WO2005064986A1 - 音声出力装置 - Google Patents

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WO2005064986A1
WO2005064986A1 PCT/JP2004/019736 JP2004019736W WO2005064986A1 WO 2005064986 A1 WO2005064986 A1 WO 2005064986A1 JP 2004019736 W JP2004019736 W JP 2004019736W WO 2005064986 A1 WO2005064986 A1 WO 2005064986A1
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WO
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audio
audio signals
level
output device
gain
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Application number
PCT/JP2004/019736
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yusuke Konagai
Susumu Takumai
Original Assignee
Yamaha Corporation
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Publication date
Application filed by Yamaha Corporation filed Critical Yamaha Corporation
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Priority to EP04808086A priority patent/EP1699259B1/en
Priority to CN2004800387964A priority patent/CN1898988B/zh
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic

Definitions

  • the present invention relates to a sound output device that simultaneously emits a plurality of sounds with different directivities.
  • the sound radiated from each speaker 202-1 to 202- ⁇ force reaches the focal point ⁇ simultaneously.
  • the speech force 201—i and the corresponding virtual force are used.
  • a delay (time difference) according to the distance from the speaker 202-i may be added to the sound output from the speaker 201-i. That is, when viewed from the focal point P, control is performed as if virtual speakers 202-1 to 202-n are arranged on the arc Z.
  • Patent Document 1 JP-A-11-027604
  • the array speaker of the delay array method has the feature that the direction of the sound can be arbitrarily moved only by changing the delay time, and multiple sounds can be output simultaneously with different directivities.
  • Fig. 14 shows an example of a polar pattern by simulation.
  • each viewer When a plurality of voices are output with different directivities as in the voice output device of Patent Document 1, each viewer has a moderate volume of the content he / she wants to hear and a low volume of the other content. The sound (interference sound) will be mixed and heard. What is important in the audio output device of Patent Document 1 is that the sound of other contents has a sufficiently low volume compared to the sound of the content that the user wants to hear. If such a sound pressure difference exists, the masking effect, which is an auditory characteristic, and the cocktail party effect, which is the characteristic of psychoacoustics, work so as to enhance the intended sound, so the viewer must You can hear the audio of the target content from multiple audios.
  • the masking effect which is an auditory characteristic
  • the cocktail party effect which is the characteristic of psychoacoustics
  • the absolute volume of a plurality of audio signals input to the If they differ greatly, the sound pressure difference realized by the directivity control of the array speaker may be canceled. If the sound pressure difference between the target content and the other content is insufficient, the sound of the other content is worrisome, and in the worst case, the sound of the target content cannot be heard. There are two main reasons why the sound pressure difference between the target content and other content is insufficient. The first reason is that the audio recording level differs for each content. Since it is natural that the sound recording level differs for each content, the volume of each content is set to the optimal value (the value at which the separation in terms of audibility is the best at each viewer position) depending on the volume of the audio output device. You.
  • this volume setting may be inappropriate for the playback of other content, and if such an inappropriate volume setting is made, In other words, the sound pressure difference between the target content and another content becomes insufficient, and the separation on hearing deteriorates.
  • the volume must be adjusted for each content in order to improve the listening of the audio of the desired content.
  • the second reason is that the volume of the content changes from time to time. For example, if a silence part continues in the target content and a loud explosion sound is reproduced in another content, the sound pressure of the target content and another content is reversed due to this volume change.
  • Another problem that affects the separation of hearing is that it is difficult to perform directivity control over a wide audio frequency band.
  • the main lobe width of the directivity is determined by the ratio of the signal wavelength to the width of the array loudspeaker, so the high range has strong directivity and the low range has weak directivity.
  • the directivity changes depending on the frequency. Directivity is weak in the low frequency range, making it difficult to secure separation.
  • grating lobes occur in the directional pattern, and even at longer wavelengths, side lobes occur in the directional pattern.
  • these grating lobes and side lobes could deteriorate the separation on hearing. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • each viewer separates a desired voice from other voices. It is an object of the present invention to provide an audio output device that can be listened to well and well, that is, an audio output device that can improve the audible separation of a plurality of sounds.
  • the present invention has the following arrangement as means for solving the above-mentioned problems.
  • measuring means for measuring the level of a plurality of input audio signals
  • Volume adjustment means for adjusting the gain based on the level measured by the measurement means and outputting a plurality of audio signals of equal magnitude
  • An audio output device that emits a plurality of sounds corresponding to the plurality of sound signals output from the volume control means with different directivities.
  • the measuring means measures a level by dividing the plurality of audio signals into a plurality of frequency bands, respectively.
  • the sound volume adjusting unit weights the measured level of each frequency band with a weight for each preset frequency band, and adjusts the gain based on the weighted level of each frequency band to obtain a plurality of audio signals.
  • An audio output device which outputs the same size.
  • the measuring means measures a level by dividing the plurality of audio signals into a plurality of frequency bands, respectively.
  • the audio output device wherein the sound volume adjusting means performs gain adjustment based on the measured level of each frequency band so that the plurality of audio signals have the same magnitude for each frequency band and outputs the audio signal.
  • measuring means for measuring the level of a plurality of input audio signals, and gain adjustment based on the level measured by the measuring means, and at least two of the plurality of audio signals designated by a viewer.
  • Volume adjustment means for outputting a plurality of audio signals while keeping the level difference between the audio signals constant;
  • An audio output device comprising: an array speaker device that emits a plurality of sounds corresponding to a plurality of sound signals output from the volume adjusting means, respectively, with different directivities.
  • Measuring means for measuring the levels of the plurality of input audio signals; and, based on the levels measured by the measuring means, compressing the dynamic range of the plurality of audio signals to a predetermined value or less, and performing dynamic range compression. Multiple voices after Compression means for outputting a signal;
  • An audio output device that emits a plurality of sounds corresponding to a plurality of sound signals output from the compression means with different directivities.
  • frequency control means for limiting or emphasizing the frequency band of the plurality of input audio signals
  • An audio output device comprising: a plurality of audio signals corresponding to a plurality of audio signals output from the frequency control means;
  • a measurement circuit for measuring the levels of a plurality of input audio signals
  • a gain control circuit for setting a gain coefficient for each audio signal with reference to the level measured by the measurement circuit
  • a volume adjustment circuit for adjusting the level of the audio signal based on the set gain coefficient
  • An audio output device having a plurality of level-adjusted audio signals, and an arraspy device for radiating a plurality of sounds corresponding to the plurality of audio signals with different directivities.
  • the audio output device further includes a band-pass filter to which a plurality of audio signals are input and that limits a frequency band of the audio signal.
  • the audio output device wherein the audio signal whose frequency band is limited by the band-pass filter is output to the volume control circuit.
  • a measuring means for measuring the level of a plurality of input audio signals, and a volume for adjusting the gain based on the levels measured by the measuring means to output the plurality of audio signals at equal magnitudes By providing the adjusting means, the volume is adjusted so that the levels of a plurality of audio signals output from the volume adjusting means to the array speaker device are equal, so that adjusting the volume for each content eliminates the need for any work. .
  • the radiated audio output device can be put to practical use.
  • a measuring means for measuring a level of the plurality of input audio signals; and a gain adjustment based on the level measured by the measuring means, and at least two audio signals designated by a viewer among the plurality of audio signals.
  • Volume control means for outputting a plurality of audio signals while maintaining a constant level difference between at least two of the plurality of audio signals output from the volume control means to the array speaker device specified by the viewer.
  • compression means for outputting a plurality of audio signals the dynamic range of the plurality of audio signals output from the volume control means to the eraser device is compressed to a predetermined value or less, so that the dynamic range of each content is made uniform. Can be.
  • the separation on the audibility of a plurality of voices is Yeon can be improved. Since dynamic range compression is an effective technique when environmental noise is large, such as in car stereos, it is useful in systems where multiple sounds are output simultaneously.
  • frequency control means for limiting the frequency band of a plurality of input audio signals a low-frequency range in which directivity control is difficult is removed, and a plurality of audio signals are output to the array speaker device.
  • the directivity of each of the plurality of sounds radiated from the array power device can be enhanced in accordance with the plurality of sound signals.
  • the radiated signals are radiated from the arraspy device in response to the plurality of audio signals.
  • Grating lobes and side lobes can be prevented from occurring in the directivity patterns of each of a plurality of sounds.
  • frequency control means for emphasizing the frequency band of a plurality of input audio signals, it is possible to emphasize a specific frequency band having good directivity controllability relative to the bass and treble ranges.
  • a plurality of audio signals are respectively divided into a plurality of frequency bands, the level is measured, and the level of each measured frequency band is weighted by a predetermined weight for each frequency band.
  • the separation can be expected to improve by adjusting the psychological hearing level.
  • the gain so that a plurality of audio signals have the same magnitude for each frequency band, the mutual masking effect of the plurality of audio signals can be more effectively exerted.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the audio output device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the audio output device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing input / output characteristics of a volume control circuit controlled by a gain control circuit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a usage form of the audio output device.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of a usage form of the audio output device.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a voice output device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram showing one example of a polar pattern. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the first embodiment.
  • the audio output device performs directivity control so that the first audio S1 and the second audio S2 have different directivities, similarly to the conventional audio output device.
  • SP array force to radiate voices S 1 and S 2
  • the level of the first voice signal ch O and the second voice signal ch 1 as the basis of voices S 1 and S 2 are equal.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the audio output device according to the first embodiment of the present invention.
  • the audio output device shown in FIG. 2 includes a measurement circuit 9 for measuring the level of the first audio signal ch 0, a measurement circuit 10 for measuring the level of the second audio signal ch 1,
  • Multiplier 2 (2-1—to multiply the output of 1 by a gain coefficient to adjust to a desired level
  • a delay circuit 3 that adds a delay time corresponding to the directivity desired to be achieved to the output signal of the volume control circuit 12, and a desired level obtained by multiplying the output of the delay circuit 3 by a gain coefficient.
  • Multiplier 4 (4 1 1 to 4—n) and the output signal of multiplier 2 Adder 5 (5-l to 5-n) for adding the output signal of the multiplier 4 and the output signal of the multiplier 4, an amplifier 6 (6-1 to 6-n) for amplifying the output signal of the adder 5, and an amplifier 6
  • a speaker unit 7 (7-1 to 7-n) driven by the control circuit and a directivity control device 8 for setting the delay time of the delay circuits 1 and 3 are provided.
  • the audio output device includes an array speaker device including delay circuits 1 and 3, multipliers 2 and 4, an adder 5, an amplifier 6, and a speaker unit 7, and a measurement circuit 9, 10 and a volume control.
  • This circuit is obtained by adding circuits 11, 12 and a gain control circuit 13.
  • the volume control circuits 11 and 12 and the gain control circuit 13 constitute a volume control means.
  • the measuring circuit 9 measures the level of the first audio signal ch0 as needed, and the measuring circuit 10 measures the level of the second audio signal ch1 as needed.
  • the measurement circuits 9 and 10 measure the levels of the audio signals ch0 and ch1 by detecting the peak hold / envelope with a time constant using the absolute value of the signal.
  • the gain control circuit 13 is based on the difference between the level of the audio signal ch0 measured by the measurement circuit 9 and the level of the audio signal ch1 measured by the measurement circuit 10, and is based on the difference in the arpeggiator (delay circuits 1 and 2). 3) Set the gain coefficients of the volume control circuits 11 and 12 so that the level of the audio signal chO and ch1 to be output to become equal.
  • the gain control circuit 13 outputs the level of the first audio signal ch0 measured by the measurement circuit 9. A gain coefficient corresponding to the difference between the bell and the level of the second audio signal ch1 measured by the measurement circuit 10 is output.
  • the input / output characteristics of the volume control circuits 11 and 12 are characteristics that reduce the level difference between the audio signals ch0 and ch1 output to the delay circuits 1 and 3.
  • FIG. 3 shows the input / output characteristics of the volume control circuits 11 and 12 controlled by the gain control circuit 13.
  • C0 is the input / output characteristic when the level difference between the audio signals chO and chl is zero
  • C1 is the input / output characteristic when the level difference is positive
  • C2 is the input / output characteristic when the level difference is negative.
  • the gain control circuit 13 reduces the gain coefficient set in the volume adjustment circuit 11 and increases the volume adjustment circuit. 1 Increase the gain coefficient set to 2. If the level of the audio signal ch0 and the level of the ch1 are changed from the same level to the level of the audio signal ch0, the level difference obtained by subtracting the level of the audio signal ch1 from the level of the audio signal ch0 is positive.
  • the input / output characteristic of the volume control circuit 11 changes from CO to C 1 in Fig. 3, and the level difference obtained by subtracting the level of the audio signal ch 0 from the level of the audio signal ch 1 is a negative value.
  • the characteristic of the volume control circuit 12 changes from C 0 to the characteristic of C 2.
  • the gain control circuit 13 increases the gain coefficient set in the volume adjustment circuit '11 1 and sets the volume adjustment circuit 1 Set to 2 Decrease the gain coefficient. If the level difference between the audio signals ch0 and ch1 input to the measurement circuits 9 and 10 changes, the gain coefficients set in the volume control circuits 11 and 12 also change. If the gain coefficient changes instantaneously according to the change in the difference, it will give an unnatural sense of hearing. Therefore, the gain control circuit 13 applies a certain time constant to the change in the level difference.
  • the volume control circuit 11 that changes the gain coefficient changes the first audio signal ch 0 by multiplying the input first audio signal ch 0 by the gain coefficient set by the gain control circuit 13. Adjust the level of 0 and output.
  • the volume adjustment circuit 12 multiplies the level of the second audio signal ch1 by multiplying the input second audio signal ch1 by the gain coefficient set by the gain control circuit 13. Adjust and output.
  • the first audio signal ch 0 that has passed through the volume adjustment circuit 11 is input to the delay circuit 1 and the first audio signal ch O for the number of loudspeakers to which the delay time has been added by the delay circuit 1 respectively.
  • Speaker unit 7— i (i 1,
  • the delay time added by the delay circuit 1 to the first audio signal supplied to the second audio signal is set to the first audio signal S1 corresponding to the first audio signal. Adjusted to focus. That is, the delay time of the delay circuit 1 is determined by the directivity control device 8 based on the position of the focal point and the positions of the speaker units 7-1 to 7-n in the same manner as in the conventional speaker system. Calculated for each unit and set in delay circuit 1.
  • the first audio signal ch O ′ to which the delay time has been added by the delay circuit 1 is used as a multiplier 2—;! ⁇ 2-n is adjusted to the desired level.
  • Each of the first audio signals ch O may be multiplied by a predetermined window function coefficient by multipliers 2-1 to 2-n.
  • the second audio signal ch 1 which has passed through the volume adjustment circuit 1 2 is a second audio signal chl 5 minutes speaker Interview knit number which is added the delay time respectively by the delay circuit 3.
  • the delay time added by the delay circuit 3 to the second audio signal is such that the second audio S2 corresponding to the second audio signal is directed to a different focus from the first audio S1. Is adjusted so that The second audio signal ch 1 ′ to which the delay time has been added by the delay circuit 3 is adjusted to a desired level by the multipliers 41 1 to 4-n.
  • the output of the adder 5-1 to 5-n is added to the output of the adder 5-1 to 5-n, and the output of the adder 5-1 to 5-n is amplified by the amplifier 6-1 to 6-n.
  • — 1 to 7 Sound is emitted from n.
  • the signals output from the speaker units 7-1 to 7-n interfere with each other in space to form a beam of the first sound S1 and a beam of the second sound S2.
  • the first sound S1 is directed to the first viewing position U1
  • the second sound S2 is directed to the second viewing position U2.
  • Fig. 4 shows an example of the usage of the audio output device. The example of FIG.
  • FIG. 4 shows an audio output device used in a system that simultaneously outputs video and audio of a plurality of contents (for example, a sports program and a news program). Images of multiple contents are displayed simultaneously in a multi-window. Each sound of a plurality of contents is emitted from the sound output device with different directivity. Thus, for example, a viewer on the left side of the room and a viewer on the right side of the room can hear different sounds.
  • FIG. 5 shows another example of the usage of the audio output device.
  • the example in FIG. 5 shows an audio output device used in a system that simultaneously outputs one video and two audios contained in one content.
  • An example of such content is bilingual broadcasting, and the audio output device emits the main sound and the sub sound with different directivities.
  • the gain coefficients of volume control circuits 11 and 12 are set so that the levels of audio signals ch0 and ch1 output to the array speaker device become equal, so that the volume is adjusted for each content. Then, no work is required.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a second embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the audio output device of the present embodiment shows a more specific example of the first embodiment.
  • the measurement circuit 9 of the present embodiment includes a rectifier circuit 101 and peak hold circuits 102 and 103.
  • the rectifier circuit 101 rectifies the input first audio signal ch0 to an absolute value.
  • the peak hold circuits 102 and 103 maintain the hold value when the value input from the rectifier circuit 101 is less than the current hold value, and maintain the input value when the input value exceeds the hold value.
  • the gain control circuit 13 includes the subtractors 107, 110, 113, 116, the gain tables 108, 111, 114, 117 and the low-pass filters 109, 112, 115, 1 It consists of 18 and adders 1 19 and 120.
  • the subtracter 107 calculates a level difference obtained by subtracting the output of the peak hold circuit 105 from the output of the peak horn circuit 102
  • the subtractor 110 subtracts the output of the peak hold circuit 106 from the output of the peak hold circuit 103.
  • the subtractor 113 calculates a level difference obtained by subtracting the output of the peak hold circuit 102 from the output of the peak hold circuit 105.
  • the subtractor 116 calculates the level difference from the output of the peak hold circuit 106 based on the output of the peak hold circuit 106. Calculate the level difference by subtracting the output of.
  • the gain tables 108, 111, 114, 117 the level difference of the audio signal and the gain coefficient are registered in advance in association with each other.
  • the gain tables 108, 111, 114, and 117 read and output gain coefficients corresponding to the level differences calculated by the subtracters 107, 110, 113, and 116, respectively.
  • the gain coefficients output from the gain tables 108 and 111 pass through the low-pass filters 109 and 112, respectively, and are calculated by the adder 119.
  • the gain coefficient after addition is set in the volume control circuit 11 You.
  • gain table 1 14 The gain coefficients output from 1 17 pass through low-pass filters 1 15 and 1 18 respectively, and are added by adder 120, and the added gain coefficient is set in volume adjustment circuit 12.
  • the mouth-pass filters 109, 1 12, 2, 5, and 1 18 allow the gain coefficient to change smoothly with an arbitrary time constant.
  • the time constant of the low-pass filter 109 is set shorter than the time constant of the low-pass filter 112.
  • the time constant of the low-pass filter 115 may be the same as the time constant of the low-pass filter 109, and the time constant of the mouth-pass filter 118 may be the same as the time constant of the mouth-pass filter 112.
  • volume control circuits 11 and 12 Operation of the volume control circuits 11 and 12 after the gain coefficient has been set, and an arra-spee device consisting of delay circuits 1 and 3, multipliers 2 and 4, adder 5, amplifier 6, and speaker unit 7. Is the same as in the first embodiment.
  • the time constants of the peak hold circuits 102 and 105 are shorter than the time constants of the peak hold circuits 103 and 106, and the low-pass filters 109 and 1 1
  • the time constant of 5 is set shorter than the time constant of the low-pass filter 1 1 2 and 1 18 and the gain coefficient to the volume control circuit 1 1 and 1 2 is added to the peak hold circuit, gain table, Are provided two at a time, and two time constants for volume adjustment are provided, so that a short-term change in the level difference between the first audio signal ch0 and the second audio signal ch1 It is possible to perform the volume adjustment and the volume adjustment according to the long-term change of the level difference at an arbitrary ratio. A shorter time constant is better to follow the instantaneous change in the level difference, but it is not good for the ear to change the volume as it is random. Thus, the balance between the volume adjustment according to the short-term change of the level difference and the volume adjustment according to the long-term change of the level difference can be appropriately set.
  • the volume adjustment circuit is designed so that the levels of the first audio signal ch0 and the second audio signal ch1 output to the array speaker device (delay circuits 1 and 3) are equal.
  • the gain coefficients of 11 and 12 are set, the gain coefficients may be set so that the level difference between the first audio signal ch0 and the second audio signal ch1 is constant.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a third embodiment of the present invention, and the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
  • the audio output device of the present embodiment uses a gain control circuit 13a instead of the gain control circuit 13 of FIG.
  • the gain control circuit 13a has a function of adding an arbitrary offset amount set by the viewer to the outputs of the subtracters 107, 110, 113, and 116 of the gain control circuit 13. It has been added. For example, if it is desired to increase only the first one quantitate the level of the audio signal ch 0 to the second audio signal c h 1 is the subtractor 1 1 3, 1 1 6 output by the offset generation circuit 1 2 1 And the offset amount is not added to the outputs of the subtracters 107, 110.
  • the volume adjustment circuit As a result, the level difference to which the offset amount has been added is input to the gain staples 114 and 117, so that the gain coefficients output from the gain tapes 114 and 117 become the second It is smaller than in the embodiment. Therefore, the volume adjustment circuit
  • the level of the second audio signal Is smaller than the first audio signal ch0 by an amount corresponding to the offset amount.
  • the level difference between the first audio signal chO and the second audio signal ch1 can always be kept constant.
  • subjective / psychological separation may be improved by adding a certain difference instead of matching the volume of each voice. For example, if a person who is not good at English listens to the Japanese main language of the bilingual language, it will not be disturbing even if the secondary audio is heard a little loud. It can be a hindrance in Japanese. Therefore, reducing the volume of Japanese in the main voice can make listening in English easier.
  • the viewer when it is easier to hear the difference in the sound volume of each sound, the viewer sets a desired sound volume difference (offset amount) to the sound output device.
  • the gain control circuit 13a adds an offset amount to an input of the gain table for a gain table corresponding to a sound specified by the viewer to reduce the volume.
  • the viewer can make a desired difference in the volume of each sound.
  • the time constant corresponding to the short-term change of the level difference between the first audio signal ch0 and the second audio signal ch1, and the long-term change of the level difference are described.
  • the sound volume of the audio signals chO and ch1 is adjusted based on the corresponding time constant, the time constant may be one.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the components are denoted by the same reference numerals.
  • the audio output device according to the present embodiment includes a delay circuit
  • the measurement circuit 9, 10, the volume control circuit 11, 12, and the gain control circuit 14, 1, 5 are added to the arrestee force device consisting of 1, 3, multipliers 2, 4, adder 5, amplifier 6, and speaker unit 7. And Jtl.
  • the volume control circuits 11 and 12 and the gain control circuits 14 and 15 constitute compression means.
  • the operation of the measuring circuits 9 and 10 is the same as in the first embodiment.
  • the time constant (release time) that determines the hold period of the peak hold circuits 126 and 128 is longer than the time constant (attack time) of the low-pass filter of the gain control circuit described later, and is, for example, several milliseconds to several seconds.
  • the gain control circuit 14 determines the dynamic range of the first audio signal ch0 to be output to the delay circuit 1 (the maximum sound level and the minimum sound level).
  • the gain coefficient of the volume adjustment circuit 11 is set so that the difference (between difference) is equal to or less than a predetermined value.
  • the gain control circuit 1 5 the second based on the level audio signal c h 1, the second dynamic range of the audio signal ch 1 to be output to the delay circuit 3 measured by the measurement circuit 1 0
  • the gain coefficient of the volume adjustment circuit 12 is set so as to be equal to or less than the predetermined value.
  • the gain control circuits 14 and 15 have gain tapes ⁇ ⁇ ⁇ 29 and 131, respectively, in which the audio signal levels and gain coefficients are registered in association with each other. The corresponding gain coefficient is read out and output. According to the gain table, the gain control circuits 14, 15 set a large gain coefficient at a level below a certain threshold, and set a small gain coefficient at a level higher than the threshold, and so on. Set the gain coefficient to reduce the dynamic range.
  • the gain coefficients output from the gain tables 12 9 and 13 1 pass through the low-pass filters 130 and 13 2 and are set in the volume control circuits 11 and 12. It is.
  • the time constant (attack time) of the one-pass filter whose gain coefficient follows as the level increases is, for example, several / isec to lsec.
  • the input / output characteristics of the volume control circuits 11 and 12 are characteristics that compress the dynamic range of the audio signals ch0 and chi output from the volume control circuits 11 and 12 to the delay circuits 1 and 3. .
  • FIG. 9 shows the input / output characteristics of the volume control circuits 11 and 12 controlled by the gain control circuits 14 and 15.
  • C3 is the input / output characteristic when the dynamic range of the audio signal is not compressed
  • C4 is the input / output characteristic when the dynamic range of the audio signal is compressed as in the present embodiment.
  • the gain coefficient set in the volume adjustment circuits 11 and 12 also changes.
  • the gain control circuits 14 and 15 are configured so that the gain coefficient changes with a certain time constant with respect to the level change. Operation of the volume control circuits 11 and 12 after the gain coefficient has been set, and an arraspy device consisting of delay circuits 1 and 3, multipliers 2 and 4, adder 5, amplifier 6, and speaker unit 7. Is the same as in the first embodiment. As described above, according to the present embodiment, the gain coefficients of volume control circuits 11 1 and ⁇ 2 are set such that the dynamic range of audio signals ch 0 and ch 1 output to the array speaker device is equal to or smaller than a predetermined value.
  • the dynamic range for each content can be aligned. Also, when the target sound is low volume, it is buried in other voices, making the target sound inaudible or the target sound being loud. This can alleviate the problem of obstructing the viewing of other sounds and making other sounds inaudible. Therefore, in the present embodiment, the separation of the audio signals ch0 and ch1 in terms of audibility can be improved, and the viewer can hear each of the sounds that he / she wants to view.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
  • the audio output device of the present embodiment is configured such that a frequency band of an audio signal is input to an input of an arraspy force device including delay circuits 1 and 3, multipliers 2 and 4, an adder 5, an amplifier 6, and a speaker unit 7.
  • Band pass filters 16 and 17 are provided as frequency control means for limiting.
  • the first audio signal ch O is input to the band-pass filter 16, and the second audio signal chi is input to the band-pass filter 17.
  • Audio signal ch O, ch 1 respectively receive the band-limited by the band-pass filter 1 6, 1 7, example, several hundred H Z or lower frequency components and the number k H Z higher high frequency components are suppressed.
  • the operation of the ALS apparatus including the delay circuits 1 and 3, the multipliers 2 and 4, the adder 5, the amplifier 6, and the speaker unit 7 is the same as that of the first embodiment.
  • this band matches the band, this band is emphasized relatively to the bass and treble ranges, improving the clarity of human words and making it easier to concentrate on the voice of the desired content. It can be expected that the separation will be improved psychologically.
  • an equalizer enhancement means that emphasizes the level of a frequency band having good directivity controllability may be used instead of the bandpass filter. As a result, the same effect as when a bandpass filter is used can be obtained. Further, if the characteristics of the pan-pass filter and the equalizer are optimized for each voice, a better effect can be expected.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
  • Band-pass filters 18-1, 18 -2, 19-1, 19 -2 and measurement circuit 9-11, 9 -2, 10-1, 10 -2 constitute measurement means are doing.
  • the bandpass filter 18-1 extracts, for example, a middle or high frequency range of several kHz or more from the first audio signal ch0, and the bandpass filter 18-2 extracts a low frequency range lower than this.
  • the band-pass filter 191-1 extracts a middle and high range from the second audio signal ch1
  • the band-pass filter 191-2 extracts a low range.
  • the measuring circuits 9-1 1 and 9-1 2 measure the level of the mid-high range and low range of the audio signal ch0 as needed, respectively, and the measuring circuits 10-1 and 10-2 respectively measure the level of the audio signal ch1. Measure the treble and bass levels.
  • the gain control circuit 13b weights the level of each frequency band measured by the measuring circuit 9-11, 9-2, 10-0, 1 0-2 with the weight for each preset frequency band. Then, the levels of the weighted frequency bands are combined for each audio signal, and the levels of the audio signals ch O and chi are obtained.
  • the gain control circuit 1 3 b is based on the difference between the level of the audio signal ch0 and the level of the audio signal ch1 determined in this way, and the level of the audio signals ch0 and ch1 output to the delay circuits 1 and 3 is equal.
  • Set the gain coefficients of the volume adjustment circuits 11 and 12 so that The weight for each frequency band is determined according to the difference in perceptual sensitivity for each band of the viewer.For example, the weight is set so that it increases in the midrange of several kHz with high perceptual sensitivity and decreases in the low range. ing.
  • audio signals ch0 and ch1 are each divided into a plurality of frequency bands, the level is measured, and the level of each measured frequency band is weighted by the weight for each frequency band.
  • the gain coefficients of the volume control circuits 11 and 12 are set based on the weighted level of each frequency band.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of an audio output device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the same components as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals.
  • the volume control circuit 1 1—1, 1 1—2, 1 2—1, 1 2—2, the adders 20 and 21 and the gain control circuit 13c constitute volume control means.
  • the gain control circuit 13 c of the present embodiment is provided for each of the frequency bands of the audio signals ch 0 and ch 1 measured by the measurement circuit 91, 9-2, 10-1, and 10-2.
  • the delay circuit 1 the audio signal and outputs to 3 C h 0 and volume adjustment circuit so that the level of ch 1 equals 1 1 one 1, 1 1 one 2, 1 2 1, 1 2 Set the gain coefficient of 2 for each frequency band.
  • the volume control circuit 1 1 1 1 and 1 1 1 2 use the band-pass filter 18 1, 1 8 to apply the gain coefficient for the middle and high range and the gain coefficient for the low range set by the gain control circuit 13 c. — Multiply the middle / high range and low range of the audio signal ch O input from 2 to adjust the middle / high range and low range of the audio signal ch 0 and output.
  • the gain coefficient is adjusted so that the levels of audio signals ch0 and chl are equal for each frequency band, so that the mutual masking effect of sound signal ch0 and ch1 is more effectively achieved.
  • the separation can be expected to improve.
  • the frequency band of the audio signal is divided into two, but it goes without saying that the frequency band may be divided into three or more.
  • the level is measured on the input side of the volume adjustment circuits 11 and 12. However, the output side of the volume adjustment circuits 11 and 12 is measured. Then, the level of the audio signals ch0 and ch1 may be measured by the measurement circuit, and the measurement result may be fed back to the gain control circuit.
  • two audio signals chO and chhi are processed, but it goes without saying that three or more audio signals can be similarly processed.
  • the present invention can be applied to a system that simultaneously radiates a plurality of sounds with different directivities.

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Abstract

音声出力装置は、少なくとも二つの音声信号のレベルを測定する測定回路と、測定回路で測定されたレベルに基づき、それぞれの音声信号のレベルが等しくなるように音量調整する音量調整手段（音量調整回路およびゲイン制御回路）と、音量調整手段から出力された音声信号に応じた音声をそれぞれ異なる指向性で放射するアレースピーカ装置（遅延回路、乗算器、加算器、アンプおよびスピーカユニット）とを有する。

Description

明細書
音声出力装置
技術分野
本発明は、 複数の音声をそれぞれ異なる指向性で同時に放射する音声出力装 置に関するものである。 背景技術
プラズマテレビジョンの低価格化に代表されるように、 一般家庭のテレビジ ヨン受像機は大画面化している。 プラズマテレビジョン受像機には、 大画面、 特にワイド画面を使ったテレビジョンの多様性として、 画面を 2分割して異な る番組 （コンテンツ） を同時に見られるようにした機能を持つものが多くある。 このとき、 映像に関しては、 画面上にマルチウィンドウで映し出されたものの うち、 見たいものに注視するのは簡単だが、 音声を普通に同時出力してしまう と、 聞きたいものだけ選別するのはほとんど不可能である。 このため、 2画面 分割機能を持つテレビジョン受像機では、 第 1のコンテンッの音声をスピー力 から出力し、 第 2のコンテンツの音声をイヤホンから出力するようにしている。 し力 し、 このようなテレビジョン受像機の場合、 第 2のコンテンツを視聴する 視聴者は、 常にイヤホンを使用しなければならず、 使い勝手が悪いという問題 がある。 そこで、 複数の音声がそれぞれ異なる指向性を持つように指向性制御して音 声を出力する音声出力装置が提案されている （例えば、 特許文献 1参照） 。 こ の音声出力装置では、 音声の指向性制御にァレースピー力を使うことを提案し ている。 アレースピーカは、 指向性の制御性が良く、 同時に複数の音声を異な る指向性で出力できるという特長を持っている。 最近、 ディジタルアンプや小 型フルレンジスピーカといったアレースピーカの基盤技術が進歩しており、 遅 延ゃ信号処理といったディジタル処理回路も安価になっているため、 音声の指 向性制御にァレースピー力を使うことは有効である。 ここで、 指向性制御に有効である、 古くから知られている遅延アレー方式の アレースピーカの原理を図 13を使って説明する。 多数の小型スピーカ 201 一 1〜201— 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 201— 1〜20 1一 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 13の破線で示すような仮想のスピー力 202— 1〜 202— ηを配置す ることを考える。 これら仮想のスピーカ 202— 1〜202— ηから焦点 Ρま での距離は全て Lであるから、 各スピーカ 202— 1~202— η力 ら放射さ れる音声は焦点 Ρに同時に到達する。 . 実際のスピーカ 201— 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、 スピー力 201— iとこれに対応する仮 想のスピー力 202— iとの間の距離に応じた遅延 （時間差） をスピーカ 20 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 202— 1〜202— 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 201— 1〜201— 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に向かって音波 ビームを放出するような指向性分布が得られる。 特許文献 1 ：特開平 1 1—027604号公報 以上のように、 遅延アレー方式のアレースピーカは、 遅延時間の変更のみで 音声の指向方向を任意に動かすことが可能であり、 同時に複数の音声を異なる 指向性で出力できるという特長を持っているが、 このようなアレースピーカを 用いる特許文献 1の音声出力装置の場合、 実用上問題となる点がいくつかある。 図 1 4にシミュレーションによるポーラ一パターンの 1例を示す。 このシミ ュレーションは、 実用的なァレー全幅約 1 mの直線配置ァレースピー力により、 正面に焦点を結んだ場合であり、 図 1 4の上方が正面である。 図 1 4のシミュ レーシヨンの例によれば、 聴感感度の高い 2 k H zの音に関して、 アレースピ 一力から 2 mの位置において指向性の中心方向とそれから 3 0 ° 離れた方向で 2 0 d Bの音圧差を実現できることが分かる。 この音圧差により、 指向性の中 心方向にいる視聴者には、 コンテンツの音声が適度な音量で聞こえ、 他の位置 にいる別の視聴者には、 同じコンテンツの音声が小さい音量で聞こえる。 特許 文献 1の音声出力装置のように複数の音声を異なる指向性で出力する場合、 各 視聴者にとっては、 自分が聞きたいコンテンツの適度な音量の音声と、 それ以 外のコンテンツの小音量の音声 （妨害音） とが混ざって聞こえることになる。 特許文献 1の音声出力装置で重要なことは、 聞きたいコンテンッの音声に比 ベて、 それ以外のコンテンツの音声が十分小さい音量になることである。 この ような音圧差があれば、 聴感上の特性であるマスキング効果と音響心理学の特 性であるカクテルパーティ一効果とが目的の音声の聞き取りを利するように働 くため、 視聴者は、 複数の音声の中から目的のコンテンツの音声を聞き取るこ とができる。 しかしながら、 ァレースピー力に入力される複数の音声信号の絶対音量が大 きく異なる場合、 アレースピーカの指向性制御によって実現した前記音圧差が 相殺される可能性がある。 目的のコンテンツとそれ以外のコンテンツの音圧差 が不十分になると、 他のコンテンツの音が気になり、 最悪の場合には目的のコ ンテンッの音声を聞き取ることができなくなる。 目的のコンテンツとそれ以外 のコンテンツの音圧差が不十分になる理由としては、 主に 2つの理由が考えら れる。 第 1の理由は、 コンテンツごとに音声の録音レベルが異なることである。 コ ンテンッごとに音声の録音レベルが異なることは当然なので、 各コンテンツの 音量は、 音声出力装置のボリュームにより最適値 （聴感上のセパレーシヨンが それぞれの視聴者位置で最良となる値） に設定される。 しかしながら、 あるコ ンテンッの再生中にボリュームを最適値に設定したとしても、 他のコンテンツ の再生においてはこのボリューム設定が不適切な場合があり、 このような不適 切なポリユーム設定がなされている場合には、 目的のコンテンツと別のコンテ ンッの音圧差が不十分になり、 聴感上のセパレーシヨンが悪化する。 目的のコ ンテンッの音声の聞き取りを良好にするためには、 コンテンツ毎にボリューム を調整しなければならない。 第 2の理由は、 コンテンツの音量が随時変化することである。 例えば、 目的 のコンテンツで無音部分が続いているときに、 別のコンテンツで大音量の爆発 音等が再生されると、 この音量変化により、 目的のコンテンツと別のコンテン ッの音圧が逆転してしまう。 また、 聴感上のセパレーシヨンに影響を与える別の問題として、 広い音声周 波数帯域に対して指向性制御を行うことが難しいという問題がある。 遅延ァレ 一を例にとってみると、 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、 高音域は強い指向性、 低音域は弱い指向性となる。 図 1 4を参照すれば、 周波数により指向性が変わってしまうのが分かる。 低音 域は指向性が弱くなり、 セパレーシヨンの確保が困難である。 一方、 遅延ァレ 一のスピーカュ-ット間のピッチより短い波長となる高音域では、 指向性パタ ーンにグレーティングロブが発生し、 それより長い波長でも、 指向性パターン にサイドロブが発生するため、 これらのグレーティングロブやサイドロブが聴 感上のセパレーションを悪化させる可能性があった。 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、 複数の音声をそれぞ れ異なる指向性で同時に放射するシステムにおいて、 各視聴者が各々の視聴し たい音声を他の音声から分離して良好に聞き取ることができる音声出力装置、 すなわち複数の音声の聴感上のセパレーションを向上させることができる音声 出力装置を提供することを目的とする。
この発明は、 上記の課題を解決するための手段として、 以下の構成を備え ている。
( 1 ) 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、
この測定手段で測定されたレベ^^に基づきゲイン調整して、 複数の音声信号 を等しい大きさで出力する音量調整手段と、
この音量調整手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそれ ぞれ異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有することを特徴とする 音声出力装置。
( 2 ) ( 1 ) 記載の音声出力装置において、 前記測定手段は、 前記複数の音声信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分けて レベルを測定し、
前記音量調整手段は、 前記測定された各周波数帯域のレベルを予め設定され た周波数帯域毎の重みにより重み付けして、 重み付けした各周波数帯域のレべ ルに基づきゲイン調整して、 複数の音声信号を等しい大きさで出力することを 特徴とする音声出力装置。
( 3 ) ( 1 ) 記載の音声出力装置において、
前記測定手段は、 前記複数の音声信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分けて レベルを測定し、
前記音量調整手段は、 前記測定された各周波数帯域のレベルに基づき、 周波 数帯域毎に前記複数の音声信号が等しい大きさとなるようにゲイン調整して出 力することを特徴とする音声出力装置。
( 4 ) 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、 この測定手段で測定されたレベルに基づきゲイン調整して、 前記複数の音声 信号のうち視聴者によって指定された少なくとも 2つの音声信号間のレベル差 を一定として複数の音声信号を出力する音量調整手段と、
この音量調整手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそれ ぞれ異なる指向性で放射するアレースピーカ装置とを有することを特徴とする 音声出力装置。
( 5 ) 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、 この測定手段で測定されたレベルに基づき、 前記複数の音声信号のダイナミ ックレンジを所定値以下に圧縮して、 ダイナミックレンジ圧縮後の複数の音声 信号を出力する圧縮手段と、
この圧縮手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそれぞれ 異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有することを特徴とする音声 出力装置。
( 6 ) 入力された複数の音声信号の周波数帯域を制限または強調する周波数 制御手段と、
この周波数制御手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそ れぞれ異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有することを特徴とす る音声出力装置。
( 7 ) 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定回路と、
前記測定回路で測定されたレベルを参照し、 それぞれの音声信号に対 してゲイン係数を設定するゲイン制御回路と、
設定されたゲイン係数を基に音声信号のレベルを調整する音量調整回 路と、
レベル調整された複数の音声信号が入力され、 複数の音声信号に応じ た複数の音声をそれぞれ異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有す る音声出力装置。
( 8 ) ( 7 ) の音声出力装置であって、 前記ゲイン制御装置は入力された複数 の音声信号のレベルが互いに略等しくなるようにゲイン係数を設定する。
( 9 ) ( 7 ) の音声出力装置であって、 前記ゲイン制御装置は、 前記測定回路 で測定されたレベルのうち少なくとも一つに一定量のオフセット量を加算する オフセット発生回路を含む ,
(10) (7) の音声出力装置であって、 前記ゲイン制御装置は、 前記アレー スピーカ装置に入力される複数の音声信号のダイナミックレンジが所定値以下 となるようにゲイン係数を設定する。
(11) (7) の音声出力装置はさらに複数の音声信号が入力され、 音声信号 の周波数帯域を制限するバンドパスフィルタを含む。
(12) (1 1) の音声出力装置であって、 前記バンドパスフィルタにより周 波数帯域が制限された音声信号は前記測定回路に出力される。
(13) (1 1) の音声出力装置であって、 前記バンドパスフィルタにより周 波数帯域が制限された音声信号は前記音量調整回路に出力される。
(14) (13) の音声出力装置であって、 前記バンドパスフィルタにより周 波数帯域が制限された音声信号は前記音量調整回路に出力される。 本発明によれば、 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、 測定手段で測定されたレベルに基づきゲイン調整して、 複数の音声信号を等し い大きさで出力する音量調整手段とを設けることにより、 音量調整手段からァ レースピーカ装置に出力する複数の音声信号のレベルが等しくなるように音量 調整するので、 コンテンツ毎にボリュームを調整するといつた作業が不要とな る。 また、 目的の音声が小音量になったときに別の音声に埋もれてしまい、 目 的の音声が聞こえなくなるという問題を緩和することができる。 したがって、 本発明によれば、 複数の音声の聴感上のセパレーシヨンを向上させることがで きるので、 視聴者が各々の視聴したい音声を良好に聞き取ることができ、 複数 の音声をそれぞれ異なる指向性で同時に放射する音声出力装置を実用に供する ことが可能となる。 また、 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、 測定手段 で測定されたレベルに基づきゲイン調整して、 前記複数の音声信号のうち視聴 者によって指定された少なくとも 2つの音声信号間のレベル差を一定として複 数の音声信号を出力する音量調整手段とを設けることにより、 音量調整手段か らアレースピーカ装置に出力する複数の音声信号のうち視聴者によって指定さ れた少なくとも 2つの音声信号間のレベル差が一定となるように音量調整する ことで、 コンテンツの周波数帯域の違いや、 言語の違いによる促音、 撥音の比 率の違いなど、 ボリューム以外の聴感特性上、 聴感心理学上の違いが大きいコ ンテンッ間において主観的■心理的なセパレーションを向上させることができ る。 また、 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、 測定手段 で測定されたレベルに基づき、 前記複数の音声信号のダイナミックレンジを所 定値以下に圧縮して、 ダイナミックレンジ圧縮後の複数の音声信号を出力する 圧縮手段とを設けることにより、 音量調整手段からァレースピー力装置に出力 する複数の音声信号のダイナミックレンジを所定値以下に圧縮するので、 コン テンッ毎のダイナミックレンジを揃えることができる。 また、 ダイナミックレ ンジを圧縮することで、 目的の音声が小音量であるため他の音声に埋もれたり、 目的の音声が大音量であるため他の音声を妨害するといつた問題を緩和するこ とができる。 したがって、 本発明によれば、 複数の音声の聴感上のセパレーシ ヨンを向上させることができる。 ダイナミックレンジの圧縮は、 カーステレオ のように、 環境雑音が大きいときに効果的な技術であるので、 複数音声が同時 出力されるシステムにおいて有用である。 また、 入力された複数の音声信号の周波数帯域を制限する周波数制御手段を 設けることにより、 指向性制御の困難な低音域を除去した上でアレースピーカ 装置に複数の音声信号を出力することで、 この複数の音声信号に応じてアレー スピー力装置から放射される複数の音声の各々の指向性を強めることができる。 指向性パターンのグレーティングロブやサイドロブの発生要因となる高音域を 除去した上でァレースピー力装置に複数の音声信号を出力することで、 この複 数の音声信号に応じてァレースピー力装置から放射される複数の音声の各々の 指向性パターンにグレーティングロブやサイドロブが発生することを防止でき る。 あるいは、 入力された複数の音声信号の周波数帯域を強調する周波数制御 手段を設けることにより、 指向性の制御性の良い特定の周波数帯域を低音域や 高音域に対して相対的に強調することができるので、 複数の音声の聴感上のセ パレーションおよび心理的なセパレーションを向上させることができる。 また、 複数の音声信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分けてレベルを測定し、 測定した各周波数帯域のレベルを予め設定された周波数帯域毎の重みにより重 み付けして、 重み付けした各周波数帯域のレベルに基づき複数の音声信号のゲ ィン調整を行うことにより、 心理的な聴感レベルを合わせることで、 セパレー ションの向上が期待できる。 また、 周波数帯域毎に複数の音声信号が等しい大きさとなるようにゲイン調 整することで、 複数の音声信号の互いのマスキング効果をより有効に作用させ ることができ、 セパレーシヨンの向上が期待できる 図面の簡単な説明
図 1は本発明の第 1の実施の形態の音声出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の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロッ ク図である。
図 3は本発明の第 1の実施の形態においてゲイン制御回路によって制御さ れる音量調整回路の入出力特性を示す図である。
図 4は音声出力装置の使用形態の 1例を示す図である。
図 5は音声出力装置の使用形態の他の例を示す図である。
図 6は本発明の第 2の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロッ ク図である。
図 7は本発明の第 3の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すブロッ ク図である。
図 8は本発明の第 4の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプ口ッ ク図である。
図 9は本発明の第 4の実施の形態においてゲイン制御回路によって制御さ れる音量調整回路の入出力特性を示す図である。
図 1 0は本発明の第 5の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロ ック図である。
図 1 1は本発明の第 6の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロ ック図である。
図 1 2は本発明の第 7の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロ ック図である。 図 1 3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 4はポーラ一パターンの 1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。 図 1は 第 1の実施の形態の原理を説明するための図である。
本実施の形態の音声出力装置は、 従来の音声出力装置と同様に、 第 1の音声 S 1と第 2の音声 S 2とがそれぞれ異なる指向性を持つように指向性制御して アレースピーカ装置 S P array 力 ら音声 S 1， S 2を放射する力 このとき音 声 S 1 , S 2の基となる第 1の音声信号 c h Oと第 2の音声信号 c h 1のレべ ルが等しくなるように音量調整して、 アレースピーカ装置 S P array に音声信 号 c h O， c h iを入力する。 図 2は本発明の第 1の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロック 図である。 図 2の音声出力装置は、 第 1の音声信号 c h 0のレべ を測定する 測定回路 9と、 第 2の音声信号 c h 1のレベルを測定する測定回路 1 0と、 第
1の音声信号 c h 0のレベルを調整する音量調整回路 1 1と、 第 2の音声信号 c h 1のレベルを調整する音量調整回路 1 2と、 音量調整回路 1 1 , 1 2のゲ イン係数を設定するゲイン制御回路 1 3と、 音量調整回路 1 1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— 1〜
2— n ) と、 音量調整回路 1 2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 1 ~ 4— n ) 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- l~5 -n) と、 加算器 5の出力信号を増幅するアンプ 6 (6— 1〜6— n) と、 アンプ 6によって駆 動されるスピーカユニット 7 (7— 1〜7— n) 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。 本実施の形態の音声出力装置は、 遅延回路 1， 3と乗算器 2， 4と加算器 5 とアンプ 6とスピーカュニット 7とからなるアレースピーカ装置に、 測定回路 9, 1 0と音量調整回路 1 1, 1 2とゲイン制御回路 1 3とを付加したもので ある。 音量調整回路 1 1, 1 2とゲイン制御回路 1 3とは、 音量調整手段を構 成している。 次に、 本実施の形態の音声出力装置の動作について説明する。 第 1の音声信 号 c h 0は、 測定回路 9と音量調整回路 1 1に入力され、 第 2の音声信号 c h 1は、 測定回路 10と音量調整回路 1 2に入力される。
測定回路 9は、 第 1の音声信号 c h 0のレベルを随時測定し、 測定回路 1 0 は、 第 2の音声信号 c h 1のレベルを随時測定する。 測定回路 9， 1 0は、 信 号の絶対値を使って、 時定数を持ったピークホールドゃエンベロープ検出等に より、 音声信号 c h 0， c h 1のレベルを測定する。 . ゲイン制御回路 1 3は、 測定回路 9で測定された音声信号 c h 0のレベルと 測定回路 10で測定された音声信号 c h 1のレベルとの差に基づき、 ァレース ピー力装置 （遅延回路 1， 3) に出力する音声信号 c h Oと c h 1のレべ が 等しくなるように音量調整回路 1 1, 1 2のゲイン係数を設定する。 ゲイン制御回路 1 3は、 測定回路 9で測定された第 1の音声信号 c h 0のレ ベルと測定回路 1 0で測定された第 2の音声信号 c h 1のレベルとの差に応じ たゲイン係数を出力する。 音量調整回路 1 1， 1 2の入出力特性は、 遅延回路 1 , 3に出力する音声信号 c h 0と c h 1のレベル差を減ずる特性である。 ゲ イン制御回路 1 3によって制御される音量調整回路 1 1 , 1 2の入出力特性を 図 3に示す。 図 3において、 C 0は音声信号 c h Oと c h lのレベル差が零の ときの入出力特性、 C 1はレベル差が正のときの入出力特性、 C 2はレベル差 が負のときの入出力特性である。 ゲイン制御回路 1 3は、 第 2の音声信号 c h 1に対して第 1の音声信号 c h 0のレベルが大きい場合、 音量調整回路 1 1に設定するゲイン係数を小さくす ると共に、 音量調整回路 1 2に設定するゲイン係数を大きくする。 音声信号 c h 0と c h 1のレベルが等しい状態から音声信号 c h 0のレベルが大きい状態 に変化したとすれば、 音声信号 c h 0のレベルから音声信号 c h 1のレベルを 減算したレベル差は正の値に変化するので、 音量調整回路 1 1の入出力特性は 図 3の C Oから C 1の特性に変わり、 音声信号 c h 1のレベルから音声信号 c h 0のレベルを減算したレベル差は負の値に変化するので、 音量調整回路 1 2 の特性は C 0から C 2の特性に変わる。 第 2の音声信号 c h 1に対して第 1の 音声信号 c h 0のレベルが小さい場合、 ゲイン制御回路 1 3は、 音量調整回路' 1 1に設定するゲイン係数を大きくすると共に、 音量調整回路 1 2に設定する ゲイン係数を小さくする。 測定回路 9 , 1 0に入力される音声信号 c h 0と c h 1のレべノレ差が変化す れば、 音量調整回路 1 1 , 1 2に設定されるゲイン係数も変化するが、 レべノレ 差の変ィヒに応じてゲイン係数が瞬時に変化すると、 聴感上不自然な感じを与え る。 そこで、 ゲイン制御回路 1 3は、 レべノレ差の変化に対して、 ある時定数で ゲイン係数が変化するようにしている 音量調整回路 1 1は、 ゲイン制御回路 1 3によって設定されたゲイン係数を 入力された第 1の音声信号 c h 0に乗算することにより、 第 1の音声信号 c h 0のレベルを調整して出力する。 同様に、 音量調整回路 1 2は、 ゲイン制御回 路 1 3によって設定されたゲイン係数を入力された第 2の音声信号 c h 1に乗 算することにより、 第 2の音声信号 c h 1のレベルを調整して出力する。 音量調整回路 1 1を通過した第 1の音声信号 c h 0は、 遅延回路 1に入力さ れ、 遅延回路 1によりそれぞれ遅延時間が付加されたスピーカュ-ット数分の 第 1の音声信号 c h O ' となる。 スピーカユニット 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が付加する 遅延時間は、 第 1の音声信号に応じた第 1の音声 S 1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の遅延時間は、 従来のァレ 一スピーカ装置と同様に、 焦点の位置と各スピーカュニット 7— 1〜7— 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により遅延時間が付加された第 1の音声信 号 c h O ' は、 乗算器 2— ;！〜 2— nにより所望のレベルに調整される。 第 1 の音声信号 c h O， 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。 同様に、 音量調整回路 1 2を通過した第 2の音声信号 c h 1は、 遅延回路 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第 2の音声信号 c h l 5 となる。 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、 第 2の音声信号に応じた第 2の音声 S 2が第 1の音声 S 1と異なる焦点に向か うように調整される。 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 c h 1 ' は、 乗算器 4一 l〜4— nにより所望のレベルに調整される。 続いて、 乗算器 2— 1〜2— nの出力と乗算器 4一;！〜 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によって增幅し、 スピーカュニット 7— 1〜7— nから音声を放射 する。 各スピーカユニット 7— 1〜7— nから出力された信号は、 空間で干渉 しあって、 第 1の音声 S 1のビームと第 2の音声 S 2のビームとを形成する。 図 1に示したように、 第 1の音声 S 1は第 1の視聴位置 U 1に向力い、 第 2の 音声 S 2は第 2の視聴位置 U 2に向かう。 図 4に音声出力装置の使用形態の 1例を示す。 図 4の例は、 複数のコンテン ッ （例えばスポーツ番組とニュース番組） の映像および音声を同時に出力する システムで使用される音声出力装置を示している。 複数のコンテンツの映像は マルチウィンドウで同時に表示される。 複数のコンテンツの各音声は、 音声出 力装置からそれぞれ異なる指向性を持たせて放射される。 これにより、 例えば 部屋の左側にいる視聴者と部屋の右側にいる視聴者とは、 それぞれ異なる音声 を聴くことができる。 図 5に音声出力装置の使用形態の他の例を示す。 図 5の例は、 1つのコンテ ンッに含まれる 1つの映像および 2つの音声を同時に出力するシステムで使用 される音声出力装置を示している。 このようなコンテンツの例としては二力国 語放送があり、 音声出力装置は主音声と副音声にそれぞれ異なる指向性を持た せて放射する。 これにより、 部屋の左側にいる視聴者は例えば主音声を聴くこ とができ、 部屋の右側にいる視聴者は例えば副音声を聴くことができる。 本実施の形態によれば、 アレースピーカ装置に出力する音声信号 c h 0と c h 1のレベルが等しくなるように音量調整回路 1 1， 1 2のゲイン係数を設定 するので、 コンテンツ毎にボリュームを調整するといつた作業が不要となる。 また、 目的のコンテンツの音声が小音量となったときに別のコンテンッの耷声 に埋もれてしまい、 目的の音声が聞こえなくなるという問題を緩和することが できる。 したがって、 本実施の形態では、 音声信号 c h 0と c h 1の聴感上の セパレーシヨンを向上させることができ、 視聴者が各々の視聴したい音声を良 好に聞き取ることができる。 第 2の実施の形態
次に、 本発明の第 2の実施の形態について説明する。 図 6は本 明の第 2の 実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロック図であり、 図 1と同一の 構成には同一の符号を付してある。 本実施の形態の音声出力装置は、 第 1の実 施の形態のより具体的な例を示すものである。 本実施の形態の測定回路 9は、 整流回路 1 0 1とピークホールド回路 1 0 2， 1 0 3とからなる。 整流回路 1 0 1は、 入力された第 1の音声信号 c h 0を絶 対値に整流する。 ピークホールド回路 1 0 2 , 1 0 3は、 整流回路 1 0 1から 入力された値が現在のホールド値以下の場合にはホールド値を維持し、 入力値 がホールド値を超える場合には入力値を新しいホールド値とするといつたよう に、 現在までの入力値のうち最も大きい値を保持して出力するものである。 入 力値がホールド値以下の状態が続くと、 任意の時定数でホールド値は徐々に低 下する。 ピークホールド回路 1 0 2の時定数は、 ピークホールド回路 1 0 3の 時定数より短く設定されている。 同様に、 測定回路 10は、 整流回路 104とピークホールド回路 105， 1 06とからなる。 ピークホールド回路 105, 106の時定数は、 それぞれピ ークホーノレド回路 102， 103の時定数と同じでよい。 次に、 ゲイン制御回路 1 3は、 減算器 107， 1 10， 1 1 3， 1 16とゲ インテーブル 108， 1 1 1， 1 14, 1 17とローパスフィルタ 109， 1 12， 1 15， 1 18と加算器 1 19， 120とからなる。 減算器 107は、 ピークホーノレド回路 102の出力からピークホールド回路 105の出力を減算したレベル差を算出し、 減算器 1 10は、 ピークホールド 回路 103の出力からピークホールド回路 106の出力を減算したレベル差を 算出し、 減算器 1 13は、 ピークホールド回路 105の出力からピークホール ド回路 102の出力を減算したレベル差を算出し、 減算器 1 16は、 ピークホ 一ノレド回路 106の出力からピークホーノレド回路 103の出力を減算したレべ ル差を算出する。 ゲインテーブル 108， 1 1 1， 1 14, 117には、 音声信号のレベル差 とゲイン係数とが対応付けて予め登録されている。 ゲインテーブル 108， 1 1 1, 1 14， 1 17は、 それぞれ減算器 107， 1 10， 1 1 3， 1 16で 算出されたレベル差に応じたゲイン係数を読み出して出力する。 ゲインテーブル 108, 1 1 1から出力されたゲイン係数は、 それぞれロー パスフィルタ 109， 1 12を通過して加算器 1 19によりカロ算され、 加算後 のゲイン係数が音量調整回路 1 1に設定される。 また、 ゲインテーブル 1 14， 1 1 7から出力されたゲイン係数は、 それぞれローパスフィルタ 1 1 5， 1 1 8を通過して加算器 1 20により加算され、 加算後のゲイン係数が音量調整回 路 1 2に設定される。 口一パスフィルタ 1 09， 1 1 2， 1 1 5, 1 1 8はゲイン係数の変化が任 意の時定数で滑らかに行われるようにする。 また、 ローパスフィルタ 1 0 9の 時定数は、 ローパスフィルタ 1 1 2の時定数より短く設定されている。 ローパ スフィルタ 1 1 5の時定数は、 ローパスフィルタ 1 0 9の時定数と同じでよく 口ーパスフィルタ 1 1 8の時定数は、 口一パスフィルタ 1 1 2の時定数と同じ でよい。 ゲイン係数が設定された後の音量調整回路 1 1， 1 2の動作、 および遅延回 路 1， 3と乗算器 2, 4と加算器 5とアンプ 6とスピーカユニット 7とからな るァレースピー力装置の動作は、 第 1の実施の形態と同じである。 本実施の形態では、 ピークホールド回路 10 2, 1 05の時定数はピークホ 一ルド回路 1 03， 1 06の時定数より短く、 ローパスフィルタ 1 0 9， 1 1
5の時定数はローパスフィルタ 1 1 2, 1 1 8の時定数より短く設定されてお り、 音量調整回路 1 1, 1 2へのゲイン係数に、 ピークホールド回路とゲイン テーブルと口 パスフィルタとを 2つずつ設けるようにして、 音量調整の時定 数を 2種類持たせるようにしたので、 第 1の音声信号 c h 0と第 2の音声信号 c h 1のレベル差の短期的な変化に応じた音量調整と、 レベル差の長期的な変 化に応じた音量調整とを任意の比率で行うことができる。 レベル差の瞬間的な 変化に対して追従させるためには時定数が短い方が良いが、 ボリュームをラン ダムに変えているような変化が耳については困るので、 本実施の形態の構成に より、 レベル差の短期的な変化に応じた音量調整とレベル差の長期的な変化に 応じた音量調整のバランスを適切に設定できる。 第 3の実施の形態
第 1、 第 2の実施の形態では、 アレースピーカ装置 （遅延回路 1， 3) に出 力する第 1の音声信号 c h 0と第 2の音声信号 c h 1のレベルが等しくなるよ うに音量調整回路 1 1, 1 2のゲイン係数を設定したが、 第 1の音声信号 c h 0と第 2の音声信号 c h 1のレベル差が一定となるようにゲイン係数を設定し てもよい。 図 7は本発明の第 3の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロック 図であり、 図 6と同一の構成には同一の符号を付してある。 本実施の形態の音 声出力装置は、 図 6のゲイン制御回路 1 3の代わりにゲイン制御回路 1 3 aを 用いるものである。 このゲイン制御回路 1 3 aは、 ゲイン制御回路 1 3の減算 器 1 0 7， 1 10， 1 1 3, 1 1 6の出力に、 視聴者によって設定された任意 のオフセット量を加算する機能を追加したものである。 例えば、 第 2の音声信号 c h 1に対して第 1の音声信号 c h 0のレベルを一 定量だけ大きくしたい場合には、 オフセット発生回路 1 2 1により減算器 1 1 3, 1 1 6の出力にオフセット量を加え、 減算器 1 0 7, 1 1 0の出力にはォ フセット量を加算しない。
これにより、 ゲインテープル 1 14, 1 1 7には、 オフセット量が加算され たレべノレ差が入力されるので、 ゲインテープノレ 1 14， 1 1 7が出力するゲイ ン係数は、 第 2の実施の形態に比べて小さくなる。 したがって、 音量調整回路
1 2に設定されるゲイン係数が小さくなるので、 第 2の音声信号 c h 1のレべ ルは、 オフセット量に対応する分だけ第 1の音声信号 c h 0より小さくなる。 以上のように、 本実施の形態によれば、 第 1の音声信号 c h Oと第 2の音声 信号 c h 1のレべノレ差を常に一定とすることができる。 複数の音声を同時に出 力する場合、 各音声の音量を一致させるのではなく、 ある差分を付けた方が、 主観的/心理的なセパレーシヨンが向上することがある。 例えば、 英語が苦手 な人が二ケ国語の主音声の日本語を聞く場合は、 副音声の英語が多少大きく聞 こえても妨害となりにくいが、 英語を聞こうとしている場合は、 小音量の日本 語でも邪魔となる。 そこで、 主音声の日本語の音量を小さくすれば、 英語の聞 き取りを容易にすることができる。 このように、 各音声の音量に差を付けた方が聞き取り易い場合、 視聴者は、 音声出力装置に対して所望の音量差 （オフセット量） を設定する。 ゲイン制御 回路 1 3 aは、 視聴者から音量が小さくなるように指定された音声に対応する ゲインテーブルに対して、 このゲインテーブルの入力にオフセット量を加算す る。 こうして、 視聴者は、 各音声の音量に所望の差を付けることができる。 なお、 第 2、 第 3の実施の形態では、 第 1の音声信号 c h 0と第 2の音声信 号 c h 1のレベル差の短期的変化に対応する時定数と、 レベル差の長期的変化 に対応する時定数とに基づき音声信号 c h O , c h 1の音量調整を行っている が、 時定数を 1つにしてもよい。 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。 図 8は本発明の第 4の 実施の形態となる音声出力装置の構成を示すブロック図であり、 図 2と同一の 構成には同一の符号を付してある。 本実施の形態の音声出力装置は、 遅延回路
1, 3と乗算器 2， 4と加算器 5とアンプ 6とスピーカユニット 7とからなる ァレースピー力装置に、 測定回路 9， 10と音量調整回路 1 1, 1 2とゲイン 制御回路 14, 1 5とを付;? Jtlしたものである。 音量調整回路 1 1， 1 2とゲイ ン制御回路 14， 1 5とは、 圧縮手段を構成している。 測定回路 9 , 1 0の動作は第 1の実施の形態と同じである。 ピークホールド 回路 1 26， 1 28のホールド期間を決定する時定数 （リリースタイム） は、 後述するゲイン制御回路のローパスフィルタの時定数 （アタックタイム） より 長く、 例えば数 m s e c〜数 s e cである。 ゲイン制御回路 14は、 測定回路 9で測定された第 1の音声信号 c h Oのレベルに基づき、 遅延回路 1に出力す る第 1の音声信号 c h 0のダイナミックレンジ （最大音と最小音のレべノレ差） が所定値以下となるように音量調整回路 1 1のゲイン係数を設定する。 同様に、 ゲイン制御回路 1 5は、 測定回路 1 0で測定された第 2の音声信号 c h 1のレ ベルに基づき、 遅延回路 3に出力する第 2の音声信号 c h 1のダイナミックレ ンジが前記所定値以下となるように音量調整回路 1 2のゲイン係数を設定する。 ゲイン制御回路 14， 1 5は、 音声信号のレベルとゲイン係数とが対応付け て登録されたゲインテープ Λ^Ι 29, 1 3 1を有し、 測定回路 9， 1 0で測定 されたレベルに応じたゲイン係数を読み出して出力する。 このゲインテーブル により、 ゲイン制御回路 14, 1 5は、 あるしきい値以下のレベルでは大きい ' ゲイン係数を設定し、 しきい値より大きいレベルでは小さいゲイン係数を設定 する、 といったように音声信号のダイナミックレンジを減ずるようなゲイン係 数の設定を行う。 ゲインテーブル 1 2 9， 1 3 1から出力されたゲイン係数は、 ローパスフィルタ 1 30， 1 3 2を通過して音量調整回路 1 1， 1 2に設定さ れる。 レベルが増大するのにゲイン係数が追従する口一パスフィルタの時定数 (アタックタイム） は、 例えば数/ i s e c〜l s e cである。 その結果、 音量調整回路 1 1， 1 2の入出力特性は、 音量調整回路 1 1， 1 2から遅延回路 1， 3に出力する音声信号 c h 0， c h iのダイナミックレン ジを圧縮する特性となる。 ゲイン制御回路 1 4、 1 5によつて制御される音量 調整回路 1 1 , 1 2の入出力特性を図 9に示す。 図 9において、 C 3は音声信 号のダイナミックレンジを圧縮しない場合の入出力特性、 C 4は本実施の形態 のように音声信号のダイナミックレンジを圧縮する場合の入出力特性である。 音声信号 c h 0， c h 1のレベルが変化すれば、 音量調整回路 1 1， 1 2に 設定されるゲイン係数も変化するが、 レベル変化に応じてゲイン係数が瞬時に 変化すると、 聴感上不自然な感じを与える。 そこで、 ゲイン制御回路 1 4 , 1 5は、 レベル変化に対して、 ある時定数でゲイン係数が変化するようにしてい る。 ゲイン係数が設定された後の音量調整回路 1 1， 1 2の動作、 および遅延回 路 1 , 3と乗算器 2， 4と加算器 5とアンプ 6とスピーカユニット 7とからな るァレースピー力装置の動作は、 第 1の実施の形態と同じである。 以上のように、 本実施の形態によれば、 アレースピーカ装置に出力する音声 信号 c h 0と c h 1のダイナミックレンジが所定値以下となるように音量調整 回路 1 1， ί 2のゲイン係数を設定するので、 コンテンツ毎のダイナミックレ ンジを揃えることができる。 また、 目的の音声が小音量となったときに他の音 声に埋もれてしまい、 目的の音声が聞こえなくなったり、 目的の音声が大音量 となったときに他の音声の視聴を妨害し、 他の音声が聞こえなくなったりする という問題を緩和することができる。 したがって、 本実施の形態では、 音声信 号 c h 0と c h 1の聴感上のセパレーシヨンを向上させることができ、 視聴者 が各々の視聴したい音声を良好に聞き取ることができる。
第 5の実施の形態
次に、 本発明の第 5の実施の形態について説明する。 図 1 0は本発明の第 5 の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すプロック図であり、 図 2と同一 の構成には同一の符号を付してある。 本実施の形態の音声出力装置は、 遅延回 路 1 , 3と乗算器 2， 4と加算器 5とアンプ 6とスピーカユニット 7とからな るァレースピー力装置の入力に、 音声信号の周波数帯域を制限する周波数制御 手段となるバンドパスフィルタ 1 6 , 1 7を設けたものである。 第 1の音声信号 c h Oは、 バンドパスフィルタ 1 6に入力され、 第 2の音声 信号 c h iは、 バンドパスフィルタ 1 7に入力される。 音声信号 c h O， c h 1は、 それぞれバンドパスフィルタ 1 6 , 1 7により帯域制限を受け、 例えば 数百 H Z以下の低音域成分と数 k H Zより高い高音域成分が抑圧される。
バンドパスフイノレタ 1 6を通過した第 1の音声信号 c h 0は、 遅延回路 1に 入力され、 バンドパスフィルタ 1 7を通過した第 2の音声信号 c h 1は、 遅延 回路 3に入力される。
遅延回路 1 , 3と乗算器 2 , 4と加算器 5とアンプ 6とスピーカユニット 7 とからなるアレースピー力装置の動作は、 第 1の実施の形態と同じである。
本実施の形態では、 アレースピーカ装置の入力にバンドパスフィルタ 1 6 1 7を設けることにより、 指向性制御の困難な数百 H z以下の低音域成分を抑 圧した上でァレースピー力装置に音声信号 c h 0， c h 1を出力するようにし たので、 音声信号 c h O， c h 1に応じてアレースピーカ装置から放射される 各音声の指向性を強めることができる。 また、 アレースピーカ装置の入力にバ ンドパスフィルタ 1 6 , 1 7を設けることにより、 指向性パターンのグレーテ ィングロブやサイドロブの発生要因となる高音域成分を抑圧した上でァレース ピー力装置に音声信号 c h 0 , c h 1を出力するようにしたので、 音声信号 c h O， c h 1に応じてアレースピーカ装置から放射される各音声の指向性パタ ーンにグレーティングロブやサイドロブが発生することを抑圧できる。 その結 果、 了レース.ピー力装置から所望の指向性で放射した音声の低音域成分や高音 域成分が所望の方向以外の他の方向でも強く聞こえるという問題を緩和するこ とができる。 また、 本実施の形態では、 指向性の制御性が良くなるためにセパレーシヨン が向上するという物理的な効果の他にも、 指向性の制御性の良い数 k H zの周 波数帯域はホルマント帯域と一致するので、 この帯域が低音域や高音域に対し て相対的に強調されることで、 人間の言葉の明瞭度が良くなるので、 目的のコ ンテンッの音声に集中し易くなるため、 心理学的にセパレーシヨンが向上する ことが期待できる。 なお、 本実施の形態では、 バンドパスフィルタを用いているが、 バンドパス フィルタの代わりに、 指向性の制御性の良い周波数帯域のレベルを強調するィ コライザ （強調手段） を用いてもよい。 これにより、 バンドパスフィルタを用 いる場合と同等の効果を得ることができる。 また、 パンドパスフィルタやイコライザの特性を音声毎に最適化すれば、 さ らに良い効果が期待できる。 例えば、 日本語と欧米語では、 母音子音の使い方 が大きく異なるため、 明瞭度向上に最適な周波数特性補正カープが若干異なる。 そこで、 バンドパスフィルタゃィコライザの特性を言語毎に最適化することで、 各言語の明瞭度を向上させることができる。 第 6の実施の形態
次に、 本発明の第 6の実施の形態について説明する。 図 1 1は本発明の第 6 の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すブロック図であり、 図 2と同一 の構成には同一の符号を付してある。 バンドパスフィルタ 1 8— 1 , 1 8 - 2, 1 9- 1, 1 9— 2と測定回路 9一 1， 9— 2， 1 0— 1， 1 0— 2とは、 測 定手段を構成している。 バンドパスフィルタ 1 8— 1は、 第 1の音声信号 c h 0から例えば数 kHz 以上の中高音域を抽出し、 バンドパスフィルタ 1 8— 2は、 これより低い低音 域を抽出する。 同様に、 バンドパスフィルタ 1 9一 1は、 第 2の音声信号 c h 1から中高音域を抽出し、 パンドパスフィルタ 1 9一 2は、 低音域を抽出する。 測定回路 9一 1 , 9一 2は、 それぞれ音声信号 c h 0の中高音域、 低音域の レベルを随時測定し、 測定回路 1 0— 1， 1 0— 2は、 それぞれ音声信号 c h 1の中高音域、 低音域のレベルを測定する。 ゲイン制御回路 1 3 bは、 測定回路 9一 1, 9- 2, 1 0— 1, 1 0— 2に よって測定された各周波数帯域のレベルを予め設定された周波数帯域毎の重み により重み付けし、 重み付けした各周波数帯域のレベルを音声信号毎に合成し て、 音声信号 c h O, c h iのレベルを求める。 そして、 ゲイン制御回路 1 3 bは、 このようにして求めた音声信号 c h 0のレベルと音声信号 c h 1のレべ ルの差に基づき、 遅延回路 1， 3に出力する音声信号 c h 0と c h 1のレべノレ が等しくなるように音量調整回路 1 1， 1 2のゲイン係数を設定する。 周波数 帯域毎の重みは、 視聴者の帯域毎の聴感感度の違いに応じて決定されており、 例えば聴感感度の高い数 k H zの中音域で大きくなり、 低音域で小さくなるよ うに設定されている。 以上のように、 本実施の形態では、 音声信号 c h 0， c h 1をそれぞれ複数 の周波数帯域に分けてレベルを測定し、 測定した各周波数帯域のレベルを周波 数帯域毎の重みにより重み付けして、 重み付けした各周波数帯域のレベルに基 づき音量調整回路 1 1， 1 2のゲイン係数を設定する。 前述の周波数帯域毎の 重み付けにより、 全周波数帯域での平均レベルが大きくなくても、 数 k H zの 中音域のレベルが高い場合には、 ゲイン制御回路 1 3 bで求める音声信号のレ ベルが高くなるため、 この音声信号のゲイン係数が小さくなる。 視聴者の心理的な聴感レベルは、 周波数帯域によって異なる。 本実施の形態 では、 音声信号 c h 0と c h 1の絶対的なレベルを合わせるのではなく、 心理 的な聴感レべ を合わせることで、 セパレーシヨンの向上が期待できる。 第 7の実施の形態
次に、 本発明の第 7の実施の形態について説明する。 図 1 2は本発明の第 7 の実施の形態となる音声出力装置の構成を示すブロック図であり、 図 1 1と同 —の構成には同一の符号を付してある。 音量調整回路 1 1— 1 , 1 1 — 2， 1 2 - 1 , 1 2— 2と加算器 2 0， 2 1とゲイン制御回路 1 3 cとは、 音量調整 手段を構成している。 本実施の形態のゲイン制御回路 1 3 cは、 測定回路 9一 1, 9- 2, 1 0— 1， 1 0— 2によつて測定された音声信号 c h 0と c h 1の周波数帯域毎のレ ベル差に基づき、 遅延回路 1 , 3に出力する音声信号 C h 0と c h 1のレベル が等しくなるように音量調整回路 1 1一 1, 1 1一 2, 1 2- 1, 1 2— 2の ゲイン係数を周波数帯域毎に設定する。 音量調整回路 1 1一 1， 1 1一 2は、 ゲイン制御回路 1 3 cによって設定さ れた中高音域用のゲイン係数、 低音域用のゲイン係数をバンドパスフィルタ 1 8- 1, 1 8— 2から入力された音声信号 c h Oの中高音域、 低音域に乗算す ることにより、 音声信号 c h 0の中高音域、 低音域のレベルを調整して出力す る。 同様に、 音量調整回路 1 2— 1 , 1 2— 2は、 ゲイン制御回路 1 3 cによ つて設定された中高音域用のゲイン係数、 低音域用のゲイン係数をバンドパス フィルタ 1 9— 1, 1 9一 2から入力された音声信号 c h 1の中高音域、 低音 域に乗算することにより、 音声信号 c h 1の中高音域、 低音域のレベルを調整 して出力する。 加算器 20は、 音量調整回路 1 1一 1と 1 1一 2の出力を加算し、 加算器 2 1は、 音量調整回路 1 2— 1と 1 2— 2の出力を加算する。
こうして、 本実施の形態では、 周波数帯域毎に音声信号 c h 0と c h lのレ ベルが等しくなるようにゲイン係数を調整するので、 音^信号 c h 0と c h 1 の互いのマスキング効果をより有効に作用させることができ、 セパレーション の向上が期待できる。
なお、 第 6、 第 7の実施の形態では、 音声信号の周波数帯域を 2つに分けて いるが、 3つ以上に分けてもよいことは言うまでもない。 また、 第 1〜第 4および第 6、 第 7の実施の形態では、 音量調整回路 1 1， 1 2の入力側でレベル測定を行っているが、 音量調整回路 1 1， 1 2の出力側 で音声信号 c h 0， c h 1のレベルを測定回路で測定して、 この測定結果をゲ ィン制御回路にフィードバックするようにしてもよい。
また、 第 1〜第 7の実施の形態では、 2つの音声信号 c h O , c h iについ て処理しているが、 3つ以上の音声信号についても同様に処理できることは言 うまでもない。 本発明は、 複数の音声をそれぞれ異なる指向性で同時に放射するシステムに 適用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、
この測定手段で測定されたレベルに基づきゲイン調整して、 複数の音声信号 を等しい大きさで出力する音量調整手段と、
この音量調整手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそれ ぞれ異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有することを特徴とする 音声出力装置。
2 . 請求項 1記載の音声出力装置において、
前記測定手段は、 前記複数の音声信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分けて レベルを測定し、
前記音量調整手段は、 前記測定された各周波数帯域のレベルを予め設定され た周波数帯域毎の重みにより重み付けして、 重み付けした各周波数帯域のレべ ルに基づきゲイン調整して、 複数の音声信号を等しい大きさで出力することを 特徴とする音声出力装置。
3 . 請求項 1記載の音声出力装置において、
前記測定手段は、 前記複数の音声信号をそれぞれ複数の周波数帯域に分けて レベルを測定し、
前記音量調整手段は、 前記測定された各周波数帯域のレベルに基づき、 周波 数帯域毎に前記複数の音声信号が等しい大きさとなるようにゲイン調整して出 力することを特徴とする音声出力装置。
4 . 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、
この測定手段で測定されたレベルに基づきゲイン調整して、 前記複数の音声 信号のうち視聴者によって指定された少なくとも 2つの音声信号間のレべノレ差 を一定として複数の音声信号を出力する音量調整手段と、
この音量調整手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそれ ぞれ異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有することを特徴とする 音声出力装置。
5 . 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定手段と、
この測定手段で測定されたレベルに基づき、 前記複数の音声信号のダイナミ ックレンジを所定値以下に圧縮して、 ダイナミックレンジ圧縮後の複数の音声 信号を出力する圧縮手段と、
この圧縮手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそれぞれ 異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有することを特徴とする音声 出力装置。
6 . 入力された複数の音声信号の周波数帯域を制限または強調する周波数制 御手段と、
この周波数制御手段から出力された複数の音声信号に応じた複数の音声をそ れぞれ異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有することを特徴とす る音声出力装置。
7 . 入力された複数の音声信号のレベルを測定する測定回路と、
前記測定回路で測定されたレベルを参照し、 それぞれの音声信号に対 してゲイン係数を設定するゲイン制御回路と、
設定されたゲイン係数を基に音声信号のレベルを調整する音量調整回 路と、 レベル調整された複数の音声信号が入力され、 複数の音声信号に応じ た複数の音声をそれぞれ異なる指向性で放射するァレースピー力装置とを有す る音声出力装置。
8 . 請求項 7の音声出力装置であって、 前記ゲイン制御装置は入力された 複数の音声信号のレベルが互いに略等しくなるようにゲイン係数を設定する。
9 . 請求項 7の音声出力装置であって、 前記ゲイン制御装置は、 前記測定 回路で測定されたレベルのうち少なくとも一つに一定量のオフセット量を加算 するオフセット発生回路を含む。
1 0 . 請求項 7の音声出力装置であって、 前記ゲイン制御装置は、 前記ァレ 一スピーカ装置に入力される複数の音声信号のダイナミックレンジが所定値以 下となるようにゲイン係数を設定する。
1 1 . 請求項 7の音声出力装置はさらに複数の音声信号が入力され、 音声信 号の周波数帯域を制限するバンドパスフィルタを含む。
1 2 . 請求項 1 1の音声出力装置であって、 前記パンドパスフィルタにより 周波数帯域が制限された音声信号は前記測定回路に出力される。
1 3 . 請求項 1 1の音声出力装置であって、 前記パンドパスフィルタにより 周波数帯域が制限された音声信号は前記音量調整回路に出力される。
1 4 . 請求項 1 3の音声出力装置であって、 前記バンドパスフィルタにより 周波数帯域が制限された音声信号は前記音量調整回路に出力される
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