JP7160312B2 - sound system - Google Patents

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Description

本発明は、音響システムに関し、特に、マルチチャネル音響用の音響システムに関する。 The present invention relates to sound systems, and more particularly to sound systems for multi-channel sound.

従来、マルチチャネル音響用の音響システムが知られている(たとえば、非特許文献1参照)。 Conventionally, an audio system for multi-channel audio is known (see Non-Patent Document 1, for example).

上記非特許文献1には、2chステレオや5.1chサラウンドなどのマルチチャネル音響用の音響システムが開示されている。また、この非特許文献1では、仮想音源の受聴者からの方位を振幅パンニングにより制御することが開示されている。ここで、振幅パンニングとは、スピーカから出力される音に振幅差をつけることにより、音像定位を変化させることである。また、この非特許文献1には明確に記載されていないものの、音響システムは、複数のダイナミックスピーカにより構成されていると考えられる。ここで、ダイナミックスピーカとは、一般にオーディオ機器として使用されているスピーカで、磁石とコイルなどで駆動されるダイナミック駆動方式のスピーカを指す。 Non-Patent Document 1 above discloses an audio system for multi-channel audio such as 2ch stereo and 5.1ch surround. In addition, this non-patent document 1 discloses controlling the azimuth of the virtual sound source from the listener by amplitude panning. Here, the amplitude panning is to change the sound image localization by giving an amplitude difference to the sound output from the speaker. Also, although not clearly described in this non-patent document 1, it is believed that the acoustic system is composed of a plurality of dynamic speakers. Here, the dynamic speaker is a speaker that is generally used as an audio device, and refers to a speaker of a dynamic drive system that is driven by a magnet, a coil, or the like.

小野一穂、「2章 マルチチャネルオーディオ」、映像情報メディア学会誌、2014年、Vol.68、No.8、p.604-607Kazuho Ono, "Chapter 2 Multichannel Audio", Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, 2014, Vol. 68, No. 8, p. 604-607

しかしながら、上記非特許文献1に記載される音響システムでは、仮想音源の受聴者からの方位を水平方向に変化させることは可能であるが、仮想音源の受聴者からの距離を変化させることはできない。仮想音源の距離感の手がかり(指標)となるものにインパルス応答の直間比があるが、一般に直間比が低い(直接音が小さい)スピーカでは、受聴者は仮想音源が遠い位置にあると認識し、直間比が大きいスピーカでは、受聴者は仮想音源が近くにあると感じる。ダイナミックスピーカは直間比の小さいスピーカであり、ダイナミックスピーカだけで振幅パンニングを行った場合、受聴者から遠い位置に仮想音源が存在すると認識し、受聴者と仮想音源との距離を変化させることが困難であるという問題点があると考えられる。 However, in the acoustic system described in Non-Patent Document 1, although the azimuth of the virtual sound source from the listener can be changed in the horizontal direction, the distance of the virtual sound source from the listener cannot be changed. . The direct-to-direct ratio of the impulse response is a clue (index) for the sense of distance to the virtual sound source. Perceived, loudspeakers with a large direct-to-direct ratio will perceive the virtual source to be close to the listener. A dynamic speaker is a speaker with a small direct-to-direct ratio, and when amplitude panning is performed only with a dynamic speaker, it is possible to recognize that a virtual sound source exists at a position far from the listener and change the distance between the listener and the virtual sound source. It is thought that there is a problem that it is difficult.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、受聴者と仮想音源との距離を変化させることが可能な音響システムを提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to provide an acoustic system capable of changing the distance between the listener and the virtual sound source. be.

この発明の一の局面による音響システムは、マルチチャネル音響用の音響システムであって、ダイナミックスピーカと、超指向性スピーカと、制御部とを備え、制御部は、ダイナミックスピーカから出力される音、および、超指向性スピーカから出力される音を、振幅パンニングにより制御することにより、仮想音源の受聴者からの距離を制御し、制御部は、2つのダイナミックスピーカの音響重心の位置をそれぞれLおよびRとし、受聴者位置と仮定した超指向性スピーカの音響重心の位置をOとし、仮想音源の位置をPとし、位置Lと位置Pとを通る直線と線分ORとの交点をLaとし、位置Rと位置Pとを通る直線と線分OLとの交点をRaとし、位置Oと位置Pとを通る直線と線分LRとの交点をOaとした場合において、線分LLaの長さに対する線分PLaの長さの比率に基づいて、位置Lのダイナミックスピーカの入力信号に対するゲイン係数を取得し、線分RRaの長さに対する線分PRaの長さの比率に基づいて、位置Rのダイナミックスピーカの入力信号に対するゲイン係数を取得し、線分OOaの長さに対する線分POaの長さの比率に基づいて、位置Oの超指向性スピーカの入力信号に対するゲイン係数を取得することを特徴とする。 A sound system according to one aspect of the present invention is a sound system for multi-channel sound, and includes a dynamic speaker, a super-directional speaker, and a controller, wherein the controller controls sound output from the dynamic speaker, And, by controlling the sound output from the super-directional speaker by amplitude panning, the distance from the listener of the virtual sound source is controlled , and the control unit adjusts the position of the acoustic center of gravity of the two dynamic speakers to L and Let R be the position of the acoustic center of gravity of the super-directional speaker assumed to be the listener's position, O be the position of the virtual sound source, P be the position of the virtual sound source, La be the intersection of the straight line passing through the positions L and P and the line segment OR, Let Ra be the intersection of the straight line passing through the positions R and P and the line segment OL, and let Oa be the intersection of the straight line passing through the positions O and P and the line segment LR. Based on the length ratio of the line segment PLa, the gain coefficient for the input signal of the dynamic speaker at position L is obtained, and based on the length ratio of the line segment PRa to the length of the line segment RRa, the dynamic Obtaining the gain coefficient for the input signal of the speaker, and obtaining the gain coefficient for the input signal of the super-directive speaker at position O based on the ratio of the length of the line segment POa to the length of the line segment OOa. do.

この発明の一の局面による音響システムでは、上記のように、インパルス応答の直間比が低い(直接音が小さい)ダイナミックスピーカと、インパルス応答の直間比が高い(直接音が大きい)超指向性スピーカとを組み合わせて振幅パンニングを行うことにより、インパルス応答の直間比が低いダイナミックスピーカだけで振幅パンニングを行う場合と異なり、仮想音源の距離感の手がかり(指標)となる受聴者位置におけるインパルス応答の直間比を精度良く制御することができる。その結果、受聴者の近傍においても仮想音源の受聴者からの距離を精度良く制御することができるので、受聴者と仮想音源との距離を変化させることが可能な音響システムを提供することができる。 In the acoustic system according to one aspect of the present invention, as described above, a dynamic speaker having a low direct-to-direct ratio of impulse response (small direct sound) and a superdirective speaker having a high direct-to-direct ratio of impulse response (large direct sound) By performing amplitude panning in combination with dynamic speakers, the impulse at the listener's position becomes a clue (index) for the sense of distance of the virtual sound source, unlike when amplitude panning is performed only with dynamic speakers whose direct-to-direct ratio of the impulse response is low. The direct ratio of the response can be controlled precisely. As a result, it is possible to control the distance of the virtual sound source from the listener with high accuracy even in the vicinity of the listener, so that it is possible to provide an acoustic system capable of changing the distance between the listener and the virtual sound source. .

上記一の局面による音響システムにおいて、好ましくは、制御部は、ダイナミックスピーカと超指向性スピーカの受聴者位置におけるインパルス応答の直間比を制御することを特徴とする。 In the acoustic system according to the above one aspect, preferably, the control unit is characterized by controlling the direct ratio of the impulse responses at the listener's position of the dynamic speaker and the super-directional speaker.

上記一の局面による音響システムにおいて、好ましくは、制御部は、ダイナミックスピーカの入力信号に対するゲイン係数と、超指向性スピーカの入力信号に対するゲイン係数とを制御して受聴者位置におけるインパルス応答の直間比を制御することを特徴とする。 In the acoustic system according to the above one aspect, preferably, the control unit controls the gain coefficient for the input signal of the dynamic speaker and the gain coefficient for the input signal of the super-directional speaker so as to obtain an immediate response of the impulse response at the listener's position. It is characterized by controlling the ratio.

上記一の局面による音響システムにおいて、好ましくは、超指向性スピーカは、パラメトリックスピーカを含む。このように構成すれば、インパルス応答の直間比が低いダイナミックスピーカと、インパルス応答の直間比がより高いパラメトリックスピーカとを組み合わせて振幅パンニングを行うことができるので、仮想音源の距離感の手がかりとなる受聴者位置におけるインパルス応答の直間比をより精度良く制御することができる。 In the acoustic system according to the above aspect, the super-directional speaker preferably includes a parametric speaker. With such a configuration, amplitude panning can be performed by combining a dynamic speaker with a low direct-to-direct ratio of impulse responses and a parametric speaker with a high direct-to-direct ratio of impulse responses, which provides a clue for the sense of distance to the virtual sound source. It is possible to control the direct ratio of the impulse response at the listener's position where .

本発明によれば、上記のように、受聴者と仮想音源との距離を変化させることが可能な音響システムを提供することができる。
また、バーチャルリアリティの分野において本音響システムを用いると、バーチャルな話者が存在する位置に仮想音源を設定することができるので、バーチャルな話者の位置から音声が出てくるように設定すると、いかにも話者が話しているかのように聞こえる。従来のスピーカの設置場所から話者の音声が出てくるのとは違って、より現実感が得られる。さらに、一般にいわれる遠隔臨場感(Telexistence)の分野でも大いに使用可能である。
According to the present invention, as described above, it is possible to provide an acoustic system capable of changing the distance between the listener and the virtual sound source.
Also, if this sound system is used in the field of virtual reality, a virtual sound source can be set at the position where a virtual speaker exists. It sounds as if the speaker is speaking. Unlike the conventional speaker's voice coming out from the place where the speaker is installed, a more realistic feeling can be obtained. Furthermore, it can be used to a great extent in the field of what is commonly called remote presence (Telexistence).

本発明の一実施形態による音響システムを示した図である。1 illustrates an audio system according to an embodiment of the invention; FIG. 本発明の一実施形態による音響システムの仮想音源の受聴者からの距離の制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining control of the distance from the listener of the virtual sound source of the acoustic system according to one embodiment of the present invention; 客観評価実験におけるマイク、スピーカ、仮想音源の配置条件を示す図である。It is a figure which shows the arrangement|positioning conditions of a microphone, a speaker, and a virtual sound source in an objective evaluation experiment. 客観評価実験におけるマイク、スピーカ(実音源)の配置条件を示す図である。It is a figure which shows the arrangement|positioning conditions of a microphone and a speaker (real sound source) in an objective evaluation experiment. 主観評価実験における受聴者、スピーカ、仮想音源の配置条件を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing placement conditions of listeners, speakers, and virtual sound sources in a subjective evaluation experiment; 主観評価実験における受聴者、スピーカ(実音源)の配置条件を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing conditions of arrangement of listeners and speakers (real sound sources) in a subjective evaluation experiment; 主観評価実験において得られた実音源における距離に関する回答の頻度分布を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the frequency distribution of responses regarding distance in a real sound source obtained in a subjective evaluation experiment; FIG. 主観評価実験において得られた仮想音源における距離に関する回答の頻度分布を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the frequency distribution of answers regarding distance in a virtual sound source obtained in a subjective evaluation experiment; FIG.

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1および図2を参照して、本発明の一実施形態による音響システム100の構成について説明する。 A configuration of an acoustic system 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

(音響システムの構成)
一実施形態による音響システム100は、マルチチャネル音響用の音響システムである。音響システム100は、1つのパラメトリックスピーカ10と、複数(4つ)のダイナミックスピーカ20と、制御部30とを備える。なお、パラメトリックスピーカ10は、特許請求の範囲の「超指向性スピーカ」の一例である。
(Sound system configuration)
The sound system 100 according to one embodiment is a sound system for multi-channel sound. The acoustic system 100 includes one parametric speaker 10 , multiple (four) dynamic speakers 20 , and a control section 30 . The parametric speaker 10 is an example of a "super-directional speaker" in the claims.

パラメトリックスピーカ10は、超音波をキャリア波として利用したスピーカである。パラメトリックスピーカ10は、受聴者Oに対して正面に配置されている。ダイナミックスピーカ20は、永久磁石および可動コイルを利用したスピーカである。4つのダイナミックスピーカ20は、それぞれ、受聴者Oに対して、前方左側、前方右側、後方左側、および、後方右側に配置されている。 The parametric speaker 10 is a speaker using ultrasonic waves as carrier waves. The parametric speaker 10 is placed in front of the listener O. As shown in FIG. The dynamic speaker 20 is a speaker using a permanent magnet and a moving coil. The four dynamic speakers 20 are positioned on the left front, right front, left rear, and right rear sides with respect to the listener O, respectively.

制御部30は、CPUなどのプロセッサ(図示せず)と、ROMおよびRAMなどの記憶部(図示せず)とを含む制御回路である。制御部30は、音声信号である入力信号Sに基づいて、入力信号Sに対応する音を出力するように、パラメトリックスピーカ10および4つのダイナミックスピーカ20を制御する。 The control unit 30 is a control circuit including a processor (not shown) such as a CPU and a storage unit (not shown) such as ROM and RAM. The control unit 30 controls the parametric speaker 10 and the four dynamic speakers 20 so as to output sounds corresponding to the input signal S, which is an audio signal.

ここで、本実施形態では、制御部30は、ダイナミックスピーカ20から出力される音、および、パラメトリックスピーカ10から出力される音を、振幅パンニングにより制御することにより、仮想音源P(図2参照)の受聴者O(受聴者位置)からの距離を制御するように構成されている。仮想音源Pの受聴者Oからの距離を制御することにより、受聴者に最適な音環境を実現可能である。また、本実施形態では、制御部30は、受聴者位置におけるインパルス応答の直間比を制御することにより、仮想音源Pの受聴者Oからの距離を制御するように構成されている。以下、図2を参照して、パラメトリックスピーカ10、前方左側のダイナミックスピーカ20、および、前方右側のダイナミックスピーカ20により、仮想音源Pの受聴者Oからの距離制御を行う例について説明する。 Here, in the present embodiment, the control unit 30 controls the sound output from the dynamic speaker 20 and the sound output from the parametric speaker 10 by amplitude panning so that the virtual sound source P (see FIG. 2) from the listener O (listener position). By controlling the distance of the virtual sound source P from the listener O, an optimal sound environment for the listener can be realized. Further, in this embodiment, the control unit 30 is configured to control the distance of the virtual sound source P from the listener O by controlling the direct ratio of the impulse response at the listener's position. An example of controlling the distance of the virtual sound source P from the listener O by the parametric speaker 10, the front left dynamic speaker 20, and the front right dynamic speaker 20 will be described below with reference to FIG.

図2に示すように、ベクトル合成に基づく振幅パンニング(VBAP(Vector Base Amplitude Panning))では、再生空間を、3つのスピーカからなる三角領域で分割する。図2では、前方左側のダイナミックスピーカ20の音響重心をLとし、前方右側のダイナミックスピーカ20の音響重心をRとし、パラメトリックスピーカ10の音響重心をOとしている。なお、パラメトリックスピーカ10の音響重心Oは、受聴者位置としている。パラメトリックスピーカ10は、インパルス応答の直間比が高いため、受聴者Oは受聴者Oの直近において仮想音源を知覚するためである。また、図2では、音響重心Lと仮想音源Pとを通る直線の線分ORとの交点をLaとし、音響重心Rと仮想音源Pとを通る直線の線分OLとの交点をRaとし、音響重心Oと仮想音源Pとを通る直線の線分LRとの交点をOaとしている。 As shown in FIG. 2, vector base amplitude panning (VBAP) divides a reproduction space into triangular regions each composed of three speakers. 2, the acoustic center of gravity of the front left dynamic speaker 20 is L, the acoustic center of gravity of the front right dynamic speaker 20 is R, and the acoustic center of gravity of the parametric speaker 10 is O. In FIG. Note that the acoustic center of gravity O of the parametric speaker 10 is the listener's position. This is because the parametric speaker 10 has a high direct-to-direct ratio of the impulse response, so the listener O perceives the virtual sound source in the immediate vicinity of the listener O. Further, in FIG. 2, the intersection point of the line segment OR of the straight line passing through the acoustic center of gravity L and the virtual sound source P is denoted by La, the intersection point of the line segment OL of the straight line passing through the acoustic center of gravity R and the virtual sound source P is denoted by Ra, An intersection point of a straight line segment LR passing through the acoustic center of gravity O and the virtual sound source P is Oa.

この場合、振幅パンニングでは、3つのスピーカの入力信号Sに対するゲイン係数は、それぞれ、以下の式(1)~(3)により表される。

Figure 0007160312000001
Figure 0007160312000002
Figure 0007160312000003
ここで、
α:前方左側のダイナミックスピーカのゲイン係数
α:前方左側のダイナミックスピーカのゲイン係数
α:パラメトリックスピーカのゲイン係数
PLa:線分PLaの長さ
LLa:線分LLaの長さ
PRa:線分PRaの長さ
RRa:線分RRaの長さ
POa:線分POaの長さ
OOa:線分OOaの長さ
である。 In this case, in amplitude panning, the gain coefficients for the input signal S of the three speakers are represented by the following equations (1) to (3), respectively.
Figure 0007160312000001
Figure 0007160312000002
Figure 0007160312000003
here,
α L : Gain coefficient of front left dynamic speaker α R : Gain coefficient of front left dynamic speaker α O : Gain coefficient of parametric speaker PLa: Length of line segment PLa LLa: Length of line segment LLa PRa: Line segment Length of PRa RRa: Length of line segment RRa POa: Length of line segment POa OOa: Length of line segment OOa.

また、入力信号S(仮想音源P)が複数ある場合、入力信号S(仮想音源P)毎に個別にゲイン係数が計算される。3つのスピーカのi番目の入力信号Sに対するゲイン係数は、それぞれ、以下の式(4)~(6)により表される。

Figure 0007160312000004
Figure 0007160312000005
Figure 0007160312000006
Also, when there are a plurality of input signals S (virtual sound sources P), a gain coefficient is calculated individually for each input signal S (virtual sound source P). Gain coefficients for the i-th input signal S of the three speakers are expressed by the following equations (4) to (6), respectively.
Figure 0007160312000004
Figure 0007160312000005
Figure 0007160312000006

なお、式(6)のγは、インパルス応答の直間比を補正するための補正係数である。γは、予め測定された受聴者位置におけるインパルス応答の直間比に基づいて取得される。また、αLi、αRiおよびαOiは、それぞれ、i番目の入力信号Sに対するα、αおよびαである。また、P、L、R、La、RaおよびOaは、それぞれ、i番目の入力信号Sに対するP、L、R、La、RaおよびOaの位置である。 Note that γ in Equation (6) is a correction coefficient for correcting the direct ratio of the impulse response. γ is obtained based on the direct ratio of the impulse responses at the listener positions measured in advance. Also, α Li , α Ri and α Oi are α L , α R and α O for the i-th input signal S, respectively. Also, P i , L i , R i , La i , Ra i and Oa i are the positions of P, L, R, La, Ra and Oa with respect to the i-th input signal S, respectively.

また、振幅パンニングでは、3つのスピーカの出力信号Xは、それぞれ、以下の式(7)~(9)により表される。

Figure 0007160312000007
Figure 0007160312000008
Figure 0007160312000009
ここで、
(t):前方左側のダイナミックスピーカの出力信号
(t):前方右側のダイナミックスピーカの出力信号
(t):パラメトリックスピーカの出力信号
(t):i番目の入力信号
β:パラメトリックスピーカとダイナミックスピーカとの音圧レベルを正規化するための係数
c(t):パラメトリックスピーカのキャリア波の信号
である。 In amplitude panning, the output signals X of the three speakers are respectively represented by the following equations (7) to (9).
Figure 0007160312000007
Figure 0007160312000008
Figure 0007160312000009
here,
x L (t): output signal of front left dynamic speaker x R (t): output signal of front right dynamic speaker x O (t): output signal of parametric speaker S i (t): i-th input signal β: a coefficient for normalizing the sound pressure levels of the parametric speaker and the dynamic speaker c(t): the carrier wave signal of the parametric speaker.

以上のように、まず、制御部30は、ダイナミックスピーカ20の音響重心を実際の位置に設定し、パラメトリックスピーカ10の音響重心を受聴者位置と仮定して設定した状態で、設定された音響重心に基づいて、パラメトリックスピーカ10の入力信号Sに対するゲイン係数と、ダイナミックスピーカ20の入力信号Sに対するゲイン係数とを取得する。入力信号Sが複数ある場合、制御部30は、入力信号S毎に個別に、パラメトリックスピーカ10の入力信号Sに対するゲイン係数と、ダイナミックスピーカ20の入力信号Sに対するゲイン係数とを取得する。この際、制御部30は、パラメトリックスピーカ10のゲイン係数を、インパルス応答の直間比を補正するための補正係数γにより補正して取得する。 As described above, first, the control unit 30 sets the acoustic center of gravity of the dynamic speaker 20 to the actual position, and sets the acoustic center of gravity of the parametric speaker 10 assuming that it is located at the listener's position. , the gain coefficient for the input signal S of the parametric speaker 10 and the gain coefficient for the input signal S of the dynamic speaker 20 are obtained. When there are a plurality of input signals S, the control unit 30 acquires the gain coefficient for the input signal S of the parametric speaker 10 and the gain coefficient for the input signal S of the dynamic speaker 20 for each input signal S individually. At this time, the control unit 30 acquires the gain coefficient of the parametric speaker 10 by correcting it with a correction coefficient γ for correcting the direct ratio of the impulse response.

そして、制御部30は、取得したゲイン係数により入力信号Sをパラメトリックスピーカ10とダイナミックスピーカ20とに分配して、パラメトリックスピーカ10の出力信号Xとダイナミックスピーカ20の出力信号Xとを取得する。この際、制御部30は、パラメトリックスピーカ10の出力信号Xを、音圧レベルを正規化するための係数βにより補正して取得する。そして、制御部30は、取得した各出力信号Xに基づいて、入力信号Sに対応する音を出力するように、パラメトリックスピーカ10およびダイナミックスピーカ20を制御する。これにより、振幅パンニングが行われて、仮想音源Pの受聴者Oからの距離が制御される。このように、制御部30は、ダイナミックスピーカ20の入力信号Sに対するゲイン係数と、パラメトリックスピーカ10の入力信号Sに対するゲイン係数とを制御して仮想音源Pの位置を設定することにより、仮想音源Pの受聴者Oからの距離を制御するように構成されている。この際、制御部30は、ダイナミックスピーカ20とパラメトリックスピーカ10の受聴者位置におけるインパルス応答の合成比を変えることで直間比を制御する。具体的には、制御部30は、ダイナミックスピーカ20の入力信号に対するゲイン係数と、パラメトリックスピーカ10の入力信号に対するゲイン係数とを制御して受聴者位置におけるインパルス応答の合成比を変えることで直間比を制御する。 Then, the control unit 30 distributes the input signal S to the parametric speaker 10 and the dynamic speaker 20 according to the acquired gain coefficient, and acquires the output signal X of the parametric speaker 10 and the output signal X of the dynamic speaker 20 . At this time, the control unit 30 acquires the output signal X of the parametric speaker 10 after correcting it with a coefficient β for normalizing the sound pressure level. Then, the control unit 30 controls the parametric speaker 10 and the dynamic speaker 20 so as to output sounds corresponding to the input signals S based on each output signal X acquired. Thereby, amplitude panning is performed and the distance of the virtual sound source P from the listener O is controlled. In this way, the control unit 30 sets the position of the virtual sound source P by controlling the gain coefficient for the input signal S of the dynamic speaker 20 and the gain coefficient for the input signal S of the parametric speaker 10 . from the listener O. At this time, the control unit 30 controls the direct ratio by changing the synthesis ratio of the impulse responses of the dynamic speaker 20 and the parametric speaker 10 at the listener's position. Specifically, the control unit 30 controls the gain coefficient for the input signal of the dynamic speaker 20 and the gain coefficient for the input signal of the parametric speaker 10 to change the synthesis ratio of impulse responses at the listener's position. Control the ratio.

(客観評価実験)
次に、図3、図4および表1~表4を参照して、本実施形態の仮想音源Pの距離制御について行った客観評価実験について説明する。
(Objective evaluation experiment)
Next, with reference to FIGS. 3, 4, and Tables 1 to 4, an objective evaluation experiment conducted for distance control of the virtual sound source P of this embodiment will be described.

図3に示すように、客観評価実験では、本実施形態の仮想音源Pの距離制御により、仮想音源Pの位置を、R0.3、R1.0、R2.0、C0.3、C1.0、C1.7、L0.3、L1.0、L2.0の各位置に制御し、受聴者位置に配置したマイクロフォンによりインパルス応答を計測した。γは、1とし、βは、実測した音圧レベルを用いて実験的に調整した。 As shown in FIG. 3, in the objective evaluation experiment, the position of the virtual sound source P was changed to R0.3, R1.0, R2.0, C0.3, C1.0 by the distance control of the virtual sound source P of this embodiment. , C1.7, L0.3, L1.0, and L2.0, and the impulse response was measured with a microphone placed at the listener's position. γ is set to 1, and β is experimentally adjusted using measured sound pressure levels.

なお、「R」、「L」および「C」の文字は、受聴者位置に対する方向を示している。具体的には、「R」は、受聴者位置に対して右側方向(30度の方向)であることを示し、「C」は、受聴者位置の正面方向であることを示し、「L」は、受聴者位置に対して左側方向(-30度の方向)であることを示している。また、「0.3」、「1.0」、「1.7」および「2.0」の数字は、受聴者位置に対する距離を示している。 The letters "R", "L" and "C" indicate directions relative to the listener's position. Specifically, "R" indicates the right direction (direction of 30 degrees) with respect to the listener's position, "C" indicates the front direction of the listener's position, and "L" indicates the direction in front of the listener's position. indicates the left direction (direction of -30 degrees) with respect to the listener position. Also, the numbers "0.3", "1.0", "1.7" and "2.0" indicate the distance to the listener position.

また、仮想音源Pのインパルス応答の計測結果と比較するために、図4に示すように、実音源(ダイナミックスピーカ)を、R0.3、R1.0、R2.0、C0.3、C1.0、C1.7、L0.3、L1.0、L2.0の各位置に配置し、受聴者位置に配置したマイクロフォンによりインパルス応答を計測した。 Also, in order to compare with the measurement results of the impulse response of the virtual sound source P, real sound sources (dynamic speakers) were set to R0.3, R1.0, R2.0, C0.3, C1. 0, C1.7, L0.3, L1.0, and L2.0, and impulse responses were measured with microphones placed at the listener's position.

また、計測したインパルス応答に基づいて、以下の式(10)により、インパルス応答の直間比を求めた。

Figure 0007160312000010
ここで、
DRR:インパルス応答の直間比
(n):計測したインパルス応答
Td:直接波の信号長
T’:インパルス応答の信号長
である。 Also, based on the measured impulse responses, the direct ratio of the impulse responses was obtained by the following equation (10).
Figure 0007160312000010
here,
DRR: direct ratio of impulse response O e (n): measured impulse response Td: signal length of direct wave T′: signal length of impulse response.

なお、Tdは、7msとした。また、インパルス応答は、TSP(Time-stretched pulse)法を用いて計測した。また、音源は、TSP信号(信号長:219、周波数幅:0~8kHz)を用いた。また、以下の表1に客観性評価実験における実験機材を、以下の表2に客観性評価実験における実験条件を、以下の表3に客観性評価実験におけるパラメトリックスピーカ10の実験条件をそれぞれ示している。また、以下の表4に、客観性評価実験において得られたインパルス応答の直間比を示している。

Figure 0007160312000011
Figure 0007160312000012
Figure 0007160312000013
Figure 0007160312000014
Note that Td was set to 7 ms. Impulse responses were measured using the TSP (Time-stretched pulse) method. A TSP signal (signal length: 2 19 , frequency width: 0 to 8 kHz) was used as the sound source. In addition, Table 1 below shows the experimental equipment in the objectivity evaluation experiment, Table 2 below shows the experimental conditions in the objectivity evaluation experiment, and Table 3 below shows the experimental conditions of the parametric speaker 10 in the objectivity evaluation experiment. there is Table 4 below shows the direct ratio of the impulse response obtained in the objectivity evaluation experiment.
Figure 0007160312000011
Figure 0007160312000012
Figure 0007160312000013
Figure 0007160312000014

表4に示すように、本実施形態の仮想音源Pの距離制御によるインパルス応答の直間比と、実音源によるインパルス応答の直間比とには、非常に高い相関があり、その誤差は大きくても2~3dB程度であることがわかる。このことから、本実施形態の仮想音源Pの距離制御により、距離感に対して重要な物理指標であるインパルス応答の直間比を高い精度で制御できていることがわかった。 As shown in Table 4, there is a very high correlation between the direct ratio of the impulse response by the distance control of the virtual sound source P in this embodiment and the direct ratio of the impulse response by the real sound source, and the error is large. It can be seen that it is about 2 to 3 dB at most. From this, it was found that the direct ratio of the impulse response, which is an important physical index for the sense of distance, can be controlled with high accuracy by the distance control of the virtual sound source P of the present embodiment.

(主観評価実験)
次に、図5~図8および表5を参照して、本実施形態の仮想音源Pの距離制御について行った主観評価実験について説明する。
(Subjective evaluation experiment)
Next, with reference to FIGS. 5 to 8 and Table 5, a subjective evaluation experiment conducted on the distance control of the virtual sound source P of this embodiment will be described.

図5に示すように、主観評価実験では、本実施形態の仮想音源Pの距離制御により、仮想音源Pの位置を、R0.3、R1.0、R2.0、C0.3、C1.0、C1.7、L0.3、L1.0、L2.0の各位置に制御し、受聴者位置に位置した被験者に受聴させた。 As shown in FIG. 5, in the subjective evaluation experiment, the position of the virtual sound source P was changed to R0.3, R1.0, R2.0, C0.3, C1.0 by the distance control of the virtual sound source P of this embodiment. , C1.7, L0.3, L1.0, and L2.0, and the subject positioned at the listener's position listened.

また、仮想音源Pの被験者による受聴結果と比較するために、図6に示すように、実音源(ダイナミックスピーカ)を、R0.3、R1.0、R2.0、C0.3、C1.0、C1.7、L0.3、L1.0、L2.0の各位置に配置し、受聴者位置に位置した被験者に受聴させた。 Also, in order to compare with the results of listening to the virtual sound source P by the subject, real sound sources (dynamic speakers) were set to R0.3, R1.0, R2. , C1.7, L0.3, L1.0, and L2.0, and the subject positioned at the listener's position listened.

被験者は、7名であり、それぞれの位置につき2回の音を受聴させ、距離を回答させた。また、受聴させる音は、ランダムで提示した。また、音源は、白色雑音(周波数幅:0~8kHz)を用いた。 There were seven subjects, and they were asked to listen to the sound twice at each position and answer the distance. In addition, the sounds to be listened to were presented at random. As the sound source, white noise (frequency range: 0-8 kHz) was used.

図7および図8に示すように、本実施形態の仮想音源Pの距離制御による距離の提示性能と、実音源による距離の提示性能とは、ほぼ同等であることがわかる。また、以下の表5に示すように、距離の正答率からもその傾向がわかる。以上より、本実施形態の仮想音源Pの距離制御は、高い距離の提示性能を実現していることがわかった。

Figure 0007160312000015
As shown in FIGS. 7 and 8, it can be seen that the distance presentation performance by the distance control of the virtual sound source P of this embodiment and the distance presentation performance by the real sound source are substantially the same. In addition, as shown in Table 5 below, this tendency can also be seen from the rate of correct answers for the distance. From the above, it was found that the distance control of the virtual sound source P of the present embodiment achieves high distance presentation performance.
Figure 0007160312000015

(本実施形態の効果)
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
(Effect of this embodiment)
The following effects can be obtained in this embodiment.

本実施形態では、上記のように、インパルス応答の直間比が低い(直接音が小さい)ダイナミックスピーカ20と、インパルス応答の直間比が高い(直接音が大きい)パラメトリックスピーカ10とを組み合わせて振幅パンニングを行うことにより、インパルス応答の直間比が低いダイナミックスピーカ20だけで振幅パンニングを行う場合と異なり、仮想音源Pの距離感の手がかり(指標)となる受聴者位置におけるインパルス応答の合成比を変化させて直間比を精度良く制御することができる。その結果、受聴者Oの近傍においても仮想音源Pの受聴者Oからの距離を精度良く制御することができるので、受聴者Oと仮想音源Pとの距離を自在に制御することが可能な音響システム100を提供することができる。 In the present embodiment, as described above, the dynamic speaker 20 having a low impulse response direct ratio (small direct sound) and the parametric speaker 10 having a high impulse response direct ratio (large direct sound) are combined. By performing amplitude panning, unlike the case of performing amplitude panning only with the dynamic speaker 20 having a low direct-to-direct ratio of the impulse response, the composite ratio of the impulse response at the listener's position, which is a clue (index) for the sense of distance of the virtual sound source P. can be changed to control the indirect ratio with high accuracy. As a result, it is possible to control the distance of the virtual sound source P from the listener O with high precision even in the vicinity of the listener O, so that the distance between the listener O and the virtual sound source P can be freely controlled. A system 100 can be provided.

また、本実施形態では、上記のように、制御部30を、ダイナミックスピーカ20とパラメトリックスピーカ10の受聴者位置におけるインパルス応答の合成比を変えることで直間比を制御することにより、仮想音源Pの受聴者Oからの距離を制御するように構成する。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 30 controls the direct ratio by changing the synthesis ratio of the impulse responses at the listener's position of the dynamic speaker 20 and the parametric speaker 10, so that the virtual sound source P from the listener O.

また、本実施形態では、上記のように、制御部30を、ダイナミックスピーカ20の入力信号に対するゲイン係数と、パラメトリックスピーカ10の入力信号に対するゲイン係数とを制御して受聴者位置におけるインパルス応答の合成比を変えることで直間比を制御するように構成する。 Further, in the present embodiment, as described above, the control unit 30 controls the gain coefficient for the input signal of the dynamic speaker 20 and the gain coefficient for the input signal of the parametric speaker 10 to synthesize impulse responses at the listener's position. It is configured to control the direct ratio by changing the ratio.

また、本実施形態では、上記のように、超指向性スピーカを、パラメトリックスピーカ10を含むように構成する。これにより、インパルス応答の直間比が低いダイナミックスピーカ20と、インパルス応答の直間比がより高いパラメトリックスピーカ10とを組み合わせて振幅パンニングを行うことができるので、仮想音源Pの距離感の手がかりとなる受聴者位置におけるインパルス応答の直間比をより精度良く制御することができる。 Moreover, in this embodiment, the super-directional speaker is configured to include the parametric speaker 10 as described above. As a result, amplitude panning can be performed by combining the dynamic speaker 20 with a low direct-to-direct ratio of the impulse response and the parametric speaker 10 with a high direct-to-direct ratio of the impulse response. The direct ratio of impulse responses at different listener positions can be controlled more accurately.

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
[Variation]
It should be noted that the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description of the embodiments, and includes all modifications (modifications) within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.

たとえば、上記実施形態では、音響システムを、1つのパラメトリックスピーカ(超指向性スピーカ)を備えるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、音響システムを、複数の超指向性スピーカを備えるように構成してもよい。 For example, in the above embodiments, the acoustic system is configured to include one parametric speaker (super-directional speaker), but the present invention is not limited to this. In accordance with the present invention, the sound system may be configured with a plurality of super-directional loudspeakers.

また、上記実施形態では、音響システムを、4つのダイナミックスピーカを備えるように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、音響システムを、1つまたは4つ以外の複数のダイナミックスピーカを備えるように構成してもよい。 Also, in the above embodiment, an example in which the acoustic system is configured to include four dynamic speakers has been shown, but the present invention is not limited to this. In accordance with the present invention, the sound system may be configured with a plurality of dynamic speakers other than one or four.

また、上記実施形態では、本発明の超指向性スピーカを、パラメトリックスピーカにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、超指向性スピーカを、アレイスピーカや曲面反射板型スピーカにより構成してもよい。 Also, in the above embodiment, an example in which the super-directional speaker of the present invention is configured by a parametric speaker has been shown, but the present invention is not limited to this. For example, the super-directional speaker may be configured by an array speaker or a curved reflector type speaker.

また、上記実施形態では、パラメトリックスピーカ(超指向性スピーカ)を、受聴者に対して正面に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、超指向性スピーカを、受聴者に対して正面以外に配置してもよい。たとえば、超指向性スピーカを、受聴者に対して、右側に配置してもよいし、左側に配置してもよいし、背面側に配置してもよい。 Further, in the above embodiment, an example in which the parametric speaker (super-directional speaker) is arranged in front of the listener has been shown, but the present invention is not limited to this. In the present invention, super-directional speakers may be placed other than in front of the listener. For example, the super-directional speaker may be placed on the right side, left side, or rear side of the listener.

10 パラメトリックスピーカ(超指向性スピーカ)
20 ダイナミックスピーカ
30 制御部
100 音響システム
10 Parametric speaker (super-directional speaker)
20 dynamic speaker 30 control unit 100 sound system

Claims (4)

マルチチャネル音響用の音響システムであって、
ダイナミックスピーカと、
超指向性スピーカと、
制御部とを備え、
前記制御部は、前記ダイナミックスピーカから出力される音、および、前記超指向性スピーカから出力される音を、振幅パンニングにより制御することにより、仮想音源の受聴者からの距離を制御し、
前記制御部は、
2つの前記ダイナミックスピーカの音響重心の位置をそれぞれLおよびRとし、受聴者位置と仮定した前記超指向性スピーカの音響重心の位置をOとし、前記仮想音源の位置をPとし、位置Lと位置Pとを通る直線と線分ORとの交点をLaとし、位置Rと前記位置Pとを通る直線と線分OLとの交点をRaとし、位置Oと前記位置Pとを通る直線と線分LRとの交点をOaとした場合において、
線分LLaの長さに対する線分PLaの長さの比率に基づいて、前記位置Lの前記ダイナミックスピーカの入力信号に対するゲイン係数を取得し、
線分RRaの長さに対する線分PRaの長さの比率に基づいて、前記位置Rの前記ダイナミックスピーカの入力信号に対するゲイン係数を取得し、
線分OOaの長さに対する線分POaの長さの比率に基づいて、前記位置Oの前記超指向性スピーカの入力信号に対するゲイン係数を取得することを特徴とする、音響システム。
A sound system for multi-channel sound, comprising:
dynamic speakers and
a super-directional speaker,
and a control unit,
The control unit controls the distance from the listener of the virtual sound source by controlling the sound output from the dynamic speaker and the sound output from the super-directional speaker by amplitude panning ,
The control unit
Let the positions of the acoustic centers of gravity of the two dynamic speakers be L and R, respectively, let the position of the acoustic center of gravity of the super-directional speaker assumed to be the listener's position be O, and let the position of the virtual sound source be P, position L and position Let La be the point of intersection of a straight line passing through P and the line segment OR, let Ra be the point of intersection of the straight line passing through the position R and the position P and the line segment OL, and let Ra be the point of intersection of the straight line and the line segment passing through the position O and the position P. When the intersection with LR is Oa,
Obtaining a gain coefficient for the input signal of the dynamic speaker at the position L based on the ratio of the length of the line segment PLa to the length of the line segment LLa;
obtaining a gain coefficient for the input signal of the dynamic speaker at the position R based on the ratio of the length of the line segment PRa to the length of the line segment RRa;
An acoustic system , wherein a gain factor for an input signal of said super-directive speaker at said position O is obtained based on the ratio of the length of line segment POa to the length of line segment OOa .
前記制御部は、前記ダイナミックスピーカと前記超指向性スピーカの受聴者位置におけるインパルス応答の直間比を制御することを特徴とする、請求項1に記載の音響システム。 2. The sound system according to claim 1, wherein said control unit controls direct-to -direct ratios of impulse responses at a listener's position of said dynamic speaker and said super-directional speaker. 前記制御部は、前記ダイナミックスピーカの入力信号に対するゲイン係数と、前記超指向性スピーカの入力信号に対するゲイン係数とを制御して受聴者位置におけるインパルス応答の直間比を制御することを特徴とする、請求項1または2に記載の音響システム。 The control unit controls a gain coefficient for the input signal of the dynamic speaker and a gain coefficient for the input signal of the super-directional speaker to control the direct ratio of the impulse response at the listener's position. 3. An acoustic system according to claim 1 or 2. 前記超指向性スピーカは、パラメトリックスピーカを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の音響システム。 An acoustic system according to any one of claims 1 to 3, wherein said super-directional loudspeaker comprises a parametric loudspeaker.
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