JP7154049B2 - エリア再生システム及びエリア再生方法 - Google Patents

Description

本開示は、エリア再生システム及びエリア再生方法に関する。

従来から、複数のスピーカを直線状に並べて配置したスピーカアレイを使用して特定の位置だけに音を呈示し、同一空間において別々の位置に異なった音を干渉することなく呈示するエリア再生技術が知られている。この技術を用いることで、各ユーザに対して異なるコンテンツや音量の再生音を呈示することができるようになる。

具体的には、特許文献１等に開示のように、スピーカアレイと平行な制御ライン上に、再生音を強め合う再生ラインと弱め合う非再生ラインとを設定し、所定音圧以上の音声ビームを、当該設定した再生ラインだけに放射させるための制御フィルタを導出する。そして、再生音の信号に当該導出した制御フィルタを畳み込んだ信号をスピーカに出力させることで、設定した再生ラインだけに音声ビームを放射する。

特開２０１５－２３１０８７号公報

しかしながら、上記の従来技術では、音声ビームを放射可能な範囲が、スピーカアレイの長尺方向の長さによって制限されるという課題があった。

上記課題を解決するために、複数のスピーカを直線状に並べて配置したスピーカアレイを含む再生部と、前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う再生ラインと弱め合う非再生ラインとを含む制御ラインに基づいて、所定音圧以上の音声ビームが、前記再生ラインだけに放射されるように、前記複数のスピーカの其々に出力させる再生音を加工する加工処理を行う加工部と、前記音声ビームの放射される方向が指定角度だけ偏向されるように、前記再生音の位相を調整する指向角制御処理を行う指向角制御部と、を備え、前記再生部は、前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音を、前記複数のスピーカの其々に出力させる。

また、本開示の他の一態様のエリア再生方法は、複数のスピーカを直線状に並べて配置したスピーカアレイを備えたエリア再生システムのコンピュータが実行するエリア再生方法であって、前記コンピュータが、前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う再生ラインと弱め合う非再生ラインとを含む制御ラインに基づいて、所定音圧以上の音声ビームが、前記再生ラインだけに放射されるように、前記複数のスピーカの其々に出力させる再生音を加工する加工処理と、前記音声ビームの放射される方向が指定角度だけ偏向されるように、前記再生音の位相を調整する指向角制御処理と、を行い、前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音を、前記複数のスピーカの其々に出力させる。

上記態様によれば、音声ビームを放射可能な範囲が、スピーカアレイの長尺方向の長さによって制限されることを回避することができる。

本開示の実施の形態におけるエリア再生システムの構成を示す図である。 再生ラインと非再生ラインの設定の一例を示す図である。 音声ビームの放射方向を－Ｘ方向に偏向する調整の一例を示す図である。 音声ビームの放射方向をＸ方向に偏向する調整の一例を示す図である。 遅延時間と偏向角度との関係を示す図である。 エリア再生の動作の一例を示すフローチャートである。 周波数が異なる複数の再生音を表す音声ビームの放射方向を偏向した結果の一例を示す図である。 偏向角度を異ならせて周波数が異なる複数の再生音を表す音声ビームの放射方向を其々偏向した結果の一例を示す図である。 グレーティングローブの発生を抑制する条件を示す図である。 複数の音声ビームを放射する動作の一例を示す図である。 複数の音声ビームを交差するように放射する動作の一例を示す図である。 スピーカアレイと再生ラインの関係の一例を示す図である。 音声ビームが再生ラインに放射される態様の一例を示す図である。

（本開示の基礎となった知見）
本開示の原理について説明する。一般的なスピーカから出力される再生音は、球面状に伝搬するため、特定のユーザだけに再生音を届けることが出来ない。そこで、近年、空間フィルタリングに基づくエリア再生制御が提案されている（特許文献１等）。この制御では、再生音を届けたい再生エリアだけでなく、再生音を届けたくない非再生エリアについても再生音を制御することができる。

図１２は、スピーカアレイＳＡと再生ラインＢＬの関係の一例を示す図である。図１３は、音声ビームＢＭが再生ラインＢＬに放射される態様の一例を示す図である。具体的には、図１２に示すように、スピーカアレイＳＡと平行な、再生音を強め合う再生ラインＢＬと弱め合う非再生ラインＤＬとを設定し、所定音圧以上の音声ビームを、当該設定した再生ラインＢＬだけに放射するための制御フィルタを導出する。そして、再生音の信号に当該導出した制御フィルタを畳み込んだ信号をスピーカに出力させる。その結果、図１３に示すように、設定した再生ラインＢＬに音声ビームＢＭが放射される。

しかし、上述のようなエリア再生技術を実際に使用する場合、再生ラインＢＬは、スピーカアレイＳＡと対向する領域ＳＡＡ内において、スピーカアレイＳＡと平行に設定しなければならなかった。このため、図１２に示すように、音声ビームＢＭを放射可能な範囲が、スピーカアレイＳＡの長尺方向の長さＬによって制限されるという課題があった。この課題を満たすための技術的な解決策に関して、これまで検討はされていなかった。

このような課題を解決するために、本開示の一態様によるエリア再生システムは、複数のスピーカを直線状に並べて配置したスピーカアレイを含む再生部と、前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う再生ラインと弱め合う非再生ラインとを含む制御ラインに基づいて、所定音圧以上の音声ビームが、前記再生ラインだけに放射されるように、前記複数のスピーカの其々に出力させる再生音を加工する加工処理を行う加工部と、前記音声ビームの放射される方向が指定角度だけ偏向されるように、前記再生音の位相を調整する指向角制御処理を行う指向角制御部と、を備え、前記再生部は、前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音を、前記複数のスピーカの其々に出力させる。

また、本開示の他の一態様によるエリア再生方法は、複数のスピーカを直線状に並べて配置したスピーカアレイを備えたエリア再生システムのコンピュータが実行するエリア再生方法であって、前記コンピュータが、前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う再生ラインと弱め合う非再生ラインとを含む制御ラインに基づいて、所定音圧以上の音声ビームが、前記再生ラインだけに放射されるように、前記複数のスピーカの其々に出力させる再生音を加工する加工処理と、前記音声ビームの放射される方向が指定角度だけ偏向されるように、前記再生音の位相を調整する指向角制御処理と、を行い、前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音を、前記複数のスピーカの其々に出力させる。

これらの態様によれば、加工処理によって、所定音圧以上の音声ビームがスピーカアレイと平行に設定された再生ラインだけに放射されるように加工され、且つ、指向角制御処理によって、音声ビームの放射される方向が指定角度だけ偏向されるように位相が調整された再生音が、複数のスピーカの其々によって出力される。

このため、音声ビームを、再生ラインに向かう方向から指定角度だけ偏向した方向に放射させることができる。これにより、再生ラインがスピーカアレイの長尺方向の端部に対向する位置に設定されていたとしても、スピーカアレイと対向しない領域に音声ビームを放射することができる。その結果、音声ビームを放射可能な範囲が、スピーカアレイの長尺方向の長さによって制限されることを回避できる。

また、上記態様において、前記加工部は、前記加工処理において、前記再生音を表す再生音信号に、前記制御ラインを実現する制御フィルタを畳み込み、当該畳み込んだ信号を前記複数のスピーカの其々に前記再生音を出力させるための駆動信号として生成し、前記指向角制御部は、前記指向角制御処理において、前記加工処理において生成された前記駆動信号の位相を調整してもよい。

本態様によれば、加工処理によって、再生音を表す再生音信号に、制御ラインを実現する制御フィルタが畳み込まれた後、指向角制御処理によって位相が調整された駆動信号が、複数のスピーカの其々によって出力される。

このため、例えば、以前と異なる指定角度を設定し、以前の加工処理で生成された駆動信号を再利用して指向角制御処理を行うことで、以前と異なる制御ライン及び指定角度を設定して加工処理及び指向角制御処理を行う場合よりも、音声ビームの放射される方向を迅速に調整することができる。

また、上記態様において、前記再生音の周波数は、前記複数のスピーカの配置間隔、音速及び前記指定角度を用いた下記式を満たしてもよい。

上記式を満たさない周波数の再生音を複数のスピーカに出力させた場合、グレーティングローブが発生することが知られている。本態様によれば、上記式を満たす周波数の再生音が出力されるので、グレーティングローブの発生を回避することができる。

また、上記態様において、前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音と、前記加工処理が行われた後の前記再生音と、を合成する第一合成部を更に備え、前記再生部は、前記第一合成部によって合成された第一合成再生音を前記複数のスピーカに出力させてもよい。

本態様によれば、加工処理及び指向角制御処理によって、音声ビームが再生ラインに向かう方向から指定角度だけ偏向した方向に放射されるように調整された再生音と、加工処理によって、音声ビームが再生ラインだけに放射されるように加工された再生音と、を合成した第一合成再生音が、複数のスピーカによって出力される。

このため、前者の音声ビームを制御ライン上における非再生ラインの一部の領域に放射し、後者の音声ビームを再生ラインに放射することができる。これにより、制御ライン上で音声ビームが放射される範囲を再生ラインよりも広い範囲に拡大することができる。

また、上記態様において、前記加工部は、更に、前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから前記所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う追加再生ラインと弱め合う追加非再生ラインとを含む追加制御ラインに基づいて、前記所定音圧以上の追加音声ビームが、前記追加再生ラインだけに放射されるように、前記再生音と同一の追加再生音を加工する追加加工処理を行い、前記指向角制御部は、更に、前記音声ビームの一部と前記追加音声ビームの一部が前記スピーカアレイから前記所定距離離間した位置で交差するように、前記追加再生音の位相を調整する交差調整処理を行い、前記エリア再生システムは、前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音と、前記追加加工処理及び前記交差調整処理が行われた後の前記追加再生音と、を合成する第二合成部を更に備え、前記再生部は、前記第二合成部によって合成された第二合成再生音を前記複数のスピーカに出力させてもよい。

本態様によれば、加工処理及び指向角制御処理によって、音声ビームが再生ラインに向かう方向から指定角度だけ偏向した方向に放射されるように調整された再生音と、追加加工処理及び交差調整処理によって、音声ビームの一部と追加音声ビームの一部がスピーカアレイから所定距離離間した位置で交差するように調整された、再生音と同一の追加再生音と、を合成した第二合成再生音が、複数のスピーカによって出力される。

このため、音声ビームの一部と追加音声ビームの一部とを制御ライン上において交差させることができる。これにより、制御ライン上の音声ビームの一部と追加音声ビームの一部とが交差している領域において、再生音の音圧を増大することができる。

尚、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることも出来る。

（システムの全体像）
まず、本開示の実施の形態におけるエリア再生システムの全体像について説明する。

図１は、本開示の実施の形態におけるエリア再生システム１の構成を示す図である。エリア再生システム１は、入力部１００、データ部２００、処理部３００及び再生部５００を備える。

入力部１００は、後述するスピーカ５０１に再生させる再生音の音源データ２０１、後述する再生条件等の各種設定操作を行うためのタッチパネル１０１を備えた端末装置である。尚、入力部１００は、タッチパネル１０１に限らず、物理的なキーボード及びマウスや、ジェスチャーで上記設定操作が可能なユーザインファーフェイス（ＵＩ）を備えた端末装置であっても良い。

また、入力部１００は、エリア再生システム１のユーザが使用するスマートフォンやタブレット等の端末装置であってもよいし、エリア再生システム１によるエリア再生の対象とする室内に設けられた、複数のユーザで共用するパーソナルコンピュータ等の端末装置であってもよい。

データ部２００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置である。データ部２００には、再生音を表す音源データ２０１が記憶されている。音源データ２０１は、インターネット等のネットワーク経由で処理部３００へ送信される。尚、データ部２００を処理部３００と同一の装置内に設けても良いし、処理部３００とは異なる装置に設けても良い。

処理部３００は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、キーボード、マウス、ディスプレイユニット等を備えた情報処理装置（コンピュータの一例）である。処理部３００は、ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＡＶケーブル等によって、後述するオーディオＩＦ５０４と通信可能に接続されている。処理部３００は、それ自身ではインターネットと接続不可能であっても、ホームゲートウェイを介してインターネットと接続可能であってもよい。処理部３００の詳細については後述する。尚、処理部３００をオーディオＩＦ５０４と同じ装置に設け、ＡＶケーブル等によってオーディオＩＦ５０４と接続しても良い。

再生部５００は、音声データを送受信するオーディオＩＦ５０４、オーディオＩＦ５０４から入力された音声データをアナログ信号に変換するＤＡコンバータ５０３、ＤＡコンバータ５０３により変換されたアナログ信号を増幅するアンプ５０２、及びアンプ５０２により増幅された信号が示す再生音を出力するスピーカ５０１等を備えた音声出力装置である。

尚、再生部５００は、複数のスピーカ５０１を備え、これら複数のスピーカ５０１を所定の間隔で直線状に並べて配置したスピーカアレイＳＡ（図２）を構成している。後述するように、各スピーカ５０１の配置間隔Δｘや、スピーカアレイＳＡの長尺方向の長さＬ等によって、エリア再生の性能は変化する。尚、スピーカ５０１の種類や規模は、限定されない。

（処理部３００の詳細）
次に、処理部３００について詳述する。図１に示すように、処理部３００は、フィルタ生成部３０１、加工部３０２、指向角制御部３０３及び合成部３０４（第一合成部の一例、第二合成部の一例）を備える。

フィルタ生成部３０１は、ユーザが入力部１００を用いて指定した再生条件に含まれる後述の制御ラインを実現するための制御フィルタを生成する。フィルタ生成部３０１による制御フィルタの生成方法の詳細については後述する。

加工部３０２は、ユーザが入力部１００を用いて指定した再生条件に含まれる制御ラインが実現されるよう、フィルタ生成部３０１によって生成された制御フィルタを用いて、複数のスピーカ５０１に出力させる再生音を加工する加工処理を行う。

具体的には、加工部３０２は、加工処理において、ユーザが入力部１００を用いて指定した、複数のスピーカ５０１に出力させる再生音を表す音源データ２０１を、アナログ信号に変換する。そして、加工部３０２は、当該アナログ信号（以降、音源データ２０１に対応する再生音信号）に、フィルタ生成部３０１が生成した制御フィルタを畳み込んだ信号を、複数のスピーカ５０１の其々に前記再生音を出力させるための駆動信号として生成する。

指向角制御部３０３は、ユーザが入力部１００を用いて指定した再生条件に、後述する偏向角度（指定角度の一例）が含まれている場合、音声ビームの放射される方向が当該偏向角度だけ偏向されるように、複数のスピーカ５０１の其々に出力させる再生音の位相を調整する指向角制御処理を行う。

具体的には、指向角制御部３０３は、指向角制御処理において、加工部３０２によって生成された各スピーカの駆動信号の位相を調整することで、各スピーカ５０１の駆動を開始させるタイミングを調整する。これによって、指向角制御部３０３は、複数のスピーカ５０１の其々に出力させる再生音の位相を調整する。指向角制御部３０３は、当該位相を調整した後の駆動信号を合成部３０４に出力する。指向角制御部３０３による再生音の位相を調整する方法の詳細については後述する。

尚、指向角制御部３０３は、ユーザが入力部１００を用いて指定した再生条件に偏向角度が含まれていない場合、加工部３０２によって生成された駆動信号をそのまま合成部３０４に出力する。

合成部３０４は、複数の再生音の其々を出力させるための駆動信号が入力された場合、入力された各再生音を出力させるための駆動信号を合成する。合成部３０４は、当該合成した駆動信号を、複数のスピーカ５０１に当該複数の再生音を合成した合成再生音（第一合成再生音、第二合成再生音の一例）を出力させるための駆動信号として、再生部５００に送信する。尚、合成部３０４は、指向角制御部３０３から、一の再生音を出力させるための駆動信号が入力された場合、当該入力された駆動信号をそのまま再生部５００に送信する。

（制御フィルタの生成方法）
次に、フィルタ生成部３０１による制御フィルタの生成方法の詳細について説明する。以降、スピーカアレイＳＡを構成するスピーカ５０１は、ｘ軸上に並べて配置されているものとする。ｘ軸及びｘ軸に直交するｙ軸により表される平面において、スピーカアレイＳＡの位置Ａ（ｘ０，０）におけるスピーカ５０１から出力された角周波数ωの再生音のうち、制御点Ｂ（ｘ，ｙｒｅｆ）に到達する角周波数ωの再生音の音圧Ｐ（ｘ，ｙｒｅｆ，ω）は、以下の式（１）によって与えられる。

式（１）において、Ｄ（ｘ０，０，ω）は、各スピーカの駆動信号を示し、Ｇ（ｘ－ｘ０，ｙｒｅｆ，ω）は、各スピーカ５０１から制御点Ｂ（ｘ，ｙｒｅｆ）までの伝達関数を示す。尚、伝達関数Ｇ（ｘ－ｘ０，ｙｒｅｆ，ω）は、３次元自由空間におけるグリーン関数である。また、再生音の周波数をｆとすると、再生音の角周波数ωは、２πｆで表される（ω＝２πｆ）。

式（１）をｘ軸方向にフーリエ変換すると畳み込み定理より、以下の式（２）が得られる。

ここで、「～」は、波数領域における値であることを示す。ｋｘは、ｘ軸方向の空間周波数である。さらに、スピーカ５０１に出力させる再生音信号をＳ（ω）、制御フィルタをＦ（ｘ０，０，ω）とすると、点Ａにおけるスピーカの駆動信号Ｄ（ｘ０，０，ω）は、以下の式（３）によって表される。

制御フィルタＦ（ｘ０，０，ω）は、再生音に依存しないため、以降、Ｓ（ω）＝１とする。したがって、式（３）をｘ軸方向にフーリエ変換した結果と式（２）とから、以下の式（４）が得られる。

図２は、再生ラインＢＬと非再生ラインＤＬの設定の一例を示す図である。エリア再生を実現するためには、図２に示すように、スピーカアレイＳＡと実質的に平行であって、スピーカアレイＳＡから距離ｙｒｅｆ離間した位置に設定された制御ラインＣＬ上に、スピーカアレイＳＡから放射された音波が強め合う再生ラインＢＬと弱め合う非再生ラインＤＬとを定めれば良い。本開示の実施の形態では、再生ラインＢＬのｘ軸方向の長さ（以下、再生ラインＢＬの幅）をｌｂとする。そして、再生ラインＢＬのｘ軸方向の中心をｘ＝０とし、制御ラインＣＬ上の制御点Ｂ（ｘ，ｙｒｅｆ）に到達する再生音の音圧Ｐ（ｘ，ｙｒｅｆ，ω）を、以下の式（５）に示す矩形波としてモデル化する。

尚、式（５）では、再生音の音圧Ｐ（ｘ，ｙｒｅｆ，ω）が「１」又は「０」であるものとしてモデル化しているが、これに限らず、再生音の音圧Ｐ（ｘ，ｙｒｅｆ，ω）は、「１」以上の所定値（所定音圧の一例）又は「０」であるものとしてモデル化してもよい。

エリア再生を実現する制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）は、式（５）をｘ軸方向にフーリエ変換して得られる波数領域における再生音の音圧を式（４）に代入し、その結果得られる波数領域における制御フィルタを逆フーリエ変換することで、式（６）のように解析的に導出することができる。

ここで、右辺のＦ^－１［ ］は逆フーリエ変換を示し、［ ］内に記載の式は波数領域における制御フィルタを示している。

ただし、式（６）は、スピーカアレイＳＡが備えるスピーカ５０１がｘ軸上に無限に並べて配置されているものとして得られる式である。実際には、スピーカアレイＳＡが備えるスピーカ５０１は有限個であるので、制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）は離散化して導出する必要がある。

具体的には、図２に示すように、スピーカアレイＳＡが備えるスピーカ５０１の個数をＮとし、各スピーカ５０１の配置間隔をΔｘとし、スピーカアレイＳＡのｘ軸方向の長さをＬとする。この場合、離散化した制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）は、式（６）の右辺の［ ］内の式によって表される波数領域における制御フィルタを離散逆フーリエ変換することによって、以下の式（７）のように解析的に導出することができる。

そこで、フィルタ生成部３０１は、１）各スピーカ５０１の配置間隔Δｘと、２）スピーカアレイＳＡが備えるスピーカ５０１の個数Ｎと、３）スピーカアレイＳＡから制御ラインＣＬまでのｙ軸方向の距離ｙｒｅｆと、４）再生ラインＢＬの幅ｌｂと、を式（７）に代入することによって、制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）を生成する。

（再生音の位相の調整方法）
次に、指向角制御部３０３による再生音の位相の調整方法の詳細について説明する。図３は、音声ビームＢＭの放射される方向（以降、放射方向）を－ｘ方向に偏向する調整の一例を示す図である。図３の左上は、音声ビームＢＭが再生ラインＢＬに放射される一例を示している。図３の左下は、指向角制御部３０３による再生音の位相の調整例を示している。図３の右下は、図３の左下に示す再生音の位相の調整によって、音声ビームＢＭの放射方向が偏向された結果の一例を示している。

例えば、図３の左上に示すように、ユーザが、再生条件として、スピーカアレイＳＡのｘ方向の中心と再生ラインＢＬのｘ方向の中心とが一致するようにして再生ラインＢＬを設定したとする。これに応じて、ユーザが、制御ラインＣＬにおけるスピーカアレイＳＡと対向する範囲内で、再生ラインＢＬと異なる領域を非再生ラインＤＬとして設定したとする。そして、当該再生条件でエリア再生を実現するための制御フィルタがフィルタ生成部３０１によって生成されたとする。また、加工部３０２によって、音源データ２０１に対応する再生音信号に、当該生成された制御フィルタを畳み込んだ信号が、複数のスピーカ５０１の駆動信号Ｄとして生成されたとする。

加工部３０２によって生成された駆動信号Ｄによって複数のスピーカ５０１が駆動されると、図３の左上に示すように、音声ビームＢＭがスピーカアレイＳＡの正面方向であるｙ方向に放射され、再生ラインＢＬに放射される。

しかし、ユーザが音声ビームＢＭの放射方向を－ｘ方向に角度「θ」だけ偏向させることを望み、再生条件として、正の角度「θ」を示す偏向角度を指定していたとする。この場合、指向角制御部３０３は、図３の左下に示すように、スピーカアレイＳＡにおいて、ユーザが指定した音声ビームＢＭの放射方向を偏向する方向（以降、音声ビームＢＭの偏向方向）である－ｘ方向の端部に近いスピーカ５０１になる程、駆動を開始するタイミングが大きく遅延するように駆動信号Ｄの位相を調整する。

当該位相が調整された駆動信号Ｄによって複数のスピーカ５０１が其々駆動されると、図３の右下に示すように、音声ビームＢＭａが、ｙ方向に対して－ｘ方向に偏向角度「θ」成す方向Ｄａに放射される。換言すれば、スピーカアレイＳＡをｙ方向に偏向角度「θ」だけ傾けたスピーカアレイＳＡａから、正面方向に音声ビームＢＭａが放射されたようになる。その結果、音声ビームＢＭａは、再生ラインＢＬの－ｘ方向の一端よりも－ｘ方向の位置にも放射されるようになる。

図４は、音声ビームＢＭの放射方向をｘ方向に偏向する調整の一例を示す図である。図４の左上は、図３の左上と同じ図であり、音声ビームＢＭがスピーカアレイＳＡの正面方向であるｙ方向に放射され、再生ラインＢＬに放射される例を示している。図４の左下は、指向角制御部３０３による再生音の位相の他の調整例を示している。図４の右下は、図４の左下に示す再生音の位相の調整によって、音声ビームＢＭの放射方向が偏向された結果の一例を示している。

上記とは異なり、ユーザが音声ビームＢＭの放射方向をｘ方向に角度「θ」だけ偏向させることを望み、再生条件として、負の角度「－θ」を示す偏向角度を指定していたとする。この場合、指向角制御部３０３は、図４の左下に示すように、スピーカアレイＳＡにおいて、ユーザが指定した音声ビームＢＭの偏向方向であるｘ方向の端部に近いスピーカ５０１になる程、駆動を開始するタイミングが大きく遅延するように駆動信号Ｄの位相を調整する。

当該位相が調整された駆動信号Ｄによって複数のスピーカ５０１が其々駆動されると、図４の右下に示すように、音声ビームＢＭｂが、ｙ方向に対して－ｘ方向に偏向角度「－θ」成す方向（ｘ方向に角度「θ」成す方向）Ｄｂに放射される。換言すれば、スピーカアレイＳＡをｙ方向に偏向角度「－θ」（ｙ方向に角度「θ」）だけ傾けたスピーカアレイＳＡｂから、正面方向に音声ビームＢＭｂが放射されたようになる。その結果、音声ビームＢＭｂは、再生ラインＢＬのｘ方向の一端よりもｘ方向の位置にも放射されるようになる。

（遅延時間の算出方法）
尚、指向角制御部３０３は、隣り合う二個のスピーカ５０１間で駆動の開始タイミングを遅延させる時間である遅延時間τを、ユーザが指定した偏向角度に基づいて算出する。当該遅延時間τの算出方法について、図３に示した具体例を用いて説明する。例えば、図３に示したように、音声ビームＢＭの放射方向を、ｙ方向から、ｙ方向に対して－ｘ方向に偏向角度「θ」成す方向Ｄａに偏向するとする。

図５は、遅延時間τと偏向角度との関係を示す図である。この場合、図５に示すように、隣り合う二個のスピーカ５０１ａ、５０１ｂのうち、先に駆動を開始したスピーカ５０１ａから、方向Ｄａに出力された音速ｃの音波が、ｘ軸をｙ方向に偏向角度「θ」だけ傾けた直線Ｌａと交差する時点で、スピーカ５０１ｂの駆動を開始させればよい。これにより、直線Ｌａと平行な位置上で音波が強め合うようになり、音声ビームＢＭが、直線Ｌａに直交する方向Ｄａに放射されるようになる。

ここで、スピーカ５０１ａから出力された音波が直線Ｌａと交差するまでに移動する距離は、スピーカアレイＳＡに含まれる複数のスピーカ５０１の配置間隔Δｘと偏向角度θのサイン関数ｓｉｎθとの積、又は、音速ｃと遅延時間τとの積で表すことができる。そこで、指向角制御部３０３は、当該二つの積が一致することを示す下記式（８）を変形した下記式（９）を用いて、遅延時間τを算出する。

つまり、指向角制御部３０３は、図３の左下に示すように、音声ビームＢＭの放射方向を－ｘ方向に偏向する場合、スピーカアレイＳＡにおいてｘ方向の中心位置を基準位置とし、基準位置から－ｘ方向に１番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を、遅延時間τだけ遅らせる。

同様に、指向角制御部３０３は、基準位置から－ｘ方向に２番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を遅延時間２τだけ遅らせる。すなわち、指向角制御部３０３は、基準位置から－ｘ方向にｍ番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を遅延時間ｍ・τだけ遅らせる。反対に、指向角制御部３０３は、基準位置からｘ方向にｍ番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を遅延時間ｍ・τだけ早くする。

一方、指向角制御部３０３は、図４の左下に示すように、音声ビームＢＭの放射方向をｘ方向に偏向する場合、基準位置からｘ方向に１番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を遅延時間τだけ遅らせる。

同様に、指向角制御部３０３は、基準位置からｘ方向に２番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を遅延時間２τだけ遅らせる。すなわち、指向角制御部３０３は、基準位置からｘ方向にｍ番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を遅延時間ｍ・τだけ遅らせる。反対に、指向角制御部３０３は、基準位置から－ｘ方向にｍ番目に配置されたスピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相を遅延時間ｍ・τだけ早くする。

（エリア再生の動作）
次に、エリア再生システム１において実行されるエリア再生方法について説明する。図６は、エリア再生の動作の一例を示すフローチャートである。まず、ユーザがタッチパネル１０１を用いて、再生音の音源データ２０１の名称（以下、音源名）及び再生条件を指定すると（ステップＳ０１）、入力部１００は、当該指定された音源名をデータ部２００へ送信し（ステップＳ０２）、当該指定された再生条件を処理部３００へ送信する（ステップＳ０３）。

ステップＳ０１で指定される再生条件には、制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）の生成に必要な上記の１）各スピーカ５０１の配置間隔Δｘ、２）スピーカアレイＳＡが備えるスピーカ５０１の個数Ｎ、３）スピーカアレイＳＡから制御ラインＣＬまでのｙ軸方向の距離ｙｒｅｆ、及び４）再生ラインＢＬの幅ｌｂや、５）再生ラインＢＬ上での再生音の音量、６）音声ビームＢＭの放射方向を偏向させる偏向角度等の条件が含まれる。尚、再生条件に、上記の１）～６）の一部又は全ての条件が含まれていなくてもよい。

尚、ステップＳ０１では、ユーザがタッチパネル１０１を用いて、互いに異なる複数の再生音の音源名を指定し、再生音毎に再生条件を指定してもよい。この場合、入力部１００は、ステップＳ０２において、当該指定された複数の音源名をデータ部２００へ送信し、ステップＳ０３において、当該指定された再生音毎の再生条件を処理部３００へ送信する。

次に、データ部２００は、一以上の音源名を受信すると（ステップＳ０４）、当該一以上の音源名に対応する一以上の音源データ２０１を処理部３００へ送信する（ステップＳ０５）。

処理部３００が、一以上の再生音其々の再生条件を受信すると（ステップＳ０６）、フィルタ生成部３０１は、当該受信した一以上の再生音其々の再生条件のうち、一の再生音（以降、対象再生音）の再生条件（以降、対象再生条件）を対象として、対象再生条件に含まれる上記の１）～４）の条件を式（７）に代入する計算を行う。これによって、フィルタ生成部３０１は、対象再生条件でエリア再生を実現するための制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）を生成する（ステップＳ０７）。

尚、対象再生条件に上記の５）の条件（再生ラインＢＬ上での再生音の音量）が含まれているとする。この場合、フィルタ生成部３０１は、上記１）～４）の条件を用いて算出した制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）に対し、所定の最大音量に対する当該５）の条件が示す対象再生音の音量の比率ｒ（＝対象再生音の音量／最大音量）を乗算した結果ｒ・Ｆ（ｘ，０，ω）を、制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）として生成する。

一方、上述のように、対象再生条件に上記１）～４）の一部又は全ての条件が含まれていない場合がある。上記１）、２）の条件が含まれていない場合、フィルタ生成部３０１は、ＲＯＭ等に予め記憶されている、各スピーカ５０１の配置間隔Δｘと、スピーカアレイＳＡが備えるスピーカ５０１の個数Ｎと、を取得し、これらを上記１）、２）の条件とする。

また、フィルタ生成部３０１は、対象再生条件に上記３）の条件が含まれていない場合、エリア再生システム１に含まれるまたは外部に備えられた不図示の所定のセンサから、人物の位置に関する情報を取得する。そして、フィルタ生成部３０１は、当該取得した人物の位置に関する情報に基づいて、制御ラインＣＬを設定するための上記３）の条件を設定する。

具体的には、上記所定のセンサには、例えばカメラや熱画像を取得するセンサ等が含まれる。上記所定のセンサは、再生部５００と同一の装置内に組み込まれてもよいし、エリア再生システム１の外部に備えられてもよい。上記所定のセンサは、出力信号を処理部３００へ送信できればよい。

例えば、上記所定のセンサとして、スピーカアレイＳＡと同じｘ軸上にｙ軸方向を撮像する不図示のカメラが設けられているとする。この場合、フィルタ生成部３０１は、当該カメラが出力した撮像画像を取得し、公知の画像認識技術等を用いて、当該撮像画像内に人物が含まれているか否かを認識する。そして、フィルタ生成部３０１は、当該撮像画像内に人物が含まれていることを認識した場合、当該認識した人物を示す画像の大きさと撮像画像の大きさとの比率等に基づき、ｘ軸から当該人物の位置までのｙ軸方向の距離を算出する。

或いは、上記所定のセンサとして、ｘ軸から当該人物の位置までのｙ軸方向の距離を測定し、当該測定した距離を示す信号を処理部３００へ出力可能なセンサ（例えば、深度センサ）が設けられているとする。この場合、フィルタ生成部３０１は、当該センサの出力信号が示す、ｘ軸から当該人物の位置までのｙ軸方向の距離を取得する。

そして、フィルタ生成部３０１は、ｘ軸から上記人物の位置までのｙ軸方向の距離を、上記の３）の条件（スピーカアレイＳＡから制御ラインＣＬまでのｙ軸方向の距離ｙｒｅｆ）として設定する。

また、フィルタ生成部３０１は、対象再生条件に上記４）の条件が含まれていなかった場合、予めＲＯＭ等に記憶されている、例えば人物の横幅程度に予め定められた固定値（例えば、１ｍ）を取得し、これを上記の４）の条件（再生ラインＢＬの幅ｌｂ）とする。

このように、フィルタ生成部３０１は、ユーザに制御ラインＣＬの設定に必要な１）～４）の条件の指定の手間をかけさせることなく、所定のセンサから取得した人物の位置に関する情報に基づいて、１）～４）の条件を自動的に設定することができる。これにより、フィルタ生成部３０１は、制御ラインＣＬを自動的に設定することができる。

次に、処理部３００が、ステップＳ０２で指定された一以上の音源名に対応する一以上の音源データ２０１を受信したとする（ステップＳ０８）。この場合、加工部３０２は、加工処理を行う。具体的には、加工部３０２は、加工処理において、当該受信した一以上の音源データ２０１のうち、対象再生音の音源データ２０１に対応する再生音信号に、ステップＳ０７で生成された制御フィルタＦ（ｘ，０，ω）を畳み込んだ駆動信号Ｄを生成する（ステップＳ０９）。

より具体的には、ステップＳ０９において、加工部３０２は、対象再生音の音源データ２０１に対応する再生音信号Ｓ（２πｆ）に、ステップＳ０７で生成された制御フィルタＦ（ｘ，０，２πｆ）を畳み込んだ駆動信号Ｄ（ｘ，０，２πｆ）（Ｄ（ｘ，０，２πｆ）＝Ｓ（２πｆ）Ｆ（ｘ，０，２πｆ））を生成する。

次に、対象再生条件に偏向角度が含まれていた場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、指向角制御部３０３は、指向角制御処理を行う。具体的には、指向角制御部３０３は、指向角制御処理において、音声ビームの放射される方向が当該偏向角度だけ偏向されるように、複数のスピーカ５０１の其々に出力させる対象再生音の位相を調整する（ステップＳ１１）。

より具体的には、ステップＳ１１において、指向角制御部３０３は、上述のように、ステップＳ０９で生成された駆動信号Ｄ（ｘ，０，２πｆ）の位相を調整することで、各スピーカ５０１の駆動を開始させるタイミングを調整する。これによって、指向角制御部３０３は、複数のスピーカ５０１の其々に出力させる対象再生音の位相を調整する。

対象再生条件に偏向角度が含まれていなかった場合（ステップＳ１０でＮＯ）又はステップＳ１１が行われた場合において、ステップＳ０８で受信された全ての音源データ２０１に対応する駆動信号Ｄが生成されていないとき（ステップＳ１２でＮＯ）、処理はステップＳ０７に戻る。以降、ステップＳ０６で受信された一以上の再生音の再生条件のうち、対応する駆動信号Ｄが生成されていない一の再生音の再生条件を、対象再生音の対象再生条件として、ステップＳ０７以降の処理が行われる。

一方、ステップＳ０８で受信された全ての音源データ２０１に対応する駆動信号Ｄが生成されたときは（ステップＳ１２でＹＥＳ）、合成部３０４は、ステップＳ０８で受信された全ての音源データ２０１に対応する駆動信号Ｄを合成し、当該合成した信号を再生部５００へ送信する（ステップＳ１３）。

再生部５００は、受信した信号によって複数のスピーカ５０１の其々を駆動することにより、ステップＳ０８で受信された各音源データ２０１が表す再生音を合成した合成再生音を、複数のスピーカ５０１の其々に出力させる（ステップＳ１４）。

（具体例）
以下、上述の図６に示す動作によって、周波数が異なる複数の再生音を表す音声ビームＢＭの放射方向を其々偏向した結果の具体例について説明する。本具体例では、周波数ｆが５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、５０００Ｈｚの正弦波の信号で表される再生音を表す音声ビームＢＭを同一の下記条件で放射させるものとした。

図２に示すように、幅３５ｍｍのスピーカ５０１を、配置間隔Δｘを３５ｍｍとして、ｘ軸上に６４個（Ｎ＝６４）並べて配置した、長尺方向の長さＬが２．２４ｍのスピーカアレイＳＡを使用した。そして、スピーカアレイＳＡのｘ軸方向の中心に直交するラインをｙ軸とした。

また、ステップＳ０１では、再生条件として、スピーカアレイＳＡと制御ラインＣＬまでの距離ｙｒｅｆを２ｍに設定し、再生ラインＢＬのｘ軸方向の中心をｙ軸上（ｘ＝０）に設定し、制御ラインＣＬにおける再生ラインＢＬの幅ｌｂを１ｍに設定した。つまり、ステップＳ０６において、処理部３００が、上記１）の条件（各スピーカ５０１の配置間隔Δｘ）を３５ｍｍとし、２）の条件（スピーカアレイＳＡが備えるスピーカ５０１の個数Ｎ）を６４とし、３）の条件（スピーカアレイＳＡから制御ラインＣＬまでのｙ軸方向の距離ｙｒｅｆ）を２ｍとし、４）の条件（制御ラインＣＬにおける再生ラインＢＬの幅ｌｂ）を１ｍとする再生条件を受信するようにした。

更に、各再生音を表す音声ビームＢＭをｙ方向に対して－ｘ方向に角度「３８°」成す方向Ｄａに偏向させるため、再生条件として偏向角度「３８°」を指定した。

図７は、周波数ｆが異なる複数の再生音を表す音声ビームＢＭの放射方向を偏向した結果の一例を示す図である。図７（Ａ）～（Ｄ）は、其々、周波数ｆが５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、５０００Ｈｚの正弦波の信号で表される再生音の音源名と上記再生条件とを指定して、図６に示す動作を行うことで、音声ビームＢＭの放射方向を偏向したときの音圧分布を示している。

図７（Ａ）～（Ｄ）に示すように、図６に示す動作によれば、音声ビームＢＭを、スピーカアレイＳＡの正面方向であるｙ方向に対して－ｘ方向に偏向角度「３８°」だけ偏向した方向に放射させることができる。これにより、再生ラインＢＬがスピーカアレイＳＡの長尺方向の端部に対向する位置に設定されていたとしても、スピーカアレイＳＡと対向しない領域に音声ビームＢＭを放射することができる。その結果、音声ビームＢＭを放射可能な範囲が、スピーカアレイＳＡの長尺方向の長さＬによって制限されることを回避できる。

また、ステップＳ０９では、再生ラインＢＬに音声ビームＢＭが放射されるように、再生音を複数のスピーカ５０１に出力させるための駆動信号Ｄ（ｘ，０，２πｆ）が生成される。その後、ステップＳ１１では、音声ビームＢＭの放射される方向が偏向角度だけ偏向されるように、各スピーカ５０１の駆動信号Ｄの位相が調整される。

このため、例えば、図６に示す動作の終了後、ステップＳ０１において、ユーザが入力部１００を用いて以前と異なる偏向角度だけを指定できるようにしてもよい。そして、ステップＳ０２、Ｓ０４、Ｓ０５、Ｓ０７～Ｓ０９を省略し、当該指定された偏向角度と以前のステップＳ０９（加工処理）で生成された駆動信号Ｄを用いて、ステップＳ１１（指向角制御処理）以降の処理を行うようにしてもよい。

この場合、ステップＳ０２、Ｓ０４、Ｓ０５、Ｓ０７～Ｓ０９が省略されるので、図６に示すように、ステップＳ０１で、以前と異なる制御ラインＣＬ及び偏向角度を再設定し、当該再設定した制御ラインＣＬ及び偏向角度を用いて、ステップＳ０７～Ｓ１１の処理を行う場合よりも、音声ビームＢＭの放射される方向を迅速に調整することができる。

（変形実施形態）
以上、本開示の実施の形態について説明したが、各処理が実施される主体や装置は、上記の実施の形態に記載したものに限定されない。例えば、以下に示す変形実施形態であってもよい。

（１）図８は、偏向角度を異ならせて周波数ｆが異なる複数の再生音を表す音声ビームＢＭの放射方向を其々偏向した結果の一例を示す図である。図８（Ａ）～（Ｃ）は、周波数ｆが２０００Ｈｚの正弦波の信号で表される再生音の音源名と、図７を用いて説明した上記具体例と同様の１）～４）の条件を含む再生条件と、を指定し、更に、当該再生条件に含める偏向角度を「θ１」、「θ２（＞θ１）」、「θ３（＞θ２）」と段階的に増大させて図６に示す動作を行うことで、音声ビームＢＭの放射方向を偏向したときの音圧分布を示している。図８（Ｄ）～（Ｆ）は、周波数ｆが５０００Ｈｚの正弦波の信号で表される再生音の音源名を指定したときの図８（Ａ）～（Ｃ）と同様音圧分布を示している。

図８（Ａ）～（Ｃ）に示すように、図６に示す動作によれば、周波数ｆが２０００Ｈｚの再生音を表す音声ビームＢＭの放射方向を偏向角度「θ１」～「θ３」だけ偏向させることができる。また、図８（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、図６に示す動作によれば、周波数ｆが５０００Ｈｚの再生音を表す音声ビームＢＭの放射方向を、図８（Ａ）、（Ｂ）と同様に、偏向角度「θ１」、「θ２」だけ偏向させることができる。

しかし、図８（Ｆ）に示すように、図６に示す動作によれば、周波数ｆが５０００Ｈｚの再生音を表す音声ビームＢＭの放射方向を偏向角度「θ３」だけ偏向させようとした場合、音声ビームＢＭの放射方向を図８（Ｃ）と同様には偏向できず、スピーカアレイＳＡの周辺で音波が強め合う、所謂グレーティングローブが発生する。そこで、グレーティングローブが発生しないよう、以下に示すようにして、ユーザが指定可能な再生音の周波数ｆを制限するようにしてもよい。

図９は、グレーティングローブの発生を抑制する条件を示す図である。従来から、図９に示すように、ｘ方向に沿って配置間隔ｄを開けて直線状に配置された複数のスピーカ５０１に、其々、波長λの再生音を出力させた場合に、各スピーカ５０１からｙ方向に対して－ｘ方向に角度「θ_ｍ」成す領域内にグレーティングローブを発生させないためには、下記式（１０）を満たす必要があることが知られている。

上記式（１０）は、複数のスピーカ５０１の配置間隔Δｘ、音速ｃ、及び偏向角度θを用いて、下記式（１１）に変形することができる。

そこで、図６に示す動作によって、上述のようなグレーティングローブが発生しないよう、ステップＳ０１で指定可能な再生音の周波数ｆを、式（１１）を満たす周波数ｆに制限するようにしてもよい。

具体的には、ステップＳ０８において、処理部３００が、データ部２００から受信した一以上の音源データ２０１に、上記式（１１）を満たさない周波数ｆの再生音の音源データ２０１が含まれているか否かを判定するようにすればよい。そして、処理部３００が、上記式（１１）を満たさない周波数ｆの再生音の音源データ２０１が含まれていると判定した場合には、グレーティングローブを発生させる周波数ｆの再生音を表す音源名が指定されている旨を示す警告信号を入力部１００に送信して、図６に示す動作を終了するように構成すればよい。

これに合わせて、入力部１００が、当該警告信号を受信した場合に、グレーティングローブを発生させる周波数ｆの再生音を表す音源名が指定されている旨を示すメッセージをタッチパネル１０１に表示させる等して、グレーティングローブを発生させる周波数ｆの再生音を表す音源名が指定されている旨をユーザに報知するように構成すればよい。

本変形実施形態によれば、複数のスピーカ５０１から、上記式（１１）を満たす周波数ｆの再生音が出力されるので、グレーティングローブの発生を回避することができる。

（２）ステップＳ０１において、ユーザが、同一の複数の再生音をエリア再生するための再生条件として、偏向角度が互いに異なる複数の再生条件を指定可能なように入力部１００を構成してもよい。

図１０は、複数の音声ビームＢＭ、ＢＭａ、ＢＭｂを放射する動作の一例を示す図である。例えば、ステップＳ０１において、ユーザが、一の再生音の音源名を指定し、図１０に示すように、偏向角度を含まない、音声ビームＢＭをスピーカアレイＳＡの正面方向であるｙ方向に放射させる第一再生条件を指定するとともに、下記第二再生条件及び第三再生条件を指定可能なように入力部１００を構成してもよい。

第二再生条件は、図１０に示すように、ｙ方向に対して－ｘ方向に角度「θａ」成す方向Ｄａに、音声ビームＢＭａの放射方向を偏向させるための再生条件であり、第一再生条件に、更に偏向角度「θａ」を含んだ条件である。第三再生条件は、図１０に示すように、ｙ方向に対して－ｘ方向に角度「－θｂ」（ｘ方向に角度「θｂ」）成す方向Ｄｂに、音声ビームＢＭａの放射方向を偏向させるための再生条件であり、第一再生条件に、更に偏向角度「－θｂ」を含む条件である。

尚、ステップＳ０１において、第一再生条件に含まれる再生ラインＢＬ及び非再生ラインＤＬの設定値を、第二再生条件及び第三再生条件に含まれる再生ラインＢＬ及び非再生ラインＤＬの設定値として自動的に設定するように、入力部１００を構成してもよい。

本変形実施形態の構成では、ステップＳ０６において複数の再生条件が受信され、ステップＳ０８では一の音源データ２０１だけが受信される。このため、ステップＳ１２では、ステップＳ０６で受信された全ての再生条件の其々でエリア再生を実現するための制御フィルタ（以降、全ての再生条件に対応する制御フィルタ）が生成されたか否かを判定するようにすればよい。

そして、ステップＳ０６で受信された全ての再生条件に対応する制御フィルタが生成されていないと判定された場合は、対象再生音は変更せず、対応する制御フィルタが生成されていない再生条件を対象再生条件として、ステップＳ０７以降の処理を行うようにすればよい。そして、ステップＳ０６で受信された全ての再生条件に対応する制御フィルタが生成されたと判定された場合に、処理をステップＳ１３に移行するようにすればよい。

つまり、本変形実施形態の構成では、ステップＳ０９において、第一再生条件で一の再生音をエリア再生するための駆動信号Ｄ（以降、第一駆動信号Ｄ１）が加工部３０２によって生成される。そして、次のステップＳ０９において、第二再生条件に含まれる第一再生条件と同じ再生条件で、前記一の再生音と同一の再生音をエリア再生するための駆動信号Ｄ（以降、第二駆動信号Ｄ２）が加工部３０２によって生成される。この場合、ステップＳ１１において、指向角制御部３０３によって、第二再生条件に含まれる偏向角度「θａ」に応じて当該第二駆動信号Ｄ２の位相が調整される。

そして、次のステップＳ０９において、第三再生条件に含まれる第一再生条件と同じ再生条件で、前記一の再生音と同一の再生音をエリア再生するための駆動信号Ｄ（以降、第三駆動信号Ｄ３）が加工部３０２によって生成される。この場合、ステップＳ１１において、指向角制御部３０３によって、第三再生条件に含まれる偏向角度「－θｂ」に応じて当該第三駆動信号Ｄ３の位相が調整される。

そして、ステップＳ１３において、合成部３０４によって、上記のステップＳ０９で生成された第一駆動信号Ｄ１（加工処理が行われた後の再生音の一例）と、上記のステップＳ０９及びステップＳ１１が行われることで生成された第二駆動信号Ｄ２及び第三駆動信号Ｄ３（加工処理及び指向角制御処理が行われた後の再生音の一例）と、が合成される。そして、ステップＳ１４において、当該ステップＳ１３で合成された信号（第一合成再生音の一例）によって複数のスピーカ５０１が駆動される。

これにより、図１０に示すように、音声ビームＢＭがｙ方向に放射され、再生ラインＢＬに放射される。また、音声ビームＢＭａが方向Ｄａに放射され、再生ラインＢＬよりも－ｘ方向の位置にも放射される。更に、音声ビームＢＭｂが方向Ｄｂに放射され、再生ラインＢＬよりもｘ方向の位置にも放射される。したがって、再生ラインＢＬの設定を変更することなく、音声ビームＢＭが放射される範囲を、再生ラインＢＬよりも広い範囲に拡大することができる。

（３）ステップＳ０１において、ユーザが、一の再生音の音源名を指定し、再生ラインＢＬ及び偏向角度の設定が互いに異なる下記第四再生条件及び第五再生条件を指定可能なように入力部１００を構成してもよい。図１１は、複数の音声ビームＢＭｃ、ＢＭｄを交差するように放射する動作の一例を示す図である。

第四再生条件は、図１１に示すように、スピーカアレイＳＡから距離ｙｒｅｆ離間した位置に制御ラインＣＬを設定する条件である。また、第四再生条件は、制御ラインＣＬとｙ軸との交差点よりも－ｘ方向に離間した位置が中心位置となるように再生ラインＢＬｃを設定する条件である。また、第四再生条件は、制御ラインＣＬにおける再生ラインＢＬｃとは異なる領域を非再生ラインＤＬとして設定する条件である。更に、第四再生条件は、音声ビームＢＭｃの放射方向を－ｘ方向に角度「－θｃ」（ｘ方向に角度「θｃ」）偏向させるため、偏向角度「－θｃ」を設定する条件である。

一方、第五再生条件は、図１１に示すように、第四再生条件に含まれる制御ラインＣＬと同じ制御ラインＣＬを設定する条件である。つまり、第五再生条件は、スピーカアレイＳＡから距離ｙｒｅｆ離間した位置に、制御ラインＣＬ（追加制御ラインの一例）を設定する条件である。また、第五再生条件は、制御ラインＣＬとｙ軸との交差点よりもｘ方向に離間した位置が中心位置となるように再生ラインＢＬｄ（追加再生ラインの一例）を設定する条件である。また、第五再生条件は、制御ラインＣＬにおける再生ラインＢＬｄとは異なる領域を非再生ラインＤＬ（追加非再生ラインの一例）として設定する条件である。更に、第五再生条件は、音声ビームＢＭｄ（追加音声ビームの一例）の放射方向を－ｘ方向に角度「θｄ」偏向させるため、偏向角度「θｄ」を設定する条件である。

ここで、第五再生条件として設定可能な偏向角度は、図１１に示すように、第四再生条件に従って放射された音声ビームＢＭｃの一部と、第五再生条件に従って放射された音声ビームＢＭｄの一部とが、スピーカアレイＳＡから距離ｙｒｅｆ離間した位置に設定された制御ラインＣＬ上で交差するような角度に制限されている。

具体的には、ユーザが、第五再生条件として前記制限されている角度とは異なる偏向角度を設定したとする。この場合、指向角制御部３０３は、例えば不正な偏向角度が入力されている旨を示すメッセージ、又は、偏向角度として設定可能な候補の角度とともに、適切な偏向角度を設定するように案内する旨を示すメッセージを、タッチパネル１０１に表示させるための指示信号を、入力部１００に送信する処理（交差調整処理の一部）を行う。入力部１００は、当該指示信号を受信すると、当該指示信号に従い、上記メッセージをタッチパネル１０１に表示させる。

これに代えて、ユーザが、第五再生条件の偏向角度を設定できないように入力部１００を構成してもよい。そして、指向角制御部３０３が、ステップＳ０６で受信した第四再生条件及び第五再生条件を参照し、第五再生条件の偏向角度として設定可能な角度を算出し、当該算出した角度を第五再生条件の偏向角度として自動的に設定する処理（交差調整処理の一例）を行うようにしてもよい。

この場合、上記（２）の変形実施形態と同様、ステップＳ０６では第四再生条件及び第五再生条件が受信され、ステップＳ０８では、一の音源データ２０１だけが受信される。このため、ステップＳ１２では、上記（２）の変形実施形態と同様、ステップＳ０６で受信された第四再生条件及び第五再生条件に対応する制御フィルタが生成されたか否かを判定するようにすればよい。

そして、ステップＳ０６で受信された第四再生条件及び第五再生条件に対応する制御フィルタが生成されていないと判定された場合は、対象再生音は変更せず、対応する制御フィルタが生成されていない再生条件を対象再生条件として、ステップＳ０７以降の処理を行うようにすればよい。そして、ステップＳ０６で受信された第四再生条件及び第五再生条件に対応する制御フィルタが生成されたと判定された場合に、処理をステップＳ１３に移行するようにすればよい。

つまり、本変形実施形態の構成では、ステップＳ０９において、第四再生条件に従って、一の再生音を表す音声ビームＢＭｃを再生ラインＢＬｃに放射するための駆動信号Ｄ（以降、第四駆動信号Ｄ４）が、加工部３０２によって生成される。そして、ステップＳ１１において、指向角制御部３０３によって、第四再生条件に含まれる偏向角度「－θｃ」に応じて当該第四駆動信号Ｄ４の位相が調整される。

そして、次のステップＳ０９（追加加工処理の一例）において、第五再生条件に従って、前記一の再生音と同一の再生音を表す音声ビームＢＭｄを再生ラインＢＬｄに放射するための駆動信号Ｄ（以降、第五駆動信号Ｄ５）が、加工部３０２によって生成される。そして、ステップＳ１１（交差調整処理の一部）において、指向角制御部３０３によって、第五再生条件に含まれる偏向角度「θｄ」に応じて当該第五駆動信号Ｄ５の位相が調整される。これにより、音声ビームＢＭｃの一部と音声ビームＢＭｄの一部が制御ラインＣＬ上で交差するように第五駆動信号Ｄ５の位相が調整される。

そして、ステップＳ１３において、合成部３０４（第二合成部の一例）によって、上記のステップＳ０９及びステップＳ１１が行われることで生成された第四駆動信号Ｄ４（加工処理及び指向角制御処理が行われた後の再生音の一例）と、上記のステップＳ０９及びステップＳ１１が行われることで生成された第五駆動信号Ｄ５（追加加工処理及び交差調整処理が行われた後の追加再生音の一例）と、が合成される。そして、ステップＳ１４において、当該ステップＳ１３で合成された信号（第二合成再生音の一例）によって複数のスピーカ５０１が駆動される。

本変形実施形態の構成によれば、図１１に示すように、音声ビームＢＭｃの放射方向が、再生ラインＢＬｃに向うｙ方向から、－ｘ方向に偏向角度「－θｃ」（ｘ方向に角度「θｃ」）だけ偏向され、再生ラインＢＬｃよりもｘ方向の位置に放射される。また、音声ビームＢＭｃの一部と音声ビームＢＭｄの一部が、スピーカアレイＳＡから距離ｙｒｅｆ離間した位置に設定された制御ラインＣＬ上で交差するように、第五再生条件に含まれる偏向角度「θｄ」が設定される。

これにより、音声ビームＢＭｄの放射方向が、再生ラインＢＬｄに向うｙ方向から、－ｘ方向に偏向角度「θｄ」だけ偏向され、再生ラインＢＬｄよりも－ｘ方向の位置に放射される。また、音声ビームＢＭｃの一部と音声ビームＢＭｄの一部が制御ラインＣＬ上で交差するようになる。その結果、制御ラインＣＬ上の音声ビームＢＭｃの一部と音声ビームＢＭｄの一部とが交差している領域において、再生音の音圧を増大することができる。

（４）ステップＳ０１において、ユーザが、タッチパネル１０１を用いて一の再生音の音源名だけを指定し、当該再生音に対応する一の再生条件だけを指定可能なように入力部１００を構成してもよい。これに合わせて、合成部３０４を省略し、且つ、ステップＳ１２及びステップＳ１３を省略して、指向角制御部３０３が、ステップＳ０９で生成された駆動信号Ｄ又はステップＳ１１で位相を調整した駆動信号Ｄを、再生部５００に送信するようにしてもよい。

尚、上述した実施形態及び変形実施形態における各処理は、エリア再生システム１が備える特定の装置（以下、ローカルの装置）内に組み込まれたプロセッサー等によって処理されてもよい。また、ローカルの装置と異なる場所に備えられたクラウドサーバなどによって処理されてもよい。また、ローカルの装置とクラウドサーバ間で情報の連携を行うことで、本開示にて説明した各処理を分担して実施するようにしてもよい。

本開示は、スピーカアレイから再生する音波の制御に利用可能である。

また、本開示を適用したスピーカアレイシステムは、音声アナウンスシステム、遠隔会議システム、ＡＶシステムなどの産業上の利用可能性がある。

１ エリア再生システム
３００ 処理部
３０１ フィルタ生成部
３０２ 加工部
３０３ 指向角制御部
３０４ 合成部
５００ 再生部
５０１、５０１ａ、５０１ｂ スピーカ
ＢＬ、ＢＬｃ、ＢＬｄ 再生ライン
ＢＭ、ＢＭａ、ＢＭｂ、ＢＭｃ、ＢＭｄ 音声ビーム
ＣＬ 制御ライン
Ｄ 駆動信号
ＤＬ 非再生ライン
Ｆ 制御フィルタ
ＳＡ、ＳＡａ、ＳＡｂ スピーカアレイ
ｃ 音速
ｄ スピーカの配置間隔
ｆ 周波数
Δｘ スピーカの配置間隔
θ 偏向角度（指定角度）

Claims (5)

1. 複数のスピーカを直線状に並べて配置したスピーカアレイを含む再生部と、
   前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う再生ラインと弱め合う非再生ラインとを含む制御ラインに基づいて、所定音圧以上の音声ビームが、前記再生ラインだけに放射されるように、前記複数のスピーカの其々に出力させる再生音を加工する加工処理を行う加工部と、
   前記音声ビームの放射される方向が指定角度だけ偏向されるように、前記再生音の位相を調整する指向角制御処理を行う指向角制御部と、
   前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音と、前記加工処理が行われた後の前記再生音と、を合成する第一合成部と、
   を備え、
   前記再生部は、前記第一合成部によって合成された第一合成再生音を前記複数のスピーカに出力させる、
   エリア再生システム。
2. 前記加工部は、前記加工処理において、前記再生音を表す再生音信号に、前記制御ラインを実現する制御フィルタを畳み込み、当該畳み込んだ信号を前記複数のスピーカの其々に前記再生音を出力させるための駆動信号として生成し、
   前記指向角制御部は、前記指向角制御処理において、前記加工処理において生成された前記駆動信号の位相を調整する
   請求項１に記載のエリア再生システム。
3. 前記再生音の周波数は、前記複数のスピーカの配置間隔、音速及び前記指定角度を用いた下記式を満たす
   

   

   請求項１又は２に記載のエリア再生システム。
4. 前記加工部は、
   更に、前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから前記所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う追加再生ラインと弱め合う追加非再生ラインとを含む追加制御ラインに基づいて、前記所定音圧以上の追加音声ビームが、前記追加再生ラインだけに放射されるように、前記再生音と同一の追加再生音を加工する追加加工処理を行い、
   前記指向角制御部は、
   更に、前記音声ビームの一部と前記追加音声ビームの一部が前記スピーカアレイから前記所定距離離間した位置で交差するように、前記追加再生音の位相を調整する交差調整処理を行い、
   前記エリア再生システムは、
   前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音と、前記追加加工処理及び前記交差調整処理が行われた後の前記追加再生音と、を合成する第二合成部を更に備え、
   前記再生部は、前記第二合成部によって合成された第二合成再生音を前記複数のスピーカに出力させる
   請求項１から３の何れか一項に記載のエリア再生システム。
5. 複数のスピーカを直線状に並べて配置したスピーカアレイを備えたエリア再生システムのコンピュータが実行するエリア再生方法であって、
   前記コンピュータが、
   前記スピーカアレイと実質的に平行であって前記スピーカアレイから所定距離離間した位置に設定された、前記スピーカアレイから放射された音波が強め合う再生ラインと弱め合う非再生ラインとを含む制御ラインに基づいて、所定音圧以上の音声ビームが、前記再生ラインだけに放射されるように、前記複数のスピーカの其々に出力させる再生音を加工する加工処理と、
   前記音声ビームの放射される方向が指定角度だけ偏向されるように、前記再生音の位相を調整する指向角制御処理と、
   前記加工処理及び前記指向角制御処理が行われた後の前記再生音と、前記加工処理が行われた後の前記再生音と、を合成する第一合成処理と、
   を行い、
   前記第一合成処理によって合成された第一合成再生音を前記複数のスピーカに出力させる、
   エリア再生方法。

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