JPH0787590A - Variable directivity speaker - Google Patents

Variable directivity speaker

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JPH0787590A
JPH0787590A JP22530493A JP22530493A JPH0787590A JP H0787590 A JPH0787590 A JP H0787590A JP 22530493 A JP22530493 A JP 22530493A JP 22530493 A JP22530493 A JP 22530493A JP H0787590 A JPH0787590 A JP H0787590A
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JP
Japan
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speaker
signal
value
microphones
control
Prior art date
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Application number
JP22530493A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Furuta
暁広 古田
Kazuhide Sato
和栄 佐藤
Tsuneo Tanaka
恒雄 田中
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0787590A publication Critical patent/JPH0787590A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a variable directivity speaker having sharp directivity even in a normal room. CONSTITUTION:The output of a signal source 1 is band-divided and branched by a low pass filter 6 and a high pass filter 7. After a signal level attenuater 8 sets the level of the branched signals and a mixer 9 mixes them, the signal is amplified by an amplifier 10 and inputted to a speaker unit 11. A microphone 2 collects direct and reflected waves radiated from a speaker array and the signal is band-divided by low and high pass filters 3, 4 and inputted to a level setting controller 5. The level setting controller 5 receives the band-divided signal of each microphone and detects sound pressure distribution in the room in each frequency band to set the signal level attenuater 8 so as to obtain desired sound pressure distribution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、指向性を制御すること
が可能なスピーカ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speaker device capable of controlling directivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】展覧会場などで隣接するブースで異なる
説明を行なう場合や、駅の隣合うホームで異なるアナウ
ンスを行う場合などに、一般のスピーカシステムを用い
ると、それぞれの音声が混ざり合って大変聞き取りにく
い場合がある。これは、通常のスピーカシステムは、ど
の方向にも同じように音声が再生されるように、すなわ
ち広い指向性を持つように設計されるからである。この
ような場合に、個々の音声を聞き取り易くするため、特
定の場所にのみ強い音圧が得られるような指向性の鋭い
スピーカシステムが求められている。
2. Description of the Related Art When a general speaker system is used when different explanations are made at adjacent booths at an exhibition hall or when different announcements are made at adjacent platforms at stations, the sounds from each speaker are mixed, which is very difficult. It may be difficult to hear. This is because a normal speaker system is designed so that sound is reproduced in the same way in any direction, that is, it has wide directivity. In such a case, in order to make it easier to hear individual voices, there is a demand for a speaker system having a sharp directivity so that a strong sound pressure can be obtained only in a specific place.

【0003】従来、音の狭指向性を実現する手段の一つ
に、複数個のスピーカユニットを線状や面状に配置する
ことによってスピーカアレーを構成し、各スピーカユニ
ットに入力する信号を制御する方法が知られている。以
下、その構成について図8から図12までを参照しなが
ら説明する。
Conventionally, as one means for realizing a narrow directivity of sound, a speaker array is constructed by arranging a plurality of speaker units in a linear shape or a plane shape, and a signal input to each speaker unit is controlled. It is known how to do it. The configuration will be described below with reference to FIGS. 8 to 12.

【0004】図8は、たとえば、特開平2ー239798号公報
中で開示された指向性スピーカ装置を示すブロック図で
ある。構成要素として図中の1は信号源、17はA/D
変換器、18はFIRフィルタ、19はD/A変換器、
10は増幅器、101は複数のスピーカユニット11が
直線状に配置されたスピーカアレーである。
FIG. 8 is a block diagram showing a directional speaker device disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-239798. In the figure, 1 is a signal source and 17 is an A / D as constituent elements.
Converter, 18 is FIR filter, 19 is D / A converter,
Reference numeral 10 is an amplifier, and 101 is a speaker array in which a plurality of speaker units 11 are linearly arranged.

【0005】これらの構成要素の関係と動作について説
明すると、信号源1の出力はA/D変換された後に複数
に分岐され、FIRフィルタ18によって位相・振幅特
性の制御を受ける。さらに、D/A変換された後にアン
プ10で増幅を受け、スピーカアレー101の対称軸に
ついて対称な位置にある一対のスピーカユニット11に
同じ信号が入力される。
The relationship and operation of these constituent elements will be described. The output of the signal source 1 is A / D converted and then branched into a plurality of pieces, and the FIR filter 18 controls the phase and amplitude characteristics. Further, after being D / A converted, it is amplified by the amplifier 10, and the same signal is input to the pair of speaker units 11 located symmetrically with respect to the symmetry axis of the speaker array 101.

【0006】ここでスピーカアレー101を構成する各
スピーカユニット11に入力する信号の位相・振幅特性
を制御することによって、指向性を鋭くしたり、広くし
たり、あるいは指向性の鋭い方向を変えること(指向軸
の偏向)などが可能であることはよく知られている。
By controlling the phase / amplitude characteristics of the signal input to each speaker unit 11 constituting the speaker array 101, the directivity can be sharpened or widened, or the direction of the directivity can be changed. It is well known that (direction axis deflection) and the like are possible.

【0007】図9は、口径9.4cmのスピーカユニッ
ト11(12本)を25cm間隔の格子状に配列したス
ピーカアレー107と、信号源1、および増幅器10か
らなる指向性スピーカ装置である。
FIG. 9 shows a directional speaker device including a speaker array 107 in which speaker units 11 (12 pieces) having a diameter of 9.4 cm are arranged in a grid pattern at intervals of 25 cm, a signal source 1 and an amplifier 10.

【0008】図10は、このスピーカアレーを構成する
すべてのスピーカユニットを同位相・同レベルで駆動し
た場合の無響室内における音圧分布を示したものであ
る。すなわちスピーカアレーから1.5mの距離にあっ
て、スピーカアレーに平行な面内での等音圧線を表示し
たもので、等音圧線の間隔は3dB毎である。横軸の座
標が1m、縦軸の座標が1.5mの点がスピーカアレー
の中心直下にあたり、最も音圧が高くなる。なお図10
では、この点での音圧レベルを0dBに規格化して表示
している。
FIG. 10 shows a sound pressure distribution in an anechoic chamber when all speaker units constituting this speaker array are driven in phase and at the same level. That is, it is a distance of 1.5 m from the speaker array, and an equal sound pressure line is displayed in a plane parallel to the speaker array, and the interval of the equal sound pressure line is every 3 dB. The point where the horizontal axis coordinate is 1 m and the vertical axis coordinate is 1.5 m is directly under the center of the speaker array, and the sound pressure is highest. Note that FIG.
Then, the sound pressure level at this point is standardized and displayed at 0 dB.

【0009】また、図11は、図9の指向性スピーカ装
置を、縦3.8m×横6.8m×高さ3.0mの室内の
天井に取り付けた場合のスピーカアレーから1.5m下
方の水平面内の音圧分布を、図10と同様に示したもの
である。
Further, FIG. 11 shows a case where the directional speaker device of FIG. 9 is mounted 1.5 m below the speaker array when the directional speaker device is mounted on a ceiling of a room having a length of 3.8 m × width of 6.8 m × height of 3.0 m. The sound pressure distribution in the horizontal plane is shown as in FIG.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の指向性スピーカ装置には次のような課題が
あった。図10と図11とを比較すると、同じスピーカ
装置であっても、無響室内での指向性と実際の室内にお
ける指向性は大きく異なることが分かる。一般に、無響
室でかなり鋭い指向性が得られるスピーカ装置でも、実
際の室内にこれを取り付けて使用した場合は、音圧レベ
ルの高い範囲がかなり広がってしまう。たとえば、50
0Hzで、最も音圧の高い点から2m離れた点での音圧
レベルは、図10では−28dBであるのに対し、図1
1では−9dBに過ぎない。
However, the conventional directional speaker device as described above has the following problems. Comparing FIG. 10 and FIG. 11, it can be seen that even with the same speaker device, the directivity in the anechoic room and the directivity in the actual room are significantly different. Generally, even in a speaker device which can obtain a considerably sharp directivity in an anechoic room, when the speaker device is installed and used in an actual room, a high sound pressure level range is considerably widened. For example, 50
At 0 Hz, the sound pressure level at a point 2 m away from the point with the highest sound pressure is -28 dB in FIG. 10, whereas in FIG.
In No. 1, it is only -9 dB.

【0011】この理由を模式的に示したものが図12で
ある。無響室内の壁面は音を反射しないため、音源の指
向性が鋭い場合は、狭い範囲に集中して強い音圧が得ら
れる。それに比べて、実際の室内の壁面は音を反射し、
音波を拡散するために室内の音圧レベルは平均化され、
強い音圧が得られる範囲を限定することが難しい。
FIG. 12 schematically shows the reason for this. Since the wall surface in the anechoic chamber does not reflect sound, when the sound source has a sharp directivity, a strong sound pressure can be obtained by concentrating in a narrow range. Compared to that, the wall surface in the actual room reflects sound,
The sound pressure levels in the room are averaged to spread the sound waves,
It is difficult to limit the range where strong sound pressure can be obtained.

【0012】これを解決するには、壁面からの反射波を
あらかじめ考慮した上で、スピーカアレーを構成する各
スピーカユニットに入力する信号の位相・振幅特性を制
御する必要がある。しかし、室内でのスピーカと壁面と
の位置関係や室内の吸音率は個々に異なるため、図8の
ような構成をとった場合、スピーカを設置する個々の室
について最適な制御方法を毎回計算し、フィルタ特性を
その度ごとに変化させる必要があり、汎用性に欠ける問
題がある。
In order to solve this, it is necessary to control the phase / amplitude characteristic of the signal input to each speaker unit constituting the speaker array after considering the reflected wave from the wall surface in advance. However, since the positional relationship between the speaker and the wall surface in the room and the sound absorption coefficient in the room are different from each other, when the configuration shown in FIG. 8 is taken, the optimum control method is calculated for each room in which the speaker is installed. It is necessary to change the filter characteristic every time, and there is a problem of lacking versatility.

【0013】本発明は、上記の問題点を解消し、反射波
を有する実際の室内で指向性スピーカ装置を用いた場合
にも鋭い指向性が得られ、さらにスピーカ装置を使用す
る場所にも関係なく鋭い指向性を得ることを目的として
いる。
The present invention solves the above-mentioned problems and provides a sharp directivity even when a directional speaker device is used in an actual room having a reflected wave, and further relates to a place where the speaker device is used. The purpose is to obtain sharp directivity.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の指向性制御スピ
ーカ装置は、上記目的を達成するために、線状または面
状に配列された複数個のスピーカユニットからなるスピ
ーカアレーと、線状または面状に配列された複数個のマ
イクロホンからなるマイクロホンアレーと、前記複数個
のスピーカユニットへの入力信号を調節するための複数
個の信号調節手段と、前記複数個のマイクロホンからの
出力信号を取り込み、これに基づいて前記信号調節手段
を制御する制御手段から構成される。
In order to achieve the above-mentioned object, a directional control speaker device of the present invention includes a speaker array comprising a plurality of speaker units arranged in a linear or planar shape, and a linear or A microphone array including a plurality of microphones arranged in a plane, a plurality of signal adjusting means for adjusting an input signal to the plurality of speaker units, and an output signal from the plurality of microphones , And a control means for controlling the signal adjusting means based on this.

【0015】[0015]

【作用】上記構成の指向性制御スピーカ装置において、
スピーカアレーから放射された音波は、直接波もしくは
壁面・床面・天井面からの反射波となって、各マイクロ
ホンに到達する。制御手段は、まず各マイクロホンから
の出力信号を取り込み、室内の音圧分布の状態を検知す
る。次に、これに基づいて、所望する音圧分布が得られ
るように信号調節手段の制御方法を求め、信号調節手段
はこれによって制御される。
In the directional control speaker device having the above structure,
The sound wave radiated from the speaker array reaches each microphone as a direct wave or a reflected wave from the wall surface / floor surface / ceiling surface. The control means first takes in the output signal from each microphone and detects the state of the sound pressure distribution in the room. Then, based on this, a control method of the signal adjusting means is obtained so that a desired sound pressure distribution is obtained, and the signal adjusting means is controlled by this.

【0016】このようなプロセスを経ることにより、壁
面からの反射波を考慮した形で、各スピーカユニットに
入力する信号の位相・振幅特性が制御され、スピーカ装
置を使用する場所に関係なく鋭い指向性を得ることが可
能となる。
Through such a process, the phase / amplitude characteristic of the signal input to each speaker unit is controlled in consideration of the reflected wave from the wall surface, and the sharp directivity is achieved regardless of where the speaker device is used. It becomes possible to obtain the sex.

【0017】[0017]

【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。図1は、本発明にかかる第1の実施例
の指向性制御スピーカ装置のブロック図である。図示の
各構成要素の関係と動作を説明すると、信号源1の出力
は、まずローパスフィルタ6およびハイパスフィルタ7
によって帯域分割され、制御の対象となるスピーカユニ
ット(あるいはスピーカユニットの組)ごとに分岐され
る。分岐された信号は、信号レベル減衰器8によってレ
ベルが設定される。各帯域毎にレベルが設定された信号
は、ミキサー9によって制御対象のスピーカユニット
(の組)ごとに混合された後、アンプ10で増幅を受
け、スピーカアレー101内の各スピーカユニット11
に入力される。信号調節手段104は、ローパスフィル
タ6・ハイパスフィルタ7、信号レベル減衰器8、ミキ
サー9、アンプ10の全体で構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings showing its embodiments. FIG. 1 is a block diagram of a directivity control speaker device of a first embodiment according to the present invention. Explaining the relationship and operation of each constituent element shown in the figure, the output of the signal source 1 is first a low pass filter 6 and a high pass filter 7.
The band is divided by and is branched for each speaker unit (or a set of speaker units) to be controlled. The level of the branched signal is set by the signal level attenuator 8. The signal whose level is set for each band is mixed for each speaker unit (set) to be controlled by the mixer 9, and then is amplified by the amplifier 10 to be supplied to each speaker unit 11 in the speaker array 101.
Entered in. The signal adjusting means 104 is composed of the low-pass filter 6 and the high-pass filter 7, the signal level attenuator 8, the mixer 9, and the amplifier 10 as a whole.

【0018】マイクロホン2は、スピーカアレー101
から放射された直接波および壁面などからの反射波を集
音し、電気信号に変換する。信号はローパスフィルタ3
およびハイパスフィルタ4によって帯域分割され、レベ
ル設定器制御装置5に入力される。制御手段103は、
ローパスフィルタ3、ハイパスフィルタ4、レベル設定
器制御装置5からなる。
The microphone 2 is a speaker array 101.
It collects the direct waves radiated from and the reflected waves from the wall surface and converts them into electrical signals. Signal is low pass filter 3
The signal is band-divided by the high-pass filter 4 and input to the level setter control device 5. The control means 103
It comprises a low-pass filter 3, a high-pass filter 4, and a level setter control device 5.

【0019】レベル設定器制御装置5は各マイクロホン
2の帯域分割された信号を受けて、各周波数帯域におけ
る室内の音圧分布を検知する。さらに、検知した音圧分
布に基づいて、所望の音圧分布が得られるように信号レ
ベル減衰器8を設定する。
The level setting device control device 5 receives the band-divided signals of the microphones 2 and detects the sound pressure distribution in the room in each frequency band. Further, the signal level attenuator 8 is set so as to obtain a desired sound pressure distribution based on the detected sound pressure distribution.

【0020】図2は、本実施例の指向性制御スピーカ装
置を室内で使用する場合の一例を示したものである。ス
ピーカアレー101は天井に取り付けられ、またマイク
ロホンアレーは床面に2次元状に配列され、室内の音圧
分布を検知している。
FIG. 2 shows an example in which the directional control speaker device of this embodiment is used indoors. The speaker array 101 is mounted on the ceiling, and the microphone arrays are two-dimensionally arranged on the floor to detect the sound pressure distribution in the room.

【0021】このような構成により、各周波数帯域にお
いて、壁面からの反射波を考慮した形で、各スピーカユ
ニットに入力する信号のレベルが制御され、スピーカ装
置を使用する場所に関係なく鋭い指向性を得ることが可
能となる。
With such a configuration, the level of the signal input to each speaker unit is controlled in each frequency band in consideration of the reflected wave from the wall surface, and the sharp directivity is obtained irrespective of the place where the speaker device is used. Can be obtained.

【0022】なお、上記実施例では、信号をローパスフ
ィルタおよびハイパスフィルタによって2帯域に分割し
た場合について説明したが、これに限らず、信号を3つ
以上の帯域に分割した場合は、より細かな制御が可能と
なる。また、スピーカユニットやマイクロホンの配置に
ついては図示の配置に限定されるものではない。
In the above embodiment, the case where the signal is divided into two bands by the low-pass filter and the high-pass filter has been described. However, the present invention is not limited to this, and when the signal is divided into three or more bands, more detailed It becomes possible to control. Further, the arrangement of the speaker unit and the microphone is not limited to the illustrated arrangement.

【0023】次に、本発明の第2の実施例の指向性制御
スピーカ装置について、図3を参照しながら説明する。
図3は本実施例の指向性制御スピーカ装置のブロック図
である。図3において、スピーカアレー101、マイク
ロホンアレー102、および信号調節手段104は、第
1の実施例と同様の構成である。
Next, a directivity control speaker device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram of the directivity control speaker device of this embodiment. In FIG. 3, the speaker array 101, the microphone array 102, and the signal adjusting means 104 have the same configurations as those in the first embodiment.

【0024】マイクロホン2は、直接波・反射波を集音
し電気信号に変換する。信号はローパスフィルタ3およ
びハイパスフィルタ4によって帯域分割され、電圧計1
2は帯域分割された信号の電圧(すなわち、マイクロホ
ンの位置における各帯域毎の音圧値)を測定し、測定値
を計算装置13に送る。計算装置13は以下の計算を行
い、各周波数帯域における信号レベル減衰器8の設定値
を算出し、信号レベル減衰器8を設定するとともに設定
値を保存装置14に保存する。
The microphone 2 collects direct and reflected waves and converts them into electric signals. The signal is band-divided by the low-pass filter 3 and the high-pass filter 4, and the voltmeter 1
2 measures the voltage of the band-divided signal (that is, the sound pressure value for each band at the position of the microphone) and sends the measured value to the calculation device 13. The calculation device 13 performs the following calculation, calculates the setting value of the signal level attenuator 8 in each frequency band, sets the signal level attenuator 8 and stores the setting value in the storage device 14.

【0025】第i番目のマイクロホン(i=1、・・
・、M)の位置での実際の音圧をPi、各マイクロホン
についてあらかじめ設定した音圧値をTiとする。ま
た、k回目のステップにおける第j番目の信号レベル設
定器(j=1、・・・N)の設定値をXj(k)とす
る。PiとTiの差の2乗に所定の重み係数Wiを掛け
たものの、iについての総和Eは(式1)で表される。 ここでEはXj(k)の関数であるが、ここで一つ前の
ステップk−1回目におけるj番目の信号レベル設定器
の設定値Xj(k−1)が保存装置14に保存されてお
り、これを参照してEが小さくなるように、新しい設定
値Xj(k+1)を算出することができる。これには、
たとえば準ニュートン法のアルゴリズムを用いれば良
い。
The i-th microphone (i = 1, ...
., M) is Pi, and the sound pressure value preset for each microphone is Ti. Further, the set value of the j-th signal level setting device (j = 1, ... N) in the k-th step is Xj (k). Although the square of the difference between Pi and Ti is multiplied by a predetermined weighting factor Wi, the total sum E for i is expressed by (Equation 1). Here, E is a function of Xj (k). Here, the setting value Xj (k-1) of the j-th signal level setter at the previous step k-1 times is stored in the storage device 14. Therefore, a new set value Xj (k + 1) can be calculated with reference to this so that E becomes smaller. This includes
For example, a quasi-Newton method algorithm may be used.

【0026】このステップを繰り返すことによって、信
号レベル設定器の設定値Xjが収束するとともに、Eの
値は漸次小さくなり、各周波数帯域における実際の音圧
値が設定値に近づく。したがって、マイクロホンの位置
での設定音圧値Tiを、特定の場所にのみ強い音圧が得
られるように設定すれば、実際の室内においても鋭い指
向性が得られる。
By repeating this step, the set value Xj of the signal level setter converges, the value of E gradually decreases, and the actual sound pressure value in each frequency band approaches the set value. Therefore, if the set sound pressure value Ti at the position of the microphone is set so that a strong sound pressure is obtained only in a specific place, sharp directivity can be obtained even in an actual room.

【0027】なお、(式1)の代わりに、(式2)で表
されるような実際の音圧をPi、設定した音圧値をTi
とし、PiとTiの差の絶対値に所定の重み係数Wiを
掛けたもののiについての総和Eを用いても同じであ
る。これは(式2)のように表される。 なお、本実施例ではフィルタの出力レベルを読みとるの
に、電圧計を使用しているが、これに限らず、各フィル
タの出力レベルに応じて、上記の演算が行われるような
演算装置を構成すれば良い。
Instead of (Equation 1), the actual sound pressure expressed by (Equation 2) is Pi, and the set sound pressure value is Ti.
The same applies to the sum E of i obtained by multiplying the absolute value of the difference between Pi and Ti by a predetermined weighting factor Wi. This is expressed as in (Equation 2). Although the voltmeter is used to read the output level of the filter in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the arithmetic unit configured to perform the above-described calculation according to the output level of each filter is configured. Just do it.

【0028】次に、本発明の第3の実施例の指向性制御
スピーカ装置について、図4を参照しながら説明する。
図4は第3の実施例の指向性制御スピーカ装置のブロッ
ク図である。信号源1の出力は、A/D変換器17でデ
ィジタル信号に変換され、制御の対象となるスピーカユ
ニット(あるいはスピーカユニットの組)ごとに分岐さ
れる。分岐された信号は、FIRフィルタ18によって
制御された後、D/A変換器19でアナログ信号に変換
され、アンプ10で増幅を受けて、各スピーカユニット
11に入力される。信号調節手段104は、A/D変換
器17、FIRフィルタ18、D/A変換器19、アン
プ10の全体で構成される。
Next, a directivity control speaker device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a block diagram of the directivity control speaker device of the third embodiment. The output of the signal source 1 is converted into a digital signal by the A / D converter 17, and is branched for each speaker unit (or a set of speaker units) to be controlled. The branched signal is controlled by the FIR filter 18, converted into an analog signal by the D / A converter 19, amplified by the amplifier 10, and input to each speaker unit 11. The signal adjusting means 104 is composed of the A / D converter 17, the FIR filter 18, the D / A converter 19, and the amplifier 10 as a whole.

【0029】マイクロホン2は、スピーカアレー101
から放射された直接波および壁面などからの反射波を集
音し、電気信号に変換する。信号はA/D変換器15に
よってディジタル信号に変換され、FIRフィルタ制御
装置16に入力される。制御手段103は、A/D変換
器15およびFIRフィルタ制御装置16からなる。
The microphone 2 is a speaker array 101.
It collects the direct waves radiated from and the reflected waves from the wall surface and converts them into electrical signals. The signal is converted into a digital signal by the A / D converter 15 and input to the FIR filter controller 16. The control means 103 comprises an A / D converter 15 and a FIR filter control device 16.

【0030】FIRフィルタ制御装置16は各マイクロ
ホンのディジタルに変換された信号を受けて、各周波数
帯域における室内の音圧分布を検知する。さらに、検知
した音圧分布に基づいて、所望の音圧分布が得られるよ
うにFIRフィルタ18の係数を設定する。
The FIR filter controller 16 receives the signals converted into digital signals from the microphones and detects the sound pressure distribution in the room in each frequency band. Further, the coefficient of the FIR filter 18 is set so that a desired sound pressure distribution can be obtained based on the detected sound pressure distribution.

【0031】上記構成は、制御手段・信号調節手段に、
特にディジタル信号処理を用いた点を除けば第1の実施
例と同じ構成であり、スピーカ装置を使用する場所に関
係なく鋭い指向性を得ることが可能となる。
In the above-mentioned structure, the control means and the signal adjusting means are
In particular, except that digital signal processing is used, the configuration is the same as that of the first embodiment, and it is possible to obtain a sharp directivity regardless of where the speaker device is used.

【0032】次に、本発明の第4の実施例の指向性制御
スピーカ装置について、図5を参照しながら説明する。
図5は第4の実施例の指向性制御スピーカ装置のブロッ
ク図である。図5において、スピーカアレー101、マ
イクロホンアレー102、および信号調節手段104
は、第3の実施例と同様の構成である。
Next, a directivity control speaker device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a block diagram of the directivity control speaker device of the fourth embodiment. In FIG. 5, a speaker array 101, a microphone array 102, and a signal adjusting means 104.
Has the same configuration as that of the third embodiment.

【0033】マイクロホン2は、直接波・反射波を集音
し電気信号に変換する。信号はA/D変換された後、F
FT装置20によって周波数分析され、その結果を計算
装置21に送る。計算装置21は第2の実施例において
計算装置13が行うものと同様の計算を行い、FIRフ
ィルタ18の伝達関数を算出する。その計算結果を逆F
FT装置23に送るとともに、伝達関数値を保存装置2
2に保存する。逆FFT装置23は伝達関数値からFI
Rフィルタ18の係数値を求め、FIRフィルタ18を
設定する。
The microphone 2 collects direct and reflected waves and converts them into electric signals. After the signal is A / D converted, F
The frequency analysis is performed by the FT device 20, and the result is sent to the calculation device 21. The calculation device 21 performs the same calculation as the calculation device 13 in the second embodiment, and calculates the transfer function of the FIR filter 18. The calculation result is the inverse F
The transfer function value is sent to the FT device 23 and the transfer function value is stored in the storage device 2
Save to 2. The inverse FFT device 23 calculates the FI from the transfer function value.
The coefficient value of the R filter 18 is calculated and the FIR filter 18 is set.

【0034】上記構成は、制御手段・信号調節手段に、
特にディジタル信号処理を用いた点を除けば第2の実施
例と同じ構成であり、スピーカ装置を使用する場所に関
係なく鋭い指向性を得ることが可能となる。さらに、デ
ィジタル信号処理を用いることにより、アナログ信号処
理などでは実現不能なフィルタでも簡単に構成できるた
め、各周波数において緻密で正確な制御ができる。
In the above-mentioned structure, the control means and the signal adjusting means are
In particular, except that the digital signal processing is used, the configuration is the same as that of the second embodiment, and it is possible to obtain a sharp directivity regardless of the place where the speaker device is used. Furthermore, by using digital signal processing, even a filter that cannot be realized by analog signal processing can be easily configured, so that precise and accurate control can be performed at each frequency.

【0035】最後に、本発明の第5の実施例の指向性制
御スピーカ装置について、図6および図7を参照しなが
ら説明する。図6は、第5の実施例の指向性制御スピー
カ装置のブロック図である。図6において、スピーカア
レー101、マイクロホンアレー102、制御手段10
3、および信号調節手段104は、第1の実施例と同様
の構成である。スピーカアレー101とマイクロホンア
レー102の間には、サービスエリア内の受聴者の有無
を検出する検出装置107が設置されている。
Finally, a directivity control speaker device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a block diagram of the directivity control speaker device of the fifth embodiment. In FIG. 6, a speaker array 101, a microphone array 102, and a control means 10
3 and the signal adjusting means 104 have the same configuration as in the first embodiment. Between the speaker array 101 and the microphone array 102, a detection device 107 that detects the presence or absence of listeners in the service area is installed.

【0036】検出装置107は赤外線源とその受信装置
からなる。赤外線源と受信装置の間に受聴者が立つと、
赤外線が遮られ、受信装置は受聴者の存在を検出する。
図7は、本実施例の指向性制御スピーカ装置を室内で使
用する場合の一例を示したものである。スピーカアレー
101は天井に取り付けられ、マイクロホンアレーは床
面に2次元状に配列され、室内の音圧分布を検知してい
る。また検出装置107は壁面に設置されている。
The detector 107 comprises an infrared source and its receiver. When the listener stands between the infrared source and the receiver,
The infrared light is blocked and the receiver detects the presence of the listener.
FIG. 7 shows an example in which the directional control speaker device of this embodiment is used indoors. The speaker array 101 is attached to the ceiling, and the microphone arrays are two-dimensionally arranged on the floor surface to detect the sound pressure distribution in the room. Further, the detection device 107 is installed on the wall surface.

【0037】検出装置107はサービスエリア内の受聴
者の存在を検出すると、レベル設定器制御装置が信号調
節手段104の制御方法を変化させる。例えば、複数の
指向性制御スピーカ装置を用いる場合、受聴者が存在す
る場合には指向性を鋭くして音量を上げ、受聴者が存在
しない場合は指向性を広くして音量を下げるようにすれ
ば効果的である。
When the detection device 107 detects the presence of a listener in the service area, the level setting device control device changes the control method of the signal adjusting means 104. For example, when using a plurality of directivity control speaker devices, if the listener is present, the directivity is sharpened to increase the volume, and if the listener is not present, the directivity is widened to lower the volume. Is effective.

【0038】なお、本実施例では検出装置に赤外線源と
その受信装置を用いた場合について説明したが、検出装
置としてはこれに限定されるものではない。たとえば、
内部監視カメラ、焦電センサー、超音波センサーを検出
装置に用いた場合でも、同様の効果が得られる。
In this embodiment, an infrared source and its receiving device are used as the detecting device, but the detecting device is not limited to this. For example,
Similar effects can be obtained even when an internal monitoring camera, a pyroelectric sensor, or an ultrasonic sensor is used as the detection device.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の各実施例の説明より明らかなよう
に、本発明は反射波を有する実際の室内で指向性制御ス
ピーカ装置を用いた場合にも鋭い指向性が得られ、さら
にスピーカ装置を使用する場所に関係なく鋭い指向性が
得られるものである。
As is apparent from the above description of each embodiment, the present invention can obtain sharp directivity even when the directivity control speaker device is used in an actual room having a reflected wave, and further the speaker device is used. A sharp directivity can be obtained regardless of where the is used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a directional control speaker device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同指向性制御スピーカ装置の配置を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing an arrangement of the directivity control speaker device.

【図3】本発明の第2の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a directional control speaker device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a directional control speaker device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a directional control speaker device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a directional control speaker device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】同指向性制御スピーカ装置の配置を示す斜視図FIG. 7 is a perspective view showing an arrangement of the directivity control speaker device.

【図8】第1の従来例の指向性スピーカ装置の構成を示
すブロック図
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a directional speaker device of a first conventional example.

【図9】第2の従来例の指向性スピーカ装置の構成を示
す図
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a directional speaker device of a second conventional example.

【図10】図9の指向性スピーカ装置の無響室における音
圧分布を示す図
FIG. 10 is a diagram showing sound pressure distribution in an anechoic chamber of the directional speaker device of FIG. 9.

【図11】図9の指向性スピーカ装置の室内における音圧
分布を示す図
11 is a diagram showing a sound pressure distribution in the room of the directional speaker device of FIG. 9.

【図12】図9の指向性スピーカ装置の作用を示す図FIG. 12 is a diagram showing an operation of the directional speaker device of FIG. 9.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 信号源 2 マイクロホン 3 ローパスフィルタ 4 ハイパスフィルタ 5 レベル設定器制御装置 6 ローパスフィルタ 7 ハイパスフィルタ 8 信号レベル減衰器 9 ミキサー 10 アンプ 11 スピーカユニット 101 スピーカアレー 102 マイクロホンアレー 103 制御手段 104 信号調節手段 1 signal source 2 microphone 3 low pass filter 4 high pass filter 5 level setting device control device 6 low pass filter 7 high pass filter 8 signal level attenuator 9 mixer 10 amplifier 11 speaker unit 101 speaker array 102 microphone array 103 control means 104 signal adjusting means

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 線状または面状に配列された複数個のス
ピーカユニットからなるスピーカアレーと、線状または
面状に配列された複数個のマイクロホンからなるマイク
ロホンアレーと、 前記複数個のスピーカユニットへの入力信号を調節する
ための信号調節手段、および前記複数個のマイクロホン
からの出力信号を取り込みこれに基づいて前記信号調節
手段を制御する制御手段を具備し、 前記信号調節手段は、信号の周波数帯域を分割する複数
個のフィルタ(A)と、前記フィルタ(A)のそれぞれ
に縦続された複数個の信号レベル減衰器、および前記信
号レベル減衰器からの信号を混合するミキサーであり、 前記制御手段は、前記複数個のマイクロホンにそれぞれ
縦続され前記マイクロホンからの出力信号の周波数帯域
を分割する複数個のフィルタ(B)の出力電圧値に応じ
て、前記信号レベル減衰器を制御することを特徴とする
指向性制御スピーカ装置。
1. A speaker array including a plurality of speaker units arranged in a line or a plane, a microphone array including a plurality of microphones arranged in a line or a plane, and the plurality of speaker units. A signal adjusting means for adjusting an input signal to the device, and a control means for controlling the signal adjusting means on the basis of the output signals from the plurality of microphones, wherein the signal adjusting means is A plurality of filters (A) for dividing a frequency band, a plurality of signal level attenuators cascaded in each of the filters (A), and a mixer for mixing signals from the signal level attenuators, The control means is connected to each of the plurality of microphones and divides the frequency band of the output signal from the microphone. A directional control speaker device, wherein the signal level attenuator is controlled according to the output voltage value of the filter (B).
【請求項2】 制御手段は、マイクロホンからの出力信
号の周波数帯域を分割する複数個のフィルタ(B)と、
前記フィルタ(B)が接続された演算装置からなり、 演算装置は、前記各フィルタの出力値に応じて信号レベ
ル減衰器の制御値を計算する計算装置と、前記計算装置
の計算結果を一時保存する保存装置からなり、 前記計算装置は、分割された各々の周波数帯域におい
て、前記マイクロホンの位置についてあらかじめ設定し
た音圧値と実際の音圧値との差の絶対値または2乗に、
所定の係数をかけたものの総和を計算し、前記保存装置
に保存された値を参照して前記総和を最小とするよう
に、信号レベル減衰器の制御値を更新して、繰り返し制
御することを特徴とする請求項1に記載の指向性制御ス
ピーカ装置。
2. The control means comprises a plurality of filters (B) for dividing the frequency band of the output signal from the microphone,
The filter (B) is connected to an arithmetic unit, the arithmetic unit calculating a control value of the signal level attenuator according to the output value of each filter, and temporarily storing the calculation result of the calculator. The calculation device, in each of the divided frequency bands, the absolute value or the square of the difference between the sound pressure value preset for the position of the microphone and the actual sound pressure value,
To calculate the sum of those multiplied by a predetermined coefficient, update the control value of the signal level attenuator so as to minimize the sum by referring to the value stored in the storage device, and control repeatedly. The directional control speaker device according to claim 1, which is characterized in that.
【請求項3】 線状または面状に配列された複数個のス
ピーカユニットからなるスピーカアレーと、線状または
面状に配列された複数個のマイクロホンからなるマイク
ロホンアレーと、 前記複数個のスピーカユニットへの入力信号を調節する
ための信号調節手段、および前記複数個のマイクロホン
からの出力信号を取り込みこれに基づいて前記信号調節
手段を制御する制御手段を具備し、 前記信号調節手段は、A/D変換器、および複数個のF
IRフィルタと、それに縦続された複数個のD/A変換
器であり、 前記制御手段は、前記複数個のマイクロホンにそれぞれ
縦続された複数個のA/D変換器の出力値に応じて、前
記FIRフィルタの係数を制御することを特徴とする指
向性制御スピーカ装置。
3. A speaker array including a plurality of speaker units arranged in a line or a plane, a microphone array including a plurality of microphones arranged in a line or a plane, and the plurality of speaker units. A signal adjusting means for adjusting an input signal to the plurality of microphones, and a control means for controlling the signal adjusting means based on the output signals from the plurality of microphones. D converter and a plurality of F
An IR filter and a plurality of D / A converters connected in series to the IR filter, wherein the control means is configured to operate in accordance with output values of the plurality of A / D converters connected in series to the plurality of microphones. A directivity control speaker device characterized by controlling a coefficient of an FIR filter.
【請求項4】 制御手段は、マイクロホンに縦続された
A/D変換器、および演算装置からなり、 演算装置は、それぞれのA/D変換器に縦続された複数
個のFFT装置と、前記FFT装置の変換結果から所定
の関数値を計算する計算装置と、前記計算装置の計算結
果を一時保存する保存装置、および前記計算装置に接続
された複数個の逆FFT装置からなり、 前記計算装置は、各周波数において、前記FFT装置の
各々について、あらかじめ設定した値と実際の前記FF
T装置の変換結果との差の絶対値または2乗に、所定の
係数をかけたものの総和を求め、前記保存装置に保存さ
れたFIRフィルタの伝達関数値を参照して、前記総和
を最小にするように前記FIRフィルタの伝達関数値を
更新し、 前記逆FFT装置は、各周波数における前記FIRフィ
ルタの伝達関数値からFIRフィルタの係数を求め、前
記FIRフィルタを繰り返し制御することを特徴とする
請求項3に記載の指向性制御スピーカ装置。
4. The control means comprises an A / D converter cascaded to a microphone and an arithmetic unit, and the arithmetic unit comprises a plurality of FFT units cascaded to the respective A / D converters, and the FFT. A calculation device for calculating a predetermined function value from the conversion result of the device; a storage device for temporarily storing the calculation result of the calculation device; and a plurality of inverse FFT devices connected to the calculation device. , The preset value and the actual FF for each of the FFT devices at each frequency.
The absolute value or the square of the difference from the conversion result of the T device is multiplied by a predetermined coefficient to obtain a total sum, and the transfer function value of the FIR filter stored in the storage device is referred to to minimize the total sum. The transfer function value of the FIR filter is updated so that the inverse FFT device obtains the coefficient of the FIR filter from the transfer function value of the FIR filter at each frequency, and repeatedly controls the FIR filter. The directional control speaker device according to claim 3.
【請求項5】 線状または面状に配列された複数個のス
ピーカユニットからなるスピーカアレーと、線状または
面状に配列された複数個のマイクロホンからなるマイク
ロホンアレーと、 前記複数個のスピーカユニットへの入力信号を調節する
ための信号調節手段と、前記複数個のマイクロホンから
の出力信号を取り込みこれに基づいて前記信号調節手段
を制御する制御手段、 およびあらかじめ設定したサービスエリア内の受聴者の
有無を検出する検出装置を具備し、 受聴者の存在を検出した場合は、前記信号調節手段の制
御方法を変化させることを特徴とする指向性制御スピー
カ装置。
5. A speaker array including a plurality of speaker units arranged in a line or a plane, a microphone array including a plurality of microphones arranged in a line or a plane, and the plurality of speaker units. Signal adjusting means for adjusting an input signal to the plurality of microphones, control means for controlling the signal adjusting means on the basis of the output signals from the plurality of microphones, and a listener in a preset service area. A directional control speaker device comprising a detection device for detecting the presence or absence, and changing the control method of the signal adjusting means when the presence of a listener is detected.
【請求項6】 検出装置は赤外線センサー、焦電センサ
ー、監視カメラ、または超音波センサーのいずれかであ
ることを特徴とする請求項5に記載の指向性制御スピー
カ装置。
6. The directional control speaker device according to claim 5, wherein the detection device is one of an infrared sensor, a pyroelectric sensor, a surveillance camera, and an ultrasonic sensor.
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