JP4419801B2

JP4419801B2 - マルチチャネルスピーカシステム

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Publication number: JP4419801B2
Application number: JP2004315719A
Authority: JP
Inventors: 直樹仁田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: JP2006129147A

Description

本発明は、主としてオーディオ装置に用いられるマルチチャネルスピーカシステムに関する。

従来のマルチチャネルに対応したAVアンプにおいては、オーディオ信号を出力するオーディオ信号出力端子がチャネルごとに固定されている。図７に従来のAVアンプとスピーカの接続方法を示す。１は、DVD（Digital Versatile Disc）プレーヤ等からデジタルオーディオデータを受信し、チャネルごとにアナログ信号を出力する５チャンネル対応のマルチチャネルAV（audio−visual）アンプである。マルチチャネルAVアンプ1が出力するオーディオ信号の各チャネルは、オーディオ装置からの音声等を聴取する聴取位置５にいるユーザに対する、以下に挙げる5つの方向からの出力に対応する。５つの方向とは、ある方向を向いて聴取位置５にいるユーザに対して左前方（Lチャネル）、正面（Cチャネル）、右前方（Rチャネル）、左後方（LSチャネル）、右後方（RSチャネル）の方向のことである。マルチチャネルAVアンプ１はチャネルごとのオーディオ信号出力端子であるCチャネル出力端子８、Lチャネル出力端子９、Rチャネル出力端子１０、LSチャネル出力端子１１、RSチャネル出力端子１２を備える。符号２C、２L、２R、２LS、２RSはマルチチャネルAVアンプ１のチャネルごとに分かれた各オーディオ信号出力端子８〜１２からオーディオ信号を受信し、そのオーディオ信号を音声として出力するスピーカであり、聴取位置５の正面、左前方、右前方、左後方、右後方にそれぞれ設置される。

オーディオ装置の設置の際に、ユーザは聴取位置５を決定し、その聴取位置５に対する上述の５つの方向に５台のスピーカ２C、２L、２R、２LS、２RSを設置する。そして各チャネルのオーディオ信号出力端子8〜１２に接続されたケーブルを各々スピーカ２C、２L、２R、２LS、２RSに接続する。

図８に、従来の5.1チャネルシステム用AVアンプ３１の構成を示す。５０は、DVDプレーヤ等の5.1チャネルのデジタルオーディオデータを出力する装置からの信号を受信する入力端子である。５１は、入力端子５０から入力されたデジタルオーディオデータを復号することでチャネルごとの信号を抽出し、アナログ信号に変換して出力するデコード部である。５２は、デコード部５１から入力された各チャネルの信号を増幅し、スピーカ５４、２C、２L、２R、２LS、２RSへ出力するアンプ部である。５３はデコード部５１へのデジタルオーディオデータの入力や、ユーザ操作に応じて、デコード部５１およびアンプ部５２を制御する制御部である。７〜１２はそれぞれ、サブウーファ用信号SW、C、L、R、LS、RSの各チャネルのオーディオ信号を出力する端子である。

ところで、上述したオーディオ装置においては、設置された５台のスピーカ２C、２L、２R、２LS、２RSに、どの出力端子８〜１２からのケーブルを接続するべきかをユーザが正確に知っていなければならず、出力端子8〜１２からのケーブルとスピーカ２C、２L、２R、２LS、２RSとの接続を間違うと、ユーザが5.1チャネルAVアンプ３１の適切な音響効果を全く得られないという問題があった。

なお、特許文献１において、マルチチャネルに対応するオーディオ装置と各スピーカの接続の際にケーブルの誤接続を防ぐために、オーディオ信号の出力端子と、各スピーカに接続された各ケーブルの接続プラグを色分けし、各チャネルの端子を集合させたターミナルと接続プラグの発明が公開されている。しかしながら、この特許文献１の発明では、スピーカに接続されたケーブルの接続プラグの色を、人間が目視にて判別するため、依然として誤接続の可能性がある。
特開2003−109706号公報

この発明は上記の点を鑑みてなされたもので、ランダムに設置され、接続されたスピーカに対して適切なチャネルの楽音信号を自動的に出力することができる、マルチチャネルスピーカシステムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は複数の出力端子から複数チャネルのオーディオ信号を出力するオーディオ信号出力装置と、前記複数の出力端子に接続された複数のスピーカとから構成されたマルチチャネルスピーカシステムにおいて、前記複数のスピーカは、前記オーディオ信号を音に変換するスピーカユニットと、前記スピーカユニットの音出力方向の方位を示す方位情報を出力する方位情報出力手段とを具備し、前記オーディオ信号出力装置は、前記複数のスピーカから出力される方位情報に基づいて前記各スピーカが発音すべきチャネルを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を受けて前記複数チャネルのオーディオ信号を切り換えて該当する出力端子へ出力する切換手段と、を具備することを特徴とするマルチチャネルスピーカシステムである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記方位情報出力手段は、地磁気の強さを検出する磁気センサであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記検出手段は、予め内部に前記方位情報とチャネル情報との対応を示すテーブルを具備し、該テーブルを用いて方位情報に対応するチャネルを検出することを特徴とする。

請求項４の発明は、前記検出手段は、前記出力端子に接続されているスピーカの数を検出するスピーカ数検出手段と、前記方位情報とチャネル情報との対応を示す複数のテーブルと、を具備し、前記複数のテーブルから前記スピーカ数検出手段によって検出されたスピーカ数に対応するテーブルを選択し、該テーブルを用いて前記方位情報に対応するチャネルを検出することを特徴とする請求項１に記載のマルチチャネルスピーカシステムである。

請求項1および２に記載の発明によれば、設置された複数のスピーカに対してランダムにオーディオ信号出力端子を接続しても、各スピーカの設置位置に適切なチャネルの楽音信号を自動的に出力することができる。

請求項４に記載の発明によれば、マルチチャネル対応AVアンプに接続するスピーカの総数を自動的に計数し、最適なチャネル対応表を自動的に利用できるため、接続スピーカ数の増減に簡単に対応することが出来る。

以下、図面を参照し本発明の一実施形態について説明する。
図１は同実施形態によるマルチチャネルスピーカシステムを適用したオーディオ装置を示すブロック図である。この図において、１０１は５．１チャネルシステム用AVアンプ（以下、AVアンプという）、５４は低音用のサブウーファ、２０〜２４はスピーカである。

最初に、スピーカ２０〜２４について説明する。これらのスピーカ２０〜２４は同一構成であり、その詳細を図２に示す。この図において、６１はＡＶアンプ１０１から出力される楽音信号を発音するスピーカユニットである。６２は例えば磁気センサを内蔵する方位センサであり、スピーカユニット６１の前面の垂直方向（図の矢印Ｙの方向）の方位を検出し、検出した方位が基準方位（例えば、地磁気の北方向）となす角度を方位情報として送信部６３へ出力する。送信部６３は、方位センサから出力された方位情報をＡＶアンプ１０１へ送信する。

次に、ＡＶアンプ１０１において、デコード部５１は入力端子５０へ供給される５．１チャネルデジタルオーディオデータをデコードし、チャネル毎のアナログ信号に変換して出力する。信号切換部１０４はデコード部５１から出力されるチャネルＬ、Ｒ、ＬＳ、ＲＳの各信号を、制御部１０３から出力される切換信号に従って切り換えてアンプ部５２へ出力する。アンプ部５２はデコード部５１および信号切換部１０４から出力される信号を増幅し、出力端子１１５、１１０〜１１４へ出力する。
受信部１０２は、スピーカ２０〜２４から出力され、端子１２０〜１２４を介して受信した方位情報を制御部１０３へ出力する。制御部１０３は各方位情報に基づいてスピーカ２０〜２４がそれぞれどの位置にあるかを検出し、検出結果にしたがって信号切換部１０４へ切換信号を出力する。なお、詳細は後述する。

次に、上述したオーディオ装置のスピーカ設置時の動作を図３〜図６を参照して説明する。
まず、ユーザは、図３に示すように、聴取位置５を決め、次に、Ｃチャネルに使用するスピーカ２０を聴取位置５の正面に設置する。このスピーカ２０が基準スピーカとなる。次に、ユーザはスピーカ２１〜２４を、例えば、右前方、右後方、左後方、左前方に設置する。ここで、スピーカ２１〜２４をどの位置に設置するかは全く任意である。また、各スピーカ２１〜２４はそれぞれ、内蔵のスピーカユニット６１の方向Ｙ（図４）が聴取位置５を向くように設置する。次に、ユーザは、サブウーファ５４を所定の位置に設置する。
次に、ユーザは、ＡＶアンプ１０１の出力端子１１５をサブウーファ５４に、出力端子１１０をスピーカ２０に接続する。次に、ユーザは、出力端子１１１〜１１４をスピーカ２１〜２４に接続する。ここで、出力端子１１１〜１１４をどのスピーカ２１〜２４に接続するかは全く任意である。

次に、ユーザはＡＶアンプ１０１に電源を投入する。電源が投入されると、スピーカ２０〜２４の各方位センサ６２がスピーカユニット６１の方位を検出し、検出した方位と基準方位との角度を示す方位情報を送信部６３へ出力する。送信部６３はその方位情報をＡＶアンプ１０１の受信部１０２へ出力する。
一方、ＡＶアンプ１０１に電源が投入されると、制御部１０３は、まず、基準スピーカ２０の方位情報θ_０（図３参照）を、端子１２０および受信部１０２を介して取得する（図４のステップＳ１）。

次に、制御部１０３はスピーカ数カウンタiを生成し、その初期値を１に設定する（ステップS2）。次いで制御部１０３はスピーカ数カウンタiの値が５未満か判別する（ステップS３）。ここで、方位情報がθiであるスピーカをスピーカiとする。スピーカ数カウンタiが5未満ならば、制御部１０３は、スピーカiからそのスピーカの方位情報θiを、端子１２１〜１２４のいずれかと、受信部１０２を経由して受信する（ステップS4）。その後、制御部１０３は、スピーカiの方位情報θiとスピーカ２０の方位情報θ₀の差φi＝θi−θ₀を演算して求める（ステップS５）。
次に、制御部１０３は各スピーカに割り当てるチャネルを決定するチャネル対応表を参照し、φiからスピーカiのチャネルを決定する（ステップS６）。次いで制御部１０３はスピーカ数カウンタiに１を加算し（ステップS７）、ステップS3に遷移して、４台のスピーカについてチャネルが確定するまで上記の処理を繰り返す。

図５に、チャネル対応表を示す。記号φの列はチャネルを決定する対象となるスピーカの方位情報と基準スピーカの方位情報との差であり、記号chの列は前述のφの値に対応するチャネルである。例えばスピーカ２１の方位情報θ₁が２１０°ならば、スピーカ２１の方位情報θ₁とスピーカ２０の方位情報θ₀の差φ₁＝θ₁−θ₀＝２１０°−１８０°＝３０°となり、制御部１０３はスピーカ１にRチャネルの信号を割り当てる。またスピーカ２３の方位情報θ_３が６０°ならば、スピーカ２３の方位情報θ_３とスピーカ２０の方位情報θ₀の差φ₃＝θ₃−θ₀＝６０°−１８０°＝−１２０°＝２４０°となり、制御部１０３はスピーカ２３にLSチャネルの信号を割り当てる。

これにより、5.1チャネルシステム用の４台のスピーカ２１〜２４をランダムに出力端子１１１〜１１４に接続しても、各スピーカの設置位置に適切なチャネルの楽音信号を自動的に出力させることができる。

更に、上記の第一の実施形態では聴取位置５の正面に設置されるスピーカを基準スピーカ２０とした場合を示したが、図５に示す変換表を所定の値に書き換えることで、正面以外に設置するスピーカを基準スピーカ２０とすることが可能である。

なお、サブウーファ５４はスピーカ形状が他のスピーカ２１〜２４と異なり、スピーカと出力端子の結線ミスが起こりにくい。そのため、デコード部５１から出力される低音チャネルの信号SWは、信号切換部１０４を経由せず、低音専用の出力端子１１５から出力される。ユーザは上述したオーディオ装置のスピーカを設置する際、サブウーファ５４を、低音専用の出力端子１１５に固定的に接続する。

次に本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明のマルチチャネルスピーカシステムを、チャネル数が異なる複数のデジタルオーディオ方式にそれぞれ対応できるようにしたマルチチャネルAVアンプに適用したもので、あらかじめメモリ内に複数のチャネル対応表を用意しておき、チャネル数に応じてチャネル対応表を自動的に変更するものである。ここでいうマルチチャネルAVアンプの構成は、図１で示すAVアンプ１０１の構成において、チャネル数の違いに伴いデコード部５１から出力されるチャネル信号の数、信号切換部１０４とアンプ部５２の入出力信号の数、AVアンプ１０１に取り付ける各端子の数が異なり、それら以外は同じ構成を持つ。

図６のフローチャートで示すように、まずマルチチャネルAVアンプの制御部１０３が、各端子にスピーカが接続されているか否かを順次チェックし、接続されているスピーカの台数Nを検出する（ステップSa1）。次いで制御部１０３は、接続スピーカ数Nに対応するチャネル対応表を選択する（ステップSa2）。その後、第一の実施形態における図6のシーケンスと同様に、制御部１０３は、基準スピーカ２０から受信部１０２を介して方位情報θ_０を取得し（ステップS１）、制御部１０３はスピーカ数カウンタiを生成し、その初期値を１に設定する（ステップS2）。次いで制御部１０３はスピーカ数カウンタiの値が、上記にて取得した接続スピーカ数N未満か判別する（ステップSa3）。そして、方位情報がθiであるスピーカをスピーカiとし、スピーカ数カウンタiがN未満ならば、再び第一の実施形態における図６のシーケンスと同様に、制御部１０３はスピーカiの方位情報θiを受信部１０２を経由して受信する（ステップS4）。その後、制御部１０３は、スピーカiの方位情報θiとスピーカ２０の方位情報θ₀の差φi＝θi−θ₀を演算して求める（ステップS５）。

次に制御部１０３が上記にて選択した、接続スピーカ数Nに対応するチャネル対応表を参照し、φiからスピーカiのチャネルを決定する（ステップS６）。次いで制御部１０３はスピーカ数カウンタiに１を加算し（ステップS７）た後、ステップSa3に遷移し、基準スピーカを除くN−１台のスピーカについてチャネルが確定するまで上記の処理を繰り返す。

これにより、マルチチャネルAVアンプの制御部が、自身に接続しているスピーカの台数を自動的に認識するため、接続されたN台のスピーカへ設置位置に応じたオーディオ信号を自動的に出力させることが可能である。

また、上記の実施形態において、マルチチャネルAVアンプに接続する複数のスピーカにアンプと無線送受信装置を内蔵させることで、音声データおよび制御信号を無線通信によって送受信することが可能となるため、マルチチャンネルAVアンプと複数のスピーカの間の煩雑な配線を無くすことができる。

更に、上述の無線送受信の変わりに、エコーネット等の電灯線ネットワーク技術を利用し、電源ケーブルで音声データおよび制御信号を送受信することも考えられる。

以上、この発明の一実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の第一の実施形態に用いられる5.1チャネルシステム用AVアンプの構成を示すブロック図である。同実施形態に用いられるスピーカの構成を示すブロック図である。同実施形態による、スピーカの方位センサが検出する基準方位とそれぞれのスピーカの向きとの角度差を示す図である。同実施形態による複数のスピーカに最適なチャネル信号を割り当てる動作を示すフローチャートである。同実施形態による、基準スピーカの方位情報が１８０°である場合における、複数のスピーカに最適なチャネル信号を割り当てるチャネル対応表の一例である。本発明の第二の実施形態による、マルチチャネルAVアンプが接続スピーカ数を自動的に検出し、接続スピーカ数に適したチャネル対応表を自動的に選択する場合の、複数のスピーカに最適なチャネル信号を割り当てる動作を示すフローチャートである。従来のオーディオ装置とスピーカの接続方法を示す、ブロック図である。従来の5.1チャネルシステム用AVアンプの構成を示す、ブロック図である。

符号の説明

１…マルチチャネルAVアンプ、２C、２L、２R、２LS、２RS…スピーカ、５…聴取位置、７…サブウーファ用出力端子、８…Cチャネル出力端子、９…Lチャネル出力端子、１０…Rチャネル出力端子、１１…LSチャネル出力端子、１２…RSチャネル出力端子、２０…スピーカ（基準スピーカ）、２１〜２４…スピーカ、３１…5.1チャネルシステム用AVアンプ（従来）、５０…入力端子、５１…デコード部、５２…アンプ部、５３…制御部、５４…サブウーファ、６１…スピーカ、６２…方位センサ、６３…送信部、１０１…5.1チャネルシステム用AVアンプ、１０２…受信部、１０３…制御部、１０４…信号切換部、１１０〜１１５…出力端子、１２０〜１２４…端子、SW…サブウーファ用信号、C…Cチャネル信号、L…Lチャネル信号、R…Rチャネル信号、LS…LSチャネル信号、RS…RSチャネル信号、θ_０〜θ_４…スピーカ方位情報。

Claims

複数の出力端子から複数チャネルのオーディオ信号を出力するオーディオ信号出力装置と、前記複数の出力端子に接続された複数のスピーカとから構成されたマルチチャネルスピーカシステムにおいて、
前記スピーカは、
前記オーディオ信号を音に変換するスピーカユニットと、
前記スピーカユニットの音出力方向の方位を示す方位情報を出力する方位情報出力手段とを具備し、
前記オーディオ信号出力装置は、
前記複数のスピーカから出力される方位情報に基づいて、基準方位に対する相対的な方位を示す相対方位情報を算出し、前記各スピーカが発音すべきチャネルを検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を受けて前記複数チャネルのオーディオ信号を切り換えて該当する出力端子へ出力する切換手段と、
を具備し、
前記検出手段は、
前記出力端子に接続されているスピーカの数を検出するスピーカ数検出手段と、
前記相対方位情報とチャネル情報との対応を示す複数のテーブルと、を具備し、
ユーザが前記複数のスピーカのうち前記ユーザの聴取位置に基づいて１のスピーカを基準スピーカに決定すると、
前記検出手段は、
前記基準スピーカから出力される方位情報と前記基準スピーカ以外のスピーカから出力される方位情報とに基づいて前記相対方位情報を算出し、前記複数のテーブルから前記スピーカ数検出手段によって検出されたスピーカ数に対応するテーブルを選択し、該テーブルを用いて前記相対方位情報に対応するチャネルを検出することを特徴とするマルチチャネルスピーカシステム。
前記方位情報出力手段は、地磁気に基づく方位を検出する磁気センサであることを特徴とする請求項１に記載のマルチチャネルスピーカシステム。
前記複数の出力端子は、基準出力端子と複数の基準外出力端子とから構成され、
前記検出手段は、
前記複数のスピーカのうち１のスピーカが前記基準出力端子に接続されているときに該スピーカを前記基準スピーカに決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマルチチャネルスピーカシステム。