JP5082541B2 - Loudspeaker - Google Patents

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Description

この発明は、所定の拡声エリアに目的の音声信号を拡声して放音する拡声装置関する。 The present invention relates to a loudspeaker device that emits sound loud the desired audio signal to a predetermined loudspeaker area.

病院のロビー等の多人数が集まる公衆の場所に音声を放音する装置が実用化されており、その公衆の場所のうち特定の方向に向けて音声をビーム状に放音するためのアレイ型のスピーカ装置も提案されている(たとえば特許文献1)。   A device that emits sound to a public place where a large number of people gather, such as a hospital lobby, has been put to practical use, and an array type is used to emit sound in a beam shape toward a specific direction in the public place. A speaker apparatus has also been proposed (for example, Patent Document 1).

特開2005−173137号公報JP 2005-173137 A

病院のロビーにおいて拡声出力される音声は、たとえば患者の診察のための呼び出し等であるため、個人情報保護の観点からロビー全体に聞こえてしまうことは好ましくない。   Since the voice output in the lobby of the hospital is, for example, a call for a patient's examination, it is not preferable that the voice is heard by the entire lobby from the viewpoint of protecting personal information.

上記のように、音声を一方向に集中してビーム状に放音するアレイスピーカ型の拡声装置も実用化されているが、このビーム状に放音される音声は、一点だけで明瞭に聞こえるものではなく、その放音ビーム方向全体で明瞭に聞こえるものであり、また、病院のロビー等全体が静かな場所であれば、ビーム状に放音してもその音声がエリア全体で明瞭に聞こえてしまうという問題点があった。   As described above, an array speaker type loudspeaker that concentrates sound in one direction and emits it in the form of a beam has also been put into practical use, but the sound emitted in the form of a beam can be heard clearly only at one point. If the whole area of the hospital lobby, etc. is quiet, the sound can be heard clearly throughout the area even if the beam is emitted. There was a problem that it was.

この発明は、特定の目標点以外では、目的音声が明瞭に聞こえないようにした拡声装置提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a loudspeaker that prevents a target voice from being clearly heard except at a specific target point.

この発明は、拡声エリア内または近傍の複数地点に配置された複数のスピーカと、拡声したい音声信号である目的音声信号を入力する音声信号入力部と、前記目的音声信号を前記複数のスピーカの各々に供給するタイミングをそれぞれ独立した遅延時間で遅延させたのち各スピーカに供給することにより、前記複数のスピーカから放音された前記目的音声信号の音波の到達タイミングを特定の目標点で一致させる遅延部と、前記複数のスピーカに、前記目標点以外の場所で前記目的音声信号をマスキングするマスク音声信号を供給するマスク音声信号供給部と、を備えたことを特徴とする。 The present invention relates to a plurality of speakers arranged at a plurality of points in or near a loudspeaker area, a sound signal input unit for inputting a target sound signal that is a sound signal to be amplified, and the target sound signal to each of the plurality of speakers. A delay for matching the arrival timings of the sound waves of the target audio signals emitted from the plurality of speakers at a specific target point by delaying the timing to be supplied to each of the speakers and then supplying them to each speaker. And a mask audio signal supply unit for supplying a mask audio signal for masking the target audio signal at a place other than the target point to the plurality of speakers .

この発明では、目標点で目的音声信号の音波の到達タイミングが一致するように、複数のスピーカの各々に供給タイミングが遅延される。これにより、目標点では、各スピーカから到来する目的音声信号の音波のタイミングが一致するため、目的の音声が信号レベルが高く明瞭に聞こえ、目標点以外の地点では、各スピーカから到来する目的音声信号の音波のタイミングがずれるため、信号レベルが高くならないうえにずれて聞こえるため明瞭度が低下し、音声の内容が聞き取りづらくなる。これにより、目標点のみで目的の音声を高ゲイン・高明瞭度で聞かせることができる。   In the present invention, the supply timing is delayed to each of the plurality of speakers so that the arrival timing of the sound wave of the target audio signal matches at the target point. As a result, the target sound signal coming from each speaker at the target point has the same sound wave timing, so the target sound can be heard clearly with a high signal level, and the target sound coming from each speaker at a point other than the target point. Since the timing of the sound wave of the signal is shifted, the signal level does not increase and the sound is heard shifted and the intelligibility is lowered, making it difficult to hear the content of the voice. Thereby, the target voice can be heard with high gain and high clarity only at the target point.

上記発明において、前記マスク音声信号供給部は、前記マスク音声信号として、前記複数のスピーカの各々に、それぞれ相関のない異なる信号を給するものであってもよい。また、記それぞれ相関のない異なる信号として、それぞれ異なるランダム信号を用いてもよい In the above invention, the mask audio signal supply unit, said as a mask speech signal, to each of the plurality of speakers may be one, respectively without different signals correlated to test paper. Moreover, as the pre-Symbol no different signal correlated respectively, may use different random signals, respectively.

それぞれ相関のない信号は、それらを合成しても、位相が一致して振幅が大きくなったり、位相がずれて振幅が小さくなったりすることがない。そこで、このようなそれぞれ相関のない信号を各スピーカから出力することにより、拡声エリア全体に場所による信号レベルの変動が小さいほぼ一定レベルの定常音を流すことができ、これをマスク音声として目標点以外の地点での目的音声信号の明瞭度を低下させることができる。なお、複数の信号間の無相関性はランダム信号が最も高い。   Signals that are not correlated with each other, even if they are combined, do not have the same phase and increase in amplitude, or the phase is shifted and the amplitude does not decrease. Therefore, by outputting such uncorrelated signals from each speaker, an almost constant level steady sound with small signal level fluctuations depending on location can be made to flow through the entire loudspeaker area, and this can be used as a target point as a mask sound. The intelligibility of the target speech signal at a point other than can be reduced. A random signal has the highest decorrelation between a plurality of signals.

上記発明において、前記マスク音声信号供給部が、前記マスク音声信号として、周期信号を供給し、前記目標点で前記周期信号の信号レベルが極小値となるように、前記各スピーカに供給する前記周期信号を処理する処理手段をさらに備えてもよい。 In the above invention, the mask audio signal supply unit supplies a periodic signal as the mask audio signal, and supplies the periodic signals to the speakers so that the signal level of the periodic signal becomes a minimum value at the target point. Processing means for processing the signal may be further provided .

マスク音声信号としてそれぞれ相関のない信号を用いることもできるが、それぞれ相関のない音声は、聴取者にとって耳障りな場合が多い。そこで、この発明では、各スピーカから同じ音声信号を流すようにした。同じ音声信号としては、たとえば波の音などの環境音を用いればよく、これにより、目的音声信号をマスクするためのマスク音声信号が拡声エリア全体に所定レベルで流れていても、聴取者が耳障りに感じることがなくなる。   Although uncorrelated signals can be used as the mask sound signals, uncorrelated sounds are often harsh to the listener. Therefore, in the present invention, the same audio signal is sent from each speaker. As the same audio signal, for example, an environmental sound such as a wave sound may be used, so that even if the mask audio signal for masking the target audio signal flows at a predetermined level throughout the loudspeaker area, the listener may be disturbed. You don't feel anymore.

また、同じ音声信号は完全な相関性を有するため、各スピーカから放音される音声のタイミングや周波数特性を調整することにより、特定の地点(目標点)の信号レベルを他の地点に比べて小さく(極小値)に制御し、且つ、それ以外の地点の信号レベルをマスク音声として機能する程度の信号レベルである所定値に制御することができる。これにより、拡声エリア全体に所定の信号レベルでマスク音声を流しつつ、目標点におけるマスク音声の信号レベルを他の地点の信号レベルよりも低下させて目的音声をより聞き取り易くすることができる。   Also, since the same audio signal has complete correlation, the signal level at a specific point (target point) can be compared with other points by adjusting the timing and frequency characteristics of the sound emitted from each speaker. It can be controlled to a small value (minimum value), and the signal level at other points can be controlled to a predetermined value that is a signal level that functions as mask sound. As a result, it is possible to make the target voice easier to hear by lowering the signal level of the mask voice at the target point to be lower than the signal level at other points while flowing the mask voice at a predetermined signal level throughout the loudspeaker area.

上記発明において、複数の目標点に対応して前記遅延時間を記憶する遅延時間記憶部を備え、前記遅延部は、目標点が指定されたとき、この指定された目標点で音波の到達タイミングを一致させる遅延時間で前記目的音声信号を遅延させるものであってもよい。 In the above invention, a delay time storage unit that stores the delay time corresponding to a plurality of target points is provided, and when the target point is designated, the delay unit determines the arrival timing of the sound wave at the designated target point. The target audio signal may be delayed by a delay time to be matched .

この発明によれば、目的の音声信号(目的音声信号)が、目標点のみでタイミングが一致するように2次元または3次元配置されたスピーカから放音されるため、目標点では位相が一致して明瞭に聞き取ることができるとともに、目標点以外では位相・タイミングがずれて明瞭度が低下し、聞き取ることができない。これにより、目的音声信号を目標点のみで聞き取らせることができる。   According to the present invention, since the target audio signal (target audio signal) is emitted from the speakers arranged two-dimensionally or three-dimensionally so that the timing is matched only at the target point, the phase is matched at the target point. In addition to the target point, the phase / timing is shifted and the degree of intelligibility is reduced at points other than the target point. Thereby, the target voice signal can be heard only at the target point.

また、この発明では、ランダム信号やマスク音声信号で拡声エリア全体を充たすことにより、目的音声信号のタイミングが一致して音圧レベルが高くなっている目標点以外のエリアでは、上記ランダム信号やマスク音声信号に対して目的音声信号のレベルが低下するため、すなわちS/N比が低下するため、目標点以外で目的音声信号をより聞き取り難くすることができる。   Further, in the present invention, by filling the entire loudspeaker area with a random signal or mask audio signal, the random signal or mask is used in areas other than the target point where the timing of the target audio signal coincides and the sound pressure level is high. Since the level of the target voice signal is lowered with respect to the voice signal, that is, the S / N ratio is lowered, the target voice signal can be made more difficult to hear except at the target point.

図面を参照してこの発明の実施形態について説明する。
図1は、この発明の第1の実施形態である拡声装置のブロック図である。また、図2は、同拡声装置のスピーカの配置例を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a loudspeaker according to a first embodiment of the present invention. Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the speaker of the same loudspeaker.

図2に示すように、この拡声装置では、各スピーカ20−1〜nは、アレイスピーカのようにライン状ではなく、病院のロビー等の拡声した音声を到達させたいエリア(以下、拡声エリアという。)に広く2次元または3次元に配置されている。各スピーカ20−1〜nは、どのように配置されてもどの方向に向けて設置されてもよいが、拡声エリア7の周囲に配置され、拡声エリア7の中央に向けて設置されることが好ましい。また、スピーカ20−1〜nは、天井に埋め込まれていてもよい。   As shown in FIG. 2, in this loudspeaker, each of the speakers 20-1 to 20-n is not in a line shape like an array speaker, but an area in which a loud voice such as a hospital lobby is desired to reach (hereinafter referred to as a loudspeaker area). .) Is widely arranged in two or three dimensions. The speakers 20-1 to 20-n may be arranged in any direction regardless of the arrangement, but may be arranged around the loudspeaker area 7 and installed toward the center of the loudspeaker area 7. preferable. The speakers 20-1 to 20-n may be embedded in the ceiling.

図1において、各スピーカ20−1〜nには、それぞれ拡声装置1の拡声ユニット10−1〜nが接続されている。各拡声ユニット10は、FIRフィルタ11、フィルタ係数テーブル12、ランダムノイズ発生部13、加算器14および出力アンプ15を有している。   In FIG. 1, the loudspeaker units 10-1 to 10-n of the loudspeaker 1 are connected to the speakers 20-1 to n, respectively. Each loudspeaker unit 10 includes an FIR filter 11, a filter coefficient table 12, a random noise generator 13, an adder 14, and an output amplifier 15.

FIRフィルタ11には、目的音声信号入力部2から目的音声信号が入力される。目的音声信号とは、病院の呼び出しアナウンス等の対象者に聴かせたい音声信号である。また、フィルタ係数テーブル12には、目標点指定信号入力部3から目標点指定信号が入力される。フィルタ係数テーブル12は、入力された目標点指定信号に基づき、その目標点に対応するフィルタ係数をFIRフィルタ11にセットする。   The target audio signal is input from the target audio signal input unit 2 to the FIR filter 11. The target voice signal is a voice signal that the target person wants to listen to, such as a hospital call announcement. Further, a target point designation signal is input from the target point designation signal input unit 3 to the filter coefficient table 12. The filter coefficient table 12 sets a filter coefficient corresponding to the target point in the FIR filter 11 based on the input target point designation signal.

この目標点指定信号に基づくフィルタ係数のFIRフィルタ11へのセットは、全ての拡声ユニット10−1〜nで行われる。各拡声ユニット10−1〜nが目的音声信号をFIRフィルタ11でフィルタリングしてスピーカ20−1〜nに出力することにより、スピーカ20−1〜nから放音された目的音声は、目標点指定信号で指定された目標点でタイミングが揃うとともに、全ての周波数成分の位相が揃うため周波数特性がフラットになり、その目標点に居る利用者に明瞭に目的音声を聴かせることができる。   Setting of the filter coefficient based on the target point designation signal to the FIR filter 11 is performed by all the loudspeaker units 10-1 to 10-n. Each of the sound amplifying units 10-1 to 10-n filters the target voice signal with the FIR filter 11 and outputs the target voice signal to the speakers 20-1 to 20-n, whereby the target voices emitted from the speakers 20-1 to 20-n are designated as target points. Since the timing is aligned at the target point specified by the signal and the phases of all frequency components are aligned, the frequency characteristics are flat, and the user at the target point can hear the target voice clearly.

また、目標点以外の場所では、各スピーカ20−1〜nから放音された音声信号が、位相(タイミング)がずれて到達するため、合成された音声の明瞭度が低く、その内容を聞き取ることができない。なお、目標点以外の場所タイミングがずれた信号が合成されるため周波数特性を評価することはできない。   Further, since the sound signals emitted from the speakers 20-1 to 20-n arrive at positions other than the target points with a phase (timing) shifted, the intelligibility of the synthesized speech is low and the contents are heard. I can't. It should be noted that the frequency characteristics cannot be evaluated because the signals other than the target point are shifted in place timing.

また、スピーカ20−1〜nがアレイ状(1次元)でなく、2次元または3次元配置されているため、各スピーカ20−1〜nから放音された音声信号のタイミングが一致して明瞭度の高い音声が合成される場所は、点状の狭い領域となる(アレイ状では線状の領域となる)。これにより、この点状の狭い領域のみに内容が理解できるような明瞭な音声を到達させ、それ以外の領域には、内容が理解できないような明瞭度の低い音声を到達させることができる。   In addition, since the speakers 20-1 to 20-n are arranged in a two-dimensional or three-dimensional manner instead of an array (one-dimensional), the timings of the sound signals emitted from the speakers 20-1 to 20-n are consistent and clear. The place where high-quality speech is synthesized is a narrow dot-like region (a linear region in the array shape). As a result, a clear voice whose contents can be understood can be reached only in this dotted narrow area, and a low-clarity voice whose contents cannot be understood can be reached in the other areas.

なお、各スピーカ20−1〜nから目標点に到達する音声のタイミングを一致させるのみであれば(周波数特性を制御しないのであれば)、FIRフィルタ11に代えて遅延回路を設ければよい。この場合フィルタ係数テーブル12に代えて遅延時間テーブルを設ける。   Note that a delay circuit may be provided in place of the FIR filter 11 if only the timings of the voices reaching the target points from the speakers 20-1 to 20-n are matched (if the frequency characteristics are not controlled). In this case, a delay time table is provided instead of the filter coefficient table 12.

また、この実施形態では、各拡声ユニット10−1〜nにおいて、FIRフィルタ11を通過した目的音声信号にランダムノイズを加算している。ランダムノイズはランダムノイズ発生部13が発生し、信号の加算は加算器14が行う。   Further, in this embodiment, random noise is added to the target audio signal that has passed through the FIR filter 11 in each of the sound amplifying units 10-1 to 10-n. Random noise is generated by a random noise generator 13, and signals are added by an adder 14.

ランダムノイズは、各拡声ユニット10−1〜nにおいて、各スピーカ20−1〜n別に独立して発生しているため、それぞれのスピーカ20−1〜nから入力されるランダムノイズには全く相関性がなく、振幅のRMS値は、同音量で加算されたと仮定した場合は√n倍になる。たとえばスピーカの数を8個とすると√8倍となる。一方、目的音声は、全てのスピーカ20−1〜nから同じ音声が放音されているため、完全に位相が一致すると振幅は音圧比はn倍となり、スピーカの数を8個とすると8倍となる。このように、n(>1)個のスピーカから目標点で位相が一致する目的音声信号とランダムノイズを出力すると、20Log(n/√n)=20Log(√n)だけ、スピーカが1個のときに対してS/N比を向上させることができる。すなわち、スピーカが8個であれば、20Log(√8)=10Log8≒9となり、S/N比を9dB向上させることができる。   Since random noise is generated independently for each of the speakers 20-1 to 20-n in each of the loudspeaker units 10-1 to 10-n, the random noise is completely correlated with the random noise input from each of the speakers 20-1 to 20-n. The RMS value of the amplitude is √n times when it is assumed that the RMS values are added at the same volume. For example, if the number of speakers is 8, it becomes √8 times. On the other hand, since the same sound is emitted from all the speakers 20-1 to 20 -n, the amplitude becomes a sound pressure ratio n times when the phases completely coincide, and the number of speakers is 8 when the number of speakers is 8. It becomes. In this way, when n (> 1) speakers output a target audio signal and a random noise whose phases coincide with each other at the target point, one speaker is provided by 20 Log (n / √n) = 20 Log (√n). The S / N ratio can be improved over time. That is, if there are eight speakers, 20 Log (√8) = 10 Log 8≈9, and the S / N ratio can be improved by 9 dB.

図1のフィルタ係数テーブル12には、複数の目標点8に対応するフィルタ係数が記憶されるが、このフィルタ係数は図3に示す方式で測定される。スピーカ20−1〜nを、図2に示すように、図1の拡声装置を稼働させるときと同じ配置で設置する。そして、マイク5を目標点8に設置する。各拡声ユニット10−1〜nにおいては、FIRフィルタ11に代えてアクティブフィルタ18を接続し、マイク5の入力を増幅する入力アンプ16、入力アンプ16から入力された音声信号とスピーカ20に供給される音声信号との差分に基づいてアクティブフィルタ18のフィルタ係数を演算する演算部17を設ける。すなわち、演算部17とアクティブフィルタ18で適応フィルタを構成する。この状態で目的音声信号入力部2から目的音声信号を入力する。このときの目的音声信号は、フィルタ係数を決定するための音声信号であるため、一定時間持続する音声信号であればどのような音声信号でもよい。なお、この測定時にはランダムノイズ発生部13は、動作を停止させランダムノイズを発生しないようにする。目的音声信号の入力により、各スピーカ20−1〜nから一定時間目的音声が放音され、その音声が目標点8に設置されたマイク5から収音されると、各収音ユニット10−1〜nにおいて、演算部17によって、その収音した音声信号とアクティブフィルタ18を通過してスピーカ20に供給される音声信号との差分に基づくフィルタ係数が演算される。この、各拡声ユニット10−1〜nの演算部17で演算されたフィルタ係数が、そのときの目標点8に対応する各スピーカ20−1〜nのフィルタ係数である。このフィルタ係数を各拡声ユニット10−1〜nのフィルタ係数テーブル12に登録する。   In the filter coefficient table 12 of FIG. 1, filter coefficients corresponding to a plurality of target points 8 are stored, and these filter coefficients are measured by the method shown in FIG. As shown in FIG. 2, the speakers 20-1 to 20-n are installed in the same arrangement as when the loudspeaker of FIG. 1 is operated. Then, the microphone 5 is installed at the target point 8. In each of the sound amplifying units 10-1 to 10 -n, an active filter 18 is connected instead of the FIR filter 11, an input amplifier 16 that amplifies the input of the microphone 5, a sound signal input from the input amplifier 16, and a speaker 20. A calculation unit 17 is provided for calculating the filter coefficient of the active filter 18 based on the difference from the audio signal. That is, the arithmetic unit 17 and the active filter 18 constitute an adaptive filter. In this state, the target voice signal is input from the target voice signal input unit 2. Since the target audio signal at this time is an audio signal for determining the filter coefficient, any audio signal may be used as long as the audio signal lasts for a certain period of time. During this measurement, the random noise generator 13 stops the operation so as not to generate random noise. When the target voice signal is input, the target voice is emitted from each of the speakers 20-1 to 20-n for a certain period, and when the voice is collected from the microphone 5 installed at the target point 8, each sound collection unit 10-1 In ~ n, the calculation unit 17 calculates a filter coefficient based on the difference between the collected audio signal and the audio signal that passes through the active filter 18 and is supplied to the speaker 20. The filter coefficients calculated by the calculation units 17 of the sound amplification units 10-1 to 10-n are the filter coefficients of the speakers 20-1 to 20-n corresponding to the target point 8 at that time. This filter coefficient is registered in the filter coefficient table 12 of each of the loud sound units 10-1 to 10-n.

以上の処理を複数の目標点8について実行し、演算されたフィルタ係数をそのときの目標点8の位置と対応づけてフィルタ係数テーブル12に登録しておく。これにより、図1の構成において、目標点指定情報入力部3から目標点指定情報が入力されたとき、その目標点指定情報に対応するフィルタ係数が、フィルタ係数テーブル12から読み出されてFIRフィルタ11に設定される。   The above processing is executed for a plurality of target points 8, and the calculated filter coefficient is registered in the filter coefficient table 12 in association with the position of the target point 8 at that time. Thereby, in the configuration of FIG. 1, when the target point designation information is input from the target point designation information input unit 3, the filter coefficient corresponding to the target point designation information is read from the filter coefficient table 12, and the FIR filter 11 is set.

なお、この実施形態では、各拡声ユニット10−1〜nにランダムノイズ発生部13を設け、各スピーカ20−1〜nから目的音声に加えてランダムノイズを放音するようにしているが、目的音声は、タイミングずれにより目標点8以外での明瞭度が低下するため、ランダムノイズの放音およびランダムノイズ発生部13の構成は必須ではない。   In this embodiment, each of the loudspeaker units 10-1 to 10-n is provided with a random noise generating unit 13 so as to emit random noise from each of the speakers 20-1 to 20-n in addition to the target voice. Since the intelligibility of speech is reduced at timings other than the target point 8 due to a timing shift, the configuration of the random noise emission and the random noise generator 13 is not essential.

<<第2の実施形態>>
上記実施形態では、マスク音声としてランダムノイズを出力したが、周期性のある音声を出力するようにしてもよい。
図4〜図6を参照して、この発明の第2の実施形態について説明する。この実施形態では、拡声エリアに対して、マスク音声としてランダムノイズに代えて、周期性のある音声を出力する。
<< Second Embodiment >>
In the above embodiment, random noise is output as the masked sound, but periodic sound may be output.
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a periodic voice is output as a mask voice instead of random noise for the loudspeaker area.

すなわち、上記第1の実施形態では、各スピーカ20−1〜nから目的音声以外にランダムノイズを放音して、目標点8以外で目的音声をマスクするようにしている。この構成では、拡声エリア7全体が、マスク音であるランダムノイズで充たされるため、必ずしも快適とは言えなかった。また、目的音声は、同期加算による合成によって目標点8における音圧レベルが上昇することにより、目標点8でのS/N比が向上しているが、目標点8でランダムノイズのレベルが低下しているわけではない。   In other words, in the first embodiment, random noise is emitted from each of the speakers 20-1 to 20-n in addition to the target voice, and the target voice is masked outside the target point 8. In this configuration, since the entire loudspeaking area 7 is filled with random noise that is a mask sound, it is not necessarily comfortable. In addition, the target speech has an increased S / N ratio at the target point 8 due to an increase in the sound pressure level at the target point 8 due to synthesis by synchronous addition, but the random noise level at the target point 8 decreases. I'm not doing it.

そこで、この第2の実施形態では、マスク音声としてランダムノイズではない周期性のある音声信号を用い、放音エリア7が、ランダムノイズでない(快適な)マスク音声で充たされるようにしている。目標点8では、第1の実施形態と同様に、各スピーカ20−1〜nから放音された目的音声が重畳するように合成されて音圧レベルが上昇する。さらに、マスク音声が周期性のある音声信号であるため、目標点で相殺されるようなタイミング、音量で各スピーカ20−1〜nからマスク音声を出力することにより、目標点でマスク音声の音圧レベルを低下させ、目的音声をさらに聴きやすくすることもできる。   Therefore, in the second embodiment, a sound signal having periodicity that is not random noise is used as the mask sound, and the sound emission area 7 is filled with (comfortable) mask sound that is not random noise. At the target point 8, as in the first embodiment, the target sound emitted from each of the speakers 20-1 to 20-n is synthesized so as to be superimposed and the sound pressure level is increased. Furthermore, since the mask sound is a periodic sound signal, the sound of the mask sound is output at the target point by outputting the mask sound from each of the speakers 20-1 to 20n at a timing and volume that are canceled at the target point. The pressure level can be lowered to make it easier to hear the target sound.

図4〜図6において、図1〜図3に示した第1の実施形態と同一構成の部分には、同一番号を付して説明を省略する。
図4において、この実施形態では、各スピーカ20−1〜nに拡声ユニット30−1〜nが接続されている。各拡声ユニット30−1〜nは、図1に示した拡声ユニット10−1〜nのランダムノイズ発生部13に代えて、マスク音声信号用のFIRフィルタ31およびフィルタ係数テーブル32を設けている。そして、各拡声ユニット30−1〜nには、マスク音声信号入力部4から、共通のマスク音声信号が入力される。フィルタ係数テーブル32には、複数の目標点8に対応するFIRフィルタ31のフィルタ係数が記憶されている。
4 to FIG. 6, parts having the same configuration as those of the first embodiment shown in FIG. 1 to FIG.
In FIG. 4, in this embodiment, loudspeaker units 30-1 to 30-n are connected to the respective speakers 20-1 to 20-n. Each of the loud sound units 30-1 to 30-n is provided with a mask sound signal FIR filter 31 and a filter coefficient table 32 in place of the random noise generator 13 of the loud sound units 10-1 to 10-n shown in FIG. A common mask audio signal is input from the mask audio signal input unit 4 to each of the sound amplifying units 30-1 to 30-n. The filter coefficient table 32 stores filter coefficients of the FIR filter 31 corresponding to the plurality of target points 8.

マスク音声信号は、各拡声ユニット30−1〜nのFIRフィルタ31により、目標点8での音圧レベルが極小値となるようにフィルタリングされる。極小値とは、放音エリア7内で最小であることが好ましいが、拡声エリア7の隅の音の届きにくいところよりも小さい必要はなく、拡声エリア7の主要な部分で局所的に最小であればよいという趣旨である。   The mask sound signal is filtered by the FIR filters 31 of the sound amplifying units 30-1 to 30-n so that the sound pressure level at the target point 8 becomes a minimum value. The minimum value is preferably the minimum within the sound emission area 7, but need not be smaller than the area where the sound in the corner of the sound area 7 is difficult to reach, and is locally minimum in the main part of the sound area 7. The idea is that there should be.

各拡声ユニット30−1〜nのフィルタ係数テーブル32には、マスク音声信号を上記のように制御するため、以下の計測方式で計測されたフィルタ係数が記憶される。   In the filter coefficient table 32 of each of the sound amplifying units 30-1 to 30-n, filter coefficients measured by the following measurement method are stored in order to control the mask audio signal as described above.

図5は、FIRフィルタ31のフィルタ係数を計測するための構成を示す図である。また、図6は、測定時に設置されるエラーマイク6−1〜nの配置例を示す図である。
図6に示すように、スピーカ20−1〜nを、図4の拡声装置を稼働させるときと同じ配置で設置する。そして、拡声エリア7にほぼ均等にエラーマイク6−1〜mを設置する。各拡声ユニット30−1〜nにおいては、FIRフィルタ31に代えてアクティブフィルタ35を接続し、エラーマイク6−1〜mが収音した収音信号とマスク音声信号とに基づいて適応フィルタ35のフィルタ係数を演算する演算部34を設ける。すなわち、演算部34とアクティブフィルタ35で適応フィルタを構成する。演算部34は、LMS(Least Mean Square)アルゴリズムやRLS(Recursive Least Square)アルゴリズム等の適応アルゴリズムで前記エラーマイク6−1〜mのうち、目標点に設置されたマイクの収音レベルが極小値となり、他の点のマイクはある目標値(聞かせたい音量)になるようなフィルタ係数を演算する。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration for measuring the filter coefficient of the FIR filter 31. FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement example of error microphones 6-1 to n installed at the time of measurement.
As shown in FIG. 6, speakers 20-1 to 20-n are installed in the same arrangement as when the loudspeaker of FIG. 4 is operated. Then, the error microphones 6-1 to 6-m are installed almost evenly in the loudspeaker area 7. In each of the sound amplifying units 30-1 to 30-n, an active filter 35 is connected instead of the FIR filter 31, and the adaptive filter 35 is controlled based on the collected sound signal and the mask sound signal collected by the error microphones 6-1 to 6-1m. A calculation unit 34 for calculating the filter coefficient is provided. That is, the calculation unit 34 and the active filter 35 constitute an adaptive filter. The calculation unit 34 uses an adaptive algorithm such as an LMS (Least Mean Square) algorithm or an RLS (Recursive Least Square) algorithm, and among the error microphones 6-1 to m, the sound collection level of the microphone installed at the target point is a minimum value. Then, the filter coefficient is calculated so that the microphones at the other points have a certain target value (the volume to be heard).

この状態でマスク音声信号入力部4からマスク音声信号を入力する。このときの目的音声信号は、フィルタ係数を決定するための音声信号であるため、一定時間持続する音声信号であればどのような音声信号でもよい。なお、この測定時には目的音声信号入力部2から音声信号を入力しないようにする。マスク音声信号の入力により、各スピーカ20−1〜nから一定時間マスク音声が放音され、その音声が各エラーマイク6−1〜mで収音される。この収音された音声信号が、各収音ユニット30−1〜nの演算部34に入力される。各収音ユニット30−1〜nの演算部34は、その収音した音声信号とマスク音声信号入力部4から入力されたマスク音声信号とに基づき、LMSアルゴリズムやRLSアルゴリズム等の適応アルゴリズムで演算を行い、エラーマイク6−1〜mのうち目標点に設置されたマイクの収音レベルが極小値となり、他の点のマイクはある目標値(聞かせたい音量)になるようなフィルタ係数を算出する。この、各拡声ユニット30−1〜nの演算部34で演算されたフィルタ係数が、そのときの目標点8に対応するマスク音声信号のフィルタ係数である。このフィルタ係数を各拡声ユニット30−1〜nのフィルタ係数テーブル32に登録する。   In this state, a mask sound signal is input from the mask sound signal input unit 4. Since the target audio signal at this time is an audio signal for determining the filter coefficient, any audio signal may be used as long as the audio signal lasts for a certain period of time. In this measurement, an audio signal is not input from the target audio signal input unit 2. By inputting the mask sound signal, the mask sound is emitted from each of the speakers 20-1 to 20-n for a predetermined time, and the sound is picked up by each error microphone 6-1 to m. The collected sound signal is input to the calculation unit 34 of each sound collection unit 30-1 to 30-n. The calculation unit 34 of each of the sound collection units 30-1 to 30-n performs calculation using an adaptive algorithm such as an LMS algorithm or an RLS algorithm based on the collected sound signal and the mask sound signal input from the mask sound signal input unit 4. The filter coefficient is calculated so that the sound pickup level of the microphone installed at the target point among the error microphones 6-1 to m becomes the minimum value, and the microphones at the other points have a certain target value (the volume to be heard). To do. The filter coefficient calculated by the calculation unit 34 of each of the sound amplifying units 30-1 to 30-n is the filter coefficient of the mask sound signal corresponding to the target point 8 at that time. This filter coefficient is registered in the filter coefficient table 32 of each of the sound amplifying units 30-1 to 30-n.

以上の処理を複数の目標点8について実行し、演算されたフィルタ係数をそのときの目標点8の位置と対応づけてフィルタ係数テーブル32に登録しておく。なお、エラーマイク6−1〜mの位置を固定し、目標点8となるマイクを入れ換えることによって、複数の目標点に対する上記処理を実行してもよく、目標点毎に各エラーマイク6−1〜mを設置し直してもよい。また、目標点8となるマイクは1本でもよく複数本であってもよい。   The above processing is executed for a plurality of target points 8, and the calculated filter coefficients are registered in the filter coefficient table 32 in association with the positions of the target points 8 at that time. Note that the above-described processing for a plurality of target points may be executed by fixing the positions of the error microphones 6-1 to m and replacing the microphones serving as the target points 8, and each error microphone 6-1 for each target point. ~ M may be re-installed. Moreover, the microphone used as the target point 8 may be one, or plural.

これにより、図4の構成において、目標点指定情報入力部3から目標点指定情報が入力されたとき、その目標点指定情報に対応するフィルタ係数が、フィルタ係数テーブル32から読み出されてFIRフィルタ31に設定される。これにより、目標点8におけるマスク音声の音圧レベルを極小にすることができる。   Thus, in the configuration of FIG. 4, when target point designation information is input from the target point designation information input unit 3, the filter coefficient corresponding to the target point designation information is read from the filter coefficient table 32, and the FIR filter 31 is set. Thereby, the sound pressure level of the mask sound at the target point 8 can be minimized.

なお、この場合においても、目的音声に対するフィルタ係数については、その目標点指定情報に対応するフィルタ係数が、フィルタ係数テーブル12から読み出されてFIRフィルタ11に設定される。これにより、目標点8における目的音声の音圧レベルを最大にすることができる。   In this case as well, for the filter coefficient for the target speech, the filter coefficient corresponding to the target point designation information is read from the filter coefficient table 12 and set in the FIR filter 11. Thereby, the sound pressure level of the target voice at the target point 8 can be maximized.

この実施形態では、マスク音声信号として、たとえば波の音や川の音など快適な環境音を用いることができるため、拡声エリア7全体に常時マスク音声が流れていても不快になることがない。   In this embodiment, a comfortable environmental sound such as a wave sound or a river sound can be used as the mask sound signal, so that the mask sound does not become uncomfortable even if the mask sound always flows in the entire loudspeaker area 7.

なお、以上説明した第1,第2の実施形態では、拡声エリア7の音響条件の変化が大きくないことを前提に、稼働前にフィルタ係数を一度測定し、そのフィルタ係数をフィルタ係数テーブルに記憶しておく構成としたが、拡声エリア7の音響条件が変化する場合には、図3および図5に示した適応フィルタと適応演算を行う演算部を備えた構成で拡声装置を稼働させてもよい。   In the first and second embodiments described above, on the assumption that the acoustic condition of the loudspeaker area 7 does not change greatly, the filter coefficient is measured once before operation, and the filter coefficient is stored in the filter coefficient table. However, when the acoustic conditions of the loudspeaker area 7 change, the loudspeaker can be operated with the configuration including the adaptive filter and the computation unit for performing adaptive computation shown in FIGS. 3 and 5. Good.

また、目標点8が何処であるか、すなわち目的音声を明瞭に聞き取らせたい利用者が何処にいるかを検出する方法はどのような方法を用いてもよい。たとえば、病院のロビー等の場合、患者が所持する診察券に無線タグを組み込んでおき、そのタグの位置を検出することで目標点を検出するようにしてもよい。   Further, any method may be used for detecting where the target point 8 is, that is, where the user who wants to hear the target voice clearly is located. For example, in the case of a hospital lobby or the like, a target point may be detected by incorporating a wireless tag into an examination ticket possessed by a patient and detecting the position of the tag.

この発明の第1の実施形態である拡声装置のブロック図The block diagram of the loudspeaker which is 1st Embodiment of this invention 同拡声装置のスピーカの設置形態の一例を示す図The figure which shows an example of the installation form of the speaker of the same loudspeaker 同拡声装置のフィルタ係数の測定方法を説明する図The figure explaining the measuring method of the filter coefficient of the same loudspeaker この発明の第2の実施形態である拡声装置のブロック図Block diagram of a loudspeaker according to a second embodiment of the present invention 同拡声装置のフィルタ係数の測定方法を説明する図The figure explaining the measuring method of the filter coefficient of the same loudspeaker 上記フィルタ係数の測定時におけるエラーマイクの設置形態の一例を示す図The figure which shows an example of the installation form of the error microphone at the time of the measurement of the said filter coefficient

符号の説明Explanation of symbols

1…拡声装置
2…目的音声信号入力部
3…目標点指定情報入力部
5…マイク
6(6−1〜m)…エラーマイク
7…拡声エリア
8…目標点
10(10−1〜n)…拡声ユニット
11…FIRフィルタ
12…フィルタ係数テーブル
13…ランダムノイズ発生部
14…加算器
15…出力アンプ
16…入力アンプ
17…演算部
18…適応フィルタ
20(20−1〜n)…スピーカ
30(30−1〜n)…拡声ユニット
31…FIRフィルタ
32…フィルタ係数テーブル
34…演算部
35…適応フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Loudspeaker 2 ... Target audio | voice signal input part 3 ... Target point designation | designated information input part 5 ... Microphone 6 (6-1 to m) ... Error microphone 7 ... Loudspeak area 8 ... Target point 10 (10-1 to n) ... Loudspeaker unit 11 ... FIR filter 12 ... Filter coefficient table 13 ... Random noise generator 14 ... Adder 15 ... Output amplifier 16 ... Input amplifier 17 ... Calculating unit 18 ... Adaptive filter 20 (20-1 to n) ... Speaker 30 (30 -1 to n) ... Loudspeaker unit 31 ... FIR filter 32 ... Filter coefficient table 34 ... Calculation unit 35 ... Adaptive filter

Claims (5)

拡声エリア内または近傍の複数地点に配置された複数のスピーカと、
拡声したい音声信号である目的音声信号を入力する音声信号入力部と、
前記目的音声信号を前記複数のスピーカの各々に供給するタイミングをそれぞれ独立した遅延時間で遅延させたのち各スピーカに供給することにより、前記複数のスピーカから放音された前記目的音声信号の音波の到達タイミングを特定の目標点で一致させる遅延部と、
前記複数のスピーカに、前記目標点以外の場所で前記目的音声信号をマスキングするマスク音声信号を供給するマスク音声信号供給部と、
を備えた拡声装置。
A plurality of speakers arranged at multiple points in or near the loudspeaker area;
An audio signal input unit for inputting a target audio signal which is an audio signal to be amplified;
The timing of supplying the target audio signal to each of the plurality of speakers is delayed by an independent delay time and then supplied to each speaker, whereby the sound waves of the target audio signal emitted from the plurality of speakers are transmitted. A delay unit that matches the arrival timing at a specific target point ;
A mask audio signal supply unit for supplying a mask audio signal for masking the target audio signal at a place other than the target point to the plurality of speakers;
Loudspeaker with
前記マスク音声信号供給部は、前記マスク音声信号として、前記複数のスピーカの各々に、それぞれ相関のない異なる信号を給する請求項1に記載の拡声装置。 The mask audio signal supply unit, said as a mask speech signal, to each of the plurality of speakers, public address system according to claim 1, provided feeding each free different signal correlation. 前記それぞれ相関のない異なる信号は、それぞれ異なるランダム信号である請求項2に記載の拡声装置。   The loudspeaker according to claim 2, wherein the different uncorrelated signals are different random signals. 前記マスク音声信号供給部は、前記マスク音声信号として、周期信号を供給するものであり、前記目標点で前記周期信号の信号レベルが極小値となるように、前記各スピーカに供給する前記周期信号を処理する処理手段をさらに備えた請求項1に記載の拡声装置。 The mask audio signal supply unit supplies a periodic signal as the mask audio signal, and supplies the periodic signal to each speaker so that the signal level of the periodic signal becomes a minimum value at the target point. The loudspeaker according to claim 1, further comprising processing means for processing . 複数の目標点に対応して前記遅延時間を記憶する遅延時間記憶部を備え、前記遅延部は、目標点が指定されたとき、この指定された目標点で音波の到達タイミングを一致させる遅延時間で前記目的音声信号を遅延させる請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の拡声装置。 A delay time storage unit that stores the delay time corresponding to a plurality of target points, and when the target point is designated, the delay unit matches the arrival timing of the sound wave at the designated target point The loudspeaker according to any one of claims 1 to 4, wherein the target voice signal is delayed.
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