JP5734928B2 - 音場制御装置及び音場制御方法 - Google Patents
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Description
においては聴取者が大音量の音を聞きたいという要望があり、同時に他のエリアにおいて
は他の聴取者が通常の音量、または通常より低い音量の音を聞きたいという要望がある等
、聴取者には、嗜好や都合等に応じた様々なニーズがある。すなわち、2つのエリアの前
方に位置するスピーカから2つのエリアに伝わる音圧(到来音圧)を個別に制御すること
ができる音場制御装置及び音場制御方法が望まれている。
ができる音場制御装置及び音場制御方法を提供する。
ルタ係数を用いたFIR演算を実行することで第2音響信号及び第3音響信号を算出する
制御フィルタと、前記第2音響信号を用いて、第1エリア及び第2エリアへ音を放射する
第1スピーカ音源と、前記第3音響信号を用いて、前記第1エリア及び前記第2エリアへ
音を放射する第2スピーカ音源と、前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から
前記第1エリア及び前記第2エリアまでの空間伝達特性、並びに前記第1エリアでの増音
率を示す第1増音率na及び前記第2エリアでの増音率を示す第2増音率nbを用いて、前
記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第1エリアへの第1合成音圧を、
前記第1フィルタ係数がスルー特性フィルタの場合の前記第1スピーカ音源から前記第1
エリアへの第1到来音圧のna倍に近づけ、かつ前記第1スピーカ音源及び前記第2スピ
ーカ音源から前記第2エリアへの第2合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性フ
ィルタの場合の前記第1スピーカ音源から前記第2エリアへの第2到来音圧のnb倍に近
づける方向に前記第1フィルタ係数及び前記第2フィルタ係数を算出する算出部とを備え
る。
音を放射する第1スピーカ音源と、第2音響信号に応じて、第2制御点を有する第2エリ
アへ音を放射する第2スピーカ音源とを備える音場制御装置における音場制御方法であっ
て、制御フィルタが、第3音響信号に対して、第1フィルタ係数及び第2フィルタ係数を
用いたFIR演算を実行することで前記第2音響信号及び前記第3音響信号を算出するス
テップと、算出部が、前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第1制御
点及び前記第2制御点までの空間伝達特性、並びに前記第1制御点における増音率を示す
第1増音率na及び前記第2制御点における増音率を示す第2増音率nbを用いて、前記第
1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第1制御点への第1合成音圧を、前記
第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記第1スピーカ音源から前記第1制御点へ到来
する第1音圧のna倍に近づけ、かつ前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源か
ら前記第2制御点への第2合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記
第1スピーカ音源から前記第2制御点へ到来する第2音圧のnb倍に近づける前記第1フ
ィルタ係数及び前記第2フィルタ係数を算出するステップとを有する。
本実施形態の音場制御装置100は、聴取者が音を聴取可能な音場における音圧を増音
、減音または維持する制御(音場制御)を行う。ここで、音場には第1エリアと第2エリ
アが含まれる。例えば、第1エリアをスピーカ音源の正面のエリアとし、第2エリアを第
1エリアの周囲のエリアとする。なお、本実施形態では、第1エリアを増音の対象とする
エリアとし、スピーカ音源から到来する音圧を増音する。第2エリアを音圧維持または減
音の制御対象とするエリアとし、スピーカ音源からの到来する音圧を維持または減音する
。
第1及び第2エリアにおける音圧の基準音圧に対する増音率をパラメータとして調整する
ことにより、自由に組み合わせ設定が可能である。
リアに対して音を放射する。
って、制御フィルタ70へ供給する。
ている。第2記憶部50は第1エリアにおける音圧及び第2エリアにおける音圧の基準音
圧に対する増音率na、nbを記憶している。ここで、基準音圧とは、音場制御装置10
0が音場制御を行わない状態(非制御時)に、第1及び第2エリアのそれぞれにおける第
1スピーカ音源10からの到来音圧のことである。
増音率na、nbを用いて、制御フィルタ70の係数を算出する。
を含み、第1音響信号及び制御フィルタ算出部60が算出した係数を用いたFIR演算を実
行することで、第1スピーカ音源10用及び第2スピーカ音源20用の音響信号を算出す
る。ここで、第1制御フィルタ71は第1スピーカ音源10用である。また、第2制御フ
ィルタ72は第2スピーカ音源20用である。
、各スピーカ音源から放射される音の音量を調整する音量調整部80、入力装置400を
備える。ここで、第1音量調整部81は第1スピーカ音源10用である。また、第2音量
調整部82は第2スピーカ音源20用である。
置200が制御プログラムを実行することにより実現することができる。また、第1記憶
部40及び第2記憶部50としては、メモリやHDD等の記憶装置300を用いることでき
る。また、第1スピーカ音源10または第2スピーカ音源20は、音場制御装置100に
内蔵されていてもよいし、音場制御装置100に外付けされるものであってもよい。
る。音響信号供給部30が第1音響信号を取得する方法としては様々なバリエーションが
考えられる。例えば、TV、オーディオ機器或いはAV機器などのような、地上放送又は
衛星放送等により、音響信号を含むコンテンツ(例えば、音響信号のみを含むコンテンツ
、動画像や静止画像を伴う音響信号を含むコンテンツ、それらに更に他の関連情報を含む
コンテンツなど)(以下、単にコンテンツと呼ぶ)を取得してもよいし、インターネット
又はイントラネット若しくはホームネット等のネットワークを介してコンテンツを取得し
てもよいし、CD、DVD、または内臓のディスク装置等の記録媒体に格納されたコンテ
ンツを読み込むことで取得してもよい。また、マイクロフォンにより入力した音声を取得
してもよい。音響信号供給部30は、このように取得した第1音響信号を制御フィルタ7
0に対して供給する。
び第2エリアまでの空間伝達特性を記憶している。ここで、空間伝達特性とは、各スピー
カから各エリアに音が放射された際に、各スピーカの位置における音圧と、各エリアの位
置における音圧との関係を表す伝達関数である。なお、本実施形態においては、例えば図
2に示すように、増音制御する第1エリアにM点の制御点i、音圧維持制御する第2エリ
アにN点の制御点jが設けられ、各スピーカから各制御点までの空間伝達特性(放射イン
ピーダンス)が事前に記憶されている。
、第2スピーカ音源から第1エリアの制御点iまでの放射インピーダンスはFsi、第1ス
ピーカ音源から第2エリア内の制御点jまでの放射インピーダンスはZpj、第2スピーカ
音源から第2エリア内の制御点jまでの放射インピーダンスはZsjでそれぞれ表される。
基準音圧に対する増音率na、nbを記憶している。ここでは、第1エリア内の全ての制御
点iについて共通の増音率naを記憶している。また、第2エリア内の全ての制御点jにつ
いて共通の増音率nbを記憶している。この増音率としては、増音の場合はn>1、音圧維
持の場合はn=1、減音の場合は0≦n<1となる。ここで、増音率nのときの増音効果は
対数換算より、+20log10(n)で与えられる。すなわち、例えばn=2の場合は20log10(2)
≒+6dB、n=3の場合は20log10(3)≒+9.5dBの増音となる。また、n=0.5の場合は20log
10(0.5)≒−6dBの減音となる。n=1の場合は20log10(1)=±0dBの音圧維持、n=0の場合
は20log10(0)=−∞dBの消音となる。
。例えば、第2記憶部50は、聴取者がリモート・コントローラ、携帯電話等の入力装置
400を用いて入力した増音率を記憶することができる。
散値を入力できるようにしてもよい。さらに、入力できる増音率の上限値を設けてもよい
(なお、増音率の下限値は、1、又は、1を超える所定の値としてもよい)。
ようにしてもよいし、増音率のみを入力するようにしてもよい(後者の場合には、第1エ
リアの増音率na=1の場合に、増音制御をOFFとしてもよいし、na=1として増音制
御を行ってもよい)。
てもよい(この場合に、ONのときは、予め定められたnの値(例えば、n=2あるいは
n=3など)が使用される)。また、例えば、「増音制御」のON/OFFボタンと、予
め定められた複数種類のnから選択された値を指示する1又は複数のボタン(例えば、n
=2又はn=3を選択するための1つのボタン、n=1.5、2又は3を選択するための
3つのボタンなど)を設けてよい。
得る放射インピーダンスを用いて、制御フィルタ70の係数(すなわち、第1制御フィル
タ71の係数Wp、第2制御フィルタ72の係数Ws)を算出する。なお、制御フィルタ
の係数は、複素数またはゲインと位相の組として算出することができる。ここで、第1ス
ピーカ音源10の制御フィルタ特性(振幅・位相)は制御時と非制御時とで異なる。制御
フィルタ算出部60は、非制御時には第1制御フィルタ71を単純なスルー特性として係
数Wpを算出する。なお、スルー特性とは、入力された音響信号をそのまま出力する特性
のことである。すなわち、このときの係数Wpは1となる。
及び第2スピーカ音源20からの合成音圧を非制御時の第1スピーカ音源10の音圧、す
なわち基準音圧のna倍に近づけ、かつ第2エリアでは基準音圧のnb倍に近づける第1制御
フィルタ71の係数Wp、第2制御フィルタ72の係数Wsを算出する。ここで、近づけ
るとは、第1エリアの各制御点における合成音圧を基準音圧のna±Δn1倍の範囲内に納
め、第2エリアの各制御点における合成音圧を基準音圧のnb±Δn2倍の範囲内に納める
ことを言う。なお、Δn1、Δn2は正の実数であり、実験等により確かめられた有効な制
御効果が得られる範囲で事前に定めることができる。すなわち、制御フィルタ60は合成
音圧を上記の範囲内に納めるように各制御フィルタの係数を算出する。例えば、図示しな
いマイクロフォン等が第1エリア及び第2エリアの各制御点における基準音圧及び合成音
圧を測定することで、第1エリアでは第1スピーカ音源10及び第2スピーカ音源20か
らの合成音圧を非制御時の第1スピーカ音源10の音圧、すなわち基準音圧のna倍に近づ
け、かつ第2エリアでは基準音圧のnb倍に近づいていることを判断することができる。
60が算出する各係数を用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行する。具体的には
第1制御フィルタ71は、係数Wpを用いて第1音響信号に対してFIR演算を実行するこ
とで、第1スピーカ音源10用の音響信号(第2音響信号)を算出する。また、第2制御
フィルタ72は、係数Wsを用いて第1音響信号に対してFIR演算を実行することで、第
2スピーカ音源20用の音響信号(第3音響信号)を算出する。第1制御フィルタ71は
、第2音響信号を第1スピーカ10に対して供給する。第2制御フィルタ72は、第3音
響信号を第2スピーカ20に対して供給する。なお、ここでの供給とは、後述の音量調整
部80を介して供給する場合も含む。
1が、第1スピーカ音源の音量を調整し、第2音量調整部82が、第2スピーカ音源の音
量を調整する。すなわち、第1音量調整部81は、制御フィルタ70が算出する第2音響
信号の振幅を増幅する。また、第2音量調整部82は、制御フィルタ70が算出する第3
音響信号の振幅を増幅する。なお、このとき、第1音響信号及び第2音響信号の振幅の増
幅による変化量は等しいことが好ましい。
た第2音響信号及び第3音響信号(音量調整部70により増幅された後の音響信号も含む
)に基づいて、第1エリア及び第2エリアの両エリアに対して音を放射する。
スピーカ音源による増音制御の制御フィルタ導出方法について説明する。なお、以下では
、制御フィルタ算出部60は、制御時には、第1エリアでは第1スピーカ音源10及び第
2スピーカ音源20からの合成音圧を基準音圧のna倍に、かつ第2エリアでは基準音圧の
nb倍に計算上一致する第1制御フィルタ71の係数Wp、第2制御フィルタ72の係数W
sを算出する例を説明する。
非制御時の第1スピーカ音源(P)からの音圧のna倍、第2エリアの音圧は非制御時の第
1スピーカ音源(P)からの音圧のnb倍とする。
複素振幅、qpは制御時における第1スピーカ音源(P)の複素振幅、qsは制御時における
第2スピーカ音源(S)の複素振幅とする。
音源(S)による音圧Qj’が第2エリアの各制御点jに与える音響エネルギーの総和Unは次
式で表される。
すなわち、本実施形態では、音響エネルギーの総和Unを最小化することで、制御効果を保
証する領域を第2エリアの全体まで拡大させ、空間ロバスト性を図ることが可能となる。
また、制御フィルタ導出に制御点1点のみの放射インピーダンスを使用した場合、放射イ
ンピーダンスの周波数成分上に存在するピーク及びディップ特性が、導出した制御フィル
タ上に強く現れてしまい、そのピーク及びディップに起因したノイズにより再生効果が損
なわれる場合がある。そこで、第2エリア内に制御点を複数取ることで、ピーク及びディ
ップを滑らかにすることができる。
制御時における第2スピーカ音源(S)の複素振幅qSの実数部を表し、第2項は制御時にお
ける第2スピーカ音源(S)の複素振幅qSの虚数部を表している。
び虚数部qs iをそれぞれ偏微分することで得られる変化量をゼロに近づけることで、音響
エネルギーの総和Unを最小とする複素振幅が得られる。
アに与える音響エネルギーの総和Umは次式で表される。
。ここで、qpは複素振幅であることから次式で表される。
第2スピーカ音源(S)の複素振幅は、改めて記述するとそれぞれ(式25)及び(式2
6)となる。
成例における制御フィルタである。すなわち、非制御時の第1制御フィルタ(Wp|OF
F)は次式となる。ここで、複素振幅qは基準振幅より、次式はスルー特性フィルタとな
る。
は、それぞれ次式となる。
0では、図12に示すように、制御時における第1スピーカ音源(P)の複素振幅qpと、
制御時における第2スピーカ音源(S)の複素振幅qsの位相関係は、低帯域(例えば、4
00Hz以下)で逆位相(位相差180°)に近い状態をとる。同位相による音の重ね合わ
せにおいて、波長が長い低帯域音は、多少の位相ズレが起きたとしても広い範囲で音が重
なってしまい、任意の地点あるいは領域のみを音場制御することが難しい。本実施形態で
は、逆位相に近い状態の音波と、各スピーカから制御点までの距離差に起因する位相ズレ
を組み合わせることで、任意の地点あるいは領域の低帯域制御が可能となる。
トである。
め定められた値であっても良いし、本音場制御装置において最後に音場制御が使用された
ときの増音率na、nbを初期値としても良いし、他の種々の方法が可能である。
は、その後、異なる空間伝播特性が供給されるまで、維持されるようにしても良い。
プS3)。
持される。ここでは、このイベントとして増音率na、nbの変更を伴うものについて考え
る。
。
ステップS6)、ステップS3に戻って、制御フィルタが再計算・再設定される。
様々なバリエーションが可能である。
ここで、非制御時の第1スピーカ音源10の複素振幅qを1(Wp|OFF=1)とし、
(数31)及び(数32)を用いて制御効果を検証した。なお、以下では実施形態の一例
として、第1エリアの増音率na=2とすることで、音圧が+6dB増音する第1エリアを生成
し、第2エリアの増音率nb=1とすることで、音圧±0dBで変化しない第2エリアを生成す
る増音制御について考える。
を示す図である。ここでは、X軸を奥行き方向、Y軸を横方向、Z軸を高さ方向として図中
に示すように座標系を設定する。以下では、単位をメートル(m)として座標を(x, y,
z)と表記する。
を(0, 0, 1.1)の位置に設置した。また、第1エリアには、M1(1.3, -1.0, 0.75)、M2
(1.8 , -1.0, 0.75)、M3(2.3 , -1.0, 0.75)、M4(1.3, -1.0, 1.1)、M5(1.8, -1.
0, 1.1)、M6(2.3, -1.0, 1.1)、M7(1.3, -1.0, 1.47)、M8(1.8, -1.0, 1.47)、M9
(2.3, -1.0, 0.75)の位置に9箇所の制御点を配置した。一方、第2エリアには、N1(1
.3, 1.0, 0.75)、N2(1.8, 1.0, 0.75)、N3(2.3, 1.0, 0.75)、N4(1.3, 1.0, 1.1)
、N5(1.8, 1.0, 1.1)、N6(2.3, 1.0, 1.1)、N7(1.3, 1.0, 1.47)、N8(1.8, 1.0,
1.47)、N9(2.3, 1.0, 0.75)の位置に9箇所の制御点を配置した。
。なお、図4は200Hzバンドにおける分布図、図5は500Hzバンドにおける分布図、図6は
1kHzバンドにおける分布図を示している。図4乃至図6を見ると、200Hzバンド、500Hzバ
ンド、1kHzバンドのいずれにおいても、設定した制御点を中心に第1エリア及び第2エリ
アが生成されていることがわかる。
図7は第1エリア内の中心の制御点M5(1.8, -1.0, 1.1)における予測値、図8は第2エ
リア内の中心の制御点N5(1.8, 1.0, 1.1)における予測値を示している。また、いずれ
も丸プロットが制御前であり、矩形プロットが制御後の状態である。図7及び図8を見る
と、第1エリアでは増音率na=2すなわち+6dBに近い増音効果が、第2エリアでは増音率nb
=1すなわち±0dBに近い音圧維持効果が得られていることがわかる。
9は第1エリア内の中心の制御点M5(1.8, -1.0, 1.1)における測定値、図10は第2エ
リア内の中心の制御点N5(1.8, 1.0, 1.1)における測定値を示している。図9及び図1
0を見ると、数値解析による予測値と同様に、第1エリアでは増音率na=2すなわち+6dBに
近い増音効果が、第2エリアでは増音率nb=1すなわち±0dBに近い音圧維持効果が得られ
ていることがわかる。
制御方式による制御効果と、提案する2つのスピーカ音源を用いた制御方式による制御効
果を比較した図である。(a)は3個スピーカ使用時の第1エリア内の制御点M5 (1.8, -1.
0, 1.1)の制御効果、(b)は3個スピーカ使用時の第2エリア内の制御点N5(1.8, 1.0, 1
.1)の制御効果、(c)は提案する2個スピーカによる第1エリア内制御点M5 (1.8, -1.0,
1.1)の制御効果,(d)は提案する2個スピーカによる第2エリア内制御点N5(1.8, 1.0,
1.1)の制御効果である。
カとほぼ同様の制御効果が得られることがわかる。(b)と(d)も同一地点の制御効果を示し
ており、2個スピーカでも3個スピーカと同様の音圧維持効果が得られることがわかる。
したがって、2個のスピーカ音源により3個以上のスピーカ音源を用いる方式と同等の性
能を発揮できる本提案の優位性は明らかである。
説明をしたが、各スピーカからランダムノイズ・TSPなどのテスト音を再生し別途マイ
クロフォンによって記録することで、演算処理装置200が空間伝達特性を求めることが
できる。テスト音ではなく、一般的なコンテンツ音を再生しても空間伝達特性の取得は可
能である。マイクロフォンはマイクロフォン機能のみを有する単品の機器でもよいし、リ
モコンなどの外部コントローラにマイクロフォン機能を内包した機器でもよい。
のエリアとして説明を行ったが、これに制限されるものではなく、任意の位置に設定する
ことができる。また、第1エリア及び第2エリアを予め固定することもできるし、可変と
することもできる。
大音量(大音響)を楽しむケース、第1エリアにおいてある聴取者が大音響を楽しみ、第
2エリアにおいて他の聴取者が第1エリアよりは低レベルの大音響で又は通常の音量で又
は通常より低い音量で聞くようなケース、聴力が低下している人などが第1エリアで増音
された音量で聞く一方で、第2エリアでは通常の音量で聞くようなケースなど、種々のケ
ースが考えられる。
えば以下の2パターンに分けることができる。すなわち、「第1エリアでは音圧を増音し
、第2エリアでは音圧を維持する制御」、「第1エリアでは音圧を増音し、第2エリアで
は音圧を減音する制御」、「第1エリアでは音圧を増音し、第2エリアでは音圧を増音す
る制御」を含む「増音制御」と、「第1エリアでは音圧を減音し、第2エリアでは音圧を
維持する制御」、「第1エリアでは音圧を減音し、第2エリアでは音圧を増音する制御」
、「第1エリアでは音圧を減音し、第2エリアでは音圧を減音する制御」を含む「減音制
御」であってもよい。
エリアに伝わる際、2つのエリアの音圧を個別に制御することができる。
図14は第二の実施形態に係る音場制御装置110の構成図である。音場制御装置11
0は、図1のモノラル再生用の音場制御装置100をステレオ再生(L/R-2CH)用に拡張
したものである。
制御フィルタ70、音量調整部80をそれぞれL-CH(左チャンネル)用及びR-CH(右チャ
ンネル)用の2セット備える。なお、図14においては、L-CH用には符号の後ろにLを、R
-CH用には符号の後ろにRを表記する。
70Rに対してR-CH用の音響信号を供給する。第1記憶部40は、第1スピーカ音源10L
、10R、第2スピーカ音源20L、20Rから第1エリア及び第2エリアまでの空間伝達
特性(放射インピーダンス)を制御フィルタ算出部60に対して供給する。これら空間伝
達特性は、記憶装置300に格納することができる。
WpL、第2制御フィルタ72Lの係数WsL)及び制御フィルタ70Rの係数(第1制御フ
ィルタ71Rの係数WpR、第2制御フィルタ72Rの係数WsR)をそれぞれ独立に算出す
る。具体的な算出方法については、第一の実施形態と同様であるのでここでの説明は省略
する。
60が算出する各係数を用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行する。具体的には
第1制御フィルタ71Lは、係数WpLを用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行す
ることで、第1スピーカ音源10L用の音響信号(第2音響信号)を算出する。第2制御
フィルタ72Lは、係数WsLを用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行することで
、第2スピーカ音源20L用の音響信号(第3音響信号)を算出する。第1制御フィルタ
71Rは、係数WpRを用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行することで、第1ス
ピーカ音源10R用の音響信号(第4音響信号)を算出する。第2制御フィルタ72Rは、
係数WsRを用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行することで、第2スピーカ音源
20R用の音響信号(第5音響信号)を算出する。第1制御フィルタ71Lは、第1スピー
カ音源10Lに第2音響信号を供給する。第1制御フィルタ71Rは、第1スピーカ音源1
0Rに第3音響信号を供給する。第2制御フィルタ72Lは、第2スピーカ音源20Lに第
4音響信号を供給する。第2制御フィルタ72Rは、第2スピーカ音源20Rに第5音響信
号を供給する。
である。各スピーカの設置位置は、ステレオ感を損なわないためにベゼルの両端に第1ス
ピーカ音源10L及び10Rを設置し、第2スピーカ音源20L及び20Rをベゼルの中央に
向かって隣接配置する。
図16は第三の実施形態に係る音場制御装置120の構成図である。音場制御装置12
0は、図14の音場制御装置120の第1スピーカ音源10L、10R及び第2スピーカ音
源20L、20Rの代わりに、L/R-2CH共用の第1スピーカ音源11及び第2スピーカ音源
21を備える。
70Rに対してR-CH用の音響信号を供給する。第1記憶部40は、第1スピーカ音源11
、第2スピーカ音源21から第1エリア及び第2エリアまでの空間伝達特性(放射インピ
ーダンス)を制御フィルタ算出部60に対して供給する。これら空間伝達特性は、記憶装
置300に格納することができる。
WpL、第2制御フィルタ72Lの係数WsL)及び制御フィルタ70Rの係数(第1制御フ
ィルタ71Rの係数WpR、第2制御フィルタ72Rの係数WsR)をそれぞれ独立に算出す
る。具体的な算出方法については、第一の実施形態と同様であるのでここでの説明は省略
する。
60が算出する各係数を用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行する。具体的には
第1制御フィルタ71Lは、係数WpLを用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行し
て第2音響信号を算出する。第2制御フィルタ72Lは、係数WsLを用いて、第1音響信
号に対してFIR演算を実行して第3音響信号を算出する。第1制御フィルタ71Rは、係数
WpRを用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行して第4音響信号を算出する。第2
制御フィルタ72Rは、係数WsRを用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行して第
5音響信号を算出する。
72Rが算出する第5音響信号を重畳して、第1スピーカ音源11用の音響信号(第6音
響信号)を算出する。また、第1制御フィルタ71Rが算出する第4音響信号及び第2制
御フィルタ72Lが算出する第3音響信号を重畳して、第2スピーカ音源21用の音響信
号(第7音響信号)を算出する。重畳部90は、第1スピーカ音源11に第6音響信号を
、第2スピーカ音源21に第7音響信号をそれぞれ供給する。
である。各スピーカの設置位置は、第1スピーカ音源11及び第2スピーカ音源21をそ
れぞれベゼル両端に配置する。さらに好ましくは、第2エリアの音圧維持領域の範囲を確
保するために、ベゼル幅の中央であるベゼル下段や台座の部分に第1スピーカ音源11及
び第2スピーカ音源21をほぼ隣接させて配置する。
響信号を重畳することで、それぞれの音響信号の効果を維持することができるので、2個
のスピーカによりステレオ再生用に拡張することが可能となる。
図18は第四の実施形態に係る音場制御装置130の構成図である。音場制御装置13
0は、過入力信号検出部91、増音率変更部(調整部)92を備える。なお、第一の実施
形態の音場制御装置100と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略
する。
得る。そして、過入力信号検出部91は、第2音響信号の振幅(出力電圧)が第1スピー
カ音源10の許容振幅(許容入力電圧)以下であるかどうかを検出する。また、第2音響
信号の出力電圧が第2スピーカ音源20の許容入力電圧以下であるかどうかを検出する。
すなわち、第1スピーカ音源10及び第2スピーカ音源20に対する第2音響信号及び第
3音響信号の過入力を検出する。
響信号の出力電圧が第1スピーカ音源10の許容入力電圧を超えたこと、または第3音響
信号の出力電圧が第2スピーカ音源20の許容入力電圧を超えたとことを検出した場合に
、音響信号の出力電圧をスピーカの許容入力電圧以下となる方向に調整する。具体的には
、音響信号の出力電圧がスピーカの許容入力電圧以下となる方向に第1記憶部40が記憶
する増音率を変更する。ここでは、増音率変更部92は、例えば増音率を徐々に減少させ
ていき、出力電圧が許容入力電圧に等しくなった時点で変更を終了する。なお、許容入力
電圧は、第1スピーカ音源及び第2スピーカ音源20の仕様(定格入力及び最大入力)か
ら定めることができる。
ィルタ71の係数Wp、第2制御フィルタ72の係数Wsを算出する。具体的な算出方法
については、第一の実施形態と同様であるのでここでの説明は省略する。
許容入力電圧に対応する制御フィルタ上の許容の振幅が4であった場合に、増音率を変更
することで許容の振幅に収まるように調整している。なお、位相に関しては、調整前後で
位相関係はほとんど変化しない。
及び第3音響信号の振幅を減少させることが考えられる。しかしながら、音量調整部80
第2音響信号及び第3音響信号の振幅を減少させる場合、第1エリアと第2エリアの音圧
差(音圧勾配)は維持されるが、第2エリアの絶対音圧が変化(減少)してしまうことに
なる。このため、本実施形態のように増音率変更部92が増音率を変更することで、第2
エリアでの音圧を減少させることなく出力電圧を許容入力電圧以下に抑えることが可能と
なる。
ぐことができ、また出力電圧が許容入力電圧を大きく超えた場合等に第1スピーカ音源1
0及び第2スピーカ音源20が破損することを防ぐことができる。
図20は第五の実施形態に係る音場制御装置140の構成図である。音場制御装置14
0は、過入力信号検出部91、制御フィルタ変更部(調整部)93を備える。なお、第一
の実施形態の音場制御装置100と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明
を省略する。
得る。そして、過入力信号検出部91は、第2音響信号の振幅(出力電圧)が第1スピー
カ音源10の許容振幅(許容入力電圧)以下であるかどうかを検出する。また、第2音響
信号の出力電圧が第2スピーカ音源20の許容入力電圧以下であるかどうかを検出する。
すなわち、第1スピーカ音源10及び第2スピーカ音源20に対する第2音響信号及び第
3音響信号の過入力を検出する。
号の出力電圧をスピーカの許容入力電圧以下となる方向に調整する。具体的には、制御フ
ィルタ算出部60が算出する第1制御フィルタ71の係数Wp、第2制御フィルタ72の
係数WsをFFT等により周波数領域に変換する。すなわち、周波数に対する振幅及び位相
を得る。また、各制御フィルタのゲインが許容入力電圧に対応するゲインよりも大きい周
波数帯域における各フィルタの振幅及び位相をカットする。ここでは、この周波数帯域に
おいて、第1制御フィルタ71の係数Wpの振幅及び位相をスルー特性(1)とし、第2
制御フィルタ72の係数Wsの振幅及び位相は完全に除去(0)する。
周波数帯域カット後の比較を行っている。許容入力信号が基準信号の2倍(振幅2)とした
とき、600Hz以下の周波数帯域を過入力信号成分とみなしカットしている。
は設定した増音率による制御効果を与えることが可能となる。このとき、過入力が生じる
周波数帯域では、制御前後で変化せず非制御時の音が再生されたままとなる。
本変形例では、図20の制御フィルタ変更部93は、過入力信号検出部91が過入力を
検出した場合に、制御フィルタ算出部60が算出する第1制御フィルタ71の係数Wp、
第2制御フィルタ72の係数WsをFFT等により周波数領域に変換する。また、各制御フ
ィルタのゲインが許容入力電圧に対応するゲインよりも大きい周波数帯域についてのみ増
音率を音響信号の出力電圧がスピーカの許容入力電圧以下となる方向に変更する。
入力電圧に対応するゲインよりも大きい周波数帯域について、第1制御フィルタ71の係
数Wp、第2制御フィルタ72の係数Wsを変更する。
帯において、増音率を下げた場合の制御フィルタの振幅及び位相を表す。通常の増音率n=
2(+6dB)に対し、200Hz〜600Hzの周波数帯のみn=1.4(+4dB)に設定している。
に抑えつつ、この範囲内での最大限の制御効果を与えることが可能となる。
図23は第六の実施形態に係る音場制御装置150の構成図である。音場制御装置15
0は、制御フィルタ算出部60を備えずに、記憶装置300が事前に制御フィルタ70の
係数を記憶している。また、第1エリア及び第2エリアの位置を後述の選択部95に対し
て供給する位置供給部94、記憶装置300から制御フィルタ70の係数を選択する選択
部95を備える。
率の組み合わせの複数条件下で、事前に算出される制御フィルタ70の係数をプリセット
制御フィルタテーブルとして記憶している。すなわち、第1スピーカ音源10及び第2ス
ピーカ音源20から第1エリア及び第2エリアに含まれる各制御点までの空間伝達特性の
セットを、第1エリア及び第2エリアの異なる複数の位置に対して事前に取得し、この複
数種類の空間伝達特性のセットと、複数の増音率とを用いて、例えば空間伝達特性のセッ
トと増音率の全ての組み合わせに関して制御フィルタ70の係数を算出し、記憶装置30
0に格納しておく。なお、この際、制御フィルタ70の係数の算出としては、第一乃至第
三の実施形態と同様の方法を用いることができる。
2エリアの位置を取得し、選択部95に対して供給する。なお、各制御エリアの位置は、
例えば各制御エリアの中心の制御点の位置として定義することができる。このとき、位置
の指定方法に関しては、図24に示すように、(a)大まかに左・中央・右の方向指定で
もよいし、(b)音場制御装置を中心とした絶対座標指定でもよいし、(c)音場制御装置を中
心とした回転座標系でもよい。
及び第2エリアの位置に基づいて、対応する組み合わせの制御フィルタ70の係数を記憶
装置300から選択する。 制御フィルタ70は、音響信号供給部30から得た第1音響
信号、選択部95が選択する各係数を用いて、第1音響信号に対してFIR演算を実行する
。
共通の音源からの音が2つのエリアに伝わる際、2つのエリアの音圧を個別に制御するこ
とができる。
ていない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明
の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実
施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載され
た発明とその均等の範囲に含まれるものである。
20、21・・・第2スピーカ音源
30・・・音響信号供給部
40・・・第1記憶部
50・・・第2記憶部
60・・・制御フィルタ算出部
70・・・制御フィルタ
71・・・第1制御フィルタ
72・・・第2制御フィルタ
80・・・音量調整部
81・・・第1音量調整部
82・・・第2音量調整部
90・・・重畳部
91・・・過入力信号検出部
92・・・増音率変更部
93・・・制御フィルタ変更部
94・・・位置供給部
95・・・選択部
100、110、120、130、140、150・・・音場制御装置
200・・・演算処理装置
300・・・記憶装置
400・・・入力装置
Claims (6)
- 第1音響信号に対して、第1フィルタ係数及び第2フィルタ係数を用いたFIR演算を実行することで第2音響信号及び第3音響信号を算出する制御フィルタと、
前記第2音響信号に応じて、第1制御点を有する第1エリア及び第2制御点を有する第2エリアへ音を放射する第1スピーカ音源と、
前記第3音響信号に応じて、前記第1エリア及び前記第2エリアへ音を放射する第2スピーカ音源と、
前記第1スピーカ音源から前記第1制御点及び前記第2制御点までの第1空間伝達特性及び第2空間伝達特性、前記第2スピーカ音源から前記第1制御点及び前記第2制御点までの第3空間伝達特性及び第4空間伝達特性、並びに前記第1制御点における増音率を示す第1増音率na及び前記第2制御点における増音率を示す第2増音率nbを用いて、前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第1制御点への第1合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記第1スピーカ音源から前記第1制御点へ到来する第1音圧のna倍に近づけ、かつ前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第2制御点への第2合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記第1スピーカ音源から前記第2制御点へ到来する第2音圧のnb倍に近づける前記第1フィルタ係数及び前記第2フィルタ係数を算出する算出部と、
を備える音場制御装置。 - 前記算出部は、前記第1合成音圧から前記第1音圧のna倍を減算した音圧による前記第1エリアの第1音響エネルギーを最小に近づけ、かつ前記第2合成音圧から前記第2音圧のnb倍を減算した音圧による前記第2エリアの第2音響エネルギーを最小に近づけることで、前記第1フィルタ係数及び前記第2フィルタ係数を算出する請求項1に記載の音場制御装置。
- 前記第2音響信号及び前記第3音響信号を増幅する音量調整部をさらに備える請求項1または2に記載の音場制御装置。
- 前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源は、それぞれ許容振幅を有するものであって、
前記第2音響信号の振幅または前記第3音響信号の振幅が前記許容振幅以下であるかどうかを検出する検出部と、
前記振幅が前記許容振幅を超える場合に、前記振幅を前記許容振幅以下に調整する調整部と、
を備える請求項1乃至3いずれか1項に記載の音場制御装置。 - 第1音響信号に対して、第1フィルタ係数及及び第2フィルタ係数を用いたFIR演算を実行することで第2音響信号及び第3音響信号を算出する制御フィルタと、
前記第2音響信号に応じて、第1制御点を有する第1エリア及び第2制御点を有する第2エリアへ音を放射する第1スピーカ音源と、
前記第3音響信号に応じて、前記第1エリア及び前記第2エリアへ音を放射する第2スピーカ音源と、
前記第1スピーカ音源から前記第1制御点及び前記第2制御点までの第1空間伝達特性及び第2空間伝達特性、前記第2スピーカ音源から前記第1制御点及び前記第2制御点までの第3空間伝達特性及び第4空間伝達特性、並びに前記第1制御点における増音率を示す第1増音率na及び前記第2制御点における増音率を示す第2増音率nbを用いて、前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第1制御点への第1合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記第1スピーカ音源から前記第1制御点へ到来する第1音圧のna倍に近づけ、かつ前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第2制御点への第2合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記第1スピーカ音源から前記第2制御点へ到来する第2音圧のnb倍に近づける方向に算出された前記第1フィルタ係数及び前記第2フィルタ係数を記憶する記憶部と、
を備える音場制御装置。 - 第1音響信号から算出された第2音響信号に応じて、第1制御点を有する第1エリア及び第2制御点を有する第2エリアへ音を放射する第1スピーカ音源と、前記第1音響信号から算出された第3音響信号に応じて、前記第1エリア及び前記第2エリアへ音を放射する第2スピーカ音源とを備える音場制御装置における音場制御方法であって、
制御フィルタが、前記第1音響信号に対して、第1フィルタ係数及び第2フィルタ係数を用いたFIR演算を実行することで前記第2音響信号及び前記第3音響信号を算出するステップと、
算出部が、前記第1スピーカ音源から前記第1制御点及び前記第2制御点までの第1空間伝達特性及び第2空間伝達特性、前記第2スピーカ音源から前記第1制御点及び前記第2制御点までの第3空間伝達特性及び第4空間伝達特性、並びに前記第1制御点における増音率を示す第1増音率na及び前記第2制御点における増音率を示す第2増音率nbを用いて、前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第1制御点への第1合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記第1スピーカ音源から前記第1制御点へ到来する第1音圧のna倍に近づけ、かつ前記第1スピーカ音源及び前記第2スピーカ音源から前記第2制御点への第2合成音圧を、前記第1フィルタ係数がスルー特性の場合に前記第1スピーカ音源から前記第2制御点へ到来する第2音圧のnb倍に近づける前記第1フィルタ係数及び前記第2フィルタ係数を算出するステップと、
を有する音場制御方法。
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