JP3982394B2 - スピーカ装置および音響再生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数個のスピーカユニットが１次元的に、あるいは２次元的に配列されたアレースピーカを用いたスピーカ装置および音響再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数個のスピーカユニットが１次元的に、あるいは２次元的に配列され、パネル型に構成されたアレースピーカを、例えばリスニングポジションの正面前方に配置し、このアレースピーカのみで、２チャンネル以上の音響再生を行なうスピーカシステムが提案されている（例えば、特開平９−２３３５８８号公報（特許文献１）や特開平６−２０５４９６号公報（特許文献２）参照）。
【０００３】
このシステムは、アレースピーカより放射される音波をビーム状の指向性として、リスナの側方の壁面、後方の壁面、天井などに反射させてリスナに到達させ、あたかも、最後に音波が反射された壁の方向に音源があるように知覚させるもので、リスナ前方に配置される１パネルのアレースピーカだけで、あらゆる方向への音像定位が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３３５８８号公報。
【特許文献２】
特開平６−２０５４９６号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のアレースピーカを用いた音響再生方法においては、音像定位方向がリスナにとって不自然になる場合があるという問題がある。例えば、アレースピーカによって左右２チャンネルの音響再生を行なう場合を例に説明する。図１２は、幅Ｒｗ、奥行きＲｄの部屋（リスニングルーム）において、アレースピーカ１を用いて左右２チャンネルの音響再生を行なう場合を説明するための図である。
【０００６】
この例の場合には、アレースピーカ１は、リスナ２の前方の壁３側において、当該部屋の幅方向の中央に配置されている。また、リスナ２は、当該部屋の幅方向の中央位置であって、当該部屋の奥行き方向の任意の位置において、アレースピーカ１による再生音を聴取するものとしている。
【０００７】
入力音声信号から、アレースピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれに供給する複数のユニット駆動信号が生成されるが、この場合に、当該生成された複数のユニット駆動信号は、それらが前記複数のスピーカユニットに供給されることによって、アレースピーカ１からビーム状の所望の指向性で音波を放音させるように生成される。
【０００８】
この場合に、前記複数のユニット駆動信号のそれぞれは、入力音声信号に対する遅延量および振幅がそれぞれ調整されて、前記ビーム状の所望の指向性が得られるように生成される。
【０００９】
図１２の例においては、例えば、アレースピーカ１から放音される左チャンネルの音声信号による音波の場合には、図１２において、リスナ２の左側の壁４Ｌに反射してリスナ２に到達するようにしており、左チャンネルの音声信号からは、図１２において、アレースピーカ１から実線矢印５Ｌで示すような方向にビーム状に左チャンネルの音波が放射されるように、複数のユニット駆動信号が生成される。
【００１０】
実線矢印５Ｌの方向にアレースピーカ１から放射されたビーム状の左チャンネルの音波は、壁面４Ｌで反射された後、実線矢印６Ｌのように伝搬して、リスナ２に到達する。
【００１１】
同様に、アレースピーカ１から放音される右チャンネルの音声信号による音波の場合には、図１２において、リスナ２の右側の壁４Ｒに反射してリスナ２に到達するようにしており、右チャンネルの音声信号からは、図１２において、アレースピーカ１から実線矢印５Ｒで示すような方向にビーム状に右チャンネルの音波が放射されるように、複数のユニット駆動信号が生成される。
【００１２】
実線矢印５Ｒの方向にアレースピーカ１から放射されたビーム状の右チャンネルの音波は、壁面４Ｒで反射された後、実線矢印６Ｒのように伝搬して、リスナ２に到達する。
【００１３】
つまり、従来のスピーカ装置では、便宜上、図１２において、アレースピーカ１の中心位置Ｐr0より左チャンネル音波および右チャンネル音波が発せられたと考えたとき、アレースピーカ１の位置とリスナ２の位置とのほぼ中間位置を左方壁面４Ｌおよび右方壁面４Ｒに射影した点ＰLrefおよびＰRrefで左チャンネル音波および右チャンネル音波が反射され、その反射波がリスナに届き聴取されていた。
【００１４】
以上のようにして、図１２のスピーカ装置によれば、アレースピーカ１の複数個のスピーカユニットのそれぞれに、左右２チャンネルの音声信号から生成した複数個のユニット駆動信号の対応するものを供給することにより、中央の一つのアレースピーカ１からの音波のみによって、リスナ２は、左右に音像が定位する２チャンネルステレオ再生音を聴取することができる。
【００１５】
この場合の左右チャンネルの音波は、実際のスピーカ（アレースピーカ１）はリスナ２の正面前方に存在しながら、それぞれ、左右の壁面４Ｌ，４Ｒで反射された後、リスナ２に到達するため、それら左右チャンネルの音像の定位方向は、実線矢印６Ｌおよび６Ｒの延長方向となって、あたかも図１２において、点線で示した虚スピーカ位置１Ｌ，１Ｒから左右チャンネルの音波が到来するように、リスナ２には聴取される。
【００１６】
ところで、例えば５.１チャンネルなどのマルチチャンネル・サラウンド再生の場合、左右チャンネル信号は、正面の中央位置から左壁面４Ｌおよび右壁面４Ｒの隅部までの間の中間位置にそれぞれ音像定位させるように音源信号が調整されて記録メディアに一般に記録されている。
【００１７】
しかしながら、前述したように、図１２の従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置の場合、左右チャンネルの音声は、上述のように、想定された音像定位位置に対してあまりにも離れすぎた位置である虚スピーカ位置１Ｌ，１Ｒに定位されてしまい、センターチャンネルの音像の定位方向との間に大きな開きができてしまう。このため、不自然な音像定位感となり、繋がりのある滑らかな音像移動が得られないという欠点がある。
【００１８】
すなわち、従来のスピーカ装置および音響再生方法では、各チャンネルの音声についての音像定位方向を、予め想定された音像定位方向に合わせるようにすることが非常に困難であった。
【００１９】
図１２の従来例の場合においても、原理的には、アレースピーカ１から放射されたビーム状の音波を、リスナ２の左右の壁面、後方の壁面、天井などに多数回にわたって反射させることにより、リスナに最後に到達する音波反射位置を、各チャンネルの音声に対して予め想定された音像定位方向位置となるようにさせて、当該チャンネルの音声の音像定位方向を、想定された音像定位方向と一致させるようにすることは可能であると思われる。
【００２０】
しかしながら、アレースピーカの規模や音波の波長の制限により、光ビームのように指向性を細く絞り込むことはほぼ不可能に近く、また、多数回、壁面に反射させてリスナに到達させるようにすることは、当該音波の行路長が非常に長くなり、その音波の距離減衰が大きくなる。さらに、通常、壁面は音波を完全に反射するわけではなく、一部吸音してしまうので、反射の回数に応じて音波の減衰が激しくなる。したがって、上述のように、アレースピーカから放音された音波を、多数回、壁面に反射させて、各チャンネル毎に想定された音像定位方向に定位させることは現実にはきわめて困難であると考えられる。
【００２１】
この発明は以上の点にかんがみ、アレースピーカからビーム状の指向性を持って放射された音波が、壁に反射された後にリスナに到達するようにされる場合においても、リスナに対して適当な音像定位方向に音像定位することができるようにすることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明によるスピーカ装置は、
複数個のスピーカユニットで構成されるアレースピーカと、
入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第１の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第１の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記アレースピーカから放射された音波が直接にリスナに到達する第１の方向とするように、前記第１の複数のユニット駆動信号を生成する第１の指向性形成用信号生成手段と、
前記入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第２の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第２の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記アレースピーカから放射された音波が壁面に反射した後リスナに到達する第２の方向とするように、前記第２の複数のユニット駆動信号を生成する第２の指向性形成用信号生成手段と、
少なくとも前記第１の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側あるいは前記第２の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側のいずれかに設けられ、前記アレースピーカから前記第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから前記第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延手段と、
を備え、前記遅延手段により時間調整された前記第１の複数のユニット駆動信号と前記第２の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とする。
【００２３】
上述の構成のこの発明によれば、アレースピーカから、第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波による音像定位方向と、第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波による音像定位方向との中間位置が入力音声信号に対応する音像定位方向となる。
【００２４】
すなわち、従来のスピーカ装置では、各音声チャンネルのリスナに対する音像定位方向は、一つの壁からの反射波のみにより固定的定まってしまうのに対して、この発明によるスピーカ装置によれば、リスナに対する音像定位方向は、アレースピーカからの２つの音波のそれぞれの音像定位方向の中間の位置となる。
【００２５】
例えば、右チャンネルの音声信号が入力信号の場合、アレースピーカから、第１の方向として、リスナの右横の壁に反射させてリスナに到達するような方向に音波を放射させるようにすると共に、第２の方向として、リスナに直接に到達するような方向に音波を放射させるようにする。そして、これら第１、第２の方向に放射された音波がリスナに到達するタイミングを調整する。
【００２６】
すると、リスナは、右横から反射して到達する音波と直接的に到達する音波との中間の方向に、右チャンネルの音像が定位しているように聴取することができる。したがって、例えばマルチチャンネル・サラウンド再生において、センターチャンネルの定位方向との間には大きな開きはなくなり、繋がりがある滑らかな音像移動が得られるという効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明によるスピーカ装置および音響再生方法の実施形態を、図を参照して説明する。
【００２８】
図１および図２は、この発明によるスピーカ装置を、映像再生装置の画面に映出された画像を監視しながら、その画像に関連する音声を音響再生して聴取するようにする視聴システムの一部として用いる場合のシステム構成例を示す。この例では、視聴環境（リスニングルーム）は通常の直方体のような部屋であるとし、リスナ１２の左右の側方には壁面１４Ｌ，１４Ｒがあり、またリスナ１２の上方には、天井１４Ｃがあり、リスナは、床１４Ｇの上に置かれた椅子に着座しているものとする。
【００２９】
リスナ１２から見て部屋の正面の壁１４Ｆ側には、この例においては、ビデオプロジェクタ１３（図２参照）より投影される映像を表示するための投影スクリーン１１が設置されている。この投影スクリーン１１の下方には、この実施形態のスピーカ装置１０が配置されている。この例では、リスナ１２は、投影スクリーン１１を正面に見るように着座するものとしている。
【００３０】
この実施形態のスピーカ装置１０は、アレースピーカと、アレースピーカ用音声信号生成回路とからなる。アレースピーカは、前述もしたように、１次元的あるいは２次元的に複数個のスピーカユニットが配列されたものであり、アレースピーカ用音声信号生成回路は、左チャンネルの音声信号や右チャンネルの音声信号などの各チャンネルの音声信号のそれぞれから、複数個のスピーカユニットのそれぞれに供給する複数個のユニット駆動信号を形成する。
【００３１】
［アレースピーカの構成例］
図３（Ａ）に、この実施形態におけるアレースピーカ２０の構成例を示す。この図３（Ａ）の例のアレースピーカ２０は、複数個のスピーカユニット２１を２次元配列とした場合の一例であり、水平方向および高さ方向に、この例では同じ大きさの多数のスピーカユニット２１が配列されている。
【００３２】
ここで、複数個のスピーカユニット２１を配列するというのは、複数個のスピーカユニット２１を、それぞれの振動板２１ｖがユニット取り付け板２２面からすべて外部に臨むように、並べて配列することを意味している。図３の例では、スピーカユニット２１は円形の振動板２１ｖを備え、その振動板２１ｖの振動方向の主軸が、すべて取り付け板２２に対して直交する方向となるようにされるものである。
【００３３】
この例では、スピーカユニット２１は、例えば口径８ｃｍのユニットが用いられ、水平方向には一定間隔Ｄｗ、高さ方向には一定間隔Ｄｈで、図３（Ａ）に示すように、正方格子状に配列されている。
【００３４】
ここで、配列間隔ＤｗおよびＤｈは、隣り合うスピーカユニット２１の振動板２１ｖの中心（ユニット中心）間の間隔であり、この例では、例えば、Ｄｗ＝Ｄｈ＝１０ｃｍとされている。
【００３５】
そして、この場合、図３（Ａ）に示すように、アレースピーカ２０を構成する複数個のスピーカユニット２１の水平方向の左端のユニット中心から、右端のユニット中心までの距離（以下、この距離をユニット配列幅と呼ぶ）をＷ、また、複数個のスピーカユニットの高さ方向の下端のユニット中心から、上端のユニット中心までの距離（以下、この距離をユニット配列高と呼ぶ）をＨとしている。
【００３６】
一般に、アレースピーカ２０における複数個のスピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ、Ｄｈは、アレースピーカ２０全体としての指向特性の、制御可能な高域限界周波数を決定する。また、アレースピーカ２０のユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈは、アレースピーカ２０全体としての指向特性の、それぞれ幅および高さ方向の制御可能な低域限界周波数を決定する。
【００３７】
したがって、アレースピーカ２０において、低域から高域まで任意の指向特性を得るには、小型のスピーカユニットを狭い間隔で多数配置し、ユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈを十分に大きくすることが望ましい。
【００３８】
しかし、アレースピーカ２０全体の大きさを極端に大きくすることは、実用上、困難であり、また、きわめて多数の小型スピーカユニットを敷き詰めることも、コストの増大、製造の困難さなどを伴うので、その目的用途に応じて、スピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ，Ｄｈおよびユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈが決定されることになる。
【００３９】
波長の長い低音域においては、聴取者の音源の方向弁別能が低くなるので、実用上は、低音域でのビーム状の指向特性は不要と考えられ、その点ではアレースピーカ２０のユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈは、さほど大きくする必要はなく、例えば数１０ｃｍ乃至１ｍ程度で十分である。
【００４０】
また、マルチチャンネル・サラウンド信号を再生する場合には、リスナ１２の周囲方向に音像定位させるようにするが、水平方向に比べ、高さ方向の方向弁別能が低いので、高さ方向には水平方向ほど厳密に指向特性をビーム状にする必要はない。
【００４１】
そのため、スピーカユニット２１の高さ方向の配列間隔Ｄｈは、やや広めでもよい。また、アレースピーカ２０のユニット配列高Ｈは、ユニット配列幅Ｗに比べ、小さくすることもできる。実際のスピーカユニットは、その口径の大きさにより高音域では狭い指向性となるので、高さ方向のスピーカユニット２１の個数が少ないアレースピーカ２０を構成した場合でも、狭い指向性を得ることは容易である。
【００４２】
したがって、極端な場合には、図３（Ｂ）のように、取り付け板２２に、１次元的に水平方向に複数個のスピーカユニット２１の振動板２１ｖを並べたリニアアレースピーカ２０の構成とし、水平方向での指向性制御のみでも適度な効果が得られる。なお、この図３（Ｂ）のリニアアレースピーカ２０の場合、基本的には、そのスピーカユニット２１の配列軸を中心とした回転対称形をなす指向特性となる。
【００４３】
なお、図３では、スピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ，Ｄｈは一定としたが、例えば中央部ではスピーカユニット２１を密接させて配置すると共に、周辺部になるほどスピーカユニット２１の間隔を大きくするように配列してもよい。そのようにした場合には、アレースピーカ２０全体として使用するスピーカユニット２１の個数を削減できる。
【００４４】
また、スピーカユニット２１を図３（Ａ）のように２次元的に配列する場合において、上述の例のように、スピーカユニット２１の振動板２１ｖを正方格子状に配列するのではなく、例えば千鳥格子状に配列するようにすれば、等価的にスピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ，Ｄｈを、より小さくすることができる。
【００４５】
さらに、アレースピーカ２０を構成する複数個のスピーカユニットは、上述の例では、同じ口径の同特性のスピーカユニットを多数配列したものとしたが、高音域用ユニット（ツィータ）と中低音域用ユニットあるいはフルレンジユニットを組み合わせて配列するようにしてもよい。これ以外にもアレースピーカの構成方法は多種多様に考えられる。この発明では、少なくとも水平方向での指向特性が特に中高音域で制御可能であれば、アレースピーカの形態について限定するものではない。
【００４６】
［アレースピーカ用音声信号生成回路］
以上のように複数個のスピーカユニット２１が配列されて構成されるアレースピーカ２０の各スピーカユニット２１には、アレースピーカ用音声信号生成回路からユニット駆動信号が供給される。アレースピーカ用音声信号生成回路は、各チャンネルの音声信号から、前記複数個のスピーカユニット２１のそれぞれに供給する複数個のスピーカユニット駆動信号を生成する。
【００４７】
入力音声信号が２チャンネルである場合のアレースピーカ用音声信号生成回路の一例について、以下に説明する。図４は、アレースピーカ用音声信号生成回路の全体の構成を示すブロック図である。
【００４８】
この例のアレースピーカ用音声信号生成回路の場合には、図４に示すように、第１チャンネル用信号生成回路４１と、第２チャンネル用信号生成回路４２と、制御回路４３と、第１チャンネル調整操作部４４と、第２チャンネル調整操作部４５と、チャンネル合成回路４６１，４６２，４６３，・・・，４６ｎ（ｎはスピーカユニット２１の数）と、出力アンプ４７１，４７２，４７３，・・・，４７ｎ（ｎはスピーカユニット２１の数）を備える。制御回路４３は、例えばマイクロコンピュータを搭載して構成される。
【００４９】
第１チャンネル用信号生成回路４１および第２チャンネル用信号生成回路４２は、同一の構成を有するもので、それぞれ、第１の指向性形成用信号生成回路４１１および４２１と、第２の指向性形成用信号生成回路４１２および４２２と、遅延・振幅調整回路４１３および４２３と、合成回路４１４および４２４とからなり、音声入力端子４８および４９からの第１および第２チャンネルの入力音声信号の入力を受ける。
【００５０】
第１の指向性形成用信号生成回路４１１および４２１は、それぞれの音声入力端子４８および４９を通じて入力された各チャンネルの入力音声信号から、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１に基づいて、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１に供給する第１の複数のユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ２１を生成する。この第１の複数のユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ２１は、アレースピーカ２０からビーム状に放射される音波の指向性の主軸の方向を、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１により定められる第１の方向とするように生成される。
【００５１】
同様に、第２の指向性形成用信号生成回路４１２および４２２は、それぞれのチャンネルの入力音声信号から、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１２およびＣＴ２２に基づいて、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１に供給する第２の複数のユニット駆動信号Ｕ１２およびＵ２２を生成する。この第２の複数のユニット駆動信号Ｕ１２およびＵ２２は、アレースピーカ２０からビーム状に放射される音波の指向性の主軸の方向を、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１２およびＣＴ２２により定められる第２の方向とするように生成される。
【００５２】
遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、アレースピーカ２０から前記第１の方向にビーム状に放射される音波（以下、第１のビーム状音波という）がリスナ１２に到達する時間と、アレースピーカ２０から前記第２の方向にビーム状に放射される音波（以下、第２のビーム状音波という）がリスナ１２に到達する時間との差を調整すると共に、第１のビーム状音波のレベルを調整するためのものである。
【００５３】
遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１０およびＣＴ２０により遅延時間および振幅（レベル）が制御される。
【００５４】
制御回路４３には、第１チャンネル調整操作部４４からの調整操作信号が供給されると共に、第２チャンネル調整操作部４５からの調整操作信号が供給される。第１チャンネル調整操作部４４には、当該第１チャンネルの第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ５１および第１のビーム状音波の振幅調整用つまみ５２と、当該第１チャンネルの第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ５３および第２のビーム状音波の振幅調整用つまみ５４と、当該第１チャンネルの遅延時間調整用つまみ５５および振幅調整用つまみ５６とが設けられている。
【００５５】
同様に、第２チャンネル調整操作部４５には、当該第２チャンネルの第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ６１および第２のビーム状音波の振幅調整用つまみ６２と、当該第２チャンネルの第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ６３および第２のビーム状音波の振幅調整用つまみ６４と、当該第２チャンネルの遅延時間調整用つまみ６５および振幅調整用つまみ６６とが設けられている。
【００５６】
そして、方向調整用つまみ５１が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１１のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１１により第１チャンネルの第１の指向性形成用信号生成回路４１１からの第１のユニット駆動信号Ｕ１１により決まる第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第１の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ５２が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１１のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１１により第１のユニット駆動信号Ｕ１１により決まる第１のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００５７】
また、方向調整用つまみ５３が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１２のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１２により第１チャンネルの第２の指向性形成用信号生成回路４１２からの第２のユニット駆動信号Ｕ１２により決まる第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第２の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ５４が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１２のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１２により第２のユニット駆動信号Ｕ１２により決まる第２のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００５８】
また、方向調整用つまみ６１が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２１のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２１により第２チャンネルの第１の指向性形成用信号生成回路４２１からの第１のユニット駆動信号Ｕ２１により決まる第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第１の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ６２が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２１のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２１により第１のユニット駆動信号Ｕ２１により決まる第１のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００５９】
また、方向調整用つまみ６３が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２２のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２２により第２チャンネルの第２の指向性形成用信号生成回路４２２からの第２のユニット駆動信号Ｕ２２により決まる第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第２の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ６４が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２２のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２２により第２のユニット駆動信号Ｕ２２により決まる第２のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００６０】
さらに、遅延量調整用つまみ５５が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１０のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１０により第１チャンネルの遅延・振幅調整回路４１３における遅延時間が調整される。また、振幅調整用つまみ５６が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１０のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１０により遅延・振幅調整回路４１３における、その入力信号についての振幅（レベル）が調整される。
【００６１】
また、遅延量調整用つまみ６５が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２０のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２０により第２チャンネルの遅延・振幅調整回路４２３における遅延時間が調整される。また、振幅調整用つまみ６６が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２０のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２０により遅延・振幅調整回路４２３における、その入力信号についての振幅（レベル）が調整される。
【００６２】
以上のようにして、第１チャンネルの第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２で生成された第１および第２のユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ１２は、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士が合成回路４１４で合成されて、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１の数と同数の合成ユニット駆動信号Ｕ１０が形成される。
【００６３】
なお、図４では、合成回路４１４は、一つとして示してあるが、実際はスピーカユニット２１の数と同数である。また、この合成回路４１４は、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２の、それぞれの出力信号線のうち、同じスピーカユニットに供給する信号同士となる出力信号線同士を接続することにより構成することもできる。
【００６４】
合成ユニット駆動信号Ｕ１０は、後述する第２チャンネルの合成ユニット駆動信号Ｕ２０とのチャンネル合成回路４６１，４６２，４６３，・・・，４６ｎおよび出力アンプ４７１，４７２，４７３，・・・，４７ｎ（ｎはスピーカユニット２１の数）をそれぞれ通じて、対応するスピーカユニット２１のそれぞれに供給される。
【００６５】
同様にして、第２チャンネルの第１および第２の指向性形成用信号生成回路４２１および４２２で生成された第１および第２のユニット駆動信号Ｕ２１およびＵ２２は、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士が合成回路４２４で合成されて、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１の数と同数の合成ユニット駆動信号Ｕ２０が形成される。
【００６６】
この合成ユニット駆動信号Ｕ２０は、第１チャンネルの合成ユニット駆動信号Ｕ１０との合成回路４６１，４６２，４６３，・・・，４６ｎおよび出力アンプ４７１，４７２，４７３，・・・，４７ｎをそれぞれ通じて、対応するスピーカユニット２１のそれぞれに供給される。
【００６７】
第１指向性形成用信号生成回路４１１、４２１および第２の指向性形成用信号生成回路４１２、４２２は、全く同一の構成を有するもので、それぞれスピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路からなる。図５は、第１チャンネル用信号生成回路４１の第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２について、その構成例を示したものである。
【００６８】
すなわち、図５に示す例においては、第１指向性形成用信号生成回路４１１は、スピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎからなり、第２指向性形成用信号生成回路４１２は、スピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎからなる。
【００６９】
そして、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ１２は、図５に示すように、第１指向性形成用信号生成回路４１１のフィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよび第１指向性形成用信号生成回路４１１のフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれに個別に供給する複数個の制御信号の束である。
【００７０】
フィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよびフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれは、例えばアナログフィルタ、あるいはデジタルフィルタによって構成される。デジタルフィルタで構成される場合には、音声入力端子４８からの入力音声信号がデジタル音声信号とされる、あるいは、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２の入力段において、デジタル音声信号に変換される必要がある。
【００７１】
フィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよびフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれをアナログフィルタで構成する場合には、例えば可変容量素子の容量値や可変抵抗器の抵抗値が制御信号ＣＴ１１およびＣＴ１２により調整されることにより、遅延時間および振幅が調整される。また、デジタルフィルタで構成する場合には、制御信号ＣＴ１１、ＣＴ１２は、それぞれのフィルタ回路に供給するフィルタ係数のセットの束であり、それらセットのフィルタ係数値が変更制御されることにより、遅延時間および振幅が調整される。
【００７２】
［音響再生方法の実施形態］
次に、上述のように構成されるアレースピーカ用音声信号生成回路と、アレースピーカ２０とを用いて、左右２チャンネルの音声信号を音響再生する場合について、説明する。
【００７３】
以下に説明する例は、第１チャンネル用信号生成回路４１および第２チャンネル用信号生成回路４２において、遅延・振幅調整回路４１３，４２３、第１の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１、第２の指向性形成用信号生成回路４１２，４２２のすべては、デジタル回路の構成とされる。
【００７４】
したがって、この例の場合には、フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎのそれぞれは、デジタルフィルタで構成され、制御信号ＣＴ１１，ＣＴ２１およびＣＴ１２，ＣＴ２２は、フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎのそれぞれに供給される複数のフィルタ係数のセットとされる。そして、各セットのフィルタ係数の値が調整用つまみ５１〜５４および６１〜６４の調整により変更される。また、遅延・振幅調整回路４１３，４２３も、デジタルフィルタの構成として、制御信号ＣＴ１０、ＣＴ２０は、フィルタ係数のセットの束とされる。
【００７５】
この場合において、例えば、制御回路４３には、ビーム状音波の指向性の主軸の方向を順次に変更するためのフィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎ用のフィルタ係数のセットが、例えば不揮発性メモリに記憶されており、そのメモリから読み出されるフィルタ係数のセットが、調整用つまみ５１〜５４および６１〜６４の調整に応じて変更されることにより、前記ビーム状音波の指向性の主軸の方向および前記ビーム状音波の振幅が変更される。
【００７６】
先ず、図４において、この例においては、第１チャンネルの音声入力端子４８を通じて左チャンネルのデジタル音声信号が供給される。また、第２チャンネルの音声入力端子４９を通じて右チャンネルのデジタル音声信号が供給される。先ず、左チャンネルのデジタル信号から、複数個のスピーカユニット２１を駆動するためのユニット駆動信号Ｕ１０が生成される動作について説明する。
【００７７】
この実施形態においては、第１チャンネル用信号生成回路４１の第２の指向性形成用信号生成回路４１２では、音声入力端子４８を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１５Ｌに示すように、左側壁面１４Ｌに反射した後、実線矢印１６Ｌに示すように伝搬して、リスナ１２に到達するようにするビーム状音波（反射波）ＢＬrefをアレースピーカ２０から発生するようにする第２のユニット駆動信号Ｕ１２を生成するようにする。
【００７８】
前述したように、この反射波ＢＬrefのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ５３により調整される。また、この反射波ＢＬrefのビームの振幅は、振幅調整用つまみ５４により調整される。
【００７９】
また、第１チャンネル用信号生成回路４１の第１の指向性形成用信号生成回路４１１では、遅延・振幅調整回路４１３を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１７Ｌに示すように、直接的にリスナ１２に到達するようにするビーム状音波（直接波）ＢＬdirをアレースピーカ２０から発生するようにする第１のユニット駆動信号Ｕ１１を生成するようにする。
【００８０】
前述したように、この直接波ＢＬdirのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ５１により調整される。また、この直接波ＢＬdirのビームの振幅は、振幅調整用つまみ５２により調整される。
【００８１】
この場合、遅延・振幅調整回路４１３の振幅ゲインが「１」（入力信号の振幅の増減無し）のとき、反射波ＢＬrefのレベルと、直接波ＢＬdirのレベルとが、リスナ１２において等しくなるように、第１指向性形成用信号生成回路４１１および第２指向性形成用信号生成回路４１２において、振幅調整される。
【００８２】
ところで、直接的にリスナ１２に到達するビーム状音波ＢＬdirの行路長は、壁に反射されてリスナ１２に到達するビーム状音波ＢＬrefの行路長よりも短いので、両方の音波ＢＬdir、ＢＬrefが同時にアレースピーカ２０から放射されると、直接波ＢＬdirの方が早くリスナ１２に到達する。しかも、行路長による距離減衰と、反射壁による一部吸音により、直接波ＢＬdirに比べて反射波ＢＬrefのレベルが小さくなってしまう。この両音波ＢＬdir、ＢＬrefをリスナが聴くと、先行音定位の原理に基づき、ほぼ正面方向に音像定位してしまう。
【００８３】
この問題のうち到達時間に関する問題を解決するのが、遅延・振幅調整回路４１３である。すなわち、この例の場合には、直接波ＢＬdirに対して、調整用つまみ５５の調整操作により遅延調整処理が施される。この遅延調整処理が施されることにより、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefがリスナに同時に到達するように調整される。
【００８４】
また、前記問題のうちレベルの違いに関する問題は、第１指向性形成用信号生成回路４１１および第２指向性形成用信号生成回路４１２を構成するフィルタ回路における振幅調整機能により解決できる。また、遅延・振幅調整回路４１３の振幅調整機能を用いることによっても解決できる。
【００８５】
両音波ＢＬdir、ＢＬrefがほぼ同時に、同レベルでリスナ１２に届けば、それらの中間的な方向に音像定位感が得られる。このことは、通常のステレオシステムにおいて、左右のスピーカに同じ信号を入力したときに、その中間位置に音像が定位する（ファントム・センター）ことと同じ現象である。
【００８６】
以上のようにして形成されたユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ１２は、同じスピーカユニット２１に供給すべきもの同士が合成された後、チャンネル合成回路４３１〜４３ｎおよび出力アンプ４４１〜４４ｎを通じてそれぞれのスピーカユニット２１に供給される。これにより、アレースピーカ２０から、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefがリスナ１２に同時に、かつ同レベルで到達するように、放射される。
【００８７】
この結果、リスナ１２は、実線矢印１６Ｌで示される方向からのビーム状音波ＢＬrefと、実線矢印１７Ｌで示される方向からのビーム状音波ＢＬdirとを同時に聴取するため、前述したように、図６において、実線矢印１８Ｌで示すように、あたかもビーム状音波ＢＬdirの到来方向と、ビーム状音波ＢＬrefの到来方向との中間の方向から左チャンネルの音声が到来するように聴取するようになる。
【００８８】
つまり、左チャンネルの音声による音像は、中央のアレースピーカ２０の位置と左側の壁面１４Ｌとの間の、左チャンネルの音声信号が予定している所定の位置（図６において、虚スピーカ位置２０Ｌ参照）に定位するようにリスナ１２は、聴取することができるようになる。
【００８９】
ここで、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefのレベルが等しいときには、左チャンネルの音声の音像定位位置は、ビーム状音波ＢＬdirの到来方向と、ビーム状音波ＢＬrefの到来方向との中間の、中央の方向となるが、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefの強さが異なる場合には、左チャンネルの音声の音像定位位置は、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向となる。
【００９０】
また、反射波ＢＬrefと直接波ＢＬdirとのレベルを調整することにより、音像定位方向をその左右方向に変化させることができる。同様に、直接波ＢＬdirに与えた遅延時間を増減させることにより、音像定位方向を変化させることができる。
【００９１】
このことから、振幅調整用つまみ５２，５４を調整して、ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefの振幅を調整することにより、あるいは、その調整に代えて、またはその調整に加えて、振幅調整用つまみ５６を調整して、遅延・振幅調整回路４１３で信号振幅を制御することで、ビーム状音波ＢＬdirの振幅を調整することにより、中央のアレースピーカ２０の位置と左側の壁面１４Ｌとの間の、左チャンネルの音声の音像定位位置を、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向に調整することができる。
【００９２】
また、遅延量調整用つまみ５５を調整して、直接波ＢＬdirに与える遅延時間を調整することにより、左チャンネルの音声信号による音像定位方向を調整することができる。
【００９３】
音声入力端子４９から第２チャンネル用信号生成回路４２に供給される右チャンネルのデジタル音声信号についても、上述と全く同様の処理がなされて、第２の指向性形成用信号生成回路４２２では、右チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１５Ｒに示すように、右側壁面１４Ｒに反射した後、実線矢印１６Ｒに示すようにして、リスナ１２に到達するようにするビーム状音波（反射波）ＢＲrefをアレースピーカ２０から発生するようにする第２のユニット駆動信号Ｕ２２を生成する。
【００９４】
前述したように、この反射波ＢＲrefのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ６３により調整される。また、この反射波ＢＲrefのビームの振幅は、振幅調整用つまみ６４により調整される。
【００９５】
また、第２チャンネル用信号生成回路４２の第１の指向性形成用信号生成回路４２１では、遅延・振幅調整回路４２３を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１７Ｒに示すように、直接的にリスナ１２に到達するようにするビーム状音波（直接波）ＢＲdirをアレースピーカ２０から発生するようにする第１のユニット駆動信号Ｕ２１を生成する。
【００９６】
前述したように、この直接波ＢＲdirのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ６１により調整される。また、この音波ＢＲdirのビームの振幅は、振幅調整用つまみ６２により調整される。
【００９７】
そして、両ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefがリスナ１２に同時に到達するように、遅延・振幅調整回路４２３の遅延時間が調整用つまみ６５の調整操作により調整される。また、第１指向性形成用信号生成回路４２１および第２指向性形成用信号生成回路４２２を構成するフィルタ回路における振幅調整機能により、また、これに代えて、あるいはこれに加えて、遅延・振幅調整回路４２３の振幅調整機能を用いることによって両ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefがリスナに同レベルで到達するように調整される。
【００９８】
以上のようにして形成されたユニット駆動信号Ｕ２１およびＵ２２は、同じスピーカユニット２１に供給すべきもの同士が合成された後、チャンネル合成回路４３１〜４３ｎおよび出力アンプ４４１〜４４ｎを通じてそれぞれのスピーカユニット２１に供給される。これにより、アレースピーカ２０から、両ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefがリスナ１２に同時に、かつ同レベルで到達するように、放射される。
【００９９】
この結果、リスナ１２は、実線矢印１６Ｒで示される方向からのビーム状音波ＢＲrefと、実線矢印１７Ｒで示される方向からのビーム状音波ＢＲdirとを同時に聴取するため、図６において、実線矢印１８Ｒで示すように、あたかもビーム状音波ＢＲdirの到来方向と、ビーム状音波ＢＲrefの到来方向との中間の方向から右チャンネルの音声が到来するように聴取するようになる。
【０１００】
つまり、右チャンネルの音声による音像は、中央のアレースピーカ２０の位置と左側の壁面１４Ｒとの間の、右チャンネルの音声信号が予定している所定の位置（図６において、虚スピーカ位置２０Ｒ参照）に定位するようにリスナ１２は、聴取することができるようになる。
【０１０１】
そして、前述した左チャンネルの音声信号の場合と同様にして、この右チャンネルの音声信号についても、反射波ＢＲrefと直接波ＢＲdirとのレベルを調整することにより、音像定位方向をその左右方向に変化させることができる。同様に、直接波ＢＲdirに与えた遅延時間を増減させることにより、音像定位方向を変化させることができる。
【０１０２】
つまり、振幅調整用つまみ６２，６４を調整して、ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefの振幅を調整することにより、振幅調整用つまみ６６を調整して、遅延・振幅調整回路４２３で信号振幅を制御することで、ビーム状音波ＢＲdirの振幅を調整することにより、中央のアレースピーカ２０の位置と右側の壁面１４Ｒとの間の、右チャンネルの音声の音像定位位置を、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向に調整することができる。
【０１０３】
以上のようにして、この実施形態によれば、左右チャンネルの音声信号による音像を、所期の音像定位位置に定位させることが可能となり、良好な音響再生空間を得ることができる。したがって、マルチチャンネル・サラウンド再生において、センターチャンネルの音声信号による音波は、直接的にリスナ１２に到達するようにアレースピーカ２０から放射した場合に、従来のような不自然な音像定位感がなくなり、繋がりのある滑らかな音像移動が得られるようになるという効果がある。
【０１０４】
なお、上述の実施形態では、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１および４２のそれぞれは、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路を備えるようにした。そして、そのフィルタ回路は、遅延調整機能と、振幅調整機能の両方を備えるように記述したが、ビーム状の指向性を形成するためには少なくとも遅延時間を調整できればよい。
【０１０５】
従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置において、左右チャンネルの音声信号を再生する場合には、アレースピーカからのリスナへの直接波のレベルを抑えるために、遅延時間のみならず、必ず振幅をも調整し、場合によっては周波数特性をも調整する必要がある場合もあるが、上述の実施形態によるスピーカ装置では、アレースピーカ２０からのリスナ１２への直接音をも積極的に音響再生に使用するので、アレースピーカ２０からのビーム状音波ＢＬrefおよびＢＲrefの指向性として、小さいレベルでのサイドローブがリスナ１２に向いていたとしても問題ない。
【０１０６】
したがって、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１および４１２，４２２を構成する回路（フィルタ回路）では、遅延処理ができるだけのものでもよいのである。
【０１０７】
しかし、上述の例のように、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１および４１２，４２２を構成する回路として、遅延調整機能および振幅調整機能を備えるフィルタ回路を用いた場合には、上述したように、その振幅調整機能により、各チャンネルの音声信号についての音像定位位置を左右方向に移動調整することが可能となる。
【０１０８】
なお、振幅調整機能は、信号経路上に設けたアッテネータを用いるように構成することもできる。
【０１０９】
ところで、上述した実施形態では、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１および４１２，４２２を構成する複数個のフィルタ回路は、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１のそれぞれに対応して設けられているので、多様な指向性制御が可能である。
【０１１０】
このことを利用して、例えば、第２チャンネル用信号生成回路４２で、ユニット駆動信号Ｕ２０として、右チャンネル用のユニット駆動信号を生成する場合において、直接にリスナ１２に到達させるようにするビーム状音波ＢＲdirの指向特性を、図７に示すように、指向性の主軸Ａｘの方向が、中央のリスナ１２の方向よりも、若干右側にずれたような指向特性とすることにより、右チャンネルの音声について適切な定位感が得られるサービスエリアを拡大することができる。
【０１１１】
通常のステレオシステムで、中央より右側にシフトして聴くと、音像がほとんど右側に寄ってしまい、左チャンネルの音があまり聴けないという現象が生じることがある。これは、サービスエリアが狭いことに起因する。
【０１１２】
これに対して、図７に示したような直接波ＢＲdirの指向特性においては、リスナがアレースピーカ２０の正面の位置１２Ｃで聴いている場合には、前述したようにして、右チャンネルの音声は、適正な中間位置に音像定位する。
【０１１３】
そして、リスナが中央よりも右側にシフトした位置１２Ｒで聴いている場合には、中央の位置１２Ｃで聴いている場合よりも、直接波ＢＲdirのレベルが大きくなるので、必要以上に反射波ＢＲrefの到来方向に音像が引っ張られることがない。
【０１１４】
逆に、リスナが中央よりも左側にシフトした位置１２Ｌで聴いている場合には、中央の位置１２Ｃで聴いている場合よりも、直接波ＢＲdirのレベルが小さくされるので、反射波ＢＲrefによる音像定位感が損なわれず、この場合でも適正な方向に音像定位させることができる。つまり、サービスエリアが拡大するのである。
【０１１５】
次に、図６に示されるように、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの行路長は、反射波ＢＬref、ＢＲrefの行路長よりもかなり短い。上述の例では、直接波ＢＬdir、ＢＲdirと、反射波ＢＬref、ＢＲrefのリスナへの到達タイミングを揃えるために、遅延・振幅調整回路４１３，４２３において直接波ＢＬdir、ＢＲdirを遅延させた。
【０１１６】
しかし、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの等価音源位置が、図６において、例えばアレースピーカの中心位置Ｐr0にある場合、つまり、当該中心位置Ｐr0から直接波ＢＬdir、ＢＲdirが放射されているように聴こえる場合、不自然な音場が形成されており、特にリスナが正面位置よりも僅かに左右にシフトして聴く場合に不自然な音場感を得ることがある。
【０１１７】
この問題は、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの等価音源位置が、反射波ＢＬref、ＢＲrefの行路長と同じ分だけリスナから離れた位置にあるようにすれば、解決することができる。
【０１１８】
これを実現するためには、アレースピーカ２０から直接波ＢＬdir、ＢＲdirを得るための第１指向性形成用信号生成回路４１１，４２１のフィルタ回路７１１〜７１ｎ、７２１〜７２ｎの、各セットのフィルタ係数の値を調整して、各ユニット駆動信号についての遅延時間を調整し、アレースピーカ２０より放射される直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面を、より平面波に近くなるようにすればよい。
【０１１９】
具体的には、直接波ＢＬdir、ＢＲdirについては、各スピーカユニット２１からはほぼ同時に音波を出力するようにする。つまり、第１指向性形成用信号生成回路４１１，４２１の各フィルタ回路での遅延時間をほぼ等しくするようにする。
【０１２０】
このようにすれば、図８に示すように、アレースピーカ２０の近傍では、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面は、ほぼ平面波となる。ただし、アレースピーカ２０が有限の大きさを持つため、アレースピーカ２０の端部では円弧状の波面となる。そして、アレースピーカ２０から離れるにしたがって、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面は、徐々に球面上の波面に近づいていく。
【０１２１】
以上のようにして、アレースピーカ２０より放射される直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面を、より平面波に近くなるようにすることにより、図８からも分かるように、リスナ位置における音波面の曲率が大きくなり、等価音源位置２０Ｄが、実際のアレースピーカ２０の位置より奥まった位置にあるかのようになるので、より自然な音場感が得られるものである。
【０１２２】
なお、リスナ位置によっては、各フィルタ回路の遅延時間を調整してその波面を整えればよい。例えば、より深い位置に等価音源位置２０Ｄを設定したい場合には、図９に示すように、アレースピーカ２０の中央部のスピーカユニット２１に供給する信号を、他より遅延させて、周辺部のスピーカユニット２１から先に音波を放射させて、アレースピーカ２０近傍では凹状の波面とし、リスナ位置での波面を、より平面的にすればよい。
【０１２３】
［音響再生方法の他の例］
上述の例では、左右２チャンネルの音声信号による音像を、前方壁面１４Ｆの左右の所望の位置に定位させる場合であるが、この発明は、この場合の例に限られないことは言うまでもない。
【０１２４】
＜第１の他の例＞
例えば、センターチャンネルの音声信号による音像を、投影スクリーンの裏側にあるように定位させることもできる。図１０は、その場合の音響再生方法を説明するための図である。
【０１２５】
すなわち、この例の場合には、第１チャンネル用信号生成回路４１または４２と全く同一の構成のセンターチャンネル用信号生成回路を用いて、当該センターチャンネル用のユニット駆動信号が生成される。そして、この例の場合には、第１指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０からリスナ１２に対する直接波ＢＣdirを形成するためのユニット駆動信号を生成し、第２指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０から、一旦、リスニングルームの天井１４Ｃで反射させた後、リスナ１２に到達するようになる反射波ＢＣrefを形成するためのユニット駆動信号を生成する。
【０１２６】
そして、前述と同様にして、直接波ＢＣdirと、反射波ＢＣrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整するようにする。そして、それら２種のユニット駆動信号の、同じスピーカユニット２１に供給するもの同士を合成して、対応するスピーカユニット２１に供給し、アレースピーカ２０を駆動する。
【０１２７】
この例によれば、前述と同様にして、直接波ＢＣdirと、反射波ＢＣrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整することによって、センターチャンネルの音声信号による音像を、投影スクリーン１１の裏側の仮想音源位置２０Ｃにすることができる。
【０１２８】
この例の場合においても、図８および図９で説明した手法を用いることにより、投影スクリーン１１の裏側の、より奥まった位置に仮想音源位置に、センターチャンネルの音声信号による音像を定位させるようにすることができ、投影スクリーンに投影された映像と仮想音源位置を一致させることができる。
【０１２９】
また、同様にして、例えば、投影スクリーン１１の上端部と天井１４Ｃとの中間位置に音像定位させるようにすることもできる。
【０１３０】
また、アレースピーカ２０が投影スクリーン１１の上部に設置されている場合には、第２の指向性形成用信号生成回路のフィルタ係数を調整して、第２のビーム状音波を床面１４Ｇに反射させてからリスナへ到達させるようにすればよい。
【０１３１】
＜第２の他の例＞
上述の例は、いずれも反射波と直接波とを合成して、所望の方向に音像定位させた場合であるが、リスナ１２への直接波を用いる代わりに、別の方向への反射波を生成して、２つの反射波の合成により所望の方向に音像定位させることも可能である。
【０１３２】
図１１は、その場合の一例を説明するための図である。この例では、例えば、右壁面１４Ｒへの反射波ＢＡＲref（上述の例の反射波ＢＲrefと同様）と、天井１４Ｃへの反射波ＢＡＣref（上述の第１の他の例の反射波ＢＣrefと同様）とを合成して、投影スクリーン１１の斜め右上に、仮想音源位置２０Ｄとして、音像定位させるようにする。
【０１３３】
この例の場合には、第１指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０から、一旦右側の壁面１４Ｒで反射させた後、リスナ１２に到達するようになる反射波ＢＡＲrefを形成するためのユニット駆動信号を生成し、第２指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０から、一旦、リスニングルームの天井１４Ｃで反射させた後、リスナ１２に到達するようになる反射波ＢＡＣrefを形成するためのユニット駆動信号を生成する。
【０１３４】
そして、前述と同様にして、直接波ＢＡＲrefと、反射波ＢＡＣrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整するようにする。そして、それら２種のユニット駆動信号の、同じスピーカユニット２１に供給するもの同士を合成して、対応するスピーカユニット２１に供給し、アレースピーカ２０を駆動する。
【０１３５】
［その他の変形例］
マルチチャンネル・サラウンド再生の場合に、すべてのチャンネルの音声信号に対して、上述した実施形態のように２つの音波を合成する方法を適用してもよいし、左右チャンネルやセンターチャンネルなど、一部のチャンネルの音声信号についてのみ、上述した実施形態のように２つの音波を合成する方法を適用してもよい。
【０１３６】
なお、上述の例では、映像再生装置としてビデオプロジェクタを用いたので、投影スクリーンをアレースピーカの上方に配置したが、映像再生装置としては、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を用いたテレビモニター装置や、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）あるいはＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などを用いたフラットディスプレイ装置を用いてもよい。
【０１３７】
また、投影スクリーン１１として、透音性の投影スクリーン（透音のための微小な穴があいている投影スクリーン）の場合には、その投影スクリーンの背部に、アレースピーカを配置した構成としてもよい。もちろん、音楽鑑賞用として、映像再生装置を設けずに、アレースピーカのみを配置してもよい。
【０１３８】
また、この遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、上述の例では、第１の指向性形成用信号生成回路の入力側に設けるようにしたが、出力側に設けるようにしてもよい。もっとも、出力側に設けた場合には、遅延・振幅調整回路は、各スピーカユニット２１に対して設ける必要があり、しかも、遅延量および振幅は、アレースピーカ２０を構成するすべてのスピーカユニット２１に供給する複数のユニット駆動信号について、同様の値となるように連動して制御する必要がある。
【０１３９】
また、前述もしたように、遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、振幅調整機能を持たない遅延調整回路の構成であってもよい。
【０１４０】
さらに、上述の実施形態では、遅延・振幅調整回路は、第１および第２の指向性形成用信号生成回路のいずれか一方に対して設けるようにしたが、第１および第２の指向性形成用信号生成回路の双方に対して設けるようにしてもよい。
【０１４１】
また、上述の実施形態では、第１、第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向、そのレベルや遅延時間の調整を、調整操作部４４、４５により行なうようにしたが、これに限らず、例えばリスニングルームの大きさ（幅、奥行き、高さなど）やリスニング位置を入力して、制御回路４３において第１、第２のビーム状音波に関する上記のフィルタ係数などのパラメータを算出するようにしてもよい。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アレースピーカからビーム状の指向性を持って放射された音波が、壁に反射された後にリスナに到達するようにされる場合においても、リスナに対して適当な音像定位方向に音像定位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図２】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図３】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカの例を説明するための図である。
【図４】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカ用音声信号生成回路の一例のブロック図である。
【図５】図４の一部の回路の詳細回路例を示す図である。
【図６】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図７】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図８】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図９】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図１０】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の他の例を説明するための図である。
【図１１】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の他の例を説明するための図である。
【図１２】従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置による音響再生方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
２０…アレースピーカ、２１…スピーカユニット、４１…第１チャンネル用音声信号生成回路、４２…第１チャンネル用音声信号生成回路、４３…制御回路、４４…第１チャンネル調整操作部、４５…第２チャンネル調整操作部、４８…第１チャンネルの音声入力端子、４９…第２チャンネルの音声入力端子、４１１、４２１…第１の指向性形成用信号生成回路、４１２，４２２…第２の指向性形成用信号生成回路、４１３…遅延・振幅調整回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数個のスピーカユニットが１次元的に、あるいは２次元的に配列されたアレースピーカを用いたスピーカ装置および音響再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数個のスピーカユニットが１次元的に、あるいは２次元的に配列され、パネル型に構成されたアレースピーカを、例えばリスニングポジションの正面前方に配置し、このアレースピーカのみで、２チャンネル以上の音響再生を行なうスピーカシステムが提案されている（例えば、特開平９−２３３５８８号公報（特許文献１）や特開平６−２０５４９６号公報（特許文献２）参照）。
【０００３】
このシステムは、アレースピーカより放射される音波をビーム状の指向性として、リスナの側方の壁面、後方の壁面、天井などに反射させてリスナに到達させ、あたかも、最後に音波が反射された壁の方向に音源があるように知覚させるもので、リスナ前方に配置される１パネルのアレースピーカだけで、あらゆる方向への音像定位が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２３３５８８号公報。
【特許文献２】
特開平６−２０５４９６号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のアレースピーカを用いた音響再生方法においては、音像定位方向がリスナにとって不自然になる場合があるという問題がある。例えば、アレースピーカによって左右２チャンネルの音響再生を行なう場合を例に説明する。図１２は、幅Ｒｗ、奥行きＲｄの部屋（リスニングルーム）において、アレースピーカ１を用いて左右２チャンネルの音響再生を行なう場合を説明するための図である。
【０００６】
この例の場合には、アレースピーカ１は、リスナ２の前方の壁３側において、当該部屋の幅方向の中央に配置されている。また、リスナ２は、当該部屋の幅方向の中央位置であって、当該部屋の奥行き方向の任意の位置において、アレースピーカ１による再生音を聴取するものとしている。
【０００７】
入力音声信号から、アレースピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれに供給する複数のユニット駆動信号が生成されるが、この場合に、当該生成された複数のユニット駆動信号は、それらが前記複数のスピーカユニットに供給されることによって、アレースピーカ１からビーム状の所望の指向性で音波を放音させるように生成される。
【０００８】
この場合に、前記複数のユニット駆動信号のそれぞれは、入力音声信号に対する遅延量および振幅がそれぞれ調整されて、前記ビーム状の所望の指向性が得られるように生成される。
【０００９】
図１２の例においては、例えば、アレースピーカ１から放音される左チャンネルの音声信号による音波の場合には、図１２において、リスナ２の左側の壁４Ｌに反射してリスナ２に到達するようにしており、左チャンネルの音声信号からは、図１２において、アレースピーカ１から実線矢印５Ｌで示すような方向にビーム状に左チャンネルの音波が放射されるように、複数のユニット駆動信号が生成される。
【００１０】
実線矢印５Ｌの方向にアレースピーカ１から放射されたビーム状の左チャンネルの音波は、壁面４Ｌで反射された後、実線矢印６Ｌのように伝搬して、リスナ２に到達する。
【００１１】
同様に、アレースピーカ１から放音される右チャンネルの音声信号による音波の場合には、図１２において、リスナ２の右側の壁４Ｒに反射してリスナ２に到達するようにしており、右チャンネルの音声信号からは、図１２において、アレースピーカ１から実線矢印５Ｒで示すような方向にビーム状に右チャンネルの音波が放射されるように、複数のユニット駆動信号が生成される。
【００１２】
実線矢印５Ｒの方向にアレースピーカ１から放射されたビーム状の右チャンネルの音波は、壁面４Ｒで反射された後、実線矢印６Ｒのように伝搬して、リスナ２に到達する。
【００１３】
つまり、従来のスピーカ装置では、便宜上、図１２において、アレースピーカ１の中心位置Ｐr0より左チャンネル音波および右チャンネル音波が発せられたと考えたとき、アレースピーカ１の位置とリスナ２の位置とのほぼ中間位置を左方壁面４Ｌおよび右方壁面４Ｒに射影した点ＰLrefおよびＰRrefで左チャンネル音波および右チャンネル音波が反射され、その反射波がリスナに届き聴取されていた。
【００１４】
以上のようにして、図１２のスピーカ装置によれば、アレースピーカ１の複数個のスピーカユニットのそれぞれに、左右２チャンネルの音声信号から生成した複数個のユニット駆動信号の対応するものを供給することにより、中央の一つのアレースピーカ１からの音波のみによって、リスナ２は、左右に音像が定位する２チャンネルステレオ再生音を聴取することができる。
【００１５】
この場合の左右チャンネルの音波は、実際のスピーカ（アレースピーカ１）はリスナ２の正面前方に存在しながら、それぞれ、左右の壁面４Ｌ，４Ｒで反射された後、リスナ２に到達するため、それら左右チャンネルの音像の定位方向は、実線矢印６Ｌおよび６Ｒの延長方向となって、あたかも図１２において、点線で示した虚スピーカ位置１Ｌ，１Ｒから左右チャンネルの音波が到来するように、リスナ２には聴取される。
【００１６】
ところで、例えば５.１チャンネルなどのマルチチャンネル・サラウンド再生の場合、左右チャンネル信号は、正面の中央位置から左壁面４Ｌおよび右壁面４Ｒの隅部までの間の中間位置にそれぞれ音像定位させるように音源信号が調整されて記録メディアに一般に記録されている。
【００１７】
しかしながら、前述したように、図１２の従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置の場合、左右チャンネルの音声は、上述のように、想定された音像定位位置に対してあまりにも離れすぎた位置である虚スピーカ位置１Ｌ，１Ｒに定位されてしまい、センターチャンネルの音像の定位方向との間に大きな開きができてしまう。このため、不自然な音像定位感となり、繋がりのある滑らかな音像移動が得られないという欠点がある。
【００１８】
すなわち、従来のスピーカ装置および音響再生方法では、各チャンネルの音声についての音像定位方向を、予め想定された音像定位方向に合わせるようにすることが非常に困難であった。
【００１９】
図１２の従来例の場合においても、原理的には、アレースピーカ１から放射されたビーム状の音波を、リスナ２の左右の壁面、後方の壁面、天井などに多数回にわたって反射させることにより、リスナに最後に到達する音波反射位置を、各チャンネルの音声に対して予め想定された音像定位方向位置となるようにさせて、当該チャンネルの音声の音像定位方向を、想定された音像定位方向と一致させるようにすることは可能であると思われる。
【００２０】
しかしながら、アレースピーカの規模や音波の波長の制限により、光ビームのように指向性を細く絞り込むことはほぼ不可能に近く、また、多数回、壁面に反射させてリスナに到達させるようにすることは、当該音波の行路長が非常に長くなり、その音波の距離減衰が大きくなる。さらに、通常、壁面は音波を完全に反射するわけではなく、一部吸音してしまうので、反射の回数に応じて音波の減衰が激しくなる。したがって、上述のように、アレースピーカから放音された音波を、多数回、壁面に反射させて、各チャンネル毎に想定された音像定位方向に定位させることは現実にはきわめて困難であると考えられる。
【００２１】
この発明は以上の点にかんがみ、アレースピーカからビーム状の指向性を持って放射された音波が、壁に反射された後にリスナに到達するようにされる場合においても、リスナに対して適当な音像定位方向に音像定位することができるようにすることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明によるスピーカ装置は、
複数個のスピーカユニットで構成されるアレースピーカと、
入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第１の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第１の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記アレースピーカから放射された音波が直接にリスナに到達する第１の方向とするように、前記第１の複数のユニット駆動信号を生成する第１の指向性形成用信号生成手段と、
前記入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第２の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第２の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記アレースピーカから放射された音波が壁面に反射した後リスナに到達する第２の方向とするように、前記第２の複数のユニット駆動信号を生成する第２の指向性形成用信号生成手段と、
少なくとも前記第１の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側あるいは前記第２の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側のいずれかに設けられ、前記アレースピーカから前記第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから前記第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延手段と、
を備え、前記遅延手段により時間調整された前記第１の複数のユニット駆動信号と前記第２の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とする。
【００２３】
上述の構成のこの発明によれば、アレースピーカから、第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波による音像定位方向と、第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波による音像定位方向との中間位置が入力音声信号に対応する音像定位方向となる。
【００２４】
すなわち、従来のスピーカ装置では、各音声チャンネルのリスナに対する音像定位方向は、一つの壁からの反射波のみにより固定的定まってしまうのに対して、この発明によるスピーカ装置によれば、リスナに対する音像定位方向は、アレースピーカからの２つの音波のそれぞれの音像定位方向の中間の位置となる。
【００２５】
例えば、右チャンネルの音声信号が入力信号の場合、アレースピーカから、第１の方向として、リスナの右横の壁に反射させてリスナに到達するような方向に音波を放射させるようにすると共に、第２の方向として、リスナに直接に到達するような方向に音波を放射させるようにする。そして、これら第１、第２の方向に放射された音波がリスナに到達するタイミングを調整する。
【００２６】
すると、リスナは、右横から反射して到達する音波と直接的に到達する音波との中間の方向に、右チャンネルの音像が定位しているように聴取することができる。したがって、例えばマルチチャンネル・サラウンド再生において、センターチャンネルの定位方向との間には大きな開きはなくなり、繋がりがある滑らかな音像移動が得られるという効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明によるスピーカ装置および音響再生方法の実施形態を、図を参照して説明する。
【００２８】
図１および図２は、この発明によるスピーカ装置を、映像再生装置の画面に映出された画像を監視しながら、その画像に関連する音声を音響再生して聴取するようにする視聴システムの一部として用いる場合のシステム構成例を示す。この例では、視聴環境（リスニングルーム）は通常の直方体のような部屋であるとし、リスナ１２の左右の側方には壁面１４Ｌ，１４Ｒがあり、またリスナ１２の上方には、天井１４Ｃがあり、リスナは、床１４Ｇの上に置かれた椅子に着座しているものとする。
【００２９】
リスナ１２から見て部屋の正面の壁１４Ｆ側には、この例においては、ビデオプロジェクタ１３（図２参照）より投影される映像を表示するための投影スクリーン１１が設置されている。この投影スクリーン１１の下方には、この実施形態のスピーカ装置１０が配置されている。この例では、リスナ１２は、投影スクリーン１１を正面に見るように着座するものとしている。
【００３０】
この実施形態のスピーカ装置１０は、アレースピーカと、アレースピーカ用音声信号生成回路とからなる。アレースピーカは、前述もしたように、１次元的あるいは２次元的に複数個のスピーカユニットが配列されたものであり、アレースピーカ用音声信号生成回路は、左チャンネルの音声信号や右チャンネルの音声信号などの各チャンネルの音声信号のそれぞれから、複数個のスピーカユニットのそれぞれに供給する複数個のユニット駆動信号を形成する。
【００３１】
［アレースピーカの構成例］
図３（Ａ）に、この実施形態におけるアレースピーカ２０の構成例を示す。この図３（Ａ）の例のアレースピーカ２０は、複数個のスピーカユニット２１を２次元配列とした場合の一例であり、水平方向および高さ方向に、この例では同じ大きさの多数のスピーカユニット２１が配列されている。
【００３２】
ここで、複数個のスピーカユニット２１を配列するというのは、複数個のスピーカユニット２１を、それぞれの振動板２１ｖがユニット取り付け板２２面からすべて外部に臨むように、並べて配列することを意味している。図３の例では、スピーカユニット２１は円形の振動板２１ｖを備え、その振動板２１ｖの振動方向の主軸が、すべて取り付け板２２に対して直交する方向となるようにされるものである。
【００３３】
この例では、スピーカユニット２１は、例えば口径８ｃｍのユニットが用いられ、水平方向には一定間隔Ｄｗ、高さ方向には一定間隔Ｄｈで、図３（Ａ）に示すように、正方格子状に配列されている。
【００３４】
ここで、配列間隔ＤｗおよびＤｈは、隣り合うスピーカユニット２１の振動板２１ｖの中心（ユニット中心）間の間隔であり、この例では、例えば、Ｄｗ＝Ｄｈ＝１０ｃｍとされている。
【００３５】
そして、この場合、図３（Ａ）に示すように、アレースピーカ２０を構成する複数個のスピーカユニット２１の水平方向の左端のユニット中心から、右端のユニット中心までの距離（以下、この距離をユニット配列幅と呼ぶ）をＷ、また、複数個のスピーカユニットの高さ方向の下端のユニット中心から、上端のユニット中心までの距離（以下、この距離をユニット配列高と呼ぶ）をＨとしている。
【００３６】
一般に、アレースピーカ２０における複数個のスピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ、Ｄｈは、アレースピーカ２０全体としての指向特性の、制御可能な高域限界周波数を決定する。また、アレースピーカ２０のユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈは、アレースピーカ２０全体としての指向特性の、それぞれ幅および高さ方向の制御可能な低域限界周波数を決定する。
【００３７】
したがって、アレースピーカ２０において、低域から高域まで任意の指向特性を得るには、小型のスピーカユニットを狭い間隔で多数配置し、ユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈを十分に大きくすることが望ましい。
【００３８】
しかし、アレースピーカ２０全体の大きさを極端に大きくすることは、実用上、困難であり、また、きわめて多数の小型スピーカユニットを敷き詰めることも、コストの増大、製造の困難さなどを伴うので、その目的用途に応じて、スピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ，Ｄｈおよびユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈが決定されることになる。
【００３９】
波長の長い低音域においては、聴取者の音源の方向弁別能が低くなるので、実用上は、低音域でのビーム状の指向特性は不要と考えられ、その点ではアレースピーカ２０のユニット配列幅Ｗおよびユニット配列高Ｈは、さほど大きくする必要はなく、例えば数１０ｃｍ乃至１ｍ程度で十分である。
【００４０】
また、マルチチャンネル・サラウンド信号を再生する場合には、リスナ１２の周囲方向に音像定位させるようにするが、水平方向に比べ、高さ方向の方向弁別能が低いので、高さ方向には水平方向ほど厳密に指向特性をビーム状にする必要はない。
【００４１】
そのため、スピーカユニット２１の高さ方向の配列間隔Ｄｈは、やや広めでもよい。また、アレースピーカ２０のユニット配列高Ｈは、ユニット配列幅Ｗに比べ、小さくすることもできる。実際のスピーカユニットは、その口径の大きさにより高音域では狭い指向性となるので、高さ方向のスピーカユニット２１の個数が少ないアレースピーカ２０を構成した場合でも、狭い指向性を得ることは容易である。
【００４２】
したがって、極端な場合には、図３（Ｂ）のように、取り付け板２２に、１次元的に水平方向に複数個のスピーカユニット２１の振動板２１ｖを並べたリニアアレースピーカ２０の構成とし、水平方向での指向性制御のみでも適度な効果が得られる。なお、この図３（Ｂ）のリニアアレースピーカ２０の場合、基本的には、そのスピーカユニット２１の配列軸を中心とした回転対称形をなす指向特性となる。
【００４３】
なお、図３では、スピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ，Ｄｈは一定としたが、例えば中央部ではスピーカユニット２１を密接させて配置すると共に、周辺部になるほどスピーカユニット２１の間隔を大きくするように配列してもよい。そのようにした場合には、アレースピーカ２０全体として使用するスピーカユニット２１の個数を削減できる。
【００４４】
また、スピーカユニット２１を図３（Ａ）のように２次元的に配列する場合において、上述の例のように、スピーカユニット２１の振動板２１ｖを正方格子状に配列するのではなく、例えば千鳥格子状に配列するようにすれば、等価的にスピーカユニット２１の配列間隔Ｄｗ，Ｄｈを、より小さくすることができる。
【００４５】
さらに、アレースピーカ２０を構成する複数個のスピーカユニットは、上述の例では、同じ口径の同特性のスピーカユニットを多数配列したものとしたが、高音域用ユニット（ツィータ）と中低音域用ユニットあるいはフルレンジユニットを組み合わせて配列するようにしてもよい。これ以外にもアレースピーカの構成方法は多種多様に考えられる。この発明では、少なくとも水平方向での指向特性が特に中高音域で制御可能であれば、アレースピーカの形態について限定するものではない。
【００４６】
［アレースピーカ用音声信号生成回路］
以上のように複数個のスピーカユニット２１が配列されて構成されるアレースピーカ２０の各スピーカユニット２１には、アレースピーカ用音声信号生成回路からユニット駆動信号が供給される。アレースピーカ用音声信号生成回路は、各チャンネルの音声信号から、前記複数個のスピーカユニット２１のそれぞれに供給する複数個のスピーカユニット駆動信号を生成する。
【００４７】
入力音声信号が２チャンネルである場合のアレースピーカ用音声信号生成回路の一例について、以下に説明する。図４は、アレースピーカ用音声信号生成回路の全体の構成を示すブロック図である。
【００４８】
この例のアレースピーカ用音声信号生成回路の場合には、図４に示すように、第１チャンネル用信号生成回路４１と、第２チャンネル用信号生成回路４２と、制御回路４３と、第１チャンネル調整操作部４４と、第２チャンネル調整操作部４５と、チャンネル合成回路４６１，４６２，４６３，・・・，４６ｎ（ｎはスピーカユニット２１の数）と、出力アンプ４７１，４７２，４７３，・・・，４７ｎ（ｎはスピーカユニット２１の数）を備える。制御回路４３は、例えばマイクロコンピュータを搭載して構成される。
【００４９】
第１チャンネル用信号生成回路４１および第２チャンネル用信号生成回路４２は、同一の構成を有するもので、それぞれ、第１の指向性形成用信号生成回路４１１および４２１と、第２の指向性形成用信号生成回路４１２および４２２と、遅延・振幅調整回路４１３および４２３と、合成回路４１４および４２４とからなり、音声入力端子４８および４９からの第１および第２チャンネルの入力音声信号の入力を受ける。
【００５０】
第１の指向性形成用信号生成回路４１１および４２１は、それぞれの音声入力端子４８および４９を通じて入力された各チャンネルの入力音声信号から、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１に基づいて、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１に供給する第１の複数のユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ２１を生成する。この第１の複数のユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ２１は、アレースピーカ２０からビーム状に放射される音波の指向性の主軸の方向を、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１により定められる第１の方向とするように生成される。
【００５１】
同様に、第２の指向性形成用信号生成回路４１２および４２２は、それぞれのチャンネルの入力音声信号から、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１２およびＣＴ２２に基づいて、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１に供給する第２の複数のユニット駆動信号Ｕ１２およびＵ２２を生成する。この第２の複数のユニット駆動信号Ｕ１２およびＵ２２は、アレースピーカ２０からビーム状に放射される音波の指向性の主軸の方向を、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１２およびＣＴ２２により定められる第２の方向とするように生成される。
【００５２】
遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、アレースピーカ２０から前記第１の方向にビーム状に放射される音波（以下、第１のビーム状音波という）がリスナ１２に到達する時間と、アレースピーカ２０から前記第２の方向にビーム状に放射される音波（以下、第２のビーム状音波という）がリスナ１２に到達する時間との差を調整すると共に、第１のビーム状音波のレベルを調整するためのものである。
【００５３】
遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１０およびＣＴ２０により遅延時間および振幅（レベル）が制御される。
【００５４】
制御回路４３には、第１チャンネル調整操作部４４からの調整操作信号が供給されると共に、第２チャンネル調整操作部４５からの調整操作信号が供給される。第１チャンネル調整操作部４４には、当該第１チャンネルの第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ５１および第１のビーム状音波の振幅調整用つまみ５２と、当該第１チャンネルの第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ５３および第２のビーム状音波の振幅調整用つまみ５４と、当該第１チャンネルの遅延時間調整用つまみ５５および振幅調整用つまみ５６とが設けられている。
【００５５】
同様に、第２チャンネル調整操作部４５には、当該第２チャンネルの第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ６１および第２のビーム状音波の振幅調整用つまみ６２と、当該第２チャンネルの第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向調整用つまみ６３および第２のビーム状音波の振幅調整用つまみ６４と、当該第２チャンネルの遅延時間調整用つまみ６５および振幅調整用つまみ６６とが設けられている。
【００５６】
そして、方向調整用つまみ５１が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１１のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１１により第１チャンネルの第１の指向性形成用信号生成回路４１１からの第１のユニット駆動信号Ｕ１１により決まる第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第１の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ５２が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１１のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１１により第１のユニット駆動信号Ｕ１１により決まる第１のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００５７】
また、方向調整用つまみ５３が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１２のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１２により第１チャンネルの第２の指向性形成用信号生成回路４１２からの第２のユニット駆動信号Ｕ１２により決まる第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第２の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ５４が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１２のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１２により第２のユニット駆動信号Ｕ１２により決まる第２のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００５８】
また、方向調整用つまみ６１が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２１のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２１により第２チャンネルの第１の指向性形成用信号生成回路４２１からの第１のユニット駆動信号Ｕ２１により決まる第１のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第１の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ６２が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２１のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２１により第１のユニット駆動信号Ｕ２１により決まる第１のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００５９】
また、方向調整用つまみ６３が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２２のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２２により第２チャンネルの第２の指向性形成用信号生成回路４２２からの第２のユニット駆動信号Ｕ２２により決まる第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向（第２の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ６４が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２２のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２２により第２のユニット駆動信号Ｕ２２により決まる第２のビーム状音波の振幅（レベル）が調整される。
【００６０】
さらに、遅延量調整用つまみ５５が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１０のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１０により第１チャンネルの遅延・振幅調整回路４１３における遅延時間が調整される。また、振幅調整用つまみ５６が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１０のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１０により遅延・振幅調整回路４１３における、その入力信号についての振幅（レベル）が調整される。
【００６１】
また、遅延量調整用つまみ６５が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２０のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２０により第２チャンネルの遅延・振幅調整回路４２３における遅延時間が調整される。また、振幅調整用つまみ６６が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２０のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２０により遅延・振幅調整回路４２３における、その入力信号についての振幅（レベル）が調整される。
【００６２】
以上のようにして、第１チャンネルの第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２で生成された第１および第２のユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ１２は、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士が合成回路４１４で合成されて、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１の数と同数の合成ユニット駆動信号Ｕ１０が形成される。
【００６３】
なお、図４では、合成回路４１４は、一つとして示してあるが、実際はスピーカユニット２１の数と同数である。また、この合成回路４１４は、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２の、それぞれの出力信号線のうち、同じスピーカユニットに供給する信号同士となる出力信号線同士を接続することにより構成することもできる。
【００６４】
合成ユニット駆動信号Ｕ１０は、後述する第２チャンネルの合成ユニット駆動信号Ｕ２０とのチャンネル合成回路４６１，４６２，４６３，・・・，４６ｎおよび出力アンプ４７１，４７２，４７３，・・・，４７ｎ（ｎはスピーカユニット２１の数）をそれぞれ通じて、対応するスピーカユニット２１のそれぞれに供給される。
【００６５】
同様にして、第２チャンネルの第１および第２の指向性形成用信号生成回路４２１および４２２で生成された第１および第２のユニット駆動信号Ｕ２１およびＵ２２は、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士が合成回路４２４で合成されて、アレースピーカ２０のスピーカユニット２１の数と同数の合成ユニット駆動信号Ｕ２０が形成される。
【００６６】
この合成ユニット駆動信号Ｕ２０は、第１チャンネルの合成ユニット駆動信号Ｕ１０との合成回路４６１，４６２，４６３，・・・，４６ｎおよび出力アンプ４７１，４７２，４７３，・・・，４７ｎをそれぞれ通じて、対応するスピーカユニット２１のそれぞれに供給される。
【００６７】
第１指向性形成用信号生成回路４１１、４２１および第２の指向性形成用信号生成回路４１２、４２２は、全く同一の構成を有するもので、それぞれスピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路からなる。図５は、第１チャンネル用信号生成回路４１の第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２について、その構成例を示したものである。
【００６８】
すなわち、図５に示す例においては、第１指向性形成用信号生成回路４１１は、スピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎからなり、第２指向性形成用信号生成回路４１２は、スピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎからなる。
【００６９】
そして、制御回路４３からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ１２は、図５に示すように、第１指向性形成用信号生成回路４１１のフィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよび第１指向性形成用信号生成回路４１１のフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれに個別に供給する複数個の制御信号の束である。
【００７０】
フィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよびフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれは、例えばアナログフィルタ、あるいはデジタルフィルタによって構成される。デジタルフィルタで構成される場合には、音声入力端子４８からの入力音声信号がデジタル音声信号とされる、あるいは、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１および４１２の入力段において、デジタル音声信号に変換される必要がある。
【００７１】
フィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよびフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれをアナログフィルタで構成する場合には、例えば可変容量素子の容量値や可変抵抗器の抵抗値が制御信号ＣＴ１１およびＣＴ１２により調整されることにより、遅延時間および振幅が調整される。また、デジタルフィルタで構成する場合には、制御信号ＣＴ１１、ＣＴ１２は、それぞれのフィルタ回路に供給するフィルタ係数のセットの束であり、それらセットのフィルタ係数値が変更制御されることにより、遅延時間および振幅が調整される。
【００７２】
［音響再生方法の実施形態］
次に、上述のように構成されるアレースピーカ用音声信号生成回路と、アレースピーカ２０とを用いて、左右２チャンネルの音声信号を音響再生する場合について、説明する。
【００７３】
以下に説明する例は、第１チャンネル用信号生成回路４１および第２チャンネル用信号生成回路４２において、遅延・振幅調整回路４１３，４２３、第１の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１、第２の指向性形成用信号生成回路４１２，４２２のすべては、デジタル回路の構成とされる。
【００７４】
したがって、この例の場合には、フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎのそれぞれは、デジタルフィルタで構成され、制御信号ＣＴ１１，ＣＴ２１およびＣＴ１２，ＣＴ２２は、フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎのそれぞれに供給される複数のフィルタ係数のセットとされる。そして、各セットのフィルタ係数の値が調整用つまみ５１〜５４および６１〜６４の調整により変更される。また、遅延・振幅調整回路４１３，４２３も、デジタルフィルタの構成として、制御信号ＣＴ１０、ＣＴ２０は、フィルタ係数のセットの束とされる。
【００７５】
この場合において、例えば、制御回路４３には、ビーム状音波の指向性の主軸の方向を順次に変更するためのフィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎ用のフィルタ係数のセットが、例えば不揮発性メモリに記憶されており、そのメモリから読み出されるフィルタ係数のセットが、調整用つまみ５１〜５４および６１〜６４の調整に応じて変更されることにより、前記ビーム状音波の指向性の主軸の方向および前記ビーム状音波の振幅が変更される。
【００７６】
先ず、図４において、この例においては、第１チャンネルの音声入力端子４８を通じて左チャンネルのデジタル音声信号が供給される。また、第２チャンネルの音声入力端子４９を通じて右チャンネルのデジタル音声信号が供給される。先ず、左チャンネルのデジタル信号から、複数個のスピーカユニット２１を駆動するためのユニット駆動信号Ｕ１０が生成される動作について説明する。
【００７７】
この実施形態においては、第１チャンネル用信号生成回路４１の第２の指向性形成用信号生成回路４１２では、音声入力端子４８を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１５Ｌに示すように、左側壁面１４Ｌに反射した後、実線矢印１６Ｌに示すように伝搬して、リスナ１２に到達するようにするビーム状音波（反射波）ＢＬrefをアレースピーカ２０から発生するようにする第２のユニット駆動信号Ｕ１２を生成するようにする。
【００７８】
前述したように、この反射波ＢＬrefのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ５３により調整される。また、この反射波ＢＬrefのビームの振幅は、振幅調整用つまみ５４により調整される。
【００７９】
また、第１チャンネル用信号生成回路４１の第１の指向性形成用信号生成回路４１１では、遅延・振幅調整回路４１３を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１７Ｌに示すように、直接的にリスナ１２に到達するようにするビーム状音波（直接波）ＢＬdirをアレースピーカ２０から発生するようにする第１のユニット駆動信号Ｕ１１を生成するようにする。
【００８０】
前述したように、この直接波ＢＬdirのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ５１により調整される。また、この直接波ＢＬdirのビームの振幅は、振幅調整用つまみ５２により調整される。
【００８１】
この場合、遅延・振幅調整回路４１３の振幅ゲインが「１」（入力信号の振幅の増減無し）のとき、反射波ＢＬrefのレベルと、直接波ＢＬdirのレベルとが、リスナ１２において等しくなるように、第１指向性形成用信号生成回路４１１および第２指向性形成用信号生成回路４１２において、振幅調整される。
【００８２】
ところで、直接的にリスナ１２に到達するビーム状音波ＢＬdirの行路長は、壁に反射されてリスナ１２に到達するビーム状音波ＢＬrefの行路長よりも短いので、両方の音波ＢＬdir、ＢＬrefが同時にアレースピーカ２０から放射されると、直接波ＢＬdirの方が早くリスナ１２に到達する。しかも、行路長による距離減衰と、反射壁による一部吸音により、直接波ＢＬdirに比べて反射波ＢＬrefのレベルが小さくなってしまう。この両音波ＢＬdir、ＢＬrefをリスナが聴くと、先行音定位の原理に基づき、ほぼ正面方向に音像定位してしまう。
【００８３】
この問題のうち到達時間に関する問題を解決するのが、遅延・振幅調整回路４１３である。すなわち、この例の場合には、直接波ＢＬdirに対して、調整用つまみ５５の調整操作により遅延調整処理が施される。この遅延調整処理が施されることにより、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefがリスナに同時に到達するように調整される。
【００８４】
また、前記問題のうちレベルの違いに関する問題は、第１指向性形成用信号生成回路４１１および第２指向性形成用信号生成回路４１２を構成するフィルタ回路における振幅調整機能により解決できる。また、遅延・振幅調整回路４１３の振幅調整機能を用いることによっても解決できる。
【００８５】
両音波ＢＬdir、ＢＬrefがほぼ同時に、同レベルでリスナ１２に届けば、それらの中間的な方向に音像定位感が得られる。このことは、通常のステレオシステムにおいて、左右のスピーカに同じ信号を入力したときに、その中間位置に音像が定位する（ファントム・センター）ことと同じ現象である。
【００８６】
以上のようにして形成されたユニット駆動信号Ｕ１１およびＵ１２は、同じスピーカユニット２１に供給すべきもの同士が合成された後、チャンネル合成回路４３１〜４３ｎおよび出力アンプ４４１〜４４ｎを通じてそれぞれのスピーカユニット２１に供給される。これにより、アレースピーカ２０から、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefがリスナ１２に同時に、かつ同レベルで到達するように、放射される。
【００８７】
この結果、リスナ１２は、実線矢印１６Ｌで示される方向からのビーム状音波ＢＬrefと、実線矢印１７Ｌで示される方向からのビーム状音波ＢＬdirとを同時に聴取するため、前述したように、図６において、実線矢印１８Ｌで示すように、あたかもビーム状音波ＢＬdirの到来方向と、ビーム状音波ＢＬrefの到来方向との中間の方向から左チャンネルの音声が到来するように聴取するようになる。
【００８８】
つまり、左チャンネルの音声による音像は、中央のアレースピーカ２０の位置と左側の壁面１４Ｌとの間の、左チャンネルの音声信号が予定している所定の位置（図６において、虚スピーカ位置２０Ｌ参照）に定位するようにリスナ１２は、聴取することができるようになる。
【００８９】
ここで、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefのレベルが等しいときには、左チャンネルの音声の音像定位位置は、ビーム状音波ＢＬdirの到来方向と、ビーム状音波ＢＬrefの到来方向との中間の、中央の方向となるが、両ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefの強さが異なる場合には、左チャンネルの音声の音像定位位置は、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向となる。
【００９０】
また、反射波ＢＬrefと直接波ＢＬdirとのレベルを調整することにより、音像定位方向をその左右方向に変化させることができる。同様に、直接波ＢＬdirに与えた遅延時間を増減させることにより、音像定位方向を変化させることができる。
【００９１】
このことから、振幅調整用つまみ５２，５４を調整して、ビーム状音波ＢＬdir、ＢＬrefの振幅を調整することにより、あるいは、その調整に代えて、またはその調整に加えて、振幅調整用つまみ５６を調整して、遅延・振幅調整回路４１３で信号振幅を制御することで、ビーム状音波ＢＬdirの振幅を調整することにより、中央のアレースピーカ２０の位置と左側の壁面１４Ｌとの間の、左チャンネルの音声の音像定位位置を、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向に調整することができる。
【００９２】
また、遅延量調整用つまみ５５を調整して、直接波ＢＬdirに与える遅延時間を調整することにより、左チャンネルの音声信号による音像定位方向を調整することができる。
【００９３】
音声入力端子４９から第２チャンネル用信号生成回路４２に供給される右チャンネルのデジタル音声信号についても、上述と全く同様の処理がなされて、第２の指向性形成用信号生成回路４２２では、右チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１５Ｒに示すように、右側壁面１４Ｒに反射した後、実線矢印１６Ｒに示すようにして、リスナ１２に到達するようにするビーム状音波（反射波）ＢＲrefをアレースピーカ２０から発生するようにする第２のユニット駆動信号Ｕ２２を生成する。
【００９４】
前述したように、この反射波ＢＲrefのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ６３により調整される。また、この反射波ＢＲrefのビームの振幅は、振幅調整用つまみ６４により調整される。
【００９５】
また、第２チャンネル用信号生成回路４２の第１の指向性形成用信号生成回路４２１では、遅延・振幅調整回路４２３を通じた左チャンネルのデジタル音声信号から、図６において、実線矢印１７Ｒに示すように、直接的にリスナ１２に到達するようにするビーム状音波（直接波）ＢＲdirをアレースピーカ２０から発生するようにする第１のユニット駆動信号Ｕ２１を生成する。
【００９６】
前述したように、この直接波ＢＲdirのビームの指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ６１により調整される。また、この音波ＢＲdirのビームの振幅は、振幅調整用つまみ６２により調整される。
【００９７】
そして、両ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefがリスナ１２に同時に到達するように、遅延・振幅調整回路４２３の遅延時間が調整用つまみ６５の調整操作により調整される。また、第１指向性形成用信号生成回路４２１および第２指向性形成用信号生成回路４２２を構成するフィルタ回路における振幅調整機能により、また、これに代えて、あるいはこれに加えて、遅延・振幅調整回路４２３の振幅調整機能を用いることによって両ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefがリスナに同レベルで到達するように調整される。
【００９８】
以上のようにして形成されたユニット駆動信号Ｕ２１およびＵ２２は、同じスピーカユニット２１に供給すべきもの同士が合成された後、チャンネル合成回路４３１〜４３ｎおよび出力アンプ４４１〜４４ｎを通じてそれぞれのスピーカユニット２１に供給される。これにより、アレースピーカ２０から、両ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefがリスナ１２に同時に、かつ同レベルで到達するように、放射される。
【００９９】
この結果、リスナ１２は、実線矢印１６Ｒで示される方向からのビーム状音波ＢＲrefと、実線矢印１７Ｒで示される方向からのビーム状音波ＢＲdirとを同時に聴取するため、図６において、実線矢印１８Ｒで示すように、あたかもビーム状音波ＢＲdirの到来方向と、ビーム状音波ＢＲrefの到来方向との中間の方向から右チャンネルの音声が到来するように聴取するようになる。
【０１００】
つまり、右チャンネルの音声による音像は、中央のアレースピーカ２０の位置と左側の壁面１４Ｒとの間の、右チャンネルの音声信号が予定している所定の位置（図６において、虚スピーカ位置２０Ｒ参照）に定位するようにリスナ１２は、聴取することができるようになる。
【０１０１】
そして、前述した左チャンネルの音声信号の場合と同様にして、この右チャンネルの音声信号についても、反射波ＢＲrefと直接波ＢＲdirとのレベルを調整することにより、音像定位方向をその左右方向に変化させることができる。同様に、直接波ＢＲdirに与えた遅延時間を増減させることにより、音像定位方向を変化させることができる。
【０１０２】
つまり、振幅調整用つまみ６２，６４を調整して、ビーム状音波ＢＲdir、ＢＲrefの振幅を調整することにより、振幅調整用つまみ６６を調整して、遅延・振幅調整回路４２３で信号振幅を制御することで、ビーム状音波ＢＲdirの振幅を調整することにより、中央のアレースピーカ２０の位置と右側の壁面１４Ｒとの間の、右チャンネルの音声の音像定位位置を、より振幅の大きいビーム状音波の到来方向に偏った方向に調整することができる。
【０１０３】
以上のようにして、この実施形態によれば、左右チャンネルの音声信号による音像を、所期の音像定位位置に定位させることが可能となり、良好な音響再生空間を得ることができる。したがって、マルチチャンネル・サラウンド再生において、センターチャンネルの音声信号による音波は、直接的にリスナ１２に到達するようにアレースピーカ２０から放射した場合に、従来のような不自然な音像定位感がなくなり、繋がりのある滑らかな音像移動が得られるようになるという効果がある。
【０１０４】
なお、上述の実施形態では、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１および４２のそれぞれは、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１の数と同数のフィルタ回路を備えるようにした。そして、そのフィルタ回路は、遅延調整機能と、振幅調整機能の両方を備えるように記述したが、ビーム状の指向性を形成するためには少なくとも遅延時間を調整できればよい。
【０１０５】
従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置において、左右チャンネルの音声信号を再生する場合には、アレースピーカからのリスナへの直接波のレベルを抑えるために、遅延時間のみならず、必ず振幅をも調整し、場合によっては周波数特性をも調整する必要がある場合もあるが、上述の実施形態によるスピーカ装置では、アレースピーカ２０からのリスナ１２への直接音をも積極的に音響再生に使用するので、アレースピーカ２０からのビーム状音波ＢＬrefおよびＢＲrefの指向性として、小さいレベルでのサイドローブがリスナ１２に向いていたとしても問題ない。
【０１０６】
したがって、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１および４１２，４２２を構成する回路（フィルタ回路）では、遅延処理ができるだけのものでもよいのである。
【０１０７】
しかし、上述の例のように、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１および４１２，４２２を構成する回路として、遅延調整機能および振幅調整機能を備えるフィルタ回路を用いた場合には、上述したように、その振幅調整機能により、各チャンネルの音声信号についての音像定位位置を左右方向に移動調整することが可能となる。
【０１０８】
なお、振幅調整機能は、信号経路上に設けたアッテネータを用いるように構成することもできる。
【０１０９】
ところで、上述した実施形態では、第１および第２の指向性形成用信号生成回路４１１，４２１および４１２，４２２を構成する複数個のフィルタ回路は、アレースピーカ２０の複数個のスピーカユニット２１のそれぞれに対応して設けられているので、多様な指向性制御が可能である。
【０１１０】
このことを利用して、例えば、第２チャンネル用信号生成回路４２で、ユニット駆動信号Ｕ２０として、右チャンネル用のユニット駆動信号を生成する場合において、直接にリスナ１２に到達させるようにするビーム状音波ＢＲdirの指向特性を、図７に示すように、指向性の主軸Ａｘの方向が、中央のリスナ１２の方向よりも、若干右側にずれたような指向特性とすることにより、右チャンネルの音声について適切な定位感が得られるサービスエリアを拡大することができる。
【０１１１】
通常のステレオシステムで、中央より右側にシフトして聴くと、音像がほとんど右側に寄ってしまい、左チャンネルの音があまり聴けないという現象が生じることがある。これは、サービスエリアが狭いことに起因する。
【０１１２】
これに対して、図７に示したような直接波ＢＲdirの指向特性においては、リスナがアレースピーカ２０の正面の位置１２Ｃで聴いている場合には、前述したようにして、右チャンネルの音声は、適正な中間位置に音像定位する。
【０１１３】
そして、リスナが中央よりも右側にシフトした位置１２Ｒで聴いている場合には、中央の位置１２Ｃで聴いている場合よりも、直接波ＢＲdirのレベルが大きくなるので、必要以上に反射波ＢＲrefの到来方向に音像が引っ張られることがない。
【０１１４】
逆に、リスナが中央よりも左側にシフトした位置１２Ｌで聴いている場合には、中央の位置１２Ｃで聴いている場合よりも、直接波ＢＲdirのレベルが小さくされるので、反射波ＢＲrefによる音像定位感が損なわれず、この場合でも適正な方向に音像定位させることができる。つまり、サービスエリアが拡大するのである。
【０１１５】
次に、図６に示されるように、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの行路長は、反射波ＢＬref、ＢＲrefの行路長よりもかなり短い。上述の例では、直接波ＢＬdir、ＢＲdirと、反射波ＢＬref、ＢＲrefのリスナへの到達タイミングを揃えるために、遅延・振幅調整回路４１３，４２３において直接波ＢＬdir、ＢＲdirを遅延させた。
【０１１６】
しかし、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの等価音源位置が、図６において、例えばアレースピーカの中心位置Ｐr0にある場合、つまり、当該中心位置Ｐr0から直接波ＢＬdir、ＢＲdirが放射されているように聴こえる場合、不自然な音場が形成されており、特にリスナが正面位置よりも僅かに左右にシフトして聴く場合に不自然な音場感を得ることがある。
【０１１７】
この問題は、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの等価音源位置が、反射波ＢＬref、ＢＲrefの行路長と同じ分だけリスナから離れた位置にあるようにすれば、解決することができる。
【０１１８】
これを実現するためには、アレースピーカ２０から直接波ＢＬdir、ＢＲdirを得るための第１指向性形成用信号生成回路４１１，４２１のフィルタ回路７１１〜７１ｎ、７２１〜７２ｎの、各セットのフィルタ係数の値を調整して、各ユニット駆動信号についての遅延時間を調整し、アレースピーカ２０より放射される直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面を、より平面波に近くなるようにすればよい。
【０１１９】
具体的には、直接波ＢＬdir、ＢＲdirについては、各スピーカユニット２１からはほぼ同時に音波を出力するようにする。つまり、第１指向性形成用信号生成回路４１１，４２１の各フィルタ回路での遅延時間をほぼ等しくするようにする。
【０１２０】
このようにすれば、図８に示すように、アレースピーカ２０の近傍では、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面は、ほぼ平面波となる。ただし、アレースピーカ２０が有限の大きさを持つため、アレースピーカ２０の端部では円弧状の波面となる。そして、アレースピーカ２０から離れるにしたがって、直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面は、徐々に球面上の波面に近づいていく。
【０１２１】
以上のようにして、アレースピーカ２０より放射される直接波ＢＬdir、ＢＲdirの波面を、より平面波に近くなるようにすることにより、図８からも分かるように、リスナ位置における音波面の曲率が大きくなり、等価音源位置２０Ｄが、実際のアレースピーカ２０の位置より奥まった位置にあるかのようになるので、より自然な音場感が得られるものである。
【０１２２】
なお、リスナ位置によっては、各フィルタ回路の遅延時間を調整してその波面を整えればよい。例えば、より深い位置に等価音源位置２０Ｄを設定したい場合には、図９に示すように、アレースピーカ２０の中央部のスピーカユニット２１に供給する信号を、他より遅延させて、周辺部のスピーカユニット２１から先に音波を放射させて、アレースピーカ２０近傍では凹状の波面とし、リスナ位置での波面を、より平面的にすればよい。
【０１２３】
［音響再生方法の他の例］
上述の例では、左右２チャンネルの音声信号による音像を、前方壁面１４Ｆの左右の所望の位置に定位させる場合であるが、この発明は、この場合の例に限られないことは言うまでもない。
【０１２４】
＜第１の他の例＞
例えば、センターチャンネルの音声信号による音像を、投影スクリーンの裏側にあるように定位させることもできる。図１０は、その場合の音響再生方法を説明するための図である。
【０１２５】
すなわち、この例の場合には、第１チャンネル用信号生成回路４１または４２と全く同一の構成のセンターチャンネル用信号生成回路を用いて、当該センターチャンネル用のユニット駆動信号が生成される。そして、この例の場合には、第１指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０からリスナ１２に対する直接波ＢＣdirを形成するためのユニット駆動信号を生成し、第２指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０から、一旦、リスニングルームの天井１４Ｃで反射させた後、リスナ１２に到達するようになる反射波ＢＣrefを形成するためのユニット駆動信号を生成する。
【０１２６】
そして、前述と同様にして、直接波ＢＣdirと、反射波ＢＣrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整するようにする。そして、それら２種のユニット駆動信号の、同じスピーカユニット２１に供給するもの同士を合成して、対応するスピーカユニット２１に供給し、アレースピーカ２０を駆動する。
【０１２７】
この例によれば、前述と同様にして、直接波ＢＣdirと、反射波ＢＣrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整することによって、センターチャンネルの音声信号による音像を、投影スクリーン１１の裏側の仮想音源位置２０Ｃにすることができる。
【０１２８】
この例の場合においても、図８および図９で説明した手法を用いることにより、投影スクリーン１１の裏側の、より奥まった位置に仮想音源位置に、センターチャンネルの音声信号による音像を定位させるようにすることができ、投影スクリーンに投影された映像と仮想音源位置を一致させることができる。
【０１２９】
また、同様にして、例えば、投影スクリーン１１の上端部と天井１４Ｃとの中間位置に音像定位させるようにすることもできる。
【０１３０】
また、アレースピーカ２０が投影スクリーン１１の上部に設置されている場合には、第２の指向性形成用信号生成回路のフィルタ係数を調整して、第２のビーム状音波を床面１４Ｇに反射させてからリスナへ到達させるようにすればよい。
【０１３１】
＜第２の他の例＞
上述の例は、いずれも反射波と直接波とを合成して、所望の方向に音像定位させた場合であるが、リスナ１２への直接波を用いる代わりに、別の方向への反射波を生成して、２つの反射波の合成により所望の方向に音像定位させることも可能である。
【０１３２】
図１１は、その場合の一例を説明するための図である。この例では、例えば、右壁面１４Ｒへの反射波ＢＡＲref（上述の例の反射波ＢＲrefと同様）と、天井１４Ｃへの反射波ＢＡＣref（上述の第１の他の例の反射波ＢＣrefと同様）とを合成して、投影スクリーン１１の斜め右上に、仮想音源位置２０Ｄとして、音像定位させるようにする。
【０１３３】
この例の場合には、第１指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０から、一旦右側の壁面１４Ｒで反射させた後、リスナ１２に到達するようになる反射波ＢＡＲrefを形成するためのユニット駆動信号を生成し、第２指向性形成用信号生成回路では、アレースピーカ２０から、一旦、リスニングルームの天井１４Ｃで反射させた後、リスナ１２に到達するようになる反射波ＢＡＣrefを形成するためのユニット駆動信号を生成する。
【０１３４】
そして、前述と同様にして、直接波ＢＡＲrefと、反射波ＢＡＣrefとについて、リスナへの到達時間の時間の調整およびリスナへの到達時点におけるレベルを調整するようにする。そして、それら２種のユニット駆動信号の、同じスピーカユニット２１に供給するもの同士を合成して、対応するスピーカユニット２１に供給し、アレースピーカ２０を駆動する。
【０１３５】
［その他の変形例］
マルチチャンネル・サラウンド再生の場合に、すべてのチャンネルの音声信号に対して、上述した実施形態のように２つの音波を合成する方法を適用してもよいし、左右チャンネルやセンターチャンネルなど、一部のチャンネルの音声信号についてのみ、上述した実施形態のように２つの音波を合成する方法を適用してもよい。
【０１３６】
なお、上述の例では、映像再生装置としてビデオプロジェクタを用いたので、投影スクリーンをアレースピーカの上方に配置したが、映像再生装置としては、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）を用いたテレビモニター装置や、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）あるいはＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）などを用いたフラットディスプレイ装置を用いてもよい。
【０１３７】
また、投影スクリーン１１として、透音性の投影スクリーン（透音のための微小な穴があいている投影スクリーン）の場合には、その投影スクリーンの背部に、アレースピーカを配置した構成としてもよい。もちろん、音楽鑑賞用として、映像再生装置を設けずに、アレースピーカのみを配置してもよい。
【０１３８】
また、この遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、上述の例では、第１の指向性形成用信号生成回路の入力側に設けるようにしたが、出力側に設けるようにしてもよい。もっとも、出力側に設けた場合には、遅延・振幅調整回路は、各スピーカユニット２１に対して設ける必要があり、しかも、遅延量および振幅は、アレースピーカ２０を構成するすべてのスピーカユニット２１に供給する複数のユニット駆動信号について、同様の値となるように連動して制御する必要がある。
【０１３９】
また、前述もしたように、遅延・振幅調整回路４１３および４２３は、振幅調整機能を持たない遅延調整回路の構成であってもよい。
【０１４０】
さらに、上述の実施形態では、遅延・振幅調整回路は、第１および第２の指向性形成用信号生成回路のいずれか一方に対して設けるようにしたが、第１および第２の指向性形成用信号生成回路の双方に対して設けるようにしてもよい。
【０１４１】
また、上述の実施形態では、第１、第２のビーム状音波の指向性の主軸の方向、そのレベルや遅延時間の調整を、調整操作部４４、４５により行なうようにしたが、これに限らず、例えばリスニングルームの大きさ（幅、奥行き、高さなど）やリスニング位置を入力して、制御回路４３において第１、第２のビーム状音波に関する上記のフィルタ係数などのパラメータを算出するようにしてもよい。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アレースピーカからビーム状の指向性を持って放射された音波が、壁に反射された後にリスナに到達するようにされる場合においても、リスナに対して適当な音像定位方向に音像定位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図２】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図３】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカの例を説明するための図である。
【図４】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカ用音声信号生成回路の一例のブロック図である。
【図５】図４の一部の回路の詳細回路例を示す図である。
【図６】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図７】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図８】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図９】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【図１０】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の他の例を説明するための図である。
【図１１】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いた音響再生方法の他の例を説明するための図である。
【図１２】従来のアレースピーカを用いたスピーカ装置による音響再生方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
２０…アレースピーカ、２１…スピーカユニット、４１…第１チャンネル用音声信号生成回路、４２…第１チャンネル用音声信号生成回路、４３…制御回路、４４…第１チャンネル調整操作部、４５…第２チャンネル調整操作部、４８…第１チャンネルの音声入力端子、４９…第２チャンネルの音声入力端子、４１１、４２１…第１の指向性形成用信号生成回路、４１２，４２２…第２の指向性形成用信号生成回路、４１３…遅延・振幅調整回路
Claims (11)
- 複数個のスピーカユニットで構成されるアレースピーカと、
入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第１の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第１の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記アレースピーカから放射された音波が直接にリスナに到達する第１の方向とするように、前記第１の複数のユニット駆動信号を生成する第１の指向性形成用信号生成手段と、
前記入力音声信号を受けて、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第２の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第２の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記アレースピーカから放射された音波が壁面に反射した後リスナに到達する第２の方向とするように、前記第２の複数のユニット駆動信号を生成する第２の指向性形成用信号生成手段と、
少なくとも前記第１の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側あるいは前記第２の指向性形成用信号生成手段の入力側または出力側のいずれかに設けられ、前記アレースピーカから前記第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから前記第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延手段と、
を備え、前記遅延手段により時間調整された前記第１の複数のユニット駆動信号と前記第２の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記第１および第２の指向性形成用信号生成手段のそれぞれは、少なくとも前記複数個のスピーカユニットの数に対応した数の複数個の遅延調整手段を備える
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記第１および第２の指向性形成用信号生成手段のそれぞれは、前記複数個のスピーカユニットの数に対応した数の複数個の遅延および振幅調整手段を備える
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記遅延手段は、その入力信号についての遅延量が制御信号により可変であって、
前記遅延手段の遅延量を制御する前記制御信号を発生する制御手段を設ける
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記遅延手段は、その入力信号についての遅延量と振幅が制御信号により可変であって、
前記遅延手段における前記遅延量と前記振幅を制御する前記制御信号を発生する制御手段を設ける
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 請求項１に記載のスピーカ装置において、
複数チャンネルの入力音声信号のそれぞれチャンネルに対して、前記第１および第２の指向性形成用信号生成手段と、前記遅延手段とが設けられ、
各チャンネル用の前記複数のユニット駆動信号のうちの、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記第１の指向性形成用信号生成手段において、前記リスナに直接に到達する方向の音波の指向性の主軸の方向が、リスナ位置に対してずれた方向となるように、前記第１の複数のユニット駆動信号が形成される
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記第１の指向性形成用信号生成手段において、前記リスナに直接に到達する方向の音波の波面の曲率中心位置が、前記アレースピーカの実際の配置位置よりもリスナから見て遠くになるように、前記第１の複数のユニット駆動信号が形成される
ことを特徴とするスピーカ装置。 - 複数個のスピーカユニットで構成されるアレースピーカ用いて音響再生する音響再生方法において、
入力音声信号から、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第１の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第１の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向をリスナの周囲の壁の一つに反射して、リスナに到達する方向となるように、前記第１の複数のユニット駆動信号を生成する第１の指向性形成用信号生成工程と、
前記入力音声信号から、前記アレースピーカの前記複数個のスピーカユニットに供給する第２の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第２の複数のユニット駆動信号が前記複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記アレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を直接的にリスナに到達する方向となるように、前記第２の複数のユニット駆動信号を生成する第２の指向性形成用信号生成工程と、
前記アレースピーカから、前記第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間と、前記アレースピーカから、前記第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波がリスナに到達する時間との差を調整するための遅延工程と、
を備え、
前記遅延工程により時間調整された前記第１の複数のユニット駆動信号と前記第２の複数のユニット駆動信号とを、同じスピーカユニットに供給する信号同士を合成して、それぞれのスピーカユニットに供給するようにする
ことを特徴とする音響再生方法。 - 請求項９に記載の音響再生方法において、
前記第１および第２の指向性形成用信号生成工程のそれぞれにおいては、少なくとも前記入力音声信号に対する遅延量を調整して前記第１および第２の複数のユニット駆動信号を生成する
ことを特徴とする音響再生方法。 - 請求項９に記載の音響再生方法において、
前記第１および第２の指向性形成用信号生成工程のそれぞれにおいては、前記入力音声信号に対する遅延量および振幅を調整して前記第１および第２の複数のユニット駆動信号を生成する
ことを特徴とする音響再生方法。
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