(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放音部と反射音部とから成る局所再生システムであって、
放音部は、
音響信号を指向性を持たせて放射する指向性スピーカと、
上記指向性スピーカの前方の固定された位置に配置され、上記指向性スピーカから放射する放射音と反射音部で反射した反射音の放射受音信号を受音する指向性制御用受音手段と、
上記放射受音信号が最大になるように、入力信号を上記指向性スピーカの上記指向性を制御する放音指向性制御手段と、
を具備し、
反射音部は、
上記放射音を反射する反射板と、
上記反射板の前方に配置され、上記指向性スピーカの放射音と反射板で反射した反射音の反射受音信号を受音する反射方向制御用受音手段と、
上記反射受音信号が最大になるように、上記反射板の反射面の形状、または反射面の方向、または反射面の形状と方向、を制御する反射方向制御手段と、
を具備する局所再生システム。
【請求項２】
請求項１に記載した局所再生システムにおいて、
上記反射音部は、
上記反射受音信号が最大になるまでの間、上記反射板の反射面の形状を変化させる形状制御手段を含むことを特徴とする局所再生システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載した局所再生システムにおいて、
上記指向性スピーカの放音方向前面を除く部分が吸音物体で覆われていることを特徴とする局所再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、指向性スピーカと音の反射を用いて特定の領域に受聴領域を設けるようにした局所再生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
展示会場や電車のホーム等における音声案内において、指向性スピーカを用いることで特定の場所のみに音を再生する技術がある。可聴音に超指向性を持たせることで、光のスポットライトのように、可聴音をオーディオスポットと称される局所に限定することができる。ただ、指向性スピーカの指向方向の先に何の工夫もしないと、図７に示すように指向性スピーカ７０から放射された音響信号は、壁若しくは床で反射され、可聴領域が拡大してしまう場合がある。
【０００３】
そこで、指向性スピーカと反射物とを組み合わせて、任意の位置にオーディオスポットを構築する考えが、例えば非特許文献１に開示されている。図８に、非特許文献１に示された実験配置図を示す。図８の金属プレートの位置に、反射物として底面が４０ｃｍ×４０ｃｍで高さが２０ｃｍの四角錘反射物体を配置した場合に３０°の方向での音の定位が良好であった結果が示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】廣川孝太郎、森勢将雅、西浦敬信、「壁面反射型オーディオスポット用反射物体の施策と特性評価」、音響学会講演論文集、pp.675-676,Mar.2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の指向性スピーカと反射物とでオーディオスポットを構築する方法では、床や壁の形状を変更する必要があるため、設置コストが大幅に掛かってしまう課題がある。また、反射物を移動可能なものとした場合でもその条件設定を自動的に行うことができない課題がある。
【０００６】
この発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、放音部と反射音部とからなる局所再生システムとすることで、低い設置コストで任意の位置にオーディオスポットが構築できると共に、オーディオスポットの構築が自動的に行える局所再生システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の局所再生システムは、放音部と反射音部とから成る。放音部は、指向性スピーカと指向性制御用受音手段と放音指向性制御手段とを具備する。指向性制御用受音手段は、指向性スピーカの前方の固定された位置に配置され、指向性スピーカから放射する放射音と反射音部で反射した反射音の放射受音信号を受音する。放音指向性制御手段は、放射受音信号が最大になるように指向性スピーカの指向性を制御する。反射音部は、反射方向制御用受音手段と反射方向制御手段とを具備する。反射方向制御用受音手段は、反射板の前方に配置され、指向性スピーカの放射音と反射板で反射した反射音の反射受音信号を受音する。反射方向制御手段は、反射受音信号が最大になるように反射板の反射面の形状、または反射面の方向、または反射面の形状と方向、を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の局所再生システムは、放音部が指向性スピーカからの放射音と反射音部からの反射音の放射受音信号が、最大になるように指向性スピーカの指向方向を制御する。そして、反射音部が指向性スピーカからの放射音と反射板で反射した反射音の反射受音信号が、最大になるように反射板の形状と方向を制御する。したがって、放音部と反射音部との間にオーディオスポットが自動的に構築できる。
【０００９】
また、部屋の壁や床の形状を変更する必要が無いので低いコストで任意の位置にオーディオスポットを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の局所再生システム１００の機能構成例を示す図。
【図２】指向性スピーカ１１と指向性制御用受音手段１２の例を示す図であり、（ａ）はワンポイントステレオマイクロホン１２０を用いた例、（ｂ）はマイクロホン１２１を４個用いた例を示す図である。
【図３】反射板２１の形状を変化させるための機能構成例を示す図。
【図４】反射板２１の形状を変化させた例を示す図であり、（ａ）は凸面形状とした例、（ｂ）は凹面形状とした例を示す図である。
【図５】相対方向探索過程の動作フローを示す図。
【図６】指向性スピーカの周囲に吸音物体１４を設けた例を示す図。
【図７】指向性スピーカから放射された音波が床で反射して散乱する様子を概念的に示す図。
【図８】非特許文献１に示された実験配置図を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
【実施例１】
【００１２】
図１にこの発明の局所再生システム１００の機能構成例を示す。局所再生システム１００は、放音部１０と反射音部２０とから成る。放音部１０は、指向性スピーカ１１と、指向性制御用受音手段１２と、放音指向性制御手段１３と、を具備する。
【００１３】
指向性スピーカ１１は、ホーンスピーカ、パラメトリックスピーカ、ディジタルフィルタ型スピーカアレー等の、放射する音響信号の指向性を可変することが可能な公知のスピーカである。この放射する音響信号を以降、放射音と称する。指向性制御用受音手段１２は、指向性スピーカ１１の前方の固定された位置に配置され、指向性スピーカ１１から放射する放射音と反射音部で反射した反射音の放射受音信号を受音する。放音指向性制御手段１３は、放射受音信号が最大になるように、指向性スピーカ１１の指向性を制御する。
【００１４】
反射音部２０は、反射板２１と、反射方向制御用受音手段２２と、反射方向制御手段２３と、を具備する。反射板２１は放音部１０が放射する放射音を反射する。反射方向制御用受音手段２２は、反射板２１の前方に配置され、指向性スピーカ１１の放射音と反射板２１で反射した反射音の反射受音信号を受音する。反射方向制御手段２３は、反射受音信号が最大になるように、反射板２１の反射面の形状と方向を制御する。
【００１５】
以上のように放音部１０と反射音部２０とが動作することで、放音部１０と反射音部２０との間に、オーディオスポットを自動的に構築することができる。図１の例では、放音部１０と反射音部２０との間に、破線で示す範囲が受聴領域となる。以降、各部のより具体的な機能構成例を示して更に詳しくこの発明を説明する。
【００１６】
〔指向性スピーカと指向性制御用受音手段〕
図２に、指向性スピーカ１１と指向性制御用受音手段１２のより具体的な構成例を示す。図２（ａ）は、指向性制御用受音手段１２にワンポイントステレオマイクロホン１２０を用いた例を示す。図２（ｂ）は、４本のマイクロホン１２１ａ〜１２１ｄを用いた例を示す。何れの図も指向性スピーカ１１の正面から見た図であり、指向性スピーカ１１を複数のスピーカ１１a〜１１qで構成されるディジタルフィルタ型スピーカアレーとした例で示す。
【００１７】
ディジタルフィルタ型スピーカアレーは、各スピーカ１１a〜１１qに入力する信号の遅延量と振幅量を制御することで放射音の指向性を可変するものであり公知の技術である。
【００１８】
図２（ａ）は、指向性スピーカ１１を構成する１６個のスピーカ１１a〜１１qの前方の略中央に、ワンポイントステレオマイクロホン１２０が配置される。指向性スピーカ１１からの放射音の指向方向が変化しても、ワンポイントステレオマイクロホン１２０の位置は固定され、放射音の指向方向の変化と、反射音部２０からの反射音とを受音する。
【００１９】
図２（ｂ）は、指向性スピーカ１１を構成する１６個のスピーカ１１a〜１１qの中心点の前方を直交する２つの軸上に、その中央から等間隔を空けた位置に２個ずつのマイクロホン１２１ｂ，１２１ｄと、マイクロホン１２１ａ，１２１ｃとが配置される。指向性スピーカ１１からの放射音の指向方向が変化しても、４個のマイクロホン１２１ａ〜１２１ｄの位置は固定され、放射音の指向方向の変化と、反射音部２０からの反射音とを受音する。
【００２０】
マイクロホンの位置は、上記した例に限定されない。マイクロホンが２個以上で、指向性スピーカ１１の前方の固定された位置に配置されれば、放射音の指向性の変化を検出することができ、放射音と反射音部２０で反射された反射音からなる放射受音信号を受音することができる。
【００２１】
放射受音信号は放音指向性制御手段１３に入力され、放音指向性制御手段１３は放射受音信号が最大になるように指向性スピーカ１１の指向方向を制御する。放音指向性制御手段１３は、例えばディジタルフィルタ型スピーカアレーで構成される指向性スピーカ１１の指向方向を、各スピーカに入力する信号の遅延量と振幅量を制御して可変する。放音指向性制御手段１３は、公知の技術で容易に実現できる。
【００２２】
〔反射板〕
ここで、反射板２１の形状を制御する方法について説明する。図３に反射音部２０に含まれる反射板２１の形状を制御する形状制御手段３０の機能構成例を示す。反射板２１の方向を制御する部分については一般的な方法で実現可能であるので図３では省略し、反射板２１の形状を制御する構成のみを示している。なお、図３は反射板２１を側面方向から見た図である。
【００２３】
形状制御手段３０は、反射板固定枠２４ａ，２４ｂと、湾曲駆動モータ２５と、湾曲軸２６と、湾曲方向初期化モータ２７と、初期化軸２８と、を備える。反射板２１の鉛直方向の上下２端が、反射板固定枠２４ａと２４ｂとで保持される。その一方の反射板固定枠２４ａは湾曲軸２６を介して湾曲駆動モータ２５に連結されている。湾曲駆動モータ２５が回転することで反射板固定枠２４ａの鉛直方向の位置が上下する。
【００２４】
反射板２１は、例えば、変形が可能な薄い金属板若しくは下敷きのようなプラスチック材料で出来ており、反射板固定枠２４ａの位置が下がることで変形が可能である。その反射板２１の略中央の一面に初期化軸２８が接続され、その初期化軸２８は湾曲方向初期化モータ２７で前後に移動可能にされている。
【００２５】
図４に、反射板２１を凸面（図４（ａ））、凹面（図４（ｂ））に変形させた場合を示す。反射板２１の形状を凸面にする場合、湾曲方向初期化モータ２７は、湾曲駆動モータ２５が回転を開始するのと同時若しくはその前に初期化軸２８を前方に駆動する。その後は、初期化軸２８には駆動力を与えず自由な状態にする。このような状態の切り換えは、湾曲方法初期化モータ２７を例えばリニアモータで構成することで容易に実現できる。
そして、反射板固定枠２４ａの位置が下がることで、反射板２１を凸面に変形することができる。
【００２６】
反射板２１の形状を凹面にする場合、湾曲方向初期化モータ２７は、湾曲駆動モータ２５が回転を開始するのと同時若しくはその前に初期化軸２８を後方に駆動する。その後は、初期化軸２８には駆動力を与えず自由な状態にする。その状態で、反射板固定枠２４ａの位置が下がると反射板２１は凹面に変形する。
【００２７】
以上述べたように、反射板２１の形状は、平面から凸面、平面から凹面に自由に変形することが可能である。この反射板２１の形状変化を利用することで、オーディオスポットを効率良く構成することが可能になる。
【００２８】
この発明の局所再生システム１００は、放射音部１０が反射音部２０の方向に放射音を放射し、反射音部２０は放射音の到来する方向に反射板２１を向ける必要がある。放音指向性制御手段１３と反射方向制御手段２３とが、放射受音信号及び反射受音信号のそれぞれが最大になるように、指向性スピーカ１１の指向方向と反射板２１の方向とを制御することで、放射音と反射音とが自動的に相対する。この相対させる動作は、局所再生システム１００を設置する際に必ず行われる。
【００２９】
図５に、自動的に放射音と反射音とを相対させる相対方向探索動作の動作フローを示す。局所再生システムの設置時において、最初は反射音が拡散していた方が、相対方向を見つけ易い。よって、相対方向を探索する初期の段階では、反射板２１の形状を凸面形状にして置くと都合が良い（ステップＳ３０）。そして、反射板２１の方向は固定として放射受音信号が最大になる方向に指向性スピーカ１１の指向方向を決定する（ステップＳ１３）。その後、段階的に反射板２１の形状を平面に変化させる（ステップＳ３１）。
【００３０】
反射板２１の形状を一段階可変した後に、反射板２１の形状は固定のままその方向を変えて反射受音信号が最大になるよう反射板２１の方向を制御する（ステップＳ２３）。このステップＳ１３とステップＳ３１とステップＳ２３の動作を、反射受音信号が最大になるまで繰り返すことで放射音と反射音とを相対させることができる（ステップＳ２４のYes）。このように反射板２１の形状を可変することでオーディオスポットを効率良く構成することができる。なお、オーディオスポットをより限定された領域にしたい場合は、反射板２１を凹面形状にしても良い。この、放音部１０と反射音部２０における相対方向の探索動作の連携は、放音部１０と反射音部２０とを信号線（図１の１３と２３を結ぶ破線）で結び、お互いの動作状況を相手側に通信することで容易に実現することができる。その有線接続による通信は、赤外線通信や近距離無線通信に代えても良い。
【００３１】
なお、放音部１０の指向性制御用受音手段１２は、反射音が指向性スピーカ１１で更に反射した音波も受音する。その指向性スピーカ１１で反射する音波の量は、少ないほうが相対方向探索の精度を高めることができる。そこで、図６に示すように指向性スピーカ１１の放音方向前面を除く部分を、吸音物体１４で覆うと効果的である。吸音物体１４で反射音は吸収されるので、指向性制御用受音手段１２は純粋な反射音部２０からの反射音のみを受音することが出来るようになる。
【００３２】
以上述べたように放音部１０と反射音部２０からなる局所再生システムは、部屋の床や壁の形状を変更する事無く、低コストで任意の位置に自動的にオーディオスポットを構築することが出来る。
【００３３】
なお、局所再生システムの設置時に放音部１０と反射音部２０を相対させる相対方向探索動作の説明をしたが、それぞれの位置が既知の場合はその動作を省略するようにしても良い。なお、指向性スピーカ１１と反射音部２０の位置関係が既知の場合には相対方向探索動作を省略可能であり、反射板２１は形状を制御できるものに限られない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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