(57)【要約】【課題】上限周波数が高くスピーカーが大きい場合であっても、波面合成法に基づいた音響再生を可能にする。【解決手段】Ｎを２以上の整数、ａを０以上収音及び再生しようとする音の上限周波数の波長の１／２以下の実数として、線上に間隔ａで配置されたＮ個のマイクロホンで集音された音を波面合成法に基づいて再生するＮ個のスピーカー２１，２２，…，２Ｎを、上記線と同じ形状の線の延伸方向の垂直方向にずらして配置することにより、その線の延伸方向において間隔ａで配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎを２以上の整数、ａを０以上収音及び再生しようとする音の上限周波数の波長の１／２以下の実数として、線上に間隔ａで配置されたＮ個のマイクロホンで集音された音を波面合成法に基づいて再生するＮ個のスピーカーを含み、
上記Ｎ個のスピーカーは、上記線と同じ形状の線の延伸方向の垂直方向にずらして配置されており、かつ、その線の延伸方向において間隔ａで配置されている音響再生装置。
【請求項２】
請求項１の音響再生装置において、
上記Ｎ個のスピーカーに印加される音信号をフィルタリングするハイパスフィルタ、
を更に含む音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信や放送等において必要な音を収音し再生する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射された音をその場で直接聴いているかのように、放射された音を収音し、収音した場所と異なる場所で再生することができれば、遠隔地を結ぶ通信、放送等の臨場感を向上させることが可能となる。このような音響収音再生技術として、非特許文献１に、波面合成法に基づいた複数のマイクロホンと複数のスピーカーを用いた技術が提案されている。
【０００３】
非特許文献１の技術では、ａを再生しようとする音の上限周波数の波長の１／２以下の実数として、複数のスピーカーを線上に間隔ａで配置している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】木村敏幸，外３名，「指向性マイクロホンを用いた波面合成法における波面合成精度」，信学技報，2005年9月，vol.105，no.289，EA2005-47，p.13-18
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、再生しようとする音の上限周波数が高い場合には、間隔ａがスピーカーの横幅よりも小さくなり、複数のスピーカーを線上に間隔ａで配置することができないという課題がある。
【０００６】
例えば、上限周波数が７ｋＨｚの場合には間隔ａは２．５ｃｍ以下の実数となる。周波数特性が平坦なスピーカーの横幅は通常２．５ｃｍ以上あるため、この場合には複数のスピーカーを線上に間隔ａで配置することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、Ｎを２以上の整数、ａを０以上収音及び再生しようとする音の上限周波数の波長の１／２以下の実数として、線上に間隔ａで配置されたＮ個のマイクロホンで集音された音を波面合成法に基づいて再生するＮ個のスピーカーを、上記線と同じ形状の線の延伸方向の垂直方向にずらして配置することにより、その線の延伸方向において間隔ａで配置する。
【発明の効果】
【０００８】
線の延伸方向の垂直方向にずらして配置することにより、間隔ａが小さい場合にも複数のスピーカーをその線上に間隔ａで配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】音響再生装置の例の機能ブロック図。
【図２】スピーカーの配置の例を示す図。
【図３】この発明により配置されたスピーカーから出力された正弦波の音圧レベルを例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明による音響再生装置の一実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
音響再生装置は、図１に例示するように、Ｎ個のスピーカー２１，２２，…，２Ｎ及びローパスフィルタ４を含む。Ｎは２以上の整数であり、後述するマイクロホン３１，３２，…，３Ｎの数と同じであるとする。スピーカー２１，２２，…，２Ｎから再生するために入力するチャネル数と、マイクロホン３１，３２，…，３Ｎから収音して出力するチャネル数は等しい。
【００１２】
Ｎ個のマイクロホン３１，３２，…，３Ｎは、ある線上に間隔ａで配置されている。線とは、直線又は弧若しくは円等の曲線である。ここで間隔とは、複数の対象物を配置するときの繰り返しのピッチの長さを意味する。対象物に共通の基準位置を設けるとする。基準位置は例えば対象物の中心、左端である。対象物を間隔ａで配置すると、隣接する２つの対象物の基準位置の距離がａとなる。Ｎ個のマイクロホン３１，３２，…，３Ｎで収音された音は、Ｎチャネルで出力される。マイクロホン３１，３２，…，３Ｎで収音された音の信号は、それぞれスピーカー２１，２２，…，２Ｎに印加される。マイクロホン３１，３２，…，３Ｎが遠隔地にある場合には、マイクロホン３１，３２，…，３Ｎ及びスピーカー２１，２２，…，２Ｎはネットワークで接続される。
【００１３】
波面合成法に基づいて音響を再生するためには、Ｎ個のスピーカー２１，２２，…，２Ｎを、Ｎ個のマイクロホン３１，３２，…，３Ｎと同じ形状の線１の上に同じ間隔ａで配置する必要がある。そのために、Ｎ個のスピーカー２１，２２，…，２Ｎを線１の延伸方向と垂直方向にずらして配置する。例えば図２に示すように、スピーカー２１，２２，…，２Ｎを線１の延伸方向と垂直方向（図２の紙面に対して上方向）に間隔ａだけずらして３段に積み上げる。図２のスピーカー２１，２２，…，２Ｎは、一辺の長さが３ａの立方体である。このように配置することで、横幅が間隔ａ以上の大きさのスピーカー２１，２２，…，２Ｎを、線１の延伸方向において間隔ａで配置することができ、波面合成法に基づいた音響の再生が可能になる。
【００１４】
波面合成法（Ｗａｖｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：ＷＦＳ）は、例えば下式（１）で表わされるＲａｙｌｅｉｇｈの第一積分に基づき、無限平面上での音圧をコントロールすることにより音場を再現するものである。
【００１５】
【数１】
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【００１６】
ここで、ｋ＝ω／ｃは波数、ｃは音の伝搬速度である。ｒは領域Ｓ内の点であり、Ｐ（ｒｓ，ω）は領域Ｓ外に存在する主音源が形成する領域Ｓ上の音圧分布である。ｎは平面Ｓ１の法線ベクトルである。式（１）は、領域Ｓは無限平面ｚ＝ｚ１に拡大して、平面Ｓ１で切り取ったものである。そのため、平面Ｓ１における音圧分布のみから聴取領域での音圧が計算可能である。
【００１７】
具体的には、平面Ｓ１上の直線上に配置されたマイクロホン３１，３２，…，３Ｎで収音された音の信号を、それぞれ直線上に配置されたスピーカー２１，２２，…，２Ｎに印加することにより、波面合成法に基づく音響の再生が可能となり、受聴点側の空間の音圧を再現することができる。
【００１８】
なお、マイクロホン３１，３２，…，３Ｎが配置される線の形状によらず、マイクロホン３１，３２，…，３Ｎで収音された音の信号を、それぞれ上記のように適切に配置されたスピーカー２１，２２，…，２Ｎに印加することにより、波面合成法に基づく音響の再生が可能となる。
【００１９】
図３に、図２のように配置したスピーカーから３ｍ離れた位置で測定した正弦波の音圧レベルを示す。■の線が６４個のスピーカーを配置して再生した場合に測定された音圧（Ａとする。）を表わし、◆の線が１個のスピーカーから再生した場合に測定された音圧（Ｂとする。）を表わし、▲の線はＡからＢを引いた差分を表す。縦軸は音圧レベル（ｄＢ）、横軸は再生した正弦波の周波数を対数で表記している。差分から分かるように６４個にスピーカーを増やすと、各周波数で一律に音圧が増大するのではなく、低域の方がより増大することが分かる。図３の場合は、低域になるに従い、オクターブ毎に平均して約３ｄＢ上昇している。この結果から、図１のハイパスフィルタ４は、再生するスピーカーの個数に合わせて、低域になるに従いレベルを減少させるようにフィルタリングする。
【００２０】
このように、スピーカーを近寄せて配置すると、複数のスピーカーから再生された音のうち、低い周波数では位相が合ってしまい、収音した音に比べて再生される音の低域が強調され、こもった音になってしまう。ハイパスフィルタ４を用いることにより、この音のこもりを防止することができる。
【００２１】
上述の実施形態では、音響再生装置にマイクロホン３１，３２，…，３Ｎは含まれていなかったが、音響再生装置にマイクロホン３１，３２，…，３Ｎが含まれていてもよい。
【００２２】
この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
２１，２２，…，２Ｎ スピーカー
３１，３２，…，３Ｎ マイクロホン
４     ハイパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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