JP4665722B2 - スピーカアレイシステムおよび校正方法 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカアレイシステムにおいて各スピーカの特性を校正する技術に関する。

スピーカユニットを多数配列したスピーカシステムは“スピーカアレイ”と呼ばれる。スピーカアレイでは、個々のスピーカユニットに供給するオーディオ信号に与える遅延やゲインを制御することにより、スピーカの指向性を鋭くしたり、音響ビームの方向を制御することができる。指向性を強くすると、同じエネルギーをより狭い範囲に放射するため、音圧の距離減衰が小さくなり、遠くまで明瞭に音を聴かせることができ、また、不必要な方向への音響放射を抑えることができる。また、音響ビームの方向を制御することができると、スピーカを必ずしも音の聴取位置に向かせる必要がないため、スピーカの設置方法の制約が少なくなるという利点がある。なお、この種のスピーカアレイについては例えば特許文献１に開示されている。
特開平９−２３３５９１号公報

スピーカアレイを適切に動作させるためには、スピーカアレイを構成する多数のスピーカユニットの特性を均一にする必要があった。しかし、スピーカユニットの特性は、製造技術の限界により、完全に均一なものとはならず一定の分布を有するのが通常である。この場合、スピーカアレイを構成するスピーカユニットの特性を均一にするために、製造したスピーカユニットから、同一の特性を有するスピーカユニットを選別し、選別したスピーカユニットを用いてスピーカアレイを製造する方法がある。しかし、この方法では、スピーカユニットの選別に時間がかかるという問題、さらには、製造歩留まりが低下してしまうという問題があった。また、スピーカアレイを構成するスピーカユニットの特性を均一にするための別の方法として、スピーカアレイにおいて、個々のスピーカユニットから出力した校正用の音をマイクで取得し、取得した音に基づいてスピーカユニットの校正を行うことが考えられる。しかし、この方法では、校正時に各スピーカユニットの正面にマイクを移動する必要があるため、校正システムの構成が複雑になってしまうという問題があった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成でスピーカユニットの校正を行うことができるスピーカアレイシステムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、ボイスコイルと、前記ボイスコイルに出力する楽音信号に対して校正係数に従って信号の増幅処理を行う増幅手段とを各々有するｎ個（ｎ≧３の整数）のスピーカと、あらかじめ決められた第１のルールに従って、前記ｎ個のスピーカのうち校正楽音を出力する一のスピーカを順番に出力スピーカとして特定する出力スピーカ特定手段と、前記特定手段により特定された出力スピーカに対し、校正楽音を出力させる基準信号を出力する基準信号出力手段と、前記ｎ個のスピーカから、前記出力スピーカと各スピーカとの距離が等しい複数のスピーカである校正対象スピーカを特定する校正対象スピーカ特定手段と、前記出力スピーカから出力された校正楽音に応じて、前記校正対象スピーカ特定手段により特定された校正対象スピーカのボイスコイルに発生した逆起電力を示す出力信号を取得する出力信号取得手段と、前記出力信号取得手段が取得した出力信号から、前記校正対象スピーカの特性を示す特性パラメータを算出する算出手段と、あらかじめ決められた第２のルールに従って、前記校正対象スピーカのうち一のスピーカを基準スピーカとして特定する基準スピーカ特定手段と、前記算出手段により算出された校正対象スピーカの特性パラメータと前記基準スピーカの特性パラメータとの差を補償するように前記校正係数の更新を指示する校正指示信号を生成する校正処理手段とを有するスピーカアレイシステムを提供する。このスピーカアレイシステムにおいては、出力スピーカに隣接するスピーカをマイクとして使用する。したがって、このスピーカアレイシステムによれば、校正用のマイクを別途用意する必要がなく、簡単な構成でスピーカアレイシステムの校正を行うことができる。

好ましい態様において、このスピーカアレイシステムは、前記特性パラメータが、前記出力信号取得手段が取得した出力信号から算出された周波数特性、位相特性、再生音圧レベル、インパルス応答、あるいは前記校正対象スピーカの能率のいずれかを含んでもよい。

好ましい態様において、前記ｎ個のスピーカがマトリクス状または千鳥状に配置され、前記校正対象スピーカ特定手段が、前記出力スピーカに隣接するスピーカを校正対象スピーカとして特定してもよい。
別の好ましい態様において、前記ｎ個のスピーカが直線状または曲線状に配置され、前記校正対象スピーカ特定手段が、前記出力スピーカに隣接するスピーカを校正対象スピーカとして特定してもよい。

さらに別の好ましい態様において、前記第１のルールが、２巡目以降は既に校正済みのスピーカを出力スピーカとして特定するものであってもよい。
このスピーカアレイシステムによれば、既に校正が完了したスピーカを用いて未校正スピーカの校正が行われる。したがって、より適切に校正を行うことができる。

また、本発明は、ボイスコイルと、前記ボイスコイルに出力する楽音信号に対して校正係数に従って信号の増幅処理を行う増幅手段とを各々有するｎ個（ｎ≧３の整数）のスピーカに対する校正方法であって、あらかじめ決められた第１のルールに従って、前記ｎ個のスピーカのうち校正楽音を出力する一のスピーカを順番に出力スピーカとして特定する出力スピーカ特定ステップと、前記出力スピーカに対し、校正楽音を出力させる基準信号を出力する基準信号出力ステップと、前記ｎ個のスピーカから、前記出力スピーカと各スピーカとの距離が等しい複数のスピーカである校正対象スピーカを特定する校正対象スピーカ特定ステップと、前記出力スピーカから出力された校正楽音に応じて、前記校正対象スピーカ特定手段により特定された校正対象スピーカのボイスコイルに発生した逆起電力を示す出力信号を取得する出力信号取得ステップと、前記出力信号から、前記校正対象スピーカの特性を示す特性パラメータを算出する算出ステップと、あらかじめ決められた第２のルールに従って、前記校正対象スピーカのうち一のスピーカを基準スピーカとして特定する基準スピーカ特定ステップと、 前記特性パラメータに基づいて、前記校正対象スピーカの特性を同一にするため前記校正係数の更新を指示する校正指示を生成する校正処理ステップとを有する校正方法を提供する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るスピーカアレイシステム１の構成を示す図である。スピーカアレイシステム１は、任意の指向性、方向を有する音響ビームを形成するためのｎ個（ｎ≧３の整数）のスピーカ５２を有するスピーカアレイである。制御部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、メモリ１２、ＩＦ（Interface）１３を有する。ＣＰＵ１１は、スピーカアレイシステム１の各部を制御する制御装置である。ＩＦ１３は、制御部１０の外部とデータや信号の送受信を行うためのインターフェースである。メモリ１２は、ＣＰＵ１１が実行するプログラムや各種データを記憶する記憶手段である。また、制御部１０は、ユーザに処理の進行状況を通知するためのディスプレイや、ユーザが指示入力を行うためのテンキー等のユーザインターフェースを有する（図示略）。

信号処理部２０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やメモリ等（いずれも図示略）を有する。信号処理部２０は、制御部１０の制御下で、入力楽音信号に対し、ｎ個のスピーカ５２から音響ビームを形成するための信号処理（例えば、ディレイ処理）を行う。音響ビームの指向性や方向は、制御信号によって指定される。音響ビームの指向性や方向を示す情報は、制御部１０から信号処理部２０に供給される。信号処理部２０は、音響ビームの形成に必要な信号処理を施した楽音信号をスピーカユニット５０の各々に出力する。

スピーカユニット５０は、アンプ５１およびスピーカ５２を有する。アンプ５１は、増幅器、Ｄ／Ａ変換器、メモリ等を有する（いずれも図示略）。アンプ５１は、入力された楽音信号に対し増幅、デジタル／アナログ変換などの信号処理を行い、スピーカ５２に出力する。各アンプ５１は、ｎ個のスピーカユニット５０の特性を均一にするための校正係数（詳細は後述）を記憶している。校正係数とは、後述する特性パラメータの差を補償するための値である。アンプ５１は、校正係数に従って例えばスピーカユニットの能率などの特性パラメータ（詳細は後述）の調整を行った楽音信号を出力する。スピーカ５２は、ボイスコイルおよび振動版（いずれも図示略）を有する。スピーカ５２は、入力された楽音信号に従ってボイスコイルおよび振動版が振動することにより、楽音を出力する。このようにしてｎ個のスピーカユニット５０から制御信号で指定される指向性および方向を有する音響ビームが出力される。なお、アンプ５１は、自身すなわちスピーカユニット５０を特定する識別子を記憶している。以下の説明において、複数のスピーカユニット５０のうち特定のスピーカユニットを他のスピーカユニットと区別する必要があるときはスピーカユニット５０−１、５０−２のように添字を付けて区別する。特に区別する必要の無いときは、単に「スピーカユニット５０」と記載する。スピーカユニット５０以外の他の要素についても同様である。

基準信号発生部３０は、スピーカアレイシステム１の校正の際に使用する基準信号を記憶している。基準信号発生部３０は、制御部１０により指定されたスピーカユニット５０に対し記憶している基準信号を出力する。ここで、基準信号とは、システムの校正に使用するため、スピーカユニットから出力される楽音（以下、「校正楽音」という）を生成する基となる信号である。すなわち、基準信号によりスピーカユニットから出力される音が校正楽音である。基準信号としては、例えば、いわゆるインパルス信号、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）、ホワイトノイズ、周波数を段階的に変化させた信号、通常の楽曲など、基準として用いるものであればどのようなものでもよい。基準信号が入力されると、制御部１０により指定されたスピーカユニット５０は、楽音信号の場合と同様に校正楽音を出力する。

例えば、スピーカユニット５０−２から校正楽音が出力されると、隣接するスピーカユニットのスピーカ（スピーカ５２−１および５２−３）の振動板は校正楽音により振動し、ボイスコイルに逆起電力が発生する。アンプ５１は、ボイスコイルに発生した逆起電力を増幅し、出力信号として校正処理部４０に出力する。校正処理部４０は、逆起電力から得られた出力信号を解析し、校正指示を生成する（詳細は後述）。

図２は、スピーカアレイシステム１におけるスピーカユニット５０の配置を示す図である。本実施形態において、ｎ個のスピーカユニット５０は、マトリクス状に配列されている。ここで、マトリクス状の配列とは、上下方向、左右方向においてスピーカユニットを等間隔で、平面上あるいは曲面上に格子状に配列したものである。すなわち、ｒ上下方向あるいは左右方向において隣接する２つのスピーカユニット間の距離は一定である。なお、ｎ個のスピーカユニット５０の配列はマトリクス状の配列に限られず、直線状または曲線状に配列されたものでもよい。

図３は、スピーカアレイシステム１の校正処理の動作を示すフローチャートである。また、図４〜図７は、スピーカアレイシステム１の校正処理を説明する図である。図４〜図７において、各マスはスピーカユニット５０を示している。
ユーザインターフェースを介して校正処理の開始が指示されると、制御部１０のＣＰＵ１１はまず、校正楽音を出力させるスピーカユニット５０（以下、「出力スピーカ」という）を特定する（ステップＳ１１）。本実施形態においては、スピーカアレイシステム１を構成するｎ個のスピーカユニット５０のうち１つのスピーカユニットを出力スピーカとして校正楽音を出力させ、その周囲のスピーカユニット５０の校正を行う。この校正処理は、ｎ個のスピーカ（またはその一部）を１個ずつ順番に出力スピーカとして行われる。

出力スピーカの特定は例えば次のように行われる。メモリ１２は、スピーカアレイシステム１を構成するｎ個のスピーカユニット５０の識別子を、そのスピーカユニットの配置を示す情報と対応付けてあらかじめ記憶している。さらに、メモリ１２は、ｎ個のスピーカユニット５０のうち、出力スピーカとするものの順番を規定するルールを記憶している。本実施形態においては、図４に示されるマトリクスのうち、上から１行目、左から２列目のスピーカユニット５０（図４〜図７において、上からｉ行目、左からｊ列目のスピーカユニット５０を、「スピーカユニット５０（ｉ，ｊ）」と表記する）を第１番目の出力スピーカとし、以下、１個ずつ下のスピーカユニット５０を出力スピーカとして処理を進める。一番下の行のスピーカユニット５０が出力スピーカとなった場合、その次は１列右の列の、最上行のスピーカユニット５０を出力スピーカとする。

上述のように、ＣＰＵ１１はまず、スピーカユニット５０（１，２）を出力スピーカとして特定する（図４（ａ））。ＣＰＵ１１はさらに、メモリ１２に記憶されているスピーカユニット５０の配置情報から、出力スピーカに対する校正対象スピーカを特定する。ここで、校正対象スピーカとは、出力スピーカに隣接するスピーカユニット５０であって、出力スピーカからの距離が等しい複数のスピーカユニット５０を意味する。図４（ａ）に示される例では、出力スピーカはスピーカユニット５０（１，２）であるので、隣接するスピーカはスピーカユニット５０（１，１）、スピーカユニット５０（１，３）、スピーカユニット５０（２，２）の３つのスピーカユニットを指す（図４において斜めのハッチングで示されている）。

ＣＰＵ１１は、基準信号発生部３０に対し、基準信号の出力を指示する出力指示信号を出力する。出力指示信号は、出力スピーカであるスピーカユニット５０（１，２）を特定する識別子を含んでいる。また、ＣＰＵ１１は、校正処理部４０に対し、校正対象スピーカの校正を指示する校正指示信号を校正処理部４０に出力する。校正指示信号は、校正処理部４０に対し校正処理の開始を指示する信号であって、校正対象スピーカを特定する情報を含んでいる。この場合、校正指示信号は、校正対象スピーカ（この場合、スピーカユニット５０（１，１）、スピーカユニット５０（１，３）、スピーカユニット５０（２，２）の３つのスピーカユニット）を特定する識別子を含んでいる。

出力指示信号が入力されると、基準信号発生部３０は、出力指示信号に含まれる識別子で特定されるスピーカユニット５０に対し、基準信号を出力する。出力スピーカ（スピーカユニット５０（１，２））は、基準信号に従って校正楽音を出力する（ステップＳ１２）。

出力スピーカから校正楽音が出力されると、それに隣接する校正対象スピーカのボイスコイルに逆起電力が発生する。校正対象スピーカのアンプ５１はボイスコイルに発生した逆起電力を出力信号として校正処理部４０に出力する（ステップＳ１３）。

校正指示信号が入力されると、校正処理部４０は校正指示信号に含まれる、校正対象スピーカを特定する識別子を記憶する。出力スピーカから校正楽音が出力された後、校正対象スピーカから出力信号が供給されると、校正処理部４０は、出力信号に基づいて校正対象スピーカの校正を行う（ステップＳ１４）。詳細には以下のとおりである。

校正処理部４０は、あらかじめ決められたルールに従って、校正対象スピーカの中から、校正の際の基準となる基準スピーカを特定する。本実施形態においては、出力スピーカの上に位置するスピーカユニット５０を基準スピーカとして特定する。出力スピーカが最上部のスピーカユニット５０であってその上に位置するスピーカユニット５０が存在しない場合、校正処理部４０は、出力スピーカの左に位置するスピーカユニット５０を基準スピーカとして特定する。図４（ａ）に示される例では、出力スピーカが最上部に位置するため、出力スピーカの左のスピーカユニット５０（１，１）が基準スピーカとして特定される。なお、基準スピーカは制御部１０が特定し、基準スピーカを特定する識別子を制御部１０から校正処理部４０に出力してもよい。なお、基準スピーカを特定するためのルールは、構成対象スピーカの中から一のスピーカユニットを特定できるものであればどのようなものでもよい。

校正処理部４０は、出力信号からスピーカユニット５０の能率などの特性パラメータを取得するために、スピーカユニットを特定する識別子と共に特性パラメータを記憶する参照関数あるいは参照テーブルを有している。校正処理部４０は、参照関数あるいは参照テーブルと、基準スピーカからの出力信号とから、基準スピーカの特性パラメータを算出する。校正処理部４０は、算出した特性パラメータを基準スピーカを特定する識別子と対応付けて記憶する。同様に、校正処理部４０は、基準スピーカ以外の校正対象スピーカについても特性パラメータを算出する。校正処理部４０は、算出した特性パラメータを校正対象スピーカを特定する識別子と対応付けて記憶する。ここで、スピーカユニットの特性パラメータとはスピーカに入力された電気信号に対する応答特性であって、校正対象スピーカの逆起電力の出力信号より解析されるものをいう。具体的には、特性パラメータとは、スピーカユニットの周波数特性、位相特性、能率特性、再生音圧レベルおよびインパルス応答をいう。なお、能率特性とはスピーカ単体の変換効率を意味する。また、再生音圧レベルとはスピーカのアンプや信号処理部の設定ゲイン等を含むシステム全体の設定レベルを意味する。

校正処理部４０は、基準スピーカの特性パラメータと、基準スピーカ以外の校正対象スピーカの特性パラメータとに基づいて、校正指示を生成する。例えば、基準スピーカの特性パラメータ（能率）が９０ｄＢであり、校正対象スピーカの能率が８８ｄＢであった場合、校正処理部４０は、基準スピーカの能率と校正対象スピーカの能率の差（９０ｄＢ−８８ｄＢ＝＋２ｄＢ）を校正値として算出する。校正値とは、基準スピーカの特性パラメータと校正対象スピーカの特性パラメータとの差を示す情報である。校正処理部４０は、算出した校正値を含む校正指示を、対応する校正対象スピーカに出力する。校正処理部４０は、基準スピーカ以外のすべての校正対象スピーカについて校正値を算出し、校正指示を出力する。

校正指示が入力されると、スピーカユニット５０のアンプ５１は、校正指示から校正値を抽出する。アンプ５１は抽出した校正値を用いて、それまで記憶していた校正係数を更新する。例えば、校正係数がスピーカの能率を調整するものであった場合、アンプ５１は、それまで記憶していた校正係数に、抽出した校正値を加算することにより校正係数を更新する。例えば、それまで記憶していた校正係数が「０ｄＢ」であり、校正値が「＋２ｄＢ」である場合、校正係数を「＋２ｄＢ」として更新する。アンプ５１は、楽音信号に対し増幅処理を行う際には、記憶している校正係数に従って校正処理を行う。すなわち、アンプ５１は、通常の増幅処理に加え、楽音信号を＋２ｄＢする増幅処理を行う。このように、校正係数は補正値により累積的に更新される値である。

以上で説明したようにステップＳ１４において、校正対象スピーカ（この場合、スピーカユニット５０（１，１）、スピーカユニット５０（１，３）、スピーカユニット５０（２，２）の３つのスピーカユニット）の特性は均一なものに校正される。この時点では、図４（ｂ）に示されるように、スピーカユニット５０（１，１）、スピーカユニット５０（１，３）、スピーカユニット５０（２，２）の３つのスピーカユニットは校正済みとなり、同一の特性を有するようになる。

基準スピーカ以外のすべての校正対象スピーカに対し校正指示を出力すると、校正処理部４０は、これらの校正対象スピーカに対する校正処理が完了した旨を示す完了信号を制御部１０に出力する。完了信号が入力されると、制御部１０のＣＰＵ１１は、校正対象スピーカについて校正が完了した旨を示すフラグをメモリ１２に記憶する。制御部１０のＣＰＵ１１は、メモリ１２に記憶されたフラグに基づいて、すべてのスピーカユニット５０について校正が完了したか判断する（ステップＳ１５）。以上で説明したステップＳ１１〜Ｓ１５の一連の処理により、１組の校正対象スピーカが校正される。以下、繰り返し行われるステップＳ１１〜Ｓ１５の一連の処理を順番に、第１巡目の処理、第２巡目の処理、…、第ｎ巡目の処理、という。

本実施形態では、まだすべてのスピーカユニット５０について校正が完了していない（ステップＳ１５：ＮＯ）ので、出力スピーカを変更してステップＳ１１〜Ｓ１５の処理が繰り返し実行される。第２巡目以降の処理では、あらかじめ決められたルールに従って、すでに校正済みのスピーカユニット５０から１つのスピーカユニットが出力スピーカとして特定される。ここでは、スピーカユニット５０（１，２）の下に位置するスピーカユニット５０（２，２）が新たな出力スピーカとして特定される（図５（ａ）、図３：ステップＳ１１）。続いて、出力スピーカ（スピーカユニット５０（２，２））から校正楽音が出力される（図３：ステップＳ１２）。

出力スピーカから校正楽音が出力されると、出力スピーカに隣接する校正対象スピーカから出力信号が出力される。この場合、校正対象スピーカは、スピーカユニット５０（１，２）、スピーカユニット５０（２，１）、スピーカユニット５０（３，２）、スピーカユニット５０（２，３）の４つのスピーカユニットである（図５（ａ）において横線のハッチングで示されている）。校正処理部４０は、出力スピーカの上に位置するスピーカユニット（スピーカユニット５０（１，２））を基準スピーカとして特定する。校正処理部４０は、基準スピーカ以外の校正対象スピーカの特性を、基準スピーカの特性と同一になるように校正する校正指示を生成する。この校正指示により、校正対象スピーカの特性は基準スピーカと同一となるように校正される（ステップＳ１４）。ここで、２巡目の処理における基準スピーカ（スピーカユニット５０（１，２））の特性と、１巡目の処理における基準スピーカ（スピーカユニット５０（１，１））の特性とは必ずしも一致していない。したがって、２巡目の処理が完了した時点で校正済みスピーカの特性は、１巡目の基準スピーカと同一のものと、２巡目の基準スピーカと同一のものと、２通りに分けられる（図５（ｂ））。

以上のように、図３のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を繰り返し実行すると、ｎ個のスピーカユニット５０の特性は、１巡目の基準スピーカと同一のものと、２巡目の基準スピーカと同一のものと、２グループに分けられる（図６）。したがって校正処理部４０は、これら２グループのスピーカの特性を、単一の特性に校正する（図３：ステップＳ１６）。詳細には、以下のとおりである。

図７は、２グループのスピーカの特性を単一の特性に統一する処理を説明する図である。ＣＰＵ１１は、ｎ個のスピーカユニット５０の特性を単一の特性に校正するため、あらかじめ決められた２つのスピーカユニット５０を最終出力スピーカとして特定する。最終出力スピーカは、それぞれが異なる特性を有するスピーカユニット５０であって、互いに隣接するスピーカユニット５０である。図７に示される例では、スピーカユニット５０（３，４）、スピーカユニット５０（３，５）の２つのスピーカユニットが最終出力スピーカとして特定される。校正処理部４０は、最終出力スピーカを特定する識別子を含む出力指示信号を生成し、基準信号発生部３０に出力する。

また、ＣＰＵ１１は、あらかじめ決められた２つのスピーカユニット５０を最終校正対象スピーカとして特定する。最終校正対象スピーカは、それぞれが異なる特性を有するスピーカユニット５０であって、最終出力スピーカとの距離が同一である２つのスピーカユニット５０である。図７に示される例では、スピーカユニット５０（１，３）、スピーカユニット５０（１，６）の２つのスピーカユニットが最終校正対象スピーカとして特定される。なお、最適な最終校正対象スピーカの特定に当たっては、下記の条件を勘案すればよい。すなわち、最終校正対象スピーカが最終出力スピーカに近すぎると、最終校正対象スピーカから出力される信号の特性に影響が及ぶ。換言すれば、最終出力スピーカである各スピーカユニット５０から、最終校正対象スピーカである各スピーカユニット５０までの距離および経路に違いがあるため、最終校正対象スピーカから出力される信号の特性に影響が及ぶ。他方、最終校正対象スピーカが最終出力スピーカから遠すぎると、雑音レベルに対して十分な信号レベルの確保が困難となる。以上の条件を考慮して、所定の校正精度が得られるように最適な最終校正対象スピーカを特定すればよい。

出力指示信号が入力されると、基準信号発生部３０は、出力指示信号に含まれる識別子で特定される２つのスピーカユニット５０に対し、基準信号を出力する。最終出力スピーカは、基準信号に従って校正楽音を出力する。校正処理部４０は、最終校正対象スピーカから出力された出力信号に基づいてｎ個のスピーカユニット５０に対する校正指示を生成する。すなわち、校正処理部４０は、これら２つの最終校正対象スピーカの特性が同一となるように校正指示を生成する。これら２つの最終処理スピーカの特性を同一とするために、例えば、２つの最終校正対象スピーカのうち一方のスピーカの特性を他方のスピーカの特性と同一となるよう校正すればよい。あるいは、２つの最終校正対象スピーカの特性が、２つの最終校正対象スピーカの特性の平均値と一致するように校正をしてもよい。さらにあるいは、２つの最終校正対象スピーカの特性が、あらかじめ決められた基準値と一致するように校正をしてもよい。

校正処理部４０は、生成した校正指示をスピーカユニット５０の各々に出力する。スピーカユニット５０の各々は、入力された校正指示に従って校正係数を更新する。こうして、ｎ個のスピーカユニット５０の特性はすべて同一となるように校正される。本実施形態によれば、出力スピーカに隣接するスピーカがマイクとして使用される。したがって、校正用のマイクを別途用意する必要がなく、簡単な構成でスピーカアレイシステムの校正を行うことができる。また、本実施形態によれば、既に校正が完了したスピーカを用いて未校正スピーカの校正が行われるため、校正が完了した最新のデータを用いて次のスピーカの校正を行うことができる。さらに、本実施形態によれば、校正のための基準データをあらかじめ用意する必要もない。

＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と共通する構成要素については同一の参照番号を付与し、その説明を省略する。また、以下の説明では第１実施形態と共通する事項についてはその説明を省略し、第１実施形態との差異点を中心に説明する。

図８は、本実施形態に係るスピーカアレイシステム２におけるスピーカユニット５０の配置を示す図である。スピーカアレイシステム２は、スピーカユニット５０の配置が異なる点以外は、スピーカアレイシステム１と同一の構成を有している。スピーカアレイシステム２において、ｎ個のスピーカユニット５０は千鳥状に配置されている。ここで、千鳥状の配列とは、マトリクス状の配列において、スピーカユニットの行を１行おきに、行の配列方向にずらした配列をいう。あるいは、千鳥状の配列とは、マトリクス状の配列において、スピーカユニットの列を１列おきに、列の配列方向にずらした配列をいう。スピーカユニットの行あるいは列をずらす距離は、スピーカユニット間の距離の１／２である。左右方向および斜め方向におけるスピーカユニット間の距離は、それぞれ等間隔となる。

図９〜図１１は、スピーカアレイシステム２の校正処理を説明する図である。本実施形態において、ＣＰＵ１１はまず、最上行の左から２番目のスピーカユニット５０を出力スピーカとして特定する（図９（ａ））。さらに、ＣＰＵ１１は、出力スピーカに隣接する６つのスピーカを校正対象スピーカとして特定する。出力スピーカが端部に位置する場合は校正対象スピーカは５つ以下となる（図９（ａ））。ここで、図９（ａ）に示される４つの構成対象スピーカのうち、最上行の左から１番目に位置するスピーカユニット５０が基準スピーカとして特定される。この状態で第１巡目の校正が終わると、４つの校正対象スピーカが同一の特性となるように校正される（図９（ｂ））。

続いて、第２巡目の処理において、ＣＰＵ１１は、あらかじめ決められたルールに従って、第１巡目で校正が終了したスピーカユニット５０のうち一のスピーカユニットを第２巡目の出力スピーカとして特定する（図１０（ａ））。ここで、出力スピーカを特定するためのあらかじめ決められたルールとは、例えば、スピーカユニット５０がマトリクス状に配列された場合に準じたものとすればよい。すなわち、まず、上から１行目、左から２列目のスピーカユニット５０が第１番目の出力スピーカとして特定される。以下、出力スピーカの左下のスピーカユニット５０が１個ずつ出力スピーカとして特定される。左側のスピーカユニットがない場合、あるいは、左側のスピーカが既に校正済みである場合、右側のスピーカユニットが出力スピーカとして特定される。一番下の行のスピーカユニット５０が出力スピーカとなった場合、その次には、１列右の列の最上行のスピーカユニット５０が出力スピーカとして特定される。また、ＣＰＵ１１は、出力スピーカに隣接するスピーカを校正対象スピーカとして特定する（図１０（ａ））。さらに、ＣＰＵ１１は、最上行の左から１番目のスピーカユニット５０を基準スピーカとして特定する。ここで、第２巡目の基準スピーカは、第１巡目の校正処理で校正済みのスピーカユニット５０である。したがって、第２巡目の校正が終了した時点で、校正済みのスピーカユニット５０の特性はすべて同一のものとなる（図１０（ｂ））。

続いて、ＣＰＵ１１は、あらかじめ決められたルールに従って、第２巡目までで校正が終了したスピーカユニット５０のうち一のスピーカユニットを第３巡目の出力スピーカとして特定する（図１１（ａ））。さらにＣＰＵ１１は、出力スピーカに隣接するスピーカユニット５０を校正対象スピーカとして特定する。第３巡目の校正が終了した時点でも、それまでに校正済みのスピーカユニット５０はすべて同一の特性を有するように校正されている（図１１（ｂ））。

このように、既に校正が完了したスピーカユニット５０を順番に出力スピーカとすることで、ｎ個のスピーカユニット５０の特性がすべて同一となるように校正をすることができる。なお、本実施形態においては、校正済みのスピーカユニット５０の特性はすべて同一のものとなるため、図３のステップＳ１６の処理は不要である。

＜３．他の実施形態＞
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
上述の各実施形態においては、アンプ５１が校正係数を記憶しており、校正処理部４０が生成した校正指示にしたがってアンプ５１の校正係数を更新する態様について説明したが、アンプ５１ではなく信号処理部２０が各スピーカユニット５０に対する特性パラメータの校正係数を記憶していてもよい。この場合、校正処理部４０は、生成した校正指示を信号処理部２０に出力する。信号処理部２０は、各スピーカユニット５０の特性パラメータの差異を補償するような信号処理を施した楽音信号をスピーカユニット５０に出力する。

また、出力スピーカを特定する順番は上述の実施形態で説明したものに限られない。要は、２巡目以降は既に校正済みのものを出力スピーカとして特定し、かつスピーカアレイを構成するすべてのスピーカユニット（または、複数のスピーカユニットのうち特定の一部分）を校正できるものであれば、どのような順番で出力スピーカを特定してもよい。

また、上述の第１実施形態においては、すべてのスピーカユニット５０についての校正処理が完了した後で、２グループに分けられたスピーカユニット５０の特性を同一のものとする処理（図３：ステップＳ１６）を行う態様について説明した。しかし、図３のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を再び行う前に第１巡目と第２巡目の基準スピーカの特性が同一となるように校正を行い、その後で図３のステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を繰り返し実行する構成としてもよい。

また、上述の第２実施形態においては、スピーカユニット５０が千鳥状に配置されているため、ｉ巡目における校正対象スピーカの一部が、（ｉ−１）巡目における校正対象スピーカの一部と同一になってしまう、すなわち、あるスピーカユニット５０に対して複数回の校正が行われることとなってしまう。これは処理時間の増大を招くおそれがあるため、制御部１０あるいは校正処理部４０が、そのスピーカユニット５０は既に校正済みであることを示すフラグを記憶し、校正済みであるスピーカユニット５０については校正を行わないこととしてもよい。

また、上述の各実施形態においては、出力スピーカに隣接するスピーカユニット５０を校正対象スピーカとして特定する態様について説明したが、校正対象スピーカは出力スピーカに隣接するものでなくてもよい。要は、出力スピーカからの距離が同一である一群のスピーカユニットであれば、出力スピーカに隣接していないものを校正対象スピーカとしてもよい。例えば、同心円状に配置されたスピーカユニット５０において、中心のスピーカを出力スピーカとし、出力スピーカからの距離が同一のスピーカユニット５０を校正対象スピーカとして特定してもよい。この場合、スピーカユニット５０の特性は同心円ごとに異なるものとなるので、すべての同心円について校正処理が完了した後で各同心円の特性を同一にする処理が必要である。

第１実施形態に係るスピーカアレイシステム１の構成を示す図である。 スピーカユニット５０の配置を示す図である。 スピーカアレイシステム１の校正処理の動作を示すフローチャートである。 スピーカアレイシステム１の校正処理を説明する図である。 スピーカアレイシステム１の校正処理を説明する図である。 スピーカアレイシステム１の校正処理を説明する図である。 スピーカアレイシステム１の校正処理を説明する図である。 第２実施形態におけるスピーカユニット５０の配置を示す図である。 スピーカアレイシステム２の校正処理を説明する図である。 スピーカアレイシステム２の校正処理を説明する図である。。 スピーカアレイシステム２の校正処理を説明する図である。

符号の説明

１…スピーカアレイシステム、２…スピーカアレイシステム、１０…制御部、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…ＩＦ、２０…信号処理部、３０…基準信号発生部、４０…校正処理部、５０…スピーカユニット、５１…アンプ、５２…スピーカ

Claims (6)

1. ボイスコイルと、前記ボイスコイルに出力する楽音信号に対して校正係数に従って信号の増幅処理を行う増幅手段とを各々有するｎ個（ｎ≧３の整数）のスピーカと、
   あらかじめ決められた第１のルールに従って、前記ｎ個のスピーカのうち校正楽音を出力する一のスピーカを順番に出力スピーカとして特定する出力スピーカ特定手段と、
   前記出力スピーカ特定手段により特定された出力スピーカに対し、校正楽音を出力させる基準信号を出力する基準信号出力手段と、
   前記ｎ個のスピーカから、前記出力スピーカと各スピーカとの距離が等しい複数のスピーカである校正対象スピーカを特定する校正対象スピーカ特定手段と、
   前記出力スピーカから出力された校正楽音に応じて、前記校正対象スピーカ特定手段により特定された校正対象スピーカのボイスコイルに発生した逆起電力を示す出力信号を取得する出力信号取得手段と、
   前記出力信号取得手段が取得した出力信号から、前記校正対象スピーカの特性を示す特性パラメータを算出する算出手段と、
   あらかじめ決められた第２のルールに従って、前記校正対象スピーカのうち一のスピーカを基準スピーカとして特定する基準スピーカ特定手段と、
   前記算出手段により算出された校正対象スピーカの特性パラメータと前記基準スピーカの特性パラメータとの差を補償するように前記校正係数の更新を指示する校正指示信号を生成する校正処理手段と
   を有するスピーカアレイシステム。
2. 前記特性パラメータが、前記出力信号取得手段が取得した出力信号から算出された周波数特性、位相特性、再生音圧レベル、インパルス応答、あるいは前記校正対象スピーカの能率のいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイシステム。
3. 前記ｎ個のスピーカがマトリクス状または千鳥状に配置され、
   前記校正対象スピーカ特定手段が、前記出力スピーカに隣接するスピーカを校正対象スピーカとして特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイシステム。
4. 前記ｎ個のスピーカが直線状または曲線状に配置され、
   前記校正対象スピーカ特定手段が、前記出力スピーカに隣接するスピーカを校正対象スピーカとして特定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイシステム。
5. 前記第１のルールが、２巡目以降は既に校正済みのスピーカを出力スピーカとして特定するものであることを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイシステム。
6. ボイスコイルと、前記ボイスコイルに出力する楽音信号に対して校正係数に従って信号の増幅処理を行う増幅手段とを各々有するｎ個（ｎ≧３の整数）のスピーカに対する校正方法であって、
   あらかじめ決められた第１のルールに従って、前記ｎ個のスピーカのうち校正楽音を出力する一のスピーカを順番に出力スピーカとして特定する出力スピーカ特定ステップと、
   前記出力スピーカに対し、校正楽音を出力させる基準信号を出力する基準信号出力ステップと、
   前記ｎ個のスピーカから、前記出力スピーカと各スピーカとの距離が等しい複数のスピーカである校正対象スピーカを特定する校正対象スピーカ特定ステップと、
   前記出力スピーカから出力された校正楽音に応じて、前記校正対象スピーカ特定手段により特定された校正対象スピーカのボイスコイルに発生した逆起電力を示す出力信号を取得する出力信号取得ステップと、
   前記出力信号から、前記校正対象スピーカの特性を示す特性パラメータを算出する算出ステップと、
   あらかじめ決められた第２のルールに従って、前記校正対象スピーカのうち一のスピーカを基準スピーカとして特定する基準スピーカ特定ステップと、前記特性パラメータに基づいて、前記校正対象スピーカの特性を同一にするため前記校正係数の更新を指示する校正指示を生成する校正処理ステップと
   を有する校正方法。

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