、前記虚音像位置と、前記直線スピーカアレイの配置位置と、前記聴取位置とを用いて、前記直線スピーカアレイ毎についての仮想音源位置を算出する。このとき、前記仮想音源位置算出手段は、前記一平面の法線方向である奥行方向をz軸とし、前記直線スピーカアレイにおいて前記複数のスピーカユニットが配列された方向をx軸とし、前記一平面内においてx軸と直交する方向をy軸とした場合に、y軸方向の位置が、前記聴取位置から前記複数のスピーカユニットが配列された直線に下ろした垂線上又は当該垂線の延長線上であって、z軸方向について前記虚音像と同じ位置におけるy軸方向の位置であり、x軸及びz軸方向の位置が前記虚音像と同じである位置を、当該直線スピーカアレイについての仮想音源位置として算出する。そして、音響信号処理装置は、駆動信号算出手段によって、前記直線スピーカアレイ毎に、当該直線スピーカアレイについての前記仮想音源位置と、当該直線スピーカアレイの配置位置と、前記聴取位置とを用いて、WFS理論に基づいて駆動信号を算出する。
これによって、音響信号処理装置は、前記虚音像位置設定手段によって設定した位置に虚音像を生じさせる駆動信号を、聴取位置に応じて算出する。
According to this configuration, the acoustic signal processing device sets the virtual sound image position recognized when listening to the sound reproduced by the speaker array device, by the virtual sound image position setting unit. The acoustic signal processing device acquires listening position information, which is a position for listening to the sound reproduced by the speaker array device, by the listening position acquisition means.
The acoustic signal processing device calculates a virtual sound source position for each of the linear speaker arrays by using the virtual sound image position, the arrangement position of the linear speaker array, and the listening position by a virtual sound source position calculating unit. To do. At this time, the virtual sound source position calculation means uses the depth direction, which is the normal direction of the one plane, as the z-axis, and sets the direction in which the plurality of speaker units are arranged in the linear speaker array as the x-axis. If the direction perpendicular to the x-axis is the y-axis, the position in the y-axis direction is on a vertical line extending from the listening position to a straight line on which the plurality of speaker units are arranged or on an extension line of the vertical line. Then, a position in the y-axis direction at the same position as the virtual sound image in the z-axis direction, and a position in which the positions in the x-axis and z-axis directions are the same as the virtual sound image are used as virtual sound source positions for the linear speaker array. calculate. And the acoustic signal processing device uses the virtual sound source position for the linear speaker array, the arrangement position of the linear speaker array, and the listening position for each of the linear speaker arrays by the drive signal calculation means, A drive signal is calculated based on the WFS theory.
Accordingly, the acoustic signal processing device calculates a drive signal for generating a virtual sound image at the position set by the virtual sound image position setting unit according to the listening position.
また、請求項2に記載の音響信号処理装置は、請求項1に記載の音響信号処理装置において、前記駆動対象であるスピーカアレイ装置が、2本の直線スピーカアレイが上下方向に離間して平行に配置されたもの、又は4本の直線スピーカアレイの内の2本の直線スピーカアレイが上下方向に離間して平行に配置されるとともに、他の2本の直線スピーカアレイが左右方向に離間して平行に配置されたものとした。 The acoustic signal processing device according to claim 2 is the acoustic signal processing device according to claim 1, wherein the speaker array device to be driven is parallel with two linear speaker arrays spaced apart in the vertical direction. Or two of the four linear loudspeaker arrays are arranged apart in parallel in the vertical direction, and the other two linear loudspeaker arrays are separated in the left-right direction. And arranged in parallel.
かかる構成によれば、音響信号処理装置は、仮想音源位置算出手段によって、スピーカアレイ装置を構成する2本又は4本の直線スピーカアレイのそれぞれに仮想音源位置を算出し、当該仮想音源位置に仮想音源が認識されるように、駆動信号算出手段によって各スピーカユニットに対する駆動信号を算出する。
これによって、音響信号処理装置は、離間して平行に配置された直線スピーカアレイによる仮想音源のパンニングにより、虚音像位置設定手段によって設定した位置に虚音像を生じさせる駆動信号を算出することができる。
According to such a configuration, the acoustic signal processing device calculates the virtual sound source position for each of the two or four linear speaker arrays constituting the speaker array device by the virtual sound source position calculating means, and virtually adds the virtual sound source position to the virtual sound source position. The drive signal for each speaker unit is calculated by the drive signal calculation means so that the sound source is recognized.
As a result, the acoustic signal processing device can calculate a drive signal for generating a virtual sound image at the position set by the virtual image position setting means by panning the virtual sound source by the linear speaker array spaced apart and arranged in parallel. .
請求項3に記載の音響信号処理装置は、請求項1又は請求項2に記載の音響信号処理装置において、前記駆動信号算出手段が、前記スピーカアレイ装置に対する駆動信号を、前記直線スピーカアレイ毎に、式(A)を用いて算出することとした。
かかる構成によれば、音響信号処理装置は、式(A)により、各スピーカユニットに対して、聴取位置に応じた時間遅延と振幅減衰とが調整された駆動信号を算出する。
これによって、音響信号処理装置は、虚音像位置設定手段によって設定した位置に虚音像を生じさせる駆動信号を算出することができる。
According to such a configuration, the acoustic signal processing device calculates a drive signal in which the time delay and the amplitude attenuation according to the listening position are adjusted for each speaker unit according to the equation (A).
As a result, the acoustic signal processing apparatus can calculate a drive signal for generating a virtual sound image at the position set by the virtual sound image position setting means.
請求項4に記載の音響再生装置は、請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の音響信号処理装置と、スピーカアレイ装置と、を備える構成とした。
かかる構成によれば、音響再生装置は、前記音響信号処理装置が算出する駆動信号により前記スピーカアレイ装置を駆動する。
これによって、音響再生装置は、聴取位置に応じた駆動信号により音場を再現し、虚音像位置設定手段によって設定した位置に虚音像を生じさせる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an acoustic reproduction device including the acoustic signal processing device according to any one of the first to third aspects and a speaker array device.
According to such a configuration, the sound reproduction device drives the speaker array device with the drive signal calculated by the sound signal processing device.
As a result, the sound reproduction device reproduces the sound field by the drive signal corresponding to the listening position, and generates a virtual sound image at the position set by the virtual sound image position setting means.
また、請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の音響信号処理装置は、CPU(Central Processing Unit)、記憶手段(例えば、メモリ、ハードディスク)等のハードウェア資源を備えるコンピュータを、前記した各手段として協調動作させるための、音響信号処理プログラムによって実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、光ディスクや磁気ディスク、フラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。 The acoustic signal processing apparatus according to any one of claims 1 to 3 includes a computer including hardware resources such as a CPU (Central Processing Unit) and storage means (for example, a memory and a hard disk). It can also be realized by an acoustic signal processing program for causing each unit to cooperate. This program may be distributed through a communication line, or may be distributed by writing in a recording medium such as an optical disk, a magnetic disk, or a flash memory.
請求項1、請求項4又は請求項5に記載の発明によれば、聴取位置に応じて調整された各直線スピーカアレイについての駆動信号を算出するため、聴取位置に関らず、複数の直線スピーカアレイによる仮想音源のパンニングにより生じる虚音像の位置を一定に保つことができる。
請求項2に記載の発明によれば、駆動信号を算出する対象が平行に配置された直線スピーカアレイであるため、矩形のディスプレイの辺に沿って配置できるスピーカアレイ装置用の駆動信号を算出することができる。
請求項3に記載の発明によれば、聴取位置に応じて適切に調整された、虚音像位置を一定に保つことができる駆動信号を算出することができる。
According to the invention described in claim 1, claim 4 or claim 5, in order to calculate the drive signal for each linear speaker array adjusted according to the listening position, a plurality of straight lines are obtained regardless of the listening position. The position of the virtual sound image generated by panning the virtual sound source by the speaker array can be kept constant.
According to the second aspect of the present invention, since the target for calculating the drive signal is the linear speaker array arranged in parallel, the drive signal for the speaker array device that can be arranged along the side of the rectangular display is calculated. be able to.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to calculate a drive signal that is appropriately adjusted according to the listening position and that can keep the virtual sound image position constant.
以下、本発明の実施形態について、適宜に図面を参照して詳細に説明する。
<第1実施形態>
[音響再生装置の構成]
まず、図7を参照して、第1実施形態に係る音響再生装置の構成について説明する。
図7に示すように、本実施形態に係る音響再生装置100は、複数のスピーカユニットSPを配列して構成されたスピーカアレイ装置1と、当該スピーカアレイ装置1を駆動する駆動信号{Qn(ω)}を算出する音響信号処理装置2とを備えて構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
<First Embodiment>
[Configuration of sound reproduction device]
First, the configuration of the sound reproduction device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, the sound reproducing device 100 according to this embodiment includes a speaker array device 1 configured by arranging a plurality of speaker units SP, and a drive signal {Q n ( and an acoustic signal processing device 2 that calculates ω)}.
スピーカアレイ装置1は、複数のスピーカユニットSPを直線状に配列した2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2によって構成され、2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2は、上下方向(y軸方向)に離間して平行に配置されている。これらの直線スピーカアレイSPA1,SPA2は、例えば、矩形状のディスプレイDSPの上辺及び下辺に沿って配置することができる。 The speaker array apparatus 1, a plurality of speaker units SP are constituted by linear two straight lines speakers arranged in an array SPA 1, SPA 2, two lines speaker array SPA 1, SPA 2 is vertically (y-axis (Direction) and are arranged in parallel. These linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 can be arranged, for example, along the upper side and the lower side of the rectangular display DSP.
音響信号処理装置2は、仮想音源の再生信号としての音響信号S(ω)及びその指向特性G0(φ,θ,ω)を外部から入力し、所定の位置に当該音響信号S(ω)の虚音像が生じるようにスピーカアレイ装置1を駆動する駆動信号{Qn(ω)}をWFS理論に基づいて算出する装置である。 The acoustic signal processing device 2 inputs an acoustic signal S (ω) as a reproduction signal of the virtual sound source and its directivity characteristic G 0 (φ, θ, ω) from the outside, and the acoustic signal S (ω) at a predetermined position. Is a device that calculates a drive signal {Q n (ω)} for driving the speaker array device 1 based on the WFS theory so that a virtual sound image is generated.
[音響信号処理装置の構成]
次に、第1実施形態に係る音響信号処理装置2の詳細な構成について、図7から図9を参照して説明する。
図7に示すように、本実施形態に係る音響信号処理装置2は、虚音像位置設定手段21と、聴取位置取得手段22と、スピーカアレイ情報記憶手段23と、仮想音源位置算出手段24と、駆動信号算出手段25と、を備えて構成されている。
[Configuration of acoustic signal processing apparatus]
Next, a detailed configuration of the acoustic signal processing device 2 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 7, the acoustic signal processing device 2 according to the present embodiment includes a virtual sound image position setting unit 21, a listening position acquisition unit 22, a speaker array information storage unit 23, a virtual sound source position calculation unit 24, Drive signal calculating means 25.
また、本実施形態に係る音響信号処理装置2は、音響信号S(ω)及びその指向特性G0(φ,θ,ω)を入力し、図8に示すように、所定の位置に当該音響信号S(ω)の虚音像SIAが認識されるように、平行に配置された2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2からなるスピーカアレイ装置1を駆動する駆動信号{Qn(ω)}を算出する装置である。
ここで、{Qn(ω)}は、すべてのスピーカユニットSPに対する駆動信号の集合(Q1(ω),Q2(ω),・・・,QN(ω))を示す。
In addition, the acoustic signal processing device 2 according to the present embodiment inputs the acoustic signal S (ω) and its directivity characteristic G 0 (φ, θ, ω), and the acoustic signal processing device 2 according to the present embodiment is placed at a predetermined position as shown in FIG. A drive signal {Q n (ω) for driving the speaker array device 1 composed of two linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 arranged in parallel so that the virtual sound image SIA of the signal S (ω) is recognized. } Is calculated.
Here, {Q n (ω)} indicates a set of drive signals (Q 1 (ω), Q 2 (ω),..., Q N (ω)) for all speaker units SP.
説明を簡単にするために、図8に示すように、2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2はxy平面(平面z=0)上の平行な直線y=yU及び直線y=yV上にそれぞれ複数のスピーカユニットSPが配列されているものとする。
また、聴取者Lの位置rLにおける座標を(xL,yL,zL)とすると、
yU>yL>yV
とする。なお、聴取者Lの位置rLは、図8における聴取者Lの位置rAや位置rBを代表して示したものである。
For simplicity of explanation, as shown in FIG. 8, the two linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 are parallel lines y = y U and line y = y V on the xy plane (plane z = 0). It is assumed that a plurality of speaker units SP are arranged on each of them.
If the coordinates of the listener L at the position r L are (x L , y L , z L ),
y U > y L > y V
And Note that the position r L of the listener L is representative of the position r A and the position r B of the listener L in FIG.
虚音像位置設定手段21は、2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2からなるスピーカアレイ装置1によって聴取者Lに音響信号S(ω)の虚音像SIAを認識させる位置raを設定する手段である。
位置raは、例えば、スピーカアレイ装置を基準とする座標で示され、不図示の通信手段やキーボードなどの入力手段を介して入力される。
虚音像位置設定手段21は、入力した虚音像SIAの位置raの情報を、仮想音源位置算出手段24に出力し、仮想音源位置算出手段24によって仮想音源位置を算出する際に用いられる虚音像位置として設定される。
Imaginary sound image position setting unit 21 sets the position r a to recognize the imaginary sound image SI A of the sound signal S (omega) to the listener L by the speaker array apparatus 1 consisting of two straight lines speaker array SPA 1, SPA 2 Means.
Position r a, for example, represented by coordinates relative to the speaker array apparatus is input through an input means such as communication means, a keyboard (not shown).
Imaginary sound image position setting means 21, the information of the position r a imaginary sound image SI A input, and outputs the virtual sound source position calculation section 24, an imaginary used to calculate the virtual sound source positions by the virtual sound source position calculation section 24 It is set as the sound image position.
聴取位置取得手段22は、聴取者Lの位置rLの情報を取得する手段である。聴取位置取得手段22は、取得した聴取者Lの位置rLの情報を、仮想音源位置算出手段24に出力する。
なお、聴取位置取得手段22は、聴取者Lの位置rLを自動認識するものであってもよく、前記した不図示の入力手段等を介して、聴取者Lの座標を入力するものであってもよく、特に限定されるものではない。
自動認識する手法としては、例えば、ヘッドトラッキング装置等でリアルタイムに取得する手法を用いることができる。
The listening position acquisition means 22 is means for acquiring information on the position r L of the listener L. The listening position acquisition unit 22 outputs the acquired information on the position r L of the listener L to the virtual sound source position calculation unit 24.
The listening position acquisition means 22 may automatically recognize the position r L of the listener L, and inputs the coordinates of the listener L via the above-described input means (not shown). There is no particular limitation.
As a method for automatic recognition, for example, a method for obtaining in real time by a head tracking device or the like can be used.
スピーカアレイ情報記憶手段23は、スピーカアレイ装置1を構成する2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2についての情報であるスピーカアレイ情報を記憶する手段である。スピーカアレイ情報としては、各スピーカユニットSPの配置位置を特定するための配置位置情報及び各スピーカユニットSPの指向特性Gn(φ,θ,ω)が含まれる。スピーカアレイ情報は、仮想音源位置算出手段24及び駆動信号算出手段25によって参照される。 The speaker array information storage means 23 is means for storing speaker array information which is information about the two linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 constituting the speaker array device 1. The speaker array information includes arrangement position information for specifying the arrangement position of each speaker unit SP and directivity characteristics G n (φ, θ, ω) of each speaker unit SP. The speaker array information is referred to by the virtual sound source position calculation unit 24 and the drive signal calculation unit 25.
配置位置情報としては、各直線スピーカアレイSPA1,SPA2についての、スピーカユニットSPが配列する直線の位置yU,yV、配置間隔Δx、スピーカユニットSPの個数N、及び直線スピーカアレイSPA1,SPA2のそれぞれの何れかの端部に配置されるスピーカユニットSP(SP1又はSPN)の位置とすることができる。
また、配置位置情報は、前記した情報を特定できるものであれば他の形態でもよく、例えば、個々のスピーカユニットSPの配置座標の集合であってもよい。
As the arrangement position information, for each of the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 , the positions y U and y V of the straight lines where the speaker units SP are arranged, the arrangement interval Δx, the number N of speaker units SP, and the linear speaker array SPA 1 , SPA 2 can be the position of the speaker unit SP (SP 1 or SP N ) disposed at either end.
Further, the arrangement position information may be in other forms as long as the above-described information can be specified, and may be a set of arrangement coordinates of the individual speaker units SP, for example.
なお、スピーカアレイ情報は、音響信号処理装置2によって駆動信号Qnを算出する前に、前記した不図示の入力手段や通信手段などを介して、予め記憶されているものとする。また、スピーカアレイ情報は、駆動対象であるスピーカアレイ装置に応じて適宜に変更されるものとする。 Note that the speaker array information is preliminarily stored via the input unit or the communication unit (not shown) before the drive signal Q n is calculated by the acoustic signal processing device 2. In addition, the speaker array information is appropriately changed according to the speaker array device to be driven.
仮想音源位置算出手段24は、虚音像位置設定手段21から虚音像SIAの位置raの情報を、聴取位置取得手段22から聴取者Lの位置rLの情報を、スピーカアレイ情報記憶手段23からスピーカアレイ情報を、それぞれ入力し、各直線スピーカアレイSPA1,SPA2についての仮想音源SV1,SV2の位置r01,r02を算出するものである。
仮想音源位置算出手段24は、算出した仮想音源SV1,SV2の位置r01,r02についての情報を駆動信号算出手段25に出力する。
ここで、位置r01,r02は、聴取者Lの位置rLに応じて変化する値である。図8に示した例では、位置r01,r02として、位置rAに対応して、仮想音源SVA1,SVA2の位置rA 01,rA 02が算出され、位置rBに対応して、仮想音源SVB1,SVB2の位置rB 01,rB 02が算出される。
仮想音源SV1,SV2の位置r01,r02の算出方法については後記する。
Virtual sound source position calculation section 24, the information of the position r a imaginary sound image SI A from the imaginary sound image position setting means 21, the information of the position r L of the listener L from the listening position acquisition unit 22, the speaker array information storage means 23 The speaker array information is input from each of the positions, and the positions r 01 and r 02 of the virtual sound sources SV 1 and SV 2 for each of the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 are calculated.
The virtual sound source position calculating unit 24 outputs information about the calculated positions r 01 and r 02 of the virtual sound sources SV 1 and SV 2 to the drive signal calculating unit 25.
Here, the positions r 01 and r 02 are values that change according to the position r L of the listener L. In the example shown in FIG. 8, as the position r 01, r 02, corresponding to the position r A, the position r A 01, r A 02 of the virtual sound source SV A1, SV A2 is calculated, corresponding to the position r B Thus, the positions r B 01 and r B 02 of the virtual sound sources SV B1 and SV B2 are calculated.
A method of calculating the positions r 01 and r 02 of the virtual sound sources SV 1 and SV 2 will be described later.
駆動信号算出手段25は、外部から音響信号S(ω)及び仮想音源SV1,SV2の指向特性G0(φ,θ,ω)を、仮想音源位置算出手段24から仮想音源SV1,SV2の位置r01,r02についての情報を入力し、各直線スピーカアレイSPA1,SPA2を構成するスピーカユニットSP(SP1〜SPN)に対する駆動信号{Qn(ω)}を算出するものである。
駆動信号算出手段25は、算出した駆動信号{Qn(ω)}を、不図示の増幅器などのスピーカユニット駆動手段を介して、直線スピーカアレイSPA1,SPA2の各スピーカユニットSPに出力する。
なお、駆動信号{Qn(ω)}の算出方法については後記する。
Drive signal calculating means 25, the sound signal from the outside S (omega) and the virtual sound source SV 1, SV 2 directional characteristic G 0 (φ, θ, ω ) , and virtual source SV 1, SV from the virtual sound source position calculation section 24 type information about the location r 01, r 02 of 2, and calculates the drive signals {Q n (ω)} for the speaker unit SP constituting each linear loudspeaker array SPA 1, SPA 2 (SP 1 ~SP n) Is.
The drive signal calculation means 25 outputs the calculated drive signal {Q n (ω)} to the speaker units SP of the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 via speaker unit drive means such as an amplifier (not shown). .
A method for calculating the drive signal {Q n (ω)} will be described later.
また、本発明に係る音響信号処理装置2は、CPU(Central Processing Unit)、記憶手段(例えば、メモリ、ハードディスク)、各種信号の入出力手段等のハードウェア資源を備えるコンピュータを、前記した各手段として協調動作させるための、音響信号処理プログラムによって実現することもできる。このプログラムは、通信回線を介して配布してもよく、光ディスクや磁気ディスク、フラッシュメモリ等の記録媒体に書き込んで配布してもよい。 The acoustic signal processing apparatus 2 according to the present invention includes a computer having hardware resources such as a CPU (Central Processing Unit), storage means (for example, memory, hard disk), and various signal input / output means. It can also be realized by an acoustic signal processing program for cooperative operation. This program may be distributed through a communication line, or may be distributed by writing in a recording medium such as an optical disk, a magnetic disk, or a flash memory.
<仮想音源位置及び駆動信号の算出方法>
[虚音像の位置を直線スピーカアレイよりも奥側に設定した場合]
(仮想音源位置の算出方法)
次に、図8を参照(適宜図7参照)して、仮想音源位置算出手段24による仮想音源位置の算出方法について説明する。
まず、聴取者Lが、聴取のための基準位置である位置rAにおいて聴取した場合について説明する。図8に示すように、仮想音源位置算出手段24は、聴取者Lが位置rAで聴取した場合に虚音像SIAを位置raに認識するように、仮想音源SVA1,SVA2の位置を算出する。
ここで、図8は、聴取者Lから見て、虚音像SIAの位置raを直線スピーカアレイSPA1,SPA2よりも奥側(z軸座標がマイナス側)に設定した場合を示している。
<Calculation method of virtual sound source position and drive signal>
[When the position of the virtual image is set behind the straight speaker array]
(Calculation method of virtual sound source position)
Next, a method for calculating the virtual sound source position by the virtual sound source position calculating means 24 will be described with reference to FIG.
First, the listener L is, the case where the listening at the position r A is a reference position for listening. As shown in FIG. 8, the virtual sound source position calculation section 24, the position of the listener L so recognizes the imaginary sound image SI A to position r a when listening at position r A virtual sound source SV A1, SV A2 Is calculated.
Here, FIG. 8, as viewed from the listener L, illustrates a case where the back side of the imaginary sound image SI linear speaker array SPA 1 position r a of A, SPA 2 (z-axis coordinate minus side) is set to Yes.
位置rAから見た直線スピーカアレイSPA1の仰角をθA1とする。ここで、仰角θA1とは、直線スピーカアレイSPA1を構成するスピーカユニットSPが配列するxy平面内の直線y=yUに対して位置rAから下ろした垂線と、位置rAからxy平面に下ろした垂線とがなす角度のことである。
また、位置rAから見た直線スピーカアレイSPA2の俯角をθA2とする。ここで、俯角θA2とは、直線スピーカアレイSPA2を構成するスピーカユニットSPが配列するxy平面内の直線y=yVに対して位置rAから下ろした垂線と、位置rAからxy平面に下ろした垂線とがなす角度のことである。
また、虚音像位置設定手段21によって設定された虚音像SIAの位置raの座標を(xa,ya,za)とし、位置rAの座標を(0,0,zA)とする。
The elevation angle of the linear speaker array SPA 1 viewed from the position r A is defined as θ A1 . Here, the elevation angle θ A1 is a perpendicular line from the position r A to the straight line y = y U in the xy plane in which the speaker units SP constituting the linear speaker array SPA 1 are arranged, and the xy plane from the position r A This is the angle formed by the perpendicular line.
Also, the depression angle of the linear loudspeaker array SPA 2 as viewed from the position r A and theta A2. Here, the depression angle θ A2 is a perpendicular line from the position r A to the straight line y = y V in the xy plane in which the speaker units SP constituting the linear speaker array SPA 2 are arranged, and the xy plane from the position r A This is the angle formed by the perpendicular line.
The position r a coordinate of the imaginary sound image SI A that are set by the imaginary sound image position setting means 21 (x a, y a, z a) and the coordinates of the position r A (0,0, z A) and To do.
このとき、位置rAに対して位置raに虚音像SIAが生じるよう、上下の直線スピーカアレイSPA1,SPA2のそれぞれについて、式(2)及び式(3)により、仮想音源位置rA 01,rA 02を算出する。
次に、位置rAにおいて聴取した場合に位置raに虚音像SIAが生じるように再現された音場において、聴取者Lが、聴取位置を位置rBに移動した場合について説明する。図8に示すように、位置rBで聴取した場合、上層の直線スピーカアレイSPA1を構成するスピーカユニットSPが配列するxy平面内の直線y=yUに対して位置rBから下ろした垂線の延長線上であって、直線スピーカアレイSPA1から仮想音源SVA1の位置rA 01までと等距離の位置が仮想音源SVA1’の位置となる。下層の直線スピーカアレイSPA2についても同様に、直線スピーカアレイSPA2を構成するスピーカユニットSPが配列するxy平面内の直線y=yVに対して位置rBから下ろした垂線の延長線上であって、直線スピーカアレイSPA2から仮想音源SVA2の位置rA 02までと等距離の位置が仮想音源SVA2’の位置となる。そして、パンニングにより、位置raよりも奥行方向に聴取者Lから離れた位置に虚音像SIBが生じることとなる。 Then, the imaginary sound image SI A reproducible sound field to produce a position r a when listening at position r A, the listener L is, the case where moving the listening position at the position r B. As shown in FIG. 8, when listening at position r B, perpendicular to the speaker units SP constituting the linear loudspeaker array SPA 1 of the upper layer is drawn from the position r B with respect to the straight line y = y U in the xy plane to be arranged a on the extension of the position r a 01 to the equidistant position of the linear loudspeaker array SPA 1 from the virtual sound source SV A1 is a position of the virtual sound source SV A1 '. Similarly, the lower linear speaker array SPA 2 is an extension of a perpendicular line drawn from the position r B to the straight line y = y V in the xy plane where the speaker units SP constituting the linear speaker array SPA 2 are arranged. Te, the position of equal distance and to the position r a 02 of the virtual sound source SV A2 from the linear loudspeaker array SPA 2 is a position of the virtual sound source SV A2 '. By panning, so that the imaginary sound image SI B occurs at a position away from the listener L in the depth direction from the position r a.
そこで、本実施形態では、聴取者Lが位置rBに移動した場合には、直線スピーカアレイSPA1を構成するスピーカユニットSPが配列するxy平面内の直線y=yUに対して位置rBから下ろした垂線の延長線上であって、奥行方向の座標(z軸座標)を、設定された虚音像SIAの座標zaとした位置を仮想音源SVB1の位置rB 01として算出する。
また、下層の直線スピーカアレイSPA2についても同様に、直線スピーカアレイSPA2を構成するスピーカユニットSPが配列するxy平面内の直線y=yVに対して位置rBから下ろした垂線の延長線上であって、奥行方向の座標(z軸座標)を、設定された虚音像SIAの座標zaとした位置を仮想音源SVB2の位置rB 02として算出する。
Therefore, in this embodiment, the listener when L is moved to the position r B is located with respect to the straight line y = y U in the xy plane which the speaker units SP are arranged to constitute a linear loudspeaker array SPA 1 r B even on a perpendicular extension line of drawn from the depth direction of the coordinates (z-axis coordinate), and calculates the position coordinates z a a set imaginary sound image SI a as a position r B 01 of the virtual sound source SV B1.
Similarly, the lower linear speaker array SPA 2 is an extension of a perpendicular line drawn from the position r B with respect to the straight line y = y V in the xy plane in which the speaker units SP constituting the linear speaker array SPA 2 are arranged. a is, the depth direction of the coordinates (z-axis coordinate), and calculates the position coordinates z a a set imaginary sound image SI a as a position r B 02 of the virtual sound source SV B2.
位置rBから見た上層の直線スピーカアレイSPA1の仰角をθB1とし、位置rBから見た下層の直線スピーカアレイSPA2の俯角をθB2とすると、仮想音源SVB1,SVB2の位置rB 01,rB 02は、式(4)及び式(5)により算出することができる。
そして、位置rB 01の仮想音源SVB1と、位置rB 02の仮想音源SVB2とのパンニングにより、設定した虚音像SIAの位置raに虚音像を生じさせることができる。
When the elevation angle of the upper linear speaker array SPA 1 viewed from the position r B is θ B1 and the depression angle of the lower linear speaker array SPA 2 viewed from the position r B is θ B2 , the positions of the virtual sound sources SV B1 and SV B2 r B 01 and r B 02 can be calculated by the equations (4) and (5).
Then, the virtual sound source SV B1 position r B 01, by panning with the virtual sound source SV B2 position r B 02, can be generated imaginary sound image at a position r a imaginary sound image SI A set.
なお、式(2)〜式(5)によって算出される位置rA 01,rA 02等は、言い換えれば、直線スピーカアレイSPA1,SPA2が配置される平面の法線方向である奥行方向をz軸とし、直線スピーカアレイSPA1,SPA2を構成する複数のスピーカユニットが配列された方向をx軸とし、直線スピーカアレイSPA1,SPA2が配置される平面内において当該x軸と直交する方向をy軸とした場合に、y軸方向の位置が、聴取位置rAから直線スピーカアレイSPA1,SPA2の複数のスピーカユニットが配列された直線に下ろした垂線上又は当該垂線の延長線上であって、z軸方向について虚音像SIAと同じ位置におけるy軸方向の位置であり、x軸方向及びz軸方向の位置が虚音像SIAと同じである位置のことである。 Note that the positions r A 01 , r A 02 and the like calculated by the equations (2) to (5) are, in other words, the depth direction that is the normal direction of the plane on which the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 are arranged. was the z axis, the direction in which the plurality of speaker units are arranged to constitute a linear loudspeaker array SPA 1, SPA 2 as x-axis, perpendicular to the x-axis in the plane linear speaker array SPA 1, SPA 2 are arranged The y-axis direction is a vertical line extending from the listening position r A to a straight line in which a plurality of speaker units of the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 are arranged or an extension of the perpendicular line a line, the position of the y-axis direction in the same position as the imaginary sound image SI a for the z-axis direction, position location in the x-axis direction and the z-axis direction is the same as the imaginary sound image SI a Is that of.
また、これらの式は、聴取位置rA,rB及び虚音像位置raがz軸上以外に設定された場合でも適用することができる。
更に、直線スピーカアレイの配列方向は水平方向に限定されるものではなく、垂直方向や斜め方向に配列されたものであっても、前記したように、駆動対象とする直線スピーカアレイを構成するスピーカユニットの配列方向をx軸とすることにより、同じ手順により当該直線スピーカアレイに対する仮想音源位置を算出することができる。
Further, these formulas can be listening position r A, r B and imaginary sound image position r a to apply even when it is set in addition to the z-axis.
Furthermore, the arrangement direction of the linear speaker array is not limited to the horizontal direction, and even if the linear speaker array is arranged in the vertical direction or the oblique direction, the speakers constituting the linear speaker array to be driven as described above. By setting the unit arrangement direction to the x-axis, the virtual sound source position with respect to the linear speaker array can be calculated by the same procedure.
(駆動信号の算出方法)
次に、駆動信号算出手段25による駆動信号の算出方法について説明する。
駆動信号算出手段25は、前記した仮想音源位置算出手段24により、聴取者Lの位置rL(位置rA,rB等)に応じて算出される各直線スピーカアレイSPA1,SPA2の仮想音源の位置rA 01,rA 02等を用いて、各直線スピーカアレイを構成するスピーカユニットSP毎に、駆動信号Qnを算出する。
(Driving signal calculation method)
Next, a driving signal calculation method by the driving signal calculation means 25 will be described.
The drive signal calculation means 25 is a virtual source of each linear speaker array SPA 1 , SPA 2 calculated by the virtual sound source position calculation means 24 according to the position r L (position r A , r B etc.) of the listener L. Using the sound source positions r A 01 , r A 02 and the like, the drive signal Q n is calculated for each speaker unit SP constituting each linear speaker array.
例えば、位置rAにおいて、上層の直線スピーカアレイSPA1のスピーカユニットSPn(n=1〜N)に対する駆動信号Qnを算出する際には、当該直線スピーカアレイSPA1の仮想音源SVA1の位置rA 01及びそのz座標zA 01を、前記した式(1)のr0及びz0に代入して駆動信号Qnを算出する。すなわち、式(6)を用いて、駆動信号Qnを算出する。
下層の直線スピーカアレイSPA2については、式(6)における位置rA 01及びそのz座標z0に代えて、仮想音源SVA2の位置rA 02及びそのz座標zA 02を用いて同様に駆動信号Qnを算出することができる。また、聴取者Lが位置rBの場合も同様に、式(1)において、距離zLとしてzBを用いるとともに、位置r0及びそのz座標z0として仮想音源SVB1,SVB2の位置rB 01,rB 02及びそのz座標zB 01,zB 02を用いて、上下層の直線スピーカアレイSPA1,SPA2について、それぞれを構成するスピーカユニットSPnの駆動信号Qnを算出することができる。
なお,駆動信号Qnの計算は、式(1)を用いる他に、式(1)の一部を近似により省略した式に、仮想音源の位置r0を代入して行うようにすることも可能である。
For the lower linear speaker array SPA 2 , the position r A 02 and its z coordinate z A 02 of the virtual sound source SV A2 are used in the same manner instead of the position r A 01 and its z coordinate z 0 in equation (6). it is possible to calculate the drive signal Q n. Similarly, if the listener L is position r B, in the formula (1), together with the use of z B as the distance z L, the position of the virtual sound source SV B1, SV B2 as the position r 0 and z coordinates z 0 Using r B 01 , r B 02 and their z coordinates z B 01 , z B 02 , the driving signal Q n of the speaker unit SP n constituting each of the upper and lower linear speaker arrays SPA 1 , SPA 2 is calculated. can do.
The calculation of the drive signal Q n may be performed by substituting the position r 0 of the virtual sound source into an expression in which a part of the expression (1) is omitted by approximation in addition to using the expression (1). Is possible.
以上の手順により算出した駆動信号Qnを用いて直線スピーカアレイSPA1,SPA2を構成する各スピーカユニットSPnを駆動することにより、聴取者Lが聴取位置を移動した場合でも、当該聴取者Lが認識する虚音像の位置を一定に保つことが可能となる。 Even when the listener L moves the listening position by driving the speaker units SP n constituting the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 using the drive signal Q n calculated by the above procedure, the listener The position of the virtual image recognized by L can be kept constant.
なお、図8では、zA<zB(すなわち、基準位置rAからz軸のプラス方向に移動)の場合について示したが、逆にzA>zB(同じく、z軸のマイナス方向に移動)の場合であっても、同様の手順で駆動信号Qnの算出が可能である。また、聴取位置の移動は奥行方向に限定されず、水平方向(x軸方向)の移動及び垂直方向(y軸方向)の移動、すなわち、座標xAと異なる座標xBに、また座標yAと異なる座標yBに変化した場合でも、前記した手順により駆動信号Qnを算出することができる。
これは、次に説明する図9に示した例についても同様である。
FIG. 8 shows the case of z A <z B (that is, movement from the reference position r A in the positive direction of the z axis), but conversely, z A > z B (similarly, in the negative direction of the z axis). Even in the case of movement), the drive signal Q n can be calculated in the same procedure. Further, the movement of the listening position is not limited to the depth direction, and the movement in the horizontal direction (x-axis direction) and the vertical direction (y-axis direction), that is, the coordinate x B different from the coordinate x A, and the coordinate y A The drive signal Q n can be calculated according to the above-described procedure even when the coordinate y B is changed.
The same applies to the example shown in FIG.
[虚音像の位置を直線スピーカアレイよりも手前側に設定した場合]
次に、図9を参照(適宜図7及び図8参照)して、虚音像SIAの位置raを直線スピーカアレイSPA1,SPA2よりも手前側に設定した場合の、仮想音源SVA1等の位置rA 01等及び駆動信号Qnの算出方法について説明する。
なお、図9に示した例は、図8に示した例に対して、虚音像SIAの設定位置raを、聴取者Lから見て直線スピーカアレイSPA1,SPA2よりも手前側(z軸座標がプラス側)としたものである。図8に示した例と対応する位置、角度等については同じ符号を付して、説明は省略する。
[When the position of the virtual image is set in front of the linear speaker array]
Next, referring to FIG. 9 (see appropriately FIGS. 7 and 8), when the position r a imaginary sound image SI A set in front of the linear loudspeaker array SPA 1, SPA 2, the virtual sound source SV A1 A method for calculating the position r A 01 and the like and the drive signal Q n will be described.
The example shown in Figure 9, for the example shown in FIG. 8, an imaginary sound image SI the setting position r a of A, listener linear speaker array SPA 1 as viewed from the L, SPA 2 front of the ( The z-axis coordinate is the plus side). Positions, angles and the like corresponding to the example shown in FIG.
(仮想音源位置の算出方法)
虚音像SIAの位置raが、直線スピーカアレイSPA1,SPA2よりも手前側に設定された場合は、仮想音源SVA1,SVA2の位置rA 01,rA 02を、式(7)及び式(8)を用いて算出することができる。
Position r a imaginary sound image SI A is, if it is set on the front side than the linear loudspeaker array SPA 1, SPA 2, the position r A 01, r A 02 of the virtual sound source SV A1, SV A2, the formula (7 ) And equation (8).
次に、位置rAにおいて聴取した場合に虚音像が位置raに生じるように再現された音場において、聴取者Lが、聴取位置を位置rBに移動した場合について説明する。図9に示すように、位置rBで聴取した場合、上層の直線スピーカアレイSPA1が配列するxy平面内の直線y=yUに対して位置rBから下ろした垂線上であって、直線スピーカアレイSPA1から仮想音源SVA1の位置rA 01までと等距離の位置が仮想音源SVA1’の位置となる。下層の直線スピーカアレイSPA2についても同様に、直線スピーカアレイSPA2が配列するxy平面内の直線y=yVに対して位置rBから下ろした垂線上であって、直線スピーカアレイSPA2から仮想音源SVA2の位置rA 02までと等距離の位置が仮想音源SVA2’の位置となる。そして、パンニングにより、位置raよりも奥行方向に聴取者Lに近づいた位置に虚音像SIBが生じることとなる。 Then, the sound field imaginary sound image is reproduced as occurs in the position r a when listening at position r A, the listener L is, the case where moving the listening position at the position r B. As shown in FIG. 9, when listening at position r B, even on a perpendicular upper linear speaker array SPA 1 is drawn from the position r B with respect to the straight line y = y U in the xy plane to be arranged, linear position equidistant and from the speaker array SPA 1 to the position r a 01 virtual sources SV A1 is a position of the virtual sound source SV A1 '. Similarly, the lower the linear loudspeaker array SPA 2, even on a perpendicular straight line speaker array SPA 2 is drawn from the position r B with respect to the straight line y = y V in the xy plane to be arranged, from the linear loudspeaker array SPA 2 position of equal distance and to the position r a 02 of the virtual sound source SV A2 is the position of the virtual sound source SV A2 '. By panning, so that the imaginary sound image SI B occurs at a position close to the listener L in the depth direction from the position r a.
そこで、虚音像SIAの位置raを、直線スピーカアレイSPA1,SPA2よりも手前側に設定された場合においては、聴取者Lが位置rBに移動した場合には、直線スピーカアレイSPA1が配列するxy平面内の直線y=yUに対して位置rBから下ろした垂線上であって、奥行方向の座標(z軸座標)を、設定された虚音像SIAの座標zaとした位置を仮想音源SVB1の位置rB 01として算出する。
また、下層の直線スピーカアレイSPA2についても同様に、直線スピーカアレイSPA2が配列するxy平面内の直線y=yVに対して位置rBから下ろした垂線上であって、奥行方向の座標(z軸座標)を、設定された虚音像SIAの座標zaとした位置を仮想音源SVB2の位置rB 02として算出する。
Therefore, the position r a imaginary sound image SI A, when the straight line speaker array SPA 1, SPA 2 were set to the front side, when the listener L has moved to the position r B is straight speaker array SPA 1 is a on perpendicular dropped from position r B with respect to the straight line y = y U in the xy plane to be arranged, the depth direction of the coordinates (z-axis coordinate), coordinates z a a set imaginary sound image SI a Is calculated as the position r B 01 of the virtual sound source SV B1 .
Similarly, the lower-level linear speaker array SPA 2 is also a vertical line drawn from the position r B with respect to a straight line y = y V in the xy plane in which the linear speaker array SPA 2 is arranged, and is a coordinate in the depth direction. the (z-axis coordinate), and calculates the position coordinates z a a set imaginary sound image SI a as a position r B 02 of the virtual sound source SV B2.
すなわち、位置rB 01,rB 02は、式(9)及び式(10)により算出することができる。
そして、位置rB 01の仮想音源SVB1と、位置rB 02の仮想音源SVB2とのパンニングにより、設定した虚音像SIAの位置raに虚音像を生じさせることができる。
That is, the positions r B 01 and r B 02 can be calculated by the equations (9) and (10).
Then, the virtual sound source SV B1 position r B 01, by panning with the virtual sound source SV B2 position r B 02, can be generated imaginary sound image at a position r a imaginary sound image SI A set.
なお、式(7)〜式(10)によって算出される位置rA 01,rA 02等は、前記した式(2)〜式(5)と同様に、直線スピーカアレイSPA1,SPA2が配置される平面の法線方向である奥行方向をz軸とし、直線スピーカアレイSPA1,SPA2を構成する複数のスピーカユニットが配列された方向をx軸とし、直線スピーカアレイSPA1,SPA2が配置される平面内において当該x軸と直交する方向をy軸とした場合に、y軸方向の位置が、聴取位置rAから直線スピーカアレイSPA1,SPA2の複数のスピーカユニットが配列された直線に下ろした垂線上又は当該垂線の延長線上であって、z軸方向について虚音像SIAと同じ位置におけるy軸方向の位置であり、x軸方向及びz軸方向の位置が虚音像SIAと同じである位置のことである。
また、これらの式も、聴取位置rA,rB及び虚音像位置raがz軸上以外に設定された場合でも適用することができる。
Note that the positions r A 01 , r A 02 and the like calculated by the equations (7) to (10) are the same as those in the equations (2) to (5) described above, because the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 are The depth direction, which is the normal direction of the plane to be arranged, is defined as the z-axis, the direction in which the plurality of speaker units constituting the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 are arranged as the x-axis, and the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 When the direction perpendicular to the x-axis is the y-axis in the plane where the speaker is arranged, the y-axis direction position is arranged from a listening position r A to a plurality of speaker units of linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2. and a extension of the perpendicular on or the perpendicular line drawn to the straight line, the position of the y-axis direction in the same position as the imaginary sound image SI a for z-axis direction, the position of the x-axis direction and the z-axis direction Kyoon It is that the position is the same as the image SI A.
Further, it is also these equations, applied even when the listening position r A, r B and imaginary sound image position r a is set to non on the z-axis.
(駆動信号の算出方法)
次に、駆動信号算出手段25による駆動信号の算出方法について説明する。
駆動信号算出手段25は、前記した仮想音源位置算出手段24により、聴取者Lの位置rL(位置rA,rB等)に応じて算出される各直線スピーカアレイSPA1,SPA2の仮想音源の位置rA 01,rA 02等を用いて、各直線スピーカアレイを構成するスピーカユニットSPn毎に、駆動信号Qnを算出する。
(Driving signal calculation method)
Next, a driving signal calculation method by the driving signal calculation means 25 will be described.
The drive signal calculation means 25 is a virtual source of each linear speaker array SPA 1 , SPA 2 calculated by the virtual sound source position calculation means 24 according to the position r L (position r A , r B etc.) of the listener L. Using the sound source positions r A 01 , r A 02 and the like, the drive signal Q n is calculated for each speaker unit SP n constituting each linear speaker array.
虚音像SIAの位置raが、直線スピーカアレイSPA1,SPA2よりも手前側に設定された場合は、波面の進行方向を考慮して、式(1)において時間遅延を示す指数部の符号を「+」に変えた式(11)を用いて駆動信号Qnを算出することができる。
以上の手順により、駆動信号Qnを算出することができる。
Position r a imaginary sound image SI A is, if the straight line speaker array SPA 1, SPA 2 were set to the front side, taking into account the direction of travel of the wave front, the exponent indicating a time delay in the formula (1) The drive signal Q n can be calculated using Expression (11) in which the sign is changed to “+”.
By the above procedure, it is possible to calculate the drive signal Q n.
なお、式(1)及び式(11)を1つにまとめると、式(A)のように表わすことができる。
[音響再生装置の動作]
次に、図10を参照(適宜図7〜図9参照)して、本実施形態に係る音響再生装置100の動作について説明する。
本実施形態に係る音響再生装置100は、図10に示すように、まず、音響信号処理装置2の虚音像位置設定手段21により、再現音場に生じさせる虚音像SIAの位置raを設定する(ステップS1)。
なお、スピーカアレイ装置1の各直線スピーカアレイSPA1,SPA2を構成するスピーカユニットSPnが配置された位置rnや指向特性Gn等の情報であるスピーカアレイ情報は、予め音響信号処理装置2のスピーカアレイ情報記憶手段23に記憶されているものとする。
[Operation of sound reproduction device]
Next, the operation of the sound reproduction device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 10 (refer to FIGS. 7 to 9 as appropriate).
Sound reproducing apparatus 100 according to this embodiment, as shown in FIG. 10, first, the imaginary sound image position setting means 21 of the audio signal processor 2, sets the position r a imaginary sound image SI A causing the reproduction sound field (Step S1).
Note that the speaker array information, which is information such as the position r n where the speaker units SP n constituting the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 of the speaker array device 1 are arranged, and the directivity characteristic G n , is stored in advance as an acoustic signal processing device. 2 is stored in the speaker array information storage means 23.
次に、音響再生装置100は、音響信号処理装置2の聴取位置取得手段22によって、聴取者Lによる聴取位置rLの情報を取得する(ステップS2)。
なお、聴取位置取得手段22は、音響再生中は、常時又は適宜な時間間隔で聴取者Lの位置rLを取得し、仮想音源位置算出手段24に出力するようにしてもよい。
Next, the sound reproducing device 100 acquires information on the listening position r L by the listener L by the listening position acquisition unit 22 of the sound signal processing device 2 (step S2).
Note that the listening position acquisition unit 22 may acquire the position r L of the listener L at all times or at an appropriate time interval during sound reproduction and output the position r L to the virtual sound source position calculation unit 24.
次に、音響再生装置100は、音響信号処理装置2の仮想音源位置算出手段24によって、虚音像位置設定手段21によって設定された虚音像SIの位置ra、聴取位置取得手段22によって取得された聴取者Lの位置rL(rA、rB等)、及びスピーカアレイ情報記憶手段23に予め記憶されているスピーカアレイ情報を用いて、式(2)〜式(5)又は式(7)〜式(10)により、上下層の直線スピーカアレイSPA1,SPA2による仮想音源SV1(SVA1、SVB1等),SV2(SVA1、SVB1等)の位置r01(rA 01、rB 01等)及び位置r02(rA 02、rB 02等)を算出する(ステップS3)。 Next, a sound reproducing apparatus 100, by the virtual sound source position calculation section 24 of the audio signal processor 2, the position r a imaginary sound image SI that is set by the imaginary sound image position setting means 21, which is acquired by listening position obtaining unit 22 Using the position r L (r A , r B, etc.) of the listener L and the speaker array information stored in the speaker array information storage means 23 in advance, Expression (2) to Expression (5) or Expression (7) To the position r 01 (r A 01 ) of the virtual sound sources SV 1 (SV A1 , SV B1 etc.), SV 2 (SV A1 , SV B1 etc.) by the upper and lower linear speaker arrays SPA 1 , SPA 2 , R B 01, etc.) and position r 02 (r A 02 , r B 02, etc.) are calculated (step S3).
次に、音響再生装置100は、音響信号処理装置2の駆動信号算出手段25によって、
聴取位置取得手段22によって取得された聴取者Lの位置rL、スピーカアレイ情報記憶手段23に予め記憶されているスピーカアレイ情報、及び外部から入力される音響信号S(ω)及び指向特性G0(φ,θ,ω)を用いて、式(A)により、上下層の直線スピーカアレイSPA1,SPA2を構成する各スピーカユニットSPnに対する駆動信号{Qn}を算出する(ステップS4)。
なお、音響再生装置100は、駆動信号算出手段25によって、音響信号S(ω)及び指向特性G0(φ,θ,ω)の入力に合わせてリアルタイムに駆動信号{Qn}を算出するようにしてもよいし、音響信号S(ω)及び指向特性G0(φ,θ,ω)を不図示の記憶手段に記憶してから、まとめて駆動信号{Qn}を算出するようにしてもよい。
Next, the sound reproducing device 100 is driven by the drive signal calculating unit 25 of the sound signal processing device 2.
The position r L of the listener L acquired by the listening position acquisition unit 22, the speaker array information stored in advance in the speaker array information storage unit 23, the acoustic signal S (ω) input from the outside, and the directivity characteristic G 0 Using (φ, θ, ω), the drive signal {Q n } for each speaker unit SP n constituting the upper and lower linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 is calculated by the equation (A) (step S4). .
Note that the sound reproduction device 100 uses the drive signal calculation unit 25 to calculate the drive signal {Q n } in real time in accordance with the input of the sound signal S (ω) and the directivity characteristics G 0 (φ, θ, ω). Alternatively, the acoustic signal S (ω) and the directivity characteristic G 0 (φ, θ, ω) are stored in a storage unit (not shown), and then the drive signal {Q n } is calculated collectively. Also good.
音響再生装置100は、ステップS4で算出した駆動信号{Qn}を、不図示の駆動手段を介して、それぞれ対応するスピーカユニットSPnに出力することで、音響を再生する(ステップS5)。
なお、音響再生装置100は、音響再生中に、聴取位置取得手段22によって取得した聴取者Lの位置rLに変更があった場合は、仮想音源位置算出手段24によって、変更後の聴取位置rLに基づいて仮想音源位置r01,r02を算出するとともに、駆動信号算出手段25によって、当該変更後の聴取位置rLに基づいて算出した仮想音源位置r01,r02を用いて駆動信号{Qn}を算出するものとする。
The sound reproducing device 100 reproduces sound by outputting the drive signal {Q n } calculated in step S4 to the corresponding speaker unit SP n via a driving unit (not shown) (step S5).
Note that if the position r L of the listener L acquired by the listening position acquisition unit 22 is changed during sound reproduction, the sound reproducing device 100 causes the virtual sound source position calculation unit 24 to change the listening position r after the change. calculates a virtual sound source position r 01, r 02 based L, and the drive signal by calculating means 25, a virtual sound source position r 01, the drive signal using the r 02, calculated based on the listening position r L of the changed Assume that {Q n } is calculated.
<第2実施形態>
次に、図11を参照して、本発明の第2実施形態に係る音響再生装置100Aについて説明する。
図11に示すように、第2実施形態に係る音響再生装置100Aは、図7に示した第1実施形態に係る音響再生装置100におけるスピーカアレイ装置1に代えて、スピーカアレイ装置1Aを備えるものである。
Second Embodiment
Next, with reference to FIG. 11, a sound reproduction device 100A according to a second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 11, the sound reproducing device 100A according to the second embodiment includes a speaker array device 1A instead of the speaker array device 1 in the sound reproducing device 100 according to the first embodiment shown in FIG. It is.
第2実施形態におけるスピーカアレイ装置1Aは、水平方向に延伸する直線上に複数のスピーカユニットSPを配列した2本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2を上下方向に離間して平行に配置するとともに、垂直方向に延伸する直線上に複数のスピーカユニットSPを配列した2本の直線スピーカアレイSPA3,SPA4を上下方向に離間して平行に配置して構成される。また、これらの4本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2,SPA3,SPA4は、同一平面内に配置されている。これらの4本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2,SPA3,SPA4は、例えば、矩形状のディスプレイDSPの四辺である上辺、下辺、右辺及び左辺に沿って配置し、窓枠型に構成することもできる。 In the speaker array device 1A according to the second embodiment, two linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 in which a plurality of speaker units SP are arranged on a straight line extending in the horizontal direction are spaced apart in the vertical direction and arranged in parallel. The two linear speaker arrays SPA 3 and SPA 4 in which a plurality of speaker units SP are arranged on a straight line extending in the vertical direction are arranged in parallel apart from each other in the vertical direction. Further, these four linear speaker arrays SPA 1 , SPA 2 , SPA 3 , SPA 4 are arranged in the same plane. These four linear speaker arrays SPA 1 , SPA 2 , SPA 3 , SPA 4 are arranged along, for example, the upper side, the lower side, the right side, and the left side, which are the four sides of the rectangular display DSP, and are configured in a window frame type You can also
第2実施形態における音響再生装置100Aは、第1実施形態における音響再生装置100と同様に、駆動信号算出手段25によって、聴取者Lの位置rLに応じて、4本の直線スピーカアレイSPA1,SPA2,SPA3,SPA4によって形成される仮想音源のパンニングによって、設定した位置raに虚音像が認識されるように、これらの直線スピーカアレイSPA1,SPA2,SPA3,SPA4を構成する各スピーカユニットSPnに対する駆動信号Qnを算出する。 Similar to the sound reproducing device 100 in the first embodiment, the sound reproducing device 100A in the second embodiment has four linear speaker arrays SPA 1 according to the position r L of the listener L by the drive signal calculating means 25. , SPA 2, SPA 3, by panning a virtual sound source which is formed by SPA 4, as imaginary sound image is recognized at the position r a set, these linear speaker array SPA 1, SPA 2, SPA 3 , SPA 4 The drive signal Q n for each speaker unit SP n that constitutes is calculated.
第2実施形態において、水平方向に延伸する直線上に複数のスピーカユニットSPを配列した直線スピーカアレイSPA1,SPA2については、第1実施形態と同じ手順で仮想音源位置の算出及び駆動信号の算出を行うことができる。また、垂直な直線上にスピーカユニットSPを配列した直線スピーカアレイSPA3,SPA4については、x座標とy座標とを入れ替えることで、第1実施形態と同じ手順で仮想音源位置の算出及び駆動信号の算出を行うことができる。このため、仮想音源位置及び駆動信号の算出方法の詳細な説明は省略する。
また、第2実施形態に係る音響再生装置100Aは、駆動対象である直線スピーカアレイが4本であること以外は、第1実施形態に係る音響再生装置100と同様であるから、第2実施形態における音響信号処理装置2についての詳細な説明は省略する。
In the second embodiment, for the linear speaker arrays SPA 1 and SPA 2 in which a plurality of speaker units SP are arranged on a straight line extending in the horizontal direction, the calculation of the virtual sound source position and the drive signal are calculated in the same procedure as in the first embodiment. Calculations can be made. For the linear speaker arrays SPA 3 and SPA 4 in which the speaker units SP are arranged on a vertical straight line, the virtual sound source position is calculated and driven in the same procedure as in the first embodiment by switching the x coordinate and the y coordinate. Signals can be calculated. Therefore, a detailed description of the virtual sound source position and the drive signal calculation method is omitted.
Moreover, since the sound reproducing device 100A according to the second embodiment is the same as the sound reproducing device 100 according to the first embodiment except that the number of linear speaker arrays to be driven is four, the second embodiment. Detailed description of the acoustic signal processing device 2 in FIG.
なお、以上説明した実施形態では、駆動対象であるスピーカアレイ装置として、2本又は4本の直線スピーカアレイを組み合わせた例について説明したが、これに限定されるものではなく、任意数の直線スピーカアレイを組み合わせて構成されるシステムにも本発明の手法を適用することが可能である。
また、4本の直線スピーカアレイを矩形の四辺に沿って配置する場合に、直線スピーカアレイの長さと当該矩形の四辺の長さとを略同じとすることに限定されず、適宜な長さにすることができる。
更にまた、例えば、スーパーハイビジョン用の22.2チャンネル音響信号を窓枠型に構成したスピーカアレイ装置で再生する場合にも適用可能であり、家庭環境における3次元音響の再生を容易とすることができる。
In the embodiment described above, an example in which two or four linear speaker arrays are combined as the speaker array device to be driven has been described. However, the present invention is not limited to this, and an arbitrary number of linear speakers is used. The method of the present invention can also be applied to a system configured by combining arrays.
Further, in the case where four linear speaker arrays are arranged along the four sides of the rectangle, the length of the linear speaker array and the length of the four sides of the rectangle are not limited to be substantially the same. be able to.
Furthermore, for example, the present invention can be applied to a case where a 22.2 channel acoustic signal for Super Hi-Vision is reproduced by a speaker array device configured in a window frame type, which facilitates reproduction of three-dimensional sound in a home environment. it can.
以上、本発明の実施形態に係る音響信号処理装置及び音響再生装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。 As described above, the acoustic signal processing device and the sound reproducing device according to the embodiments of the present invention have been specifically described by the embodiments for carrying out the invention, but the gist of the present invention is not limited to these descriptions. It should be construed broadly based on the claims. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.
1,1A スピーカアレイ装置
2 音響信号処理装置
21 虚音像位置設定手段
22 聴取位置取得手段
23 スピーカアレイ情報記憶手段
24 仮想音源位置算出手段
25 駆動信号算出手段
100,100A 音響再生装置
SPA1,SPA2,SPA3,SPA4 直線スピーカアレイ
SP,SPn スピーカユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A Speaker array apparatus 2 Acoustic signal processing apparatus 21 Virtual sound image position setting means 22 Listening position acquisition means 23 Speaker array information storage means 24 Virtual sound source position calculation means 25 Drive signal calculation means 100, 100A Sound reproduction apparatus SPA 1 , SPA 2 , SPA 3 , SPA 4 linear speaker array SP, SP n speaker unit
Claims (5)
前記スピーカアレイ装置によって再生される音響を聴取する際に認識される虚音像位置を設定する虚音像位置設定手段と、
前記スピーカアレイ装置によって再生される音響を聴取する位置である聴取位置の情報を取得する聴取位置取得手段と、
前記虚音像位置と、前記直線スピーカアレイの配置位置と、前記聴取位置とを用いて、前記直線スピーカアレイ毎についての仮想音源位置を算出する仮想音源位置算出手段と、
前記直線スピーカアレイ毎に、当該直線スピーカアレイについての前記仮想音源位置と、当該直線スピーカアレイの配置位置と、前記聴取位置とを用いて、WFS理論に基づいて駆動信号を算出する駆動信号算出手段と、を備え、
前記仮想音源位置算出手段は、
前記一平面の法線方向である奥行方向をz軸とし、前記直線スピーカアレイにおいて前記複数のスピーカユニットが配列された方向をx軸とし、前記一平面内においてx軸と直交する方向をy軸とした場合に、
y軸方向の位置が、前記聴取位置から前記複数のスピーカユニットが配列された直線に下ろした垂線上又は当該垂線の延長線上であって、z軸方向について前記虚音像と同じ位置におけるy軸方向の位置であり、x軸及びz軸方向の位置が前記虚音像と同じである位置を、当該直線スピーカアレイについての仮想音源位置として算出することを特徴とする音響信号処理装置。 A linear speaker array in which a plurality of speaker units are arranged linearly is an acoustic signal processing device that calculates a drive signal for driving a plurality of speaker array devices arranged in one plane based on WFS (Wavefield Synthesis) theory. And
A virtual sound image position setting means for setting a virtual sound image position recognized when listening to the sound reproduced by the speaker array device;
Listening position acquisition means for acquiring information of a listening position that is a position for listening to sound reproduced by the speaker array device;
Virtual sound source position calculating means for calculating a virtual sound source position for each linear speaker array using the virtual image position, the arrangement position of the linear speaker array, and the listening position;
Drive signal calculation means for calculating a drive signal based on WFS theory using the virtual sound source position for the linear speaker array, the arrangement position of the linear speaker array, and the listening position for each linear speaker array And comprising
The virtual sound source position calculating means includes
The depth direction that is the normal direction of the one plane is the z axis, the direction in which the plurality of speaker units are arranged in the linear speaker array is the x axis, and the direction orthogonal to the x axis in the one plane is the y axis. If
The position in the y-axis direction is on a perpendicular line extending from the listening position to a straight line in which the plurality of speaker units are arranged or on an extension line of the perpendicular line, and the y-axis direction at the same position as the virtual image in the z-axis direction And a position where the position in the x-axis and z-axis directions is the same as the virtual sound image is calculated as a virtual sound source position for the linear speaker array.
nは当該直線スピーカアレイを構成するスピーカユニットの番号、
ωは角周波数、
Qn(ω)はn番目のスピーカユニットの角周波数ωについての駆動信号、
S(ω)は仮想音源の角周波数ωについての再生信号、
G0(φ,θ,ω)は、方位角φ、仰角θ及び角周波数ωにおける仮想音源の指向特性、
Gn(φ,θ,ω)は、方位角φ、仰角θ及び角周波数ωにおけるn番目のスピーカユニットの指向特性、
jは虚数単位、
cは音速、
z0は仮想音源の奥行方向の位置座標、
zLは聴取位置の奥行方向の位置座標、
r0は仮想音源の位置ベクトル、
rnはn番目のスピーカユニットの位置ベクトル、
φnは仮想音源位置から直線スピーカアレイが配列する直線へ下ろした垂線と、仮想音源位置とn番目のスピーカユニットの位置とを結ぶ直線とがなす角度、
Δxはスピーカユニットの配置間隔、
をそれぞれ示し、
指数部の±は、前記虚音像位置が前記聴取位置から見て前記直線スピーカアレイより奥側のときは−(マイナス)とし、手前側のときは+(プラス)とする。 3. The acoustic signal processing according to claim 1, wherein the drive signal calculation unit calculates a drive signal for the speaker array device using the formula (A) for each of the linear speaker arrays. 4. apparatus.
n is the number of the speaker unit constituting the linear speaker array,
ω is angular frequency,
Q n (ω) is a drive signal for the angular frequency ω of the n-th speaker unit,
S (ω) is the reproduction signal for the angular frequency ω of the virtual sound source,
G 0 (φ, θ, ω) is the directivity characteristic of the virtual sound source at the azimuth angle φ, the elevation angle θ, and the angular frequency ω,
G n (φ, θ, ω) is the directivity characteristic of the n-th speaker unit at the azimuth angle φ, the elevation angle θ, and the angular frequency ω,
j is an imaginary unit,
c is the speed of sound,
z 0 is the position coordinate in the depth direction of the virtual sound source,
z L is the position coordinate in the depth direction of the listening position,
r 0 is the position vector of the virtual sound source,
r n is the position vector of the n-th speaker unit,
φ n is an angle formed by a perpendicular line extending from the virtual sound source position to the straight line where the linear speaker array is arranged, and a straight line connecting the virtual sound source position and the position of the nth speaker unit,
Δx is the speaker unit interval,
Respectively,
The exponent of ± is − (minus) when the virtual sound image position is behind the linear speaker array as viewed from the listening position, and + (plus) when it is in front.
前記音響信号処理装置が算出する駆動信号により駆動されるスピーカアレイ装置と、
を備えたことを特徴とする音響再生装置。 The acoustic signal processing device according to any one of claims 1 to 3,
A speaker array device driven by a drive signal calculated by the acoustic signal processing device;
A sound reproducing apparatus comprising:
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CN115002401A (en) * | 2022-08-03 | 2022-09-02 | 广州迈聆信息科技有限公司 | Information processing method, electronic equipment, conference system and medium |
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-
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- 2013-05-07 JP JP2013097591A patent/JP2014220614A/en active Pending
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