(57)【要約】【課題】集中一体型配置構成において領域分離を実行する音響再生装置を提供すること。【解決手段】音響信号を出力する第１のスピーカ１２１と、音源からの距離に対する音圧の減衰する割合を示す距離減衰率が第１のスピーカ１２１と異なる第２のスピーカ１２２と、音源から予め定められた距離における第１のスピーカ１２１から出力される音の音圧と第２のスピーカ１２２から出力される音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように、第２のスピーカ１２２に出力する音響信号の振幅および位相を、第１のスピーカ１２１に出力する音響信号の振幅および位相に基づいて決定し、決定した振幅および位相で音響信号を調整する振幅位相調整部１１２とを備え、第２のスピーカ１２２は、振幅位相調整部１１２が調整した音響信号を出力することを特徴とする。【選択図】        図１
2006270409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の音響信号に基づいて第１の音を出力する第１の音源と、
前記第１の音源とは距離減衰率が異なり、第２の音響信号に基づいて第２の音を出力する第２の音源と、
入力される前記第１の音響信号の振幅および位相を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整して、前記第２の音響信号として出力する振幅位相調整手段とを備えることを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】
前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を検出する音圧検出手段をさらに備え、
前記振幅位相調整手段は、前記音圧検出手段が検出した合成音圧に基づいて、入力される前記第１の音響信号の振幅および位相を調整して前記第２の音響信号として出力する請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
前記第１の音源および前記第２の音源は、それぞれ点音源および線音源、または、線音源および点音源の前記距離減衰率の特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項４】
前記第１の音源および前記第２の音源は、それぞれ線音源および面音源、または、面音源および線音源の前記距離減衰率の特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項５】
前記第１の音源および前記第２の音源は、それぞれ点音源および面音源、または、面音源および点音源の前記距離減衰率の特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項６】
前記第１の音源および前記第２の音源は、それぞれ線音源および線音源の両端に点音源を配置した音源、または、線音源の両端に点音源を配置した音源および線音源の前記距離減衰率の特性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項７】
所定の方向に所定の長さ以上の長さを有し、第１の音響信号に基づいて第１の音を出力する第１の音源と、
前記所定の方向に前記所定の長さ以下の長さを有し、第２の音響信号に基づいて第２の音を出力する第２の音源と、
入力される前記第１の音響信号あるいは前記第２の音響信号のいずれか一方の振幅および位相を、前記第１の音源あるいは前記第２の音源のいずれか一方から前記所定の長さをπで除した値よりも遠い距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整して、前記第１の音響信号あるいは前記第２の音響信号のうちの他方として出力する振幅位相調整手段とを備えることを特徴とする音響再生装置。
【請求項８】
マトリクス状に配列された複数の音源から選択される第１の音源と、
前記第１の音源とは距離減衰率が異なるように前記複数の音源から選択される第２の音源と、
入力される第１の音響信号を遅延させる遅延時間を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音源から出力される音の音圧と前記第２の音源から出力される音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように決定し、前記第１の音響信号を前記遅延時間だけ遅延させた第２の音響信号として前記第１の音源へ出力する遅延時間決定手段と、
入力される前記第１の音響信号の振幅および位相を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音源から出力される音の音圧と前記第２の音源から出力される音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整した第３の音響信号として前記第２の音源へ出力する振幅位相調整手段とを備えることを特徴とする音響再生装置。
【請求項９】
前記振幅位相調整手段は、前記第３の音響信号の振幅を、前記第２の音響信号の振幅のＭ／Ｎ倍（Ｍ：前記第１の音源として前記複数の音源から選択した個数、Ｎ：前記第２の音源として前記複数の音源から選択した個数）に決定し、前記第３の音響信号の位相を、前記第２の音響信号の位相と逆位相に決定することを特徴とする請求項８に記載の音響再生装置。
【請求項１０】
前記遅延時間決定手段は、前記第３の音響信号の遅延時間Ｔを、（１）式によって算出することを特徴とする請求項８に記載の音響再生装置。
【数１】
2006270409.tif 000033
【請求項１１】
第１の音響信号に基づいて第１の音を出力する第１の音源と、前記第１の音源とは距離減衰率が異なり、第２の音響信号に基づいて第２の音を出力する第２の音源とを備える音響再生装置の音響再生方法であって、
前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整して、前記第２の音響信号とすることを特徴とする音響再生方法。
【請求項１２】
所定の方向に所定の長さ以上の長さを有し、第１の音響信号に基づいて第１の音を出力する第１の音源と、前記所定の方向に前記所定の長さ以下の長さを有し、第２の音響信号に基づいて第２の音を出力する第２の音源とを備える音響再生装置の音響再生方法であって、
入力される前記第１の音響信号あるいは前記第２の音響信号のいずれか一方の振幅および位相を、前記第１の音源あるいは前記第２の音源のいずれか一方から前記所定の長さをπで除した値よりも遠い距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整して、前記第１の音響信号あるいは前記第２の音響信号のうちの他方として出力することを特徴とする音響再生方法。
【請求項１３】
マトリクス状に配列された複数の音源から選択される第１の音源と、前記第１の音源とは距離減衰率が異なるように前記複数の音源から選択される第２の音源とを備える音響再生装置の音響再生方法であって、
入力される第１の音響信号を遅延させる遅延時間を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音源から出力される音の音圧と前記第２の音源から出力される音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように決定し、前記第１の音響信号を前記遅延時間だけ遅延させた第２の音響信号として前記第１の音源へ出力する遅延時間決定ステップと、
入力される前記第１の音響信号の振幅および位相を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音源から出力される音の音圧と前記第２の音源から出力される音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整した第３の音響信号として前記第２の音源へ出力する振幅位相調整ステップと、
を備えることを特徴とする音響再生方法。
【請求項１４】
第１の音響信号に基づいて第１の音を出力する第１の音源と、前記第１の音源とは距離減衰率が異なり、第２の音響信号に基づいて第２の音を出力する第２の音源とを備える音響再生装置の音響再生プログラムであって、
前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整して、前記第２の音響信号とすることを特徴とする音響再生プログラム。
【請求項１５】
所定の方向に所定の長さ以上の長さを有し、第１の音響信号に基づいて第１の音を出力する第１の音源と、前記所定の方向に前記所定の長さ以下の長さを有し、第２の音響信号に基づいて第２の音を出力する第２の音源とを備える音響再生装置の音響再生プログラムであって、
入力される前記第１の音響信号あるいは前記第２の音響信号のいずれか一方の振幅および位相を、前記第１の音源あるいは前記第２の音源のいずれか一方から前記所定の長さをπで除した値よりも遠い距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整して、前記第１の音響信号あるいは前記第２の音響信号のうちの他方として出力することを特徴とする音響再生プログラム。
【請求項１６】
マトリクス状に配列された複数の音源から選択される第１の音源と、前記第１の音源とは距離減衰率が異なるように前記複数の音源から選択される第２の音源とを備える音響再生装置の音響再生プログラムであって、
入力される第１の音響信号を遅延させる遅延時間を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音源から出力される音の音圧と前記第２の音源から出力される音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように決定し、前記第１の音響信号を前記遅延時間だけ遅延させた第２の音響信号として前記第１の音源へ出力する遅延時間決定手順と、
入力される前記第１の音響信号の振幅および位相を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音源から出力される音の音圧と前記第２の音源から出力される音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整した第３の音響信号として前記第２の音源へ出力する振幅位相調整手順と、
をコンピュータに実行させる音響再生プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、能動消音技術を利用して音場を非減音領域と減音領域とに分離する音響再生装置、音響再生方法および音響再生プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カセットテープ、コンパクトディスク、ミニディスクなどに記録されたコンテンツの音響信号を再生する音響再生装置において、スピーカの配置や音響信号の制御により再生音の音場制御を行う技術が知られている。例えば、サラウンド効果を実現する５．１ｃｈシステムなどのように、複数のスピーカおよび制御マイクを、一定領域を囲むように分散配置し、能動消音技術を利用して当該領域の内部と外部で音圧の増減量を大幅に変化させることで、音場を非減音領域と減音領域とに分離する技術が知られている。ここで、能動消音技術とは、主音源となるスピーカに対して離れた位置に設置した付加音源となるスピーカから制御音を出力して減音を行う技術をいう。
【０００３】
また、分散配置された複数のスピーカを有する音響再生装置において、低音再生用の音響信号の位相を変化させることにより、トーンコントロール回路などの複雑な構成を用いずに複数のスピーカから出力された音の合成音圧レベルを変化させ、低域音量を調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２６３９９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの音場制御方法においては、スピーカが分散配置されているため、大きな設置スペースを必要とし、設置や配線が複雑になるという問題があった。このため、複数のスピーカを前方にまとめて配置する集中一体型配置の構成とする傾向が高まっているが、このような構成では、主音源に対して離れた位置に設置した付加音源から制御音を出力して減音を行う従来の能動消音技術を利用できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、例えば主音源となるスピーカと付加音源となるスピーカを集中一体型に構成するような、主音源と付加音源の配置を自由にできない構成において、能動消音技術を利用して音場を非減音領域と減音領域とに分離することができる音響再生装置、音響再生方法および音響再生プログラ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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、音響再生装置において、第１の音響信号に基づいて第１の音を出力する第１の音源と、前記第１の音源とは距離減衰率が異なり、第２の音響信号に基づいて第２の音を出力する第２の音源と、入力される前記第１の音響信号の振幅および位相を、前記第１の音源から予め定められた距離における前記第１の音の音圧と前記第２の音の音圧とを合成した合成音圧を抑制するように調整して、前記第２の音響信号として出力する振幅位相調整手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、上記装置を実行することができる音響再生方法および音響再生プログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ほぼ同じ位置からほぼ同じ方向に音を出力するように構成された互いに距離減衰率の異なる２つのスピーカから、予め定められた距離における各スピーカから出力される音の合成音圧を抑制する振幅および位相を有する音響信号を出力することができる。このため、例えば集中一体型配置のスピーカにおいても、当該予め定められた距離よりスピーカに近い領域を非減音領域に、当該予め定められた距離よりスピーカから遠い領域を減音領域に分離する領域分離を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる音響再生装置、音響再生方法および音響再生プログラムの最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態にかかる音響再生装置は、互いに距離減衰率の異なる２つのスピーカから異なる振幅、逆位相の音響信号を出力して、予め定められた距離における各スピーカから出力される音の合成音圧を抑制し、音場を非減音領域と減音領域とに分離するものである。ここで、距離減衰率とは、音源からの距離に対する音源から出力される音の音圧が減衰する割合をいう。
【００１２】
図１は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置１００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、音響再生装置１００は、コンテンツ再生部１０１と、音響信号生成部１１１と、振幅位相調整部１１２と、第１のスピーカ１２１と、第２のスピーカ１２２とを備えている。
【００１３】
コンテンツ再生部１０１は、カセットテープ、コンパクトディスク、ミニディスクなどの記録媒体に記録されたコンテンツの音響信号（ソース音響信号）を再生するものである。
【００１４】
音響信号生成部１１１は、コンテンツ再生部１０１から入力したソース音響信号に対し、Ｄ／Ａ変換処理、増幅処理などの信号処理を行い、音声出力のための第１の音響信号を生成し、第１のスピーカ１２１および振幅位相調整部１１２に出力するものである。
【００１５】
振幅位相調整部１１２は、予め定められた距離における第１のスピーカ１２１と第２のスピーカ１２２との音圧の合成した値である合成音圧を抑制するように、音響信号生成部１１１から出力された第１の音響信号の振幅および位相を決定し、決定した振幅および位相で調整した第２の音響信号を第２のスピーカ１２２に出力するものである。
【００１６】
具体的には、振幅位相調整部１１２は、各スピーカから予め定められた距離における音圧が等しくなるように各スピーカから出力される音の距離減衰率に従って第２の音響信号の振幅を決定し、第２のスピーカ１２２から出力される音位相が、第１のスピーカ１２１から出力される音の位相と逆位相になるように第２の音響信号の位相を決定する。ここで、各スピーカの距離減衰率は既知である。また、第１の音響信号とそれを与えられた第１のスピーカ１２１が出力する音の関係、および第２の音響信号とそれを与えられた第２のスピーカ１２２が出力する音の関係も既知である。このように決定することにより、予め定められた距離における各スピーカの合成音圧は理論的には０になる。
【００１７】
第１のスピーカ１２１および第２のスピーカ１２２は、音響信号に従い鳴動することにより音を出力するものである。第１のスピーカ１２１が、能動消音技術における主音源に相当し、第２のスピーカ１２２が、付加音源に相当する。
【００１８】
主音源から出力された音に対して付加音源から制御音を出力して減音を行う能動消音技術を適用して２つのスピーカから出力される音の減音を行う際、ほぼ同じ位置からほぼ同じ方向に出力される音であっても、音源の種類により距離減衰率が異なることを利用し、音源からの距離によって減音される領域（減音領域）と音が残る領域（非減音領域）とを分離する。以下、音源の種類についての詳細と、領域分離の具体的な実現方法について説明する。
【００１９】
音源は、一般に点音源、線音源、面音源に分類することができる。点音源とは、伝播距離に比べて大きさが十分に小さく、一点から音を放出しているとみなすことができる音源をいう。線音源とは、無数の独立した点音源が一直線上に密に並んだような音場を形成する音源をいう。面音源とは、無数の独立した点音源が平面状に分布したような音場を形成する音源をいう。以下に、各音源の一般的な特性について説明する。
【００２０】
図２は、点音源についての音源からの距離に対する音圧レベルを示す説明図である。同図の上部に示すような点音源２１０について、点音源２１０からあらゆる方向に、一様に音響パワーＷ（Ｗ（ワット））を放出しているとすると、音の強さＩ（Ｗ/ｍ2）は、（１）式で表される。
【数１】
2006270409.tif 000003
【００２１】
ここで、r（ｍ）は音源から受音点までの距離を表す。（１）式に示されるように、点音源の音の強さは、距離の二乗に反比例して減衰する特性を有している。
【００２２】
（１）式を音圧レベルLp（ｄＢ（デシベル））で表すと、（２）式のようになる。
【数２】
2006270409.tif 000004
【００２３】
ここで、Lw（ｄＢ）は音源のパワーレベルを表す。このように、点音源からの距離rの対数と音圧レベルLpは、同図の下部に示すような直線２０１の関係にある。
【００２４】
また、同図の上部に示すように、点音源２１０から距離r1、r2の点における音圧レベルをL1、L2とすると、（３）式が成り立つ。
【数３】
2006270409.tif 000005
【００２５】
従って、例えば距離が２倍になると、ｌｏｇ１０２≒０．３であることから、音圧レベルは約６ｄＢずつ減衰する。
【００２６】
図３は、線音源についての音源からの距離に対する音圧レベルを示す説明図である。同図の上部に示すように、x1からx2に存在する長さl（ｍ）の線音源３１０をについて、線音源３１０から垂直方向に距離ｄ（ｍ）の位置Ｐにおける音の強さＩ（Ｗ/ｍ2）は、（４）式で表される。
【数４】
2006270409.tif 000006
【００２７】
ここで、Ｗm（Ｗ）は線音源の単位長さ当たりのパワーを、α（ラジアン）は受音点から線音源の両端を望む角度を表す。このように、線音源の音の強さは、角αに比例し、垂直方向の距離ｄに反比例する。
【００２８】
無限長線音源の場合、α＝πであり、これを（４）式に代入し、音圧レベルLpで表すと、（５）式のようになる。
【数５】
2006270409.tif 000007
【００２９】
有限の長さｌの線音源において、受音点の線音源からの距離ｄが大きくなり、α＝l／ｄと近似できるときは、音圧レベルLpは（６）式で表される。
【数６】
2006270409.tif 000008
【００３０】
従って、距離ｄがl／πまでにおいては、距離が２倍になると約３ｄＢ（１０×ｌｏｇ１０２）ずつ音圧レベルが減衰し、それより遠い位置においては、距離が２倍になると約６ｄＢずつ音圧レベルが減衰する。図３の下部のグラフはこの関係を表している。すなわち、距離ｄの対数と音圧レベルの関係は、曲線３０１によって表されるが、距離ｄがl／πより小さいときは、直線３０２で表される線音源の減衰特性で近似することができ、距離ｄがl／πより大きいときは、直線３０３で表される点音源の減衰特性で近似することができる。
【００３１】
このように、線音源の音の強さは、原則として受音点までの距離に反比例して減衰する特性を有するが、受音点までの距離が大きい場合、線音源は点音源で近似され、音の強さは受音点までの距離の二乗に反比例して減衰する特性を示す。
【００３２】
図４は、面音源についての音源からの距離に対する音圧レベルを示す説明図である。同図の上部に示すように、高さｂ（ｍ）、幅ｃ（ｍ）の面音源４１０に含まれる高さｄｙ（ｍ）、幅ｄｘ（ｍ）の面素について考える。ここでは、ｃ＞ｂ、すなわち、面音源の幅が高さより大きいことを前提とする。同図において、Ｒは当該面素から受音点Ｐまでの距離（ｍ）を、ｘ、ｙ、ｄはそれぞれ、Ｒの幅方向、高さ方向、面音源に対する垂線方向の成分を表す。
【００３３】
上記面素から出力される音の、受音点Ｐにおける音の強さＩu（Ｗ/ｍ2）は、（７）式で表される。
【数７】
2006270409.tif 000009
【００３４】
ここで、Ｗは面音源のトータルパワー（Ｗ）を表す。これより、面音源４１０の全面素から出力される音の受音点Ｐにおける音の強さＩ（Ｗ/ｍ2）は、（８）式で表される。
【数８】
2006270409.tif 000010
【００３５】
（８）式を変形すると（９）式が得られる。
【数９】
2006270409.tif 000011
【００３６】
受音点から面音源４１０までの垂直方向の距離である距離ｄが、ｂ／πより小さい領域（以下、第１領域という。）において、受音点までの垂直距離ｄが面音源４１０の高さｂ、幅ｃより小さいとすると、以下の（１０）式のように近似することができる。
【数１０】
2006270409.tif 000012
【００３７】
従って、受音点Ｐにおける音の強さＩ（Ｗ/ｍ2）は、以下の（１１）式のように表される。
【数１１】
2006270409.tif 000013
このように、第１領域においては、受音点Ｐにおける音の強さＩは音源からの距離ｄに依存せず、一定であることを示している。これが典型的な面音源の特性を表す。
【００３８】
受音点から面音源４１０までの垂直方向の距離である距離ｄが、ｂ／πより大きく、ｃ／πより小さい領域（以下、第２領域という。）において、受音点までの垂直距離ｄが面音源４１０の高さｂより大きく、幅ｃより小さいとすると、以下の（１２）式のように近似することができる。
【数１２】
2006270409.tif 000014
【００３９】
従って、受音点Ｐにおける音の強さＩ（Ｗ/ｍ2）は、以下の（１３）式のように表される。
【数１３】
2006270409.tif 000015
このように、第２領域においては、受音点Ｐにおける音の強さＩは音源からの距離ｄに反比例し、線音源と同様の特性を表している。
【００４０】
受音点から面音源４１０までの垂直方向の距離である距離ｄが、ｃ／πより大きい領域（以下、第３領域という。）においては、以下の（１４）式のように近似することができる。
【数１４】
2006270409.tif 000016
【００４１】
従って、受音点Ｐにおける音の強さＩ（Ｗ/ｍ2）は、以下の（１５）式のように表される。
【数１５】
2006270409.tif 000017
【００４２】
このように、第３領域においては、受音点Ｐにおける音の強さＩは音源からの距離ｄの二乗に反比例し、点音源と同様の特性を表している。
【００４３】
図４の下部のグラフは、上記のような各領域における面音源の特性を示したグラフである。面音源４１０における距離ｄの対数と音圧レベルの関係は、曲線４０１によって表されるが、第１領域においては距離に依存しない音圧レベルを表す直線４０２で、第２領域においては線音源と同じ特性を表す直線４０３で、第３領域においては点音源と同じ特性を表す直線４０４で近似することができる。
【００４４】
このように、面音源の音の強さは、受音点が音源に近い場合は受音点までの距離に関わらず減衰しない特性を有するが、受音点までの距離が大きくなると、その距離に応じて、面音源は線音源または点音源で近似され、それぞれの減衰特性を示す。
【００４５】
ここまでは、音の強さを用いて各音源の一般的な特性を示したが、以下では、音圧を用いて各音源の特性、特に、距離に対する音圧の減衰する割合を示す特性である距離減衰率について考える。
【００４６】
上述のように点音源、線音源、面音源の音の強さは、それぞれ距離の二乗に反比例、距離に反比例、距離によらず一定であることと、一般に音の強さは音圧の二乗に比例する関係があることから、点音源の距離減衰率は１／ｒ、線音源の距離減衰率は１／√ｒ、面音源の距離減衰率は１であることがわかる。ここで、ｒは各音源からの距離を表す。
【００４７】
図５は、各音源から出力される音の距離ｒ（ｍ）に存在する受音点における音圧を示す説明図である。同図においては、一例として、距離１ｍの受音点で各音源から出力される音の音圧が等しくなる場合を示している。
【００４８】
同図に示すように、面音源から出力される音は距離に依存せず、音圧が一定である。これに対し、線音源から出力される音は音源から距離１ｍまでの範囲においては急激に減衰し、距離１ｍからは緩やかに減衰する傾向を示している。点音源から出力される音は音源の近くではさらに急激に減衰し、距離１ｍから離れても減衰する傾向を示している。
【００４９】
このような各音源の種類により距離減衰率が相違する性質を利用して領域分離を実現する。また、その前提として、主音源と逆位相の音を付加音源から出力して干渉させて音を減音する能動消音技術を利用する。以下に、具体的な方法について説明する。
【００５０】
図６は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置１００における振幅位相調整処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【００５１】
まず、音響信号生成部１１１が、コンテンツ再生部１０１が再生したソース音響信号から第１の音響信号を生成し、主音源である第１のスピーカ１２１に出力する。すなわち、音響信号生成部１１１は、第１のスピーカ１２１に対して音響信号生成部１１１が生成した第１の音響信号をそのまま出力する。また、音響信号生成部１１１は、第１のスピーカ１２１に出力した第１の音響信号と同じ信号を、振幅位相調整部１１２に出力する（ステップＳ６０１）。なお、コンテンツ再生部１０１によるコンテンツの再生方法、再生したソース音響信号からスピーカに出力するための第１の音響信号を生成する方法としては、一般的な音響再生装置に用いられているあらゆる方法を適用することができる。
【００５２】
次に、振幅位相調整部１１２は、第１のスピーカ１２１と距離減衰率の異なる特性を有する付加音源である第２のスピーカ１２２から出力した場合に、各スピーカから予め定められた距離、例えば４ｍ程度の距離において各スピーカから出力される音の音圧が等しくなるような第２の音響信号の振幅を算出し、第２のスピーカ１２２に出力する第２の音響信号の振幅として調整する（ステップＳ６０２）。各スピーカの距離減衰率は既知であるので、振幅位相調整部１１２は音圧を一致させる位置が与えられれば、音圧が等しくなるような第２の音響信号の振幅を算出することができる。
【００５３】
次に、振幅位相調整部１１２は、音響信号生成部１１１が生成した第１の音響信号の位相と逆の位相となるように第２のスピーカ１２２に出力する第２の音響信号の位相を調整する（ステップＳ６０３）。第１のスピーカ１２１から出力する音と、第２のスピーカ１２２から出力する音を干渉させて減音するためである。
【００５４】
振幅位相調整部１１２は、振幅および位相を調整した第２の音響信号を第２のスピーカ１２２に出力する（ステップＳ６０４）。このようにして、音響信号生成部１１１が生成した第１の音響信号が第１のスピーカ１２１から出力され、振幅位相調整部１１２で振幅および位相が調整された第２の音響信号が第２のスピーカ１２２から出力される。
【００５５】
各スピーカから出力された音は、スピーカの近くにおいては、減衰率の相違に起因して振幅差が大きくなるため、逆位相の音を干渉させても音が残る。すなわち、音源の近くにおいて非減音領域が形成される。
【００５６】
音源から予め定められた距離よりも遠方では、各スピーカから出力された音はほぼ同じ音圧まで減衰するため、逆位相の音を干渉させることにより音が減音され、減音領域を作り出すことができる。主音源である第１のスピーカ１２１と付加音源である第２のスピーカ１２２は同じ位置から、同じ方向へ音を出力しているため、集中一体型配置の音源構成においても、領域分離を実現することができる。
【００５７】
距離減衰率の異なる２つの音源により領域分離を実現するため、例えば、主音源および付加音源を、点音源および線音源（またはその逆）、もしくは点音源および面音源（またはその逆）、もしくは線音源および面音源（またはその逆）とするように構成することができる。
【００５８】
主音源と付加音源の組み合わせは上記に限られるものではなく、距離減衰率の異なる音源を組み合わせるものであればあらゆる音源の組み合わせを適用することができる。例えば、点音源の個数と配置を調整することにより、点音源と線音源の中間の距離減衰率の特性を有する音源を作ることができるため、このような音源を組み合わせて領域分離を実現するように構成してもよい。
【００５９】
図７〜図１０は、点音源の個数を変えた場合の距離減衰率の変化を示す説明図である。図７は、点音源が１個の場合の音圧のＸＹ平面上の分布を、縦軸に音圧をとって３次元座標で表した説明図である。同図の上部に示すように、点音源７０１が３次元空間座標の原点に存在する場合、点音源７０１から出力された音の音圧は、同図の下部のグラフに示すように受音点の位置によって変化する。
【００６０】
図８は、点音源が３個の場合の音圧のＸＹ平面上の分布を、縦軸に音圧をとって３次元座標で表した説明図である。同図の上部に示すように、点音源８０２が３次元空間座標上の原点に、点音源８０１、８０３が点音源８０２を挟むようにＹ軸上に存在する場合、各点音源から出力された音の合成音圧は、同図の下部のグラフに示すように変化する。
【００６１】
図９および図１０は、それぞれ図７および図８に示した音圧分布を、視線をＹ軸方向にした２次元座標で表した説明図である。図９および図１０に示すように、点音源が３個の場合は、点音源が１個の場合に比較して、音圧勾配（すなわち減衰の勾配）が緩やかになっている。点音源の個数をさらに増やすと、音圧勾配はさらに緩やかになり、線音源の音圧の勾配に近づいていく。すなわち、線音源は点音源の集合で表すことができる。同様に、面音源は点音源の集合で表すことができる。
【００６２】
従って、距離減衰率を表す式を１／ｒnとおくと、点音源、線音源、面音源はそれぞれｎ＝１、ｎ＝０．５、ｎ＝０の場合に相当するが、ｎはこの３つの値に限らず、点音源の個数や配置を調整することにより、これらの値の中間の値に対応する距離減衰率を生成することができる。このようにして生成した任意の異なる値の距離減衰率を有する２つの音源を組み合わせ、上述の方法で領域分離を行うように構成してもよい。
【００６３】
図１１〜図１５は、線音源の特性を有する主音源と、点音源と線音源とを結合した音源の特性を有する付加音源との組み合わせにより、領域分離を行った場合のシミュレーション結果を示す説明図である。
【００６４】
図１１は、主音源と付加音源の構成を示す説明図である。同図の上部に示すように、主音源１１０１は３次元空間座標の原点を中心としＹ軸に沿って幅が１ｍである線音源として構成されている。また、同図の下部に示すように、付加音源１１０２は３次元空間座標の原点を中心としＹ軸に沿って幅が１ｍである線音源と、その両端に配置された点音源とを結合した音源として構成されている。
【００６５】
図１２は、主音源、付加音源と、合成音圧を最小化させる位置との関係を示す説明図である。同図に示すように、主音源１１０１と付加音源１１０２は、共に中心が３次元空間座標の原点に位置するように重ねて配置され、Ｘ軸上の原点から８ｍの位置１２０１において、それら各音源から出力される音の合成音圧を最小化することを前提とする。
【００６６】
図１３は、シミュレーションの前提となる音源の特性を示す説明図である。同図に示すように、主音源１１０１は、音源と垂直の方向においては線音源の減衰特性を有し、その両側の領域においては点音源の減衰特性を有することを仮定している。同図には示していないが、付加音源１１０２の線音源部分も同様の減衰特性を有することを仮定している。
【００６７】
図１４、図１５は、このような構成の音源において、上述した方法による領域分離を行った場合の音圧レベル低下量を示した説明図である。ここで、音圧レベル低下量とは制御前後の音圧レベルの差をいい、具体的には、主音源からの音を減音する制御音を付加音源から出力して領域分離をした場合の音圧レベル（ｄＢ）から、主音源のみから音を出力した場合の音圧レベル（ｄＢ）を減算した値をいう。したがって、音圧レベル低下量が大きいほど、減音の効果が大きいことを意味する。
【００６８】
図１４は、音源を原点として音の進行方向にＸ軸をとった２次元座標上における各位置での音圧レベル低下量を等高線によって表しており、音源から離れるほど音圧レベルの低下が大きいことを示している。同図に示すように、合成音圧を最小化させる位置１２０１の手前の約６ｍの位置１４０１において、１０ｄＢの音圧の低減が実現されている。
【００６９】
図１５は、音圧レベル低下量をＺ軸にとり、音源からの距離Ｘ（ｍ）に対する音圧レベル低下量を、視線をＹ軸方向にして観察した場合の模式図である。同図に示すように、音源からの距離が約６ｍの位置１４０１において、音圧レベル低下量が−１０ｄＢとなっている。また、音源に近い位置においては音が減音されず残っていることが認められる。
【００７０】
このように、第１の実施の形態にかかる音響再生装置１００では、ほぼ同じ位置からほぼ同じ方向に音を出力するように配置された互いに距離減衰率の異なる２つのスピーカから、予め定められた距離における各スピーカから出力される音の合成音圧を抑制するような音を出力し、当該位置を境界として音場を非減音領域と減音領域に分離することができる。すなわち、例えば集中一体型配置に構成するような、主音源と付加音源のスピーカ配置を自由にできない構成においても領域分離を実現することができる。
【００７１】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態にかかる音響再生装置は、予め定められた距離における２つのスピーカから出力された音の合成音圧を検出し、検出した合成音圧を参照して、当該位置における２つのスピーカから出力する音の合成音圧を抑制するように音響信号の振幅および位相を決定するものである。
【００７２】
図１６は、第２の実施の形態にかかる音響再生装置１６００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、音響再生装置１６００は、コンテンツ再生部１０１と、音響信号生成部１１１と、振幅位相調整部１６１２と、合成音圧検出部１６０１と、第１のスピーカ１２１と、第２のスピーカ１２２とを備えている。合成音圧検出部１６０１が、本発明における音圧検出手段に相当する。
【００７３】
第２の実施の形態においては、合成音圧検出部１６０１を追加したこと、および振幅位相調整部１６１２の機能が変更されたことが第１の実施の形態と異なっている。その他の構成および機能は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置１００の構成を表すブロック図である図１と同様であるので、同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００７４】
合成音圧検出部１６０１は、予め定められた距離における、第１のスピーカ１２１から出力された音の音圧と、第２のスピーカ１２２から出力された音の音圧とを合成した合成音圧を検出し、振幅位相調整部１６１２に出力するものである。
【００７５】
振幅位相調整部１６１２は、合成音圧検出部１６０１が検出した合成音圧を参照し、予め定められた距離における第１のスピーカ１２１と第２のスピーカ１２２との音圧の合成した値である合成音圧を抑制するように、音響信号生成部１１１から出力された第１の音響信号の振幅および位相を調整し、調整した振幅および位相を有する第２の音響信号を第２のスピーカ１２２に出力するものである。
【００７６】
具体的には、振幅位相調整部１６１２は、合成音圧検出部１６０１が検出した合成音圧を参照してフィードバック制御を実行することにより、合成音圧検出部１６０１が検出した合成音圧が、合成音圧の目標値である０に一致するように、第１のスピーカ１２１から出力する第１の音響信号および第２のスピーカ２２から出力する第２の音響信号の振幅および位相を調整する。この際、一般的に使用されるあらゆるフィードバック制御の手法を適用することができる。
【００７７】
このように、第２の実施の形態にかかる音響再生装置１６００は、合成音圧検出部１６０１が検出した合成音圧をフィードバックし、振幅位相調整部１６１２による振幅および位相の制御の最適化を図る点が第１の実施の形態にかかる音響再生装置１００と異なっている。
【００７８】
図１７は、第２の実施の形態にかかる音響再生装置１６００における振幅位相調整処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【００７９】
まず、音響信号生成部１１１が、コンテンツ再生部１０１が再生したソース音響信号から第１の音響信号を生成し、主音源である第１のスピーカ１２１と振幅位相調整部１６１２に出力する（ステップＳ１７０１）。
【００８０】
次に、合成音圧検出部１６０１が、予め定められた距離における第１のスピーカ１２１から出力された音の音圧と、第２のスピーカ１２２から出力された音の音圧とを合成した合成音圧を検出し、振幅位相調整部１６１２に出力する（ステップＳ１７０２）。
【００８１】
次に、振幅位相調整部１６１２は、合成音圧検出部１６０１が検出した合成音圧をフィードバック信号として合成音圧が０となるように第２のスピーカ１２２に出力する第２の音響信号の振幅および位相を調整する（ステップＳ１７０３）。
【００８２】
振幅位相調整部１６１２は、振幅および位相を調整した第２の音響信号を第２のスピーカ１２２に出力する（ステップＳ１７０４）。このようにして、音響信号生成部１１１が生成した第１の音響信号が第１のスピーカ１２１から出力され、振幅位相調整部１６１２で振幅および位相が調整された第２の音響信号が第２のスピーカ１２２から出力される。
【００８３】
このように、第２の実施の形態にかかる音響再生装置１６００では、予め定められた距離における２つのスピーカから出力された音の合成音圧を検出し、検出した合成音圧をフィードバックして、当該位置における２つのスピーカから出力する音の合成音圧を抑制するように音響信号の振幅および位相を最適化することにより、例えば集中一体型に構成するような、主音源と付加音源の配置を自由にできないスピーカ構成において領域分離を実現することができる。
【００８４】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態にかかる音響再生装置は、マトリクス状に配列された複数のスピーカから任意に選択した距離減衰率の異なる２つのスピーカを主音源、付加音源として領域分離を実行するものである。以下では、マトリクス状に配列されたスピーカ全体をマトリクススピーカ、マトリクススピーカを構成する個々のスピーカをエレメントスピーカという。
【００８５】
図１８は、第３の実施の形態にかかる音響再生装置１８００の構成を示すブロック図である。同図に示すように、音響再生装置１８００は、コンテンツ再生部１０１と、音響信号生成部１１１と、遅延時間決定部１８１３と、第１のスピーカ１２１と、第２のスピーカ１２２とを備えている。
【００８６】
第３の実施の形態においては、遅延時間決定部１８１３を追加したこと、および振幅位相調整部１８１２の機能が変更されたことが第１の実施の形態と異なっている。その他の構成および機能は、第１の実施の形態にかかる音響再生装置１００の構成を表すブロック図である図１と同様であるので、同一符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００８７】
第３の実施の形態にかかる音響再生装置１８００においては、任意の大きさおよび任意の形状のエレメントスピーカによりマトリクススピーカを構成し、その中から任意の位置の任意の個数のスピーカを、第１のスピーカ１２１または第２のスピーカ１２２として選択する。その際、第１のスピーカ１２１と第２のスピーカ１２２の距離減衰率が異なるように選択する。
【００８８】
遅延時間決定部１８１３は、予め定められた距離における第１のスピーカ１２１および第２のスピーカ１２２から出力される音の合成音圧を抑制するように、各スピーカに出力される音同士の遅延時間を決定するものである。遅延時間の算出方法については後述する。遅延時間決定部１８１３は、音響信号生成部１１１から出力された第１の音響信号を、決定した遅延時間の分だけ遅延させた第２の音響信号として第１のスピーカ１２１に出力する。
【００８９】
振幅位相調整部１８１２は、マトリクススピーカからＭ個のエレメントスピーカを第１のスピーカ１２１として選択し、Ｎ個のエレメントスピーカを第２のスピーカ１２２として選択した場合、各スピーカから出力される音の合成音圧を抑制するために、第２のスピーカ１２２に出力する第３の音響信号の振幅を、音響信号生成部１１１から出力された第１の音響信号の振幅のＭ／Ｎ倍に設定し、位相を逆位相に設定する。このように設定する根拠について、以下に述べる。
【００９０】
スピーカを点音源とした場合、音源から距離ｒ（ｍ）離れた位置における音圧Ｐは、複素振幅をｑ、放射インピーダンスをＺとすると、Ｐ＝Ｚ・ｑで表される。ここで、ｑおよびＺは以下の（１６）式により表される。
【数１６】
2006270409.tif 000018
【００９１】
ここで、第１のスピーカ１２１（主音源）の複素振幅をｑp、第２のスピーカ１２２（付加音源）の複素振幅をｑs、第１のスピーカ１２１を構成する各エレメントスピーカから受音点Ｒまでの放射インピーダンスをＺpi、第２のスピーカ１２２を構成する各エレメントスピーカから受音点Ｒまでの放射インピーダンスをＺsiをそれぞれ以下の（１７）〜（２０）式で表すと、音圧レベル低下量ηは、以下の（２１）式で表される。
【数１７】
2006270409.tif 000019
【００９２】
ここで、受音点が音源から遠方に存在すると仮定すると、各音源から受音点Ｒまでの距離は等しいと近似できることから、ｒp＝ｒs＝ｒとおくことができる。従って、音圧レベル低下量ηは、以下の（２２）式のように変形できる。
【数１８】
2006270409.tif 000020
【００９３】
この式より、第１のスピーカ１２１から出力される音と第２のスピーカ１２２から出力される音との合成音圧を抑制する、すなわち、音圧レベル低下量が最大となる振幅および位相を求めればよい。（２２）式において、絶対値括弧内がゼロに近づくほど音圧レベル低下量ηは増大する（正確には、音圧レベル低下量ηの絶対値が増大する）ことより、以下の（２３）式を満たすような振幅｜ｑs｜および位相θsを算出すればよい。
【数１９】
2006270409.tif 000021
【００９４】
この条件を満たす振幅｜ｑs｜および位相θsは、以下の（２４）式で表され、これを（１８）式に代入すると、付加音源である第２のスピーカ１２２の複素振幅は、（２５）式で表される。
【数２０】
2006270409.tif 000022
【００９５】
すなわち、振幅位相調整部１８１２は、第２のスピーカ１２２に出力する第３の音響信号の振幅を、音響信号生成部１１１から出力された第１の音響信号のＭ／Ｎ倍に設定し、位相を逆位相に設定すれば、受音点Ｒにおける第１のスピーカ１２１から出力される音と第２のスピーカ１２２から出力される音との合成音圧を抑制することができる。なお、Ｍ／Ｎは、２つのスピーカの体積速度比と同じであるから、第２のスピーカ１２２に出力する第３の音響信号の振幅を音響信号生成部１１１から出力された第１の音響信号のＭ／Ｎ倍に設定するとは、各スピーカの音響信号の振幅の比が体積速度比に一致するように設定することを意味する。
【００９６】
次に、遅延時間決定部１８１３による遅延時間の算出方法について説明する。まず、上述の（２１）式を基に、遅延時間を制御することにより任意の位置Ｌにおける合成音圧を最小化できることを示す。
【００９７】
まず、以下の（２６）式に示すような変数ａ、ｂ、ｃ、ｄを定義すると、（２１）式は以下の（２７）式のように変形することができる。
【数２１】
2006270409.tif 000023
【００９８】
さらに、以下の（２８）式で表される変数Ａ、Ｂを用いると、（２７）式は以下の（２９）式のように変形することができる。
【数２２】
2006270409.tif 000024
【００９９】
（２９）式に示すように、Ａは実数項、Ｂは虚数項である。振幅位相調整部１８１２により算出した付加音源の振幅と位相を表す（２４）式を代入すると、（２９）式は以下の（３０）式のように変形することができる。
【数２３】
2006270409.tif 000025
【０１００】
ここで、（３１）式に示すような変数γを定義し、これを変形すると（３２）式のように表すことができる。
【数２４】
2006270409.tif 000026
【０１０１】
（３２）式より、虚数項Ｂがゼロになると（３３）式に示すようにγは１より小さくなる。また、実数項Ａがゼロになると（３４）式に示すようにγは１より大きくなる。
【数２５】
2006270409.tif 000027
【０１０２】
従って、音圧レベル低下量を最大にする、すなわち、音圧レベル低下量を示す（３０）式の絶対値括弧内の値であるγをゼロに近づけるためには、虚数項Ｂをゼロにすればよい。しかし、Ａ、Ｂは任意の位置Ｌによって一意に定まる値であるため、このままでは任意の位置ＬにおいてＢがゼロになるように制御することはできない。
【０１０３】
そこで、付加音源に出力する音響信号の位相をさらにθ変化させることにより、任意の位置Ｌにおいて虚数項Ｂをゼロにすることを考える。音響信号の位相を変化させるとは、音響信号間の遅延時間を制御することを意味するため、位相を変化させて虚数項Ｂをゼロにすることができれば、遅延時間を制御することにより任意の位置Ｌにおける合成音圧を最小化できることになる。
【０１０４】
以下に、位相を変化させて虚数項Ｂをゼロにする手順について説明する。まず、（２５）式において導出した複素振幅において、位相にθを加えると、以下の（３５）式のように変形することができる。
【数２６】
2006270409.tif 000028
【０１０５】
（３５）式を（２９）式に代入すると、以下の（３６）式が得られる。
【数２７】
2006270409.tif 000029
【０１０６】
（３６）式における虚数部をゼロにすればよいことから、（３７）式の条件が導かれる。
【数２８】
2006270409.tif 000030
【０１０７】
これを変形すると、以下の（３８）式のようになり、位相θは（３９）式で表される。ここで、ｋは波数であり、ｆを周波数、音速をＣとすると、ｋ=２πｆ／Ｃで表される。
【数２９】
2006270409.tif 000031
【０１０８】
このように、任意の位置Ｌが与えられたとき、（３９）式により算出される位相θ分、音響信号の位相を変化させることにより、位置Ｌにおける音圧レベル低下量を最大化することができる。また、角周波数ω＝２πｆを用いると、遅延時間Ｔと位相θは（４０）式に示す関係にあるため、位置Ｌにおける音圧レベル低下量を最大化する遅延時間Ｔを算出することができる。
【数３０】
2006270409.tif 000032
【０１０９】
ここで、このようにして算出される位相（遅延時間）と周波数との関係の性質について説明する。図１９は、周波数と位相の関係を示した説明図である。すなわち、横軸を周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸を位相θ（ｄｅｇ）とし、音圧レベル低下量を最大にする位置Ｌ（ｍ）が１ｍ、２ｍ、５ｍである場合についての周波数と位相の関係を（３９）式により算出し、その結果を表したグラフである。直線１９０１、１９０２、１９０３が、それぞれＬ＝１ｍ、２ｍ、５ｍの場合の周波数と位相の関係を示している。
【０１１０】
同図に示すように、周波数ｆと位相θの関係は１次線形であるため、位相θを各周波数２πｆで除算した遅延時間Ｔには周波数依存性がない。すなわち、どの位置Ｌ（ｍ）においても全周波数帯域において、全く同じ遅延時間Ｔ（ｓｅｃ）により音圧レベル低下量を最大にすることが可能である。このため、周波数に応じて遅延時間を制御する必要がない。
【０１１１】
また、点音源か線音源か面音源かといった音源の特性や複素振幅が、未知または計測困難である機械騒音を対象とする場合と異なり、本発明においては、音源の特性や複素振幅が既知である音響信号を対象としているため、机上計算で算出した主音源に対する付加音源の複素振幅を直接制御フィルタとして適用することができる。
【０１１２】
次に、第３の実施の形態にかかる音響再生装置１８００において使用するマトリクススピーカの構成例と、その構成による領域分離処理の実行結果について説明する。
【０１１３】
図２０は、エレメントスピーカと、マトリクススピーカと、マトリクススピーカから選択した主音源、付加音源の一例を示す説明図である。同図の左側に示すように、エレメントスピーカは直方体の形状を有し、このエレメントスピーカを３０個並べて、同図の中央に示すようなマトリクススピーカを構成している。また、同図の右側に示すように、マトリクススピーカの左上の９個のエレメントスピーカを主音源として、右下の３個のエレメントスピーカを付加音源として選択するように構成している。なお、未選択のエレメントスピーカからは音を出力しない。
【０１１４】
図２１は、マトリクススピーカから点音源、または線音源、または面音源の特性を有するように選択したスピーカから出力される音の、音源からの距離に対する音圧を示した説明図である。
【０１１５】
同図に示すように、エレメントスピーカを１つのみ選択した場合は点音源の特性を有し、曲線２１０１のような音圧の距離減衰率を示す。また、エレメントスピーカを横一直線に８個選択した場合は線音源の特性を有し、曲線２１０２のような音圧の距離減衰率を示す。マトリクススピーカの中央の２４個のエレメントスピーカを選択した場合は、面音源の特性を有し、直線２１０３のように音圧が減衰しない特性を示す。
【０１１６】
従って、マトリクススピーカから選択する個数や位置を変えることにより、異なる距離減衰率を有する２つのスピーカを構成することができ、この２つのスピーカを利用して上述した方法により領域分離を実現することができる。
【０１１７】
図２２〜図２５は、上述のようなマトリクススピーカのさらに具体的な構成例と、それを用いた領域分離の実験結果を示した説明図である。
【０１１８】
図２２は、エレメントスピーカと、マトリクススピーカと、マトリクススピーカから選択した主音源、付加音源の一例を示す説明図である。同図に示す例においては、外形寸法が縦０．０６６（ｍ）、横０．１０７（ｍ）で、放射面が縦０．０３９（ｍ）、横０．０５２（ｍ）のエレメントスピーカ５６個を７行８列に配列したマトリクススピーカの中から第１のスピーカ１２１として中央４個を、第２のスピーカ１２２として４４個を選択し、最下段は未選択としている。
【０１１９】
図２３は、図２２に示したマトリクススピーカの設置条件を示した説明図である。同図に示すように、３次元空間座標の原点を第１のスピーカ１２１の中央に設定し、原点から床面までの距離は０．４２（ｍ）である。ここで、合成音圧を最小化する位置を原点から２．２（ｍ）離れた位置とした場合、（４０）式を用いて遅延時間Ｔを算出すると、Ｔは０．０５５（ｍｓｅｃ）となる。算出された遅延時間Ｔ分だけ、付加音源よりも主音源を遅らせすることで、従来のように主音源の方が先に合成音圧点に届くことを防ぐことができ、ランダム性の音であっても、上記合成音圧点の位置で音圧を干渉させ、減少させることが可能となる。
【０１２０】
騒音を低減させる能動消音装置のように、減音対象となる音が騒音である場合は、騒音が発生する前に付加音源から音を出力することはできないし、主音源である騒音自体を遅らせて出力することもできない。しかし、音響再生装置１８００においては、主音源から出力する音響信号を制御することが可能である。すなわち、付加音源から出力する音を進ませるのではなく、主音源から出力する音響信号を遅延させることができる。
【０１２１】
図２４、図２５は、上述した条件における、マトリクススピーカからの距離（ｍ）と音圧レベル（ｄＢ）または音圧レベル低下量（ｄＢ）との関係を示す説明図である。図２３においては、マトリクススピーカの正面から４（ｍ）の位置における床面上の音圧レベルの推移について、シミュレーションによる計算値と、０．５（ｍ）ごとに測定した実測値とを示している。
【０１２２】
同図において、グラフ２４０１、２４０２、２４０３、２４０４、２４０５は、それぞれ制御前の計算値、制御後の計算値、制御前の実測値、制御後の実測値、案騒音の実測値を表している。ここで、制御前とは、主音源のみから音を出力する状態をいい、制御後とは、付加音源を加えて領域分離を実施している状態をいう。
【０１２３】
図２５においては、マトリクススピーカの正面から４（ｍ）の位置における床面上の音圧レベル低下量の推移について、シミュレーションによる計算値と、０．５（ｍ）ごとに測定した実測値とを示している。ここで、音圧レベル低下量とは制御前後の音圧レベルの差をいう。同図において、グラフ２５０１、２５０２は、それぞれ音圧レベル低下量の計算値、実測値を表している。
【０１２４】
図２４、図２５に示すように、計算値と実測値とを比較すると、その推移の傾向がほぼ一致しており、想定した非減音領域と減音領域の二つの領域の生成が認められる。また、図２５に示すように、合成音圧を最小化する位置として設定した２．２（ｍ）とは若干ずれているが、音圧レベル低下量が最大化する点の生成が認められる。
【０１２５】
このように、第３の実施の形態にかかる音響再生装置１８００では、マトリクス状に配列されたスピーカから選択した互いに距離減衰率の異なる２つのスピーカから、予め定められた距離における各スピーカから出力される音の合成音圧を抑制するような音を出力し、当該位置を境界として音場を非減音領域と減音領域に分離することができる。すなわち、例えば集中一体型配置に構成するような、主音源と付加音源のスピーカ配置を自由にできない構成においても領域分離を実現することができる。
【０１２６】
なお、第１〜第３の実施の形態にかかる音響再生装置で実行される音響再生プログラムは、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に予め組み込まれて提供されてもよい。
【０１２７】
第１〜第３の実施の形態にかかる音響再生装置で実行される音響再生プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
【０１２８】
さらに、第１〜第３の実施の形態にかかる音響再生装置で実行される音響再生プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、第１〜第３の実施の形態にかかる音響再生装置で実行される音響再生プログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
【０１２９】
第１〜第３の実施の形態にかかる音響再生装置で実行される音響再生プログラムは、上述した各部（音響信号生成部、振幅位相調整部、遅延時間決定部）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）が上記ＲＯＭから音響再生プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】第１の実施の形態にかかる音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】点音源についての音源からの距離に対する音圧レベルを示す説明図である。
【図３】線音源についての音源からの距離に対する音圧レベルを示す説明図である。
【図４】面音源についての音源からの距離に対する音圧レベルを示す説明図である。
【図５】各音源から出力される音の受音点における音圧を示す説明図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる音響再生装置における振幅位相調整処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図７】点音源が１個の場合の音圧の減衰を３次元座標で表した説明図である。
【図８】点音源が３個の場合の音圧の減衰を３次元座標で表した説明図である。
【図９】点音源が１個の場合の音圧の減衰を２次元座標で表した説明図である。
【図１０】点音源が３個の場合の音圧の減衰を２次元座標で表した説明図である。
【図１１】主音源と付加音源の構成を示す説明図である。
【図１２】主音源、付加音源と、合成音圧を最小化させる位置との関係を示す説明図である。
【図１３】シミュレーションの前提となる音源の特性を示す説明図である。
【図１４】領域分離を行った場合の音圧レベル低下量を示した説明図である。
【図１５】領域分離を行った場合の音圧レベル低下量を示した説明図である。
【図１６】第２の実施の形態にかかる音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】第２の実施の形態にかかる音響再生装置における振幅位相調整処理の全体の流れを示すフローチャートである。
【図１８】第３の実施の形態にかかる音響再生装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】周波数と位相の関係を示した説明図である。
【図２０】エレメントスピーカと、マトリクススピーカと、マトリクススピーカから選択した主音源、付加音源の一例を示す説明図である。
【図２１】マトリクススピーカから選択したスピーカから出力される音の、音源からの距離に対する音圧を示した説明図である。
【図２２】エレメントスピーカと、マトリクススピーカと、マトリクススピーカから選択した主音源、付加音源の一例を示す説明図である。
【図２３】マトリクススピーカの設置条件を示した説明図である。
【図２４】マトリクススピーカからの距離と音圧レベルとの関係を示す説明図である。
【図２５】マトリクススピーカからの距離と音圧レベル低下量との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１００、１６００、１８００  音響再生装置
１０１  コンテンツ再生部
１１１  音響信号生成部
１１２、１６１２、１８１２  振幅位相調整部
１２１  第１のスピーカ
１２２  第２のスピーカ
２０１  直線
２１０  点音源
３０１  曲線
３０２、３０３  直線
３１０  線音源
４０１  曲線
４０２、４０３、４０４  直線
４１０  面音源
７０１  点音源
８０１、８０２、８０３  点音源
１１０１  主音源
１１０２  付加音源
１２０１  位置
１４０１  位置
１６０１  合成音圧検出部
１８１３  遅延時間決定部
１９０１、１９０２、１９０３  直線
２１０１、２１０２  曲線
２１０３  直線
２４０１、２４０２、２４０３、２４０４、２４０５  グラフ
２５０１、２５０２  グラフ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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