JP5077100B2 - スピーカアレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用時に複数の置き方を選択可能なスピーカアレイ装置に関する。

従来、スピーカアレイから複数の音声ビームを出力してサラウンドサウンドを再生したり、特定の方向に音声ビームを出力して特定の人だけに音声が聞こえるようにしたりすることができるスピーカアレイ装置があった（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００８−０３５２５１

図１は、従来のスピーカアレイ装置の設置方法を説明するための図である。従来のスピーカアレイ装置１０１は置き方が予め決まっており、特定の面以外の面を下にして使用すると、ユーザの望む方向に音声ビームを放音させることができなかった。そのため、スピーカアレイ装置１０１の置き方は、設置場所にかかわらず固定されており、図１（Ａ）や図１（Ｂ）に示すように、特定の面を下にしてテレビモニタ１０３の上に置いたり、専用棚１０５に取り付けたりするのが一般的であった。

しかし、設置場所や設置条件によっては、特定の面と異なる面を下にして置くことで、使用しやすい場合もある。例えば、スピーカアレイ装置１０１が図１（Ａ）に示したような直方体型で水平方向が長手方向になるように横置きするものの場合、専用棚１０５が無いとテレビモニタ１０４の足が邪魔になり、そのすぐ下にスピーカアレイ装置１０１を置くことができず、また、テレビモニタ１０４が薄型であるために、その上にも置くことができない場合がある。このような場合、図１（Ｃ）に示すように、スピーカアレイ装置１０１を垂直方向が長手方向になるように縦置きできると、テレビモニタ１０４の横に置いて使用することが可能となる。しかしながら、従来のスピーカアレイ装置１０１をこのように設置すると、ユーザの望む方向に音声ビームを放音できないという問題があった。

そこで、本発明は、設置の自由度の高いスピーカアレイ装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。

（１）複数のスピーカユニットが配列され、特定の方向に向けて設置することが可能で、選択可能な複数の設置面を有するスピーカアレイと、
前記設置面として選択される面に応じた音声を前記スピーカアレイから放音するためのパラメータを複数記憶する記憶手段と、
前記設置面として選択される面に応じたパラメータを前記記憶手段から読み出し、前記パラメータに基づいて音声信号の放音タイミングを制御して、各スピーカユニットに音声信号を分配し、前記スピーカアレイから前記設置面に適した所望の音声または音声ビームを放音させる音声信号処理手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、スピーカアレイ装置は、設置時に特定の方向に向ける設置面を複数有している。また、スピーカアレイ装置は、選択された設置面に応じて適切に音声がスピーカアレイから放音させるように、記憶手段に複数のパラメータを記憶している。そして、スピーカアレイ装置は、選択された設置面に応じたパラメータを読み出して、このパラメータに基づいて各スピーカユニットから音声を放音させる。例えば、筐体が直方体のスピーカアレイを床置きするときには、スピーカアレイを設けた面の周囲の４面のいずれかを、床の方向に向けて設置する設置面（底面）として選択可能である。この場合には、記憶手段は少なくとも４つの設置面に対してそれぞれ４種類のパラメータを記憶している。スピーカアレイ装置では、スピーカアレイを設けた面によって、配列されたスピーカユニットの数やピッチなどが異なるが、設置面に応じたパラメータを読み出すことにより、各スピーカユニットから所望の方向に音声または音声ビームを放音することが可能となる。したがって、従来のスピーカアレイ装置は、設置面が１つに固定されており、設置面を変更して別の置き方で使用できなかった。しかし、この発明のスピーカアレイ装置では、複数の面を設置面として用いることができ、その設置状態に応じたパラメータが選択されるので、適切に音声や音声ビームを放音させることができる。

（２）前記記憶手段は、パラメータとして、前記設置面に対しての水平方向と垂直方向の各スピーカユニット数とユニット間距離を記憶する。

この構成においては、スピーカアレイ装置は、前記設置面に対しての水平方向と垂直方向の各スピーカユニット数とユニット間距離をパラメータとして記憶手段で記憶する。したがって、スピーカアレイ装置は、スピーカユニット数とユニット間距離に基づいて音声信号の放音タイミングを制御するので、設置面に適した音声または音声ビームを放音させることができる。

（３）前記音声信号処理手段は、前記設置面が変更されると、音声ビームの経路が変更前後で同様となるように、前記パラメータに基づいて各スピーカユニットの放音タイミングを制御することを特徴とする。

この構成においては、スピーカアレイの設置面の変更前後で、音声ビームの経路が同様となる。したがって、設置面を変更した際に、音声ビームの経路を再設定する必要がなく、ユーザの入力や設定の手間を簡略化できる。

（４）前記音声信号処理手段は、前記設置面が変更されると、音声ビームの焦点位置が変更前後で同様となるように、前記パラメータに基づいて各スピーカユニットの放音タイミングを制御することを特徴とする。

この構成においては、スピーカアレイの設置面の変更前後で、音声ビームの焦点位置が同様となる。したがって、設置面を変更した際に、音声ビームの焦点位置を再設定する必要がなく、音声ビームの放音方向（ベクトル方向）が同じであるため、ユーザは、スピーカアレイ装置の設置状態を変更する際は、音声ビームの焦点位置の再設定が不要となり、容易にスピーカアレイ装置の設置状態を変更できる。

（５）前記スピーカアレイの設置面として選択される面を検出し、前記検出した面に応じた信号を出力する検出手段を備え、
前記音声信号処理手段は、前記検出手段が出力した信号に基づいて、前記記憶手段からパラメータを読み出すことを特徴とする。

この構成においては、設置面が変更されると、検知手段は選択された設置面に応じた信号を出力し、遅延手段は、この信号に基づいてパラメータを記憶手段から読み出す。したがって、スピーカアレイ装置の設置状態が変更されると、選択された設置面に応じたパラメータが自動的に読み出されて、設置状態に応じた音声ビームが放音されるので、ユーザは所望の位置に向けて音声ビームを放音させることができる。

（６）前記音声信号処理手段は、前記スピーカアレイのスピーカユニット毎に音声信号のチャンネルソースを変えている場合、前記設置面が変更されると、前記設置面として選択される面に応じたパラメータを前記記憶手段から読み出して、このパラメータに基づいて各スピーカユニットに入力される音声信号のチャンネルソースを切り替えることを特徴とする。

この構成においては、音声信号処理手段は、スピーカアレイのスピーカユニット毎に音声信号のチャンネルソースを変えている場合、スピーカアレイの設置面として選択される面に応じて、音声信号を分配するスピーカユニットを切り替える。例えば、スピーカアレイからステレオ音声を放音する場合、複数のスピーカユニットを左右２つのブロックに分けて左のブロックからＬｃｈ、右のブロックからＲｃｈの音声を放音させる。この場合、スピーカアレイが直方体型だと、置き方によって縦長となったり横長となったりするため、両ブロックに含まれるスピーカユニットが変化する。そこで、本発明では、このような場合に、各チャンネルの音声を放音させるスピーカユニットを切り替えるので、設置面にかかわらず適切に音声を放音させることができる。

本発明のスピーカアレイ装置は、複数の面から設置面を選択可能であり、設置場所に応じた設置面を選択することで、所望の置き方が可能となり、その置き方によらず、所望の位置に対して音声ビームを放音させることができる。

図２は、本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置の概略構成を示すブロック図である。以下の説明では、スピーカアレイ装置は、一例として、５ｃｈサラウンドシステムとして、５ｃｈの音声ビームを放音させることができるものとする。５ｃｈサラウンドシステムにおいて、フロントの左チャンネルをＬ（Left）ｃｈ、フロントの右チャンネルをＲ（Right）ｃｈ、センタ（中央）チャンネルをＣ（Center）ｃｈ、リアの左チャンネルをＳＬ（Surround Left）ｃｈ、及びリアの右チャンネルをＳＲ（Surround Right）ｃｈと称する。

スピーカアレイ装置１は、信号入力部５１、音声処理部５５と遅延処理部５７からなる音声信号処理部（音声信号処理手段）５３、Ｄ／Ａコンバータ６１−１〜６１−Ｎ、パワーアンプ６３−１〜６３−Ｎ、スピーカユニット６６−１〜６６−Ｎから成るスピーカアレイ６５、赤外線受信部６７、リモートコントローラ（（以下、リモコンと称する。）６８、操作部６９、記憶部７１、設置方向センサ７３、及び制御部７５を備えている。

信号入力部５１は、スピーカアレイ装置１の外部に接続された音声信号出力機器２から出力された音声信号の入力を受け付けるインタフェースである。入力された信号は音声処理部５５へ出力される。なお、音声信号出力機器２としては、ＣＤプレーヤやＤＶＤプレーヤやテレビモニタ（テレビ受像機）などの音声信号を出力する機器が好適である。

音声処理部５５は、信号入力部５１から入力された音声信号をデコードしたり、ユーザＨが選択した音響効果を付加したりして遅延処理部５７に出力する。

遅延処理部５７は、制御部７５から指示があった場合、音声処理部５５から送られてきた音声信号に対して、その指示された時間分、音声信号を出力するタイミングを遅延させて、各スピーカユニット６６−１〜６６−Ｎに音声信号を分配する。これにより、スピーカアレイ６５から音声ビームを放音させる。また、遅延処理部５７は、制御部７５から遅延の指示が無い場合には遅延処理を行わずにそのまま音声信号を各スピーカユニット６６−１〜６６−Ｎに分配する。

スピーカアレイ６５から出力された複数の音声ビームがユーザＨの視聴位置Ｌに到達するまでの経路長は、チャンネル毎に異なる。例えば、センタチャンネルは、視聴位置Ｌに直接到達するので経路長は短い。一方、リアチャンネル（ＳＬｃｈ、ＳＲｃｈ）は、部屋の壁に２回反射してから視聴位置Ｌに到達するので、経路長は長くなる。そこで、遅延処理部５７では、チャンネル毎に遅延時間を設定して、スピーカアレイ６５から出力する複数の音声ビームが同時に視聴位置Ｌへ到達するように出力タイミングを調整している。また、遅延処理部５７は、スピーカアレイ６５から複数の音声ビームが出力されるように、チャンネル毎・スピーカユニット毎に音声の放音タイミングを調整して出力する。

Ｄ／Ａコンバータ６１−１〜６１−Ｎは、遅延処理部５７が出力したデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換して出力する。

パワーアンプ６３−１〜６３−Ｎは、Ｄ／Ａコンバータ６１−１〜６１−Ｎが出力したアナログ音声信号を増幅して出力する。

スピーカアレイ６５は、スピーカユニット６６−１〜６６−Ｎを１つのパネルに、マトリックス状・ライン状・ハニカム状など所定の配列で配置したものである。スピーカユニット６６−１〜６６−Ｎは、パワーアンプ６３−１〜６３−Ｎが増幅した音声信号を音声に変換して放音する。なお、スピーカユニット６６−１〜６６−Ｎの総称やスピーカユニット単体の呼称をスピーカユニット６６と称する。

赤外線受信部６７は、ユーザの操作に応じてリモコン６８から出力された赤外線信号を受信し、その赤外線信号を電気信号に変換して制御部７５に出力する。

リモコン６８は、ユーザがスピーカアレイ装置１に対して所望の設定操作を行うための入力装置である。リモコン６８は、ユーザからのスピーカアレイ装置１に対する設定操作等を受け付けて、その操作に応じた赤外線信号を赤外線受信部６７へ出力する。

操作部６９は、ユーザからのスピーカアレイ装置１に対する設定操作等を受け付けて、その操作に応じた信号を制御部４５に出力する。

記憶部（記憶手段）７１は、スピーカユニットの設定パターン等を記憶している。制御部７５はリモコン６８や操作部６９で受け付けた操作に応じたデータを記憶部７１から読み出す。また、記憶部７１は、音声の遅延時間情報（パラメータ）を記憶する。記憶部７１が記憶するパラメータは、各スピーカユニットの放音タイミングを制御するための情報である。すなわち、パラメータとは、スピーカアレイ６５から音声ビームを放音させるために、各スピーカユニットの放音タイミングを決定するための値である。具体的には、スピーカアレイ６５の設置状態に応じて変化する値である、水平方向と垂直方向におけるスピーカユニットの間隔（距離）やスピーカユニットの個数やスピーカアレイの幅などである。

設置方向センサ（検出手段）７３は、スピーカアレイ装置１（スピーカアレイ６５）の設置方向（設置面）を検出するセンサであり、スピーカアレイ６５の設置方向（設置面）に応じて異なる信号を制御部７５に出力する。設置方向センサ７３としては、例えばジャイロセンサが好適である。

制御部７５は、スピーカアレイ装置１の各部を制御したり演算を行ったりする。

図３は、スピーカアレイにおけるスピーカユニットの配置を示す図であり、（Ａ）はマトリックス状にスピーカを配置した一例、（Ｂ）はハニカム状にスピーカユニットを４列配置した一例、（Ｃ）はハニカム状にスピーカユニットを３列配置した一例である。図４は、スピーカアレイによる音声ビームの放音原理を説明するための図である。

スピーカアレイ６５は、図３に示すように、１つのパネルにおいて複数の小型スピーカユニット６６をマトリックス状・ハニカム状・ライン状といった所定の配列で配置した構成である。

このようなスピーカアレイ６５において、図４に示すように、各スピーカユニットに同じ音声信号を入力し、各スピーカユニットＳＰａ〜ＳＰｅが放音した音声が空間上に設定した焦点Ｆに到達する時刻が一致するように、各スピーカユニットの音声の放音タイミングを調整する。これにより、各スピーカユニットＳＰａ〜ＳＰｅを、あたかもスピーカユニットＳＰａ’・ＳＰｂ’・ＳＰｃ’・ＳＰｄ’・ＳＰｅを、焦点Ｆを中心とする円周上に所定の間隔で配置して、同時に同じ音声信号を放音したかのように、重ね合わせの原理によってその焦点方向に強い指向性を有する音声ビームを放音することができる。

次に、本発明のスピーカアレイ装置の特徴について説明する。図５は、直方体型のスピーカアレイを縦置きした場合、及び横置きした場合を説明するための図である。図５（Ａ）は、スピーカアレイを横置きした状態の正面図、図５（Ｂ）は、スピーカアレイを縦置きした状態の正面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）において点線円で囲んだ部分の拡大図である。図５（Ｄ）は、図５（Ｂ）において点線円で囲んだ部分の拡大図である。図５（Ｅ）は、縦置きと横置きの遅延量の差を示す図である。

ここで、図５を用いて説明したように、スピーカアレイ６５はｎ個のスピーカユニット６６から成るが、説明及び図を簡略化するために、図５にはスピーカユニット６６の個数を１８個に限定した形態を示している。

本発明のスピーカアレイ装置は、床や台の上に設置する際に、下方に向ける設置面（この場合は底面）として、複数の面を選択することが可能であり、スピーカアレイの設置方向を変更することができる。例えば、図５に示したような直方体型のスピーカアレイ装置１の場合、スピーカアレイ６５の各スピーカユニット６６を設けた面６５Ａの周囲の２面６５Ｂまたは６５Ｃを底面として下方に向けて設置することができる。

図５（Ａ）に示すように、スピーカアレイ６５を水平方向が長手方向となるように、面６５Ｂを底面として横置きした場合には、各スピーカユニット６６はマトリックス状（行列状）に縦３個・横６個が配列された状態になる。このとき、スピーカユニット６６の中心の間隔（ピッチ）は、縦方向（垂直方向）が距離ａであり、横方向（水平方向）が距離ｂである。

また、図５（Ｂ）に示すように、スピーカアレイ６５を垂直方向が長手方向となるように縦置きした場合には、スピーカユニット６６はマトリックス状に縦６個・横３個が配列された状態になる。このとき、スピーカユニット６６の間隔（ピッチ）は、縦方向（垂直方向）が距離ｂであり、横方向（水平方向）が距離ａである。

このように、図５に示したスピーカアレイ装置１では、スピーカアレイ６５の各スピーカユニット６６の個数と間隔が縦方向（垂直方向）と横方向（水平方向）で異なる。すなわち、スピーカアレイ６５の幅や高さが置き方により異なる。そのため、スピーカアレイ装置１では、スピーカアレイ６５から音声ビームを放音させる際には、横置きの場合と縦置きの場合とで、それぞれ異なるパラメータを用いて、各スピーカユニットの放音タイミングを制御している。

例えば、図５（Ｃ），（Ｄ）に示すように、スピーカアレイ６５の右端のスピーカユニットの中心を基準点Ｏとして、その基準点Ｏとの関係が同じである座標Ｐ（ｆ，ｅ）が焦点となるように音声ビームを放音させる。この場合、隣接するスピーカユニットの遅延量は、図５（Ｅ）に示すように、スピーカアレイ６５の置き方に応じて変化する。すなわち、図５（Ｃ）の場合は遅延量ｇであるが、図５（Ｄ）の場合は遅延量ｈである。

そのため、スピーカアレイ装置１では、スピーカアレイ６５の置き方（下方に向ける設置面）に応じたパラメータの値を読み出す。続いて、初期設定時にマイクをユーザの聴取位置に設置して検出したユーザ位置情報や、ユーザにより入力されたユーザ位置情報と、前記のパラメータと、を用いて、ユーザに音声ビームが放音されるように音声ビームの放音方向や焦点位置を決定する。そして、各スピーカユニットに分配する音声信号に基づく音声の放音タイミングを調整する。

このように、スピーカアレイ装置１では、設置面に応じたパラメータを記憶部７１で記憶しておく。例えば、上記のように２面を設置面として用いることが可能な場合には、設置面に応じた少なくとも２種類のパラメータを記憶部７１で、記憶しておき、設置面に応じたパラメータが選択されるように構成すると良い。

図６は、設置状態に応じた音声ビームの経路を説明するための図である。図６には、スピーカアレイから放音したＬｃｈの音声ビームが壁面で反射してユーザＨの左耳ＥＬに到達する状態を示している。

次に、本発明のスピーカアレイ装置１は、選択した面を設置面として特定の方向を向くように設置後に、別の面を設置面として選択して設置した場合には、設置面の変更前後で、音声ビームの経路を保持するように設定することが可能である。

例えば、スピーカアレイ装置１のスピーカアレイ６５が直方体型で、図６（Ａ）に示す横置きの状態から、図６（Ｂ）に示す縦置きの状態に変更した場合に、リモコン６８や操作部６９からの入力により、音声ビームの経路を保持するように設定されていると、スピーカアレイ装置１の制御部７５は、音声ビームの経路を保持するように、各スピーカユニットに対する遅延量を設定する。

図６（Ａ），（Ｂ）に示したように、スピーカアレイ６５の幅（スピーカユニット６６の数及びピッチ）は、置き方により異なる。そのため、音声ビームが同じ経路を通過するように設定された場合には、音声ビームの中心のベクトルを保持するように、各スピーカユニットに対する遅延量を設定すると良い。このとき、ユーザＨの聴取位置Ｌにおいて、音声ビームの放音範囲（幅）が変更前後で同様になるように、焦点位置を変更しても良い。なお、図６には、壁面を焦点としている。

次に、スピーカアレイ装置１では、設置面の変更前後で、音声ビームの焦点の座標を保持するように設定することも可能である。この場合には、図６に示したスピーカアレイ６５のように、縦と横の長さやスピーカユニット数等が異なるので、スピーカアレイ６５から放音される音声ビーム幅は、設置状態（設置面）により異なる。そのため、ユーザＨの聴取位置Ｌでは、音声ビームの幅が設置面の変更前後で異なる。しかし、音声ビームのベクトル方向はほぼ同様になるため、音声ビームの幅の違いを無視すると、変更前後でほぼ同様の音響効果が得られる。したがって、上記のように焦点位置を固定することで、設置状態を変更しても、同じ状態を簡易的に実現できる。

このように、縦置きを横置きに変える等、設置面を変更した場合、ビームの中心で回転させるのは難しいので、多少中心のずれによるオフセットが生じる可能性は有る。しかし、このオフセットを無視すると、ほぼ中心で回転したものとみなすことができ、変更前後で同様のビーム経路となる。そのため、変更前後でほぼ同様の音響効果を得ることができる。

ここで、スピーカアレイ装置１では、置き方を変更した際に、上記のように経路や焦点座標を維持して音声ビームを放音するための計算に用いる座標としては、絶対空間座標系と相対空間座標系の２つのいずれかを用いることが可能である。図７は、座標系を説明するための図である。

スピーカアレイ装置１では、図７（Ａ）に示すように、設置状態を変更しても、スピーカアレイ装置の持つ座標軸を変更することで、音声ビームの焦点の絶対空間座標を保持するように設定することができる。

また、図７（Ｂ）に示すように、スピーカアレイの持つ座標軸をそのままにしても良い。例えば、横置きの場合には、スピーカアレイ装置１の長手方向をＸ軸、短手方向をＹ軸、スピーカユニット６６の設置面の前後の方向をＺ軸とする。そして、スピーカアレイ装置１を９０度回転させて縦置きに変更した場合でも、スピーカアレイ装置１の長手方向をＸ軸、短手方向をＹ軸、スピーカユニット６６の設置面の前後の方向をＺ軸とする。このように、座標軸を保持することでスピーカアレイを基準にした相対座標の値は変わらないようにする。

この場合、図７（Ｃ）に示すように、スピーカアレイ装置１の座標軸はそのままにして、焦点座標の位置をＰ（ｘ１，ｙ１)→ Ｐ’(ｙ１，ｘ１）のように、変換することで焦点の相対空間座標を保持することができる。

スピーカアレイ装置１では、図２に基づいて説明したように設置方向センサ７３を備えているので、このセンサで自動的に設置状態（いずれの面が設置面として下方を向いているか）を検出して、記憶部７１からパラメータを読み出すように構成すると良い。この場合には、自動的に設定されるので、ユーザが設定を忘れたために所望の音声ビームが放音されないということがない。

また、ジャイロセンサ等の設置状態を検出するセンサを設けずに、操作部６９に切替えスイッチを設けて、ユーザが設置状態に応じた設定ボタンを手動で選択し、スピーカアレイ装置１が、この選択に応じたパラメータを設定するように構成しても良い。この場合には、センサが不要であるため、部品代を抑制できる。

図８は、立方体型のスピーカアレイ装置の概観図である。次に、図８に示すように、スピーカアレイ装置において、スピーカアレイ６５を設けた面が正方形で、各スピーカユニットの縦横の数とピッチが等しい場合を説明する。この構成のスピーカアレイ装置を９０度回転させて置き方を変更する場合には、スピーカアレイ６５を設けた面の辺の方向をＸ軸及びＹ軸とすると、絶対焦点座標はそのままで各スピーカユニットの遅延量を入れ替えると良い。

図８に示すスピーカアレイ６５は、面６５Ａにおいて９個のスピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ９が、ピッチａで、縦方向（Ｙ方向）に３個ずつ、横方向（Ｘ方向）に３個ずつ配置された構成である。図８（Ａ）に示すように、スピーカアレイ６５の面６５Ｂを設置面としたときには、面６５Ａに配置された各スピーカユニットは、左上から右下にかけて、ＳＰ１，ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４、ＳＰ５、ＳＰ６、ＳＰ７、ＳＰ８、ＳＰ９の順に並んでいるものとする。また、このときの各スピーカユニットの遅延量を、図８（Ｃ）に示す遅延量テーブル（行列）のように設定する。すなわち、各スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰ９の遅延量をｔ１〜ｔ９とする。

この状態から、スピーカアレイ６５を時計回りに９０度回転させると、図８（Ｂ）に示すように面６５Ｃが設置面となる。このとき、各スピーカユニットは、面６５Ａの左上から右下にかけて、ＳＰ７、ＳＰ４、ＳＰ１、ＳＰ８、ＳＰ５、ＳＰ２、ＳＰ９、ＳＰ６、ＳＰ３の順に並ぶ。

このように、スピーカアレイ６５を図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）に回転させた場合、スピーカユニットＳＰ１がスピーカユニットＳＰ７に置き換わることになる。同様に、ＳＰ２がＳＰ４に、ＳＰ３がＳＰ１に、ＳＰ４がＳＰ８に、ＳＰ５がＳＰ５に、ＳＰ６がＳＰ２に、ＳＰ７がＳＰ９に、ＳＰ８がＳＰ６に、ＳＰ９がＳＰ３にそれぞれ置き換わることになる。そのため、図８（Ｄ）に示すように、スピーカユニットＳＰ７に、スピーカユニットＳＰ１に割り当てていた遅延量ｔ１を割り当てる。同様に、ＳＰ４にｔ２を、ＳＰ１にｔ３を、ＳＰ８にｔ４を、ＳＰ５にはそのままｔ５を、ＳＰ２にｔ６を、ＳＰ９にｔ７を、ＳＰ６にｔ８を、ＳＰ３にｔ９をそれぞれ割り当てる。

したがって、図８（Ｂ）に示したようにスピーカアレイ６５を時計回りに９０度回転させたときの遅延量テーブルは、図８（Ｄ）に示す行列のようになる。すなわち、図８（Ｃ）に示した行列の各要素を反時計回りに９０度回転させた配列となるように、各スピーカユニットの遅延量を入れ替えたものになる。

また、前記の図５に基づいた説明では、スピーカアレイ６５の設置面が面６５Ｂと面６５Ｃの２面の場合について説明したが、さらに面６５Ｄと面６５Ｅを選択可能な設置面としても良い。このように設置面が４面の場合には、各設置面に応じたパラメータを記憶部７１で記憶するようにしても良いが、以下のようにすることも可能である。すなわち、スピーカアレイ装置１が図５に示したような線対称の形状の場合には、以下のようにすることも可能である。図５（Ａ）に示す面６５Ｄを底面として設置した場合には、面６５Ｂに対して天地を逆にして設置したことになるので、面６５Ｂを底面として設置するときのパラメータを読み出して、焦点位置の座標の極性を入れ替えると良い。同様に、スピーカアレイ６５の面６５Ｅを底面として設置した場合には、面６５Ｃを底面として設置するときのパラメータを読み出して、焦点位置の座標の極性を入れ替えると良い。例えば、焦点位置が（Ｘ１，Ｙ１）の場合には、焦点位置を（−Ｘ１，−Ｙ１）とすると良い。

このようにすることで、記憶部７１に記憶させるパラメータを抑制することができる。

図９は、ステレオ音声を放音させるスピーカアレイの正面図である。次に、スピーカアレイ装置１では、スピーカアレイ６５のスピーカユニット６６毎に音声信号のチャンネルソースを変えるように制御することで、スピーカアレイ６５からステレオ音声を放音させることができる。この場合には、図９に示すように、スピーカアレイ６５の中央部分の区分線Ｋで、複数のスピーカユニット６６をほぼ同数になるように、２つブロックに分割する。そして、向かって左側のスピーカユニット６６のブロックからＬｃｈの音声を放音させ、向かって右側のスピーカユニット６６のブロックからＲｃｈの音声を放音させる。

また、図９（Ｂ）に示すように、スピーカアレイ６５を横置きした場合には、同様に、中央部分の区分線で、複数のスピーカユニット６６をほぼ同数になるように、２つのブロックに分割する。そして、向かって左側のスピーカユニット６６のブロックからＬｃｈの音声を放音させ、向かって右側のスピーカユニット６６のブロックからＲｃｈの音声を放音させる。

このように、スピーカアレイ装置１においてステレオ音声を放音させる場合には、設置方向により、各スピーカユニット６６に入力するチャンネルの音声が異なる。そのため、音声信号処理部５３の遅延処理部５７では、スピーカアレイ６５の設置状態（設置面）に応じて、チャンネル毎に音声信号を出力するスピーカユニットを切り替える。なお、スピーカユニットを切り替えるためのパラメータは、記憶部７１に記憶させておき、必要に応じて読み出すようにすると良い。

図１０は、スピーカアレイから音声ビームを放音させる状態を示すイメージ図である。次に、スピーカアレイ装置１では、図１０に示すように、置き方によって音声ビームの放音方向を変えることができる。すなわち、図１０（Ａ）に示すように、水平方向が長手方向になるように横置きした場合には、視聴位置に音声ビームが到達するように、従来と同様に、部屋の壁に音声ビームを反射させるように設定することができる。また、図１０（Ｂ）に示すように、垂直方向が長手方向となるように縦置きした場合には、視聴位置に音声ビームが到達するように、天井や床に音声ビームを反射させるように設定することができる。いずれの場合も、記憶部７１にパラメータを予め記憶させておき、設置状態（設置面）に応じたパラメータを読み出して、各スピーカユニット６６に対して遅延量を設定して、スピーカアレイ６５から音声ビームを放音させるように設定すると良い。

次に、スピーカアレイ装置１をモニタと一体的に構成した例を説明する。図１１は、モニタとスピーカアレイが一体化した装置の概観図である。図１１に示すように、スピーカアレイ装置１’をモニタ３’と一体的に構成することも可能である。この構成では、装置の回転中心がモニタ３’側にあり、スピーカアレイ装置１’の中心からは距離が離れており、装置全体を回転させて、例えば図１１（Ａ）の状態から図１１（Ｂ）の状態に置き方を変更すると、変更前後で、スピーカアレイ装置１’の中心座標が大きく異なる。そのため、この場合には、置き方を変更する際の回転中心Ｏと、スピーカアレイ６５の中心Ｓとの距離（オフセット値）Ｍを記憶部７１に記憶させておく。そして、モニタ一体型のスピーカアレイ装置の置き方を変えた場合には、その設置状態（設置面）に応じて、座標をオフセットさせるように構成すると良い。

次に、スピーカアレイ装置の置き方（設置面）を変更したときの処理動作を説明する。図１２は、スピーカアレイ装置の処理を説明するためのフローチャートである。以下の説明では、スピーカアレイ装置１が初期設置面の設定を終了し音声を放音している状態で、また設置方向センサ７３を備えている場合について説明する。

スピーカアレイ装置１の制御部７５は、一定の間隔で設置面の変更が有るか否かを確認する。設置面の変更が無い場合には（ｓ１：Ｎ）、次に、音声信号の入力が有るか否かを確認する。入力が有る場合には（ｓ５：Ｙ）、ユーザの視聴位置に対して音声ビームを放音（出射）する（ｓ６）。そして、音声信号の入力が終了すると（ｓ７：Ｙ）、ステップｓ１の処理を行う。

一方、音声信号の入力が無い場合には、ステップｓ１の処理を行う。

また、制御部７５は、センサ７３から信号が出力されて設置面が変更されたことを検出すると（ｓ１：Ｙ）、変更後の設置面に対応するパラメータ（設定値）を記憶部７１から読み出す（ｓ２）。続いて、制御部７５は、このパラメータと、事前に入力されているユーザの視聴位置情報と、に基づいて、音声ビームの放音方向や焦点位置を決定する（ｓ３）。そして、制御部７５は、各スピーカユニット６６に対して遅延量（放音タイミング）を設定する（ｓ４）。そして、ステップｓ５以降の処理を行う。

なお、以上の説明では、直方体型のスピーカアレイ装置１を例に挙げて説明したが、スピーカアレイ装置１は、例えば、多角柱形状や円柱形状などであっても良い。このような形状の場合にも、センサで設置状態（設置面）を検出して、その設置面に応じたパラメータを記憶部７１から読み出すように構成すると良い。これにより、置き方を変更しても、適正に音声ビームを放音させることができる。さらにこの場合、設置面変更は９０度に限ることはない。

また、以上の説明では、スピーカアレイ装置１を床や台の上に置く場合を説明したが、これに限らず、例えば、スピーカアレイ装置１を天井に取り付けるようにしても良い。この場合には、部屋のいずれかの方向、例えば部屋の出入り口の方向に向けて設置する面を設置面として、スピーカアレイ装置を天井に取り付けると良い。

従来のスピーカアレイ装置の設置方法を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置の概略構成を示すブロック図である。 スピーカアレイにおけるスピーカユニットの配置を示す図である。 スピーカアレイによる音声ビームの放音原理を説明するための図である。 直方体型のスピーカアレイを縦置きした場合、及び横置きした場合を説明するための図である。 設置状態に応じた音声ビームの経路を説明するための図である。 座標系を説明するための図である。 立方体型のスピーカアレイ装置の概観図である。 ステレオ音声を放音させるスピーカアレイの正面図である。 スピーカアレイから音声ビームを放音させる状態を示すイメージ図である。 モニタとスピーカアレイが一体化した装置の概観図である。 スピーカアレイ装置の処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１…スピーカアレイ装置 ２…音声信号出力機器 ３…モニタ ４５…制御部 ５１…信号入力部 ５３…音声信号処理部 ５５…音声処理部 ５７…遅延処理部 ６１…Ｄ／Ａコンバータ ６３…パワーアンプ ６５…スピーカアレイ ６６…スピーカユニット ６７…赤外線受信部 ６８…リモコン ６９…操作部 ７１…記憶部 ７３…設置方向センサ ７５…制御部 １０１…スピーカアレイ装置 １０３，１０４…テレビモニタ １０５…専用棚

Claims (6)

1. 複数のスピーカユニットが配列され、特定の方向に向けて設置することが可能で、選択可能な複数の設置面を有するスピーカアレイと、
   前記設置面として選択される面に応じた音声を前記スピーカアレイから放音するためのパラメータを複数記憶する記憶手段と、
   前記設置面として選択される面に応じたパラメータを前記記憶手段から読み出し、前記パラメータに基づいて音声信号の放音タイミングを制御して、各スピーカユニットに音声信号を分配し、前記スピーカアレイから前記設置面に適した所望の音声または音声ビームを放音させる音声信号処理手段と、
   を備えたスピーカアレイ装置。
2. 前記記憶手段は、パラメータとして、前記設置面に対しての水平方向と垂直方向の各スピーカユニット数とユニット間距離を記憶する請求項１に記載のスピーカアレイ装置。
3. 前記音声信号処理手段は、前記設置面が変更されると、音声ビームの経路が変更前後で同様となるように、前記パラメータに基づいて各スピーカユニットの放音タイミングを制御する請求項１または２に記載のスピーカアレイ装置。
4. 前記音声信号処理手段は、前記設置面が変更されると、音声ビームの焦点位置が変更前後で同様となるように、前記パラメータに基づいて各スピーカユニットの放音タイミングを制御する請求項１乃至３のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。
5. 前記スピーカアレイの複数の面から設置面を検出し、前記検出した面に応じた信号を出力する検出手段を備え、
   前記音声信号処理手段は、前記検出手段が出力した信号に基づいて、前記記憶手段からパラメータを読み出す請求項１乃至４のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。
6. 前記音声信号処理手段は、前記スピーカアレイのスピーカユニット毎に音声信号のチャンネルソースを変えている場合、前記設置面が変更されると、前記設置面として選択される面に応じたパラメータを前記記憶手段から読み出して、このパラメータに基づいて各スピーカユニットに入力される音声信号のチャンネルソースを切り替える請求項１乃至５のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。

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