JPH06205496A - スピーカ装置 - Google Patents

スピーカ装置

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JPH06205496A JP5001321A JP132193A JPH06205496A JP H06205496 A JPH06205496 A JP H06205496A JP 5001321 A JP5001321 A JP 5001321A JP 132193 A JP132193 A JP 132193A JP H06205496 A JPH06205496 A JP H06205496A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカ装置に係り、特にスピーカ装置の指
向性制御技術に関し、スピーカの指向性制御技術を用い
て、所望の指向性でスピーカから放音することができる
スピーカ装置を提供することを目的とする。 【構成】 少なくとも直線状に配置された複数のスピー
カユニットと、複数のスピーカユニットのそれぞれに接
続されたデジタルフィルタとを備え、各ディジタルフィ
ルタには、それぞれ、複数のオーディオ信号が共通に入
力さりており、複数のオーディオ信号に対して、各ディ
ジタルフィルタの特性をそれぞれ変更することにより、
対応するスピーカユニットが、複数のオーディオ信号に
対してそれぞれ所望の指向性となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スピーカ装置に係り、
特にスピーカ装置の指向性制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】スピーカの性能を評価するための特性の
1つに指向性がある。指向性とは、方向によって音圧の
大きさが相違する性質である。この指向性は、一般に、
広い程良いといったものではなく、そのスピーカの用
途、換言すれば、そのスピーカのサービス範囲によって
求められるパターンが異なる。例えば、オーディオ用の
場合は広い指向性を求められる場合が多いし、拡声用の
場合にはハウリグ防止等のために特定の方向のみ放射す
るよう狭指向性とすることが求められる。
【0003】一方、スピーカの指向性を決定する要因に
は、単一のスピーカユニットの場合、コーン形であるか
ホーン形であるか等のスピーカユニット自体の構造や、
コーン形スピーカの場合の振動板のコーンの深さ等があ
る。また、複数のスピーカユニットを用いた直線配列型
(いわゆるトーンゾイレ形)のスピーカにより特定の方
向にのみ放射するものである。いずれにしても、スピー
カの指向性は当該スピーカユニット自体の物理的構造も
しくは配置により決定される。しかし、要求される指向
性を受ける場合が多い。そのため、デジタルフィルタを
用いて指向性パターンを電気的に制御するようにしたス
ピーカシステムが開発されている(特開平2−2397
98号公報及び特開平3−197864号)。そして、
図6には、このようなスピーカシステムのブロック回路
が示されている。
【0004】図6において、符号10,12,14はそ
れぞれ、デジタルフィルタ群、アンプ群、スヒーカ群を
示す。ディジタルフィルタ群10は、n個のデジタルフ
ィルタ(例えばFIR(Finite Impulse Response )フ
ィルタ)16−1,16−2,…,16−nを含み、ア
ンプ群12は、n個のアンプ18−1,18−2,…,
18−nを含み、スピーカ群14は、n個のフルレンジ
のスピーカユニット20−1,20−2,…,20−n
を含む。そして、デジタルフィルタ群10内のデジタル
フィルタ16−1,16−2,…,16−nは、それぞ
れ、アンプ群12内のアンプ18−1,18−2,…,
18−nを介してスピーカ群14内のスピーカユニット
20−1,20−2,…,20−nに接続されている。
また、デジタルフィルタ群10内のデジタルフィルタ1
6−1,16−2,…,16−nには、共通入力端子I
Nから共通入力信号が供給される。
【0005】以上の構成において、デジタルフィルタ1
6−1,16−2,…,16−nのフィルタ係数を調整
することにより、スピーカユニット20−1,20−
2,…,20−nの指向性が制御され、これにより、ス
ピーカ群14全体として最適な指向性が得られるように
なっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したス
ピーカの指向性制御技術を用いて、所望の指向性でスピ
ーカから放音することができるスピーカ装置を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、少なくと
も直線状に配置された複数のスピーカユニットと、前記
複数のスピーカユニットにそれぞれ接続されたデジタル
フィルタとを備え、前記各ディジタルフィルタには複数
のオーディオ信号が共通に入力され、該複数のオーディ
オ信号に対して、前記各ディジタルフィルタの特性をそ
れぞれ変更することにより、対応するスピーカユニット
が、複数のオーディオ信号に対してそれぞれ所望の指向
性となるように構成される。
【0008】第2の発明は、少なくとも直線状に配置さ
れた複数のスピーカユニットと、前記複数のスピーカユ
ニットにそれぞれ接続されたデジタルフィルタとを備
え、前記各ディジタルフィルタには1つのオーディオ信
号が共通に入力され、該オーディオ信号に対して、前記
各ディジタルフィルタを、それぞれ異なる2つ以上の特
性となるように変更することにより、対応するスピーカ
ユニットが、オーディオ信号に対してそれぞれ異なる2
つ以上の指向性となるように構成される。
【0009】第3の発明は、直線状に配置された複数の
スピーカユニットと、前記複数のスピーカユニットの両
端のスピーカユニットに接続されたデジタルフィルタと
を備え、前記両端のディジタルフィルタにはそれぞれオ
ーディオ信号が入力されるとともに、他のスピーカユニ
ットにはオーディオ信号が直接入力され、前記各デジタ
ルフィルタの特性を変更することにより、両端のスピー
カユニットが所望の指向性となるよう構成される。
【0010】
【作用】第1の発明では、複数のオーディオ信号に対し
て、各デジタルフィルタの特性をそれぞれ変更可能と
し、対応するスピーカユニットが、複数のオーディオ信
号に対してそれぞれ所望の指向性となるようにしてい
る。
【0011】第2の発明では、1つのオーディオ信号に
対して、各デジタルフィルタが異なる2つ以上の特性を
有するように、該各デジタルフィルタの特性をそれぞれ
変更可能とし、対応するスピーカユニットが、1つのオ
ーディオ信号に対して所望の異なる2つ以上の指向性と
なるようにしている。
【0012】第3の発明では、オーディオ信号に対し
て、デジタルフィルタの特性をそれぞれ変更可能とし、
両端のスピーカユニットが、オーディオ信号に対してそ
れぞれ所望の指向性となるようにしている。
【0013】
【実施例】次に、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施例で
は、複数のスピーカユニットは、直線状に配置されてい
るが(直線状アレイ)、複数のスピーカユニットは、縦
方向及び横方向に平面状に配置されてもよい。
【0014】まず、図1には、本発明の第1実施例によ
るスピーカ装置が示され、(A)はその説明図であり、
(B)はそのブロック回路を示す。図1(B)に示すよ
うに、スピーカ装置は、第1信号入力端子IN1及び第
2入力端子IN2を有しており、この入力端子IN1及
びIN2は、デジタルフィルタとして機能するデジタル
オーディオシグナルプロセッサ(DSAP)DF1〜D
m 及びこれと直列なアンプA1 〜Am を介してスピー
カユニットSP1 〜SPm に接続されている。以上の構
成において、デジタルフィルタDF1 〜DF m 、アンプ
1 〜Am 、スピーカユニットSP1 〜SPm は、それ
ぞれ、デジタルフィルタ群22、アンプ群24、スピー
カユニット群26と称せられる。
【0015】前記デジタルフィルタ群22内の各デジタ
ルフィルタDF1 〜DFm には、コントローラ(CP
U)28からの信号機30が接続されいている。この信
号機30を通じてコントローラ28からは、各デジタル
フィルタDF1 〜DFm にそれぞれ固有のフィルタ係数
データαhiが設定される。フィルタ係数データαhi
は、メモリ32ニ格納されており、入力キーボード34
の支持操作によってメモリ32に格納されたフィルタ係
数データαhiが順次デジタルフィルタDF1 〜DFm
に設定される。
【0016】前記スピーカユニットSP1 〜SPm は、
一方向に等間隔で直線状に配列されてスピーカアレイを
構成している。なお、スピーカユニットSP1 〜SPm
は好ましくは同一物理的特性、例えば、当該スピーカユ
ニットの特性を規立する諸元(口径、最底共振周波数、
振動板質量等)の等しいものとする。スピーカユニット
の再生周波数範囲、すなわち、ウーファ、スコーカ、ツ
イータ、あるいはフルレンジタイプとするか否かは、用
途に合わせて適宜選択してよい。また、図示しないが、
各スピーカユニットを個々にエンクロージァに収納する
か、一枚の連続バッフル板あるいは壁等に取付けるか
は、当該スピーカ装置の用途によって異なるので、適
宜、必要な構成とすればよい。
【0017】前記デジタルフィルタDF1 〜DFm は、
デジタル信号処理装置(DSP:digital signal proce
ssor)により実現され、一般的な直線型FIR(finite
impulse response )フィルタで構成される。ハードウ
ェア構成は、図示を省略するが、信号処理の中心となる
算術演算や論理演算を行う演算ユニット(ALU:arit
hmetic logic unit )と、演算シーケンスを制御するた
めのシーケンサ(プログラムカウンタ、命令レジスタ及
びデコーダを含む)と、必要なプログラムを格納するR
OM(read only memoty)、データの格納を行うRAM
(random access memory)及びデータの一時的格納を行
うレジストと、外部とのデータの授受を行うための入出
力ポートと、及び上記各要素を接続するバスと、を有し
て構成される。
【0018】なお、デジタルフィルタDF1 〜DFm
構成(タップ数、乗算器の係数)は同じである。以上の
構成において、第1信号及び第2信号がデジタルフィル
タDF1 〜DF m に入力されると、該デジタルフィルタ
DF1 〜DFm は、この入力された2つのオーディオ信
号(第1信号及び第2信号)に対して並列処理を行い、
スピーカユニット群26が所望のビーム状の指向性を有
するようにする。すなわち、図1(A)に示されるよう
に、スピーカユニット群26からは、第1の信号36及
び第2の信号38が異なる方向にビーム状に放射され
る。
【0019】次に、図2には、本発明の第2実施例によ
るスピーカ装置が示されている。図2おいて、スピーカ
ユニット群26からのビーム状の指向性は、前記図1の
第1実施例と同様であるが、第1の信号36及び第2の
信号38は、それぞれ、壁40,42で反射させられ、
聴取者(リスニングポイント)44に向かうようになっ
ており、これにより、サラウンドシステムが構成され
る。
【0020】なお、図2では、第1の信号36及び第2
の信号38をそれぞれ左右の壁40,42で反射させて
左右のサラウンドシステムを構成しているが、反射面と
して、前置反射及び後置反射とすることもできる。
【0021】次に、図3には、本発明の第3実施例によ
るスピーカ装置が示され、(A)はその説明図であり、
(B)はそのブロック回路を示し、(C)はDASPの
他の入力例を示す。
【0022】図3(B)において、スピーカ装置のブロ
ック回路は、前記図1(B)の第1実施例のブロック回
路と同様であるが、次の点が相違する。すなわち、、各
デジタルフィルタDF1 〜DFm には、オーディオ信号
としてサラウンド信号SL 及びSR とセンサ信号Cとが
入力さりており、デジタルフィルタDF1 〜DFm は、
この入力されたオーディオ信号SL ,SR ,Cを処理し
て、図3(A)に示される指向性が得られるようにす
る。なお、放音された2つのサラウンド信号SL,SR
は、それぞれ壁44,46で反射される。
【0023】なお、図3(B)においては、サラウンド
信号SL ,SR の他に、サラウンド信号SL とSR とを
加算器48で加算した信号をセンサ信号として各デジタ
ルフィルタDF1 〜DFm に入力してもよい。
【0024】次に、図4には本発明の第4実施例による
スピーカ装置が示されている。図4において、スピーカ
ユニット群26内では、複数のスピーカユニットSP 1
〜SPm が直線状に配列されている。これらの、複数の
スピーカユニットSP 1 〜SPm のうち両端以外のスピ
ーカユニットSP2 及びSPm-1 に対してのみ、指向性
制御処理を施した信号を入力する。例えば、スピーカユ
ニットSP1 にL信号SL を入力し、且つ、スピーカユ
ニットSPm にR信号SR を入力してもよく、あるい
は、スピーカユニットSP1 にL信号SL 及びR信号S
R を同時に入力し、且つ、スピーカユニットSPm にL
信号SL 及びR信号SR を同時に入力するようにしても
よい。なお、他のスピーカユニットSP2 〜SPm-1
は、上記のような指向性制御が行われる。また、スピー
カユニットSP1 〜SPm-1にはそれぞれ指向性制御し
たL信号SL ,R信号SR を加え、中央の1個または2
個のスピーカには指向性制御しないもう1つの信号(例
えば、センターの信号)を加える。
【0025】次に、図5には本発明の第5実施例による
スピーカ装置が示されている。図5において、スピーカ
ユニット群26内の各スピーカユニットSP1 〜SP m
は、1つのオーディオ信号に対して2種類の指向性を持
つように、その指向性が制御されている。すなわち、第
1の信号50は、上方への指向性を有し、天井52で反
射されて後方の座席54〜54にいる聴取者に到達させ
られるようになっており、一方、第2の信号56は、前
方への指向性を有し、前方の座席58〜58にいる聴取
者に到達させられるようになっている。なお、前記第1
の信号50及び第2の信号56は、同一のオーディオ信
号であり、前方の座席58〜58にいる聴取者及び後方
の座席54〜54にいる聴取者は、同一のオーディオ信
号を聴取することができる。
【0026】なお、本発明において、各デジタルフィル
タの乗算器の係数をそれぞれ同じにすると、この係数デ
ータを各デジタルフィルタに同時に送ることができるの
で、指向性を変更でき(データの転送が容易になる)。
更に、デジタルフィルタのフィルタ係数を記憶している
テーブルが1つでよい。
【0027】また、本発明においては、デジタルフィル
タは、FIRフィルタで構成されてもよく、あるいは、
IIR(Infinite Impulse Response )で構成されるよ
うにしてもよい。
【0028】なお、本発明では、デジタルフィルタのフ
ィルタ係数は、非直線最適化手法(特願平3−1978
64号)により演算されてもよく、あるいは、本発明
は、最適化手法を用いないスピーカ装置(例えば特開平
2−239798号公報)にも適用可能である。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スピーカの指向性制御技術を用いることにより、所望の
指向性でスピースから放音することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例によるスピーカ装置を示
し、(A)はその説明図であり、(B)はそのブロック
回路図である。
【図2】本発明の第2実施例によるスピーカ装置の説明
図である。
【図3】本発明の第3実施例によるスピーカ装置を示
し、(A)はその説明図であり、(B)はそのブロック
回路図であり、(C)はDASPの他の入力例を示す図
である。
【図4】本発明の第4実施例によるスピーカ装置の説明
図である。
【図5】本発明の第5実施例によるスピーカ装置の説明
図である。
【図6】従来のスピーカ装置のブロック回路図である。
【符号の説明】
22…デジタルフィルタ群 24…アンプ群 26…スピーカユニット群 DF1 〜DFm …デジタルフィルタ A1 〜Am …アンプ SP1 〜SPm …スピーカユニット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも直線状に配置された複数のス
    ピーカユニットと、前記複数のスピーカユニットにそれ
    ぞれ接続されたデジタルフィルタとを備え、 前記各ディジタルフィルタには複数のオーディオ信号が
    共通に入力され、該複数のオーディオ信号に対して、前
    記各ディジタルフィルタの特性をそれぞれ変更すること
    により、対応するスピーカユニットが、複数のオーディ
    オ信号に対してそれぞれ所望の指向性となるようにした
    ことを特徴とするスピーカ装置。
  2. 【請求項2】 少なくとも直線状に配置された複数のス
    ピーカユニットと、前記複数のスピーカユニットにそれ
    ぞれ接続されたデジタルフィルタとを備え、 前記各ディジタルフィルタには1つのオーディオ信号が
    共通に入力され、該オーディオ信号に対して、前記各デ
    ィジタルフィルタを、それぞれ異なる2つ以上の特性と
    なるように変更することにより、対応するスピーカユニ
    ットが、オーディオ信号に対してそれぞれ異なる2つ以
    上の指向性となるようにしたことを特徴とするスピーカ
    装置。
  3. 【請求項3】 直線状に配置された複数のスピーカユニ
    ットと、前記複数のスピーカユニットの両端以外のスピ
    ーカユニットに接続されたデジタルフィルタとを備え、 前記両端以外のディジタルフィルタにはそれぞれオーデ
    ィオ信号が入力されるとともに、両端のスピーカユニッ
    トにはオーディオ信号が直接入力され、前記各デジタル
    フィルタの特性を変更することにより、両端以外のスピ
    ーカユニットが所望の指向性となるようにしたことを特
    徴とするスピーカ装置。
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