WO2005051041A1

WO2005051041A1 - アレースピーカ装置

Info

Publication number: WO2005051041A1
Application number: PCT/JP2004/017639
Authority: WO
Inventors: Yusuke Konagai; Susumu Takumai
Original assignee: Yamaha Corporation
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2005-06-02
Also published as: JP2005159518A; US20070110268A1; EP1694097A4; CN1883228A; JP4254502B2; CN1883228B; EP1694097B1; US8369533B2; US20090129602A1; EP1694097A1

Abstract

アレースピーカ装置ＳＰarray は、メインチャンネルの第１の音声Ｓ１が視聴位置の左右の壁面Ｗ１に放射されるようにスピーカユニットを駆動する第１の放射手段と、第１の音声信号と同じ第２の音声Ｓ２が視聴位置に直接放射されるようにスピーカユニットを駆動する第２の放射手段とを有する。

Description

明細書アレースピーカ装置

技術分野

本発明は、複数のスピーカュニッ卜から放射した音声信号を壁面で反射させて仮想音源を生成するアレースピーカ装置に関するものである。背景技術

最近、オーディオソースには例えば DVDのように 5. 1チャンネル等のマルチチャンネル音声信号が記録されているものがあり、このようなオーディオソースを再生するデジタルサラウンドシステムが一般家庭でも普及しつつある。図 1 0はデジタルサラウンドシステムにおけるスピーカ配置の 1例を示す平面図であり、 Z o n eはサラウンド再生を行うリスニングルーム、 Uは視聴位置、 S P-L, SP— Rはメイン信号 L (左）， R (お）を再生するメインスピー力、 S P— Cはセンタ一信号 C (中央）を再生するセンタ一スピーカ、 SP— S L, S P— SRはリア信号 Sし（後左）， SR (後右）を再生するリアスピ —力、 S P— SWはサブウーハ信号 L FE (低周波）を再生するサブウーハ、 M O Nはテレビジョン受像機等の映像装置である。図 1 0のデジタルサラウンドシステムによれば、効果的な音場をつくることができる。しかしながら、デジタルサラウンドシステムでは、複数のスピーカをリスニングルーム Zo n e.内に分散配置するので、サラウンド用のリアスピ —力 S P— Sし S P— S Rを視聴位置 Uの後方に配置するためにスピーカ配線が長くなリ、またリァスピーカ SP— S L, SP— S Rの配置がリスニングルーム Z o n eの形状や家具などによる制約を受けるという欠点がある。

このような欠点を緩和する手段として、リアスピーカに代えて指向性の鋭い指向性スピ一力を視聴位置の前方に配置し、視聴位置の後方には音響反射板を配置して、指向性スピーカから放射したサラウンドチャンネルの音声を音響反射板で反射させることにより、視聴位置の後方にリアスピ一力を配置したのと同じ効果を得るサラウンドシステムが提案されている（例えば、特許文献¹参照）。また、視聴位置後方の壁面を音響反射板として使用する方法も考えられる。音響反射板や壁面に音声を放射する指向性制御方式としては、遅延アレー方式が知られている。以下、アレースピーカの原理を図 1 1を使って説明する。多数の小型スピーカ 1 0 1— 1〜 1 0 1— nを一次元的に配置し、壁面または音響反射板の位置（焦点） Pからの距離が Lである円弧を Zとし、焦点 Pと各スピーカ 1 0 1— 1〜 1 0 1—nとを結ぶ直線を延長して、これら延長した直線が円弧 Zと交わる交点上に図 1 1の破線で示すような仮想のスピーカ 1 0 2 一 1〜 1 0 2— nを配置することを考える。これら仮想のスピーカ 1 0 2— 1 〜 1 0 2— nから焦点 Pまでの距離は全て Lであるから、各スピーカ 1 0 2— 1〜 1 0 2— nから同時に放射される音声は焦点 Pに同時に到達する。実際のスピーカ 1 0 1— i ( i = 1 , 2， ■ ■ · ' n ) から放射する音声を焦点 Pに同時に到達させるためには、スピーカ 1 0 1— i とこれに対応する仮想のスピーカ 1 0 2— i との間の距離に応じた遅延（時間差）をスピーカ 1 0 1一 i から出力する音声に付加すればよい。つまり、焦点 Pから見ると、円弧 Z上に仮想のスピーカ 1 0 2— 1〜1 0 2— nが配置されているかのように制御される。これにより、焦点 Pでは、各スピーカ 1 0 1—1〜 1 0 1— nの出力の位相が揃い音圧の山ができる。その結果、あたかも焦点 Pに向かって音響ビームを放出するような指向性を持った音圧分布が得られる。また、スピーカを一次元的でなく、 2次元的に配置することで、 3次元的な指向性を持った音響ビームを出力できる。アレースピーカの特長は、複数の音声信号にそれぞれ応じた音声を異なる指向性で同時に放射できること、言い換えると、複数チャンネルの音響ビームを同時に出力できることである。特許文献 2では、アレースピーカによるマルチチャンネルのサラウンドシステムを提案している。アレースピーカを使えば、図 1 2に示すように、アレースピーカ単体で 5. 1チャンネルのサラウンドシステムをつくリ出すことが可能である。図 1 2において、 S P— L' ， S P-R' は左右の壁面に形成される仮想のメインスピーカ、 S P— S L' , S P-S R' は後方の壁面に形成される仮想のリアスピ一力である。特許文献 1 ：特開平 06— 1 78379号公報

特許文献 2 ：特表 2003— 5 1 0924号公報ァレースピー力を使ったサラウンドシステムは上記のような利点があるが、実用上問題となる点がいくつかある。

第 1の問題は、メインチャンネル（メイン信号し， R) の音像定位位置が悪いという点である。アレースピーカを使ったサラウンドシステムでは、図 1 2 のように、アレースピーカから左右の壁に向かってメイン信号 L, Rを放射する。視聴者は、左右の壁から反射してくる音声によって壁の方向に音源、すなわち仮想のメインスピーカ S P—し' ， S P-R' があるように知覚する。しかし、図 1 2のように仮想のメインスピーカ S P— L' ， S P-R' を左右の壁面に配置することは、図 1 0に示した一般的なスピーカの配置と異なるため、コンテンツの作成者の意図とは違った再生環境になる。特に、センタ一信号 C がない古いコンテンツの場合は画面上に定位すべき音像がはつきりしないということが予想される。このような問題は、左右非対称な部屋や横長の部屋ではより顕著となる。第 2の問題は、サラウンドチャンネル（リア信号 S L， S R) の音像定位感が悪いという点である。リア信号 S L, SRは、視聴位置 Uを避けて、左右の壁や天井、あるいは左右の壁と天井の両方で反射した後、後方の壁で反射して視聴位置 Uに達する。これにより、視聴者は後ろ方向に音像定位を知覚する。しかし、音響ビームといっても、実際は強い指向性分布をつくり出しているだけなので、音響信号はビーム以外の方向にも広がっており、そのエネルギーがビーム方向より弱いだけである。そのため、ァレ一スピーカからの直接音が壁を経由するビームより十分に弱くなければ、音像定位はァレースピー力側に知覚される。サラウンドチャンネルはメインチャンネルに比べて、リスナーまでの距離が遠い。距離が遠いと、音声信号のエネルギーが減衰し、直接音との比で不利になる。また、距離が遠いと、視聴位置 Uに達するまでにかかる時間も長くなるため、ハース効果により直接音側に定位し易くなる。特に問題なのは、低域周波数の制御の難しさである。音響ビームの太さである、指向性の主ローブ幅は、信号の波長とアレースピーカの幅との比で決まるため、高音域は細いビーム、低音域は太いビームとなる。すなわち、周波数により指向性が変わる。ある帯域の音声信号をビーム化するには、その信号の波長の数倍のアレー幅が必要となる。例えば 5 0 O H _Zを例にとると、波長は 6 O c m程度であるので、アレー幅は 2 m程度必要であり、一般家庭では実用的な大きさではない。このように、低域周波数の信号には強い指向性を与えられないため、反射してくるビームのエネルギーよりも直接音のエネルギーが勝つてしまい、高音域が後方の壁側に定位しているのに低音域はアレースピーカから直接聞こえてしまい、音像が分離したり、定位感が悪くなつたりする。発明の開示

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、アレースピーカ装置を用いたマルチチ¥ンネルのサラウンドシステムにおいて、良好な *像定位を実現することができるアレースピー力装置を提供することを目的とする。本発明は上記課題を解決するため、次のような課題解決手段を提案する。

( 1 ) 音声信号に応じて複数のスピーカュニッ卜から指向性を持たせて放射した音声を壁面で反射させて仮想音源を生成するァレースピー力装置において、メィンチャンネルの第 1の音声信号に応じた音声が視聴位置の左おの壁面に放射されるように前記スピーカュニットを駆動する第 1の放射制御手段と、前記第 1の音声信号と同じ第 2の音声信号に応じた音声が前記視聴位置に直接放射されるように前記スピーカュニットを駆動する第 2の放射制御手段とを有する。

( 2 ) ( 1 ) 記載のアレースピーカ装置において、

視聴位置に到達した音声が所望の特性となるように前記第 1の音声信号と前記第 2の音声信号のうち少なくとも第 1の音声信号に対して、周波数一ゲイン特性、周波数一位相特性のいずれかまたは両方を補正する手段を有する。

( 3 ) 音声信号に応じて複数のスピーカュニッ卜から指向性を持たせて放射した音声を壁面で反射させて仮想音源を生成するアレースピーカ装置において、サラウンドチャンネルの入力音声信号から中高音域の第 1の音声信号を抽出するハイパスフィルタと、

前記入力音声信号から低音域の第 2の音声信号を抽出するローパスフィルタと、

前記第 1の音声信号に応じた音声が視聴位置の後方の壁面で反射した後に前記視聴位置に到達するように前記スピーカュニットを駆動する第 1の放射制御手段と、

前記視聴位置に到達する前記第 2の音声信号に応じた音声の音圧レベルが前記視聴位置に到達する前記第 1の音声信号に応じた音声の音圧レベルに対して小さくなるように前記スピーカュニットを駆動する第 2の放射制御手段とを有する。

( ) ( 3 ) 記載のアレースピーカ装置において、

前記複数のスピーカュニッ卜から放射された音声が同時に到達する空間上の一点を焦点としたとき、

前記第 1の放射制御手段と前記第 2の放射制御手段とは、前記第 2の音声信号に応じた音声の焦点が前記第 1の音声信号に応じた音声の焦点よりも遠距離に ϊδ定されるように前記スピ一力ュニットを駆動する。 ( 5 ) ( 3 ) 記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の放射制御手段と前記第 2の放射制御手段とは、前記第 2の音声信号に応じた音声の放射方向とァレースピー力装置の正面方向とのなす角が、前記第 1の音声信号に応じた音声の放射方向と前記正面方向とのなす角より大きくなるように前記スピーカュニットを駆動する。

( 6 ) 複数のスピーカュニットを有するアレースピーカ装置において、入力音声信号に基づいて第 1の音声信号を生成する第 1の音声信号生成回路と、

該入力信号に基づいて第 2の音声信号を生成する第 2の音声信号生成回路と、

該第 1の音声信号と該第 2の音声信号とを加算し、前記複数のスピー力ュニッ卜に入力するための加算器と、

該第 1の音声信号を基に前記複数のスピー力ュニッ卜が出力した第 1 の出力音声の指向方向と、該第 2の音声信号を基に前記複数のスピーカュニッ卜が出力した第 2の出力音声の指向方向とを制御するための指向性制御装置とを有する。

( 7 ) ( 6 ) 記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の音声信号生成回路と前記第 2の音声信号生成回路とのそれぞれは入力信号を遅延させる遅延回路を有し、

前記指向性制御装置は、該第 1の出力音声の指向方向と該第 2の出力音声の指向方向とを実現するように、該遅延回路を制御する。

( 8 ) ( 7 ) 記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の音声信号生成回路と前記第 2の音声信号生成回路とのそれぞれはさらに該入力信号に対して所望の特性補正を行う特性補正回路を含む。 (9) (8) 記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の音声信号生成回路の該特性補正回路はハイパスフィルタを含み、前記第 2の音声信号生成回路の該特性補正回路はローパスフィルタを含む。

( 1 0) ( 9) 記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の音声信号生成回路と前記第 2の音声信号生成回路とのそれぞれは該遅延回路により遅延された信号を所望のレベルに調整するための乗算器を" ¾む。

( 1 1 ) ( 1 0) 記載のアレースピーカ装置において、

該乗算器は該スピーカュニッ卜毎に設けられており、

前記第 1の音声信号生成回路の乗算器のうちの少なくとも一つのゲイン係数はゼロである。

( 1 2 ) 複数のスピーカユニットを有するアレースピーカ装置において、入力信号を該スピーカュニッ卜毎に設定された遅延時間だけ遅延させる遅延回路と、

前記複数のスピーカュニッ卜が出力した出力音声の指向方向を決めるために前記遅延回路の遅延時間を制御する指向性制御装置ど、

該スピーカュニット毎に設けられ、前記遅延回路の出力をフィルタし、該スピ一力ュニッ卜に出力するためのフィルタと、

を備え、

該フィルタのカツトオフ周波数は互いに異なる。

( 1 3 ) ( 1 2) 記載のアレースピーカ装置において、

該フィルタのカツ卜オフ周波数は、対応するスピーカュニッ卜の位置がアレースピーカの中央から離れるほど低くなるように設定されている。本発明によれば、メインチャンネルの第 1の音声信号に応じた音声が視聴位置の左右の壁面に放射されるようにスピーカュニットを駆動する第 1の放射制御手段と、第 1の音声信号と同じ第 2の音声信号に応じた音声が視聴位置に直接放射されるようにスピーカユニットを駆動する第 2の放射制御手段とを設けることにより、視聴位置の正面方向と壁面との間に仮想音源（ファントム音源）を生成することができ、その結果、メインチャンネルの良好な音像定位を実現することができる。また、第 1の音声信号と第 2の音声信号のうち少なくとも第 1の音声信号に対して、周波数一ゲイン特性、周波数一位相特性のいずれかまたは両方を補正する手段を設けることによリ、視聴位置に到達した音声が所望の特性となるように調整することができる。また、サラウンドチャンネルの入力音声信号から中高音域の第 1の音声信号を抽出するハイパスフィルタと、入力音声信号から低音域の第 2の音声信号を抽出するローパスフィルタと、第 1の音声信号に応じた音声が視聴位置の後方の壁面で反射した後に視聴位置に到達するようにスピーカュニットを駆動する第 1の放射制御手段と、視聴位置に到達する第 2の音声信号に応じた音声の音圧レベルが視聴位置に到達する第 1の音声信号に応じた音声の音圧レベルに対して小さくなるようにスピーカュニットを駆動する第 2の放射制御手段とを設けることにより、音声信号を 2つ以上の周波数帯域に分割して異なるビームとして制御し、指向性制御が可能な中高音域の第 1の音声信号によつて音像定位をつくリ出し、指向性制御に制限がある低音域の第 2の音声信号については音像をつくリ出すのではなく、ァレ一スピーカ側への音像定位を緩和するような制御を行う。つまり、中高音域がつくり出す音像が、低音域によリアレースピ一力側へ引き戻されるのを防ぐように制御する。その結果、サラウンドチャンネル（後方チャンネル）の良好な音像定位を実現することができる。また、第 2の音声信号に応じた音声の焦点が第 1の音声信号に応じた音声の焦点よリも遠距離に設定されるようにスピーカュニッ卜を駆動することにより、第 2の音声信号によるアレースピーカ側への音像定位を緩和することができる。また、第 2の音声信号に応じた音声の放射方向とァレースピー力装置の正面方向とのなす角が、第 1の音声信号に応じた音声のの放射方向と正面方向とのなす角より大きくなるようにスピーカュニットを駆動することにより、第 2の音声信号によるァレースピー力側への音像定位を緩和することができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施の形態のァレースピ一力装置の原理を説明するための図である。

図 2は本発明の第 1の実施の形態のァレースピー力装置の構成を示すブロック図である。

図 3は従来のァレースピー力装置の指向性の 1例を示す図である。

図 4は従来のァレースピー力装置の指向性の他の例を示す図である。

図 5は本発明の第 2の実施の形態のァレースピ一力装置の原理を説明するための図である。

図 6は本発明の第 2の実施の形態のァレースピ一力装置の構成を示すプロック図である。

図 7はポ一ラーパターンの 1例を示す図である。

図 8はアレー幅を 2 3 . 7 5 c mとしたときのアレースピーカ装置の指向性の 1例を示す図である。

図 9は本発明の第 3の実施の形態のァレースピ一力装置の構成を示すプロック図である。

図 1 0はデジタルサラウンドシステムにおけるスピーカ配置の 1例を示す平面図である。

図 1 1はアレースピーカの原理を説明するための図である。図 1 2はアレースピーカ単体でサラウンドシステムを実現する例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

第 1の実施の形態

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。第 1の実施の形態のアレースピーカ装置 S P array は、メインチャンネル（メイン信号 L , R) のうち 1チャンネルの入力音声信号に基づいて視聴位置 Uの左右の壁面 W 1に放射される第 1の音声信号を生成する第 1の音声信号生成回路と、入力音声信号に基づいて視聴位置 Uに直接放射される第 2の音声信号を生成する第 2の音声信号生成回路と、第 1の音声信号と第 2の音声信号とを加算する加算器と、加算器の出力を増幅するアンプと、アンプによって駆動されるスピーカュニッ卜と、第 1の音声信号と第 2の音声信号の指向性を決定するマイク口コンピュータ等からなる指向性制御回路とにより構成される。このアレースピーカ装置 S P array は、従来のアレースピーカ装置の 2チヤンネゾレ分のリソースを 1チャンネルの入力音声信号に割り当てることで実現することができる。第 1の音声信号生成回路と加算器とアンプとは第 1の放射制御手段を構成し、第 2の音声信号生成回路と加算器とアンプとは第 2の放射制御手段を構成している。実用化のための推奨例として、第 1の音声信号生成回路と第 2の音声信号生成回路には、第 1の音声信号と第 2の音声信号のゲイン比を調整する乗算器を設けることが望ましい。また、第 1の音声信号と第 2の音声信号の視聴位置への到達時間を調整するための遅延回路を設けることが望ましい。乗算器および遅延回路については、従来のアレースピーカ装置のリソースを流用することができる。また、第 1の音声信号と第 2の音声信号の視聴位置での特性を補正するための特性補正回路を設けることが望ましい。図 1は本実施の形態の原理を説明するための図である。なお、図¹では、 ¹ チャンネルの音声信号についてのみ記載している。本実施の形態では、アレースピーカ装置 S Parray は、壁面 W1を経由（反射）して視聴位置 Uへ届く第 1の音声 S 1と、アレースピーカ装置 S Parray から視聴位置 Uへ直接届く第 2の音声 S 2とを出力する。第 1の音声 S 1と第 2の音声 S 2とは本来全く同 —の信号である。この第 1の音声 S 1と第 2の音声 S 2とが視聴位置 Uに届くので、壁面 W1と視聴位置 Uの正面にそれぞれ音像 I 1， I 2が形成される。第 1の音声 S 1と第 2の音声 S2が同一であるため、人間の聴覚の特性により、視聴者は、 2つの音像 I 1と I 2の間、すなわち視聴位置の正面方向と壁面 W 1の間に音源 FSを知覚する。この音源 FSは、ステレオフォニックによるフアントム音源と同じである。図 2は本実施の形態のアレースピーカ装置 S Parrayの構成を示すブロック図である。図 2のアレースピーカ装置 S Parray は、入力された音声信号に対して所望の特性補正を行う特性補正回路（EQ) 9, 10と、特性補正回路 9 の出力信号に対して実現したい指向性に対応する遅延時間を付加する遅延回路 1と、遅延回路 1の出力にゲイン係数を乗算して所望のレベルに調整する乗算器 2 〈2— ·！〜 2— η) と、特性補正回路 1 0の出力信号に対して実現したい指向性に対応する遅延時間を付加する遅延回路 3と、遅延回路 3の出力にゲイン係数を乗算して所望のレベルに調整する乗算器 4 ( 4一"！〜 4一 η ).—と、乗算器 2の出力信号と乗算器 4の出力信号とを加算する加算器 5 (5-1〜5— η) と、加算器 5の出力信号を増幅するアンプ 6 (6— "！〜 6— η) と、アンプ 6によって駆動されるスピーカユニット 7 (フー 1〜フー η) と、遅延回路 1. 3の遅延時間を設定する指向性制御装置 8とを有する。図 1と同様に、図 2では、 1チャンネルの音声信号についてのみ記載している。特性補正回路 9、遅延回路 1および乗算器 2は、前述の第 1の音声信号生成回路を構成し、特性補正回路 1 0、遅延回路 3および乗算器 4は、第 2の音声信号生成回路を構成している。入力音声信号は、第 1の音声信号生成回路と第 2の音声信号生成回路に入力される。まず、図 2の上側の第 1の音声信号生成回路に入力された音声信号は、特性補正回路 9を通過する。この特性補正回路 9については後述する。特性捕正回路 9を通過した入力音声信号は、遅延回路 1に入力され、遅延回路 1によリそれぞれ遅延時間が付加されたスピーカュニット数分の第 1の音声信号となる。このとき、スピーカュニットフ一 i ( i = 1 . 2， ■ ■ ■ ■ n ) に供給される第 1の音声信号に対して遅延回路 1が付加する遅延時間は、スピ一力ュニット 7— iから放射される第 "1の音声 S 1が壁面 W 1方向に設定する焦点に向力、うように調整される。すなわち、遅延回路 1の遅延時間は、従来のァレースピー力装置と同様に、壁面 W "!方向に設定された焦点の位置と各スピ一力ユニット 7— 1〜フー nの位置とに基づいて指向性制御装置 8によリスピ一力ュニット毎に計算され、遅延回路 1に設定される。遅延回路 1によリ遅延時間が付加された第 1の音声信号は、乗算器 2— 1〜 2— nにより所望のレベルに調整される。第 1の音声信号の各々には、乗算器 2— 1〜 2— nにより所定の窓関数係数を乗算してもよい。一方、図 2·の下側の第 2の音声信号生成回路に入力された音声信号は、特性補正回路 1 0を通過する。—この特性補正回路 1 0については後述ずる。' ' 特性ネ詹正回路 1 0を通過した入力音声信号は、遅延回路 3に入力され、遅延回路 3によリそれぞれ遅延時間が付加されたスピーカュニッ卜数分の第 2の音声信号となる。このとき、スピーカュニット 7— ί ( i = 1 , 2 , ' ' · ■ n ) に供給される第 2の音声信号に対して遅延回路 3が付加する遅延時間は、スピーカュニット 7— ίから放射される第 2の音声 S 2が視聴位置 Uに直接向かうように調整される。すなわち、遅延回路 3の遅延時間は、アレースピーカ装置 S P array の正面方向に設定された焦点の位置と各スピーカュニット 7—

1〜フー nの位置とに基づいて指向性制御装置 8によりスピーカュニッ卜毎に計算され、遅延回路 3に設定される。遅延回路 3により遅延時間が付加された第 2の音声信号は、乗算器 4一"！〜 4一 riにより所望のレベルに調整される。第 2の音声信号の各々には、乗算器 4一 1 ~ 4— nにより所定の窓関数係数を乗算してもよい。続いて、乗算器 2— 1〜 2— nの出力と乗算器 4一¹〜⁴一 nの出力とを加算器 5— 1 ~ 5— nにより加算し、加算器 5— 1〜5— nの出力をアンプ 6—

1〜6— nによって増幅し、スピーカユニット 7— 1 ~ 7— nから音声を放射する。各スピーカユニット 7— 1〜フー nから出力された信号は、空間で干渉しあって、壁面 W 1側の焦点に向かう第 1の音声 S 1のビームと視聴位置 Uに直接向かう第 2の音声 S 2のビームとを形成する。第 1の音声 S 1は壁面 W 1 を経由して視聴位置 Uに向かい、第 2の音声 S 2は正面から視聴位置 Uに向かう。人間の聴覚特性により、視聴者は、壁面 W 1と正面の間に音像定位を知覚する。こうして、本実施の形態.によれば、アレースピーカを使ったサラウンドシステムにおいて、メインチャンネル（メイン信号 L， R) の音像定位位置が悪いという問題を解決することができる。ここで、第 1の音声信号については、図 1 1で説明したビーム制御を行うが、第 2の音声信号については、より自然な聴感を得るため、ビーム制御以外の制徒卩方法を適用することも考えられる。ビーム制御するのであれば、アレースピ一力装置 S P arrayの直近に焦点を設定すれば良い。その他の制御方法としては、第 2の音声信号を遅延制御せずに全スピーカュニッ卜から同時に同じ信号を出力する方法、第 2の音声信号に空間的ウィンドウ処理のみを施す方法、第 2の音声信号にベッセルアレーのような特殊な空間係数を適用して無指向点音 i原や通常スピー力のダイポール特性をシミュレ一卜する方法、ァレースピー力の背後の 1点からの出力であるかのように遅延を使ってシミュレ一卜する方法などが考えられる。これらの制御は、図 2に示した構成で実現可能である。また、第 1の音声信号と第 2の音声信号のゲイン比を変えるこで、ファントム音源 F Sの位置を変えることができる。すなわち、第 2の音声信号のゲインを一定とした場合、第 1の音声信号のゲインを大きくすると、ファントム音源 F Sは壁面 W 1側に近づき、第 1の音声信号のゲインを小さくすると、ファント厶音源 F Sはアレースピーカ装置 S P array に近づく。ゲイン比の調整は、乗算器 2， 4のゲイン係数を調整することで可能である。乗算器 2， 4のゲイン係数は、視聴位置 U、壁面 W 1上の焦点の位置およびファントム音源 F Sの位置に基づいて指向性制御装置 8が算出し、乗算器 2， 4に設定する。また、ファントム音源 F Sを制御するには、視聴位置 Uで聴く第 1の音声 S 1と第 2の音声 S 2との間に到達時間の差がないことが望ましい。そこで、遅延回路を使って、第 1の音声 S 1と第 2の音声 S 2が視聴位置 Uに同時に到達するように 2つの音声信号間で、各スピーカュニッ卜における遅延時間を調整すれは'よい。基本的には、壁面を経由してくる第 1の音声 S 1の方が長い距離を通って視聴位置 Uに達するので、アレースピーカ装置 S P array から壁面 W 1を経由して視聴位置 Uに達するまでの距離とアレースピーカ装置 S P array から視聴位置 Uまでの距離との差を補償する時間分だけ第 2の音声 S 2側を遅らせればよい。このための遅延時間の付加は、第 2の音声信号が通過する遅延回路—3の遅延量を調整 (追加）することで可能である。第 2—の音声信号に追加する遅延時間は、視聴位置 Uおよび壁面 W 1上の焦点の位置に基づいて指向性制御装置 8が算出し、遅延回路 3に設定する。また、第 1の音声 S 1と第 2の音声 S 2によって形成される、視聴位置 Uでの音響特性を良好なものとするため、特性補正を行うことが望ましい。特に、壁面 W 1を経由してくる第 1の音声 S 1は、壁面 W 1の硬さや素材により特性が変わることが予想される。そこで、図 2に示したように、遅延回路 1 , 3の前に特性補正装置 9 , 1 0を挿入すると良い。特性補正装置 9， 1 0により、入力音声信号の周波数一ゲイン特性、周波数一位相特性のいずれかまたは両方を補正し、視聴位置 uで聴く音声が良好な特性となるように補正する。特性補正装置 9、 1 0は、融通性、制御性の良いディジタルフィルタで構成する。なお、図 1、図 2では、メインチャンネルのうち 1チャンネル分（メイン信号し）についてのみ記載しているが、実際にはメイン信号 L , Rのそれぞれについて以上の処理を行う。また、センタ一チャンネルが存在するコンテンツにおいては、メイン信号し, Rの直接（正面指向性）側の音声信号（第 2の音声信号に相当）を、あらかじめセンターチャンネルに加算しておく方式が可能である。この方式により、指向性制御と加算の処理を減らすことができる。ただし、ゲイン調整や距離補正の遅延付カロを行う場合は、チャンネル毎に行うため、あらかじめこれらの処理を各々施した後、センターチャンネルに加算する。第 2の実施の形態

次に、才発明の第 2の実施の形態について説明する。第 2の実施の形態の説明に先立って、周波数帯域によるビーム形状の変化について述べる。同じァレ —スピーカの幅、同じ焦点設定では高音域ほど鋭くビーム化する。図 3、図 4 は幅 9 5 c mの従来のアレースピーカ装置で 4 5 ° 方向に焦点を設定したときの指向性分布のシミレニション例を示す図である。図 3、図 4は X Y平面について単一周波数の音圧レベルの等高線を示しており、 X軸の 0 c mの位置を中心として X軸方向に沿って複数のスピーカュニッ卜を配置した場合の音圧レベルを示している。図 3の例は 2 k H zの正弦波のシミュレーション結果を示し、図 4の例は 5 0 0 H zの正弦波のシミュレーション結果を示している。低音域の指向性は高音域ほど鋭くないため、放射方向の音圧エネルギーとァレースピー力装置の正面方向の音圧エネルギーとの差が少ない。これが本実施の形態のポイントとなる。本実施の形態のアレースピーカ装置 S P array は、サラウンドチャンネルのうち 1チャンネルの入力音声信号から中高音域の第 1の音声信号を抽出するハィパスフィルタと、入力音声信号から数百 H _z以下の低音域の第 2の音声信号を抽出する口一パスフィルタと、ハイパスフィルタによって抽出された第 1の音声信号を処理する第 1の音声信号処理回路と、口一パスフィルタによって抽出された第 2の音声信号を処理する第 2の音声信号処理回路と、第 1の音声信号と第 2の音声信号とを加算する加算器と、加算器の出力を増幅するアンプと、アンプによって駆動されるスピーカュニッ卜と、第 1の音声信号と第 2の音声信号の指向性を決定するマイクロコンピュータ等からなる指向性制御回路とにより構成される。このアレースピーカ装置 S Parray は、従来のアレースピーカ装置の 2チヤンネル分のリソースを 1チャンネルの入力音声信号に割り当て、ハイパスフィルタとローパスフィルタを追加することで実現することができる。第 1の音声信号処理回路と加算器とアンプとは第 1の放射制御手段を構成し、第 2の音声信号処理回路と加算器とアンプとは第 2の放射制御手段を構成している。実用化のための推奨例として、第 1の音声信号処理回路と第 2の音声信号処理回路には、第 1の音声信号と第 2の音声信号のゲイン比を調整する乗算器を · '設げることが望ましい。また、第 1の音声信号と第 2の音声信号の視聴位置への到達時間を調整するための遅延回路を設けることが望ましい。乗算器および遅延回路については、従来のアレースピーカ装置のリソースを流用することができる。また、周波数帯域の分割数を増やすことで、さらに理想 0'勺な効果が得られる可能性があり、この場合は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタの他にバンドバスフィルタを用い、 3本以上の帯域別ビ一厶を出力するように拡張して構成してもよい。図 5は本実施の形態の原理を説明するための図である。なお、図 5では、 1 チャンネルの音声信号についてのみ記載し、また分かり易くするため、第 1の音声 S 3と第 2の音声 S 4とを図 5 ( a ) と図 5 ( b) に分けて記載している力実際は、第 1の音声 S 3と第 2の音声 S 4とは同時に出力されるので、図 5 ( a ) と図 5 ( b ) は重ねあわされる。本実施の形態では、制御の容易な中高域の第 1の音声 S 3を、視聴位置後方の壁面 W2で反射した後に視聴位置 Uに達するように放射する。このとき、視聴位置 Uの向きに設置されたアレースピーカ装置 S Parray の正面方向と第 1 の音声 S 3 放射方向とのなす角を Θ 3とする。第 1の音声 S 3の概念的なビ —厶の太さ ίま、図 5 ( a ) に示すように細い。一方、低音域の第 2の音声 S 4の放射方向を S 4 { Θ 3 < θ 4) として放射する。第 2の音声 S 4の放射方向 0 4を第 1の音声 S 3の放射方向 0 3より大きくするため、視聴位置後方の壁面 W 2で反射した後の第 2の音声 S 4のビームの中心は視聴位置 Uからずれる。ただし、第 2の音声 S 4の概念的なビ一厶の太さは第 1の音声 S 3よりも太いため、ビームの一部が視聴者に届くように放射方向 6> 4を設定することが可能である。放射方向 0 4を放射方向 Θ 3 より大きくすることで、第 2の音声 S 4のビームの中心が視聴者から離れた場所を通るため、アレースピーカ装置 S Parray から視聴位置 Uへ直接向かってしまう正面からの低音域の音圧エネルギーを減らすことができる。このように、本実施の形態では、サラウンドチャンネルの音声信号を中高音域と低音域の周波数帯域に分け、中高域については視聴位置の後方の壁面 W2 で反射し†:後に正確に視聴位置 Uに向かうよう制御することで、壁面 W 2に音像を定位させ、一方、低音域については音像を定位させることよりもむしろ正面方向からの直接音を減ずるように制御することで、中高域で形成した音像がァレースビーカ側へ引き戻されるのを防ぐ。本実施の形態の方式によると、音声信号の中高音域成分と低音域成分とが分離してしまうように思えるが、実際は不自然廐なく一体の音声として聴かせることが可能である。その理由は、人間の耳覚は経験によリ脳で再構成される、などの聴覚心理学の作用が利用できるためである。図 6は本実施の形態のアレースピーカ装置 S Parray の構成を示すブロック図である。図 6のアレースピーカ装置 S P array は、入力音声信号から中高音域の第 1の音声信号を抽出するハイパスフィルタ 1 9と、入力音声信号から低音域の第 2の音声信号を抽出するローパスフィルタ 20と、ハイパスフィルタ 1 9の出力信号に対して実現したい指向性に対応する遅延時間を付加する遅延回路 1 1と、遅延回路 1 1の出力にゲイン係数を乗算して所望のレベルに調整する乗算器 1 2 (12— "！〜 12— n) と、口一パスフィルタ 20の出力信号に対して実現したい指向性に対応する遅延時間を付加する遅延回路 13と、遅延回路 1 3の出力にゲイン係数を乗算して所望のレベルに調整する乗算器 14 (1 ₄一 "！〜 1₄— _{n )} と、乗算器 1 2の出力信号と乗算器 14の出力信号とを加算する加算器 1 5 ( 1 5— "！〜 1 5— n) と、加算器 1 5の出力信号を增幅するアンプ 1 6 ( 1 6— ·！〜 1 6— n) と、アンプ 1 6によって駆動されるスピーカュニット 1 7 ( 1 7- 1 - 1 7-n) と、遅延回路 1 1， 1 3の遅延時間を設定する指向性制御装置 1 8とを有する。図 5と同様に、図 6では、 1 チヤンネルの音声信号についてのみ記載している。遅延回路 1 1および乗算器 1 2は、前述の第 1の音声信号処理回路を構成し、遅延回路 1 3および乗算器 14は、第 2の音声信号処理回路を構成している。入力音声信号は、ハイパスフィルタ 1 9と口一パスフィルタ 20に入力され、帯域分割される。ハイパスフィルタ 1 9から出力された中高音域の第 1の音声信号は、遅延回路 1 1に入力され、遅延回路 1 1によりそれぞれ遅延時間が付加されたスピー力ュニッ卜数分の信号となる。このとき、スピーカュニット 1 7— i ( i = 1 , 2， ■ · ■ ■ n) に供給される第 1の音声信号に対して遅延回路 1 1が付加する遅延時間は、スピーカュニット 1 7— ίから放射される第 1の音声 S 3が視聴位置後方の壁面 W 2で反射した後に視聴位置 Uに達するように調整される。すなわち、遅延回路 1 1の遅延時間は、中高音域のビームが 2回もしくは 3回の反射後、壁面 W 2から視聴位置 Uへ向かうように設定された焦点 F 3の位置と各スピーカユニット 1 7— "！〜 1 7— nの位置とに基づいて指向性制御装置 1 8によリスピー力ユニット毎に計算され、遅延回路 1 1に設定される。遅延回路 1 1により遅延時間が付加された第 1の音声信号は、乗算器 1 2— 1〜1 2— nにより所望のレベルに調整される。第 1の音声信号の各々には、乗算器 1 2— 1〜 1 2— r>により所定の窓関数係数を乗算してもよい。一方、ローパスフィルタ 2 0から出力された低音域の第 2の音声信号は、遅延回路 1 3に入力され、遅延回路 1 3によりそれぞれ遅延時間が付加されたスピー力ユニット数分の信号となる。このとき、スピーカユニット 1 7— i ( i = 1 , 2 , ■ ■ · · η ) に供給される第 2の音声信号に対して遅延回路 1 3が付加する遅延時間は、スピーカュニッ卜 1 フー iから放射される第 2の音声 S 4の放射方向 0 4が第 1の音声 S 3の放射方向 0 3よりも大きくなるように調整される。すなわち、遅延回路 1 3の遅延時間は、放射方向 0 4が放射方向 Θ 3よりも大きくなるように設定された焦点 F 4の位置と各スピーカュニッ卜 1 7— "！〜 1 7— nの位置とに基づいて指向性制御装置 1 8によりスピーカュニッ十毎に計され、遅延回路 1 3に設定される。遅延回路 1 3により遅延時間が付加された第 2の音声信号は、乗算器 1 4一 1〜1 4— nにより所望のレベルに調整される。第 2の音声信号の各々には、乗算器 1 4—■！〜 1 4— nにより所定の窓関数係数を乗算してもよい。続いて、乗算器 1 2— 1 ~ 1 2— nの出力と乗算器 1 4一 1 ~ 1 4一 nの出力とを加算器 1 5 - 1 - 1 5— nにより加算し、加算器 1 5— 1〜1 5— nの出力をアンプ 1 6— ·！〜 1 6— nによって増幅し、スピーカュニット 1 7— 1 〜 1 7— nから音声を放射する。各スピーカュニッ卜 1 7— "！〜 1 7— nから P T/JP2004/017639

出力されたィ言号は、空間で干渉しあって、 2〜 3回の反射後に視聴位置 Uに向かう第 1の音声 S 3のビームと、第 1の音声 S 3とは異なる第 2の音声 S 4のビームを形成する。第 1の音声 S 3は、視聴位置後方の壁面 W 2から視聴位置 Uに向かい、視聴者の後方に音像を形成する。こうして、本実施の形態によれば、アレースピーカを使ったサラウンドシステムにおいて、サラウンドチャンネル（リア信号 S L , S R) の音像定位感が悪いという^ ¾題を解決することができる。なお、本実施の形態では、低音域の第 2の音声 S 4の制御方法として、放射方向 0 4を第 1の音声 S 3の放射方向 0 3よりも大きくすることで、第 2の音声 S 4のビームの中心が視聴者から離れた場所を通るようにして、ァレースピ一力装置 S P array の正面方向での低音域の音圧が小さくなる方法を示したが、その他の制御方法として、第 2の音声 S 4の焦点距離を遠くするという方法がある。焦点距離を遠くすると、第 2の音声 S 4のビームの形状が細くなリ、アレースピーカ装置 S P arrayの正面方向での低音域の音圧を小さくすることができる。また、第 2の音声 S 4の他の制御方法として、アレースピーカ装置 S P array の正面方向が指向性分布の谷となるように第 2の音声 S 4の焦—点を設定するという方法がある。図 7に、アレースピーカのポーラ一パターンの例を示すが、図 7の上方向のメインローブと図 7の横方向のサイドロ一ブの間に音圧の谷ができるのがわかる。この谷のできる角度は周波数で変わるのだが、低音域の指向性分布め谷が正面方向に位置するように第 2の音声 S 4の焦点を設定する。また、第 2の音声 S 4の他の制御方法として、第 1の音声 S 3の視聴位置 U への入射方向と第 2の音声 S 4の視聴位置 Uへの入射方向とが、視聴者の両耳を結ぶ線に対して線対称となるように第 2の音声 S 4の焦点を設定する方法がある。この方法では、例えば第 1の音声 S 3が左斜め後方から視聴位置 Uに到達する場合、第 2の音声 S 4が左斜め前方から視聴位置 Uに到達するようにすれぱよい。人間の定位認識方法である両耳間時間差は、前後に関して間違いやすいため、この方法によれば、低音域の定位が曖昧となり、高音域の定位を妨害しないことが期待できる。また、中高音域により形成された音像が、低音域によリアレースピーカ側へ引き戻されるのを防ぐために、第 2の音声信号のゲインを第 1の音声信号のゲインより小さく設定するという方法もある。このためのゲイン比の調整は、乗算器 1 2， 1 4のゲイン係数を調整することで可能である。また、本実施の形態では、視聴位置 Uで聴く第 1の音声 S 3と第 2の音声 S 4との間に到達時間の差がないことが望ましい。そこで、遅延回路を使って、第 1の音声 S 3と第 2の音声 S 4が視聴位置 Uに同時に到達するように遅延時間を調整すればよい。このための遅延時間の付加は、遅延回路 1 1または遅延回路 1 3の遅延量を調整（追加）することで可能である。また、帯域分割の方法などによっては、低域ビーム側を時間的に遅らせることにより、高域側の定位が良好となる可能性もある。なお、図 5、図 6では、'サラウンドチャンネルのうち 1チャンネル分（リア信号 S L ) についてのみ記載しているが、実際にはリア信号 S L , S Rの 2チヤンネル、もしくはそれ以上のサラウンドチャンネルのそれぞれについて以上の処理を行う。なお、サラウンド感を向上させるため、例えばリア信号 S L , S Rのビームを複数本づっ出力し、仮想音源を複数ずつつくる方法も有効である。第 3の実施の形態

次に、本発明の第 3の実施の形態について説明する。第 2の実施の形態で述ベたように、低音域の指向性は高音域ほど鋭くないため、放射方向の音圧エネルギ一とアレースピーカ装置の正面方向の音圧エネルギーとの差が少ない。反対に、高音域はビーム中央から逸れると急速に音圧が減衰するため、低音域との周波数バランスが良好な範囲が狭い、つまり良好に視聴できるエリアが狭い。自然の音に近い、周波数バランスの良好な音ほど定位感が良いため、本実施の形態は、周波数帯域による指向性形状の違いを補正するものである。図 3、図 4で示したとおり、 2 k H _Zは 500 H _Zよりずつと強い指向性を持つ。ここで、図 8にアレースピーカの幅を 23. 7 5 cmとしたときの 2 k H zの指向性を示す。この指向性は図 4と極めて近い形である。つまり、指向性の主ローブ幅 ίま、信号の波長とアレー幅の比で決まる。図 8の例では、ァレ —幅の 1ノ 4 ( 23. 75 cm/95 cm) と信号波長の 1 Z4 (2 k H z/ 500 H z) とが対応している。このように、波長が短いとき、つまり周波数が高いときにァレー幅も短くすれば、広い帯域で指向特性を似せることが可能である。本実施の形態のアレースピーカ装置 S Parray は、従来のアレースピーカ装置の遅延回路の各出力の後ろに口一パスフィルタを揷入したものである。このローパスフィルタは、対応するスピーカュニッ卜の位置がアレースピーカの中央から離れるほどカットオフ周波数が低くなるように設定されている。図 9は本実施の形態のアレースピーカ装置 S Parray の構成を示すブロック図である。図 9のアレースピーカ装置 S Parray は、入力音声信号に対して実現したい指向性に対応する遅延時間を付加する遅延回路 2 1と、遅延回路 2 1 の出力をフィルタリングする口一パスフィルタ 26 (26- 1 ~26- n) と、ローパスフィルタ 26の出力を増幅するアンプ 23 (23— ·！〜 23— n) と、アンプ 23によつて駆動されるスピーカュニット 24 (24- 1 ~24-n) と、遅延回路 2 1の遅延時間を設定する指向性制御装置 25とを有する。図 9 では、 1チャンネルの音声信号についてのみ記載している。入力音声信号は、遅延回路 2 1に入力され、遅延回路 2 1によりそれぞれ遅延時間が付加されたスピーカユニット数分の信号となる。このとき、スピーカユニット 2 4— ί ( i = 1 , 2 , · · ■ - η ) に供給される音声信号に対して遅延回路 2 1が付加する遅延時間は、スピーカュニット 2 4— ίから放射される音声が任意に設定された焦点に向かうように調整される。すなわち、遅延回路 2 1 の遅延時間は、従来のアレースピーカ装置と同様に、焦点の位置と各スピ一力ユニット 2 4— "！〜 2 4— ηの位置とに基づいて指向性制御装置 2 5によリスピー力ュニット毎に計算され、遅延回路 2 1に設定される。遅延回路 2 1により遅延時間が付加された各音声信号は、対応するスピーカュニット 2 4— "！〜 2 4— ηの位置に応じた特性を持つ口一パスフィルタ 2 6 — 1〜 2 6— ηを通過する。ローパスフィルタ 2 6— "！〜 2 6— ηの出力をァンプ 2 3— ·！〜 2 3— ηによって増幅して、スピーカュニッ卜 2 4— "！〜 2 4 一 ηから音声を放射する。スピーカュニッ卜 2 4— 1〜2 4— ηは、アレースピーカ装置のパッフル板に 2次元的に配置されているが、ローパスフィルタ 2 6— ί ( i = 1 , 2， - ■ ■ ■ n ) は、対応するスピーカユニット 2 4— i (ローパスフィルタ 2 6 - ίを通過した音声信号が供給されるスピーカユニット）の位置がアレースピーカの中央から離れるほどカットオフ周波数が低くなるように設定されている。これにより、低音域はアレースピーカ装置全体から放射され、高音域はアレースピーカ装置の中央付近の一部のみから放射される。また、ローパスフィルタ 2 6のフィルタ係数には、乗算器のゲイン係数の要素が畳み込まれている。場合によっては、このフィルタ係数に窓関数係数を畳み込んでもよい。スピ一力ュニッ卜 2 4から出力された信号は空間で干渉しあって指向性を形成する。このときの指向性は従来のアレースピーカ装置に比べると、広い周波数帯域で似た形状となる。こうして、本実施の形態によれば、信号の波長が短くなつたとき、つまり周波数が高い場合にアレー幅が小さくなるように制御することにより、広い周波数範囲で信号波長とアレー幅の比を一定に近くすることができ、周波数帯域による指向性形状の違いを補正することができる。その結果、周波数特性が良好で、定位感の良い視聴ェリアを広げることができる。第 4の実施の形態

次に、本発明の第 4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第 3 の実施の形態の別の構成例を示すものである。本実施の形態のアレースピーカ装置は、入力音声信号から中高音域を抽出するハイパスフィルタと、入力音声信号から低音域を抽出する口一パスフィルタと、ハイパスフィルタによつて抽出され音声信号を処理する第 1の音声信号処理回路と、ローパスフィルタによつて抽出された音声信号を処理する第 2の音声信号処理回路と、第 1の音声信号処理回路の出力と第 2の音声信号処理回路の出力とを加算する加算器と、加算器の出力を増幅するアンプと、アンプによって駆動されるスピーカュニットと、音声信号の指向性を決定するマイクロコンピュータ等からなる指向性制御回路とにより構成される。このアレースピーカ装置は、従来のァレースピー力装置の 2チャンネル分のリソースを 1チャンネルの入力音声信号に割り当て、ハイパスフィルタと口一パスフィルタを追加することで実現することができる。なお、周波数帯域の分割数を増やすことで、さらに理想的な効果が得られる可能性があり、この場合は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタの他にバンドバスフィルタを用い、 3本以上の帯域別ビームを出力するように拡張して構成してもよい。本実施の形態のァレースピー力装置の構成は図 6の構成と同様であるので、図 6の符号を用いて説明する。入力音声信号は、ハイパスフィルタ 1 9とローパスフィルタ 2 0に入力され、帯域分割される。ハイパスフィルタ 1 9から出力された中高音域の信号は、遅延回路 1 1に入力され、遅延回路 1 1によりそれぞれ遅延時間が付加されたスピーカユニット数分の信号となる。このとき、スピーカュニット 1 7— i ( i = 1 ,

2 , - ■ ■ ■ n ) に供給される音声信号に対して遅延回路 1 1が付加する遅延時間は、スピーカュニッ卜 1 7— iから放射される音声が任意に設定された焦点に向かうように調整される。すなわち、遅延回路 1 1の遅延時間は、従来のアレースピーカ装置と同様に、焦点の位置と各スピーカユニット 1 7— "！〜 1 7— nの位置とに基づいて指向性制御装置 1 8によりスピーカュニット毎に計算され、遅延回路 1 1に設定される。

—方、口一パスフィルタ 2 0から出力された低音域の信号は、遅延回路 1 3 に入力され、遅延回路 1 3によりそれぞれ遅延時間が付加されたスピーカュニット数分の信号となる。このとき、スピーカュニッ卜 1 7— i ( i = 1 , 2， - ■ · ■ n ) に供給される音声信号に対して遅延回路 1 3が付加する遅延時間は、スピーカュニッ卜 1 7— iから放射される音声が任意に設定された焦点に向かうように調整される。すなわち、遅延回路 1 3の遅延時間は、焦点の位置と各スピー力ユニット 1 7— 1〜 1 7— nの位置とに基づいて指向性制御装置 1 8によリスピー力ユニット毎に計算され、遅延回路 1 3に設定される。焦点の位置は、高音域と同じでよい。遅延回路 1 3により遅延時間が付加された低音域の信号には、乗算器 1 4一 1〜1 4— nによリ窓関数とゲイン係数が乗算される。

一方、遅延回路 1 1により遅延時間が付加された高音域の信号については、対応するスピー力ュニット 1 7の位置がァレースピー力の外側のいくつかは乗算器 1 2により零が乗算され、それより内側のスピーカユニットの信号に対して乗算器 1 2によリ窓関数とゲイン係数が乗算される。乗算器 1 2— "！〜 1 2— nの出力と乗算器 1 4一 "！〜 1 4一 nの出力とを加算器 1 5— "！〜 1 5— nにより加算し、加算器 1 5— 1〜1 5— nの出力をァンプ 1 6— "！〜 1 6— nによって増幅し、スピーカュニッ卜 1 7— "！〜 1 7— nから音声を放射する。各スピーカュニッ卜 1 7— 1〜1 7— nから出力された信号は、空間で干渉しあって、指向性を形成する。このときの指向性は従来のアレースピーカ装置に比べると、広い周波数帯域で似た形状となる。

こうして、本実施の形態においても、第 3の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施の形態の制御では、窓関数およびゲイン係数は、アレーの形状と個数が変わるのに対応して、あらためて設計する必要がある。また、上記では窓関数とゲイン係数の乗算の結果、信号レベルが零となった高音域についても加算器で加算処理を行っているが、実際には乗加算を行わないことで、リソースを節約（D S Pの処理数を削減）することができる。産業上の利用可能性

本発明は、アレースピーカ装置を用いたマルチチャンネルのサラウンドシステムに適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 音声信号に応じて複数のスピーカュニッ卜から指向性を持たせて放射した音声を壁面で反射させて仮想音源を生成するアレースピーカ装置において、メィンチャン才、ルの第 1の音声信号に応じた音声が視聴位置の左右の壁面に放射されるように前記スピーカュニッ卜を駆動する第 1の放射制御手段と、前記第 1の音声信号と同じ第 2の音声信号に応じた音声が前記視聴位置に直接放射されるように前記スピーカュニットを駆動する第 2の放射制御手段とを有する。

2 . 請求項 1記載のアレースピーカ装置において、

3 . 音声信号に応じて複数のスピーカュニッ卜から指向性を持たせて放射した音声を壁面で反^ "させて仮想音源を生成するァレースピ一力装置において、サラウンドチヤンネルの入力音声信号から中高音域の第 1の音声信号を抽出するハイパスフィルタと、

前記入力音^言号から低音域の第 2の音声信号を抽出する口一パスフィルダ' と、

前記第 1の音声信号に応じた音声が視聴位置の後方の壁面で反射した後に前記視聴位置に到達するように前記スピーカュニッ卜を駆動する第 1の放射制御手段と、

前記視聴位置 Iこ到達する前記第 2の音声信号に応じた音声の音圧レベルが前記視聴位置に到達する前記第 1の音声信号に応じた音声の音圧レベルに対して小さくなるように前記スピー力ュニットを駆動する第 2の放射制御手段とを有する。

4 . 請求項 3記載のアレースピーカ装置において、前記複数のスピーカュニッ卜から放射された音声が同時に到達する空間上の —点を焦点としたとき、

前記第 1の放射制御手段と前記第 2の放射制御手段とは、前記第 2の音声信号に応じた音声の焦点が前記第 1の音声信号に応じた音声の焦点よリも遠距離に設定されるように前記スピーカュニットを駆動する。

5 . 言青求項 3記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の放射制御手段と前記第 2の放射制御手段とは、前記第 2の音声信号に応じた音声の放射方向とアレースピーカ装置の正面方向とのなす角が、前記第 1の音声信号に応じた音声の放射方向と前記正面方向とのなす角よリ大きくなるように前記スピーカュニッ卜を駆動する。

6 . 複数のスピーカュニットを有するアレースピーカ装置において、

入力音声信号に基づいて第 1の音声信号を生成する第 1の音声信号生成回路と、

該第 1の音声信号と該第 2の音声信号とを加算し、前記複数のスピー力ユニットに入力するための加算器と、

該第 1の音声信号を基に前記複数のスピー力ュニットが出力した第 1 の出力音声の指向方向と、該第 2の音声信号を基に前記複数のスピー力ュニッ卜が出力した第 2の出力音声の指向方向とを制御するための指向性制御装置とを有する。

7 . 請求項 6記載のアレースピーカ装置において、

前記指向性制御装置は、該第 1の出力音声の指向方向と該第 2の出力. 音声のキ旨向方向とを実現するように、該遅延回路を制御する。

8 . 請求頃フ記載のァレースピー力装置において、

前記第 1の音声信号生成回路と前記第 2の音声信号生成回路とのそれぞれはさらに該入力信号に対して所望の特性補正を行う特性補正回路を含む。

9 . 請求項 8記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の音声信号生成回路の該特性補正回路はハイパスフィルタを含み、前記第 2の音声信号生成回路の該特性補正回路は口一パスフィルタを含む。

1 0 . 請求頃 9記載のアレースピーカ装置において、

前記第 1の音声信号生成回路と前記第 2の音声信号生成回路とのそれぞれは該遅延回路により遅延された信号を所望のレベルに調整するための乗算器を含む。

1 1 . 請求頃 1 0記載のアレースピーカ装置において、

該乗算器は該スピーカュニット毎に設けられておリ、

1 2 . 複数のスピーカユニットを有するアレースピーカ装置において、

入力信号を該スピーカュニット毎に設定された遅延時間だけ遅延させる遅延回路と、

前記複数のスピーカュニッ卜が出力した出力音声の指向方向を決めるために前記遅延回路の遅延時間を制御する指向性制御装置と、

該スピーカュニット毎に設けられ、前記遅延回路の出力をフィルタし、該スピーカュニッ卜に出力するためのフィルタと、

を備え、

該フィルタのカツトオフ周波数は互いに異なる。言青求項 1 2記載のアレースピーカ装置において、言亥フィルタのカツトオフ周波数は、対応するスピーカュニッ卜の位置 —スピーカの中央から離れるほど低くなるように設定されている。