JP4501759B2 - 音声コントローラ - Google Patents

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本発明は、テレビジョン受像機、ビデオプレーヤ、DVD(Digital Versatile Disc)プレーヤ、ハードディスクプレーヤ等の、スピーカからの音の出力レベルを制御する機能を有する音声コントローラに関する。
従来より、テレビジョン受像機等の音声コントローラにおいて、カメラによる撮影画像に基き、各スピーカの位置や視聴者の位置を特定して、各スピーカと視聴者との相対位置に基いて、各スピーカから配給される音を調整するようにしたものが知られている(特許文献1参照)。また、無線によりスピーカに音声データを送信する音響システムの分野において、レーダー装置から各スピーカにパルス信号を放射して、各スピーカから返って来たパルス信号に基づき、スピーカの位置を検出するようにしたものが知られている(特許文献2参照)。
ところが、上記特許文献1及び2に示されるスピーカの位置の特定方法では、音声コントローラとスピーカとの間に遮蔽物があった場合に、スピーカの位置を特定することができないという問題があった。また、上記特許文献1に示されるスピーカの位置の特定方法を用いる場合には、音声コントローラにカメラを内蔵させておく必要があり、製品のコストアップにつながるという問題があった。さらにまた、上記特許文献2に示されるスピーカの位置の検出方法を用いる場合には、パルス信号出力用のレーダ装置が必要になるため、製品のコストアップにつながるという問題があった。
特開2001−54200号公報 特開2004−343569号公報
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、音声コントローラとスピーカとの間に遮蔽物があった場合でも、スピーカの位置を特定することができ、しかも、カメラやレーダ装置等の高価な付属部品を不要にして、製品のコストダウンを図ることが可能な音声コントローラを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、スピーカと接続され、前記スピーカの位置を特定する位置特定手段と、前記位置特定手段により特定されたスピーカの位置に基いて、前記スピーカからの音の出力レベルを制御する出力レベル制御手段とを備えた、テレビジョン受像機等の音声コントローラにおいて、前記スピーカの数は、2以上であり、前記音声コントローラは、前記各スピーカから出力された音の集音用の複数のマイクロフォンから構成されるマイクロフォンアレイと、前記各マイクロフォンで集音した前記各スピーカからの出力音が、壁からの反射音であるか否かを判定する反射音判定手段と、前記各スピーカから順番に同じ音を同じ音量レベルで出力するように制御する出力制御手段と、前記出力制御手段により前記各スピーカから順番に音が出力されるように制御されたときに、前記各スピーカからの出力音が前記各マイクロフォンに到達するまでの時間の差に基いて、前記各スピーカからの出力音の装置本体中心への入射方向を判定する入射方向判定手段と、前記入射方向判定手段による判定の結果、前記各スピーカのうちの一つのスピーカから出力された音の装置本体中心への入射方向(以下、一つのスピーカから出力された音の入射方向と略す)が、他のスピーカから出力された音の装置本体中心への入射方向(以下、他のスピーカから出力された音の入射方向と略す)と略同じであることを検知する検知手段と、前記検知手段により、前記一つのスピーカから出力された音の入射方向が、前記他のスピーカから出力された音の入射方向と略同じであると検知されたときに、これらのスピーカの配置調整を促すメッセージを表示する表示手段とをさらに備え、前記位置特定手段は、前記出力制御手段により前記各スピーカから順番に音が出力されるように制御されたときに、前記各スピーカからの出力音が前記各マイクロフォンに到達するまでの時間に基いて、前記各スピーカの位置を特定し、前記音声コントローラと前記各スピーカとの間に遮蔽物があり、前記各スピーカからの出力音が壁等に当たって、壁等から反射した音が前記各マイクロフォンに入射した場合でも、前記各スピーカの位置を特定することができるようにし、前記位置特定手段は、前記各スピーカからの出力音が、前記複数のマイクロフォンのうちの少なくとも2つのマイクロフォンに到達するまでの時間と音速とに基づいて、前記各スピーカから前記複数のマイクロフォンのうちの第1のマイクロフォンまでの第1の音の伝搬距離と、前記各スピーカから前記複数のマイクロフォンのうちの第2のマイクロフォンまでの第2の音の伝搬距離とを算出する伝搬距離算出手段を含み、前記出力制御手段により前記各スピーカから順番に音が出力されるように制御されたときに、前記反射音判定手段による判定を行って、前記反射音判定手段により壁からの反射音でないと判定されたときに、前記伝搬距離算出手段により算出された第1及び第2の音の伝搬距離に加えて、前記第1のマイクロフォンと前記第2のマイクロフォンとの距離に基づいて、前記各スピーカの位置を特定するようにしたものである。
請求項1の発明によれば、各スピーカから順番に音が出力されたときに、各スピーカから出力された音が各マイクロフォンに到達するまでの時間に基いて、各スピーカの位置を特定することができる。ここで、音(波)は、壁等にぶつかると、反射する性質を有することから、音声コントローラと各スピーカとの間に遮蔽物があって、各スピーカから出力された音が、直接各マイクロフォンに入射しない場合でも、壁等から反射した音が各マイクロフォンに入射する。従って、音声コントローラと各スピーカとの間に遮蔽物がある場合でも、各スピーカから出力された音が壁等から反射して各マイクロフォンに到達するまでの時間に基いて、各スピーカの位置を特定することができる。また、上記特許文献1及び2の発明と異なり、カメラやレーダ装置等の高価な付属部品を用いることなく、各スピーカの位置を特定することができるので、製品のコストダウンを図ることができる。さらにまた、一つのスピーカから出力された音の入射方向が、他のスピーカから出力された音の入射方向と略同じであると検知されたときに、これらのスピーカの配置調整を促すメッセージを表示するようにしたことにより、これらのスピーカを用いてサラウンド効果を得ることができるようになる可能性を高めることができる。
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。本発明は、テレビジョン受像機、ビデオプレーヤ、DVD(Digital Versatile Disc)プレーヤ、ハードディスクプレーヤ等の、スピーカからの音の出力レベルを制御する機能を有する音声コントローラに関するものである。以下の実施形態では、本発明をディジタルテレビジョン受像機に適用した場合の例について説明する。なお、以下に記載した実施形態は、本発明を網羅するものではなく、本発明は、下記の形態だけに限定されない。
図1は、第1の実施形態による音声コントローラであるディジタルテレビジョン受像機の外観を示す。第1の実施形態のディジタルテレビジョン受像機1(以下、DTVという)は、主に請求項2及び3に対応している。このDTV1は、2つのスピーカ3a、3bと接続されており、また、モニタ4の上方に、これらのスピーカ3a、3bから出力された音の集音用のマイクロフォン2を有している。DTV1は、スピーカ3a、3bから一定の音量レベルで所定の音を出力して、これらのスピーカ3a、3bからの音をマイクロフォン2により集音し、これらの音のレベルに基いて、スピーカ3a、3bからマイクロフォン2までの相対距離を算出し、算出した相対距離に基いて、スピーカ3a、3bからの音の出力レベルを制御する。
次に、図2を参照して、上記のDTV1の電気的ブロック構成について説明する。DTV1は、アンテナ8と接続されており、地上波ディジタルテレビジョン放送受信用のチューナ回路11と、チューナ回路11で受信したトランスポートストリームの中からユーザにより選択された番組のビデオパケットやオーディオパケットを抽出するDEMUX12と、DEMUX12から送られたMPEG圧縮されたビデオパケットやオーディオパケットをデコードして映像信号や音声信号を再生するMPEGデコーダ13と、再生された映像信号に文字情報等の信号を重畳させるオンスクリーンディスプレイ部14(以下、OSD部という)と、再生された映像信号に基づく映像を表示するためのモニタ4と、再生された音声信号に基づく音声を出力するためのスピーカ3a、3bとを有している。これらのスピーカ3a、3bは、サラウンド効果を得るために、DTV本体7から離れた場所に配される。
また、DTV1は、装置全体の制御を行うためのマイクロプロセッサ10を有している。このマイクロプロセッサ10には、上記のマイクロフォン2、チューナ回路11、及びDEMUX12に加えて、各種データを記憶するためのメモリ18と、リモコン30から送信された赤外線信号を受信する赤外線信号受信部20とが接続されている。メモリ18に格納されているデータには、各スピーカ3a、3bからの音の出力レベルの調整用プログラムであるスピーカ出力レベル調整PG21と、各種設定データ22とが含まれている。このスピーカ出力レベル調整PG21とマイクロプロセッサ10とが、請求項2における出力レベル制御手段及び出力制御手段に相当する。
リモコン30は、各種のキーからなるキー部35と赤外線信号発信部31とを有している。キー部35には、電源キー33、数字入力用のキー34、カーソルキー36、選択キー37に加えて、各種メニューの表示を指示するためのメニューキー32が配設されている。
次に、図3のフローチャートに加えて、図4を参照して、各スピーカ3a、3bからの音の出力レベルの調整処理について説明する。ユーザが、図4に示される部屋41内の所望の位置に、各スピーカ3a、3bを設置した上で、リモコン30を用いて、スピーカ3a、3bからの音の出力レベルの調整処理を実行するように指示すると、DTV1のマイクロプロセッサ10は、各スピーカ3a、3bから順番に同じ音を同じ音量レベルで出力するように制御する(S1)。次に、マイクロプロセッサ10は、上記の各スピーカ3a、3bから出力された音をマイクロフォン2により集音した音のレベルに基いて、スピーカ3a、3bからマイクロフォン2までの相対距離を算出し(S2及びS3)、この相対距離に基いて、スピーカ3a、3bからの音の出力レベルを制御する(S4)。
ここで、一般的に、音(波)は、壁等にぶつかると、反射する性質を有することから、図4に示されるスピーカ3aから出力される音のように、DTV1とスピーカ3aとの間に遮蔽物43があって、スピーカ3aから出力された音が、直接マイクロフォン2に入射し得ない場合でも、壁42等から反射した音V2がマイクロフォン2に入射する。従って、DTV1とスピーカ3aとの間に遮蔽物43がある場合でも、マイクロフォン2により集音された音のレベルに基いて、スピーカ3aからマイクロフォン2までの相対距離を算出し、この相対距離に基いて、スピーカ3aからの音の出力レベルを制御することができる。なお、上記の相対距離は、壁42等から反射する際の音量レベルの減衰も考慮した、スピーカ3aからマイクロフォン2までの相対距離である。従って、図4に示される、スピーカ3bからマイクロフォン2に直接入射する音V1が空気中を伝播する距離が、スピーカ3aから壁42を反射してマイクロフォン2に入射する音V2が空気中を伝播する距離と同じ長さであると仮定すると、音V2は、壁42から反射する際に、その音量レベルが減衰してしまうので、音V2に対応したスピーカ3aからマイクロフォン2までの相対距離は、音V1に対応したスピーカ3bからマイクロフォン2までの相対距離よりも長くなる。このため、マイクロプロセッサ10は、スピーカ3aからの音の出力レベルをスピーカ3bからの音の出力レベルよりも大きくする。これにより、壁42から反射する際における減衰を考慮した出力レベルの音をスピーカ3aから出力するように制御することができる。また、背景技術の欄において記載した上記特許文献1及び2の発明と異なり、カメラやレーダ装置等の高価な付属部品を用いることなく、各スピーカ3a、3bの位置を特定することができるので、製品のコストダウンを図ることができる。
次に、第2の実施形態による音声コントローラであるDTV1について説明する。第2の実施形態のDTV1は、主に請求項1に対応している。図5は、第2の実施形態によるDTV1の外観を示す。なお、図では、2つのスピーカ3a、3bを省略して、DTV本体7の外観のみを示している。第2の実施形態のDTV1は、各スピーカ3a、3bから出力された音の集音用の複数のマイクロフォン2a〜2fから構成されるマイクロフォンアレイを有しており、各スピーカ3a、3bから出力された音が各マイクロフォン2a〜2fに到達するまでの時間に基いて、各スピーカの位置を特定することができる。
第2の実施形態のDTV1は、図2に示される第1の実施形態のDTV1と同様な電気的ブロック構成を有している。第2の実施形態では、スピーカ出力レベル調整PG21とマイクロプロセッサ10とが、請求項1における位置特定手段、出力レベル制御手段、出力制御手段、入射方向判定手段、及び検知手段に相当する。また、モニタ4が、請求項1における表示手段に相当する。
次に、図6のフローチャートに加えて、図7乃至図9を参照して、各スピーカ3a、3bからの音の出力レベルの調整処理について説明する。図7では、話を簡単にするために、2つのスピーカ3a、3bのうちの1つのスピーカのみをスピーカ3として示す。ユーザが、図7に示される部屋41の間取りと、部屋41内におけるDTV1の位置と、L1(マイクロフォン2aと2bとの距離)の長さのデータを、リモコン30を用いて入力すると(S11)、DTV1のマイクロプロセッサ10は、これらの入力データをメモリ18内に各種設定データ22として格納する。そして、ユーザが、図7に示される部屋41内の所望の位置に、各スピーカ3a、3bを設置した上で、リモコン30を用いて、各スピーカ3a、3bからの音の出力レベルの調整処理を実行するように指示すると、DTV1のマイクロプロセッサ10は、各スピーカ3a、3bから順番に同じ音を同じ音量レベルで出力するように制御する(S12)。
次に、マイクロプロセッサ10は、上記の各スピーカ3a、3bから出力された音が各マイクロフォン2a〜2fに到達するまでの時間と、各マイクロフォン2a〜2fで集音した音のレベルに基いて、各マイクロフォン2a〜2fで集音した各スピーカ3a、3bからの出力音が、壁42で反射した後に各マイクロフォン2a〜2fに到達した音(以下、壁42からの反射音という)か否かを判定する(S13及びS14)。この判定の結果、各マイクロフォン2a〜2fで集音した、あるスピーカ3からの出力音が、壁42からの反射音でなかった場合には(S15でNO)、このスピーカ3から出力される音が各マイクロフォン2a〜2fに到達するまでの時間と音速とに基いて、図7に示されるL2とL3の長さを算出し、これらの長さのデータに加えて、S11で入力されたDTV1の位置とL1の長さのデータに基いて、このスピーカ3の位置を特定する(S17)。なお、上記の説明では、マイクロフォン2aに入射する音V3の伝播距離L3と、マイクロフォン2bに入射する音V4の伝播距離L2とを用いて、スピーカ3の位置を特定したが、スピーカ3の位置の特定に用いる距離は、マイクロフォン2a〜2fのうち、スピーカ3から出力された音が最も早く入射するマイクロフォン(最先入射マイクロフォン)に入射する音の伝播距離と、この最先入射マイクロフォンと仮想線L6(図5参照)に関して対称な位置に配置されたマイクロフォンに入射する音の伝播距離とを用いることが望ましい。
これに対して、上記S14の判定の結果、各マイクロフォン2a〜2fで集音した、あるスピーカ3からの出力音が、壁42からの反射音である場合には(S15でYES)、マイクロプロセッサ10は、S11で入力された部屋41の間取りのデータと、部屋41内におけるDTV1の位置のデータと、L1の長さのデータと、このスピーカ3から出力された音が各マイクロフォン2a〜2fに到達する時間の差及び到達する順番に基いて、このスピーカ3の位置を特定する(S18)。
次に、DTV1のマイクロプロセッサ10は、あるスピーカ3から出力された音が各マイクロフォン2a〜2fに到達するまでの時間の差に基いて、このスピーカ3から出力された音の装置本体中心C(図5参照)への入射方向を判定する。そして、図8に示されるように、一方のスピーカ3aから出力された音の装置本体中心Cへの入射方向W1が、他のスピーカ3bから出力された音の装置本体中心Cへの入射方向W2と略同じであるか否かを判定する(S19)。具体的には、これらの入射方向W1とW2とが略同じであるか否かは、例えば、一方のスピーカ3aから出力された音が最も早く入射するマイクロフォンが、他のスピーカ3bから出力された音が最も早く入射するマイクロフォンと等しいか否かに基いて判定してもよいし、一方のスピーカ3aから出力された音の装置本体中心Cへの入射角θ1(入射方向W1に対応した入射角)と、他のスピーカ3bから出力された音の装置本体中心Cへの入射角θ2(入射方向W2に対応した入射角)との差が、所定の角度(例えば30度)内であるか否かに基いて判定してもよい。
上記S19の判定の結果、スピーカ3aからの音の入射方向W1とスピーカ3bからの音の入射方向W2とが略同じ場合には(S19でYES)、マイクロプロセッサ10は、図9に示されるように、各スピーカ3a、3bの配置調整を促すメッセージをモニタ4上に表示する(S20)。図9中の51は、音の入射方向を示す。
これに対して、スピーカ3aからの音の入射方向W1とスピーカ3bからの音の入射方向W2とが異なる場合には(S19でNO)、マイクロプロセッサ10は、上記S17及びS18で特定した各スピーカ3a、3bの位置に基いて、各スピーカ3a、3bからの音の出力レベルを制御する(S21)。
上記のように、第2の実施形態のDTV1によれば、各スピーカ3a、3bから順番に音が出力されたときに、各スピーカ3a、3bから出力された音が各マイクロフォン2a〜2fに到達するまでの時間に基いて、各スピーカ3a、3bの位置を特定することができる。ここで、音(波)は、壁等にぶつかると、反射する性質を有することから、DTV1と各スピーカ3a、3bとの間に遮蔽物43があって、各スピーカ3a、3bから出力された音が、直接各マイクロフォン2a〜2fに入射しない場合でも、壁等から反射した音が各マイクロフォン2a〜2fに入射する。従って、DTV1と各スピーカ3a、3bとの間に遮蔽物43がある場合でも、各スピーカ3a、3bから出力された音が壁等から反射して各マイクロフォン2a〜2fに到達するまでの時間に基いて、各スピーカ3a、3bの位置を特定することができる。また、上記特許文献1及び2の発明と異なり、カメラやレーダ装置等の高価な付属部品を用いることなく、各スピーカ3a、3bの位置を特定することができるので、製品のコストダウンを図ることができる。さらにまた、2つのスピーカ3a、3bから出力された音の入射方向が略同じであると検知されたときに、これらのスピーカ3a、3bの配置調整を促すメッセージを表示するようにしたことにより、これらのスピーカ3a、3bを用いてサラウンド効果を得ることができるようになる可能性を高めることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の各実施形態では、本発明をDTVに適用した場合の例を示したが、本発明の適用対象となる音声コントローラは、これに限られず、例えば、ビデオプレーヤ、DVD(Digital Versatile Disc)プレーヤ、ハードディスクプレーヤ等の各種のプレーヤやレコーダであってもよい。また、上記の各実施形態では、スピーカの数が2つである場合の例を示したが、スピーカの数は、いくつであってもよい。さらにまた、上記第2の実施形態では、マイクロフォンアレイを構成するマイクロフォンが6つである場合の例を示したが、マイクロフォンアレイを構成するマイクロフォンの数は、これに限られず、また、マイクロフォンアレイを構成する各マイクロフォンの配置は、図5に示されるものに限られない。
本発明の第1の実施形態による音声コントローラであるDTVの外観を示す斜視図。 上記DTVの電気的ブロック構成図。 上記DTVによる各スピーカからの音の出力レベルの調整処理を示すフローチャート。 上記各スピーカからの音の出力レベルの調整処理の説明図。 本発明の第2の実施形態による音声コントローラであるDTVの外観を示す斜視図。 上記DTVによる各スピーカからの音の出力レベルの調整処理を示すフローチャート。 上記各スピーカの位置の特定方法の説明図。 上記各スピーカから出力された音の装置本体中心への入射方向が略同じである否かの判定方法の説明図。 上記各スピーカの配置調整を促すメッセージを示す図。
符号の説明
1 DTV(音声コントローラ)
2 マイクロフォン
3 スピーカ
4 モニタ
10 マイクロプロセッサ(位置特定手段、出力レベル制御手段、出力制御手段、入射方向判定手段、及び検知手段)
21 スピーカ出力レベル調整PG(位置特定手段、出力レベル制御手段、出力制御手段、入射方向判定手段、及び検知手段)
2a〜2f マイクロフォン
3a スピーカ
3b スピーカ

Claims (1)

  1. スピーカと接続され、
    前記スピーカの位置を特定する位置特定手段と、
    前記位置特定手段により特定されたスピーカの位置に基いて、前記スピーカからの音の出力レベルを制御する出力レベル制御手段とを備えた、テレビジョン受像機等の音声コントローラにおいて、
    前記スピーカの数は、2以上であり、
    前記音声コントローラは、前記各スピーカから出力された音の集音用の複数のマイクロフォンから構成されるマイクロフォンアレイと、
    前記各マイクロフォンで集音した前記各スピーカからの出力音が、壁からの反射音であるか否かを判定する反射音判定手段と、
    前記各スピーカから順番に同じ音を同じ音量レベルで出力するように制御する出力制御手段と、
    前記出力制御手段により前記各スピーカから順番に音が出力されるように制御されたときに、前記各スピーカからの出力音が前記各マイクロフォンに到達するまでの時間の差に基いて、前記各スピーカからの出力音の装置本体中心への入射方向を判定する入射方向判定手段と、
    前記入射方向判定手段による判定の結果、前記各スピーカのうちの一つのスピーカから出力された音の装置本体中心への入射方向(以下、一つのスピーカから出力された音の入射方向と略す)が、他のスピーカから出力された音の装置本体中心への入射方向(以下、他のスピーカから出力された音の入射方向と略す)と略同じであることを検知する検知手段と、
    前記検知手段により、前記一つのスピーカから出力された音の入射方向が、前記他のスピーカから出力された音の入射方向と略同じであると検知されたときに、これらのスピーカの配置調整を促すメッセージを表示する表示手段とをさらに備え、
    前記位置特定手段は、前記出力制御手段により前記各スピーカから順番に音が出力されるように制御されたときに、前記各スピーカからの出力音が前記各マイクロフォンに到達するまでの時間に基いて、前記各スピーカの位置を特定し、
    前記音声コントローラと前記各スピーカとの間に遮蔽物があり、前記各スピーカからの出力音が壁等に当たって、壁等から反射した音が前記各マイクロフォンに入射した場合でも、前記各スピーカの位置を特定することができるようにし
    前記位置特定手段は、
    前記各スピーカからの出力音が、前記複数のマイクロフォンのうちの少なくとも2つのマイクロフォンに到達するまでの時間と音速とに基づいて、前記各スピーカから前記複数のマイクロフォンのうちの第1のマイクロフォンまでの第1の音の伝搬距離と、前記各スピーカから前記複数のマイクロフォンのうちの第2のマイクロフォンまでの第2の音の伝搬距離とを算出する伝搬距離算出手段を含み、
    前記出力制御手段により前記各スピーカから順番に音が出力されるように制御されたときに、前記反射音判定手段による判定を行って、前記反射音判定手段により壁からの反射音でないと判定されたときに、前記伝搬距離算出手段により算出された第1及び第2の音の伝搬距離に加えて、前記第1のマイクロフォンと前記第2のマイクロフォンとの距離に基づいて、前記各スピーカの位置を特定することを特徴とする音声コントローラ。
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