(57)【要約】【課題】スピーカアレイの大きさを大型化することなく、低い周波数帯域の音の指向角を狭くする制御を可能とするスピーカアレイ装置および信号処理方法を提供すること。【解決手段】本発明のスピーカアレイ装置１は、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎを低周波数帯域の音を含むオーディオ信号Ｓａと、低周波数帯域の音が減衰されたオーディオ信号Ｓｂとに分割し、オーディオ信号Ｓａを指向制御部４において信号処理させ、スピーカアレイ装置１の各スピーカのうち４隅にあるスピーカ２−１、２−５、２−２１、２−２５から放音することにより、低周波数帯域における音響ビームについて、全てのスピーカ２−１、２−２、・・・、２−２５から放音するよりも指向角を狭くすることができる。【選択図】図１
2008227833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されたオーディオ信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段と前記信号処理手段が出力する信号を放音するスピーカとを有する放音手段を複数具備し、前記スピーカが平面状に配置されたスピーカアレイ装置であって、
前記複数のスピーカのうち、２以上のスピーカによって構成されるスピーカ群に信号を出力する信号処理手段に対して、入力されたオーディオ信号のうち所定の周波数以下の周波数帯域を含む第１のオーディオ信号を供給する信号供給手段と、
前記スピーカ群の放音により放出される音響ビームが所定の指向角になるように、前記複数の信号処理手段に対して所定の信号処理を行わせる制御手段と
を具備し、
前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、少なくとも互いの距離が所定の長さ以上となる２のスピーカを有するとともに、当該２のスピーカ以外のスピーカをさらに有する場合には、当該２のスピーカを結ぶ直線上のスピーカを除いたスピーカを有し、
前記所定の長さは、前記所定の周波数および前記所定の指向角に基づいて決定されている
ことを特徴とするスピーカアレイ装置。
【請求項２】
入力されるオーディオ信号を所定の周波数以下の周波数帯域を含む第１のオーディオ信号と前記所定の周波数以下の周波数帯域を減衰させた第２のオーディオ信号とに分割する信号分割手段をさらに具備し、
前記信号供給手段は、前記スピーカ群に信号を出力する信号処理手段に対して、前記信号分割手段によって分割された第１のオーディオ信号を供給するとともに、前記第１のオーディオ信号が供給される信号処理手段以外の信号処理手段に対して、前記第２のオーディオ信号を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項３】
前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、最外周に配置されたスピーカを２以上有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項４】
前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、前記複数のスピーカにおける各々間の互いの距離うち、最長となる２のスピーカを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。
【請求項５】
前記複数のスピーカのうち、２以上のスピーカは、当該２以上のスピーカ以外のスピーカより径の大きいスピーカであって、
前記スピーカ群は、前記径の大きいスピーカのうち、２以上のスピーカを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスピーカアレイ装置。
【請求項６】
供給されたオーディオ信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段と前記信号処理手段が出力する信号を放音するスピーカとを有する放音手段を複数具備し、前記スピーカが平面状に配置されたスピーカアレイ装置において用いられる信号処理方法であって、
前記複数のスピーカのうち、２以上のスピーカによって構成されるスピーカ群に信号を出力する信号処理手段に対して、入力されたオーディオ信号のうち所定の周波数以下の周波数帯域を含む第１のオーディオ信号を供給する信号供給過程と、
前記スピーカ群の放音により放出される音響ビームが所定の指向角になるように、前記複数の信号処理手段に対して所定の信号処理を行わせる制御過程と
を具備し、
前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、少なくとも互いの距離が所定の長さ以上となる２のスピーカを有するとともに、当該２のスピーカ以外のスピーカをさらに有する場合には、当該２のスピーカを結ぶ直線上のスピーカを除いたスピーカを有し、
前記所定の長さは、前記所定の周波数および前記所定の指向角に基づいて決定されている
ことを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカアレイの指向性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
指向性を高めることのできるスピーカシステム、いわゆる狭指向性を有するスピーカシステムとして、例えば、スピーカアレイがある。スピーカアレイは、個々のスピーカから放出される音の振幅、位相などを制御することにより音の指向状態を制御して、ビーム化した音を所望の場所へ放出することができる。音をビーム化することにより、遠く離れた場所に対しても音量の減衰が少ない状態で音を伝えることが可能であることから、大きなホールなどで頻繁に用いられる。
【０００３】
一方でスピーカアレイは、指向状態の制御の関係から、音の周波数帯域が狭くなりやすいため、例えば、特許文献１のように、スピーカから出力される音の周波数を広帯域化する技術が開示されている。これは、複数の大きさのスピーカをそれぞれ異なる間隔、すなわち小さいスピーカを狭い間隔で配置、および大きいスピーカを広い間隔で配置し、小さいスピーカからは高い周波数帯域の音、大きいスピーカからは低い周波数帯域の音を放音させることによって、音の周波数によって出力するスピーカを使い分けて、それぞれの周波数帯域ごとに指向状態の制御を行うものである。
【特許文献１】特開２００６−６７３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、低い周波数帯域の音を放音するときには、スピーカを広い間隔で配置することにより、指向角を狭くする制御が可能である一方、スピーカアレイ全体としての大きさが非常に大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、スピーカアレイの大きさを大型化することなく、低い周波数帯域の音の指向角を狭くする制御を可能とするスピーカアレイ装置および信号処理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】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明は、供給されたオーディオ信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段と前記信号処理手段が出力する信号を放音するスピーカとを有する放音手段を複数具備し、前記スピーカが平面状に配置されたスピーカアレイ装置であって、前記複数のスピーカのうち、２以上のスピーカによって構成されるスピーカ群に信号を出力する信号処理手段に対して、入力されたオーディオ信号のうち所定の周波数以下の周波数帯域を含む第１のオーディオ信号を供給する信号供給手段と、前記スピーカ群の放音により放出される音響ビームが所定の指向角になるように、前記複数の信号処理手段に対して所定の信号処理を行わせる制御手段とを具備し、前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、少なくとも互いの距離が所定の長さ以上となる２のスピーカを有するとともに、当該２のスピーカ以外のスピーカをさらに有する場合には、当該２のスピーカを結ぶ直線上のスピーカを除いたスピーカを有し、前記所定の長さは、前記所定の周波数および前記所定の指向角に基づいて決定されていることを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。
【０００７】
また、別の好ましい態様において、入力されるオーディオ信号を所定の周波数以下の周波数帯域を含む第１のオーディオ信号と前記所定の周波数以下の周波数帯域を減衰させた第２のオーディオ信号とに分割する信号分割手段をさらに具備し、前記信号供給手段は、前記スピーカ群に信号を出力する信号処理手段に対して、前記信号分割手段によって分割された第１のオーディオ信号を供給するとともに、前記第１のオーディオ信号が供給される信号処理手段以外の信号処理手段に対して、前記第２のオーディオ信号を供給してもよい。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、最外周に配置されたスピーカを２以上有してもよい。
【０００９】
また、別の好ましい態様において、前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、前記複数のスピーカにおける各々間の互いの距離うち、最長となる２のスピーカを有してもよい。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、前記複数のスピーカのうち、２以上のスピーカは、当該２以上のスピーカ以外のスピーカより径の大きいスピーカであって、前記スピーカ群は、前記径の大きいスピーカのうち、２以上のスピーカを有してもよい。
【００１１】
また、本発明は、供給されたオーディオ信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段と前記信号処理手段が出力する信号を放音するスピーカとを有する放音手段を複数具備し、前記スピーカが平面状に配置されたスピーカアレイ装置において用いられる信号処理方法であって、前記複数のスピーカのうち、２以上のスピーカによって構成されるスピーカ群に信号を出力する信号処理手段に対して、入力されたオーディオ信号のうち所定の周波数以下の周波数帯域を含む第１のオーディオ信号を供給する信号供給過程と、前記スピーカ群の放音により放出される音響ビームが所定の指向角になるように、前記複数の信号処理手段に対して所定の信号処理を行わせる制御過程とを具備し、前記スピーカ群は、前記複数のスピーカのうち、少なくとも互いの距離が所定の長さ以上となる２のスピーカを有するとともに、当該２のスピーカ以外のスピーカをさらに有する場合には、当該２のスピーカを結ぶ直線上のスピーカを除いたスピーカを有し、前記所定の長さは、前記所定の周波数および前記所定の指向角に基づいて決定されていることを特徴とする信号処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スピーカアレイの大きさを大型化することなく、低い周波数帯域の音の指向角を狭くする制御を可能とするスピーカアレイ装置および信号処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１４】
＜実施形態＞
まず、本実施形態に係るスピーカアレイ装置１の構成を説明する。図１は、スピーカアレイ装置１の構成を示すブロック図である。放音部２は、スピーカ２−１、２−２、・・・、２−２５を有し、増幅部３から出力されたオーディオ信号を放音する。
【００１５】
増幅部３は、アンプ３−１、３−２、・・・、３−２５を有し、指向制御部４から出力されたオーディオ信号を制御部７に制御された増幅率で増幅処理を行って接続された各スピーカに出力する。
【００１６】
指向制御部４は指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−２５を有し、選択部５から出力されたオーディオ信号に対して制御部７に設定された遅延、増幅の信号処理を行って接続された各アンプに出力する。指向制御部４における信号処理によって、放音部２から放出される音は、指向状態、すなわち指向の方向を示す指向方向、指向の広がりを示す指向角が制御された音響ビームとして放出される。なお、指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−２５は、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタであってもよい。この場合は、選択部５から出力されたオーディオ信号に対して、制御部７に設定された係数に基づいて、信号処理するようにすればよい。
【００１７】
ここで、指向制御回路４−１から出力されるオーディオ信号は、アンプ３−１へ供給され、アンプ３−１から出力されるオーディオ信号はスピーカ２−１へ供給されるような指向制御回路、アンプおよびスピーカの組が本実施形態においては２５組となっている。そして、スピーカアレイ装置１の各スピーカ２−１、２−２、・・・、２−２５は、図２に示すように、縦横５台ずつ配置されている。
【００１８】
選択部５は、制御部７からの制御に基づいて、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−２５の各々に対して信号分割部６から出力された２系統のオーディオ信号Ｓａ、Ｓｂのいずれかを選択して供給する。本実施形態においては、選択部５は図３に示すような構成となっている。選択部５はスイッチ５−１、５−２、・・・、５−２５を有する。各スイッチ５−１、５−２、・・・、５−２５は、選択部５に入力されたオーディオ信号Ｓａ、Ｓｂのいずれか一方を選択して接続された指向制御部４の指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−２５に供給する。なお、各スイッチ５−１、５−２、・・・、５−２５による選択は、制御部７からの制御に基づいて行われ、本実施形態においては、外周部にあるスピーカのうち少なくとも２つのスピーカに対応する指向制御回路にオーディオ信号Ｓａが供給されるように接続される。
【００１９】
信号分割部６は、信号入力部８から入力されたオーディオ信号Ｓｉｎについて、所定の周波数（以下、遮断周波数といい、本実施形態においては１ｋＨｚとする）以下の周波数帯域（以下、低周波数帯域という）を含むオーディオ信号Ｓａと低周波数帯域を減衰させたオーディオ信号Ｓｂとに分割し、各々を選択部５に出力する。本実施形態においては、信号分割部６は図４に示すような構成となっている。
【００２０】
信号分割部６は、ゲインａ６１、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ、ハイパスフィルタ）６２、ＡＰＦ（Ａｌｌ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ、オールパスフィルタ）６３およびゲインｂ６４を有する。ゲインａ６１は、信号入力部８から入力されたオーディオ信号Ｓｉｎに対して、図５（ａ）に示すような周波数依存性をもって振幅を変化させる信号処理を行い、オーディオ信号ＳｇとしてＨＰＦ６２およびＡＰＦ６３に出力する。ＨＰＦ６２は、ゲインａ６１から出力されたオーディオ信号Ｓｇに対して、図５（ｂ）に示すように、設定された遮断周波数１ｋＨｚ以下の振幅を減衰させる信号処理を行い、オーディオ信号ＳＨとしてゲインｂ６４に出力する。そして、ゲインｂ６４は、ＨＰＦ６２から出力されたオーディオ信号ＳＨに対して、設定された増幅率で増幅処理し、オーディオ信号Ｓｂとして選択部５へ出力する。一方、ＡＰＦ６３は、ゲインａ６１から出力されたオーディオ信号Ｓｇに対して、周波数依存を持って位相を変化させる信号処理を行い、オーディオ信号Ｓａとして選択部５へ出力する。なお、ＡＰＦ６３におけるオーディオ信号Ｓｇの位相を変化させる信号処理は、ＨＰＦ６２におけるオーディオ信号Ｓｇの信号処理の際に生じる位相の変化にあわせる目的で行われ、オーディオ信号Ｓａとオーディオ信号Ｓｂとの位相は揃ったものとなる。また、ゲインｂ６４における増幅処理は、ゲインａ６１において処理された遮断周波数以上の振幅の減少を補う目的で行われる。ここで、ゲインａ６１における信号処理の態様、その他、信号分割部６において用いられるパラメータである遮断周波数、増幅率などは制御部７の制御によって設定される。
【００２１】
制御部７は、上述したように、スピーカアレイ装置１の各部を制御する。この制御は、利用者が操作部９を操作することによって、入力した設定値に基づいて行なわれてもよいし、記憶部１０に記憶された設定値に基づいて行なわれてもよい。ここで、設定値とは、例えば、音響ビームの指向状態及び音量、ＨＰＦ６２に設定する遮断周波数、ゲインａ６１の信号処理の態様、ゲインｂ６４に設定する増幅率、選択部５における各スイッチの接続の態様などである。なお、記憶部１０が、これらの設定値を組にして複数の設定値の組をテーブルとして記憶することにより、利用者が操作部９を操作して、記憶部１０に記憶された設定値の組のうち、一の設定値の組を選択することにより、制御部７は当該選択された組の設定値に基づいて、各部を制御することもできる。
【００２２】
以下、スピーカアレイ装置１の動作について説明する。まず、利用者は操作部９を操作して、スピーカアレイ装置１の各部を制御部７に制御させる際の設定値を決定する。その後、制御部７は、スピーカアレイ装置１の各部を決定された設定値に基づいて制御する。以下、信号入力部８からオーディオ信号Ｓｉｎが入力され、放音部２から放音されるまでの説明を行う。
【００２３】
信号入力部８から入力されたオーディオ信号Ｓｉｎは、信号分割部６に出力される。信号分割部６は、オーディオ信号Ｓｉｎを制御部７の制御によって設定された遮断周波数（１ｋＨｚ）以下の低周波数帯域を含むオーディオ信号Ｓａと低周波数帯域が減衰されたオーディオ信号Ｓｂとに分割して、選択部５へ出力する。
【００２４】
選択部５の各スイッチ５−１、５−２、・・・、５−２５は、制御部７に制御され、オーディオ信号Ｓａについては、指向制御回路４−１、４−５、４−２１、４−２５へ供給するとともに、オーディオ信号Ｓｂについては、指向制御回路４−１、４−５、４−２１、４−２５を除く全ての指向制御部へ供給する。すなわち、図２に示すようなスピーカアレイ装置１の各スピーカのうち４隅にあるスピーカ２−１、２−５、２−２１、２−２５に対応する指向制御回路４−１、４−５、４−２１、４−２５へ供給するように、選択部５の各スイッチ５−１、５−２、・・・、５−２５は制御部７によって制御される。
【００２５】
各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−２５は、制御部７に制御され、選択部５から供給されたオーディオ信号Ｓａまたはオーディオ信号Ｓｂに対して、遅延、増幅の信号処理を行い、接続された各アンプ３−１、３−２、・・・、３−２５に出力し、各アンプ３−１、３−２、・・・、３−２５は、制御部７の制御に基づいて、増幅処理を行って各スピーカから放音させる。このようにすると、スピーカ２−１、２−５、２−２１、２−２５からは低周波数帯域を含む音響ビームが放出されるとともに、その他のスピーカ２−２、２−３、２−４、２−６、２−７、・・・、２−２０、２−２２、２−２３、２−２４からは、低周波数帯域の振幅が減衰した音響ビームが放出される。
【００２６】
このようにして、スピーカアレイ装置１は、入力されるオーディオ信号Ｓｉｎを低周波数帯域の音を含むオーディオ信号Ｓａと、低周波数帯域の音が減衰されたオーディオ信号Ｓｂとに分割し、オーディオ信号Ｓａを指向制御部４において信号処理させ、スピーカアレイ装置１の各スピーカのうち４隅にあるスピーカ２−１、２−５、２−２１、２−２５から放音することにより、低周波数帯域における音響ビームについて、全てのスピーカ２−１、２−２、・・・、２−２５から放音するよりも指向角を狭くすることができる。
【００２７】
「大賀寿郎、山崎芳男、金田豊  “音響システムとディジタル処理”（電子情報通信学会１９９３−０５  Ｐ１７６〜１８６）」によれば、例えば、１次元のスピーカアレイにおいて、音響ビームの強度が最初に０になるスピーカ正面からの角度θ１（図６（ａ）参照）は、以下の式（１）のように表される。
θ１＝Ｓｉｎ−１（ｃ／（ｆｄＭ））  （１）
ｃ：音速
ｆ：音の周波数
ｄ：スピーカ間隔
Ｍ：スピーカ個数
【００２８】
両端のスピーカの間隔Ｌは、Ｌ＝ｄ（Ｍ−１）で与えられるから、上記式（１）に代入すると、以下の式（２）のように表せる。
θ１＝Ｓｉｎ−１（ｃ／（ｆ（Ｌ＋ｄ）））  （２）
【００２９】
式（２）より、ｆおよびＬが一定であれば、ｄが大きいほどθ１は小さく、主ローブ幅が狭くなることがわかる。すなわち、指向角が狭くなることが言える。ここで、Ｍが小さいほど、ｄは大きくなるが、スピーカアレイである必要性からＭは２以上であるとすると、Ｍ＝２すなわちｄ＝Ｌである場合（式（３））にθ１は最小となる。
θ１＝Ｓｉｎ−１（ｃ／２ｆＬ）  （３）
【００３０】
一方、ｄを大きくしてｄ＜ｃ／（２ｆ）を満たさなくなると、空間サンプリング定理により図６（ｂ）に示すようにグレーティングローブが発生し、音響ビームが複数の方向に指向して放出されてしまう。そのため、低周波数帯域における音についてｄを大きくすることが望ましく、逆にｄが固定されている場合には、低周波数帯域における周波数の上限（本実施形態においては遮断周波数に対応）についてはｄ＜ｃ／（２ｆ）を満たすｆとしておくことが望ましい。
【００３１】
このようにＬ＝ｄとなるスピーカ、すなわちスピーカアレイの配置における最外周にあたるスピーカから低周波数帯域の音を放出させることにより、全体のスピーカから放音させるよりも指向角を狭くする指向制御が可能となる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
【００３３】
＜変形例１＞
実施形態においては、低周波数帯域の音については、スピーカアレイの最外周のスピーカとして４隅のスピーカ２−１、２−５、２−２１、２−２５から放出するようにしたが、４隅以外から放音させるようにしてもよい。例えば、低周波数帯域の音については、最外周のスピーカ２−１、・・・、２−６、２−１０、２−１１、２−１５、２−１６、２−２０、・・・、２−２５の１６台から放音されるようにしてもよい。この場合は、選択部５において当該スピーカに対応する指向制御回路にオーディオ信号Ｓａを供給するようにすればよい。このようにすると、放出される音響ビームの指向角への影響が少ない状態で低周波数帯域の音量レベルを向上させることができる。
【００３４】
また、低周波数帯域の音については、上下端のスピーカ２−１、・・・、２−５、２−２１、・・・、２−２５の１０台から放音されるようにしてもよい。このようにすれば、水平方向には、各スピーカ間の距離が短いが、垂直方向にはスピーカ間の距離が長いため、水平方向に比べて垂直方向の指向角を狭くすることができる。なお、上述した放音の態様だけでなく、低周波数帯域の音については、スピーカ２−１、２−２５から放音させてもよいし、必ずしも外周のスピーカから放音させなくても良く、例えばスピーカ２−６、２−１５から放音させてもよい。このように、低周波数帯域の音が放音されるスピーカは、少なくとも２のスピーカであって、当該スピーカ間の距離が所定の長さ以上になるスピーカとすればよい。また、３以上のスピーカとする場合には、当該スピーカを結ぶ直線上にスピーカが存在するとスピーカ間の距離が実質的に短くなってしまうから、当該直線上以外のスピーカから放音されるようにすればよい。
【００３５】
ここで、所定の長さは、式（３）に示すＬ（Ｍ＝２の場合におけるｄ）に相当する長さであって、放音する周波数帯域（または遮断周波数）および当該周波数帯域において必要な指向角から決定するようにすればよい。この長さは、利用者が操作部９を操作して直接設定してもよいし、利用者が操作部９を操作して、指向角、遮断周波数を決定し、当該決定された指向角、遮断周波数に基づいて制御部７が設定するようにしてもよい。なお、２のスピーカ間の距離が所定の長さ以上であればよいから、上述したように、必ずしも最外周のスピーカから放音させなくてもよい。また、信号分割部６に設定される遮断周波数が高い場合には、グレーティングローブの発生を抑えるために、２のスピーカ間の距離の上限を設けてもよい。この上限により、低周波数帯域の音をスピーカ２−１、２−２５から放音させることができない場合には、例えば、スピーカ２−１、２−１９から放音されるようにすればよい。このようにすれば、制御部７は、低周波数帯域の音響ビームを様々な態様の指向状態として制御することができる。
【００３６】
＜変形例２＞
実施形態においては、各スピーカ２−１、２−２、・・・、２−２５は同一のスピーカであったが、性能が異なるスピーカであってもよい。例えば、スピーカアレイ装置１の４隅のスピーカ２−１、２−５、２−２１、２−２５からは必ず低周波数帯域の音を放出する場合には、当該スピーカ２−１、２−５、２−２１、２−２５は図７に示すように径の大きい低周波数帯域を出力しやすいスピーカとしてもよい。このようにすれば、より効率的に低周波数帯域の音の音量レベルを向上することができる。なお、径を大きくしたスピーカから、低周波数帯域の振幅が減衰された音を放出するようにしてもよく、必ずしも低周波数帯域の音を放出させる必要は無い。また、高周波数帯域の音を放出するスピーカは、径を小さくすることもできる。この際は、信号分割部に設定される遮断周波数は、当該スピーカの基本共振周波数以上としておくことが望ましい。
【００３７】
＜変形例３＞
実施形態においては、信号分割部６から出力されるオーディオ信号Ｓａは、全ての周波数帯域を含むため、オーディオ信号Ｓｂと遮断周波数以上の周波数帯域が重複するものとなっていたが、オーディオ信号Ｓａは、低周波数帯域を含んでいれば、遮断周波数以上の周波数帯域については振幅が減衰されたものであってもよい。この場合には、信号分割部６は、図８のような構成とすればよい。すなわち、信号入力部８から入力されたオーディオ信号Ｓｉｎに対して、遮断周波数以上の周波数帯域の振幅を減衰させる信号処理をＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ、ローパスフィルタ）６５によって行い、オーディオ信号ＳＬとしてゲインｃ６６に出力する。そしてゲインｃ６６は、オーディオ信号ＳＬに対して、制御部７に設定された増幅率で増幅したオーディオ信号Ｓａを選択部５に出力すればよい。オーディオ信号Ｓｂについては、オーディオ信号Ｓｉｎに対して、ＨＰＦ６２、ゲインｂ６４における実施形態と同様な信号処理を行って選択部５に出力すればよい。なお、ゲインｂ６４とゲインｃ６６に設定される増幅率によって、遮断周波数の上下における周波数帯域の音の音量バランスを調節することが可能である。この調節は、各オーディオ信号が放音されるスピーカの数に基づいて制御部７が計算し、当該計算結果に基づいて行なわれてもよい。このようにしても、実施形態の効果を得ることができる。
【００３８】
＜変形例４＞
実施形態においては、選択部５は、制御部７からの制御に基づいて、各指向制御回路４−１、４−２、・・・、４−２５の各々に対して信号分割部６から出力された２系統のオーディオ信号Ｓａ、Ｓｂのいずれかを選択して供給し、対応するスピーカから放音させていたが、選択部５における選択の態様を時間変化させてもよい。この場合は、選択部５の制御を所定のタイミングで再度制御する再制御手段を制御部７に設ければよい。ここで、所定のタイミングは、利用者が操作部９を操作することにより決定してもよいし、予め定められたタイミングとしてもよい。また、信号入力部８から入力されるオーディオ信号Ｓｉｎの周波数特性を測定する測定手段を設けて、測定手段によって測定された周波数特性に応じて、選択の態様を変化させてもよい。例えば、オーディオ信号Ｓｉｎの低周波数帯域における振幅が少ない場合には、制御部７は、選択部５を制御して、オーディオ信号Ｓａを供給する指向制御回路の数を減らすようにしてもよい。また、記憶部１０に選択の態様の時間変化を記憶させることにより、制御部７は、これを参照して選択部５を制御してもよい。このようにすれば、所望の指向状態で音響ビームを放出するために、最適な選択の態様を決定することもできる。なお、選択部５における選択の態様だけでなく、信号分割部６に設定される遮断周波数についても時間変化させてもよい。この場合においても、上述のように、制御部７における再制御手段が所定のタイミングで、遮断周波数を再度設定するようにすればよい。また、指向制御部４に設定されるパラメータを時間変化させることにより、放出される音響ビームの指向状態を時間変化させてもよい。この場合においても、上述のように、制御部７における再制御手段が所定のタイミングで、指向制御部４のパラメータを再度設定するようにすればよい。
【００３９】
＜変形例５＞
実施形態においては、スピーカアレイ装置１の各スピーカ２−１、２−２、・・・、２−２５の配置は、縦横に配置され２次元的であったが、図９のように、１方向のみの１次元的な配置であってもよい。この場合は、低周波数帯域を含むオーディオ信号Ｓａは、両端のスピーカ（図９においては、２−１、２−９）に供給されるようにすればよい。なお、２のスピーカ間の距離が所定の長さ以上であれば、必ずしも両端でなくても良く、例えば、スピーカ２−２、２−９にオーディオ信号Ｓａが供給されるようにしてもよい。このようにしても、実施形態における効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施形態に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係るスピーカアレイ装置の外観を示す説明図である。
【図３】実施形態に係る選択部の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係る信号分割部の構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態に係る信号分割部におけるゲインａおよびＨＰＦの周波数特性を示す説明図である。
【図６】音響ビームの指向状態の計算結果を示す説明図である。
【図７】変形例２に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】変形例３に係る信号分割部の構成を示すブロック図である。
【図９】変形例５に係るスピーカアレイ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…スピーカアレイ装置、２…放音部、２−１〜２−２５…スピーカ、３…増幅部、３−１〜３−２５…アンプ、４…指向制御部、４−１〜４−２５…指向制御回路、５…選択部、５−１〜５−２５…スイッチ、６…信号分割部、６１…ゲインａ、６２…ＨＰＦ、６３…ＡＰＦ、６４…ゲインｂ、６５…ＬＰＦ、６６…ゲインｃ、７…制御部、８…信号入力部、９…操作部、１０…記憶部
【図１】
2008227833.tif 000003
【図２】
2008227833.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月26日(2007.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
一方でスピーカアレイは、指向状態の制御の関係から、音の周波数帯域が狭くなりやすいため、例えば、特許文献１、非特許文献１および非特許文献２のように、スピーカから出力される音の周波数を広帯域化する技術が開示されている。これは、複数の大きさのスピーカをそれぞれ異なる間隔、すなわち小さいスピーカを狭い間隔で配置、および大きいスピーカを広い間隔で配置し、小さいスピーカからは高い周波数帯域の音、大きいスピーカからは低い周波数帯域の音を放音させることによって、音の周波数によって出力するスピーカを使い分けて、それぞれの周波数帯域ごとに指向状態の制御を行うものである。
【特許文献１】特開２００６−６７３０１号公報
【非特許文献１】谷口哲樹、西川清、天野真樹、「Ｄｏｌｐｈ−Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ空間フィルタを用いた複数帯域分割による広帯域ビーム形成法」、電子情報通信学会論文誌  １９９５／１２  Ｖｏｌ．Ｊ７８−Ａ  Ｎｏ．１２  ｐ１５７６−ｐ１５８４
【非特許文献２】大屋光功、西川清、「帯域分割設計による任意ビーム方向指向性アレースピーカ」、第１０回ディジタル信号処理シンポジウム  １９９５／１１／１−２  ｐ５９−ｐ６４