JP4923438B2 - 音場制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンサート等における音場制御に好適な音場制御装置に関する。

コンサート等において臨場感に富んだ音場を形成するためには、各所に配置されたスピーカの再生音の音像を、音源たる楽器や歌唱者の位置に定位させる操作が求められる。しかし、このような操作は高度な技術を必要とし、熟練者でなれけば実施することが困難である。
特開平１１−５５７８４号公報

上記の問題を解決するためには、既存の音像定位制御の技術に加えて、音源たる楽器や歌唱者の位置を特定する技術が不可欠である。音の発生源の位置を特定する先行技術として、特許文献１に開示されたものがある。この先行技術では、マイクロホンアレイにより発話者の音声を収音し、マイクロホンアレイの出力信号に信号処理を施して発話者の位置を求める。そこで、この技術をコンサート等において、音の発生源の位置を特定するために用いることが考えられる。しかし、例えばライブコンサート等では、楽器や歌唱者の他に観客も音を発生するため、マイクロホンアレイにより楽器や歌唱者の位置を正確に求めるのは困難である。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、楽器演奏音や歌唱音の発生源の位置を正確に特定し、この位置に音像の定位したスピーカ再生音を自動的に得ることができる音場制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、演奏者または歌唱者に携帯され、演奏音または歌唱音声を表す無線信号を送信する携帯型無線送信装置と、前記携帯型無線送信装置から送信される無線信号を受信し、当該無線信号を表す電気信号を出力する、矩形領域の四隅に配置された４つの無線受信装置と、前記４つの無線受信装置により受信された各無線信号の受信電界強度の比に基づき、当該無線信号の送信元である携帯型無線送信装置の所在位置を測定する測位手段と、各々が矩形領域の四隅に位置するように観客席の周囲に配置された４つのスピーカと、前記測位手段によって測定された所在位置に音像位置を有する音が前記複数のスピーカによって出力されるように、前記複数の無線受信装置が出力した電気信号を前記複数のスピーカに振り分けるための重み係数を発生させ、当該電気信号に当該重み係数を乗算することにより前記複数のスピーカを駆動する信号を合成する音像定位制御手段とを具備することを特徴とする音場制御装置を提供する。
好ましい態様において、音場制御装置は、前記携帯型無線送信装置として、各々異なっ
たチャネルの無線信号を送信する複数の携帯型無線送信装置を有し、前記複数の無線受信
装置は、各々複数チャネルの無線信号を受信可能であり、受信した無線信号を表す電気信
号をチャネル毎に出力し、前記測位手段および前記音像定位制御手段は、チャネル毎に、
前記携帯型無線送信装置の所在位置の測定および前記複数のスピーカを駆動する信号の合
成を行う。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態である音場制御装置の構成を示す平面図である。この音場制御装置は、コンサートホールの音場の制御を行う装置である。このコンサートホールのステージ１の四隅には無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４が配置されている。また、観客席２の周囲にはスピーカＳＰ１〜ＳＰ４が配置されている。楽器演奏者および歌唱者は、ワイヤレスマイクＭを携帯し、ステージ１上を歩き廻りながら、演奏および歌唱を行う。これらのワイヤレスマイクＭは、演奏音または歌唱音を電気信号であるオーディオ信号に変換し、このオーディオ信号によりキャリアを周波数変調し、無線信号として送信するものであり、携帯型無線送信装置としての役割を果たす。無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４は、このワイヤレスマイクＭから送信される無線信号を受信する。本実施形態における音場制御装置は、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４によって受信される無線信号からオーディオ信号を復調して各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４の駆動を行うとともに、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４における受信電界強度に基づいてワイヤレスマイクＭの所在位置を求め、その所在位置にスピーカＳＰ１〜ＳＰ４の再生音の音像が定位するように各スピーカに供給する駆動信号のレベル調整を行い、コンサートホールの音場制御を行うものである。本実施形態では、ワイヤレスマイクＭの所在位置に応じて、各無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４の受信電界強度が変化することを利用して、ワイヤレスマイクＭの測位を行う。このため、受信電界強度が変化しても各無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４において受信信号の品質が劣化しないように、ワイヤレスマイクＭとして、キャリアをオーディオ信号によって周波数変調して送信する構成のものを使用している。しかし、周波数変調は、あくまでも例示であり、受信側において受信電界強度の影響を受けることなく、高品質の受信信号を得ることができるものであれば、如何なる変調方式を採用してもよい。

図２は本実施形態における音場制御装置の構成を示すブロック図である。図示のように、音場制御装置は、上述した無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４に加えて、測位部１０と、平均化処理部２０と、エフェクタ２５と、音像定位制御部３０とを有している。図３は、音場制御装置の音像定位制御部３０以外の部分の詳細な構成を示すブロック図、第４図は音像定位制御部３０の詳細な構成を示すブロック図である。

本実施形態において、楽器演奏者および歌唱者が携帯する各ワイヤレスマイクＭは、例えば収音により得られたオーディオ信号によって周波数変調された相互に異なったチャネルの無線信号を送信する。各無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４は、最大ｎチャネルの無線信号を受信することが可能な構成となっている。ステージ１上において複数のワイヤレスマイクＭが動作している場合、各無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４は、それらのワイヤレスマイクＭから送信される複数チャネル分の無線信号を受信してチャネル毎に復調し、復調により得られたオーディオ信号を図３に示すようにチャネル毎に分離して出力する。また、各無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４は、各チャネルの受信電界強度を検出し、受信電界強度データとして出力する機能を備えており、無線受信装置Ｒ１は受信電界強度データＥＡｋ（ｋ＝１〜ｎ）を、無線受信装置Ｒ２は受信電界強度データＥＢｋ（ｋ＝１〜ｎ）を、無線受信装置Ｒ３は受信電界強度データＥＣｋ（ｋ＝１〜ｎ）を、無線受信装置Ｒ４は受信電界強度データＥＤｋ（ｋ＝１〜ｎ）を各々出力する。

測位部１０は、ｎ個の測位ブロック１１−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）により構成されている。ここで、各測位ブロック１１−ｋは、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４から出力される第ｋチャネルの受信電界強度データＥＡｋ、ＥＢｋ、ＥＣｋおよびＥＤｋの比から第ｋチャネルの無線信号の送信元であるワイヤレスマイクＭの所在位置を演算し、所在位置を示す測位データＰｋを出力する。平均化処理部２０は、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４から出力される各チャネルのオーディオ信号を同一チャネルに対応したもの同士で平均化し、各チャネルのオーディオ信号を出力する。エフェクタ２５は、チャネル毎に用意されたエフェクタブロック２６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有している。各エフェクタブロック２６−ｋは、平均化処理部２０から出力される第ｋチャネルのオーディオ信号に残響付与などのエフェクト処理を施し、図４に示す音像定位制御部３０に出力する。

図４に示すように、音像定位制御３０は、係数発生部３１と、乗算器３２Ｅｋ（ｋ＝１〜ｎ）、３２Ｆｋ（ｋ＝１〜ｎ）、３２Ｇｋ（ｋ＝１〜ｎ）および３２Ｈｋ（ｋ＝１〜ｎ）と、加算器３３Ｅ、３３Ｆ、３３Ｇおよび３３Ｈと、アンプ３４Ｅ、３４Ｆ、３４Ｇおよび３４Ｈとにより構成されている。係数発生部３１は、各チャネル毎に、測位データＰｋが示す音像位置を有する音が４個のスピーカＳＰ１〜ＳＰ４によって出力されるように、オーディオ信号を各スピーカに振り分けるための重み係数ＷＥｋ、ＷＦｋ、ＷＧｋおよびＷＨｋを発生する装置である。乗算器３２Ｅｋ、３２Ｆｋ、３２Ｇｋおよび３２Ｈｋは、第ｋチャネルのオーディオ信号に対し、第ｋチャネルに対応した重み係数ＷＥｋ、ＷＦｋ、ＷＧｋおよびＷＨｋを乗算し、加算器３３Ｅ、３３Ｆ、３３Ｇおよび３３Ｈへ各々出力する。加算器３３Ｅは、乗算器３２Ｅｋ（ｋ＝１〜ｎ）の乗算結果を加算し、加算結果を出力する。他の加算器も同様であり、加算器３３Ｆは乗算器３２Ｆｋ（ｋ＝１〜ｎ）の各乗算結果の加算結果を、加算器３３Ｇは乗算器３２Ｇｋ（ｋ＝１〜ｎ）の各乗算結果の加算結果を、加算器３３Ｈは乗算器３２Ｈｋ（ｋ＝１〜ｎ）の各乗算結果の加算結果を、各々出力する。アンプ３４Ｅ、３４Ｆ、３４Ｇおよび３４Ｈは、加算器３３Ｅ、３３Ｆ、３３Ｇおよび３３Ｈの各出力信号を増幅し、各々駆動信号としてスピーカＳＰ１〜ＳＰ４に供給する。

以上説明した構成において、楽器演奏者や歌唱者がステージ１上を歩きながら楽器演奏や歌唱を行うと、演奏音や歌唱音のオーディオ信号がワイヤレスマイクＭから無線信号として送信され、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４によって受信される。そして、測位部１０により、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４における受信電界強度に基づいて、ワイヤレスマイクＭの所在位置が求められ、音像定位制御部３０により、スピーカＳＰ１〜ＳＰ４から出力される音の音像位置がそのワイヤレスマイクＭの所在位置に定位するように、各スピーカに供給する駆動信号のレベル調整が行われる。本実施形態では、このような各スピーカに供給する駆動信号のレベル調整がチャネル毎に、すなわち、ワイヤレスマイクＭ毎に行われる。従って、本実施形態によれば、スピーカＳＰ１〜ＳＰ４から出力される演奏音や歌唱音の音像位置を楽器演奏者や歌唱者の位置に自動的に合わせ、臨場感に富んだ音場を形成することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明には、これ以外にも他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
（１）上記実施形態では、楽器演奏者および歌唱者に、携帯型無線送信装置としてワイヤレスマイクＭを携帯させたが、携帯型無線送信装置はワイヤレスマイクに限定されるものではない。例えば演奏者がオーディオ信号を電気信号として出力する機能を備えた電子楽器を演奏する場合には、その電気信号を無線信号として送信する携帯型無線送信装置を電子楽器に固定してもよい。

（２）上記実施形態では、全てのワイヤレスマイクＭについて、各々により収音されたスピーカ再生音の音像をワイヤレスマイクの所在位置に定位させたが、例えば操作子の操作により、音像定位を行う対象とする１または複数のワイヤレスマイクＭ（例えば歌唱者と特定の楽器）を指定し得るように構成してもよい。

（３）測位部１０により求めたワイヤレスマイクＭの所在位置にスピーカ再生音の音像を定位させることに加えて、特定のワイヤレスマイクＭ（例えば歌唱者のワイヤレスマイクＭ）の所在位置付近に焦点を合わせてスポットライトを照射するように構成してもよい。

（４）上記実施形態では、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４から出力されるオーディオ信号を同一チャネルに対応したもの同士で平均化し、各チャネルのオーディオ信号を生成した。このように平均化する代わりに、例えば、チャネル毎に、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４のうち最も受信電界強度の高いものから出力されるオーディオ信号を、そのチャネルのオーディオ信号として選択するようにしてもよい。あるいは、チャネル毎に、無線受信装置Ｒ１〜Ｒ４のうち受信電界強度が例えば第１位、第２位のものから出力される各オーディオ信号を平均化し、そのチャネルのオーディオ信号としてもよい。

（５）複数チャネルのオーディオ信号を例えば時分割多重などにより多重化し、この多重化された複数チャネルのオーディオ信号を、１つのデジタル無線チャネルを介して送信する手段を歌唱者や楽器演奏者に携帯させるようにしてもよい。

この発明の一実施形態である音場制御装置の設置されたコンサートホールを例示する平面図である。 同音場制御装置の構成を示すブロック図である。 同音場制御装置の音像定位制御部以外の部分の詳細な構成を示すブロック図である。 同音場制御装置の音像定位制御部の詳細な構成を示すブロック図である。

符号の説明

Ｍ…ワイヤレスマイク、Ｒ１〜Ｒ４…無線受信装置、ＳＰ１〜ＳＰ４…スピーカ、１０…測位部、３０…音像定位制御部。

Claims (2)

1. 演奏者または歌唱者に携帯され、演奏音または歌唱音声を表す無線信号を送信する携帯型無線送信装置と、
   前記携帯型無線送信装置から送信される無線信号を受信し、当該無線信号を表す電気信号を出力する、矩形領域の四隅に配置された４つの無線受信装置と、
   前記４つの無線受信装置により受信された各無線信号の受信電界強度の比に基づき、当該無線信号の送信元である携帯型無線送信装置の所在位置を測定する測位手段と、
   各々が矩形領域の四隅に位置するように観客席の周囲に配置された４つのスピーカと、
   前記測位手段によって測定された所在位置に音像位置を有する音が前記複数のスピーカによって出力されるように、前記複数の無線受信装置が出力した電気信号を前記複数のスピーカに振り分けるための重み係数を発生させ、当該電気信号に当該重み係数を乗算することにより前記複数のスピーカを駆動する信号を合成する音像定位制御手段と
   を具備することを特徴とする音場制御装置。
2. 前記携帯型無線送信装置として、各々異なったチャネルの無線信号を送信する複数の携帯型無線送信装置を有し、
   前記複数の無線受信装置は、各々複数チャネルの無線信号を受信可能であり、受信した無線信号を表す電気信号をチャネル毎に出力し、
   前記測位手段および前記音像定位制御手段は、チャネル毎に、前記携帯型無線送信装置の所在位置の測定および前記複数のスピーカを駆動する信号の合成を行うことを特徴とする請求項１に記載の音場制御装置。

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