(57)【要約】【課題】低音から高音まで音質を確保しながらも歌唱音声に指向性を持たせることを可能としたカラオケ装置を提供する。【解決手段】高音用のスピーカセット５Ｈ、中音用のスピーカセット５Ｍ、低音用のスピーカセット５Ｌを設ける。各音声ビーム制御部の出力する音声信号をミキシングするミキサの後段（ＤＡＣの前段）に位相差分補償フィルタを設ける。位相差分補償フィルタ４１Ｈは、スピーカセット５Ｈとスピーカセット５Ｍの位相特性の差分を補償する。位相差分補償フィルタ４１Ｌは、スピーカセット５Ｌとスピーカセット５Ｍの位相特性の差分を補償する。位相差分補償フィルタ４１Ｍは、他のフィルタに生じる遅延と同様の遅延を付与する。【選択図】図１
2008134422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラオケ曲の伴奏音を発生するための曲データを記憶した記憶手段と、
歌唱音声を入力するマイクと、
複数のスピーカユニットを配列してなるスピーカセットを複数並べ、各スピーカセット間で異なる口径のスピーカユニットを有するスピーカアレイと、
前記伴奏音、および歌唱音声を各スピーカユニットに遅延入力して放音に指向性を持たせる放音処理部と、
各スピーカユニットに入力する音声について、前記複数のスピーカセット間の位相特性の差分を補正する複数の位相補償フィルタと、
前記放音処理部に対して、前記伴奏音を無指向性で出力するよう制御するとともに、前記歌唱音声を特定の方向へ指向性を持たせて出力するように制御する制御手段と、
を備えたカラオケ装置。
【請求項２】
前記マイクの位置を検出するマイク位置検出部を備え、
前記制御手段は、前記歌唱音声を前記マイクの位置を含む方向へ指向性を持たせて出力するように前記放音処理部を制御する請求項１に記載のカラオケ装置。
【請求項３】
前記スピーカセットは、それぞれ相対的に大口径、中口径、および小口径のスピーカユニットを配列してなり、
前記複数の位相補償フィルタは、大口径のスピーカユニットに入力する音声の位相差分を補正する大口径用位相補償フィルタと、小口径のスピーカユニットに入力する音声の位相差分を補正する小口径用位相補償フィルタと、からなる請求項１、または請求項２に記載のカラオケ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歌唱音声の指向性を制御できるカラオケ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラオケ装置は、１室を単一のグループが占有する場所（カラオケボックスなど）に設置されるほか、不特定の顧客が集まる場所（スナック店舗等の飲食店など）に設置される場合も多い。
【０００３】
従来のカラオケ装置は、ステレオスピーカを用いて、店内に伴奏音および歌唱音声を拡声していた。したがって、上記不特定の顧客が集まる店舗に設置された場合、誰が歌唱した歌唱音声でも、店内の全てに聞こえるようになっていた。
【０００４】
スナック等の飲食店では、他人（他のグループ）の歌唱は必ずしも聴きたいものではなく、場合によっては耳障りなものである。しかし、上記従来のカラオケ装置では、歌唱者の歌唱音声が店舗全体に放音されるため、全ての顧客がカラオケ歌唱を聞かなければならないという問題点があった。
【０００５】
そこで、スピーカアレイを用いることで、歌唱者の居るグループにだけ歌唱音声を聴かせるように放音に指向性を持たせる装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１７３１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示した装置において、スピーカアレイの放音の指向性を強くするためには、スピーカアレイを構成する各スピーカユニット間の距離を短くする必要があり、スピーカユニットには小口径のものを用いることが多かった。
【０００７】
小口径のスピーカユニットを用いた場合、指向性を持たせることが容易となるが、十分な音質（特に低音の音質）を得ることができなくなるという問題が有った。
【０００８】
この発明は、低音から高音まで音質を確保しながらも歌唱音声に指向性を持たせることを可能としたカラオケ装置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】
【０００９】
この発明のカラオケ装置は、カラオケ曲の伴奏音を発生するための曲データを記憶した記憶手段と、歌唱音声を入力するマイクと、複数のスピーカユニットを配列してなるスピーカセットを複数並べ、各スピーカセット間で異なる口径のスピーカユニットを有するスピーカアレイと、前記伴奏音、および歌唱音声を各スピーカユニットに遅延入力して放音に指向性を持たせる放音処理部と、各スピーカユニットに入力する音声について、前記複数のスピーカセット間の位相特性の差分を補正する複数の位相補償フィルタと、前記放音処理部に対して、前記伴奏音を無指向性で出力するよう制御するとともに、前記歌唱音声を特定の方向へ指向性を持たせて出力するように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成では、スピーカセットを複数並べたスピーカアレイを備える。スピーカアレイは、各スピーカセット間で異なる口径のスピーカユニットを配列している。例えば小口径のスピーカユニットを配列したスピーカセット、および大口径のスピーカユニットを配列したスピーカセットを構成する。各スピーカセットは同一直線上に並べてもよいし、並行に並べてもよい。これらのスピーカセットを用いて歌唱音声を特定の方向へ指向性を持たせて出力する。口径の異なるスピーカユニットを用いることで低音から高音までの音質を確保する。
口径の異なるスピーカユニットでは位相特性が異なり、位相干渉が発生することが考えられるが、歌唱音声信号、および伴奏音声についてスピーカセット間の位相差分を補償するフィルタで補正してからスピーカユニットに入力する。
【００１１】
また、この発明は、さらに、前記マイクの位置を検出するマイク位置検出部を備え、前記制御手段は、前記歌唱音声を前記マイクの位置を含む方向へ指向性を持たせて出力するように前記放音処理部を制御することを特徴とする。
【００１２】
この構成では、マイクの位置を検出し、このマイクの位置を含む方向に音声ビームが出力されるように設定する。歌唱音声は、歌唱者とその周囲（グループ）の方向に放音されれば十分であるため、マイク位置を含む方向に限定した指向性で出力するようにすればよい。
【００１３】
また、この発明は、さらに、前記スピーカセットは、それぞれ相対的に大口径、中口径、および小口径のスピーカユニットを配列してなり、前記複数の位相補償フィルタは、大口径のスピーカユニットに入力する音声の位相差分を補正する大口径用位相補償フィルタと、小口径のスピーカユニットに入力する音声の位相差分を補正する小口径用位相補償フィルタと、からなることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、小口径のスピーカユニットを配列したスピーカセット、中口径のスピーカユニットを配列したスピーカセット、および大口径のスピーカユニットを配列したスピーカセットを有する。中口径のスピーカユニットを基準として大口径、小口径のスピーカセットの位相差分を補償するように、大口径用位相補償フィルタと小口径用位相補償フィルタを備える。低音用の大口径スピーカ、中音用の中口径スピーカ、高音用の小口径スピーカを有することにより、さらなる音質の向上を期待できる。また、人の声の主帯域を含む中音用の中口径のスピーカユニットを基準とすることで、全てのスピーカセットに対して位相補償フィルタを設置せずにすむ。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、低音から高音まで音質を確保しながらも歌唱音声に指向性を持たせることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図面を参照してこの発明の実施形態であるカラオケ装置について説明する。図１はカラオケ装置のブロック図、図２は同カラオケ装置において用いられるスピーカアレイの外観図である。
【００１７】
カラオケ装置１は、マイク２、ドライバアンプ３Ｈ、ドライバアンプ３Ｍ、ドライバアンプ３Ｌ、信号処理部４、スピーカセット５Ｈ、スピーカセット５Ｍ、スピーカセット５Ｌ、ＡＤＣ６、マイク位置検出部７、制御部８、伴奏再生部９、および記憶部１０を備えている。なお、本発明の実施形態でスピーカセットとは、スピーカユニットを複数配列したものを言う。
【００１８】
カラオケ装置１は、カラオケ曲のリクエストを受け付けて、その曲の曲データを読み出してカラオケ演奏を行うとともに、そのカラオケ曲の歌詞をモニタ（図示せず）に表示する。カラオケ演奏時には、カラオケ曲の伴奏音（カラオケ演奏音）を発生する。また、ガイドボーカル音声を再生する。カラオケ演奏音、ガイドボーカル音声はドライバアンプ３Ｈ、ドライバアンプ３Ｍ、およびドライバアンプ３Ｌによって増幅されスピーカセット５Ｈ、スピーカセット５Ｍ、およびスピーカセット５Ｌから放音される。
【００１９】
スピーカセット５Ｈ、スピーカセット５Ｍ、およびスピーカセット５Ｌは、図２（Ａ）に示すように、スピーカユニットをマトリクスに配列して構成されたものであり、全体としてスピーカアレイを構成する。スピーカセット５Ｈ、スピーカセット５Ｍ、およびスピーカセット５Ｌは、それぞれ並行に横方向（アレイ長軸方向）に配列されている。
【００２０】
スピーカセット５Ｈは、高音域用のスピーカユニット５１Ｈ〜５ｎＨを直線上に配列したものであり、配列個数は例えば同図（Ａ）に示すように１６個である。スピーカセット５Ｍは中音域用のスピーカユニット５１Ｍ〜５ｎＭを直線状に配列したものであり、配列個数は例えば同図（Ａ）に示すように１０個である。スピーカセット５Ｌは低音域用のスピーカユニット５１Ｌ〜５ｎＬを直線状に配列したものであり、配列個数は例えば同図（Ａ）に示すように５個である。高音域用のスピーカユニット５１Ｈ〜５ｎＨは、スピーカユニット５１Ｍ〜５ｎＭに比較して小口径のユニットであり、低音域用のスピーカユニット５１Ｌ〜５ｎＬは、スピーカユニット５１Ｍ〜５ｎＭに比較して大口径のユニットである。
【００２１】
なお、スピーカユニットの配列個数、および配列態様はこの例に限るものではない。図２（Ｂ）に示すように、１つの直線上に口径の異なるスピーカユニットを配置するようにしてもよい。また、図２（Ｃ）に示すように、配列中央付近でスピーカユニットが密に、配列端付近で疎になるようにしてもよい。また、図２（Ｄ）に示すような配置にしてもよい。図２（Ｄ）に示す例は、高音域用のスピーカユニット５１Ｈ〜５ｎＨを直線状に並行に２列で配列し、その外側に中音域用のスピーカユニット５１Ｍ、５ｎＭを配列し、さらに外側に低音域用スピーカユニット５１Ｌ、５ｎＬを配列したものである。このように配列することでコンパクトな筐体でスピーカアレイを構成することもできる。
なお、同図の例では、高音域用のスピーカユニットよりもさらに高音（例えば１０ｋＨｚ以上）を放音するツイータ５１Ｔ、およびツイータ５ｎＴを配置し、音質を向上させているが、本発明においてツイータは必須ではない。
【００２２】
この構成（例えば図２（Ａ）の構成）のスピーカセット５Ｈ、スピーカセット５Ｍ、およびスピーカセット５Ｌの各スピーカユニットに、音声信号を遅延制御して入力することにより、音声ビームを形成して放音指向性を持たせることができる。なお、無指向性で出力することも可能である。
【００２３】
ここで、図３を参照してビーム制御について説明する。図３は、音声ビームの形成原理を説明するための図である。同図（Ａ）は、一列に並んでいる複数のスピーカユニットＳＰに同じ音声信号を同時に入力した場合を示している。この場合には、各スピーカユニットＳＰからは同じ音声が同時に放音される。個別のスピーカユニットＳＰから出力された音波は放射状（円形）に伝搬してゆく。ここで、各スピーカユニットＳＰから出力された音波の合成波形は、前方へ伝搬する成分は合成されて強められる。一方で、前方以外の方向へ伝搬する成分は、各スピーカユニットＳＰから出力された信号成分が干渉しあうことによって打ち消される。したがって、前方に向かう成分のみが合成によって強められて音声ビームとなる。
【００２４】
同図（Ｂ）は、同図（Ａ）で示す複数のスピーカユニットＳＰから音声ビームを斜めに形成する場合のディレイ時間制御について示した図である。この図では、音声ビームを正面から右方向にθの角度に形成している。この場合、ビームの向きと反対側の端部（同図左端）のスピーカユニットＳＰから最初に音声を出力し、この後時間τが経過する毎に順次ビーム向きに隣接する（同図では右側に隣接する）スピーカユニットＳＰに音声を出力する。
【００２５】
このように一列に並んでいるスピーカユニットＳＰから出力する音声を一端から他端に向けて順次遅延することにより、同図（Ｂ）のように音声ビームを斜め方向に向けることができる。
【００２６】
制御部８は、ＣＰＵを含み、歌唱者によりリクエストされたカラオケ曲の曲データを記憶部１０から読み出して伴奏再生部９に入力する。カラオケ曲のリクエストは、図示しないリモコンなどを用いて行われる。また、制御部８は、記憶部１０から、スピーカアレイの音声ビームを制御するためのビーム制御データ（各スピーカユニットに入力する音声信号の遅延量を規定したデータ）を読み出し、信号処理部４の制御を行う。
【００２７】
伴奏再生部９は、楽音を生成する音源のほかガイドボーカル再生部を含み、カラオケ演奏音を発生するとともに、オーディオデータであるガイドボーカル音声を再生する。ガイドボーカルデータは、各カラオケ曲の曲データに含まれている。伴奏再生部９が発生したカラオケ演奏音、およびガイドボーカル音声は、信号処理部４に入力される。また、マイク２から入力された歌唱音声信号は、ＡＤＣ６でデジタル信号化されたのち信号処理部４に入力される。
【００２８】
マイク位置検出部７は、マイク２の位置を検出する。マイク２の位置検出手法はどのようなものを用いてもよいが、例えば図４に示すような手法で行う。
図４は、マイク位置測定を示す概念図である。マイク位置検出部７は、信号処理部４（図１において高音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｈ、中音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｍ、または低音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｌ）を介してスピーカセット５Ｈ（または５Ｍ，５Ｌ）における一方の最端のスピーカユニット５１Ｈと、他方の最端のスピーカユニット５ｎＨに対して、同じ検査用音声信号（例えば可聴限界に近い高周波数音声）を順に入力する。マイク位置検出部７は、マイク２から検査用音声信号を収音した場合に、この収音タイミングを検知する。
【００２９】
マイク位置検出部７は、スピーカユニット５１Ｈが測定用音声を出力したタイミングから上記収音タイミングまでの時間ｔ１を計時する。また、スピーカユニット５ｎＨが測定用音声を出力したタイミングから収音タイミングまでの時間ｔ２を計時する。マイク位置検出部７は、この時間ｔ１及び時間ｔ２を用いてマイク位置を算出する。すなわち、マイク位置検出部７は、時間ｔ１、ｔ２と音速の関係から、スピーカユニット５１Ｈとマイク２の距離、およびスピーカユニット５ｎＨとマイク２の距離を測定することができ、スピーカユニット５１Ｈとスピーカユニット５ｎＨ間の距離情報を有していれば、三角測量によりマイク２の位置を測定することができる。マイク２の位置は、図４に示すように、スピーカ筐体の（上面から見た）中心位置からの距離ｒ、および筐体中心位置から正面方向（スピーカ放音面、すなわちアレイ長軸方向に直交する方向）の軸（これを角度０ｄｅｇとする）とのずれ角θで表される。
【００３０】
マイク位置検出部７は、上記のようにして検出したマイク位置の情報を制御部８に入力する。制御部８は、入力されたマイク位置の情報に基づいて、記憶部１０からスピーカアレイの音声ビームを制御するためのビーム制御データを読み出し、信号処理部４の制御を行う。詳細は図５を用いて後述する。
【００３１】
マイク２に入力された歌唱音声信号は、ＡＤＣ６でデジタル信号化されたのち信号処理部４の高音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｈに入力されるとともに、中音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｍ、低音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｌに入力される。一方で伴奏再生部９が発生したカラオケ演奏音、およびガイドボーカル音声は、伴奏音声ビーム制御部４３に入力される。
【００３２】
高音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｈは、歌唱音声信号がスピーカセット５Ｈにおいて音声ビームとして出力されるように各スピーカユニット毎の遅延時間を制御する。中音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｍは、歌唱音声信号がスピーカセット５Ｍにおいて音声ビームとして出力されるように各スピーカユニット毎の遅延時間を制御する。低音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｌは、歌唱音声信号がスピーカセット５Ｌにおいて音声ビームとして出力されるように各スピーカユニット毎の遅延時間を制御する。伴奏音声ビーム制御部４３は、伴奏音声信号がスピーカセット５Ｈ、スピーカセット５Ｍ、およびスピーカセット５Ｌにおいて無指向性（または弱い指向性を有した音声ビーム）で出力されるように各スピーカユニット毎の遅延時間を制御する。
【００３３】
制御部８は、信号処理部４の上記各ビーム制御部に対してそれぞれ別々のビーム制御データをセットすることにより、伴奏再生部９が発生したカラオケ演奏音（およびガイドボーカル音声）を無指向性で出力し、歌唱音声をその歌唱者およびグループがいる方向のみにビーム出力するように制御する。
【００３４】
高音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｈで指向性を制御された音声信号（歌唱音声）と伴奏音声ビーム制御部４３で指向性を制御された音声信号（カラオケ伴奏音、ガイドボーカル音声）は、ミキサ４４Ｈで各スピーカユニット毎に合成され、位相差分補償フィルタ４１Ｈを経て各スピーカユニット別にＤＡＣ４５Ｈでアナログ音声信号に変換されてドライバアンプ３Ｈに入力される。ドライバアンプ３Ｈは、スピーカセット５Ｈの全スピーカユニットに対応する個数のオーディオアンプ３１Ｈ〜３ｎＨを備えており、入力された各スピーカユニット毎の音声信号を増幅してスピーカセット５Ｈに出力する。
【００３５】
同様に、中音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｍで指向性を制御された音声信号（歌唱音声）と伴奏音声ビーム制御部４３で指向性を制御された音声信号（カラオケ伴奏音、ガイドボーカル音声）は、ミキサ４４Ｍで各スピーカユニット毎に合成され、位相差分補償フィルタ４１Ｍを経て各スピーカユニット別にＤＡＣ４５Ｍでアナログ音声信号に変換されてドライバアンプ３Ｍに入力される。ドライバアンプ３Ｍは、スピーカセット５Ｍの全スピーカユニットに対応する個数のオーディオアンプ３１Ｍ〜３ｎＭを備えており、入力された各スピーカユニット毎の音声信号を増幅してスピーカセット５Ｍに出力する。低音用歌唱音声ビーム制御部４２Ｌで指向性を制御された音声信号（歌唱音声）と伴奏音声ビーム制御部４３で指向性を制御された音声信号（カラオケ伴奏音、ガイドボーカル音声）は、ミキサ４４Ｌで各スピーカユニット毎に合成され、位相差分補償フィルタ４１Ｌを経て各スピーカユニット別にＤＡＣ４５Ｌでアナログ音声信号に変換されてドライバアンプ３Ｌに入力される。ドライバアンプ３Ｌは、スピーカセット５Ｌの全スピーカユニットに対応する個数のオーディオアンプ３１Ｌ〜３ｎＬを備えており、入力された各スピーカユニット毎の音声信号を増幅してスピーカセット５Ｌに出力する。
【００３６】
以上のようにして、各スピーカセットがそれぞれ無指向性の音声、または音声ビームを出力することにより、スピーカアレイ全体として音声ビームを出力する。ここで、制御部８は、マイク位置検出部７から入力したマイク位置の情報に基づいて、そのマイク位置（角度）に歌唱音声の音声ビームが向けられるように各スピーカユニット別の遅延量を設定する。また、伴奏再生部９から出力されたカラオケ演奏音（およびガイドボーカル音声）は無指向性で出力するように遅延量を設定する。これにより、歌唱者およびグループがいる方向のみに歌唱音声をビーム出力する。
【００３７】
図５を参照して実際のカラオケ店舗におけるビーム制御について説明する。同図において、カラオケ装置１は、店舗の室内６１のすみに設置されている。室内６１の内部には４つのテーブル７１〜７４が設置されている。この図は、テーブル７１の客がカラオケ曲を歌唱する場合に形成する音声ビームを示している。スピーカセット５Ｈ，５Ｍ，５Ｌからは、カラオケ伴奏音（およびガイドボーカル音声）が無指向性で室内６１の全体に放音されている（不図示）。また、歌唱者のテーブル７１の方向には、スピーカセット５Ｈ，５Ｍ，５Ｌから音声ビーム８１で歌唱音声が放音されている。
【００３８】
このように各音声信号を放音することにより、カラオケ曲の伴奏は、室内６１全体で聴こえ、歌唱者の歌唱音声は、その歌唱者のテーブル７１のみで聴こえるようになる。他のテーブル７２〜７４には、伴奏音、ガイドボーカルが聴こえるため、他のグループの歌唱者の歌唱を聴く必要がない。歌唱者が移動した場合、例えばテーブル７２のグループで歌唱が行われる場合、スピーカセット５Ｈ，５Ｍ，５Ｌから音声ビーム８２で歌唱音声が放音される。マイク位置検出部７は、定期的に（またはリモコンで指示されたとき）マイク２の位置を測定し、制御部８にマイク位置の情報を入力する。したがって、歌唱者の居る方向（グループ）に歌唱音声が放音されることとなる。
【００３９】
なお、音声の指向性は完全なものではないため、他のテーブル７２〜７４にも歌唱者の歌唱音声が若干漏れて聴こえてくるが、この場所には同じメロディを歌唱するガイドボーカル音声が、音声ビームによる歌唱音声の漏れレベルよりも高いレベルで放音されているため、マスキング効果により、このテーブルの顧客には歌唱音声が殆ど聞こえない。
【００４０】
なお、ガイドボーカル音声については図１において伴奏音声ビーム制御部４３とは別の図示しない音声ビーム制御部（ガイドボーカル音声専用のビーム制御部）に入力するようにしてもよい。そして、その他のテーブル７２〜７４の方向には、スピーカアレイから弱指向性のビーム８２，８３，８４でガイドボーカル音声がそれぞれ放音されるようにしてもよい。
なお、伴奏音声、およびガイドボーカル音声を歌唱者およびグループがいる方向のみにビーム出力するようにしてもよい。
【００４１】
ここで、上記のように口径の異なるスピーカユニットからなる複数のスピーカセットを近接して設置すると、スピーカユニット間の位相特性（位相の周波数特性）が問題となる。すなわち、口径の異なるスピーカユニットを近接して設置したため、各スピーカユニットの放音が位相干渉し、音質、および指向性の制御に影響を与える可能性が有る。本実施形態では、このスピーカユニット間の位相特性の差（位相差分と言う）を補償するために位相差分補償フィルタ４１Ｈ、４１Ｍ、４１Ｌを設けている。位相差分補償フィルタ４１Ｈ、４１Ｍ、４１Ｌは、ＦＩＲフィルタ、または２次ＩＩＲフィルタにより実現されるオールパスフィルタからなり、入力された音声信号の位相特性を補正する。フィルタ係数は制御部８により設定される。制御部８は、記憶部１０に記憶されている位相差分補償フィルタ４１Ｈ、４１Ｍ、４１Ｌの設定パラメータを読み出し、これに基づいてフィルタ係数を設定する。
【００４２】
図６は、位相差分と位相補償の概念を示した図である。同図（Ａ）は、低音用スピーカユニットの位相特性と中音用スピーカユニットの位相特性を示した図である。同図（Ａ）に示すグラフの横軸は周波数を表し、縦軸は位相を表す。なお、同図に示す位相特性は説明を容易にするために模式的に表した特性であり、実際のスピーカユニットの位相特性の測定結果を表すものではない。
【００４３】
同図（Ａ）に示すように、中音用スピーカにおいて周波数ｆ１に対する位相はｒａ１となる。一方、低音用スピーカにおいて周波数ｆ１に対する位相はｒａ２となる。したがって、周波数ｆ１において中音用スピーカと低音用スピーカの位相差分はｒａ１−ｒａ２となる。
【００４４】
同図（Ｂ）は、位相差分補償フィルタの特性を示した図である。同図（Ｂ）に示すグラフの横軸は周波数を表し、縦軸は補償位相を表す。補償位相の特性は、同図（Ａ）に示した位相差分をゼロとするように規定される。この例においては中音用スピーカを基準として位相差分がゼロとなるように補償を行うので、周波数ｆ１における補償位相はｒａ１−ｒａ２となる。このような補償位相を持つフィルタ係数を、低音用スピーカの前段に設置した位相差分補償フィルタに設定する。
【００４５】
なお、上述のように、図６はスピーカユニットの位相特性の一例を表すものであって、実際の測定結果ではない。実際にはスピーカセット５Ｈ，５Ｍ，５Ｌの位相特性を測定し、その位相差分を補償するように予めフィルタ係数を演算しておき、これを記憶部１０に記憶しておく。制御部８は、この演算されたフィルタ係数を読み出して位相差分補償フィルタ４１Ｈ、４１Ｍ、４１Ｌに設定する。位相差分補償フィルタとしてＦＩＲフィルタを用いる場合には、人の声の主帯域が含まれる中音用のスピーカセット５Ｍを基準とし、位相差分補償フィルタ４１Ｈ、４１Ｌにおいてスピーカセット５Ｈ，５Ｌの位相差分を補償すればよい。フィルタ係数は、位相差分を逆フーリエ変換することにより求められる。なお、ＦＩＲフィルタのタップ数が長くなるにつれて信号に遅延が生じるため、基準となるスピーカセット５Ｍに対応する位相差分補償フィルタ４１Ｍにおいて同様の遅延を付与する。なお、高音用のスピーカセット５Ｈを基準としてもよいし、低音用のスピーカセット５Ｌを基準としてもよい。
【００４６】
また、位相差分補償フィルタとして２次ＩＩＲフィルタを用いる場合には、以下のようにしてフィルタ係数を規定する。図７は、２次ＩＩＲフィルタを用いる場合の位相差分補償フィルタの特性を示した図である。同図に示すグラフの横軸は周波数を表し、縦軸は位相を表す。同図（Ａ）は、中音用、および低音用のスピーカユニットの位相特性を示し、同図（Ｂ）は、フィルタの特性を示し、同図（Ｃ）は、位相補償後のスピーカユニットの位相特性を示したものである。なお、同図に示す特性についても、説明を容易にするために模式的に表したものであり、実際のスピーカユニット、フィルタの特性を示すものではない。
【００４７】
同図（Ａ）に示すように、中音用スピーカユニットと低音用スピーカユニットは位相特性が異なる。したがって、同図（Ａ）の紙面下に示すグラフのように、所定の位相差分を生じる。この位相差分を中音用のスピーカユニットに設けるフィルタ（中音用のフィルタ）と低音用のスピーカユニットに設けるフィルタ（低音用のフィルタ）により補償する。同図（Ｂ）に示すように、中音用のフィルタと低音用のフィルタは、同図（Ａ）に示した位相差分を補償するようなフィルタ特性の差分を有する。したがって、中音用スピーカユニットと低音用スピーカユニットは、同図（Ｃ）の紙面下に示すグラフのように、位相差分が低減される。このように、各スピーカユニット（スピーカセット）の前段に２次ＩＩＲフィルタを設けることで位相差分を補償するオールパスフィルタを実現することができる。なお、同図に示した特性は実際の測定結果ではない。無論、実際に用いるフィルタは図７に示したように１組とは限らない。
【００４８】
なお、位相補償を行う周波数帯域を限定してもよい。すなわち、各スピーカユニットの放音能力が重なる帯域のみ位相補償を行う。例えば低音域用のスピーカセット５Ｌの放音能力が２０Ｈｚ〜２５０Ｈｚであり、中音域用のスピーカセット５Ｍの放音能力が２００Ｈｚ〜４ｋＨｚであれば、放音能力が重なる２００Ｈｚ〜２５０Ｈｚの帯域のみ位相補償を行う。
【００４９】
以上のようにして、口径の異なるスピーカユニットを用いた３つのスピーカセットを設置することで低音から高音までの音質を確保しながら、口径の異なるスピーカユニットを用いたことで発生する位相干渉を位相補償フィルタにより抑えることで歌唱音声に指向性を持たせることが可能となる。
【００５０】
なお、本実施形態ではマイク２の位置をマイク位置検出部７で測定し、検出したマイク位置に応じてビーム制御を行う例を示したが、本発明においてマイク位置検出、およびマイク位置に応じたビーム制御を行う構成は必須ではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】カラオケ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スピーカアレイの外観図である。
【図３】音声ビームの形成原理を説明するための図である。
【図４】マイク位置測定を示す概念図である。
【図５】実際のカラオケ店舗におけるビーム制御について説明する図である。
【図６】位相差分と位相補償の概念を示した図である。
【図７】２次ＩＩＲフィルタを用いる場合の位相差分補償フィルタの特性を示した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１−カラオケ装置
２−マイク
３Ｈ，３Ｍ，３Ｌ−ドライバアンプ
４−信号処理部
５Ｈ，５Ｍ，５Ｌ−スピーカセット
６−ＡＤＣ
７−マイク位置検出部
８−制御部
９−伴奏再生部
１０−記憶部
【図１】
2008134422.tif 000003
【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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