(57)【要約】【課題】歌唱者が移動しても、歌唱者に追従して歌唱音声を聞かせることができるカラオケ装置を提供する。【解決手段】カラオケ装置１は、歌唱者６３が持つマイクロフォン３の位置を検出するために、１８ｋＨｚ〜１９ｋＨｚの周波数帯域の高周波音を測定音として放音する。また、カラオケ装置１は、カラオケ曲の再生中に、高周波音をマスキングする特定の音声が再生されるタイミングに、スピーカアレイ５の２つの異なるスピーカユニットから測定音１，２をそれぞれ放音し、マイクロフォン３でこの測定音を収音するとともに、測定音１，２を放音してから収音するまでの時間ｔ１，ｔ２を計測する。そして、この時間ｔ１，ｔ２を用いて、三角測量法によりマイクロフォン３の位置を算出して、このマイクロフォン３の位置に向けて、歌唱音声のビームを放音する。これにより、歌唱者や聴取者は、高周波音を気にすることなく、カラオケ曲を聞くことができる。【選択図】図１
2008129320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラオケ曲の伴奏音信号を出力する伴奏音出力手段と、
歌唱者の歌唱音声及び他の音声を収音して音声信号を出力するマイクロフォンと、
複数のスピーカユニットを配列して成るスピーカアレイと、
前記伴奏音出力手段が出力した伴奏音信号または前記マイクロフォンが出力した歌唱音声信号に含まれる特徴的な音信号を検出すると、周波数帯域が一定周波数以上の測定音信号を出力する測定音出力手段と、
前記伴奏音信号及び前記歌唱音声信号の一定周波数以上の帯域をカットして、前記複数のスピーカユニットに分配し、これらのスピーカユニットの各音信号の放音タイミングを制御して、前記スピーカアレイから一定周波数未満で、予め設定された方向に指向性を有する伴奏音及び歌唱音声の音声ビームを放音させるとともに、前記複数のスピーカユニットのうち２つのスピーカユニットに前記測定音信号を分配して、前記特徴的な音信号が前記測定音をマスキングするタイミングに前記測定音を放音させる放音方向制御手段と、
前記マイクロフォンが収音した音声信号から一定周波数未満の帯域をカットして前記２つの測定音を検出すると、前記２つのスピーカユニットから前記測定音を放音させてから、各測定音を前記マイクロフォンで収音するまでの時間に基づき、マイクロフォンの位置を算出するマイク位置算出手段と、
を備え、
前記放音方向制御手段は、前記マイク位置算出手段が算出したマイクロフォンの位置に向けて、前記歌唱音声を放音させることを特徴とするカラオケ装置。
【請求項２】
前記放音方向制御手段は、前記測定音出力手段が測定音信号を出力する毎に、異なるスピーカユニットに前記測定音信号を分配する請求項１に記載のカラオケ装置。
【請求項３】
前記測定音出力手段は、一定周波数以上で周波数が異なる２つの測定音信号を同時に出力し、
前記放音方向制御手段は、前記２つの測定音信号を、それぞれ異なるスピーカユニットに分配する請求項１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、ビーム化した音声を放音するカラオケ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、不特定の顧客が集まる店舗であっても、歌唱者及びそのグループのみに歌唱音声を聴かせることができるカラオケ装置があった（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】
【０００３】
特許文献１に記載のカラオケ装置は、歌唱者に対しては歌唱者用モニタの方向に音声ビームを放音するように設定することができる。しかし、歌唱者によっては、歌唱者用モニタの前から移動して別の場所で歌唱することがあり、この場合には、歌唱者に対して音声ビームを放音できず、歌唱音声を歌唱者に聞かせることができなかった。そのため、歌唱者は、自分の歌声を聞くことができずに、音程やテンポがずれてしまうことがあった。
【０００４】
そこで、この発明は、歌唱者が移動しても、歌唱者に追従して歌唱音声を聞かせることができる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】
【０００５】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００６】
（１）カラオケ曲の伴奏音信号を出力する伴奏音出力手段と、
歌唱者の歌唱音声及び他の音声を収音して音声信号を出力するマイクロフォンと、
複数のスピーカユニットを配列して成るスピーカアレイと、
前記伴奏音出力手段が出力した伴奏音信号または前記マイクロフォンが出力した歌唱音声信号に含まれる特徴的な音信号を検出すると、周波数帯域が一定周波数以上の測定音信号を出力する測定音出力手段と、
前記伴奏音信号及び前記歌唱音声信号の一定周波数以上の帯域をカットして、前記複数のスピーカユニットに分配し、これらのスピーカユニットの各音信号の放音タイミングを制御して、前記スピーカアレイから一定周波数未満で、予め設定された方向に指向性を有する伴奏音及び歌唱音声の音声ビームを放音させるとともに、前記複数のスピーカユニットのうち２つのスピーカユニットに前記測定音信号を分配して、前記特徴的な音信号が前記測定音をマスキングするタイミングに前記測定音を放音させる放音方向制御手段と、
前記マイクロフォンが収音した音声信号から一定周波数未満の帯域をカットして前記２つの測定音を検出すると、前記２つのスピーカユニットから前記測定音を放音させてから、各測定音を前記マイクロフォンで収音するまでの時間に基づき、マイクロフォンの位置を算出するマイク位置算出手段と、
を備え、
前記放音方向制御手段は、前記マイク位置算出手段が算出したマイクロフォンの位置に向けて、前記歌唱音声を放音させることを特徴とする。
【０００７】
この構成においては、カラオケ装置は、前記伴奏音信号及び前記音声信号の一定周波数以上の帯域をカットして、スピーカアレイの複数のスピーカユニットに分配し、これらのスピーカユニットの各音信号の放音タイミングを制御して、スピーカアレイから一定周波数未満で、予め設定された方向に指向性を有する伴奏音及び歌唱音声の音声ビームを放音させる。また、カラオケ装置は、測定音出力手段が、伴奏音出力手段が出力した伴奏音信号またはマイクロフォンが出力した歌唱音声信号に含まれる特徴的な音信号を検出すると、周波数帯域が一定周波数以上の測定音信号を出力する。そして、本音方向制御手段が、複数のスピーカユニットのうち２つのスピーカユニットに測定音信号を分配して、特徴的な音信号が測定音をマスキングするタイミングに測定音を放音させる。また、マイク位置算出手段は、マイクロフォンが収音した音声信号から一定周波数未満の帯域をカットして２つの測定音を検出すると、２つのスピーカユニットから測定音を放音させてから、各測定音をマイクロフォンで収音するまでの時間に基づき、マイクロフォンの位置を算出する。そして、放音方向制御手段は、前記マイク位置算出手段が算出したマイクロフォンの位置に向けて、前記歌唱音声を放音させる。
【０００８】
したがって、カラオケ装置では、カラオケ曲の演奏中に、人間の可聴周波数帯域の端部にあたる一定周波数以上の周波数帯域の測定音を、カラオケ曲に含まれる特定の音でマスキングしながら放音し、この測定音を用いてマイクロフォンの位置を算出しているので、歌唱者が移動してマイクロフォンの位置が変化しても、常にマイクロフォンの方向に向かって、歌唱音声を放音することが可能となる。また、歌唱者や聴取者が測定音を耳障りと感じないようにできる。
【０００９】
（２）前記放音方向制御手段は、前記測定音出力手段が測定音信号を出力する毎に、異なるスピーカユニットに前記測定音信号を分配することを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、放音方向制御手段は、測定音出力手段が測定音信号を出力する毎に、異なるスピーカユニットに測定音信号を分配する。したがって、各スピーカユニットからマイクロフォンまでの測定音の伝搬時間が異なるので、測定音を放音させてから各測定音をマイクロフォンで収音するまでの時間を用いて、マイクロフォンの位置を確実に算出して、歌唱音声をマイクロフォンの方向に放音できる。
【００１１】
（３）前記測定音出力手段は、一定周波数以上で周波数が異なる２つの測定音信号を同時に出力し、
前記放音方向制御手段は、前記２つの測定音信号を、それぞれ異なるスピーカユニットに分配することを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、測定音出力手段は、一定周波数以上で周波数が異なる２つの測定音信号を同時に出力し、放音方向制御手段は、２つの測定音信号を、それぞれ異なるスピーカユニットに分配する。したがって、１回の測定音放音により、マイクロフォンの位置を算出することが可能となり、歌唱音声のビームの放音方向を短時間で修正できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マイクロフォンの位置を特定するための測定音として、カラオケ曲の伴奏音や歌唱音声に含まれる、測定音をマスキング可能な音声の放音タイミングに、人間が聴取にくい高周波音を放音する。これにより、測定音を放音していることを聴取者に気付かれずに、マイクロフォンの位置を特定して、このマイクロフォンに向けて歌唱音声を放音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、カラオケ店舗に設置したカラオケ装置と、このカラオケ装置から放音される音声ビームの例を示す図である。カラオケ装置１は、マイクロフォン３及びスピーカアレイ５が本体７に接続された構成である。
【００１５】
まず、本発明のカラオケ装置１の概要を説明する。本発明のカラオケ装置１は、カラオケ店舗６１の歌唱者用モニタ６２の前で歌唱する歌唱者６３の属するグループが座るテーブル７１と、歌唱者６３に対しては、カラオケ曲の伴奏音と歌唱音声をビーム化した音声ビーム８１，７３（７４）を放音し、他のテーブル６５・６７・６９に対しては、カラオケ曲の伴奏音とガイドボーカルをビーム化した音声ビーム７５・７７・７９を放音する。また、カラオケ装置１は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、歌唱者６３が歌唱者用モニタ６２の前から移動してもその位置を検出して、歌唱音声のビームを歌唱者６３に追従させることができる。すなわち、カラオケ装置１では、カラオケ曲の再生中に、歌唱者の位置を検出するために、随時スピーカアレイ５のスピーカユニットＳＰ１及びスピーカユニットＳＰｎから測定音１，２をそれぞれ放音し、マイクロフォン３でこの測定音を収音するとともに、スピーカユニットＳＰ１及びスピーカユニットＳＰｎから測定音１，２を放音してから、マイクロフォン３で測定音を収音するまでの時間ｔ１，ｔ２を計測する。そして、この時間ｔ１，ｔ２を用いて、三角測量法によりマイクロフォン３の位置を算出して、このマイクロフォン３の位置に向けて、歌唱音声のビームを放音する。
【００１６】
このとき、本発明のカラオケ装置１では、測定音が歌唱者や他の客（聴取者）にとって耳障りにならないように、１８ｋＨｚ〜１９ｋＨｚの周波数帯域の音（高周波音）を測定音として出力する。周知のように、人間の可聴周波数は、２０ｋＨｚ以下であり、また、年をとるほど高い周波数帯域の音は聞き取りにくくなる。そのため、このような人間の可聴周波数帯域の端部にあたる高周波音を測定音として放音することで、歌唱者や聴取者が測定音を耳障りと感じないようにできる。
【００１７】
また、本発明のカラオケ装置１では、測定音が歌唱者や他の客（聴取者）にとって耳障りにならないように、カラオケ曲の再生中に、高周波音（測定音）をマスキングする特定の音声が再生されるタイミングに、高周波音を出力させる。これにより、高周波音（測定音）がカラオケ曲の伴奏音や歌唱音声によってマスキングされるので、歌唱者や聴取者は、高周波音を気にすることなく、カラオケ曲を聞くことができるようになる。
【００１８】
以下、本発明の具体的な構成について説明する。図２は、カラオケ装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１９】
カラオケ装置１は、マイクロフォン３及びスピーカアレイ５が本体７に接続されている。
【００２０】
マイクロフォン３は、歌唱者の歌唱音声やスピーカアレイ５から放音された音などを収音して、本体７に音声信号を出力する。マイクロフォン３は、一般的なマイクロフォンであり、人間の可聴周波数帯域の音声を収音する。
【００２１】
スピーカアレイ５は、ｎ個のスピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎから成り、本体７から出力された音声信号を放音する。各スピーカユニットは、一般的なスピーカであり、人間の可聴周波数帯域の音声を放音する。
【００２２】
本体７は、伴奏再生部１１、ガイドボーカル再生部１３、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１５、発音制御部１７、高周波音発音部１９、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１，２３，２５、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２７、伴奏ビーム制御部３１、ガイドボーカルビーム制御部３３、歌唱音声ビーム制御部３５、マイク位置検出部３７、ミキサ４１、Ｄ／Ａコンバータ４３−１〜４３−ｎ、アンプ４５−１〜４５−ｎ、システム制御部５１、操作部５３、表示部５５、及び記憶部５７を備えている。また、マイク位置検出部３７は、計時部３７１、時間記憶部３７３、及び演算部３７５を備えている。
【００２３】
伴奏再生部１１は、操作部５３や図外のリモコン装置がカラオケ曲の選曲操作や再生操作を受け付けると、システム制御部５１からの制御信号に基づいて、カラオケ曲の伴奏音信号を発音制御部１７及びローパスフィルタ２１に出力する。
【００２４】
ガイドボーカル再生部１３は、操作部５３や図外のリモコン装置がカラオケ曲の選曲操作や再生操作を受け付けると、システム制御部５１からの制御信号に基づいて、カラオケ曲のガイドボーカル信号をローパスフィルタ２３に出力する。
【００２５】
Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１５は、マイクロフォン３が出力したアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換して、発音制御部１７、ローパスフィルタ２５、及びハイパスフィルタ２７にデジタル音声信号を出力する。
【００２６】
発音制御部１７は、高周波音発音部１９が出力する高周波音（測定音）が歌唱音声や伴奏音によりマスキングされるように、高周波音発音部１９が高周波音信号を出力するタイミングとレベルを制御する。具体的には、発音制御部１７は、伴奏再生部１１から出力された伴奏音信号やＡ／Ｄコンバータ１５から出力された音声信号に特定の音声信号が含まれていると、高周波音の出力（発音）を指示する信号を高周波音発音部１９に出力する。例えば、伴奏音信号に含まれるスネアドラムの音を特定の音声信号として設定しておき、このスネアドラムの音が再生されるタイミングに同期させて高周波音を出力することで、聴取者が同時マスキングにより高周波音を知覚できないようにすることができる。また、歌唱者がフレーズを歌い始めるときに観測されるマイク入力音圧レベルの急激な変動を特定の音声信号として設定しておき、この音圧レベルの急激な変動をトリガとして高周波音を出力することで、聴取者が経時マスキングにより高周波音を知覚できないようにすることができる。いずれの場合にも、マスカのレベルに応じて高周波音のレベルを適応させるように制御することが望ましい。
【００２７】
高周波音発音部１９は、測定音の信号である高周波音信号を出力する。高周波音発音部１９は、上記のように発音制御部１７により高周波音信号の発音タイミングとレベルを制御される。ここで、高周波音発音部１９は、一例として１８ｋＨｚ〜１９ｋＨｚの周波数帯域の音声を高周波音（測定音）として出力する。この高周波音信号としては、例えば１８ｋＨｚの正弦波のインパルス信号を用いると良い。
【００２８】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２１，２３，２５は、マイク位置検出部３７で高周波音を容易に検出できるように、伴奏音信号・ガイドボーカル信号及びマイクロフォン３が収音した音声信号に含まれる高周波音と同じ周波数帯域をカットする。例えば、ローパスフィルタ２１は、伴奏再生部１１が出力した伴奏音信号から１７ｋＨｚ以上の高周波帯域をカットして、１７ｋＨｚ未満の周波数帯域を通過させる。ローパスフィルタ２３は、ガイドボーカル再生部１３が出力したガイドボーカル信号から１７ｋＨｚ以上の高周波帯域をカットして、１７ｋＨｚ未満の周波数帯域を通過させる。ローパスフィルタ２５は、マイクロフォン３が出力した音声信号から１７ｋＨｚ以上の高周波帯域をカットして、１７ｋＨｚ未満の周波数帯域を通過させる。
【００２９】
ハイパスフィルタ２７は、高周波音発音部１９で高周波音を容易に検出できるように、マイクロフォン３が収音した音声信号に含まれる高周波音信号を通過させて、高周波音よりも低い周波数帯域をカットする。すなわち、ハイパスフィルタ２７は、マイクロフォン３が出力した音声信号から１７ｋＨｚ未満の低周波帯域をカットして、１７ｋＨｚ以上の高周波帯域を通過させる。
【００３０】
伴奏ビーム制御部３１は、操作部５３または図外のリモコン装置で設定された位置（例えば、図１に示した各テーブル６５・６７・６９・７１、及び歌唱者６３の持つマイクロフォン３）に対して、スピーカアレイ５から伴奏音の音声ビームを放音するように、各スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎの遅延量を設定した伴奏音ビーム化情報（ディレイ制御値）を生成して、ローパスフィルタ２１を通過した伴奏音信号をこのビーム化情報とともにミキサ４１に出力する。
【００３１】
ガイドボーカルビーム制御部３３は、操作部５３または図外のリモコン装置で設定された位置（例えば、図１に示した各テーブル６５・６７・６９、及び歌唱者６３の持つマイクロフォン３）に対して、スピーカアレイ５からガイドボーカル音声の音声ビームを放音するように、各スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎの遅延量を設定してガイドボーカル音ビーム化情報（ディレイ制御値）を生成して、ローパスフィルタ２３を通過したガイドボーカル信号をこのビーム化情報とともにミキサ４１へ出力する。
【００３２】
歌唱音声ビーム制御部３５は、操作部５３または図外のリモコン装置で設定された位置（例えば、図１に示したテーブル７１、及び歌唱者６３の持つマイクロフォン３）に対して、スピーカアレイ５から歌唱音声の音声ビームを放音するように、各スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎの遅延量を設定した歌唱音声ビーム化情報（ディレイ制御値）を生成して、ローパスフィルタ２５を通過した音声信号をこのビーム化情報とともにミキサ４１へ出力する。
【００３３】
マイク位置検出部３７は、スピーカアレイ５の２つのスピーカユニットから高周波音を放音させてから、マイクロフォン３で高周波音を収音するまでの時間を計時部３７１で計時し、計時が終わると時間記憶部３７３に記憶させるとともに、これらの時間情報を用いて演算部３７５で演算を行い、マイクロフォン３の位置を求める。具体的な方法は後述する。
【００３４】
ミキサ４１は、伴奏ビーム制御部３１・ガイドボーカルビーム制御部３３・歌唱音声ビーム制御部３５から出力された各ビーム化情報に基づいて、伴奏音・ガイドボーカル・歌唱音声をミキシングして、各Ｄ／Ａコンバータ４３−１〜４３−ｎに出力する。また、ミキサ４１は、マイク位置検出部３７から出力された高周波音信号を、聴取者が同時マスキングまたは経時マスキングにより高周波音を知覚できないようにするタイミングで、Ｄ／Ａコンバータ４３−１またはＤ／Ａコンバータ４３−ｎに出力する。
【００３５】
Ｄ／Ａコンバータ４３−１〜４３−ｎは、ミキサ４１から出力されたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換して、各アンプ４５−１〜４５−ｎに出力する。
【００３６】
アンプ４５−１〜４５−ｎは、Ｄ／Ａコンバータ４３−１〜４３−ｎから出力されたアナログ音声信号を増幅してスピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎに出力する。
【００３７】
スピーカアレイ５は、アンプ４５−１〜４５−ｎで増幅されたアナログ音声信号を音声に変換して放音する。
【００３８】
図３は、スピーカアレイにおけるスピーカユニットの配置及び音声ビームの放音原理を示す図であり、（Ａ）はマトリックス状にスピーカユニットを４列配置した一例、（Ｂ）はハニカム状にスピーカユニットを４列配置した一例、（Ｃ）は音声ビームのスピーカアレイによる音声ビームの放音原理を説明するための図である。
【００３９】
スピーカアレイ５は、図３に示すように、１つのパネルにおいて複数の小型スピーカユニットをマトリックス状・ハニカム状・ライン状といった所定の配列で配置した構成である。
【００４０】
このようなスピーカアレイ５において、図３（Ｃ）に示すように、各スピーカユニットに同じ音声信号を入力し、各スピーカユニットＳＰａ〜ＳＰｅが放音した音声が空間上に設定した焦点Ｆに到達する時刻が一致するように、各スピーカユニットの音声の放音タイミングを調整する。これにより、各スピーカユニットＳＰａ〜ＳＰｅを、あたかもスピーカユニットＳＰａ’・ＳＰｂ’・ＳＰｃ’・ＳＰｄ’・ＳＰｅを、焦点Ｆを中心とする円周上に所定の間隔で配置して、同時に同じ音声信号を放音したかのように、重ね合わせの原理によってその焦点方向に強い指向性を有する音声ビームを放音することができる。
【００４１】
カラオケ装置１では、スピーカアレイのこの特性を利用して、伴奏音、ガイドボーカル、歌唱音声をそれぞれ各テーブル６５・６７・６９・７１や歌唱者の方向に音声ビームとして放音するように、伴奏ビーム制御部３１・ガイドボーカルビーム制御部３３・歌唱音声ビーム制御部３５で各スピーカユニットの放音タイミングを制御するビーム化情報を生成して、ミキサ４１でミキシングを行ってスピーカアレイ５に音声信号を出力する。これにより、スピーカアレイ５の各スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎには、カラオケ曲の伴奏音、ガイドボーカル音、及び歌唱音声の各音声信号が重畳して入力されるが、音声毎にビーム化して、それぞれ別々の方向に放音することが可能である。
【００４２】
次に、マイクロフォンの位置を特定する方法について説明する。図１に示したように、カラオケ店舗内の特定のグループ及び歌唱者のみにスピーカアレイ５からの歌唱音声を放音するためには、そのグループや歌唱者の居る位置から各スピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎまでの距離に基づいた各オーディオ信号への遅延時間がカラオケ装置１に予め設定されなくてはならない。
【００４３】
歌唱者の位置は、状況により変わる可能性が高いので、歌唱者用モニタ６２の前を、音声ビームの放音方向に固定することはできない。そこで、本発明では、カラオケ曲の伴奏音や歌唱音声の特定の音が放音されるタイミングに測定音を放音して、マイクロフォン３の位置を算出し、マイクロフォン３の方向に歌唱音声等の音声ビームを放音する。具体的には、以下の方式で行う。
【００４４】
図４は、カラオケ装置におけるマイクロフォンの位置検出処理を説明するための概念図である。カラオケ装置１は、前記のように、人間の可聴周波数帯域の端部にあたる１８ｋＨｚ〜１９ｋＨｚの高周波音を測定音として放音する。
【００４５】
カラオケ装置１では、位置検出処理を行う際には、高周波音発音部１９で高周波音（測定音）を生成して、マイク位置検出部３７、ミキサ４１、Ｄ／Ａコンバータ４３−１（４３−ｎ）、アンプ４５−１（４５−ｎ）を経由して、スピーカアレイ５の両端のスピーカユニットＳＰ１，ＳＰｎから順番に測定用音声を出力する。カラオケ装置１では、マイクロフォン３から測定用音声を収音すると、Ａ／Ｄコンバータで、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換し、ハイパスフィルタ２７で１７ｋＨｚ未満の音をカットして、高周波音（測定音）を抽出し、マイク位置検出部３７に出力する。マイク位置検出部３７は、マイク位置検出部３７が高周波音信号を出力してから、スピーカユニットＳＰ１が高周波音（測定音）を放音し、マイクロフォン３が高周波音（測定音）を収音して、その高周波音信号を検出するまでの到達時間ｔ１（第１到達時間）を計時する。また、カラオケ装置１では、マイク位置検出部３７でスピーカユニットＳＰｎが測定用音声を放音してから検出通知信号を受信するまでの到達時間ｔ２（第２到達時間）を計時する。マイク位置検出部３７は、この到達時間ｔ１及び到達時間ｔ２を用いてマイクロフォン３の位置を算出する。なお、マイク位置検出部３７から高周波音信号を出力してスピーカユニットＳＰ１またはＳＰｎから高周波音を放音するまでの時間、並びにマイクロフォン３が高周波音を収音してからマイク位置検出部３７がその高周波音信号を検出するまでの時間は僅かであるため、無視するものとする。但し、無視できないほど時間を要するシステム遅延に関しては、この時間分の補正を行って到達時間ｔ１，ｔ２を求める。
【００４６】
また、この聴取位置の算出方法は、周知の方法（三角測量法）を用いる。以下に、図４に基づいて聴取位置を算出する演算方法について説明する。
【００４７】
ここで、説明の便宜を図るために、スピーカユニットＳＰの配列方向をＸ軸、このＸ軸に直交するスピーカユニットＳＰの正面方向の軸をＹ軸とする。Ｘ軸は、スピーカアレイ５に向かって右側、すなわちスピーカユニットＳＰｎ側を正の方向とする。Ｙ軸は、スピーカユニットＳＰからの音声信号の出力方向、すなわちユーザ側を正の方向とする。Ｘ軸とＹ軸の交点、すなわちＸ軸とＹ軸の原点はスピーカユニットＳＰ１〜ＳＰｎの中央とする。
【００４８】
到達時間ｔ１と到達時間ｔ２とが等しい場合には、マイクロフォン３とスピーカユニットＳＰ１の距離と、マイクロフォン３とスピーカユニットＳＰｎの距離とが等しいことを意味する。したがって、図４中のＹ軸上、すなわちスピーカアレイ５の中央正面（図４に示す真ん中のマイクロフォン３の位置）にマイクロフォン３が位置する。この場合、演算部３７５は、到達時間ｔ１または到達時間ｔ２と、音速ｃと、スピーカユニットＳＰ１及びスピーカユニットＳＰｎの距離（ｘ１−ｘ２）とから、下記式（１）によりマイクロフォン３とスピーカアレイ５との距離ｙを算出する。なお、スピーカユニットＳＰ１のＸ軸の座標をｘ１、スピーカユニットＳＰｎのｘ軸上の座標をｘ２とする。
【００４９】
ｙ＝[（ｃ・ｔ１）２−{（ｘ２−ｘ１）／２}２]１／２
＝[（ｃ・ｔ２）２−{（ｘ２−ｘ１）／２}２]１／２・・・式（１）
また、到達時間ｔ１’が到達時間ｔ２’よりも長い場合には、マイクロフォン３とスピーカユニットＳＰ１の距離が、マイクロフォン３とスピーカユニットＳＰｎの距離よりも長いことを意味する。したがって、マイクロフォン３がスピーカアレイ５の中央よりもスピーカユニットＳＰｎ側、すなわち図４を正面視した際にマイクロフォン３がＹ軸よりも右側（図４に示す右端のマイクロフォン３の位置）に位置する。この場合には、演算部３７５は、マイクロフォン３のＸ軸上の座標ｘ’及びマイクロフォン３とスピーカアレイ５との距離ｙ’を、下記式（２），（３）により算出する。
【００５０】
ｘ’＝[（ｃ・ｔ１’）２−（ｃ・ｔ２’）２＋（ｘ２）２−（ｘ１）２]／[２（ｘ２−ｘ１）]・・・式（２）
ｙ’＝[（ｃ・ｔ２’）２−（ｘ２−ｘ’）２]１/２
＝[（ｃ・ｔ１’）２−（ｘ’−ｘ１）２]１/２・・・式（３）
また、到達時間ｔ１”が到達時間ｔ２”よりも短い場合には、マイクロフォン３とスピーカユニットＳＰ１の距離がマイクロフォン３とスピーカユニットＳＰｎの距離よりも短いことを意味する。したがって、マイクロフォン３がスピーカアレイ５の中央よりもスピーカユニットＳＰ１側、すなわち図４を正面視した際にマイクロフォン３がＹ軸よりも左側（図４に示す左端のマイクロフォン３の位置）に位置する。この場合には、演算部３７５は、マイクロフォン３のＸ軸上の座標ｘ”及びマイクロフォン３とスピーカアレイ５との距離ｙ”を、下記式（４）（５）により算出する。
【００５１】
ｘ”＝[（ｃ・ｔ１”）２−（ｃ・ｔ２”）２＋（ｘ２）２−（ｘ１）２]／[２（ｘ２−ｘ１）]・・・式（４）
ｙ”＝[（ｃ・ｔ２”）２−（ｘ２−ｘ”）２]１/２
＝[（ｃ・ｔ１”）２−（ｘ”−ｘ１）２]１/２・・・式（５）
各グループが座るテーブル６５・６７・６９・７１の位置は、予め決まっており位置が途中で変更されることもない。そのため、カラオケ装置１では、この遅延時間を設定するために、各テーブル６５・６７・６９・７１に一時的にマイクロフォン３を設置し、スピーカアレイ５の両端のスピーカユニットＳＰ１，ＳＰｎからテスト音声（測定音）を放音する。カラオケ装置１は、スピーカユニットＳＰ１，ＳＰｎから測定音を放音してから、マイクロフォン３で測定音を収音するまでの時間を計時して、上記の方法と同じ方法によりマイクロフォン３とスピーカアレイ５との距離を算出し、オーディオ信号に付与する遅延時間として設定する。これにより、音声ビームの放音方向を常に一定にすることができる。
【００５２】
次に、カラオケ装置におけるマイクロフォンの位置特定処理動作について、フローチャートに基づいて説明する。図５は、カラオケ装置の演奏動作を説明するためのフローチャートである。
【００５３】
カラオケ装置１では、各テーブル６５・６７・６９・７１に対する音声ビームの放音方向の設定を設置直後に行って、記憶部５７にその設定情報を記憶させている。カラオケ曲を再生するときには、記憶部５７から読み出した設定情報に基づいて、伴奏音やガイドボーカルの音声ビームの放音方向を設定する。
【００５４】
また、カラオケ装置１では、歌唱者がカラオケ曲をリクエスト（曲番号を入力）したとき、この歌唱者の居る（座っていた）テーブル番号も入力する。これにより、歌唱者の歌唱時には、歌唱音声を歌唱者とそのグループにのみ放音させることができる。このテーブル番号の入力は、歌唱者が自分で入力しても、カラオケ店舗の係員が入力しても良い。カラオケ装置１は、曲番号及びテーブル番号が入力されると、この曲番号とテーブル番号を対応づけて予約リストに登録する。また、カラオケ装置１は、曲番号の入力及びテーブル番号の入力は、不図示のリモコン装置またはカラオケ装置１の操作部５３等から行う。
【００５５】
カラオケ装置１では、測定音を伴奏音でマスキングするが、カラオケ曲の伴奏音に含まれる特定の音声の出現タイミングと音量レベルを予め確認している。すなわち、システム制御部５１では、伴奏音のデータをカラオケ曲の終わりまで読み込み、スネアドラムの音が放音されるタイミングと、その音量レベルを予め確認する。そして、システム制御部５１は、この情報を記憶部５７に記憶させる。システム制御部５１は、カラオケ曲の再生時には、記憶部５７から情報を読み出して、高周波音発音部１９に信号を出力することで、発音制御部１７が出力した高周波音の出力を指示する信号に対して、高周波音の発音タイミングや音量レベルを補正することができる。
【００５６】
図５に示すように、カラオケ装置１のシステム制御部５１は、予約リストに曲が登録されているとき、予約リストの先頭から曲番号を読み出して（ｓ１）、この曲番号で識別される曲データ（伴奏音データ及びガイドボーカルデータ）を伴奏再生部１１及びガイドボーカル再生部１３にセットさせる（ｓ２）。続いて、システム制御部５１は、予約リストから上記曲番号に対応づけて登録されているテーブル番号を読み出し（ｓ３）、このテーブル番号に対応するビーム化情報、すなわちこの番号のテーブルに向けて鋭い指向性で歌唱音声及び伴奏音をビーム出力するための伴奏音ビーム化情報と歌唱音声ビーム化情報、及びこの番号以外のテーブルに向けて鋭い指向性でガイドボーカル音声及び伴奏音をビーム出力するためのガイドボーカルビーム化情報と伴奏音ビーム化情報を読み出す（ｓ４）。そして、読み出したビーム化情報を伴奏ビーム制御部３１、ガイドボーカルビーム制御部３３、及び歌唱音声ビーム制御部３５に設定する（ｓ５）。こののち、カラオケ演奏をスタートする（ｓ６）。
【００５７】
カラオケ装置１の発音制御部１７は、カラオケ曲の再生が開始されて、伴奏再生部１１で再生させる伴奏音にスネアドラムの音が含まれていると（ｓ７：Y）、スネアドラムの音で高周波音がマスキングされるタイミングに、高周波音発音部１９に高周波音を放音させる（ｓ８）。すなわち、発音制御部１７は、高周波音発音部１９がスネアドラムの音量レベルに応じて出力する高周波音の音量レベル及び高周波音の出力タイミングを決定し、アンプ４５−１の増幅率を変更して、高周波音１をスピーカユニットＳＰ１から放音させる。例えば、スネアドラムの音が再生されるタイミングに同期させて高周波音１を出力することで、聴取者が同時マスキングにより高周波音１を知覚できないようにすることができる。
【００５８】
このとき、マイク位置検出部３７は、高周波音１の放音開始と同時に計時部３７１で計時を開始する（ｓ９）。
【００５９】
マイク位置検出部３７は、マイクロフォン３が高周波音１を収音したことを検出すると（ｓ１０）、計時部３７１を確認して、高周波音１の信号を出力してから高周波音１の収音信号を受信するまでの到達時間ｔ１を、時間記憶部３７３に記憶させる（ｓ１１）。
【００６０】
システム制御部５１は、高周波音１の計時処理が終了すると、高周波音２の検出処理を開始する（ｓ１２）。
【００６１】
カラオケ装置１の発音制御部１７は、伴奏再生部１１で再生させる伴奏音にスネアドラムの音が含まれていると（ｓ１３：Y）、スネアドラムの音で高周波音がマスキングされるタイミングに、高周波音発音部１９に高周波音を放音させる（ｓ１４）。また、発音制御部１７は、予め確認した高周波音の音量レベルで、高周波音２をスピーカユニットＳＰｎから放音させる。
【００６２】
このとき、マイク位置検出部３７は、高周波音２の放音開始と同時に計時部３７１で計時を開始する（ｓ１５）。
【００６３】
マイク位置検出部３７は、マイクロフォン３が高周波音２を収音したことを検出すると（ｓ１６：Y）、計時部３７１を停止して、高周波音２を放音してから高周波音の収音信号を検出するまでの到達時間ｔ２を、時間記憶部３７３に記憶させる（ｓ１７）。また、計時部３７１をリセットして計時を停止させる。
【００６４】
続いて、マイク位置検出部３７は、時間記憶部３７３から到達時間ｔ１・ｔ２を読み出して、これらの到達時間に基づいて上述したような式（１）〜式（５）の演算を演算部３７５で行うことで、スピーカユニットＳＰ１・ＳＰｎからマイクロフォンのまでの距離を算出する（ｓ１８）。
【００６５】
そして、マイク位置検出部３７は、この聴取位置に音声ビームが指向するようなディレイ制御値を歌唱音声ビーム制御部３５に設定し（ｓ１９）、マイクロフォン３に向かって、歌唱者への歌唱音声ビームを放音する（ｓ２０）。
【００６６】
システム制御部５１は、カラオケ曲の演奏中、スネアドラムの音が含まれる毎に、または、一定時間が経過してスネアドラムの音を検出する毎に、上記の処理を行って、マイクロフォン３の位置を算出し、歌唱者への歌唱音声ビームの放音方向を修正する。
【００６７】
また、カラオケ装置１では、上記の処理ステップｓ７，ｓ１３において、スネアドラムの音だけでなく、歌唱者がフレーズを歌い始めるときに観測されるマイク入力音圧レベルの急激な変動を、特定の音声信号として設定しておくと良い。これにより、歌唱者が歌い始めると、伴奏音の特定の音だけでなく、歌唱者がフレーズを歌い始めるときに観測されるマイク入力音圧レベルの急激な変動をトリガとして高周波音を出力することで、聴取者が経時マスキングにより高周波音を知覚できないようにすることができる。この場合、マスカのレベルに応じて高周波音のレベルを適応させるように制御することで、より確実に高周波音（測定音）をマスキングできる。この場合、歌唱者とそのグループのテーブル以外の、他のテーブルには、ガイドボーカルが放音されているので、このガイドボーカルによって高周波音が経時マスキングされる。
【００６８】
ここで、上記の説明では、測定音である高周波音１と高周波音２を、スネアドラムの音が放音される毎に放音して、マイクロフォンの位置を算出する構成としたが、これに限るものではなく、別の構成であっても良い。例えば、高周波音１を１８ｋＨｚ、高周波音２を１９ｋＨｚとし、スネアドラムの音が放音されるタイミングや、歌唱者がフレーズを歌い始めるときに観測されるマイク入力音圧レベルの急激な変動が発生するタイミングに、高周波音１をスピーカユニットＳＰ１から、高周波音２をスピーカユニットＳＰｎから、同時に放音させるようにしても良い。これにより、マイクロフォンの位置修正を更に短時間で行うことができる。
【００６９】
また、本実施例ではスネアドラムの音を使用した場合を例に挙げて説明したが、スネアドラムの音に限るものではなく高周波音に相当する別の音を使用してももちろん構わない。
【００７０】
また、マイクロフォン３は、ワイヤレス（無線型）でもワイヤード（有線型）でも良い。
【００７１】
また、上記の説明では、スピーカユニットＳＰ１，ＳＰｎから高周波音を放音させる構成としたが、これに限定されず、他のスピーカユニットに高周波音を放音させる構成であっても良い。また、２つのスピーカユニットＳＰ１，ＳＰｎから高周波音を放音させる構成としたが、さらに、別のスピーカユニットからも高周波音を放音させて、３つ以上のスピーカユニットから高周波音を放音させる構成とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】カラオケ店舗に設置したカラオケ装置と、このカラオケ装置から放音される音声ビームの例を示す図である。
【図２】カラオケ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】スピーカアレイにおけるスピーカユニットの配置及び音声ビームの放音原理を示す図である。
【図４】カラオケ装置におけるマイクロフォンの位置検出処理を説明するための概念図である。
【図５】オーディオシステムを構成するリモコン装置及びスピーカアレイ装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１…カラオケ装置    ３…マイクロフォン    ５…スピーカアレイ    ７…本体    １１…伴奏再生部    １３…ガイドボーカル再生部    １５…Ａ／Ｄコンバータ    １７…発音制御部    １９…高周波音発音部    ２１、２３、２５…ローパスフィルタ  ２７…ハイパスフィルタ    ３１…伴奏ビーム制御部    ３３…ガイドボーカルビーム制御部    ３５…歌唱音声ビーム制御部    ３７…マイク位置検出部    ４１…ミキサ    ４３−１〜４３−ｎ…Ｄ／Ａコンバータ    ４５−１〜４５−ｎ…アンプ    ５１…システム制御部    ５３…操作部    ５５…表示部    ５７…記憶部    ６１…カラオケ店舗    ６２…歌唱者用モニタ    ６３…歌唱者    ６５・６７・６９・７１…テーブル    ３７１…計時部    ３７３…時間記憶部    ３７５…演算部    ＳＰ１〜ＳＰｎ…スピーカユニット
【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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