JP6904031B2

JP6904031B2 - スピーカ位置検出システム、スピーカ位置検出装置、及びスピーカ位置検出方法

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Publication number: JP6904031B2
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Description

スピーカ位置検出システム、スピーカ位置検出装置、及びスピーカ位置検出方法に関する。

５．１ｃｈホームシアターシステムなど、多数のスピーカを配置するシステムが広く使われている。例えば、リスナーの位置にマイクを配置してスピーカからの音声を取得し、その取得された音声に応じてスピーカに出力されるチャネル等のパラメータを決定している（特許文献１）。

国際公開第２００８／１２６１６１号

特許文献１にかかる発明では、リスナーの位置にマイクを置く手間があり、また調整中はノイズとなる音を出さないなどの注意をリスナーに強いる。例えば、可搬型のスピーカを用いる場合は設定作業を行う回数が増えやすく、調整の際のユーザの負担が無視できない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、スピーカが出力する音声を調整する際のユーザの負担を低減することが可能なスピーカ位置検出システム、スピーカ位置検出装置、スピーカ位置検出方法、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかるスピーカ位置検出システムは、少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットと、スピーカと複数のマイクとを有する第２のスピーカユニットと、前記第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットとの相対的な位置情報を算出する検出手段とを含む。前記検出手段は、前記第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させ、前記複数のマイクのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する。

また、本発明にかかるスピーカ位置検出方法は、少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させるステップと、スピーカを有する第２のスピーカユニットに含まれる複数のマイクのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出するステップと、を含む。

また、本発明にかかるスピーカ位置検出装置は、少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させる手段と、スピーカを有する第２のスピーカユニットに含まれる複数のマイクのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する手段と、を含む。

また、本発明にかかる他のスピーカ位置検出システムは、複数のスピーカを有する第１のスピーカユニットと、スピーカとマイクとを有する第２のスピーカユニットと、前記第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットとの相対的な位置情報を算出する検出手段とを含む。前記検出手段は、前記第１のスピーカユニットに含まれる複数のスピーカのうち少なくとも２つに検査音を出力させ、前記マイクのそれぞれが検出する、前記少なくとも２つのスピーカのそれぞれから出力された検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する。

また、本発明にかかる他のスピーカ位置検出方法は、第１のスピーカユニットに含まれる複数のスピーカのうち少なくとも２つに検査音を出力させるステップと、第２のスピーカユニットに含まれるマイクが前記少なくとも２つのスピーカのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出するステップと、を含む。

また、本発明にかかる他のスピーカ位置検出装置は、第１のスピーカユニットに含まれる複数のスピーカのうち少なくとも２つに検査音を出力させる手段と、第２のスピーカユニットに含まれるマイクが前記少なくとも２つのスピーカのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する手段と、を含む。

本発明によれば、スピーカが出力する音声を調整する際のユーザの負担を低減することが可能になる。

第１の実施形態にかかるサラウンドシステムの一例を説明する平面図である。フロントユニットのハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。フロントユニットの外観を示す斜視図である。スピーカユニットのハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。スピーカユニットの外観を示す図である。サラウンドシステムの機能的な構成を示すブロック図である。第１の実施形態にかかるフロントユニットの処理の一例を示すフロー図である。スピーカユニットとフロントユニットとの関係の一例を説明する図である。スピーカユニットの処理の一例を示すフロー図である。スピーカからの検査音の出力時間とマイクによる検査音の検出時間とを説明する図である。スピーカユニットとフロントユニットとの関係の他の一例を説明する図である。スピーカ位置検出部の処理の他の一例を示すフロー図である。第２の実施形態にかかるスピーカユニットとフロントユニットとの関係の一例を説明する図である。第２の実施形態にかかるフロントユニットの処理の一例を示すフロー図である。スピーカからの検査音の出力時間とマイクによる検査音の検出時間とを説明する図である。

以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態にかかるサラウンドシステムの一例を示す平面図である。サラウンドシステムは、フロントユニット１と、複数のスピーカユニット２とを含む。フロントユニット１は、テレビ４の前に配置され、少なくとも２チャンネルの音声を出力する。スピーカユニット２は、フロントユニット１と連携して音を出力する。サラウンドシステムは、例えばテレビ４などから入力される多チャンネルの音声を出力し、リスナーに臨場感ある音楽を楽しませる。図１には、複数のスピーカユニット２として２台のスピーカユニット２ａ，２ｂが配置されているが、より多くの数のスピーカユニット２が配置されてもよいし、一つだけのスピーカユニット２が配置されてもよい。

フロントユニット１は、一般的にサウンドバーと呼ばれる機器である。図２は、フロントユニット１のハードウェア構成を概略的に示すブロック図であり、図３は、フロントユニット１の外観を示す斜視図である。フロントユニット１は、プロセッサ１１と、記憶部１２と、通信部１３と、出力部１４と、入力部１５と、スピーカ２１と、マイク２２とを含む。入力部１５は、マイク２２、テレビ４や他のオーディオ機器などの音源２３に接続されている。図３の例では、スピーカ２１は、互いに離間する左スピーカ２１ａと右スピーカ２１ｂとを含む。また、マイク２２は、マイク２２ｅ，２２ｆを含む。

フロントユニット１は水平方向に長い形状を有し、一般的にテレビ４の画面の横方向に平行になるように配置されており横方向に離間して左スピーカ２１ａと右スピーカ２１ｂが配置されている。また、マイク２２ｅ，２２ｆは、互いに離間しかつ横方向に並んで配置されている。なお、左スピーカ２１ａおよび右スピーカ２１ｂの代わりに、横方向に並ぶ多数のアレイスピーカが配置されてもよい。また、フロントユニット１は、互いに接続される複数の機器により実現されてもよい。例えば、フロントユニット１は、ＡＶアンプと、ＡＶアンプに接続されるＲチャンネル用のスピーカおよびＬチャンネル用のスピーカとにより構成されてもよい。

プロセッサ１１は、記憶部１２に格納されているプログラムに従って動作し、通信部１３や出力部１４、入力部１５を制御する。上記プログラムは、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納されてもよいし、ネットワークを介して提供されてもよい。

記憶部１２は、ＤＲＡＭやフラッシュメモリ等のメモリ素子によって構成されている。記憶部１２は、上記プログラムを格納する。また、記憶部１２は、プロセッサ１１や通信部１３等から入力される情報や演算結果を格納する。

通信部１３は有線ＬＡＮや無線ＬＡＮ、またＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）送受信機を構成する集積回路やコネクタ、アンテナなどにより構成されている。通信部１３は、ネットワークを介して他の装置と通信する。通信部１３は、プロセッサ１１の制御により、他の装置から受信した情報をプロセッサ１１や記憶部１２に入力し、他の装置に情報を送信する。

出力部１４は例えばＤＡ変換器やヘッドホン端子を含み、スピーカ２１などに接続されている。入力部１５は例えばＡＤ変換器、ライン入力端子、デジタル音声入力インターフェース、ＨＤＭＩ（登録商標）入力インターフェースを含む。

図４は、スピーカユニット２のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。図５は、スピーカユニット２の外観を示す図である。図４は、一般的にワイヤレススピーカと呼ばれているスピーカユニット２の例を示す。スピーカユニット２は、プロセッサ１１と、記憶部１２と、通信部１３と、出力部１４と、入力部１５と、スピーカ２１と、マイク２２とを含む。プロセッサ１１、記憶部１２、通信部１３の詳細はフロントユニット１に含まれるものと同様であるので説明を省略する。出力部１４は例えばＤＡ変換器を含み、スピーカ２１に接続されている。入力部１５はＡＤ変換器を含み、マイク２２に接続されている。図５の例では、マイク２２は、左側のマイク２２ａ、右側のマイク２２ｂ、下側のマイク２２ｃを含む。

スピーカユニット２はフロントユニット１等の機器から無線を介して音声データを受信し、音声データが示す音を内蔵するスピーカ２１から出力する。音声データの受信は、通信部１３を介して行う。なお、スピーカユニット２は、配線によりフロントユニット１やアンプと接続されてもよい。

図６は、サラウンドシステムの機能的な構成を示すブロック図である。サラウンドシステムは、機能的に、スピーカ位置検出部５１、音声パラメータ設定部５２、音声信号出力部５３、検出応答部７１を含む。また、スピーカ位置検出部５１は、機能的に検査音出力指示部５６、検査音検出結果取得部５７、位置算出部５８を含む。スピーカ位置検出部５１、音声パラメータ設定部５２、音声信号出力部５３は、フロントユニット１に含まれるプロセッサ１１が、記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、通信部１３、出力部１４、入力部１５等を制御することによって実現される。検出応答部７１は、スピーカユニット２に含まれるプロセッサ１１が記憶部１２に格納されたプログラムを実行し、通信部１３や入力部１５等を制御することにより実現される。

ここで、スピーカ位置検出部５１、音声パラメータ設定部５２などは、スマートフォンなど、プロセッサ１１、記憶部１２、通信部１３を有する他の機器により実現されてもよい。

スピーカ位置検出部５１は、フロントユニット１と、スピーカユニット２との相対的な位置情報を算出する。スピーカ位置検出部５１に含まれる検査音出力指示部５６は、フロントユニット１およびスピーカユニット２のうち一方に含まれるスピーカ２１に検査音を出力させる。スピーカ位置検出部５１に含まれる検査音検出結果取得部５７は、フロントユニット１およびスピーカユニット２のうち他方が検出した検査音の情報を取得する。スピーカ位置検出部５１に含まれる位置算出部５８は、取得された検査音の情報に基づいて、フロントユニット１とスピーカユニット２との相対的な位置情報を算出する。ここで、位置情報は、フロントユニット１とスピーカユニット２との相対位置を座標、または、方向及び距離で表したものであってもよいし、フロントユニット１を基準とするスピーカユニット２の方向のみであってもよい。

音声パラメータ設定部５２は、算出された位置情報に基づいて、スピーカユニット２に向けて出力される音声信号のパラメータを決定する。より具体的には、音声パラメータ設定部５２は位置情報が示すスピーカユニット２の位置や方向に基づいて、そのスピーカユニット２に割り当てられる音声信号のチャネルを決定する。なお、音声パラメータ設定部５２は音声の出力の遅延量や周波数特性の補正などの、音声信号の補正に関するパラメータを決定してもよい。

音声信号出力部５３は、決定されたパラメータと音源２３から供給される音声の信号とに基づいて、フロントユニット１に含まれるスピーカ２１や、スピーカユニット２に向けて音声信号を出力する。音声信号は電気信号であってもよいし、データであってもよい。出力された音声信号によりフロントユニット１やスピーカユニット２に含まれるスピーカ２１から音声が出力される。

以下では、スピーカユニット２の位置を検出し、音声信号のパラメータを決定する処理について説明する。図７は、第１の実施形態にかかるフロントユニット１の処理の一例を示すフロー図である。図８は、スピーカユニット２とフロントユニット１との関係の一例を説明する図である。図９は、スピーカユニット２の処理の一例を示すフロー図である。

図７から９は、フロントユニット１の左スピーカ２１ａ、右スピーカ２１ｂから検査音を出力し、スピーカユニット２のそれぞれに含まれる複数のマイク２２ａ，２２ｂが検出した検査音を用いる場合の例を示す。図７に示される処理の一部または全部は、スマートフォンなどの他の機器により実行されてもよい。なお、ステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０８の処理は、スピーカユニット２ごとに行われる。

はじめに、スピーカ位置検出部５１は、通信部１３を介して接続されるスピーカユニット２を認識する（ステップＳ１０１）。スピーカ位置検出部５１は、有線接続されるスピーカユニット２も認識してよい。なお、フロントユニット１およびスピーカユニット２の時刻は公知の手法で同期されているものとする。

次に、検査音出力指示部５６は、スピーカユニット２に対して、検査音の送出開始の通知を送信する（ステップＳ１０２）。一方、各スピーカユニット２の検出応答部７１は、フロントユニット１から送信される、検査音の送出開始の通知を受信する（ステップＳ２０１）。そして、検出応答部７１はスピーカユニット２に配置された各マイク２２を稼働させる（ステップＳ２０２）。

検査音の送出開始の通知が送信されマイク２２が稼働すると、検査音出力指示部５６は、フロントユニット１の左スピーカ２１ａから検査音を出力させる（ステップＳ１０３）。検査音は、パルス状の音であってもよいし、スイープ状に音量が変化する音であってもよいし、以前から流れている音楽の音量や周波数が変化する区間であってもよい。

すると、スピーカユニット２の検出応答部７１は、複数のマイク２２に入力された検査音を検出し、その検査音に関する情報を送信する。より具体的には、検出応答部７１はマイク２２ａ，２２ｂが検査音を検出した時間ｔ１Ｒ，ｔ１Ｌを取得する（ステップＳ２０３）。そして、検出応答部７１は取得された時間ｔ１Ｒ，ｔ１Ｌを送信する（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０３，Ｓ２０４の処理は、マイク２２が検査音を受けるたびに行われる。なお、検出応答部７１は、時間ｔ１Ｒ，ｔ１Ｌの代わりに、マイク２２ａ，２２ｂに入力される検査音のデータを送信してもよいし、時間ｔ１Ｒとｔ１Ｌとの差を送信してもよい。

そして、スピーカ位置検出部５１の検査音検出結果取得部５７は、検出応答部７１から検査音に関する情報を受信し、スピーカユニット２に含まれる各マイク２２ａ，２２ｂが検査音を受けた時間ｔ１Ｌ，ｔ１Ｒの時間差ΔＴｌを取得する（ステップＳ１０４）。検査音検出結果取得部５７は、ΔＴｌとして、時間ｔ１Ｌとｔ１Ｒとの差を算出してもよいし、スピーカユニット２から時間ｔ１Ｒとｔ１Ｌとの差を受信してもよい。また、検査音検出結果取得部５７は、マイク２２ａ，２２ｂに入力される検査音のデータを受信し、解析することで時間ｔ１Ｒ，ｔ１Ｌを求めてもよい。

図１０は、スピーカ２１からの検査音の出力時間ｔ０とマイク２２による検査音の検出時間ｔ１Ｒ，ｔ１Ｌとを説明する図である。図１０は、フロントユニット１のスピーカ２１から、時間ｔ０に検査音が送出され、時間ｔ１Ｌにマイク２２ａが検査音を検出し、時間ｔ１Ｒにマイク２２ｂが検査音を検出した場合の例を示す。検査音がスピーカ２１からマイク２２ａに到達するまでの所要時間Δｔ１Ｌは（ｔ１Ｌ−ｔ０）の式で求められ、検査音がスピーカ２１からマイク２２ｂに到達するまでの所要時間Δｔ１Ｒは（ｔ１Ｒ−ｔ０）で求められる。なお、検査音を出力したスピーカ２１と検査音を検出したマイク２２ａ，２２ｂとの距離は、所要時間Δｔ１Ｌ，Δｔ１Ｒに音速をかけることにより求められる。

また、検査音検出結果取得部５７は、検査音がスピーカ２１からマイク２２に到達するまでの所要時間に基づいて、時間差ΔＴｌを正規化する（ステップＳ１０５）。より具体的には、検査音検出結果取得部５７は、例えばステップＳ１０４で取得された時間差ΔＴｌを所要時間Δｔ１Ｒ，Δｔ１Ｌの平均で割ることで、正規化された時間差ΔＴｌを算出する。正規化により、スピーカユニット２とフロントユニット１との距離による時間差の変動が補正される。

正規化された時間差ΔＴｌが取得されると、スピーカ位置検出部５１は、フロントユニット１の右スピーカ２１ｂについても時間差ΔＴｒを求めるためにステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理を行う。ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理とステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理との違いは、検査音を出力するスピーカ２１がフロントユニット１の右スピーカ２１ｂである点である。

検査音出力指示部５６は、フロントユニット１の右スピーカ２１ｂから検査音を出力させる（ステップＳ１０６）。そして、検査音検出結果取得部５７は、検出応答部７１から検査音に関する情報を受信し、スピーカユニット２に含まれる各マイク２２ａ，２２ｂが検査音を受けた時間ｔ１Ｌ，ｔ１Ｒの時間差ΔＴｒを取得する（ステップＳ１０７）。また検査音検出結果取得部５７は、検査音がスピーカ２１からマイク２２に到達するまでの所要時間Δｔ１Ｌ，Δｔ１Ｒに基づいて、時間差ΔＴｒを正規化する（ステップＳ１０８）。

次に、スピーカ位置検出部５１の位置算出部５８は、正規化された時間差ΔＴｌ，ΔＴｒに基づいて、スピーカユニット２の位置を特定する（ステップＳ１０９）。

一般的に、リスナーの後ろ等に配置されるスピーカユニット２は、部屋の壁との関係からフロントユニット１が向く方向と反対の方向（図８の上方向）を向くことが多い。図８において、左スピーカ２１ａと、スピーカユニット２ａのマイク２２ａ，２２ｂとの距離をそれぞれＤ１，Ｄ２とし、左スピーカ２１ａと、スピーカユニット２ｂのマイク２２ａ，２２ｂとの距離をそれぞれＤ３，Ｄ４とする。すると、（Ｄ１−Ｄ２）＞（Ｄ３−Ｄ４）となる。（Ｄ１−Ｄ２）や（Ｄ３−Ｄ４）は、スピーカユニット２が左にあるほど大きくなる。音速が一定であると仮定すると、正規化された時間差ΔＴｌまたはΔＴｒの値についても同様の特性を有する。

位置算出部５８は、上記の特性を用いてスピーカユニット２の位置を特定する。時間差ΔＴｌ，ΔＴｒが、（ｔ１Ｌ−ｔ１Ｒ）である場合には、位置算出部５８は、スピーカユニット２のそれぞれについて求められたΔＴｌによりスピーカユニット２をソートし、スピーカユニット２が順序づけられた第１のリストを取得する。また、位置算出部５８は、スピーカユニット２のそれぞれについて求められたΔＴｒによりスピーカユニット２をソートし、スピーカユニット２が順序づけられた第２のリストを取得する。第１のリストと第２のリストとでスピーカユニット２の順序が同じ場合には、ΔＴｌが大きいスピーカユニット２ほど左にあると決定する。２つのスピーカユニット２について位置を求める場合には、位置算出部５８はΔＴｌが大きいスピーカユニット２の位置が左、小さいスピーカユニット２の位置が右と判定する。また、第１のリストと第２のリストとでスピーカユニット２の順序が異なる場合には、位置算出部５８は各スピーカユニット２についてΔＴｒとΔＴｌの値を平均しその平均が大きいスピーカユニット２ほど左にあると決定する。また位置算出部５８は時間差ΔＴｒ，ΔＴｌまたはそれらの平均から各スピーカユニット２が中央からどれくらい離れているかを算出してもよい。位置算出部５８は単に時間差ΔＴｒ，ΔＴｌまたはそれらの平均が正であるか負であるかに基づいてスピーカユニット２の位置が左であるか右であるか特定してもよい。

なお、マイク２２ａ，２２ｂの代わりに、マイク２２ｃとマイク２２ａまたは２２ｂとについて、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理を行うことにより、スピーカユニット２の高さ方向の位置を検出してもよい。この場合は、スピーカ位置検出部５１は、フロントユニット１の１つのスピーカ２１について求められる時間差のみから上下方向の位置を特定してもよい。

スピーカユニット２の位置が特定されると、ステップＳ１１０の処理が実行される。ステップＳ１１０では、音声パラメータ設定部５２は、スピーカユニット２の特定された位置に基づいて、スピーカユニット２のそれぞれに音声のチャネルを割り当てる。また音声信号出力部５３は、各スピーカユニット２に、割り当てられた音声のチャネル等に応じた音声信号を出力する。ここで、音声パラメータ設定部５２は、チャネルだけでなく各スピーカユニット２に向けて出力される音声信号の遅延の量や周波数特性などのパラメータを決定してもよい。

これまでに説明した処理により、ユーザは、スピーカユニット２が出力する音声信号のチャネルなどのパラメータを設定する手間が軽減される。特に、ユーザはマイクをリスニングポジションに設置する必要がないだけでなく、ユーザはスピーカユニット２とチャネルとを手動で関連づけする必要もない。

スピーカユニット２の位置を検出する手法は、上記と異なっていてもよい。図１１は、スピーカユニット２とフロントユニット１との関係の他の一例を説明する図である。図１２は、スピーカ位置検出部５１の処理の他の一例を示すフロー図である。図１１、図１２の例では、スピーカユニット２ａ，２ｂに含まれるスピーカ２１から出力される検査音をフロントユニット１に含まれるマイク２２が検出することで、スピーカユニット２の位置が検出される。図１２は、図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理の代わりに行われる処理を示している。

図１１、図１２の例では、図７、図８の例との違いは以下のとおりである。はじめに、スピーカユニット２のスピーカ２１が検査音を出力し、フロントユニット１の複数のマイク２２が検査音を受ける。また、スピーカユニット２の向きによる検査音の検出タイミングの違いが生じにくいため、スピーカ位置検出部５１は、１つのスピーカ２１からの出力でスピーカユニット２の位置情報を算出している。

より具体的には、フロントユニット１のスピーカ位置検出部５１は、以下の処理を行う。はじめに、スピーカ位置検出部５１は通信可能なスピーカユニット２を認識する（ステップＳ１５１）。そして、検査音出力指示部５６は、スピーカユニット２に検査音の出力を指示する信号を送信し、スピーカユニット２に含まれるスピーカ２１に検査音を出力させる（ステップＳ１５２）。また、検査音検出結果取得部５７は、検査音の出力からフロントユニット１のマイク２２ｅ，２２ｆの検出までの所要時間Δｔ１Ｌ，Δｔ１Ｒを取得する（ステップＳ１５３）。そして、位置算出部５８は、その所要時間Δｔ１Ｌ，Δｔ１Ｒに基づいて、スピーカユニット２の位置を示す位置情報を算出する。

図１１からわかるように、マイク２２ｅとマイク２２ｆとの距離Ｄｍはあらかじめわかっているので、所要時間Δｔ１Ｌ，Δｔ１Ｒに音速をかけて求められる距離Ｄ５，Ｄ６により、スピーカユニット２のスピーカ２１と、フロントユニット１のマイク２２ｅ，２２ｆとを頂点とする三角形の形状が実質的に一意に定まる。たとえば位置算出部５８は余弦定理とＤｍ，Ｄ５，Ｄ６とに基づいてマイク２２ｅを基準としたスピーカユニット２ａの角度θ１、マイク２２ｆを基準としたスピーカユニット２ａの角度θ２を求める。これにより、フロントユニット１を基準としたスピーカユニット２ａの方向が求められる。さらに、位置算出部５８は、角度θ１および距離Ｄ５、または、角度θ２および距離Ｄ６を用いた三角関数の計算をすることで、スピーカユニット２ａの座標を求めてもよい。なお、この演算は他のスピーカユニット２について取得された情報に対しても行われる。

図１２の例において、検査音検出結果取得部５７は、マイク２２ｅが検査音を受けた時間ｔ２Ｌとマイク２２ｆが検査音を受けた時間ｔ２Ｒとの差ΔＴを取得してもよい。この場合、位置算出部５８は、ΔＴの符号や大きさにより、フロントユニット１のマイク２２の並ぶ方向についての方向を算出する。

なお、三角形の三辺の長さを用いた方向の算出の代わりに、公知のマイクロフォンアレイ技術を用いてもよい。マイクロフォンアレイは多数のマイク２２を含み、公知の演算により検査音の来た方向が算出される。スピーカ位置検出部５１は、この演算を行い検査音の方向を算出する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、フロントユニット１に配置される複数のスピーカ２１とスピーカユニット２に配置される１つのマイク２２を用いてフロントユニット１とスピーカユニット２との相対的な位置情報が算出される。以下では主に第１の実施形態との相違点について説明する。スピーカユニット２には１つのマイクのみが配置されてもよい。第２の実施形態にかかるサラウンドシステムのハードウェア構成や機能構成の他の説明については説明を省略する。

図１３は、第２の実施形態にかかるスピーカユニット２とフロントユニット１との関係の一例を説明する図である。図１３の例では、フロントユニット１に含まれるスピーカ２１のそれぞれから出力される検査音をスピーカユニット２に含まれる少なくとも１つのマイク２２が検出することで、スピーカユニット２の位置が検出される。図１１に示される構成に対して、検査音の出力側と入力側が反転している。

図１４は、第２の実施形態にかかるフロントユニット１の処理の一例を示すフロー図である。図１４は、第１の実施形態の図７に対応する図である。図１４に示される処理の一部または全部は、スマートフォンなどの他の機器により実行されてもよい。なお、ステップＳ３０２〜Ｓ３０９の処理は、スピーカユニット２ごとに行われる。なお、フロントユニット１およびスピーカユニット２の時刻は公知の手法で同期されているものとする。

はじめに、スピーカ位置検出部５１は、通信部１３を介して接続されるスピーカユニット２を認識する（ステップＳ３０１）。スピーカ位置検出部５１は、有線接続されるスピーカユニット２も認識してよい。

次に、検査音出力指示部５６は、スピーカユニット２に対して、スピーカユニット２のマイク２２を稼働させる（ステップＳ３０２）。より具体的には、各スピーカユニット２に検査音の送出開始の通知を送信する。各スピーカユニット２の動作は、１つのマイク２２を対象とする点を除いて第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

マイク２２が稼働すると、検査音出力指示部５６は、フロントユニット１の左スピーカ２１ａから検査音を出力させる（ステップＳ３０３）。すると、スピーカユニット２は、マイク２２に入力された検査音を検出し、その検査音に関する情報を送信する。検査音に関する情報は、例えば検査音を受けた時間ｔ２Ｌや、マイク２２の音声データである。

そして、スピーカ位置検出部５１の検査音検出結果取得部５７は、検査音に関する情報を受信し、検査音の出力からマイク２２が検査音を受けた時間ｔ２Ｌまでの所要時間Δｔ２Ｌを取得する（ステップＳ３０４）。より具体的には、検査音検出結果取得部５７は、検査音を受けた時間ｔ２Ｌからフロントユニット１の左スピーカ２１ａが検査音を出力した時間ｔ０Ｌを引くことで所要時間Δｔ２Ｌを算出してよい。

図１５は、スピーカ２１からの検査音の出力時間ｔ０Ｌ，ｔ０Ｒとマイク２２による検査音の検出時間ｔ２Ｌ，ｔ２Ｒとを説明する図である。図１５では、フロントユニット１の左スピーカ２１ａから、時間ｔ０Ｌに検査音が出力され、時間ｔ２Ｌにスピーカユニット２のマイク２２が検査音を検出する。また、時間ｔ１Ｒに右スピーカ２１ｂから検査音が出力され、時間ｔ２Ｒにスピーカユニット２のマイク２２が検査音を検出する。所要時間Δｔ２Ｒは、（ｔ２Ｒ−ｔ０Ｒ）であってよい。

また、検査音検出結果取得部５７は、所要時間Δｔ２Ｌに基づいて左スピーカ２１ａとスピーカユニット２との距離Ｄａを算出する（ステップＳ３０５）。検査音検出結果取得部５７は、所要時間Δｔ２Ｌに音速をかけることにより距離Ｄａを算出する。

距離Ｄａが算出されると、スピーカ位置検出部５１は、フロントユニット１の右スピーカ２１ｂについても距離Ｄｂを求めるためにステップＳ３０６〜Ｓ３０８の処理を行う。ステップＳ３０６〜Ｓ３０８の処理とステップＳ３０３〜Ｓ３０５の処理との違いは、検査音を出力するスピーカ２１がフロントユニット１の右スピーカ２１ｂである点である。

検査音出力指示部５６は、フロントユニット１の右スピーカ２１ｂから検査音を出力させる（ステップＳ３０６）。そして、検査音検出結果取得部５７は、検出応答部７１から検査音に関する情報を受信し、検査音の出力からマイク２２が検査音を受けた時間ｔ２Ｒまでの所要時間Δｔ２Ｒを取得する（ステップＳ３０７）。検査音検出結果取得部５７は、所要時間Δｔ２Ｒに基づいて右スピーカ２１ｂとスピーカユニット２との距離Ｄｂを算出する（ステップＳ３０８）。

次に、スピーカ位置検出部５１の位置算出部５８は、算出された距離Ｄａ，Ｄｂと、右スピーカ２１ｂと左スピーカ２１ａとの距離Ｄｏとに基づいてスピーカユニット２の位置を特定する（ステップＳ３０９）。

図１５からわかるように、距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｏにより、フロントユニット１の２つのスピーカ２１と、１つのスピーカユニット２ａとを頂点とする三角形が実質的に一意に定まる。たとえば位置算出部５８は余弦定理と距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｏとに基づいて左スピーカ２１ａおよび右スピーカ２１ｂを基準としたスピーカユニット２ａの角度θ３，θ４を求める。これにより、フロントユニット１を基準としたスピーカユニット２ａの方向が求められる。さらに、位置算出部５８は、角度θ３および距離Ｄａまたは、角度θ４および距離Ｄｂを用いた三角関数の計算をすることで、スピーカユニット２ａの座標を求めてもよい。なお、この演算は他のスピーカユニット２について取得された情報に対しても行われる。

このように、複数のスピーカ２１と１つのマイク２２との組み合わせであっても、ユーザの手間を軽減することができる。

［付記］以上に説明した実施形態についての記載から把握されるように、本明細書では以下に記載の発明を含む多様な技術的思想が開示されている。

本発明にかかるスピーカ位置検出システムは、少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットと、スピーカと複数のマイクとを有する第２のスピーカユニットと、前記第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットとの相対的な位置情報を算出する検出手段とを含む。前記検出手段は、前記第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させ、前記複数のマイクのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する。

上記発明の一形態では、前記検出手段は、前記複数のマイクのそれぞれが前記出力された音を検出する時間の差に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出してよい。

上記発明の一形態では、前記検出手段は、前記第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させ、前記複数のマイクのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットの相対的な位置情報を算出してもよい。

また、本発明にかかるプログラムは、少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させる手段、および、スピーカを有する第２のスピーカユニットに含まれる複数のマイクのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する手段、としてコンピュータを機能させる。また、本発明にかかる情報記憶媒体は、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体である。

また、本発明にかかる他のスピーカ位置検出システムは、複数のスピーカを有する第１のスピーカユニットと、スピーカとマイクとを有する第２のスピーカユニットと、前記第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットとのうち一方の位置を示す位置情報を算出する検出手段とを含む。前記検出手段は、前記第１のスピーカユニットに含まれる複数のスピーカのうち少なくとも２つに検査音を出力させ、前記マイクのそれぞれが検出する、前記少なくとも２つのスピーカのそれぞれから出力された検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する。

上記発明の一形態では、前記検出手段は、前記第１のスピーカユニットに含まれる複数のスピーカのうち少なくとも２つに検査音を出力させ、前記マイクのそれぞれが検出する、前記少なくとも２つのスピーカのそれぞれから出力された検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットの相対的な位置情報を算出してもよい。

また、本発明にかかる他のプログラムは、第１のスピーカユニットに含まれる複数のスピーカのうち少なくとも２つに検査音を出力させる手段、および、第２のスピーカユニットに含まれるマイクが前記少なくとも２つのスピーカのそれぞれが検出する前記検査音に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する手段、としてコンピュータを機能させる。また、本発明にかかる他の情報記憶媒体は、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体である。

上記発明の一形態では、スピーカ位置検出システムは、前記算出された位置情報に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち少なくとも一方に出力される音声信号のパラメータを決定するパラメータ決定手段をさらに含んでもよい。

上記発明の一形態では、前記パラメータ決定手段は、前記算出された位置情報に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち少なくとも一方に割り当てられる音声信号のチャネルを決定してもよい。

１フロントユニット、２，２ａ，２ｂスピーカユニット、４テレビ、１１プロセッサ、１２記憶部、１３通信部、１４出力部、１５入力部、２１スピーカ、２１ａ左スピーカ、２１ｂ右スピーカ、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆマイク、２３音源、５１スピーカ位置検出部、５２音声パラメータ設定部、５３音声信号出力部、５６検査音出力指示部、５７検査音検出結果取得部、５８位置算出部、７１検出応答部、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｍ，Ｄｏ距離、ｔ０，ｔ０Ｒ，ｔ０Ｌ，ｔ１Ｒ，ｔ１Ｌ，ｔ２Ｒ，ｔ２Ｌ時間、Δｔ１Ｒ，Δｔ１Ｌ，Δｔ２Ｒ，Δｔ２Ｌ所要時間。

Claims

少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットと、
スピーカと複数のマイクとを有する第２のスピーカユニットと、
前記第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットとの相対的な位置情報を算出する検出手段とを含み、
前記検出手段は、
前記第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させ、
前記検査音が出力されてから前記複数のマイクが当該検査音を検出するまでの所要時間のそれぞれに基づいて、前記複数のマイクのそれぞれが前記出力された検査音を検出する時間の差を正規化し、
前記正規化された時間の差に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する、
スピーカ位置検出システム。
請求項１に記載のスピーカ位置検出システムにおいて、
前記算出された位置情報に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち少なくとも一方に出力される音声信号のパラメータを決定するパラメータ決定手段をさらに含む、
スピーカ位置検出システム。
請求項２に記載のスピーカ位置検出システムにおいて、
前記パラメータ決定手段は、前記算出された位置情報に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち少なくとも一方に割り当てられる音声信号のチャネルを決定する、
スピーカ位置検出システム。
少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させるステップと、
前記検査音が出力されてからスピーカを有する第２のスピーカユニットに含まれる複数のマイクのそれぞれが当該検査音を検出するまでの所要時間に基づいて、前記複数のマイクのそれぞれが前記出力された検査音を検出する時間の差を正規化するステップと、
前記正規化された時間の差に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出するステップと、
を含むスピーカ位置検出方法。
少なくとも１つのスピーカを有する第１のスピーカユニットに含まれるスピーカに検査音を出力させる手段と、
前記検査音が出力されてからスピーカを有する第２のスピーカユニットに含まれる複数のマイクのそれぞれが当該検査音を検出するまでの所要時間に基づいて、前記複数のマイクのそれぞれが前記出力された検査音を検出する時間の差を正規化するステップと、
前記正規化された時間の差に基づいて、前記第１のスピーカユニットおよび第２のスピーカユニットのうち一方の位置を示す位置情報を算出する手段と、
を含むスピーカ位置検出装置。