JP2015231087A - Local acoustic reproduction device and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To implement an accurate local reproduction by calculating a stable driving signal without complicated computation by analytically deriving a spatial filter function and further, to accurately implement a multi local acoustic reproduction by simultaneously executing multiple local reproductions while changing positions or widths of the local reproductions.SOLUTION: A local reproduction device (10) includes a linear speaker array (12) formed by disposing a plurality of speakers (14, 14, ..., 14) at fixed intervals on a straight line in a direction of an (x) axis. In a drive unit (16), a sound pressure (p) at a listening position of a predetermined distance yfrom the linear speaker array is modeled by a rectangular window of which the bright region is "1" and the dark region is "0", and spatial Fourier transformation in the direction of the (x) axis is performed. A position xof the bright region is changed as needed and a filter function (f) is calculated. A drive signal (d) of each of the speakers is generated from the special filter function (f) and a sound source (s), and each of the speakers is driven.

Description

この発明は局所音響再生装置およびプログラムに関し、特に直線状に配置された多数のスピーカから成る直線スピーカアレイに対して任意の位置の任意の幅で局所的に音響を再生する、新規な局所音響再生装置およびプログラムに関する。   The present invention relates to a local sound reproducing apparatus and program, and in particular, a novel local sound reproducing for locally reproducing sound with an arbitrary width at an arbitrary position with respect to a linear speaker array composed of a large number of linearly arranged speakers. The present invention relates to a device and a program.

多数のスピーカを用いた局所音響再生には大きく分けて2つの方式がある。1つは、スピーカアレイの指向性を制御するビームフォーミングに基づく方法であり、たとえば特許文献1などに開示されている。もう1つが、各スピーカで制御点の音圧を直接制御する多点制御に基づく方法であり、たとえば非特許文献1および非特許文献2などにおいて、近年いくつかの方法が提案されている。ビームフォーミングに基づく方法は、目的方向の指向性を最大にする方法であるのに対し、多点制御に基づく方法は制御点間の音響エネルギ差を最大にする方法となる。そのため、音が聞こえないエリアを形成するようなシステムの場合は後者の方法が性能が高い。   There are roughly two types of local sound reproduction using a large number of speakers. One is a method based on beam forming for controlling the directivity of the speaker array, and is disclosed in Patent Document 1, for example. The other is a method based on multi-point control in which the sound pressure at the control point is directly controlled by each speaker. For example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 have recently proposed several methods. The method based on beamforming is a method for maximizing the directivity in the target direction, whereas the method based on multipoint control is a method for maximizing the acoustic energy difference between control points. Therefore, in the case of a system that forms an area where sound cannot be heard, the latter method has high performance.

特開2012-147414 [H04R 3/12, 3/00, 1/40, 1/34]JP 2012-147414 [H04R 3/12, 3/00, 1/40, 1/34]

J.-W. Choi and Y.-H. Kim, “Generation of an acoustically bright zone with an illuminated region using multiple sources,” J. Acoust.Soc. Am., vol. 111, no. 4, pp. 1695- 1700, Apr. 2002.J.-W. Choi and Y.-H. Kim, “Generation of an acoustically bright zone with an illuminated region using multiple sources,” J. Acoust.Soc. Am., Vol. 111, no. 4, pp. 1695 -1700, Apr. 2002. M. Shin, S. Q. Lee, F. M. Fazi, P. A. Nelson, D. Kim, S. Wang, K. H. Park, and J. Seo, “Maximization of acoustic energy difference between two spaces,” J. Acoust. Soc. Am., vol. 128, no. 1, pp. 121-131, July 2010.M. Shin, SQ Lee, FM Fazi, PA Nelson, D. Kim, S. Wang, KH Park, and J. Seo, “Maximization of acoustic energy difference between two spaces,” J. Acoust. Soc. Am., Vol 128, no. 1, pp. 121-131, July 2010.

コントラスト最大化法を採用する非特許文献1では、各スピーカと制御点間の空間相関行列の逆行列演算を用いるが、音響逆問題は極めて悪条件であるため、計算により得られた解は不安定となる。この問題を解決するためには、空間相関行列の正則化が必要であるが、適切な正則化パラメータにも限界があり、さらにはパラメータ決定のためには各パラメータ毎の反復計算が必要となる。   In Non-Patent Document 1 that employs the contrast maximization method, the inverse matrix operation of the spatial correlation matrix between each speaker and the control points is used. It becomes stable. In order to solve this problem, regularization of the spatial correlation matrix is necessary, but there are limits to the appropriate regularization parameters, and it is necessary to perform iterative calculation for each parameter in order to determine the parameters. .

それに対して、非特許文献2のようなエネルギ差最大化法(Acoustic energy difference maximization: EDM)では、空間相関行列の逆行列ではなく、固有ベクトルの計算に基づくため、解の不安定という問題はなく、非特許文献1のものより高い精度で局所音響再生を実現している。   On the other hand, the energy difference maximization method (EDM) as in Non-Patent Document 2 is based on the calculation of eigenvectors, not the inverse of the spatial correlation matrix, so there is no problem of unstable solutions. The local sound reproduction is realized with higher accuracy than that of Non-Patent Document 1.

しかし、この方法ではチューニング係数を周波数毎に決める必要があるため、正則化問題と同様、適切な係数を決めるための反復計算が必要となる。   However, in this method, since it is necessary to determine the tuning coefficient for each frequency, it is necessary to perform an iterative calculation for determining an appropriate coefficient as in the regularization problem.

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、局所音響再生装置およびプログラムを提供することである。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a novel local sound reproducing device and program.

この発明の他の目的は、煩瑣な計算を不要として、精度の高い局所音響再生を可能にする、局所音響再生装置およびプログラムを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a local sound reproducing device and a program that enable highly accurate local sound reproduction without requiring cumbersome calculations.

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。   The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. The reference numerals in parentheses, supplementary explanations, and the like indicate correspondence relationships with embodiments described later to help understanding of the present invention, and do not limit the present invention in any way.

第1の発明は、複数のスピーカを互いに間隔を隔てて直線状に配置した直線スピーカアレイを用いる局所音響再生装置であって、再生位置における音圧を任意幅の矩形窓でモデル化して音圧モデルを求めるモデル化手段、音圧モデルに基づいて複数のスピーカの各々の空間フィルタ関数を導出する導出手段、および音源および空間フィルタ関数に基づいて複数のスピーカのための駆動信号を生成して、各スピーカを駆動する駆動手段を備える、局所音響再生装置である。   A first aspect of the present invention is a local sound reproducing apparatus using a linear speaker array in which a plurality of speakers are linearly arranged at intervals, and the sound pressure at a reproduction position is modeled by a rectangular window having an arbitrary width. Modeling means for obtaining a model, deriving means for deriving a spatial filter function of each of the plurality of speakers based on the sound pressure model, and generating a driving signal for the plurality of speakers based on the sound source and the spatial filter function, It is a local sound reproduction apparatus provided with the drive means which drives each speaker.

第1の発明では、局所音響再生装置(10:実施例において相当する部分を例示する参照符号。以下、同様。)は、複数のスピーカ(14、14、…、14)を互いに間隔(Δx)を隔てて直線状に配置した直線スピーカアレイ(12)を用いる。モデル化手段(16)は、たとえば、この直線スピーカアレイ(12)に平行な再生位置(y)における音圧(p)を任意幅(l)の矩形窓でモデル化して音圧モデル(たとえば、数[9])を求める。導出手段(16)は、この音圧モデル(p)に基づいて、たとえば空間フーリエ変換等の手法を用いて、複数のスピーカの各々の空間フィルタ関数(f:たとえば数[12])を解析的に導出する。そして、駆動手段(16)は、音源(s)および空間フィルタ関数(f)に基づいて複数のスピーカ(14)のための駆動信号(d)を生成し、その駆動信号(d、d、…、d)で各スピーカ(14、14、…、14)を駆動する。 In the first invention, the local sound reproducing device (10: reference numeral exemplifying a corresponding part in the embodiment, hereinafter the same) separates a plurality of speakers (14 1 , 14 2 ,..., 14 N ) from each other. A linear speaker array (12) arranged linearly with (Δx) therebetween is used. For example, the modeling means (16) models the sound pressure (p) at the reproduction position (y b ) parallel to the linear speaker array (12) with a rectangular window having an arbitrary width (l b ), thereby generating a sound pressure model ( For example, the number [9]) is obtained. Based on the sound pressure model (p), the derivation means (16) analyzes the spatial filter function (f i : for example, number [12]) of each of the plurality of speakers by using a method such as spatial Fourier transform. Derived automatically. Then, the drive means (16) generates a drive signal (d i ) for the plurality of speakers (14 i ) based on the sound source (s) and the spatial filter function (f i ), and the drive signal (d 1). , d 2, ..., each of the speakers (14 1 d N), 14 2, ... , to drive the 14 N).

第1の発明によれば、空間フィルタ関数を解析的に導出できるので、煩瑣な計算は不要で、しかも高い精度でブライト領域およびダーク領域を設定して、局所音響再生を行うことができる。   According to the first invention, since the spatial filter function can be derived analytically, no cumbersome calculation is required, and it is possible to perform local sound reproduction by setting the bright region and the dark region with high accuracy.

第2の発明は、第1の発明に従属し、モデル化手段は位置が異なる複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルを求め、導出手段は当該複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルに従って空間フィルタ関数を導出する、局所音響再生装置である。   A second invention is dependent on the first invention, wherein the modeling means obtains a sound pressure model modeled by a plurality of rectangular windows at different positions, and the derivation means obtains a sound pressure model modeled by the plurality of rectangular windows. Is a local sound reproduction device for deriving a spatial filter function according to

第2の発明では、モデル化手段(16)は、位置が異なる複数の矩形窓で音圧モデルを求め、導出手段(16)は、各音圧モデルに従って空間フィルタ関数を解析的に導出する。   In the second invention, the modeling means (16) obtains a sound pressure model from a plurality of rectangular windows at different positions, and the derivation means (16) analytically derives a spatial filter function according to each sound pressure model.

第2の発明によれば、ブライト領域が異なる、いわゆるマルチ局所音響再生が可能になる。   According to the second invention, so-called multi-local sound reproduction with different bright areas becomes possible.

第3の発明は、複数のスピーカを互いに間隔を隔てて直線状に配置した直線スピーカアレイを用いる局所音響再生装置のコンピュータによって実行される局所音響再生プログラムであって、局所音響再生プログラムは、コンピュータを、再生位置における音圧を任意幅の矩形窓でモデル化して音圧モデルを求めるモデル化手段、音圧モデルに基づいて複数のスピーカの各々の空間フィルタ関数(f)を導出する導出手段、および音源および空間フィルタ関数に基づいて複数のスピーカのための駆動信号を生成して、各スピーカを駆動する駆動手段として機能させる、局所音響再生プログラムである。   A third invention is a local sound reproduction program executed by a computer of a local sound reproduction device using a linear speaker array in which a plurality of speakers are linearly arranged at intervals, and the local sound reproduction program is a computer. Modeling means for obtaining a sound pressure model by modeling the sound pressure at a reproduction position with a rectangular window of an arbitrary width, and a derivation means for deriving a spatial filter function (f) of each of a plurality of speakers based on the sound pressure model, And a local sound reproduction program that generates drive signals for a plurality of speakers based on a sound source and a spatial filter function, and causes the speakers to function as drive means for driving each speaker.

第3の発明においても、第1の発明と同様の効果が期待できる。   In the third invention, the same effect as in the first invention can be expected.

第4の発明は、第3の発明に従属し、モデル化手段は第1が異なる複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルを求め、導出手段は当該複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルに従って空間フィルタ関数を導出する、局所音響再生プログラムである。   A fourth invention is dependent on the third invention, wherein the modeling means obtains a sound pressure model modeled by a plurality of different rectangular windows, and the derivation means has a sound pressure modeled by the plurality of rectangular windows. A local sound reproduction program for deriving a spatial filter function according to a model.

第4の発明においても、第2の発明と同様の効果が期待できる。   In the fourth invention, the same effect as in the second invention can be expected.

第5の発明は、直線状に配置された多数のスピーカから成る直線スピーカアレイを用いて該直線スピーカアレイに対して任意の位置で任意の幅の局所に音響を再生する局所音響再生装置であって、直線スピーカアレイのスピーカの並びに平行に音響が聞こえる幅を規定する幅規定手段と、直線スピーカアレイのスピーカの並びに対して平行な位置で音響が聞こえる位置を規定する位置規定手段と、幅規定手段および位置規定手段によって設定される空間フィルタ関数と音源とによって駆動信号を生成して直線状スピーカアレイの各スピーカを駆動するスピーカ駆動手段と、を備える、局所音響再生装置である。   A fifth invention is a local sound reproducing device that reproduces sound locally at an arbitrary position at an arbitrary position with respect to the linear speaker array using a linear speaker array composed of a large number of speakers arranged linearly. Width defining means for defining the width of sound that can be heard in parallel with the speakers of the linear speaker array, position defining means for defining the position at which sound can be heard at a position parallel to the arrangement of the speakers of the linear speaker array, and width defining And a speaker driving means for driving each speaker of the linear speaker array by generating a drive signal by the spatial filter function set by the means and the position defining means and the sound source.

第5の発明では、局所音響再生装置(10)は、複数のスピーカ(14、14、…、14)を互いに間隔(Δx)を隔てて直線状に配置した直線スピーカアレイ(12)を用いる。幅規定手段(16)は、たとえばブライト領域を設定すべき、直線スピーカアレイのスピーカの並び(x方向)に平行に音響が聞こえる幅(l)を規定する。そして、位置規定手段(16)は、たとえばブライト領域を設定すべき、直線スピーカアレイのスピーカの並び(x方向)に平行に音響が聞こえる位置(x)を規定する。スピーカ駆動手段(16)は、幅規定手段および位置規定手段によって設定される空間フィルタ関数(f)およびたとえば音源ユニット(18)から与えられる音源(s)に基づいて駆動信号(d)を生成し、その駆動信号で各スピーカを駆動する。 In the fifth invention, the local sound reproducing device (10) includes a linear speaker array (12) in which a plurality of speakers (14 1 , 14 2 ,..., 14 N ) are linearly arranged with an interval (Δx) therebetween. Is used. The width defining means (16) defines, for example, a width (l b ) in which sound can be heard in parallel with the arrangement of the speakers (x direction) of the linear speaker array, in which a bright region is to be set. The position defining means (16) defines, for example, a position (x b ) where sound can be heard in parallel with the arrangement (x direction) of the speakers of the linear speaker array where a bright region should be set. The speaker driving means (16) generates a drive signal (d i ) based on the spatial filter function (f i ) set by the width defining means and the position defining means and the sound source (s) given from, for example, the sound source unit (18). And each speaker is driven by the drive signal.

第5の発明によれば、幅および位置を規定することによって空間フィルタ関数を解析的に導出できるので、煩瑣な計算は不要で、しかも高い精度でブライト領域およびダーク領域を設定して、局所音響再生を行うことができる。   According to the fifth invention, since the spatial filter function can be derived analytically by defining the width and the position, no complicated calculation is required, and the bright region and the dark region are set with high accuracy, and the local acoustic wave is determined. Playback can be performed.

第6の発明は、第5の発明に従属し、直線スピーカアレイからの距離を規定する距離規定手段をさらに備え、空間フィルタ関数はさらに距離規定手段によって設定される、局所音響再生装置である。   A sixth invention is a local sound reproducing device according to the fifth invention, further comprising distance defining means for defining a distance from the linear speaker array, wherein the spatial filter function is further set by the distance defining means.

第6の発明では、距離規定手段(16)は、直線スピーカアレイに直交する方向での直線スピーカアレイからの距離(y)を規定する。そして、空間フィルタ関数はさらにその距離規定手段によって設定され、駆動信号は、その空間フィルタ関数と音源とによって生成される。 In the sixth invention, the distance defining means (16) defines the distance (y b ) from the linear speaker array in the direction orthogonal to the linear speaker array. The spatial filter function is further set by the distance defining means, and the drive signal is generated by the spatial filter function and the sound source.

第6の発明によれば、距離規定手段によって距離を規定するので、精度がより高くなる。   According to the sixth aspect, since the distance is defined by the distance defining means, the accuracy becomes higher.

第7の発明は、直線状に配置された複数のスピーカから成る直線スピーカアレイを用いて該直線スピーカアレイに対して任意の位置で任意の幅の局所に音響を再生する局所音響再生装置のコンピュータによって実行される局所音響再生プログラムであって、局所音響再生プログラムは、コンピュータを、直線スピーカアレイのスピーカの並びに平行に音響が聞こえる幅を規定する幅規定手段、直線スピーカアレイのスピーカの並びに対して平行な位置で音響が聞こえる位置を規定する位置規定手段、および幅規定手段および位置規定手段によって設定される空間フィルタ関数と音源とによって駆動信号を生成して直線状スピーカアレイの各スピーカを駆動するスピーカ駆動手段として機能させる、局所音響再生プログラムである。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a computer for a local sound reproducing apparatus that reproduces sound locally at an arbitrary position at an arbitrary position with respect to the linear speaker array using a linear speaker array including a plurality of speakers arranged in a straight line. A local sound reproduction program executed by the computer according to claim 1, wherein the local sound reproduction program is configured to control the computer with respect to the arrangement of the speakers of the linear speaker array; The position defining means for defining the position where sound can be heard at the parallel position, and the spatial filter function set by the width defining means and the position defining means and the sound source generate drive signals to drive each speaker of the linear speaker array. This is a local sound reproduction program that functions as a speaker driving means.

第7の発明においても、第5の発明と同様の効果が期待できる。   In the seventh invention, the same effect as in the fifth invention can be expected.

第8の発明は、第7の発明に従属し、さらに、コンピュータを、直線スピーカアレイからの距離を規定する距離規定手段として機能させ、駆動信号は、空間フィルタ関数に加えて、距離規定手段によって設定される、局所音響再生プログラムである。   The eighth invention is dependent on the seventh invention, and further causes the computer to function as a distance defining means for defining a distance from the linear speaker array, and the drive signal is supplied by the distance defining means in addition to the spatial filter function. A local sound reproduction program to be set.

第8の発明においても、第6の発明と同様の効果が期待できる。   In the eighth invention, the same effect as in the sixth invention can be expected.

この発明によれば、空間フィルタ関数を解析的に導出できるので、煩瑣な計算なしに、精度の高い局所音響再生が行える。   According to the present invention, since the spatial filter function can be derived analytically, highly accurate local sound reproduction can be performed without troublesome calculations.

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う。以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。   The above object, other objects, features and advantages of the present invention will be described with reference to the drawings. It will become more apparent from the detailed description of the following examples.

図1はこの発明の一実施例の局所音響再生装置の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a local sound reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2はスペクトル除算法(SDM:Spectrum Division Method)に基づく無限直線二次音源を用いた音場再現の状態を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a state of sound field reproduction using an infinite linear secondary sound source based on a spectrum division method (SDM). 図3は波数領域空間フィルタリングによる無限直線二次音源を用いた局所音響再生を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing local sound reproduction using an infinite linear secondary sound source by wave number domain spatial filtering. 図4はこの発明の他の実施例の局所音響再生装置の構成を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a local sound reproducing device according to another embodiment of the present invention. 図5は有限個の直線スピーカアレイを用いる場合の駆動信号を計算するための矩形窓を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a rectangular window for calculating a drive signal when a finite number of linear speaker arrays is used. 図6はEDMにおけるスピーカと局所音響再生制御(ブライト領域とダーク領域)の配置を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the arrangement of speakers and local sound reproduction control (bright area and dark area) in EDM. 図7は計算機シミュレーションでの時空間平均音圧レベルの結果をEDMとの比較で示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the results of spatio-temporal average sound pressure levels in computer simulation in comparison with EDM. 図8は計算機シミュレーションでのBDRの結果をEDMとの比較で示すグラフであり、上から順に500Hz、1kHz、2kHzの結果を示し、いずれも左側がEDMで、右側が実施例のものである。FIG. 8 is a graph showing the results of BDR in a computer simulation in comparison with EDM, showing the results of 500 Hz, 1 kHz, and 2 kHz in order from the top, in which both the left side is EDM and the right side is the example. 図9は計算機シミュレーションでの時間平均音圧レベルの結果をEDMとの比較で示すグラフであり、上から順に3kHz、4kHz、5kHzの結果を示し、いずれも左側がEDMで、右側が実施例のものである。FIG. 9 is a graph showing the results of time average sound pressure levels in computer simulation in comparison with EDM, showing the results of 3 kHz, 4 kHz, and 5 kHz in order from the top, all of which are EDM on the left side and the examples on the right side. Is.

図1はこの発明の一実施例の局所音響再生装置を示す概略図である。この実施例の局所音響再生装置10は、直線状にスピーカを多数配置した直線スピーカアレイ12を用いる。直線スピーカアレイ12は、複数(実施例では、N=64個)のスピーカ14、14、…、14を所定間隔、たとえば5cm毎に直線状に配置したものであり、各スピーカ14は一例として1インチ(2.5cm)の口径を有する。ただし、これらの数値は適宜変更可能である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a local sound reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention. The local sound reproducing device 10 of this embodiment uses a linear speaker array 12 in which a large number of speakers are arranged linearly. The linear speaker array 12 has a plurality (N = 64 in the embodiment) of speakers 14 1 , 14 2 ,..., 14 N arranged linearly at a predetermined interval, for example, every 5 cm. As an example, it has a diameter of 1 inch (2.5 cm). However, these numerical values can be changed as appropriate.

たとえばコンピュータからなる駆動装置(コンピュータ)16は、適宜の記憶媒体(メモリ、HDD、光ディスクやネットワークなどの音源ユニット18から与えられる音源s(ω)に基づく駆動信号d、d、…、dを作成し、これらの駆動信号によって、各スピーカ14、14、…、14が駆動される。 For example, the drive device (computer) 16 formed of a computer has drive signals d 1 , d 2 ,..., D based on a sound source s (ω) given from a sound source unit 18 such as an appropriate storage medium (memory, HDD, optical disk, network, etc.). N are created, and the speakers 14 1 , 14 2 ,..., 14 N are driven by these drive signals.

なお、この発明が向けられる局所音響再生において、「音響」とは、音声、音楽その他、音に関する音信号を意味しており、上述の音源18から音信号を駆動装置16に与える。   In the local sound reproduction to which the present invention is directed, “acoustic” means sound, music, and other sound signals related to sound, and the sound signal is supplied from the sound source 18 to the driving device 16.

ただし、この実施例では、直線スピーカアレイ12の前に存在する聴取者P1、P2、P3、…のうち、一例として、聴取者P2にのみ音源sを聞かせ、他の聴取者には聞かせない、という局所音響再生を行う。ここで、音源sを聞かせる領域を図1では「Bright(ブライト)」と表現し、聞かせない領域を「Dark(ダーク)」と表現する。ブライト領域では、その領域に存在する聴取者は、1人でも複数人でも、すべての聴取者が音源を聴取できる。   However, in this embodiment, of the listeners P1, P2, P3,... Existing in front of the linear speaker array 12, as an example, only the listener P2 hears the sound source s and cannot hear other listeners. Local sound reproduction. Here, the region where the sound source s can be heard is expressed as “Bright” in FIG. 1, and the region that cannot be heard is expressed as “Dark”. In the bright area, all listeners can listen to the sound source regardless of whether one or more listeners exist in the area.

このようなブライト領域およびダーク領域を形成するために、この実施例では、駆動装置すなわちコンピュータ16は、後に説明するように、スピーカ14毎の空間フィルタ関数Fを計算し、その空間フィルタ関数と音源s(ω)とを乗算することによって、各スピーカのための駆動信号dを生成する。そして、生成した各スピーカ用の駆動信号d、d、…、dで各スピーカ14、14、…、14を駆動する。 In order to form such bright areas and dark areas, in this embodiment, the driving device, that is, the computer 16 calculates a spatial filter function F i for each speaker 14 as will be described later. By multiplying the sound source s (ω), a drive signal d i for each speaker is generated. Then, the driving signal d 1, d 2 for the speakers produced, ..., the speakers 14 1 d N, 14 2, ..., to drive the 14 N.

図2は、図1実施例の前提としてのSDMによる音場再現を示す概略図である。ただし、図1実施例は有限個のスピーカ14、14、…、14からなる直線スピーカアレイ12を用いるが、以下の説明では、計算のために、無限に連続した直線スピーカ(無限直線二次音源)を想定して音場再現を考える。 FIG. 2 is a schematic diagram showing sound field reproduction by SDM as a premise of the embodiment in FIG. However, although the embodiment of FIG. 1 uses a linear speaker array 12 composed of a finite number of speakers 14 1 , 14 2 ,..., 14 N , in the following description, infinite linear linear speakers (infinite linear Consider sound field reproduction assuming a secondary sound source.

ただし、SDMについては、参考文献1(J. Ahrens, and S. Spors,“Sound field reproduction using planar and linear arrays of loudspeakers,”IEEE Trans. Audio, Speech, Lang. Process., vol. 18, no. 8, pp. 2038-2050, Nov. 2010.)に詳しい。   However, for SDM, reference 1 (J. Ahrens, and S. Spors, “Sound field reproduction using planar and linear arrays of loudspeakers,” IEEE Trans. Audio, Speech, Lang. Process., Vol. 18, no. 8, pp. 2038-2050, Nov. 2010.).

無限直線二次音源はx軸上(y=0)にあると仮定し、z軸は省略する。周波数をfとし、角周波数をω=2πfとし、無限直線二次音源の位置x=[x,0]における駆動信号をd(x0,ω)とすると,位置x=[x,y]での音圧p(x,ω)は、数[1]で与えられる。 The infinite linear secondary sound source is assumed to be on the x axis (y = 0), and the z axis is omitted. The frequency is f, and the angular frequency and omega = 2 [pi] f, infinitely linear secondary position of the sound source x 0 = [x, 0] a drive signal in the T d (x0, ω) and when the position x = [x, y] The sound pressure p (x, ω) at T is given by the number [1].

なお、以下の各式において、フーリエ変換前の関数をアルファベットの小文字で表現し、フーリエ変換後の関数を、「^(ハット)」を用いる代わりに、大文字で表現する。   In each of the following expressions, the function before Fourier transformation is expressed in lower case letters, and the function after Fourier transformation is expressed in upper case letters instead of using “^ (hat)”.

ここで、 here,

は、無限直線二次音源からの音声を伝達する特性を示す3次元グリーン関数であり、j=√−1であり、k=ω/cは波数を示し、cは音速を示す。ただし、ここでは、反射などは考慮していない。 Is a three-dimensional Green function indicating the characteristic of transmitting sound from an infinite linear secondary sound source, j = √−1, k = ω / c indicates the wave number, and c indicates the speed of sound. However, reflection etc. are not considered here.

数[1]は、無限直線二次音源の前方の受音位置yrefにおける各スピーカからの音圧を合計した音圧pを示し、この数[1]をx軸方向に空間フーリエ変換すると、畳み込みの定理より、数3が得られる。 The number [1] indicates the sound pressure p obtained by summing the sound pressures from the speakers at the sound receiving position y ref in front of the infinite linear secondary sound source. When the number [1] is spatial Fourier transformed in the x-axis direction, From the convolution theorem, Equation 3 is obtained.

ここで、kはx軸方向の空間周波数、D(k,ω)は駆動信号のフーリエ変換、G(k,y,ω)は3次元グリーン関数g3D(x−x0,ω)の空間フーリエ変換であり、数[4]で表わされる。 Here, k x is the spatial frequency in the x-axis direction, D (k x , ω) is the Fourier transform of the drive signal, and G (k x , y, ω) is the three-dimensional green function g 3D (x−x0, ω). Is represented by the number [4].

ただし、空間フーリエ変換については、たとえば、参考文献2(E. G. Williams, Fourier Acoustics: Sound Radiation and Nearfield Acoustic Holography, London: Academic Press, 1999.)を参照されたい。   However, for spatial Fourier transform, see Reference 2 (E. G. Williams, Fourier Acoustics: Sound Radiation and Nearfield Acoustic Holography, London: Academic Press, 1999.).

空間フーリエ変換することによって、受音位置における各方向からの波の成分量が得られる。   By performing the spatial Fourier transform, the component amount of the wave from each direction at the sound receiving position can be obtained.

(2)およびkはそれぞれ0次の第2種ハンケル関数および0次の変形ベッセル関数を示す。 H 0 (2) and k 0 indicate a 0th-order second-type Hankel function and a 0th-order modified Bessel function, respectively.

したがって、図2に示すようにx軸と平行に連続した受音位置(y=yref)における音圧の空間フーリエ変換をP(k,yref,ω)とすると、SDMでは、波数領域における無限直線二次音源の駆動信号D(k,ω)は、数[3]より、数[5]として解析的に求めることができる。つまり、受音位置yrefにおけるSDMに基づく無限直線二次音源からの音場が数[5]で求められる。つまり、SDMにおいて、数[5]のように、音圧pおよび伝達関数gをフーリエ変換することによって、駆動信号Dが求まることは既に、上記した参考文献1において公知である。 Therefore, as shown in FIG. 2, when the spatial Fourier transform of the sound pressure at the sound receiving position (y = y ref ) continuous in parallel with the x axis is P (k x , y ref , ω), in SDM, the wave number region The driving signal D (k x , ω) of the infinite linear secondary sound source at can be analytically obtained from the number [3] as the number [5]. That is, the sound field from the infinite linear secondary sound source based on SDM at the sound receiving position y ref is obtained by the number [5]. That is, it is already known in the above-mentioned Reference 1 that the drive signal D is obtained by Fourier transforming the sound pressure p and the transfer function g in SDM as shown in Equation [5].

以上を前提にして、次に、図1実施例のように、駆動装置すなわちコンピュータ16によって、ブライト領域およびダーク領域を形成するための手法について、説明する。   Based on the above, next, a method for forming a bright region and a dark region by the drive device, that is, the computer 16 as in the embodiment of FIG.

図2に示す無限直線二次音源を用いて、或る領域にのみ音源s(ω)を再現するための各スピーカのフィルタをf(x,ω)とすると、無限直線二次音源の駆動信号d(x,ω)は、数[6]として記述できる。 When the filter of each speaker for reproducing the sound source s (ω) only in a certain region is set to f (x 0 , ω) using the infinite linear secondary sound source shown in FIG. The signal d (x 0 , ω) can be described as the number [6].

ただし、図1に示す音源ユニット18から供給される音源sは任意の音源であってよく、モノラル音源を想定している。 However, the sound source s supplied from the sound source unit 18 shown in FIG. 1 may be an arbitrary sound source and assumes a monaural sound source.

この実施例では、数[6]において最適なフィルタf(x,ω)を設計することにより、音源s(ω)の図1実施例のような局所音響再生を実現する。 In this embodiment, the optimal filter f (x 0 , ω) is designed in the equation [6], thereby realizing local sound reproduction of the sound source s (ω) as in FIG. 1 embodiment.

フィルタは音源に依存しないため,s(ω)=1とする。よって、フィルタf(x,ω)による受音位置y=yrefにおける音場の空間フーリエ変換は,数[3]により、数[7]となる。 Since the filter does not depend on the sound source, s (ω) = 1. Therefore, the spatial Fourier transform of the sound field at the sound receiving position y = y ref by the filter f (x 0 , ω) becomes the number [7] by the number [3].

したがって、数[5]と同様に、波数領域の空間フィルタF(k,ω)は、数[8]となる。この数[8]で示す空間フィルタFは、スピーカ毎のフィルタ関数fを空間フーリエ変換した結果を示す。 Therefore, similarly to the number [5], the spatial filter F (k x , ω) in the wave number domain is the number [8]. The spatial filter F shown by this number [8] shows the result of spatial Fourier transform of the filter function f for each speaker.

多点制御法において局所音響再生するためには、音の聞こえる場所の音圧を「1」とし、聞こえない場所を「0」としている。そこで、この実施例では、図3に示すように、x=0を中心にy=yの距離に幅lの局所音響再生を実現するために、y=yにおける音圧p(x,y)を聞こえるところを「1」、聞こえないところを「0」とする音圧分布の矩形窓で以下のようにモデル化し、コンピュータ16は、数[9]に示す音圧モデルを求める。その意味で、数[9]に応じて音圧モデルを計算するコンピュータ16は、モデル化手段として機能しているということができる。 In order to perform local sound reproduction in the multipoint control method, the sound pressure at a place where sound can be heard is set to “1”, and the place where sound cannot be heard is set to “0”. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, x = 0 in order to realize the local sound reproduction of the width l b at a distance of y = y b mainly, y = y sound in b pressure p (x , Y y ) are modeled as follows using a rectangular window of sound pressure distribution where “1” is heard and “0” is not heard, and the computer 16 obtains a sound pressure model shown in Equation [9]. . In that sense, it can be said that the computer 16 that calculates the sound pressure model according to the number [9] functions as modeling means.

この矩形窓は周波数に依存しないためωは省略できる。   Since this rectangular window does not depend on the frequency, ω can be omitted.

そして、矩形窓p(x,y)のx軸方向の空間フーリエ変換(参考文献2参照)は、数[10]の通りである。 Then, the spatial Fourier transform (see Reference 2) of the rectangular window p (x, y b ) in the x-axis direction is as shown in the equation [10].

さらに、局所音響再生を任意の位置xで実現するためには、シフトの定理(参考文献2参照)により、数[10]は、数[11]となる。 Furthermore, in order to realize local sound reproduction at an arbitrary position xb , the number [10] becomes the number [11] according to the shift theorem (see Reference 2).



したがって、数[11]を数[8]に代入すると、波数領域における無限直線二次音源による局所再生フィルタF(k,ω)は、数[12]として解析的に導出できる。 Therefore, if the number [11] is substituted into the number [8], the local reproduction filter F (k x , ω) by the infinite linear secondary sound source in the wave number domain can be analytically derived as the number [12].

この空間フィルタリングにより、無限直線二次音源を用いて任意の位置[x,yに任意の幅lの領域の局所音響再生を実現できる。このように、駆動装置すなわちコンピュータ16は、無限直線二次音源の方向(実施例では、直線スピーカアレイ12のスピーカ14の並び方向)における位置xと窓幅lを設定することによって、空間フィルタを導出する。したがって、コンピュータ16は、位置規定手段および幅規定手段として機能しているということができる。さらに、駆動装置すなわちコンピュータ16は、直線スピーカアレイ12からの距離(y)を用いて、空間フィルタを導出する。したがって、コンピュータ16は、距離規定手段としても機能する。 This spatial filtering, an infinite linear secondary source local sound reproduction areas of any width l b can be realized any position [x b, y b] to T using. Thus, the driving device or computer 16 (in the embodiment, the arrangement direction of the speaker 14 of the linear loudspeaker array 12) direction of infinite linear secondary source by setting the position x b and window width l b in the space Deriving a filter. Therefore, it can be said that the computer 16 functions as a position defining means and a width defining means. Further, the driving device, that is, the computer 16 uses the distance (y b ) from the linear speaker array 12 to derive a spatial filter. Therefore, the computer 16 also functions as a distance defining means.

上記数[7]の前提として音源s=1としたが、実際に図1の各スピーカ14、14、…、14を駆動するためには、駆動装置すなわちコンピュータ16は、数[12]で導出した空間フィルタ関数fと音源sとによって数[13]に従って駆動信号dを生成する。
[数13]
=s
そして、駆動装置すなわちコンピュータ16は、数[13]で各スピーカ毎に生成した駆動信号d、d、…、dによって、スピーカ14、14、…、14を駆動する。したがって、駆動装置すなわちコンピュータ16は、駆動手段として機能している。
Although the sound source s = 1 is assumed as the premise of the number [7], in order to actually drive the speakers 14 1 , 14 2 ,..., 14 N in FIG. The drive signal d is generated according to the equation [13] using the spatial filter function f and the sound source s derived in step [13].
[Equation 13]
d i = s i f i
The drive device or computer 16, the number [13] drive signal generated for each speaker in d 1, d 2, ..., by d N, a speaker 14 1, 14 2, ..., to drive the 14 N. Therefore, the driving device, that is, the computer 16 functions as driving means.

数[12]までは計算のために無限直線二次音源を想定したが、数[12]を用いた局所音響再生を図1に示すように、有限個N(実施例では64個)のスピーカ14、14、…、14を直線上に配置した直線スピーカアレイ12を用いて実現する。そのためには数[12]を離散化し、有限長で打ち切る必要がある。 Up to several [12], an infinite linear secondary sound source was assumed for the calculation. However, as shown in FIG. 1, local sound reproduction using the mathematical expression [12] is limited to N speakers (64 in the embodiment). It is realized by using the linear speaker array 12 in which 14 1 , 14 2 ,..., 14 N are arranged on a straight line. For that purpose, it is necessary to discretize the number [12] and cut it off with a finite length.

ここで、直線スピーカアレイ12のチャネル数(スピーカの個数)をNとし、素子間隔をΔxとすると、アレイ長はL=(N-1)Δxとなる.数[12]の離散逆フーリエ変換(IDFT)は、数[14]で得られる。   Here, if the number of channels (number of speakers) of the linear speaker array 12 is N and the element spacing is Δx, the array length is L = (N−1) Δx. The discrete inverse Fourier transform (IDFT) of the number [12] is obtained by the number [14].

ここで、x=nΔxであり、k=2πm=/NΔxであり、−N/2≦n≦N/2−1である。 Here, x = nΔx, k x = 2πm = / NΔx, and −N / 2 ≦ n ≦ N / 2-1.

近接音響ホログラフィ(参考文献2)では、アレイの開口長の打ち切りによる誤差を低減するために、音圧収録面の開口長の両端に仮想的に「0」を挿入し、開口長の2倍以上の長さの面を用いて2N以上の点を用いてDFTを計算する。この方法と同様に、図1実施例においても、図5に示すように、音圧分布の矩形窓の長さをアレイ長の2倍である2Lとし、2N点を用いたIDFTにより数[14]を計算する。   In proximity acoustic holography (reference 2), in order to reduce errors due to truncation of the aperture length of the array, “0” is virtually inserted at both ends of the aperture length of the sound pressure recording surface, and more than twice the aperture length. A DFT is calculated using points of 2N or more using a surface of length. Similarly to this method, in the embodiment of FIG. 1, as shown in FIG. 5, the length of the rectangular window of the sound pressure distribution is set to 2L which is twice the array length, and the number [14] is obtained by IDFT using 2N points. ] Is calculated.

そして、得られた2Nチャネルの駆動信号のうち、中心のNチャネル分を実際の駆動信号として用いる。図1実施例でいえば、128チャネルの駆動信号のうちの中心の64チャネル分を駆動信号dとする。このようにして、数[12]を離散逆フーリエ変換することによって、実際の駆動信号dを計算する。   Of the obtained 2N-channel drive signals, the center N-channel portion is used as the actual drive signal. In the embodiment of FIG. 1, the drive signal d is the central 64 channels of the 128-channel drive signals. In this way, the actual drive signal d is calculated by performing a discrete inverse Fourier transform on the number [12].

図1の実施例では、直線スピーカアレイ12からの音を聴取者P2(の領域)にのみ再生し、他の聴取者では聞き取れないようにした。つまり、聴取者P2のための1つのブライト領域を形成した。これによって、1つの音源を聴取者P2にのみ再生できる。   In the embodiment of FIG. 1, the sound from the linear speaker array 12 is reproduced only to the listener P2 (in the region thereof) and cannot be heard by other listeners. That is, one bright region for the listener P2 was formed. Thus, one sound source can be reproduced only for the listener P2.

これに対して、図4の実施例では、2つの音源ユニット181および182を設け、各音源ユニット181および182から2つの音源s(ω)および音源s(ω)を駆動装置すなわちコンピュータ16に与える。他方、以下に説明する方法に従って、聴取者P2に対する第1のブライト領域と、聴取者P1に対する第2のブライト領域を設定する。そして、第1のブライト領域ではたとえば英語の音源s(ω)を再生し、第2のブライト領域ではたとえば日本語の音源s(ω)を再生する。したがって、この実施例は、先の図1の実施例と同様に、たとえばパーソナルオーディオシステム、美術館やオリンピックなどでの多言語同時ガイド、その他バーチャルリアリティ技術などに応用可能である。 On the other hand, in the embodiment of FIG. 4, two sound source units 181 and 182 are provided, and two sound sources s 1 (ω) and sound sources s 2 (ω) are supplied from the sound source units 181 and 182 to the drive device, that is, the computer 16. To give. On the other hand, according to the method described below, a first bright area for the listener P2 and a second bright area for the listener P1 are set. Then, for example, the English sound source s 1 (ω) is reproduced in the first bright region, and for example, the Japanese sound source s 2 (ω) is reproduced in the second bright region. Therefore, this embodiment can be applied to, for example, a personal audio system, a multilingual simultaneous guide at an art museum or the Olympics, and other virtual reality technologies as in the embodiment of FIG.

また、特急列車や普通列車が共通に停車する駅のプラットホームにおいて、特急列車乗車予定者が並ぶ位置と普通列車のそれとが異なる場合が多々あるが、このような場合に、図4に示す実施例を応用して、たとえば特急列車に乗る人P1に対して第1ブライト領域を設定して特急列車向けのアナウンス(音源s)を流し、それと同時に普通列車に乗る人P2に対して第2のブライト領域を設定して普通列車向けのアナウンス(音源s)を流すことによって、それぞれの乗車予定者が誤乗車することなく正しい列車に乗車することが可能となる。 Moreover, in the platform of the station where the limited express train and the ordinary train stop in common, there are many cases where the position where the expected express train rider is lined up and the ordinary train are different. In such a case, the embodiment shown in FIG. For example, the first bright area is set for the person P1 who rides on the limited express train, and the announcement (sound source s 1 ) for the express train is made to flow, and at the same time, the second line is set for the person P2 who rides the regular train. By setting the bright area and playing the announcement for the ordinary train (sound source s 2 ), it is possible for each prospective rider to get on the correct train without erroneously boarding.

このように、M個の音源s(ω)をM箇所別々のブライト領域で再生するマルチ局所音響再生を実現するためには、図2のように、数[12]で導出された各局所音響再生位置でのフィルタfと、対応する音源sの組み合わせs(ω)f(x,ω)の重ね合わせにより、駆動信号を数[15]で得る。つまり、図4の実施例では、駆動装置すなわちコンピュータ16は、受音位置y=yにおいて、スピーカ14の配列方向すなわちx方向において異なる2つの位置において、矩形窓を設定し、それぞれの矩形窓について数[12]で導出した空間フィルタ関数と、音源ユニット181および182からの音源sおよびsとで駆動信号dを生成する。 In this way, in order to realize multi-local acoustic reproduction in which M sound sources s i (ω) are reproduced in M different bright regions, as shown in FIG. The drive signal is obtained by the number [15] by superimposing the filter f i at the sound reproduction position and the combination s i (ω) f i (x 0 , ω) of the corresponding sound source s i . That is, in the embodiment of FIG. 4, the driving device or computer 16, the sound receiving position y = y b, in two different positions in the arrangement direction, that is the x direction of the speaker 14, and sets a rectangular window, each rectangular window A drive signal d i is generated by the spatial filter function derived from the equation [12] and the sound sources s 1 and s 2 from the sound source units 181 and 182.

つまり、数[15]に従って、図4に示す実施例において、駆動装置すなわちコンピュータ16は、音源sと各スピーカ14の空間フィルタfによって各スピーカ14、14、…、14のための駆動信号d、d、…、dを生成して、各スピーカを駆動する。 In other words, as the number [15], in the embodiment shown in FIG. 4, the driving device or computer 16, the sound source s i and the speakers 14 1 by the spatial filter f i of the speaker 14 i, 14 2, ..., of 14 N Drive signals d 1 , d 2 ,..., D N are generated to drive each speaker.

ただし、先の説明では、複数の音源を複数のブライト領域で局所的に再生するようにしたが、1つの音源を複数のブライト領域で局所的に再生する場合でも、図4に示す実施例を利用可能であることは勿論である。つまり、図4に示す実施例は、複数のブライト領域を個別に設定する実施例である。   However, in the above description, a plurality of sound sources are reproduced locally in a plurality of bright areas. However, even when one sound source is reproduced locally in a plurality of bright areas, the embodiment shown in FIG. Of course, it can be used. That is, the embodiment shown in FIG. 4 is an embodiment in which a plurality of bright areas are individually set.

また、図4では、2つのブライト領域が直線スピーカアレイ12から異なる聴取位置に設定されているように描かれているが、これは単に図解のためであり、実際には2つのブライト領域は同じ距離y=y上に設定されるものであることに留意されたい。 Also, in FIG. 4, the two bright areas are depicted as being set at different listening positions from the linear speaker array 12, but this is merely for illustration purposes, and in fact the two bright areas are the same. distance y = Note that is to be set on the y b.

ここで、コンピュータシミュレーションによって、この発明の有効性を検証する。局所音響再生精度を従来法の1つであるEDMと比較する。   Here, the effectiveness of the present invention is verified by computer simulation. The local sound reproduction accuracy is compared with EDM, which is one of the conventional methods.

EDMではNチャネルのスピーカを用いてKチャネルの制御点を制御する。各スピーカ位置をxspとし、制御点位置をxcoとすると、各スピーカと制御点間の空間相関行列は、 In EDM, an N-channel speaker is used to control a K-channel control point. When each speaker position is x sp and the control point position is x co , the spatial correlation matrix between each speaker and the control point is

として計算される。ここで、 Is calculated as here,

である。 It is.

EDMでは、各スピーカと局所音響再生領域の制御点との空間相関行列をr(ω)、各スピーカと無音領域の制御点との空間相関行列をr(ω)とし、各スピーカのフィルタf(ω)は、 In EDM, the spatial correlation matrix between each speaker and the control point of the local sound reproduction region is r b (ω), the spatial correlation matrix between each speaker and the control point of the silent region is r d (ω), and the filter of each speaker f (ω) is

の最大固有値に対応する固有ベクトルとして計算される。ここで、αはチューニング係数であり、角周波数ω毎に設定する。 As the eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of. Here, α is a tuning coefficient, and is set for each angular frequency ω.

コンピュータシミュレーションによって、3次元自由音場を仮定した局所音響再生の精度を評価する。各スピーカは無指向性の点音源を仮定する。シミュレーション条件およびスピーカと局所音響再生制御ライン配置をそれぞれ表1および図6に示す。スピーカアレイはx軸上にx=0を中心に配置される。x<0をブライト領域(x p=1)とし、x>0をダーク領域(x,p=0)とする。EDMでは、制御点をy=y(=2m)上にスピーカと平行して設置し、x<0の領域の32チャネルを局所音響再生の制御点xとし、残り半分の32チャネルを無音制御領域の制御点xとして数[17]を計算する。 The accuracy of local sound reproduction assuming a three-dimensional free sound field is evaluated by computer simulation. Each speaker is assumed to be an omnidirectional point sound source. The simulation conditions and the speaker and local sound reproduction control line arrangement are shown in Table 1 and FIG. 6, respectively. The speaker array is arranged on the x axis with x = 0 as the center. x <0 is the bright region (x b , p = 1), and x> 0 is a dark region (x d , p = 0). In EDM, control points are set on y = y b (= 2 m) in parallel with the speaker, 32 channels in the region of x <0 are set as control points x b for local sound reproduction, and the remaining half of the 32 channels are silent. The number [17] is calculated as the control point xd of the control region.

チューニング係数は予備検討により、x領域とx領域間でエネルギ差が最大となるように設定した。直線スピーカアレイを用いた場合、周波数に依存せず、α=0.9999で最大となった。 The tuning coefficient was set so as to maximize the energy difference between the xb region and the xd region by preliminary examination. When a linear speaker array was used, the maximum was achieved at α = 0.9999 regardless of the frequency.

たとえば図1実施例の方法では、数[12]の窓関数の長さを2Lとし、2N=128点のIDFTにより数[14]を計算する。得られた128チャネルのd(x,ω)のうち、中心の64チャネルを実際の駆動信号として用いる。 For example, in the method of FIG. 1 embodiment, the length of the window function of the number [12] is 2L, and the number [14] is calculated by IDFT of 2N = 128 points. Of the obtained 128 channels of d (x 0 , ω), the central 64 channels are used as the actual drive signals.

局所音響再生の位置による精度を評価するため、位置xにおける音圧レベルPSPL(x)を、数[19]のように定義する。   In order to evaluate the accuracy depending on the position of the local sound reproduction, the sound pressure level PSPL (x) at the position x is defined as the number [19].

ここで、p(x,ω)は位置x、角周波数ωの音圧である。 Here, p (x, ω) is the sound pressure at the position x and the angular frequency ω.

また、局所音響再生領域xと無音制御領域x間の音圧レベルを評価するために、ブライト領域対ダーク領域比(Bright to dark ratio:BDR)を、数[20]のように定義する。 Further, in order to evaluate the sound pressure level between the local sound reproduction region xb and the silence control region xd , a bright region to dark region ratio (BDR) is defined as a number [20]. .

それぞれの領域は図5に示すようにy=yを中心とし、幅0.4m、長さはL/2=1.6mとして計算した。 Each region is centered at y = y b as shown in FIG. 5, the width 0.4 m, length was calculated as L / 2 = 1.6m.

シミュレーション結果である音圧レベルの結果を図7に示し、BDRの結果を図8および図9に示す。これらの結果より、特に1000Hz以上では実施例の方がEDMよりも精度よく局所音響再生を実現できることがわかる。また、図8および図9の結果より、EDMでは周波数が高くなるにつれて局所音響再生の幅が狭くなるのに対して、実施例では周波数に依存せず、設定した幅の局所音響再生を実現できることが確認できる。   The result of the sound pressure level, which is a simulation result, is shown in FIG. 7, and the result of BDR is shown in FIGS. From these results, it can be seen that the local sound reproduction can be realized with higher accuracy than the EDM particularly in the case of 1000 Hz or more. Further, from the results of FIG. 8 and FIG. 9, the width of local sound reproduction becomes narrower as the frequency becomes higher in EDM, whereas in the embodiment, local sound reproduction of a set width can be realized without depending on the frequency. Can be confirmed.

以上より、実施例に従った空間フィルタリングにより、設定した局所音響再生位置を効果的に制御することができる。   As described above, the set local sound reproduction position can be effectively controlled by the spatial filtering according to the embodiment.

なお、上で挙げた寸法などの具体的数値は、いずれも単なる一例であり、製品の仕様などの必要に応じて適宜変更可能である。   It should be noted that the specific numerical values such as the dimensions mentioned above are merely examples, and can be appropriately changed according to the needs of product specifications and the like.

10 …局所音響再生装置
12 …直線スピーカアレイ
14、14、…、14 …スピーカ
16 …駆動装置(コンピュータ)
10 ... local sound reproducing apparatus 12 ... linear loudspeaker array 14 1, 14 2, ..., 14 N ... speaker 16 ... driving apparatus (computer)

Claims (8)

複数のスピーカを互いに間隔を隔てて直線状に配置した直線スピーカアレイを用いる局所音響再生装置であって、
再生位置における音圧を任意幅の矩形窓でモデル化して音圧モデルを求めるモデル化手段、
前記音圧モデルに基づいて前記複数のスピーカの各々の空間フィルタ関数を導出する導出手段、および
音源および前記空間フィルタ関数に基づいて前記複数のスピーカのための駆動信号を生成して、各スピーカを駆動する駆動手段を備える、局所音響再生装置。
A local sound reproducing apparatus using a linear speaker array in which a plurality of speakers are linearly arranged at intervals from each other,
Modeling means for obtaining a sound pressure model by modeling a sound pressure at a reproduction position with a rectangular window of an arbitrary width;
Deriving means for deriving a spatial filter function of each of the plurality of speakers based on the sound pressure model, and generating a drive signal for the plurality of speakers based on a sound source and the spatial filter function, A local sound reproducing device comprising driving means for driving.
前記モデル化手段は位置が異なる複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルを求め、前記導出手段は当該複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルに従って前記空間フィルタ関数を導出する、請求項1記載の局所音響再生装置。   2. The modeling means obtains a sound pressure model modeled by a plurality of rectangular windows at different positions, and the derivation means derives the spatial filter function according to a sound pressure model modeled by the plurality of rectangular windows. The local sound reproduction apparatus as described. 複数のスピーカを互いに間隔を隔てて直線状に配置した直線スピーカアレイを用いる局所音響再生装置のコンピュータによって実行される局所音響再生プログラムであって、前記局所音響再生プログラムは、前記コンピュータを、
再生位置における音圧を任意幅の矩形窓でモデル化して音圧モデルを求めるモデル化手段、
前記音圧モデルに基づいて前記複数のスピーカの各々の空間フィルタ関数を導出する導出手段、および
音源および前記空間フィルタ関数に基づいて前記複数のスピーカのための駆動信号を生成して、各スピーカを駆動する駆動手段
として機能させる、局所音響再生プログラム。
A local sound reproduction program that is executed by a computer of a local sound reproduction device that uses a linear speaker array in which a plurality of speakers are arranged linearly at intervals, the local sound reproduction program comprising:
Modeling means for obtaining a sound pressure model by modeling a sound pressure at a reproduction position with a rectangular window of an arbitrary width;
Deriving means for deriving a spatial filter function of each of the plurality of speakers based on the sound pressure model, and generating a drive signal for the plurality of speakers based on a sound source and the spatial filter function, A local sound reproduction program that functions as a driving means for driving.
前記モデル化手段は位置が異なる複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルを求め、前記導出手段は当該複数の矩形窓でモデル化した音圧モデルに従って前記空間フィルタ関数を導出する、請求項3記載の局所音響再生プログラム。   4. The modeling means obtains a sound pressure model modeled by a plurality of rectangular windows at different positions, and the derivation means derives the spatial filter function according to a sound pressure model modeled by the plurality of rectangular windows. The local sound reproduction program described. 直線状に配置された多数のスピーカから成る直線スピーカアレイを用いて該直線スピーカアレイに対して任意の位置で任意の幅の局所に音響を再生する局所音響再生装置であって、
上記直線スピーカアレイのスピーカの並びに平行に音響が聞こえる幅を規定する幅規定手段と、
上記直線スピーカアレイのスピーカの並びに対して平行な位置で音響が聞こえる位置を規定する位置規定手段と、
上記幅規定手段および位置規定手段によって設定される空間フィルタ関数と音源とによって駆動信号を生成して上記直線状スピーカアレイの各スピーカを駆動するスピーカ駆動手段とを備える、局所音響再生装置。
A local sound reproducing device for reproducing sound locally at an arbitrary position at an arbitrary position with respect to the linear speaker array using a linear speaker array composed of a large number of speakers arranged in a straight line,
Width defining means for defining a width in which sound can be heard in parallel with the speakers of the linear speaker array;
Position defining means for defining a position where sound can be heard at a position parallel to the arrangement of the speakers of the linear speaker array;
A local sound reproducing apparatus comprising: speaker driving means for generating a drive signal by a spatial filter function set by the width defining means and the position defining means and a sound source to drive each speaker of the linear speaker array.
上記直線スピーカアレイからの距離を規定する距離規定手段をさらに備え、
上記空間フィルタ関数は、さらに上記距離規定手段によって設定される、請求項5記載の局所音響再生装置。
A distance defining means for defining a distance from the linear speaker array;
The local sound reproduction device according to claim 5, wherein the spatial filter function is further set by the distance defining means.
直線状に配置された複数のスピーカから成る直線スピーカアレイを用いて該直線スピーカアレイに対して任意の位置で任意の幅の局所に音響を再生する局所音響再生装置のコンピュータによって実行される局所音響再生プログラムであって、前記局所音響再生プログラムは、前記コンピュータを、
上記直線スピーカアレイのスピーカの並びに平行に音響が聞こえる幅を規定する幅規定手段、
上記直線スピーカアレイのスピーカの並びに対して平行な位置で音響が聞こえる位置を規定する位置規定手段、および
上記幅規定手段および位置規定手段によって設定される空間フィルタ関数と音源とによって駆動信号を生成して上記直線状スピーカアレイの各スピーカを駆動するスピーカ駆動手段として機能させる、局所音響再生プログラム。
Local sound executed by a computer of a local sound reproduction device that reproduces sound locally at an arbitrary position and at an arbitrary position with respect to the linear speaker array using a linear speaker array composed of a plurality of speakers arranged in a straight line. A reproduction program, wherein the local sound reproduction program causes the computer to
A width defining means for defining a width in which sound can be heard in parallel with the speakers of the linear speaker array;
A position defining means for defining a position where sound can be heard at a position parallel to the speaker arrangement of the linear speaker array, and a drive signal is generated by a spatial filter function and a sound source set by the width defining means and the position defining means. A local sound reproduction program for causing a speaker driving means for driving each speaker of the linear speaker array.
さらに、前記コンピュータを、前記直線スピーカアレイからの距離を規定する距離規定手段として機能させ、
上記空間フィルタ関数は、さらに上記距離規定手段によって設定される、請求項7記載の局所音響再生プログラム。
Further, the computer is caused to function as a distance defining means for defining a distance from the linear speaker array,
The local sound reproduction program according to claim 7, wherein the spatial filter function is further set by the distance defining means.
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