(57)【要約】【課題】  スピーカ駆動のための長い信号線を部屋に這わせる必要がなく、部屋の制約を受けることが少なく、良好なマルチチャネルオーディオ再生を行うことができるマルチチャネルオーディオ再生を行う。【解決手段】  複数チャネルのオーディオ信号を各々チャネル毎に設定された方向を持った複数チャネルの音響ビームとして出力するスピーカアレイシステム１０と、収音した音を電気信号に変換後、音として出力するリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌおよび２０Ｒとを音響空間内においてリスナＰを挟んで対向配置させ、スピーカアレイシステム１０から出力されるチャネルＣ、ＦＬ、ＦＲの音響ビームを直接にまたは壁に反射させてリスナＰに到達させ、チャネルＲＬ、ＲＲの音響ビームをリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ、２０Ｒに収音させ、音としてリスナＰに到達させる。【選択図】      図１
2006262290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャネルのオーディオ信号を各々チャネル毎に設定された方向を持った複数チャネルの音響ビームとして出力するスピーカアレイと、
前記複数チャネルの音響ビームのうち一部のチャネルの音響ビームを収音し、音として出力するオーディオ出力手段と
を具備することを特徴とするマルチチャネルオーディオ再生システム。
【請求項２】
複数チャネルのオーディオ信号を各々チャネル毎に設定された方向を持った複数チャネルの音響ビームとして出力するスピーカアレイと、収音した音を電気信号に変換後、音として出力するオーディオ出力手段とを音響空間内において聴取位置を挟んで対向配置させ、スピーカアレイから出力される全部または一部のチャネルの音響ビームを直接にまたは音響空間を囲む壁に反射させて聴取位置に到達させ、一部のチャネルの音響ビームを前記オーディオ出力手段に収音させ、音として前記聴取位置または他の聴取位置に到達させることを特徴とするマルチチャネルオーディオ再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リスナを取り囲むような音場を形成するマルチチャネルオーディオ再生システムおよびマルチチャネルオーディオ再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチチャネルオーディオ再生システムは、リスナの前方および後方に配置された複数のスピーカから放音することにより臨場感に富んだサウンドをリスナに提供することができる。従来からあるマルチチャネルオーディオ再生システムでは、リスナの前後にスピーカを配置し、オーディオアンプの各チャネルの出力信号を、信号線を介して各スピーカに供給する構成となっている。このため、特にオーディオアンプと、これから離れたところに置かれたリスナ後方のスピーカとを結ぶ信号線が長くなり、信号線が邪魔になるという問題がある。この信号線の問題を解決するため、アンプとスピーカとを結ぶオーディオ信号伝送手段として、赤外線方式または電波方式のワイヤレス信号伝送手段を採用したマルチチャネルオーディオ再生システムがある。また、これ以外に、指向性の鋭いスピーカアレイを聴取位置前方に配置し、このスピーカアレイから出力される音響ビームを音響空間の壁により反射させて聴取位置に到達させ、リアスピーカの代わりに使用するマルチチャネルオーディオ再生システムがある。なお、後者のスピーカアレイを利用したマルチチャネルオーディオ再生システムは、例えば特許文献１または２に開示されている。
【特許文献１】特開平６−２０５４９６号公報
【特許文献２】特開２００４−１７９７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、赤外線や電波を利用したマルチチャネルオーディオ再生システムは、スピーカにオーディオ信号を供給するために長々とした信号線を部屋内に這わせる煩わしさはないが、オーディオ信号を赤外線や電波に変換する手段をアンプ側に設け、かつ、赤外線や電波をオーディオ信号に変換する手段をスピーカ側に設けなければならないため、構成が複雑になるという問題がある。また、赤外線をキャリアとしてオーディオ信号を伝送する場合には伝送距離や伝送が行われる環境に制約があるという問題があり、電波をキャリアとしてオーディオ信号を伝送する場合には、伝送過程において音質の劣化が生じやすいという問題がある。一方、スピーカアレイを利用したマルチチャネルオーディオ再生システムは、壁による反射を利用してオーディオを聴取位置に到達させるため、例えば壁の材質等、部屋の環境によっては、良好なマルチチャネル再生を行うことが困難になるという問題があった。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、スピーカにオーディオ信号を送るための長い信号線を部屋に這わせる必要がなく、かつ、部屋の制約を受けることが少なく、良好なマルチチャネルオーディオ再生を行うことができるマルチチャネルオーディオ再生システムおよびマルチチャネルオーディオ再生方法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】
【０００５】
この発明は、複数チャネルのオーディオ信号を各々チャネル毎に設定された方向を持った複数チャネルの音響ビームとして出力するスピーカアレイと、前記複数チャネルの音響ビームのうち一部のチャネルの音響ビームを収音し、音として出力するオーディオ出力手段とを具備することを特徴とするマルチチャネルオーディオ再生システムを提供する。
また、この発明は、複数チャネルのオーディオ信号を各々チャネル毎に設定された方向を持った複数チャネルの音響ビームとして出力するスピーカアレイと、収音した音を電気信号に変換後、音として出力するオーディオ出力手段とを音響空間内において聴取位置を挟んで対向配置させ、スピーカアレイから出力される全部または一部のチャネルの音響ビームを直接にまたは音響空間を囲む壁に反射させて聴取位置に到達させ、一部のチャネルの音響ビームを前記オーディオ出力手段に収音させ、音として前記聴取位置または他の聴取位置に到達させることを特徴とするマルチチャネルオーディオ再生方法を提供する。
かかる発明によれば、スピーカにオーディオ信号を送るための長い信号線を部屋に這わせる必要がなく、部屋の状況に応じて、良好なマルチチャネルオーディオ再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態であるマルチチャネルオーディオ再生システムの構成例を示す図である。本実施形態に係るマルチチャネルオーディオ再生システムは、スピーカアレイシステム１０と、２個のリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌおよび２０Ｒとにより構成されている。図１に示す例において、マルチチャネルオーディオ再生システムは、壁ＷＡ、ＷＢ、ＷＣおよびＷＤにより囲まれた長方形状の部屋の中に設けられており、スピーカアレイシステム１０はリスナＰの正面にある壁ＷＡの手前の中央の位置に、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌは、リスナＰの後方の壁ＷＣの手前の左寄りの位置に、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｒは、壁ＷＣの手前の右寄りの位置に各々配置されている。
【０００７】
スピーカアレイシステム１０は、センタチャネルＣ、フロント左チャネルＦＬ、フロント右チャネルＦＲ、リア左チャネルＲＬおよびリア右チャネルＲＲの各オーディオ信号を再生し、これらの各チャネルのオーディオ信号から音響ビームを生成し、各チャネルの音響ビームを各々異なる方向に出力するシステムである。各チャネルの音響ビームの伝送経路のパターンとして本実施形態では幾つかのパターンが用意されている。
【０００８】
第１のパターンでは、センタチャネルＣの音響ビームは、スピーカアレイシステム１０からその正面のリスナＰに直接到達し、フロントチャネルＦＬ（ＦＲ）の音響ビームは、壁ＷＢ（ＷＤ）による反射を経てリスナＰに到達し、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームは、壁ＷＢ（ＷＤ）による反射および壁ＷＣによる反射を経てリスナＰに到達する（図示略）。第２のパターンでは、Ｃ、ＦＬ、ＦＲの各チャネルの音響ビームの経路は第１のパターンと同様であるが、リアチャネルＬＲおよびＲＲの音響ビームは、スピーカアレイシステム１０から各々リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌおよび２０Ｒに直接到達する。また、第３のパターンでは、Ｃ、ＦＬ、ＦＲの各チャネルの音響ビームの経路は第１のパターンと同様であるが、リアチャネルＬＲ（ＲＲ）の音響ビームは、スピーカアレイシステム１０から出力された後、壁ＷＢ（ＷＤ）による反射を経てリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）に到達する。
【０００９】
スピーカアレイシステム１０は、以上例を挙げた各種のパターンのいずれかを選択するコマンドをリスナＰから受け取り、そのようなパターンに従って伝送される各チャネルの音響ビームを生成するための処理を実行する。なお、このような処理を行うための構成の詳細については後述する。
【００１０】
リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）は、上述した各パターンのうち第２のパターンまたは第３のパターンが選択される場合に用いられる。このリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）は、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームを収音し、これを電気信号に変換後、音としてリスナＰに向けて出力する装置である。
【００１１】
次に図２を参照し、スピーカアレイスステム１０の構成例を説明する。スピーカレイシステム１０は、ｎ個（ｎは複数）の無指向性のスピーカユニットを線状またはアレイ状に配列してなるスピーカアレイ１と、センタチャネルＣ、フロント左チャネルＦＬ、フロント右チャネルＦＲ、リア左チャネルＲＬおよびリア右チャネルＲＲの各オーディオ信号を処理して、これら複数チャネルのオーディオ信号の各々から１または複数の遅延オーディオ信号を生成する５個の信号処理部２−ｋ（ｋ＝１〜５）と、加算器群３とを有している。
【００１２】
ここで、信号処理部２−ｋ（ｋ＝１〜５）は、例えばＤＳＰであり、このＤＳＰは信号処理部２−ｋ（ｋ＝１〜５）に対応した処理として、フィルタ処理２１と、タイムアライメント処理２２と、指向性制御処理２３とを実行する。
【００１３】
既に述べたように、本実施形態では、各チャネルの音響ビームの伝送経路のパターンが複数用意されているが、各チャネルの音響ビームの伝送経路の長さや損失はパターン間で異なり、また、同一パターンであってもチャネル間で異なる。フィルタ処理２１は、選択されたパターンに応じて、当該チャネルの音響ビームの伝達経路の損失を補償するための手段である。また、タイムアライメント処理２２は、選択されたパターンにおいて、音響ビームの伝達時間の各チャネル間の差を補償するための手段である。
【００１４】
指向性制御処理２３では、フィルタ処理２１およびタイムアライメント処理２２を経たオーディオ信号からスピーカアレイ１における複数のスピーカユニットを駆動するための複数の遅延オーディオ信号を生成する。ここで、あるチャネルに対応した信号処理部２−ｋの指向性制御処理２３において、各遅延オーディオ信号と元のオーディオ信号との間の遅延時間は、そのチャネルのために予め決定されたスピーカアレイ１における音響ビームの出力方向およびその指向性の鋭さに基づいて決定される。加算器群３は、信号処理部２−ｋ（ｋ＝１〜５）の各指向性制御処理２３から出力される遅延オーディオ信号を同一スピーカユニットに対応したもの同士加算し、各スピーカユニットの駆動信号として出力する装置である。
【００１５】
ユーザインタフェース４は、各種の案内情報を表示する表示部とユーザからコマンドを受け取るための操作部とからなる。制御部５は、ユーザインタフェース４を介して各種の案内情報をユーザに提供するとともにユーザからコマンドを受け取り、このコマンドに従ってスピーカアレイシステム１０内の各部を制御する処理を行う制御中枢である。この制御部５によって行われる処理のうち主要なものとして、信号処理部２−ｋ（ｋ＝１〜５）のためのパラメータ設定処理がある。メモリ６には、このパラメータ設定処理の際に制御部５に参照されるパラメータ群が、上述した各種のパターンに対応付けて記憶されている。制御部５は、あるパターンを選択するコマンドがユーザインタフェース４を介して与えられた場合に、そのパターンに対応付けられた各チャネルのパラメータ群をメモリ６から読み出し、これを用いて、各チャネルに対応した信号処理部２−ｋ（ｋ＝１〜５）のパラメータ設定を行う。
【００１６】
パラメータ設定処理により設定されるパラメータ群には、フィルタ処理２１のためのパラメータと、タイムアライメント処理２２のためのパラメータと、指向性制御処理２３のとためのパタメータとがある。これらのパラメータの内容は、チャネル間で異なるだけでなくパターン間でも異なったものとなる。
【００１７】
例えば第１のパターンと第２のパターンとについて考える。第１のパターンでは、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームは、壁ＷＢ（ＷＤ）による反射および壁ＷＣ（ＷＣ）による反射を経てリスナＰに到達する。そこで、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）のフィルタ処理２１のため、この２度に亙る壁での反射による損失を補償するフィルタ処理のためのパラメータが第１のパターンに対応付けてメモリ６に格納される。一方、第２のパターンでは、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームは、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）に到達し、そこから音となってリスナＰに到達する。この第２のパターンにおけるリアチャネルＲＬ（ＲＲ）のフィルタ処理２１では、壁での反射による損失を考慮する必要はない。そこで、それ以外の伝送特性を考慮したフィルタ処理のためのパラメータが第２のパターンに対応付けてメモリ６に格納される。
【００１８】
また、第１のパターンと第２のパターンを比較すると、音響ビームがスピーカアレイ１から出力され、最終的に音としてリスナＰの耳に届くまでの所要時間のチャネル間の差、特にリアチャネルＲＬ（ＲＲ）とセンタチャネルＣとの間の所要時間差が大きく異なる。このため、第１のパターンと第２のパターンとでは、各チャネルのタイムアライメント量として異なるものがメモリ６に記憶される。また、第１のパターンと第２のパターンを比較すると、図１からも明らかなように、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームの出力方向が全く異なる。また、第１のパターンと第２のパターンでは、要求される音響ビームの指向性の鋭さにも相違がある。まず、第１のパターンにおいてリアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームは２度に亙る壁での反射をリスナＰに伝達させるので指向性はあまり鋭くない方が好ましい。これに対し、第２のパターンでは、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームを低損失でリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）に受信させる必要があるため、同ユニットでの受信の際の音響ビームのスポット径が小さくなるよう指向性を鋭くすることが求められる。このため、第１のパターンと第２のパターンとでは、指向性制御処理２３のためのパラメータとしてパターン間で異なったものがメモリ６に格納される。
【００１９】
次に図３を参照し、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）の構成について説明する。図３に示すように、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）は、マイク２０１と、Ａ／Ｄ変換器２０２と、ＤＳＰ２０３と、増幅器２０４と、スピーカ２０５を有する。マイク２０１は、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームを拾い、アナログ信号として出力する。Ａ／Ｄ変喚器２０２は、このアナログ信号をサンプリングし、デジタル信号として出力する。ＤＳＰ２０３は、このデジタル信号に対し、部屋の環境やリスナＰの位置に応じたデジタル信号処理を施す装置である。このデジタル信号処理としては、例えばリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）からリスナＰの位置までの距離や部屋の大きさに合わせて、リスナＰに向けて出力する音波の周波数特性を調整するイコライザ処理などがある。増幅器２０４は、ＤＳＰ２０４から出力されるデジタル信号によってＰＷＭ変調されたパルス列を発生し、このパルス列によりスピーカ２０５を駆動するデジタルアンプである。設置の容易さを考えると、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）は、以上の各構成要素を１つの筐体に収めた一体型のものが好ましいが、スピーカ２０５のみ別体であってもよく、さらにスピーカ２０５に加えてマイク２０１が別体であってもよい。
以上が本実施形態に係るマルチチャネルオーディオ再生システムの構成の詳細である。
【００２０】
本実施形態によれば、ユーザは、部屋の環境に合わせて、適切なパターンを選択し、マルチチャネルオーディオ再生を行うことができる。例えば壁における損失が少なく、部屋の環境が良好である場合、ユーザは、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌおよび２０Ｒを部屋に配置することなく、第１のパターンを選択するコマンドをスピーカアレイシステム１０に与えればよい。
【００２１】
これに対し、例えば壁ＷＢ、ＷＣまたはＷＤの手前に分厚いカーテンがある等の理由により、リアチャネルＲＬまたはＲＲの少なくとも一方のチャネルの音響ビームを壁に反射させてリスナＰに到達させることができない場合がある。その場合、ユーザは、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌおよび２０Ｒを図１に示すように部屋に配置し、第２のパターンまたは第３のパターンを選択するコマンドをスピーカアレイシステム１０に与えればよい。
【００２２】
第２のパターンを選択した場合、リアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームは、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）に直接到達するので、スピーカアレイ１によって出力されてから最終的に音としてリスナＰに到達するまでの過程における損失が低いという利点がある。第２のパターンを選択した場合、壁による反射が１回入るため、これによる損失が発生する。しかし、第２のパターンではリアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームが部屋の比較的中央寄りを進むのに対し、第３のパターンではリアチャネルＲＬ（ＲＲ）の音響ビームは部屋の壁寄りを進む。従って、第３のパターンは、部屋の中央付近に障害物があって第２のパターンを利用することができない場合に有用である。
【００２３】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の実施形態を説明したが、これら以外にも、本発明には各種の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
（１）上記実施形態では、リスナＰがスピーカアレイシステム１０と向き合った状態でマルチチャネルオーディオ再生が行われることを想定した。しかし、図４に示すようにリスナＰがスピーカアレイシステム１０に背を向けた姿勢でオーディオ再生を楽しむこともあり得る。そこで、そのような状況を想定し、各チャネルの音響ビームの経路のパターンを求め、このパターンでの音響ビームの伝送を実現するためのパラメータ群をメモリ６に格納してもよい。図４に示す例において、スピーカアレイシステム１０では、このパラメータ群を利用して音響ビームが出力されている。その場合のパターンとして、次の２つがあり得るため、図４では両方が図示されている。まず、一方のパターンでは、スピーカアレイシステム１０からのフロントチャネルＦＬ（ＦＲ）の音響ビームがリスナＰから見て前方左側（前方右側）にあるリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）に直接到達する。他方のパターンでは、スピーカアレイシステム１０からのフロントチャネルＦＬ（ＦＲ）の音響ビームが、壁ＷＤ（ＷＢ）による反射を経て、リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）に到達する。
【００２４】
（２）図５に示す実施形態では、２つの部屋、例えばリビング５０と台所６０とが部分的に壁またはアコーディングカーテンなどによって区切られており、リビング５０と台所６０の両方にリスナがいる。ここで、リビング５０にいるリスナは、スピーカアレイシステム１０とリアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌおよび２０Ｒを利用することにより、上述したマルチチャネルオーディオ再生を楽しむことが可能である。本実施形態の特徴は、別室である台所６０にいるリスナもリビング５０のリスナと一緒にオーディオ再生を楽しめるようにした点にある。このことを可能にするため、本実施形態におけるスピーカアレイシステム１０には、リビング５０内のリスナに向けて出力するセンタチャネルＣの音響ビームとは別に、図示のように壁に反射され、台所６０の入り口に配置された別室用オーディオ再生ユニット２０Ｘに到達するセンタチャネルＣの音響ビームを出力するためのパラメータ群がメモリ６に格納されている。ユーザのパターン選択によりこのパラメータ群が制御部５により読み出されてパラメータ設定に用いられると、図示のような音響ビームの伝送が行われる。別室用オーディオ再生ユニット２０Ｘは、収音したセンタチャネルＣの音響ビームからフロントチャネルＦＬおよびＦＲのオーディオ信号を生成し、これらを内蔵の左右２チャネルのスピーカから台所６０内に出力する。
【００２５】
（３）リアチャネルオーディオ再生ユニット２０Ｌ（２０Ｒ）において、Ａ／Ｄ変換器２０２と、ＤＳＰ２０３と、増幅器２０４とを省略し、マイク２０１の出力信号をアナログアンプで増幅してスピーカ２０５を駆動するようにしてもよい。
（４）スピーカアレイシステム１０において、ユーザインタフェース４の操作により、各チャネルの音響ビームの出力方向、指向性の鋭さなどを個別的に設定し得るように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態であるマルチチャネルオーディオ再生システムの構成を示す図である。
【図２】同システムにおけるスピーカアレイイステムの構成を示すブロック図である。
【図３】同システムにおけるリアチャネルオーディオ再生ユニットの構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の他の実施形態を示す図である。
【図５】この発明の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０…スピーカアレイシステム、２０Ｌ，２０Ｒ…リアチャネルオーディオ再生ユニット、Ｐ…リスナ、ＷＡ，ＷＢ，ＷＣ，ＷＤ…壁。
【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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