JP5293291B2 - スピーカアレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカアレイによるサラウンド再生技術に関する。

遅延アレイ方式のスピーカアレイ装置は、線状や面状に配置した複数のスピーカから、同じオーディオ信号を空間上の焦点に同時に到達するように、少しずつ異なる遅延時間を与えて出力することにより、焦点周辺の音響エネルギーが同相加算により強められ、その結果焦点方向への強い指向性を有する音のビームを作り出す技術を用いている。このスピーカアレイ装置は、マルチチャンネル（例えば、Ｃ：センタｃｈ、ＦＬ：フロントＬｃｈ、ＦＲ：フロントＲｃｈ、ＳＬ：リアＬｃｈ、ＳＲ：リアＲｃｈ）のオーディオ信号のそれぞれに対して、このような遅延処理を行い、全てのチャンネルにおいて遅延処理した信号を加算してスピーカに供給することにより、マルチチャンネルに係る音のビームに対しそれぞれ異なる指向性を持たせて同時に出力することができる（例えば、特許文献１）。

特許文献１に示すような技術を用いることにより、図１０に示すように、従来のスピーカアレイ装置１０００は、部屋１００の壁面に反射させて、各チャンネルに係る音のビームを聴取位置に到達させることができる。これにより、聴取位置にいる聴取者２００は、音像が壁面方向に定位し、例えば、正面のスピーカアレイ装置１０００の他、仮想スピーカ３００−ＦＬ、３００−ＦＲ、３００−ＳＬ、３００−ＳＲから放音されているように知覚することができるため、良好なサラウンド効果を得ることができる。

また、特許文献１によれば、部屋１００の形状によって聴取者２００にとって定位する音像が左右非対称になる場合に、複数のビームにより虚像となるファントムを形成して左右対称に音像を定位させる技術が開示されている。例えば、フロントＲｃｈの音像の定位する方向を変えたい場合には、センタｃｈ用の音のビームにフロントＲｃｈ用の音を混合することにより、フロントＲｃｈの音像の定位する方向をセンタｃｈの音像方向に変えるものである。

特開２００６−１３７１１号公報

このような壁面の反射を利用したスピーカアレイ装置は、一般的な部屋形状（例えば、四角形状）であって、音のビームを壁面に最大２回反射させて、聴取者２００に到達させるものとすると、５方向に音像を定位させるのが限界であった。また、壁面に３回反射させれば、さらに音像が定位する方向を増加させることも不可能ではないものの、その制御は非常に困難であった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、音のビームによる音像の定位に加えて、さらに他のチャンネルに対応した音像を所望の方向に定位させることができるスピーカアレイ装置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、オーディオ信号を処理する複数のチャンネルを有し、前記各チャンネルのオーディオ信号を複数のスピーカに供給して指向性を有した音として出力し、各チャンネルのオーディオ信号に係る音を、直接または壁面に反射させて受音位置に到達させるスピーカアレイ装置において、前記複数のチャンネルの一部のチャンネルのオーディオ信号を、前記一部以外の複数のチャンネルのオーディオ信号に、予め設定された比率で混合する混合手段と、前記混合手段によって前記一部のチャンネルのオーディオ信号が混合された複数のチャンネルのオーディオ信号を含む前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を各々異なる方向に出力するように指向性を制御する指向性制御手段とを具備し、前記指向性制御手段によって指向性が制御された音を出力すると、前記受音位置からみて、前記受音位置に対して到達する音の方向に前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する仮想スピーカを形成し、当該仮想スピーカが形成される方向とは別の前記予め設定された比率に応じた方向に、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する虚像スピーカを形成することを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。

また、本発明は、オーディオ信号を処理する複数のチャンネルを有し、前記各チャンネルのオーディオ信号を複数のスピーカに供給して指向性を有した音として出力し、各チャンネルのオーディオ信号に係る音を、直接または壁面に反射させて受音位置に到達させるスピーカアレイ装置において、前記複数のチャンネルの一部のオーディオ信号に係る音を、予め設定された比率で複数の方向に出力し、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を各々異なる方向に出力するように指向性を制御する指向性制御手段を具備し、前記指向性制御手段は、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する複数の方向の各々が、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音が出力される方向のいずれかと略同一とするように指向性を制御し、前記指向性制御手段によって指向性が制御された音を出力すると、前記受音位置からみて、前記受音位置に対して到達する音の方向に前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する仮想スピーカを形成し、当該仮想スピーカが形成される方向とは別の前記予め設定された比率に応じた方向に、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する虚像スピーカを形成することを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。

また、別の好ましい態様において、前記指向性制御手段は、前記一部のチャンネルのオーディオ信号を、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に混合する混合手段を有し、前記指向性制御手段は、前記混合手段によって前記一部のチャンネルのオーディオ信号が、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に混合されることにより、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する複数の方向の少なくとも一の方向が、当該オーディオ信号が混合された一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する方向と同一とするように指向性を制御することを特徴とする。

また、別の好ましい態様において、前記指向性制御手段は、前記略同一方向に出力される音の焦点距離が互いに異なるように指向性を制御することを特徴とする。

本発明によれば、音のビームによる音像の定位に加えて、さらに他のチャンネルに対応した音像を所望の方向に定位させることができるスピーカアレイ装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置の外観を示す図である。 本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置におけるオーディオ信号の処理を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置から出力される音のビームの経路および音像の定位を説明する図である。 変形例１に係るスピーカアレイ装置におけるオーディオ信号の処理を示すブロック図である。 変形例１に係る仮想スピーカについて説明をする図である。 変形例２に係るスピーカアレイ装置におけるオーディオ信号の処理を示すブロック図である。 変形例３に係るスピーカアレイ装置におけるオーディオ信号の処理を示すブロック図である。 変形例３に係るスピーカアレイ装置から出力される音のビームの経路および音像の定位を説明する図である。 従来のスピーカアレイ装置から出力される音のビームの経路を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

＜実施形態＞
本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置１は、複数のチャンネル、この例においては、７．１ｃｈ（Ｃ：センタ、ＦＬ：フロントＬ、ＦＲ：フロントＲ、ＳＬ：サラウンドＬ、ＳＲ：サラウンドＲ、ＳＢＬ：サラウンドバックＬ、ＳＢＲ：サラウンドバックＲ、ＬＦＥ：サブウーファ）により構成されるオーディオ信号Ｓｉｎが入力され、各チャンネルに係る音をビーム化して、各チャンネルに対応する方向に出力することができる。以下、スピーカアレイ装置１の構成について説明する。なお、ＬＦＥついては、サブウーファ用の低周波数帯域のオーディオ信号であり指向性がほとんど無く、後述するような音響処理を施すことは無いため、以下、説明を省略する。

図１は、スピーカアレイ装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、スピーカアレイ装置１の外観図である。制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有し、記憶部４に記憶された制御プログラムなどを実行することにより、バス１０を介してスピーカアレイ装置１の各部を制御して、後述するオーディオ信号Ｓｉｎを構成する各チャンネルのオーディオ信号に対して音響処理を施すなどの各機能を実現する。なお、音響処理を施す各機能は、制御プログラムの実行によるソフトウエア上の実現に限られず、ハードウエアにより実現してもよい。

記憶部４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクなどの記憶手段であって、上述した制御プログラムの他、各設定パラメータなどを記憶する。

操作部５は、音量レベルを調整するボリューム、設定変更を行う指示を入力するための操作手段であって、操作内容を示す信号を制御部３に出力する。インターフェイス６は、外部からオーディオ信号を取得するための入力端子などであって、この例においては、複数のチャンネルにより構成されるオーディオ信号Ｓｉｎが入力されるようになっている。

スピーカアレイ部２は、スピーカアレイ装置１の前面に設けられ、図２に示すように、一方向に並んで配置された略無指向性の複数のスピーカ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎ（以下、それぞれのスピーカを区別しないときにはスピーカ２０という）を有し、後述のように音響処理が施されたオーディオ信号を各スピーカ２０から放音させることにより、音のビーム化を実現する。

なお、各スピーカ２０は、図２には、１列に直線状に並んで配置されているものとしているが、スピーカアレイを構成する態様であれば、どのような配置であってもよい。例えば、直線状に配置されたスピーカを複数段並列に並べてもよい。また、異なる径のスピーカを用いて、オーディオ信号の周波数帯域に応じて使い分けるようにしてもよい。

次に、各チャンネルのオーディオ信号に対して行われる音響処理について、図３を用いて説明する。図３は、各チャンネルのオーディオ信号が入力されてから、各スピーカ２０から放音されるまでの処理の流れを示す説明図である。

混合部１１−ＳＬは、チャンネルＳＢＬおよびチャンネルＦＬのオーディオ信号に対して、チャンネルＳＬのオーディオ信号を、それぞれ予め設定された調整量でレベルを調整して混合するものであって、レベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬおよび加算器１１２−ＳＢＬ、１１２−ＦＬを有する。

レベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬは、チャンネルＳＬのオーディオ信号のレベルを調整し、この例においては、それぞれレベルが１／２になるように調整する。そして、加算器１１２−ＳＢＬ、１１２−ＦＬは、レベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬによりレベルが調整されたチャンネルＳＬのオーディオ信号を、それぞれチャンネルＳＢＬおよびチャンネルＦＬのオーディオ信号に対して加算して出力する。レベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬにおけるレベルの調整量の比率（この例においては、１：１）は、後述するようにファントム（虚像スピーカ３０１−ＳＬ：図４参照）を形成する位置を決めるものである。

ここで、この例においては、１／２とするレベル調整によって合計１になるようにしているが、これに限らず、例えば、２／３とするレベル調整としてもよい。また、ファントムを形成すべき位置により、調整量の比率を１：１ではなく別の割合としてもよく、例えば、レベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬにおけるレベルの調整量が、それぞれ２／３、１／３となるようにしたり、３／４、２／３となるようにしたりして設定されるようにしてもよい。このレベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬにおけるレベルの調整量については、スピーカアレイ装置１の設置環境、聴取者の好み等に応じて、操作部５の操作により、または記憶部４に記憶されている設定パラメータ等により、予め設定されるようにしておけばよい。

混合部１１−ＳＲは、チャンネルＳＢＲおよびチャンネルＦＲのオーディオ信号に対して、チャンネルＳＲのオーディオ信号を、それぞれ予め設定された調整量でレベルを調整して混合するものであり、混合部１１−ＳＬとは取り扱うチャンネルが異なるだけであるため、説明を省略する。

指向性制御部（ＤｉｒＣ）１２−ＳＢＬは、各スピーカ２０に対応した遅延部を有する。また、加算器１１２−ＳＢＬにおいてチャンネルＳＬのオーディオ信号が加算されたチャンネルＳＢＬのオーディオ信号を各スピーカ２０に対応するｎ本の信号ラインに供給する。このとき、遅延部は、各スピーカ２０に対応する信号ラインに供給されるオーディオ信号をそれぞれ遅延させる。この遅延量は、このオーディオ信号に係る音のビームが、設定される方向に指向して出力されるように、それぞれ決定される。このようにして、チャンネルＳＢＬに係る音のビームの指向性を制御する。

指向性制御部１２−ＦＬ、１２−Ｃ、１２−ＦＲ、１２−ＳＢＲについても指向性制御部１２−ＳＢＬと同様に、各チャンネルのオーディオ信号が各スピーカ２０に対応するｎ本の信号ラインに供給され、各チャンネルに係る音のビームが、設定される方向に指向して出力されるように、各信号ラインに供給されるオーディオ信号を遅延させる。なお、各信号ラインに供給されるオーディオ信号のレベルについて調整してもよい。

ここで、指向性制御部１２−ＦＲ、１２−ＳＢＲに入力されるチャンネルＦＲ、ＳＢＲのオーディオ信号は、それぞれ加算器１１２−ＦＲ、１１２−ＳＢＲにおいて、チャンネルＳＲのオーディオ信号が加算されている。同様に、指向性制御部１２−ＦＬ、１２−ＳＢＬに入力されるチャンネルＦＬ、ＳＢＬのオーディオ信号は、それぞれ加算器１１２−ＦＬ、１１２−ＳＢＬにおいて、チャンネルＳＬのオーディオ信号が加算されている。一方、指向性制御部１２−Ｃに入力されるオーディオ信号は、チャンネルＣのオーディオ信号である。

また、指向性制御部１２−ＳＢＬ、１２−ＦＬ、１２−Ｃ、１２−ＦＲ、１２−ＳＢＲは、スピーカアレイ装置１から放出された各チャンネルのオーディオ信号に係る音のビームの聴取者２００（図４参照）までの経路長に応じて、他のチャンネルの経路長との違いを調整する遅延処理についても施すようにする。この遅延処理に係る遅延時間は、同じタイミングでスピーカアレイ装置１に入力された各チャンネルのオーディオ信号が、概ね同じタイミングで聴取者２００に到達するように設定される。これは、指向性を制御するものではないから、指向性制御部ごとにおいてはｎ本の信号ライン全体に対して同じ遅延時間となる。

加算部１３−１は、指向性制御部１２−ＳＢＬ、１２−ＦＬ、１２−Ｃ、１２−ＦＲ、１２−ＳＢＲからスピーカ２０−１に対応する信号ラインに供給されたオーディオ信号を加算する。加算部１３−２、１３−３、・・・、１３−ｎについても同様に、各スピーカ２０−２、２０−３、・・・、２０−ｎに対応する信号ラインに供給されたオーディオ信号をそれぞれ加算する。

Ｄ／Ａコンバータ１４−１、１４−２、・・・、１４−ｎは、加算部１３−１、１３−２、・・・、１３−ｎにおいて加算されたオーディオ信号をＤ／Ａ変換する。

増幅部１５−１、１５−２、・・・、１５−ｎは、Ｄ／Ａコンバータ１４−１、１４−２、・・・、１４−ｎにおいてＤ／Ａ変換されたオーディオ信号を増幅し、スピーカ２０−１、２０−２、・・・、２０−ｎに出力して放音させる。このようにしてスピーカアレイ部２から放音される各チャンネルに係る音のビームは、それぞれ設定された方向に指向して出力される。以上が、スピーカアレイ装置１の構成についての説明である。

次に、スピーカアレイ装置１の動作および音像の定位について説明する。このスピーカアレイ装置１は、設置される部屋１００を上部から見た場合の図４に示すような位置（図上部の壁面付近）に配置されている。

図４は、スピーカアレイ装置から出力される音のビームの経路および音像の定位を説明する図である。まず、制御部３は、指向性制御部１２−ＳＢＬ、１２−ＦＬ、１２−Ｃ、１２−ＦＲ、１２−ＳＢＲにおいて制御される指向性を設定する。これは、スピーカアレイ装置１から様々な音のビームを各方向にスキャンするようにして出力して、聴取者２００の聴取位置に設置されたマイクロフォンによって収音させ、収音レベルが高いときの音のビームの方向に応じて設定される。

なお、操作部５を操作して聴取位置、部屋１００の形状を設定したり、聴取位置、部屋１００の形状を示す設定パラメータを記憶部４から読み出したりして、これらの設定により各チャンネルに係る音のビームを聴取位置に到達させるための指向性を設定するようにしてもよい。

このようにして、指向性が設定された状態で、スピーカアレイ装置１がスピーカアレイ部２から放音させると、図４の実線（Ｃ、ＦＲ、ＦＬ、ＳＢＲ、ＳＢＬ）で示すように、５方向に音のビームが出力され、直接（Ｃ）または壁面において反射（ＦＲ、ＦＬ、ＳＢＲ、ＳＢＬ）されて、各音のビームが聴取位置（受音位置）に到達する。

これにより、聴取者２００には、スピーカ装置１方向（Ｃ）の他、壁面方向（ＦＲ、ＦＬ、ＳＢＲ、ＳＢＬ）に音像が定位する。これにより壁面方向にも仮想的にスピーカが形成され、これをそれぞれ仮想スピーカ３００−ＦＲ、３００−ＦＬ、３００−ＳＢＲ、３００−ＳＢＬとする。これらの仮想スピーカ３００−ＦＲ、３００−ＦＬ、３００−ＳＢＲ、３００−ＳＢＬが、図４に示すように、壁面に位置するかどうかについては、出力する音のビームの焦点距離の設定にもよるが、この例においては、壁面に位置するものとする。

このとき、聴取者２００は、仮想スピーカ３００−ＦＬ、３００−ＳＢＬからは、それぞれチャンネルＦＬ、ＳＢＬのオーディオ信号に係る音を聴取する。さらに、聴取者２００は、双方の仮想スピーカ３００−ＦＬ、３００−ＳＢＬから、チャンネルＳＬのオーディオ信号に係る音についても聴取することになる。聴取者２００は、チャンネルＳＬのオーディオ信号に係る音を、それぞれの仮想スピーカから音量レベルのバランスが概ね１：１で聴取することになるため、仮想スピーカ３００−ＦＬ、３００−ＳＢＬのほぼ中央部分に音像が定位するように感じることになり、ファントム（虚像スピーカ３０１−ＳＬ）を形成することになる。

ここで、ファントムの形成位置は、レベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬにおけるレベルの調整量の比率によって変化し、例えば、レベル調整器１１１−ＦＬより１１１−ＳＢＬの方が高いレベルに調整されると、仮想スピーカ３００−ＳＢＬに近づくことになる。

同様に、聴取者２００は、仮想スピーカ３００−ＦＲ、３００−ＳＢＲからは、それぞれチャンネルＦＲ、ＳＢＲのオーディオ信号に係る音を聴取するとともに、双方の仮想スピーカ３００−ＦＲ、３００−ＳＢＲから、チャンネルＳＲのオーディオ信号に係る音についても聴取する。これにより、仮想スピーカ３００−ＦＲ、３００−ＳＢＲのほぼ中央部分に音像が定位するように感じることになり、ファントム（虚像スピーカ３０１−ＳＲ）を形成することになる。

このように、本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置１は、一部チャンネル（Ｃ、ＦＬ、ＦＲ、ＳＢＬ、ＳＢＲ）のオーディオ信号を、指向性を有した音のビームとして各方向に出力し、聴取者２００に到達させることにより一部チャンネル（Ｃ、ＦＬ、ＦＲ、ＳＢＬ、ＳＢＲ）のオーディオ信号に係る音を出力する仮想スピーカを形成する。このとき、これらの方向のうち２方向に、残りのチャンネル（ＳＬ、ＳＲ）のオーディオ信号に係る音が出力されるように、オーディオ信号を混合することによって、聴取者２００に音のビームが到達する方向とは異なる方向に音像を定位させファントム、すなわち、残りのチャンネル（ＳＬ、ＳＲ）のオーディオ信号に係る音を出力する虚像スピーカを形成する。

したがって、音のビームを聴取者２００に到達させることにより、全ての音のビームの各々に割り当てられている各チャンネルのオーディオ信号に係る音像を、各方向に定位させることができる。さらに、特定のチャンネルのオーディオ信号に係る音像を定位させたい方向が、聴取者２００に音のビームを到達させることができない経路を用いるものであったとしても、聴取者２００に到達可能な音のビームを複数用いてファントムを形成することにより、音像を定位させることができる。このため、部屋の形状により決まる形成可能な仮想スピーカの数（実質的に最大５）全てに各チャンネルを割り当てたとしても、それ以上のチャンネルの数により構成されるサラウンドにも対応することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。

＜変形例１＞
上述した実施形態においては、スピーカアレイ装置１は、５方向に音のビームを出力していたが、それ以上の方向（この例においては、９方向）に出力できるようにしてもよい。この場合は、図５に示すような構成のスピーカアレイ装置１Ａとすればよい。

図５は、変形例１に係るスピーカアレイ装置１Ａの構成を示すブロック図である。実施形態における構成と異なり、チャンネルＳＬ、ＳＲの信号経路には、そのオーディオ信号に係る音の指向性が独立に制御されるように、それぞれ指向性制御部１２−ＳＬＦ、１２−ＳＬＢ、指向性制御部１２−ＳＲＦ、１２−ＳＲＢを有する。

ここで、音の指向性が独立に制御できるとしても、音のビームとして聴取者２００に到達させるには、実施形態における５方向と略同一であることを要する。したがって、指向性制御部１２−ＳＬＦ、１２−ＳＬＢ、１２−ＳＲＦ、１２−ＳＲＢは、それぞれ、指向性制御部１２−ＦＬ、１２−ＳＢＬ、１２−ＦＲ、１２−ＳＢＲに係る指向性と略同一に設定される。なお、略同一とは、完全同一に限らず、指向する方向が数度程度ずれている、焦点距離がずれている、などの場合を含んだものであり、このずれによっても音のビームの広がりなどにより、聴取者２００に音のビームが到達する範囲を示している。

また、レベル調整器１１１−ＳＬＦ、１１１−ＳＬＢは、実施形態におけるレベル調整器１１１−ＳＢＬ、１１１−ＦＬと同様に、チャンネルＳＬのオーディオ信号のレベルの調整量の比率によりファントムの形成位置を決めるものである。レベル調整器１１１−ＳＲＦ、１１１−ＳＲＢについても同様にファントムの形成位置を決めるものである。

このようにすることにより、ファントムを形成するための音のビームの指向性を、仮想スピーカを形成する音のビームの指向性とは別に制御することができる。すなわち、ファントムを形成するための複数の仮想スピーカを他の仮想スピーカとは独立に、その位置を制御することができる。

図６は、仮想スピーカ３００−ＳＲＦおよび仮想スピーカ３００−ＦＲについて説明する図である。ここで、仮想スピーカ３００−ＳＲＦは、指向性制御部１２−ＳＲＦにより指向性が制御された音のビームによるものであり、ファントムを形成する複数の仮想スピーカ一つである。図中においては、そのビームの幅を１点鎖線と２点鎖線とで表している。また、仮想スピーカ３００−ＦＲは、実施形態と同様に、仮想スピーカ３００−ＦＲを形成するものとして固定している。

図６（ａ）は、指向性制御部１２−ＳＲＦ、１２−ＦＲが同じ指向性に制御している場合を示し、この場合は、仮想スピーカ３００−ＳＲＦ、３００−ＦＲは同じものとなり、実質的に実施形態と同様な状態である。一方、図６（ｂ）は、音のビームの指向する方向は同じであるが、焦点距離が互いに異なっている場合を示したものである。この場合には、仮想スピーカ３００−ＳＲＦ、３００−ＦＲは、音像の方向は同じであるがその距離が異なるものである。また、図６（ｃ）は、音のビームの指向する方向が異なる場合を示したものである。この場合には、仮想スピーカ３００−ＳＲＦ、３００−ＦＲは、音像の方向が異なる。

このように、図６（ｂ）、（ｃ）に示す態様、またはこれらを複合させた態様でファントムを形成する音のビームの指向性を、仮想スピーカを形成する音のビームとは別に制御することにより、ファントムの形成に係る音像の定位をより明確にすることができる。

なお、図６（ｃ）に示す態様においては、音のビームが指向する方向を水平方向にずらしていたが、例えば、スピーカアレイ部２が直線状に配置されたスピーカを複数段並列に並んでいる構成などであり、垂直方向にも指向する方向を制御できるような構成であれば、垂直方向にずらすものであってもよい。このとき、ファントムを形成する２つの音のビームの一方を上方にずらした場合には、他方は下方にずらすことが望ましい。

＜変形例２＞
上述した変形例１におけるスピーカアレイ装置１Ａについて、ファントムを形成する２つの音のビームの一方を、他のチャンネルに対応する仮想スピーカに対応する指向性と同一として実施形態における態様とするスピーカアレイ装置１Ｂとしてもよい（この例においては、７方向）。この場合は、スピーカアレイ装置１Ｂは、図７に示すような構成にすればよい。

図７は、変形例２に係るスピーカアレイ装置１Ｂの構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、チャンネルＳＬのオーディオ信号については、変形例１における構成のように一方の音のビームについては指向性制御部１２−ＳＬＦにより、そのオーディオ信号に係る音のビームの指向性が独立に制御され指向性制御部１２−ＦＬが制御する指向性と略同一なものとするとともに、もう一方の音のビームについては、実施形態における構成のように、レベル調整器１１１−ＳＢＬおよび加算器１１２−ＳＢＬによりチャンネルＳＢＬのオーディオ信号に混合されるようにして、指向性制御部１２−ＳＢＬが制御する指向性と同一なものとすればよい。チャンネルＳＲのオーディオ信号についても同様である。なお、チャンネルＦＬのオーディオ信号にチャンネルＳＬのオーディオ信号を混合する場合には、独立に指向性を制御する音のビームの指向性は、指向性制御部１２−ＳＢＬが制御する指向性と略同一なものになるようにすればよい。

＜変形例３＞
上述した実施形態においては、スピーカアレイ装置１は、チャンネルＳＬに係るファントムの形成は、隣り合うチャンネルＦＬ、ＳＢＬに係る仮想スピーカ３００−ＦＬ、３００−ＳＢＬの形成によって実現していたが、隣り合う仮想スピーカの間に複数のファントムを形成するスピーカアレイ装置１Ｃとしてもよい。この場合は、スピーカアレイ装置１Ｃは、図８に示すような構成にすればよい。

図８は、変形例３に係るスピーカアレイ装置１Ｃの構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、レベル調整器１１１−ＲＲ、１１１−ＲＬ、１１１−ＬＲ、１１１−ＬＬおよび加算器１１２−ＳＲ、１１２−ＳＬを有する混合部１１−ＳＢを設ければよい、そして、実施形態と同様に、チャンネルＳＢＲのオーディオ信号をチャンネルＳＲ、ＳＬのオーディオ信号に混合し、チャンネルＳＢＬのオーディオ信号についてもチャンネルＳＲ、ＳＬのオーディオ信号に混合する。すなわち、混合部１１−ＳＢは、実施形態における混合部１１−ＳＬ、１１−ＳＲにおける混合対象とするオーディオ信号のチャンネルを共通化したものである。

なお、以下に示すように、音のビームの経路が異なるため、仮想スピーカを形成するチャンネルはチャンネルＳＢＬ、ＳＢＲではなくチャンネルＳＬ、ＳＲとしているため、指向性制御部１２−ＳＬ、１２−ＳＲを用いているが、入力されるチャンネルが異なるために符号を変更しただけであって、他の指向性制御部とその機能は変わらない。

図９は、スピーカアレイ装置１Ｃから出力される音のビームの経路および音像の定位を説明する図である。図９に示す部屋１００Ａの形状は、実施形態における部屋１００の形状とは異なり、音のビームの経路も異なっている。そして、仮想スピーカ３００−ＦＬ、３００−ＦＲ、３００−ＳＬ、３００−ＳＲを形成して、聴取者２００に対して、チャンネルＦＬ、ＦＲ、ＳＬ、ＳＲに係る音像を定位させ、さらに、仮想スピーカ３００−ＳＬ、３００−ＳＲにより、ファントム（虚像スピーカ３０１−ＳＢＬ、３０１−ＳＢＲ）を形成して、チャンネルＳＢＬ、ＳＢＲに係る音像を定位させる。

そして、２つの仮想スピーカの間に複数のファントムを形成する場合には、レベル調整器１１１−ＲＲ、１１１−ＲＬの調整量の比率とレベル調整器１１１−ＬＲ、１１１−ＬＬとの調整量の比率とが異なるようにし、例えば、前者は２：１、後者が１：２とすれば、概ね、図９に示すような位置にファントムが形成される。なお、本変形例においては、２つの仮想スピーカの間に２つのファントムを形成したが、さらに多くのファントムを形成するようにしてもよい。

＜変形例４＞
上述した実施形態においては、７．１ｃｈのオーディオ信号を想定していたが、より多くのチャンネルであってもよい。ファントムの形成は、どの仮想スピーカ間で行ってもよく、また、３以上の仮想スピーカを用いて行ってもよい。また、変形例３に示すように、２つの仮想スピーカ間において複数のファントムを形成してもよい。すなわち、これらを組み合わせて様々な位置にファントムを形成することにより、全体のチャンネルの一部の５チャンネルを仮想スピーカに割り当て、一部以外のチャンネルを形成したファントムに割り当てるようにすればよい。

＜変形例５＞
上述した実施形態のスピーカアレイ装置１の構成、各変形例のスピーカ装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃなどの構成については、相互に切り替えられるようにしてもよい。切り替えは、操作部５の操作により指示するものであってもよい。

また、スピーカアレイ装置１とスピーカアレイ装置１Ｃとの関係においては、例えば、音のビームを指向させる方向が決定することにより定まる、聴取者２００に対して音のビームを到達させる方向（仮想スピーカの方向）に応じて、自動的に切り替えられるようにしてもよい。例えば、チャンネルの種類と、聴取者２００に対する仮想スピーカの方向（角度範囲）とを対応付けるテーブルを記憶部４などに記憶しておき、このテーブルを参照して、仮想スピーカとチャンネルとを対応させるようにすればよい。

すなわち、聴取者２００に対して音のビームを到達させる方向に応じて、聴取者２００に対して仮想スピーカにより聴取させるチャンネルとファントムにより聴取させるチャンネルとを決定し、仮想スピーカにより聴取させるチャンネルを対応するそれぞれの方向に割り当てるようにすればよい。

＜変形例６＞
上述した実施形態においては、指向性制御部１２−ＳＢＬ、１２−ＦＬ、１２−Ｃ、１２−ＦＲ、１２−ＳＢＲの遅延部による遅延により、各チャンネルに係る音をビーム化していたが、ＦＩＲ（Finite impulse response）フィルタ処理によって実現してもよい。

＜変形例７＞
上述した実施形態における制御プログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供し得る。また、ネットワークと接続可能な通信部を設け、インターネットのようなネットワーク経由でダウンロードさせることも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…スピーカアレイ装置、２…スピーカアレイ部、２０−１〜２０−ｎ…スピーカ、３…制御部、４…記憶部、５…操作部、６…インターフェイス、１１−ＳＬ，１１−ＳＲ，１１−ＳＢ…混合部、１１１−ＳＢＬ，１１１−ＦＬ，１１１−ＦＲ，１１１−ＳＢＲ，１１１−ＳＬＦ，１１１−ＳＬＢ，１１１−ＳＲＦ，１１１−ＳＲＢ，１１１−ＲＲ，１１１−ＲＬ，１１１−ＬＲ，１１１−ＬＬ…レベル調整器、１１２−ＳＢＬ，１１２−ＦＬ，１１２−ＦＲ，１１２−ＳＢＲ，１１２−ＳＲ，１１２−ＳＬ…加算器、１２−ＳＬ，１２−ＦＬ，１２−Ｃ，１２−ＦＲ，１２−ＳＲ，１２−ＳＢＬ，１２−ＳＢＲ…指向性制御部、１３−１〜１３−ｎ…加算部、１４−１〜１４−ｎ…Ｄ／Ａコンバータ、１５−１〜１５−ｎ…増幅部、１００，１００Ａ…部屋、２００…聴取者、３００−ＳＬ，３００−ＦＬ，３００−ＦＲ，３００−ＳＲ，３００−ＳＢＬ，３００−ＳＢＲ…仮想スピーカ、３０１−ＳＬ，３０１−ＳＲ，３０１−ＳＢＬ，３０１−ＳＢＲ…虚像スピーカ、１０００…従来のスピーカアレイ装置

Claims (4)

1. オーディオ信号を処理する複数のチャンネルを有し、前記各チャンネルのオーディオ信号を複数のスピーカに供給して指向性を有した音として出力し、各チャンネルのオーディオ信号に係る音を、直接または壁面に反射させて受音位置に到達させるスピーカアレイ装置において、
   前記複数のチャンネルの一部のチャンネルのオーディオ信号を、前記一部以外の複数のチャンネルのオーディオ信号に、予め設定された比率で混合する混合手段と、
   前記混合手段によって前記一部のチャンネルのオーディオ信号が混合された複数のチャンネルのオーディオ信号を含む前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を各々異なる方向に出力するように指向性を制御する指向性制御手段と
   を具備し、
   前記指向性制御手段によって指向性が制御された音を出力すると、前記受音位置からみて、前記受音位置に対して到達する音の方向に前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する仮想スピーカを形成し、当該仮想スピーカが形成される方向とは別の前記予め設定された比率に応じた方向に、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する虚像スピーカを形成する
   ことを特徴とするスピーカアレイ装置。
2. オーディオ信号を処理する複数のチャンネルを有し、前記各チャンネルのオーディオ信号を複数のスピーカに供給して指向性を有した音として出力し、各チャンネルのオーディオ信号に係る音を、直接または壁面に反射させて受音位置に到達させるスピーカアレイ装置において、
   前記複数のチャンネルの一部のオーディオ信号に係る音を、予め設定された比率で複数の方向に出力し、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を各々異なる方向に出力するように指向性を制御する指向性制御手段
   を具備し、
   前記指向性制御手段は、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する複数の方向の各々が、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音が出力される方向のいずれかと略同一とするように指向性を制御し、
   前記指向性制御手段によって指向性が制御された音を出力すると、前記受音位置からみて、前記受音位置に対して到達する音の方向に前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する仮想スピーカを形成し、当該仮想スピーカが形成される方向とは別の前記予め設定された比率に応じた方向に、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する虚像スピーカを形成する
   ことを特徴とするスピーカアレイ装置。
3. 前記指向性制御手段は、前記一部のチャンネルのオーディオ信号を、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に混合する混合手段を有し、
   前記指向性制御手段は、前記混合手段によって前記一部のチャンネルのオーディオ信号が、前記一部以外のチャンネルのオーディオ信号に混合されることにより、前記一部のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する複数の方向の少なくとも一の方向が、当該オーディオ信号が混合された一部以外のチャンネルのオーディオ信号に係る音を出力する方向と同一とするように指向性を制御する
   ことを特徴とする請求項２に記載のスピーカアレイ装置。
4. 前記指向性制御手段は、前記略同一方向に出力される音の焦点距離が互いに異なるように指向性を制御する
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のスピーカアレイ装置。

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