(57)【要約】【課題】  音響機器を連結して全体として１つの機能を発揮するよう制御する。【解決手段】  各音響ユニットにおいて、他の音響ユニットとの接続が検知されると、入力された制御信号は制御部へ供給された後、隣接する音響ユニットへ供給される。入力されたクロック信号はＰＬＬに供給され、ＰＬＬからの出力クロックは当該隣接する音響ユニットに出力される。入力されたスピーカ出力信号およびマイク入力信号は、それぞれスピーカ出力信号処理部およびマイク入力信号処理部へ供給される。スピーカ出力信号処理部では、入力信号Ｓ３に所定の信号処理を行ってスピーカアレイに出力するとともに、当該信号に内部遅延補償処理を行った上で当該隣接する音響ユニットに出力する。マイク入力信号処理部では、入力された信号にマイクアレイからの信号の遅延和を計算し、さらに内部遅延補償処理を行った上で、当該隣接する音響ユニットに出力する。【選択図】  図１
2006262416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々音声信号処理部と当該音声信号処理部を制御する制御部とを有する複数の音響ユニットとからなる音響システムであって、
前記複数の音響ユニットの各々は、
少なくとも１の音響ユニットと接続して信号の授受を行うための接続手段と、
前記接続手段を介して少なくとも１の音響ユニットと自音響ユニットとの間の接続を検出する連結検出部と、
前記接続手段を介して信号を受信する信号入力部と、
前記連結検出部において少なくとも１の音響ユニットとの接続が検出された場合に、第１の音響ユニットから、前記信号入力部を介し制御情報を含む制御信号とクロック信号と音声信号とが入力されると、前記制御信号を前記制御部へ供給する一方、前記クロック信号および前記音声信号を前記音声信号処理部へ供給し、前記クロック信号および前記制御信号を前記接続手段を介して第２の音響ユニットへ出力する信号供給手段とを有し、
前記制御部は、前記信号供給手段から制御信号の供給を受けると、当該制御信号に含まれる制御情報に従って前記音声信号処理部を制御することにより、前記音声信号処理部は、前記制御情報に基づいて、前記音声信号に対する信号処理および前記第２の音響ユニットへの音声信号の出力処理を行う
ことを特徴とする音響システム。
【請求項２】
前記信号供給手段は、前記信号入力部にて受信したクロック信号に同期したクロック信号を生成し、該生成されたクロック信号を前記音声信号処理部および前記第２の音響ユニットへ出力するクロック同期回路を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項３】
前記複数の音響ユニットの各々は、複数のスピーカユニットからなるスピーカアレイを更に備え、前記音声信号処理部は、前記第１の音響ユニットから供給された音声信号に対し所定の指向特性を有する音響波を発生させるための遅延処理を行って前記スピーカユニットの各々に供給するとともに、前記音声信号を前記第２の音響ユニットへ出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項４】
前記複数の音響ユニットの各々は、複数のマイクロフォンからなるマイクアレイを更に備え、前記音声信号処理部は、自音響ユニットのマイクアレイにて取得した音声信号に所定の指向特性を得るための遅延処理を行って得られた信号を、前記第１の音響ユニットから供給された音声信号に加算して前記第２の音響ユニットへ出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項５】
前記複数の音響ユニットの各々において、前記連結検出部において前記複数の音響ユニットのいずれの間との接続も検知されない場合、前記音声信号処理部は自音響ユニットに固有のクロックに従って動作する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項６】
前記音響システムは前記複数の音響ユニットを制御する管理装置を更に備え、
前記複数の音響ユニットのうち少なくとも１の音響ユニットにおいては、前記第１の音響ユニットに替えて前記管理装置から、前記制御信号と前記クロック信号と前記音声信号の供給を受ける
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項７】
前記複数の音響ユニットのうち少なくとも１の音響ユニットにおいては、前記信号入力部から供給された音声信号に対し所定の音響効果を得るための信号処理を行って得られた音声信号を、前記第２の音響ユニットに替えて前記管理装置へ出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項８】
前記複数の音響ユニットの各々は、前記制御信号および前記クロック信号を生成する信号生成手段を更に有し、
前記複数の音響ユニットのうち少なくとも１の音響ユニットにおいては、前記連結検出部において少なくとも１の音響ユニットとの接続が検出された場合において所定の条件が満たされると、前記信号生成手段は少なくとも前記制御信号と前記クロック信号とを生成して前記第２の音響ユニットへ出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項９】
前記制御情報は、前記複数の音響ユニットの数に基づいて決定される
ことを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【請求項１０】
各々音声信号処理部と前記音声信号処理部を制御する制御部とを有する複数の音響ユニットを接続してなる音響システムにおける各音響ユニットを動作させる方法であって、
前記複数の音響ユニットと自音響ユニットとの間の接続の有無を検出する連結検出ステップと、
前記連結検出ステップにて接続が検知された場合、自音響ユニットに接続された第１の音響ユニットから制御情報を含む制御信号とクロック信号と音声信号とを受信する信号入力ステップと、
前記信号入力ステップにて入力された音声信号を前記音声信号処理部へ供給する音声信号供給ステップと、
前記信号入力ステップにて入力された制御信号を前記制御部へ供給する制御信号供給ステップと、
前記信号入力ステップにて入力されたクロック信号および制御信号を、自音響ユニットに接続された第２の音響ユニットに出力する信号出力ステップと、
前記音声信号供給ステップにて供給された音声信号に対し、前記制御情報に基づいて、当該音声信号に対する信号処理および前記第２の音響ユニットへの音声信号の出力処理を行う信号処理ステップと、
を有する音響ユニットの制御方法。
【請求項１１】
制御部と、
少なくとも１の音響ユニットと接続して信号の授受を行うための接続手段と、
前記接続手段を介して少なくとも１の音響ユニットと自音響ユニットとの間の接続を検出する連結検出部と、
前記接続手段を介して信号を受信する信号入力部と、
前記制御部から供給される制御情報に従って音声信号に対する信号処理を行う音声信号処理部と、
前記連結検出部において少なくとも１の音響ユニットとの接続が検出された場合に、前記信号入力部にて第１の音響ユニットから、制御情報を含む制御信号とクロック信号と音声信号とが受信されると、前記制御信号を前記制御部へ供給する一方、前記クロック信号および前記音声信号を前記音声信号処理部へ供給し、前記クロック信号および前記制御信号を前記接続手段を介して第２の音響ユニットへ出力する信号供給手段と、
前記音声信号処理部から出力された音声信号を前記第２の音響ユニットへ出力する音声信号出力手段と、
を有する音響機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響機器を複数個連結してそれらを一体として機能させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスピーカユニットからなるスピーカアレイシステムにおいて、音声を伝えたい任意の位置(焦点)でのみ位相が揃うように、音声信号に位相差分の遅延を付加して各スピーカに供給することにより、焦点方向へ伸びる高音圧領域（音響ビーム）や焦点付近に生じるスポット状の高音圧領域（音響スポット）を形成する技術がある（例えば、特許文献１を参照）。また、複数のマイクロフォンユニットからなるマイクロフォンアレイ（以下、マイクアレイと称する）システムにおいて、各マイクに入力される音の位相差と強度差を元に音の発生源の発見（音源定位）や、複数の音の分離(音源分離)を行う技術がある。いずれの技術においても、複数の音響機器（スピーカユニットまたはマイクユニット）を設置する必要がある。
【０００３】
しかしながら、例えばスピーカユニットについて考えると、スピーカユニットの数が少ないと音像を定位させる位置やスピーカの指向性の自由度は低く、また、生成することのできる音響ビームの周波数の範囲も制限されるという問題がある。すなわち、音像定位位置の自由度の向上や生成可能な音響ビームの周波数帯域の拡大を実現させるためには、設置するスピーカユニットの数を多くする必要がある。しかしながら、スピーカユニットの数を多くすれば必然的に装置全体が大型化することになり、装置の設置場所が制限され、あるいは装置の運搬上にも支障が出ることが想定される。
【０００４】
そこで、例えばスピーカユニットを１００個用いる代わりに、１０個のスピーカユニットからなるスピーカアレイを１０個並べて設置するというようなことも考えられる。しかしながら、単にスピーカアレイを複数個並べただけでは、全体を１つのスピーカアレイとして機能することはない。各スピーカアレイが独立に動作するだけだからである。スピーカアレイの集合体が全体として統一的な機能を発揮するには、１つのスピーカアレイにて行われる音声信号処理のタイミングと他のスピーカアレイでの音声信号処理のタイミングとの間に、動作内容（音響効果）に応じた相関関係が成立している必要がある。
【特許文献１】特開平０６−２０５４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した背景に鑑みてなされたものであり、スピーカアレイまたはマイクアレイ（以下、アレイ音響機器という）を複数個接続し、全体として１つの機能を発揮するように制御する方法及び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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、各々音声信号処理部と当該音声信号処理部を制御する制御部とを有する複数の音響ユニットとからなる音響システムであって、前記複数の音響ユニットの各々は、少なくとも１の音響ユニットと接続して信号の授受を行うための接続手段と、前記接続手段を介して少なくとも１の音響ユニットと自音響ユニットとの間の接続を検出する連結検出部と、前記接続手段を介して信号を受信する信号入力部と、前記連結検出部において少なくとも１の音響ユニットとの接続が検出された場合に、第１の音響ユニットから、前記信号入力部を介し制御情報を含む制御信号とクロック信号と音声信号とが入力されると、前記制御信号を前記制御部へ供給する一方、前記クロック信号および前記音声信号を前記音声信号処理部へ供給し、前記クロック信号および前記制御信号を前記接続手段を介して第２の音響ユニットへ出力する信号供給手段とを有し、前記制御部は、前記信号供給手段から制御信号の供給を受けると、当該制御信号に含まれる制御情報に従って前記音声信号処理部を制御することにより、前記音声信号処理部は、前記制御情報に基づいて、前記音声信号に対する信号処理および前記第２の音響ユニットへの音声信号の出力処理を行う、ことを特徴とする音響システムを提供する。
本発明の音響システムによれば、音響ユニットまたは管理装置とが接続されたことを検知すると、音響ユニットまたは管理装置から入力された制御信号に従って音声信号処理部が制御される。また、入力されたクロックに同期したクロックを生成して音声処理部へ供給するとともに、当該音響ユニットと接続された他の音響ユニットに供給することにより、連結された全ての音響ユニットの動作の基準となるクロックを同期させることができる。また音声信号処理部において内部遅延が補償された上で隣接する音響ユニットに音声信号が提供されるから、システム全体を１つの音響装置として機能させることができる。
【０００７】
好ましい態様において、前記信号供給手段は、前記信号入力部にて受信したクロック信号に同期したクロック信号を生成し、該生成されたクロック信号を前記音声信号処理部および前記第２の音響ユニットへ出力するクロック同期回路を有する。他の好ましい態様において、前記複数の音響ユニットの各々は、複数のスピーカユニットからなるスピーカアレイを更に備え、前記音声信号処理部は、前記第１の音響ユニットから供給された音声信号に対し所定の指向特性を有する音響波を発生させるための遅延処理を行って前記スピーカユニットの各々に供給するとともに、前記音声信号を前記第２の音響ユニットへ出力する。更に他の好ましい態様において、前記複数の音響ユニットの各々は、複数のマイクロフォンからなるマイクアレイを更に備え、前記音声信号処理部は、自音響ユニットのマイクアレイにて取得した音声信号に所定の指向特性を得るための遅延処理を行って得られた信号を、前記第１の音響ユニットから供給された音声信号に加算したのち前記第２の音響ユニットへ出力する。
【０００８】
更に他の好ましい態様において、前記複数の音響ユニットの各々において、前記連結検出部において前記複数の音響ユニットのいずれの間との接続も検知されない場合、前記音声信号処理部は自音響ユニットに固有のクロックに従って動作する。更に他の好ましい態様において、前記複数の音響ユニットのうち少なくとも１の音響ユニットにおいては、前記第１の音響ユニットに替えて管理装置から、前記制御信号と前記クロック信号と前記音声信号の供給を受ける。
【０００９】
更に他の好ましい態様において、前記音響システムは前記複数の音響ユニットを制御する管理装置を更に備え、前記複数の音響ユニットのうち少なくとも１の音響ユニットにおいては、前記信号入力部から供給された音声信号に対し所定の音響効果を得るための信号処理を行って得られた音声信号を、前記第２の音響ユニットに替えて前記管理装置へ出力する。更に他の好ましい態様において、前記複数の音響ユニットの各々は、前記制御信号および前記クロック信号を生成する信号生成手段を更に有し、前記複数の音響ユニットのうち少なくとも１の音響ユニットにおいては、前記連結検出部において少なくとも１の音響ユニットとの接続が検出された場合において所定の条件が満たされると、前記信号生成手段は少なくとも前記制御信号と前記クロック信号とを生成して前記第２の音響ユニットへ出力する。
【００１０】
本発明は、他の観点において、各々音声信号処理部と前記音声信号処理部を制御する制御部とを有する複数の音響ユニットを接続してなる音響システムにおける各音響ユニットを動作させる方法であって、前記複数の音響ユニットと自音響ユニットとの間の接続の有無を検出する連結検出ステップと、前記連結検出ステップにて接続が検知された場合、自音響ユニットに接続された第１の音響ユニットから制御情報を含む制御信号とクロック信号と音声信号とを受信する信号入力ステップと、前記信号入力ステップにて入力された音声信号を前記音声信号処理部へ供給する音声信号供給ステップと、前記信号入力ステップにて入力された制御信号を前記制御部へ供給する制御信号供給ステップと、前記信号入力ステップにて入力されたクロック信号および制御信号を、自音響ユニットに接続された第２の音響ユニットに出力する信号出力ステップと、前記供給ステップにて供給された音声信号に対し、前記制御情報に基づいて、当該音声信号に対する信号処理および前記第２の音響ユニットへの音声信号の出力処理を行う信号処理ステップと、を有する音響ユニットの制御方法を提供する。
【００１１】
本発明は、更に他の観点において、制御部と、少なくとも１の音響ユニットと接続して信号の授受を行うための接続手段と、前記接続手段を介して少なくとも１の音響ユニットと自音響ユニットとの間の接続を検出する連結検出部と、前記接続手段を介して信号を受信する信号入力部と、前記制御部から供給される制御情報に従って音声信号に対する信号処理を行う音声信号処理部と、前記連結検出部において少なくとも１の音響ユニットとの接続が検出された場合に、前記信号入力部にて第１の音響ユニットから、制御情報を含む制御信号とクロック信号と音声信号とが受信されると、前記制御信号を前記制御部へ供給する一方、前記クロック信号および前記音声信号を前記音声信号処理部へ供給し、前記クロック信号および前記制御信号を前記接続手段を介して第２の音響ユニットへ出力する信号供給手段と、前記音声信号処理部から出力された音声信号を前記第２の音響ユニットへ出力する音声信号出力手段と、を有する音響機器を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（構成）
＜１．音響ユニット＞
図１は、本発明の１つの実施例に係る音響システム１の概要を示す図である。同図に示すように、音響システム１は、連結されたｍ個の音響ユニット１０（１０−１、１０−２、１０−３、・・・、１０−ｍ；ｍは自然数）と全ての音響ユニット１０を制御するための管理装置２０とからなる。各音響ユニット１０は、両端の音響ユニットを除き、隣り合う音響ユニットと接続され、全体として「数珠つなぎ」状に接続されている。両端の音響ユニット１０−１および１０−ｍのみ、管理装置２０と接続されている。なお、以下では、各音響ユニット１０−１、１０−２、１０−３、・・・は機能的に差異がないものとし、特に個々の音響ユニットを区別する必要がない場合は、単に音響ユニット１０と称することとする。
【００１３】
図２は、音響ユニット１０の機能構成を示す図である。同図に示すように、音響ユニット１０は、制御部１００、連結検出部１０１、ＰＬＬ１０２、信号供給部１０３、スピーカ出力信号処理部１０４、スピーカアレイ１０５、マイクアレイ１０６、マイク入力信号処理部１０７、信号出力部１０８、入力Ｉ／Ｆ１０９、表示部１１０、および接続Ｉ／Ｆ１１１から構成される。
【００１４】
制御部１００は、ＣＰＵ等の制御プロセッサを有し、当該音響ユニット１０の各部を制御する。また、後述するように、当該音響ユニット１０が他の音響ユニット１０または管理装置２０と接続されている場合、制御部１００は、制御信号を受け取ると、自音響ユニット１０に対する制御情報を抽出し、当該制御情報に従ってスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７を制御する。連結検出部１０１は、接続Ｉ／Ｆ１１１を介して他の音響ユニット１０とケーブル等により接続されているか否かを判定する装置である。連結検出部１０１は、自音響ユニット１０と接続している音響ユニット１０を検出した場合、所定の信号を信号供給部１０３とＰＬＬ１０２とへ供給する。ＰＬＬ１０２は、信号供給部１０３を介して他の音響ユニットからクロック信号が入力された場合、このクロック信号に同期したクロック信号を出力する。ＰＬＬ１０２から出力されたクロック信号は、自音響ユニット１０のスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７、および音響ユニット１０と接続している他の音響ユニット１０へ供給される。信号供給部１０３は、接続Ｉ／Ｆ１１１を介して自音響ユニット１０と接続されている他の音響ユニット１０から各種信号を受け取るためのインタフェースである。信号供給部１０３は、連結検出部１０１にて音響ユニット１０との接続が検知された場合に、制御信号Ｓ１が入力されると、接続Ｉ／Ｆ１１１を介して接続されている音響ユニットおよび制御部１００へ当該制御信号Ｓ１を出力する。また、基準クロック信号Ｓ２が入力されると、これをＰＬＬ１０２へ供給する。また、スピーカ出力信号Ｓ３が入力されるとスピーカ出力信号処理部１０４へ供給する。また、マイク入力信号Ｓ４が入力されるとマイク入力信号処理部１０７に供給する。なお、図１における左端の音響ユニット１０−１については、音響ユニット１０ではなく管理装置２０から上述した各種信号を受け取る。
【００１５】
スピーカ出力信号処理部１０４は、制御部１００から供給されるパラメータに基づいて指向性を持った音響波を発生させるために必要な位相のずれを生成するための遅延回路、Ｄ／Ａ変換回路、および各種音声信号処理プロセッサを有し、生成した信号に対し、所望の位相差を実現するための所定の遅延処理を行ってスピーカアレイ１０５の各スピーカユニットに各々供給する。また、音響ユニット１０は図示せぬ固定クロック発生用の水晶振動子を有しており、スピーカ出力信号処理部１０４はこのクロックに基づいてスピーカ出力信号の処理を行う。なお、連結動作を行う場合は、スピーカ出力信号処理部１０４は、信号供給部１０３から入力したスピーカ出力信号に対し所定の遅延処理を行った上で、スピーカアレイ１０５に出力するとともに、信号供給部１０３から入力したスピーカ出力信号を自音響ユニット１０に接続された他の音響ユニット１０に信号出力部１０８を介して提供する。この信号処理の詳細については後述する。スピーカアレイ１０５は、複数のスピーカユニット（図示せず）から構成され、スピーカ出力信号処理部１０４から供給された信号に応じて放音処理を行う。
【００１６】
マイクアレイ１０６は、音声を収音する複数のマイクロフォンを有し、取得した音声信号をマイク入力信号処理部１０７へ供給する。ここで、音声とは人間の声という狭義の音声の意ではなく、広い意味での楽音を指す。マイク入力信号処理部１０７は、Ａ／Ｄ変換回路および音声信号処理プロセッサを有し、マイクアレイ１０６にて取得した音声信号に所定の遅延処理等を施し、信号出力部１０８を介して外部へ提供する。また、マイク入力信号処理部１０７は、図示せぬ固定クロック発生用の水晶振動子を有しており、このクロックに基づいてマイク入力信号の処理を行う。なお、連結動作の場合は、マイク入力信号処理部１０７は、マイクアレイ１０６にて取得した音声信号に所定の遅延処理等を施した上で、自音響ユニット１０と接続された他の音響ユニット１０から入力されたマイク入力信号を加算し、自音響ユニット１０に接続された他の音響ユニット１０に供給する。この信号処理の内容の詳細については後述する。
【００１７】
信号出力部１０８は、スピーカ出力信号およびマイク入力信号を他の音響ユニット１０へ提供するためのインタフェースである。ただし、図１における右端の音響ユニット１０−ｍについては、マイク入力信号は管理装置２０へ提供される。入力Ｉ／Ｆ１０９は、キーボード等の入力デバイスであって、単独動作の場合において、音響ユニット１０のユーザが、スピーカアレイ１０５から発生させるべき所定の指向特性をもった音響波を指定するパラメータ（音響ビームの方向や強さ等）などを入力するために使用される。表示部１１０は、液晶ディスプレイ等を有し、現在設定されているパラメータ等を表示してユーザに確認させるためのものである。
【００１８】
＜２．管理装置２０＞
図３は、管理装置２０の機能構成図である。同図に示すように、管理装置２０は、ＣＰＵ２０１、記憶部２０２、通信Ｉ／Ｆ２０３、入力部２０４、表示部２０５、信号処理部２０６、および信号入出力部２０７から構成される。ＣＰＵ２０１は、管理装置２０の各部を制御するものである。記憶部２０２には配下の全ての音響ユニット１０を制御するための制御信号を生成するのに必要なパラメータが格納される。
【００１９】
通信Ｉ／Ｆ２０３は、少なくとも１つの音響ユニット１０（図１では音響ユニット１０−１および１０−ｍ）と通信ケーブル等を介して接続し、後述する各種信号の授受を行うための通信インタフェースである。入力部２０４はキーボードやマウス等の入力デバイスであり、管理装置２０のユーザが上述したパラメータ値やその他のデータを入力する際に使用される。表示部２０５は液晶ディスプレイ等であって、管理装置２０のユーザが入力作業を行う際に各種情報を当該ユーザに視認させるためのものである。信号処理部２０６は、音響ユニット１０へ提供するパラメータを算出する。信号入出力部２０７は、各音響ユニット１０のスピーカアレイ１０５に供給するための音声信号を外部の音源装置等から入力するとともに、各音響ユニット１０のマイクアレイ１０６にて取得した音声信号を外部のスピーカ装置等に出力するためのインタフェースである。
【００２０】
（信号処理）
上述したように、各音響ユニット１０は単独で、すなわち接続Ｉ／Ｆ１１１を介して他の音響ユニット１０と接続せずに、通常のスピーカアレイまたはマイクアレイとして動作することができるので、まず単独動作の場合の動作例を説明する。
【００２１】
＜１．単独動作＞
以下、図４を参照して、各音響ユニット１０が単独で動作する場合について説明する。連結検出部１０１は、他の音響ユニット１０が接続されたことを検知しない限り、信号供給部１０３に何も信号を出力しない。従って信号供給部１０３からは基準クロックが供給されることはなく、スピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７は、上述したように音響ユニット１０内に有する固定クロックに基づいて動作する。このように、音響ユニット１０は、通常のスピーカアレイおよびマイクアレイとして動作する。すなわち、スピーカアレイとして機能する場合は、制御部１００は入力Ｉ／Ｆ１０９にて入力されたパラメータをスピーカ出力信号処理部１０４に供給する。この結果、スピーカアレイ１０５から所望の指向特性をもつ音響波が発生する。一方、マイクアレイとして機能する場合は、マイクアレイ１０６から収音された音声がマイク入力信号処理部１０７に供給され、入力Ｉ／Ｆ１０９にて入力されたパラメータに基づく遅延処理等を行う。この結果、所望の音源位置から到来する音声のみの信号を取得することができる。得られた音声信号は、スピーカ等の外部装置（または自音響ユニット１０のスピーカ出力信号処理部１０４でもよい）に供給することができる。
【００２２】
＜２．連結動作＞
続いて、図５を用いて、音響ユニット１０が連結して動作する場合、すなわち図１に示すように接続Ｉ／Ｆ１１１を介して他の音響ユニット１０と接続する場合における、各音響ユニット１０の動作について説明する。なお、管理装置２０においては、各音響ユニット１０を連結して一体化したスピーカアレイまたはマイクアレイとして機能させるために必要なパラメータが予め記憶部２０２に格納されているものとする。また、ＣＰＵ２０１は断続的に通信Ｉ／Ｆ２０３を介していずれかの音響ユニットと接続されたか否かを監視しており、接続を検知すると、所定の制御信号を当該接続された各音響ユニット１０に送信する。この制御信号は、その信号フォーマットは任意であるが、各音響ユニット１０を識別するための識別子と当該音響ユニット１０に提供する制御情報とを含んでいる。
【００２３】
図５は、音響ユニット１０−（ｎ−１）と音響ユニット１０−（ｎ＋１）とに接続されている音響ユニット１０−ｎ（ただしｎ＝２、３、・・・、ｍ−１）における信号フローを説明するための図である。同図に示すように、音響ユニット１０−ｎは、音響ユニット１０−（ｎ−１）と接続されると、制御信号Ｓ１および基準クロック信号Ｓ２が供給される。これらの信号の処理について以下詳説する。
【００２４】
まず、制御部１００に所定の制御信号が供給されると、制御部１００は単独動作モードから連結動作モードに切り替える。具体的には、制御部１００は、自身を識別する識別情報を記憶しており、識別子が付された複数の制御情報が内包された制御信号を受け取ると、自音響ユニット１０−ｎにて記憶されている識別情報と一致する識別子に対応した制御情報を音響ユニット１０−ｎ用の制御情報として抽出し、この制御情報に従ってスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７を制御する。このとき、入力Ｉ／Ｆ１０９からパラメータ等の制御情報が入力されたとしても、スピーカ出力信号処理部１０４またはマイク入力信号処理部１０７には供給されない。このように、音響ユニット１０−ｎにおいては、入力Ｉ／Ｆ１０９を介して行われた音響ユニット１０−ｎのユーザからの指示は無視され、管理装置２０から送信され音響ユニット１０−（ｎ−１）を介して提供された音響ユニット１０−ｎに対する制御信号のみに従って動作が行われる。
【００２５】
また、連結検出部１０１において、接続Ｉ／Ｆ１１１に他の音響ユニット１０（図１では音響ユニット１０−（ｎ−１））が接続されていることが検知されると、制御部１００およびＰＬＬ１０２に所定の信号が供給される。この結果、ＰＬＬ１０２が作動し、この基準クロック信号に同期したクロック信号が生成される。生成されたクロック信号は、スピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７に供給される。これにより、音響ユニット１０−ｎのスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７は、音響ユニット１０−（ｎ−１）のスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７の動作タイミングに同期して動作する。生成されたクロック信号は、更に音響ユニット１０−（ｎ+１）に供給される。この結果、音響ユニット１０−（ｎ+１）内において、ＰＬＬ１０２において同様の動作が行われ、この結果、音響ユニット１０−（ｎ＋１）のスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７は、音響ユニット１０−ｎのスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７の動作タイミングに同期して動作する。同様にして、この基準クロックは音響ユニット１０−（ｎ+２）へ供給される。このようにして、図１の左から右へ、各音響ユニット１０のスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７に供給される基準クロックを次々と同期させていくことにより、連結された全ての音響ユニット１０内のスピーカ出力信号処理部１０４およびマイク入力信号処理部１０７の動作タイミングを同期させる。
【００２６】
続いて、スピーカ出力信号処理部１０４の動作の詳細について説明する。スピーカ出力信号処理部１０４は、信号供給部１０３から供給されたスピーカ出力信号Ｓ３に、スピーカアレイ１０５を構成する各スピーカに応じた遅延時間だけ遅延をかけたのち各スピーカに出力する。さらに、スピーカ出力信号処理部１０４は、信号供給部１０３から供給されたスピーカ出力信号Ｓ３をそのまま音響ユニット１０−（ｎ＋１）に出力する。
【００２７】
ここで、各音響ユニットにおいて信号伝達の過程で不可避的に信号に遅延が発生する。この遅延時間は信号伝達の回数が増えるに従って増大するため、各音響ユニット１０における遅延パラメータは指向性を与えるための遅延量と音響ユニット間の伝達遅延を補償するための遅延量を合わせたものが設定される。また、上述したように、クロックの同期処理によって各スピーカ出力信号処理部１０４の動作タイミングの同期が取れているから、各スピーカアレイ１０５を全体で１つのスピーカアレイとして機能させることができる。
【００２８】
次に、マイク入力信号処理部１０７の動作の詳細を説明する。ｘinn（ｔ）を音響ユニット１０−（ｎ−１）から入力されたマイク入力信号Ｓ４、ｘoutn（ｔ）を音響ユニット１０−ｎから出力されるマイク入力信号Ｓ４とすると、マイク入力信号処理部１０７における信号処理においては次式の関係が成り立つ。
ｘoutn（ｔ）＝ｘinn（ｔ）＋Mn（ｔ）        （１）
ここで、Mnは、音響ユニット１０−ｎにおけるマイクアレイ１０６を構成する各マイクの出力信号に、所定の指向特性を得るために必要な遅延処理をしたのち、加算したものである。数式（１）から判るように、隣接する音響ユニット１０から供給されたマイク入力信号に、自音響ユニット１０のマイクアレイ１０６にて収音した音声の信号Ｍnを加算した上で、これを他の隣接する音響ユニット１０に出力する。ここで、スピーカ信号と同様、各音響ユニット間の信号伝播によってMnの信号には遅延が生じている。そこで、その遅延補償はマイク入力信号処理部１０７で指向特性を得るために必要な遅延処理に含められているとする。このようにして、入力されたマイク入力信号に自音響ユニット１０のマイクアレイからの信号を加算していく。そして、図１の右端のユニット１０−ｍは、遅延和処理後のマイク入力信号を管理装置２０へ出力する。なお、左端の音響ユニット１０−１については、マイク入力信号Ｓ４の供給元の装置が存在しないので、自音響ユニットのマイクアレイ入力信号に遅延加算処理を行った信号ｘout1（ｔ）を出力する。
【００２９】
この結果、管理装置２０には全ての音響ユニット１０（１０−１、１０−２、・・・、１０−ｍ）のマイクアレイ１０６からの信号が積算された信号（遅延和）が提供される。このように各音響ユニット１０内のマイク入力信号処理部１０７が数式（１）に従った信号処理を行うことにより、各音響ユニット１０における遅延制御が適切になされた上で全マイクアレイ１０６からの音声信号が積算されたものが管理装置２０に提供されるので、マイクアレイ１０６の集合体を全体として１つのマイクアレイとして機能させることができる。
【００３０】
以上説明したように、本発明の音響システム１によれば、管理装置２０から数珠つなぎ状に接続された各音響ユニット１０に対し、動作クロックを同期させたスピーカ出力信号処理部１０４またはマイク入力信号処理部１０７に所望の音響効果を得るための制御情報を提供しつつ、各音響ユニット１０における内部遅延の補償処理を行うから、互いに連結された複数の音響ユニット１０を全体として１つのスピーカアレイまたはマイクアレイとして機能させることができる。また、各音響ユニット１０の配置位置や配置数に応じてパラメータの値を設定すれば、各音響ユニット１０の配置を自由に変更することができる。
【００３１】
（変形例）
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形や置換等を行うことが可能である。以下に、上記実施例の変形例を示す。
【００３２】
音響ユニット１０の数は任意であり、またその幾何学的な配列方法は上述したものに限られない。配置については、例えば一直線上に配列させてもよいし、２次元的または３次元的に配列させてもよい。上述した信号Ｓ１〜Ｓ４が使用する全ての音響ユニット１０に提供されればよい。また、マイク入力信号Ｓ４についても、各音響ユニット１０のマイクアレイ１０６の信号が１回のみ積算される構成であれば、信号の伝送経路（マイク入力信号の積算順序）は問わない。
【００３３】
上記実施例においては、各音響ユニット１０の位置に関する情報については、管理装置２０のユーザが入力部２０４から入力し、この情報に基づいて各音響ユニット１０に最適なパラメータ管理装置２０から各音響ユニット１０に設定することとしたが、これに限らない。例えば、各音響ユニット１０にＧＰＳ等の、自身の位置を取得する機構を設け、有線または無線により、各音響ユニット１０から管理装置２０へ、自音響ユニットの識別子と自音響ユニットの位置情報（位置座標あるいは隣接する音響ユニット１０との相対位置）とを対応付けて送信してもよい。そして、各音響ユニット１０の位置情報を受け取った管理装置２０は、この情報と音像定位位置または音源の位置の情報とを用いて、各音響ユニット１０に提供するパラメータの値を計算する。
【００３４】
上記実施例においては、スピーカ出力信号Ｓ３の伝播する方向およびマイク入力信号Ｓ４の伝播する方向は同じであるとして説明したが、それらの伝播方向は互いに逆方向であっても構わない。つまり、図５において、音響ユニット１０−ｎは、音響ユニット１０−（ｎ＋１）からマイク入力信号Ｓ４を受け取り、これに自音響ユニット１０−ｎにて収音した信号を加算し、その加算された信号を音響ユニット１０−（ｎ−１）に供給する。このような構成を採ることで、管理装置２０と音響ユニット１０間のスピーカ信号およびマイク入力信号の入出力Ｉ／Ｆを、一つの音響ユニット（この例では音響ユニット１０−１）に担わせることが可能になる。
【００３５】
また、上記実施例においては、連結された各音響ユニット１０を制御する手段として管理装置２０を設けたが、これに限らず、例えば管理装置２０の機能を各音響ユニット１０に持たせてもよい。この場合、連結された複数の音響ユニット１０のうちどれか１つが管理装置２０の役割も兼任するマスタ機器となる一方、残りは上記音響ユニットと同様に動作するスレーブ機器となる構成を採用することも可能である。具体的には、音響ユニット１０に、ユーザの指示を入力するための入力部、各種メッセージをユーザに提示するための表示部、遅延処理に係るパラメータの値を計算する演算処理部、パラメータ等を記憶した記憶部と、信号供給部１０３から入力されたクロック信号および制御信号と、固定クロックおよび演算処理部にて生成された制御情報を選択する選択部とを設ける。ユーザの操作等によりマスタ機器として設定された音響ユニットにおいては、選択部は固定クロック信号および演算部にて生成された制御信号を選択し自音響ユニットの音声信号処理部に供給するとともに、自音響ユニットに接続された他の音響ユニットへ出力する。これに対しスレーブ機器として設定された音響ユニットにおいては、選択部は信号供給部１０３から入力されたクロック信号および制御信号を選択して自音響ユニットの音声信号処理部に供給するとともに、当該クロック信号および制御信号を自音響ユニットに接続された他の音響ユニットへ出力する。また、この制御信号には、該制御信号が送信されるべき音響ユニットの識別情報が内包されており、各音響ユニットは受信した制御信号に内包されている識別情報が自身の制御部１００内に記憶されている識別情報と一致したときのみ、該制御信号を取り込む。
【００３６】
このようにして、どの音響ユニット１０がマスタ機器になっていたとしても、最終的に積算されたマイク入力信号がマスタ機器である音響ユニット１０に提供される。例えば、音響ユニット１０が上記実施例のように一直線状に配列した場合において、右端または左端に位置する音響ユニットがマスタ機器とならない場合であっても、マスタ機器は、右端の音響ユニットおよび左端の音響ユニットから積算されたマイク入力信号をそれぞれ受信し、受信したそれぞれのマイク入力信号と自音響ユニット１０のマイクアレイ１０６からの信号を積算すればよい。このような構成を採用することにより、制御装置２０を用いることなく、上記実施例の音響システム１と同様の機能を実現することができる。
【００３７】
なお、マスタ機器となる音響ユニット１０を決定する方法は上述した方法に限らない。例えば、各音響ユニット１０はマスタ機器とスレーブ機器とを切替えるスイッチを設け、ユーザが各音響ユニット１０のスイッチを操作することにより、所望の１の音響ユニット１０をのみマスタ機器とし、他の音響ユニット１０をスレーブ機器と設定する。あるいは、スイッチを設ける替わりに、接続Ｉ／Ｆ１１１を少なくとも２種類の接続コネクタ（コネクタＡおよびコネクタＢとする）から構成しておき、マスタ機器と設定したい音響ユニットついては他の音響ユニットと接続する場合はコネクタＡのみを用い、スレーブ機器として設定したい音響ユニットについてはコネクタＢのみを使って他の音響ユニットと接続するようにしてもよい。そして、例えば、マスタ機器は当該機器に接続された音響ユニットに対し、マスタ機器として接続されている各音響ユニットを識別するためのＩＤを要求する。クエリーを受け取った各音響ユニットは、自音響ユニットに接続されている他の音響ユニットがある場合は、当該他の音響ユニットに当該クエリーを転送する。自音響ユニットと接続されている他の音響ユニットがない場合（末端の音響ユニット）は、当該クエリーの応答として、タイムスタンプと自音響ユニットのＩＤを付与したレスポンスを送り返す。各音響ユニットは、音響ユニットＩＤが付与されたレスポンスを受け取ると、タイムスタンプと自音響ユニットのＩＤを更に付加して他の音響ユニットに転送する。こうして、最終的にマスタ機器となる音響ユニットにレスポンスが戻ってくると、当該音響ユニットはタイムスタンプとＩＤからマスタ機器として接続されている音響ユニットおよびその数を決定し、タイムスタンプ情報から各音響ユニットの配置情報（接続されている順番、接続形態、幾何学的配置等）を取得する。あるいは、各音響ユニットに無線通信Ｉ／Ｆを設け、接続Ｉ／Ｆ１１１にて他の音響ユニットとの接続を検知すると無線通信Ｉ／Ｆを用いて上述したようなクエリーを無線送信し、各音響ユニット間でマスタ機器あるいはスレーブ機器との設定に関するネゴシエーションを行ってもよい。
【００３８】
また、音声信号の最下流地点となる音響ユニット１０は、所定の外部入出力Ｉ／Ｆを用いて管理装置２０だけでなくその他の外部の音響装置に音声信号を出力してもよい。また、必要ならば、出力する前に音声信号に所定の変換処理を施してもよい。例えば、アナログ入出力Ｉ／Ｆを有する装置に音声信号を提供する場合は、Ｄ／Ａ変換を行なって出力し、インターネット等のネットワークを介して音声信号を提供する場合は、所定のデータ形式に変換して送信する。また、上記実施例においては、各音響ユニット１０どうしの間および音響ユニット１０と管理装置２０の間は有線による接続であったが、無線による接続であってもよい。
【００３９】
また、上述の音響システム１においては、必ずしも物理的に連結されている全ての音響ユニット１０を参加させる必要はない。例えば、音響ユニット１０−１〜１０−ｍを直線状に配列した場合において、音像定位位置や音源の位置に応じて、使用するユニットを選択することも可能である。また、指向特性や周波数帯域の点でさほど高い自由度が必要なければ、例えば全音響ユニット１０−１〜１０−ｍのうち奇数番目の音響ユニット１０のみを動作させるといったこともできる。この場合、制御信号Ｓ１にアレイ機構に参加しない音響ユニットのＩＤに対応付けて、所定のフラグ情報を内包させておく。該当する音響ユニット１０は、このフラグ情報を受け取った場合は、スピーカ出力信号処理部１０４においては入力されたマイク入力信号をスピーカアレイ１０５に供給せず、そのまま隣接するユニットに引き渡す。また、マイク入力信号処理部１０７においては、受信したマイク入力信号に自己のマイクアレイ１０６からの音声信号を加算せずにそのまま隣接するユニットに引き渡す。すなわち、機械的に連結はされているものの音響システム１に参加しない音響ユニット１０については、入力された信号Ｓ１〜Ｓ４に対し何もせずに他の音響ユニット１０に供給するように構成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る音響システム１の全体図である。
【図２】各音響ユニット１０の機能構成図である。
【図３】管理装置２０の機能構成図である。
【図４】各音響ユニット１０が単独動作する場合の信号の流れを説明するための図である。
【図５】各音響ユニット１０が連結動作する場合の信号の流れを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・音響システム、１０・・・音響ユニット、２０・・・管理装置、１００・・・制御部、１０１・・・連結検出部、１０２・・・ＰＬＬ、１０３・・・信号供給部、１０４・・・スピーカ出力信号処理部、１０５・・・スピーカアレイ、１０６・・・マイクアレイ、１０７・・・マイク入力信号処理部、１０８・・・信号出力部、１０９・・・入力Ｉ／Ｆ、１１０、２０５・・・表示部、１１１・・接続Ｉ／Ｆ、２０１・・・ＣＰＵ、２０２・・・記憶部、２０３・・・通信Ｉ／Ｆ、２０４・・・入力部、２０６・・・信号処理部、２０７・・・信号入出力部。
【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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