(57)【要約】【課題】異なる周波数帯域をもつオーディオ信号を用いて放音を行っても、指向制御を簡易に行え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、高周波数帯域については音響ビームを複数のスピーカユニットから放出する。ここで、スピーカユニットＡ２１が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号ＳａおよびスピーカユニットＢ２２が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号Ｓｂは、ともにＨＰＦ５２によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Ｓａおよびオーディオ信号Ｓｂの高周波数帯域の位相が揃うことになり、音響ビームの指向制御を容易にすることができる。【選択図】図１
2008205822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、
前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を出力する第１の出力手段と、
前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む２以上の分割オーディオ信号を出力する第２の出力手段と、
前記第１の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第１の放音手段と、
前記第２の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第２の放音手段と
を具備することを特徴とするスピーカアレイ装置。
【請求項２】
前記第１の出力手段および前記第２の出力手段は、出力すべき分割オーディオ信号の各々に対して増幅処理を行った後に出力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】
前記第２の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、前記所定の周波数帯域以下の帯域を含む分割オーディオ信号であること
を特徴とする請求項１または２に記載のスピーカアレイ装置。
【請求項４】
入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、
前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を出力する第１の出力手段と、
前記第１の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第１の放音手段と、
前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第１の出力手段から出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理手段と、
前記信号処理手段によって信号処理されたオーディオ信号を放音する第２の放音手段と
を具備することを特徴とするスピーカアレイ装置。
【請求項５】
前記第１の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、所定の周波数帯域以上の帯域を含む分割オーディオ信号であ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】
入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、
前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を第１の放音手段に出力する第１の出力過程と、
前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む２以上の分割オーディオ信号を第２の放音手段に出力する第２の出力過程と
を備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項７】
入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、
前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を第１の放音手段に出力する第１の出力過程と、
前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第１の出力過程によって出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理過程と、
前記信号処理過程において信号処理されたオーディオ信号を第２の放音手段に出力する第２の出力過程と
を備え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、音の周波数の低周波数帯域や高周波数帯域の制御が難しいため、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。なお、音を周波数帯域によって分けるためには、高周波数帯域の音を通過させ、低周波数帯域の音を阻止するハイパスフィルタ（以下、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）という）、また、その逆の効果を持つローパスフィルタ（以下、ＬＰＦ（Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）という）をオーディオ信号に対して用いることによって行われる。
【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】
しかし、高周波数帯域の放音に用いるスピーカは、小さいスピーカであるため、低周波数帯域の放音に用いる大きいスピーカに比べて、放音できる音量が小さなものになってしまう。そのため、大きいスピーカからは、オーディオ信号をＬＰＦ、ＨＰＦに通さずに、全周波数帯域を放音させ、小さいスピーカからは、オーディオ信号をＨＰＦに通して高周波数帯域を放音させる方法も考えられる。しかし、ＨＰＦを通したオーディオ信号の位相は、ＨＰＦを通す前の信号の位相に対して周波数依存をもって変化（回転）するため、全周波数帯域におけるオーディオ信号と、ＨＰＦを通したオーディオ信号とは、高周波数帯域における位相がずれることになり、スピーカアレイ全体としては、高周波数帯域における指向制御が困難なものになってしまうことになる。
【０００５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、異なる周波数帯域をもつオーディオ信号を用いて放音を行っても、指向制御を簡易に行え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、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を出力する第１の出力手段と、前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む２以上の分割オーディオ信号を出力する第２の出力手段と、前記第１の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第１の放音手段と、前記第２の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第２の放音手段とを具備す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、前記第１の出力手段および前記第２の出力手段は、出力すべき分割オーディオ信号の各々に対して増幅処理を行った後に出力してもよい。
【０００８】
また、別の好ましい態様において、前記第２の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、前記所定の周波数帯域以下の帯域を含む分割オーディオ信号であってもよい。
【０００９】
また、本発明は、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割手段と、前記信号分割手段によって生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を出力する第１の出力手段と、前記第１の出力手段から出力された分割オーディオ信号を放音する第１の放音手段と、前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第１の出力手段から出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理手段と、前記信号処理手段によって信号処理されたオーディオ信号を放音する第２の放音手段とを具備することを特徴とするスピーカアレイ装置を提供する。
【００１０】
また、別の好ましい態様において、前記第１の出力手段から出力される分割オーディオ信号は、所定の周波数帯域以上の帯域を含む分割オーディオ信号であってもよい。
【００１１】
また、本発明は、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を第１の放音手段に出力する第１の出力過程と、前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む２以上の分割オーディオ信号を第２の放音手段に出力する第２の出力過程とを備えることを特徴とする信号処理方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、入力されるオーディオ信号を複数の周波数帯域に分割して、複数の分割オーディオ信号を生成する信号分割過程と、前記信号分割過程において生成された複数の分割オーディオ信号のうち、所定の周波数帯域の分割オーディオ信号を含む１以上の分割オーディオ信号を第１の放音手段に出力する第１の出力過程と、前記入力されるオーディオ信号に対して、前記第１の出力過程によって出力される分割オーディオ信号の周波数帯域における位相にあわせる信号処理を行う信号処理過程と、前記信号処理過程において信号処理されたオーディオ信号を第２の放音手段に出力する第２の出力過程とを備え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】
【００１３】
本発明によれば、異なる周波数帯域をもつオーディオ信号を用いて放音を行っても、指向制御を簡易に行えるスピーカアレイ装置、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】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００１５】
＜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。スピーカアレイユニット２は、スピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２を有する。ここで、スピーカユニットＡ２１、スピーカユニットＢ２２について、図２、図３を用いて説明する。図２は、スピーカユニットＡ２１の構成を示すブロック図であり、図３は、スピーカアレイ装置１のスピーカの配置を示す外観図である。スピーカユニットＡ２１は、図２に示すように、スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２、アンプ２１２−１、２１２−２、・・・、２１２−１２、指向制御部２１３−１、２１３−２、・・・、２１３−１２を有する。そして、スピーカユニットＡ２１は、各スピーカに対して一のアンプが接続され、当該アンプに対して一の指向制御部が接続されることにより、指向制御部、アンプおよびスピーカの組を１２組有する。
【００１６】
スピーカユニットＡ２１に入力されたオーディオ信号は、各指向制御部２１３−１、２１３−２、・・・、２１３−１２に分配される。指向制御部２１３−１、２１３−２、・・・、２１３−１２は、制御部７の制御に基づいて、入力されたオーディオ信号に対して、遅延処理を行うとともに振幅を変化させる信号処理を行って、各々対応するアンプに出力する。各アンプ２１２−１、２１２−２、・・・、２１２−１２は、制御部７の制御に基づいて、各指向制御部から出力されたオーディオ信号を増幅して、スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２から放音させる。
【００１７】
また、スピーカユニットＢ２２についても、指向制御部、アンプおよびスピーカの組が２５組あること以外は、スピーカユニットＡ２１と同様な構成となっているため説明を省略する。このように、スピーカユニットＡ２１とスピーカユニットＢ２２は、入力されたオーディオ信号に対して、制御部７の制御に基づいて信号処理を行って放音することにより、所定の指向状態、すなわち指向の方向を示す指向方向と指向の拡がりを示す指向角とをもつ音響ビームを放出する。以下、スピーカユニットＢ２２におけるスピーカについては、スピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５、アンプについては、アンプ２２２−１、２２２−２、・・・、２２２−２５、指向制御部については、指向制御部２２３−１、２２３−２、・・・、２２３−２５という。また、本実施形態においては、図３に示すように、破線で囲われた中央部にスピーカユニットＢ２２のスピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５が配置され、その周囲を囲うようにして、スピーカユニットＡ２１のスピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２が配置される。ここで、図示のように、スピーカユニットＡ２１のスピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２は、スピーカユニットＢ２２のスピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５より径の大きいスピーカが用いられている。
【００１８】
図１に戻って説明を続ける。振幅調整部３は、ゲインａ３１、ゲインａ’３２、ゲインｂ３３を有する。ゲインａ３１、ゲインａ’３２、ゲインｂ３３は、それぞれ設定された増幅率αａ、αａ’、αｂに基づいて、信号分割部５から入力されたオーディオ信号の振幅を増幅させて出力する。そして、ゲインａ３１およびゲインａ’３２から出力されたオーディオ信号は、加算器４で加算されてスピーカユニットＡ２１へ出力される。また、ゲインｂ３３から出力されたオーディオ信号は、スピーカユニットＢ２２へ出力される。なお、各増幅率の設定は、制御部７の制御に基づいて行われる。
【００１９】
信号分割部５は、ＬＰＦ５１およびＨＰＦ５２を有する。ＬＰＦ５１は、ローパスフィルタであって、信号入力部６から入力されたオーディオ信号に対して、設定された遮断周波数以上の周波数帯域を減衰させ、遮断周波数以下の周波数帯域（以下、低周波数帯域という）のオーディオ信号を出力する。この際、ＬＰＦ５１は、入力されたオーディオ信号に対して、振幅について周波数依存をもたせて変化させる信号処理を行う。この際、当該オーディオ信号の位相は周波数依存をもって回転する。
【００２０】
また、ＨＰＦ５２は、ＬＰＦ５１とは反対に、信号入力部６から入力されたオーディオ信号に対して、設定された遮断周波数以下の周波数帯域を減衰させ、遮断周波数以上の周波数帯域（以下、高周波数帯域という）のオーディオ信号を出力するハイパスフィルタであって、入力されたオーディオ信号に対して、振幅を変化させる信号処理を行う。この際、ＬＰＦ５１のときと同様に、オーディオ信号の位相は周波数依存をもって回転する。なお、遮断周波数の設定は、制御部７の制御に基づいて行われる。
【００２１】
制御部７は、上述したように、スピーカアレイユニット２におけるスピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２の各指向制御部および各アンプ、振幅調整部３のゲインａ３１、ゲインａ’３２およびゲインｂ３３、信号分割部５のＬＰＦ５１およびＨＰＦ５２を制御する。この制御は、利用者が操作部８を操作することによって、入力した指示に基づいて行なわれてもよいし、記憶部９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、記憶部９に記憶された設定値とは、音響ビームの指向状態及び音量、ＬＰＦ５１およびＨＰＦ５２に設定する遮断周波数、ゲインａ３１、ゲインａ’３２、ゲインｂ３３に設定する増幅率などである。なお、記憶部９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８を操作して、記憶部９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８を操作して、制御部７に制御させる設定値を決定する。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６からオーディオ信号Ｓｉｎが入力され、スピーカアレイユニット２から放音されるまでの説明を行う。
【００２３】
信号入力部６から入力されたオーディオ信号Ｓｉｎは、信号分割部５に出力され、ＬＰＦ５１およびＨＰＦ５２に分配される。ＬＰＦ５１およびＨＰＦ５２の遮断周波数は、制御部７の制御に基づいて、１ｋＨｚとして設定され、ＬＰＦ５１は図４（ａ）に示すような周波数特性のローパスフィルタ、ＨＰＦ５２は図４（ｂ）に示すような周波数特性のハイパスフィルタとなる。ここで、図４の各図の横軸は、オーディオ信号の周波数を表し、縦軸は、それぞれ、フィルタの入力信号に対する出力信号の振幅の変化量、位相の回転量を表している。ＬＰＦ５１は、入力されたオーディオ信号Ｓｉｎに対して信号処理を行い、図４（ａ）に示すように周波数依存性をもって振幅を変化させるとともに、位相が回転したオーディオ信号ＳＬを振幅調整部３のゲインａ３１に出力する。一方、ＨＰＦ５２は、入力されたオーディオ信号Ｓｉｎに対して信号処理を行い、図４（ｂ）に示すように周波数依存性をもって振幅を変化させるとともに、位相が回転したオーディオ信号ＳＨを振幅調整部３のゲインａ’３２およびゲインｂ３３に出力する。
【００２４】
振幅調整部３のゲインａ３１、ゲインａ’３２、ゲインｂ３３は、制御部７の制御に基づいて、それぞれ増幅率がαａ、αａ’、αｂとして設定される。ゲインａ３１は、入力されたオーディオ信号ＳＬに対して、振幅をαａ倍したオーディオ信号Ｓｇａを加算器４に出力する。また、ゲインａ’３２は、入力されたオーディオ信号ＳＨに対して、振幅をαａ’倍したオーディオ信号Ｓｇａ’を加算器４に出力する。そして、加算器４は、入力されたオーディオ信号Ｓｇａとオーディオ信号Ｓｇａ’を加算したオーディオ信号ＳａをスピーカユニットＡ２１に出力する。一方、振幅調整部３のゲインｂ３３は、入力されたオーディオ信号ＳＨに対して、振幅をαｂ倍したオーディオ信号ＳｂをスピーカユニットＢ２２に出力する。このように、オーディオ信号Ｓａおよびオーディオ信号Ｓｂは、ともにＨＰＦ５２によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Ｓａとオーディオ信号Ｓｂの高周波数帯域における位相が揃うことになる。
【００２５】
スピーカユニットＡ２１に入力されたオーディオ信号Ｓａは、指向制御部２１３−１、２１３−２、・・・、２１３−１２、アンプ２１２−１、２１２−２、・・・、２１２−１２を介して、スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２から放音される。また、スピーカユニットＢ２２に入力されたオーディオ信号Ｓｂは、指向制御部２２３−１、２２３−２、・・・、２２３−２５、アンプ２２２−１、２２２−２、・・・、２２２−２５を介して、スピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５から放音される。
【００２６】
ここで、スピーカユニットＢ２２の各スピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５からの放音により、スピーカユニットＢ２２は、ＨＰＦ５２が出力する高周波数帯域のオーディオ信号に基づいた音を放出するから、当該音は、元のオーディオ信号Ｓｉｎの高周波数帯域が含まれていることになる。一方、スピーカユニットＡ２１の各スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２からの放音により、スピーカユニットＡ２１は、ＬＰＦ５１が出力する低周波数帯域のオーディオ信号とＨＰＦ５２が出力する高周波数帯域のオーディオ信号とを加算器４によって加算されたオーディオ信号に基づいた音を放出するから、当該音は、元のオーディオ信号Ｓｉｎの全周波数帯域が含まれることになる。
【００２７】
この際、高周波数帯域の音は、スピーカユニットＡ２１、スピーカユニットＢ２２の双方から放出されることになるが、スピーカユニットＡ２１が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号ＳａおよびスピーカユニットＢ２２が放出する全周波数帯域の音に係るオーディオ信号Ｓｂは、ともにＨＰＦ５２によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Ｓａおよびオーディオ信号Ｓｂの高周波数帯域の位相が揃うことになる。これにより、スピーカユニットＡ２１から放出される全周波数帯域の音に係るオーディオ信号を入力されたオーディオ信号Ｓｉｎをそのまま用いた場合に生じる高周波数帯域の位相のずれを防止することができ、音響ビームの指向制御を容易にすることができる。
【００２８】
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。
【００２９】
＜変形例１＞
実施形態においては、スピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２のそれぞれからの放音により音響ビームを放出するようにしていたが、高周波数帯域については、スピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２における各スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２、２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５からの放音によって、それぞれ別の音響ビームとして放出するようにしてもよい。この場合は、スピーカユニットＡ２１における各指向制御部２１３−１、２１３−２、・・・、２１３−１２およびスピーカユニットＢ２２における各指向制御部２２３−１、２２３−２、・・・、２２３−２５は、制御部７の制御に基づいて、それぞれ別の音響ビームを放出するように、入力されたオーディオ信号Ｓａおよびオーディオ信号Ｓｂの遅延、振幅の信号処理を行えばよい。このようにしても実施形態と同等な効果を得ることができる。
【００３０】
＜変形例２＞
実施形態における信号分割部５におけるＬＰＦ５１およびＨＰＦ５２に設定される遮断周波数は、スピーカユニットＢ２２の各スピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５における基本共振周波数以上の周波数として設定されることが望ましい。また、スピーカユニットＡ２１から出力される低周波数帯域の音響ビームの指向制御効果を向上させるために、スピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２における高周波数帯域における音響ビームの指向制御ができる範囲で、できるだけ遮断周波数を低い周波数とすることが望ましい。これらから遮断周波数の上下限を決めておくことによって、指向性制御を効果的に行うことができる。
【００３１】
＜変形例３＞
実施形態におけるスピーカユニットＡ２１の各スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２とスピーカユニットＢ２２の各スピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５との位相特性が同等でない場合には、この位相特性の違いを補正するオールパスフィルタなどの位相補正手段を設けてもよい。この場合には、スピーカユニットＡ２１へのオーディオ信号Ｓａの入力の直後に位相補正手段を設けて、位相特性を補正したオーディオ信号を各指向制御部２１３−１、２１３−２、・・・、２１３−１２に出力してもよいし、スピーカユニットＢ２２へのオーディオ信号Ｓｂの入力の直後に位相補正手段を設けて、位相特性を補正したオーディオ信号を各指向制御部２２３−１、２２３−２、・・・、２２３−２５に出力してもよい。また、スピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２に位相補正手段を設けてもよい。なお、位相補正手段は、スピーカの位相特性の違いを補正するものであるから、振幅調整部３から各スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２、２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５までの間に設ければ、どの部分に設けてもよい。
【００３２】
＜変形例４＞
実施形態においては、スピーカユニットＡ２１の各スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２は、スピーカユニットＢ２２の各スピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５よりも径の大きいスピーカを用いていたが、必ずしも大きさが異なっていなくてもよい。
【００３３】
＜変形例５＞
実施形態においては、信号分割部５のＨＰＦ５２は、オーディオ信号ＳＨを振幅調整部３のゲインａ’３２およびゲインｂ３３にそれぞれ出力していたが、図５に示すように、２つのＨＰＦ５２−１、５２−２を用いてオーディオ信号Ｓｉｎに対して信号処理を行って、ＨＰＦ５２−１からゲインａ’３２にオーディオ信号ＳＨ−１、ＨＰＦ５２−２からゲインｂ３３にオーディオ信号ＳＨ−２を出力するようにしてもよい。ここで、各ＨＰＦ５２−１、５２−２から出力されるオーディオ信号ＳＨ−１とオーディオ信号ＳＨ−２は、位相の周波数依存性が揃っていればよく、振幅の周波数依存性は必ずしも一致している必要は無い。このようにしても、実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３４】
＜変形例６＞
実施形態における振幅調整部３のゲインａ３１、ゲインａ’３２およびゲインｂ３３に各々設定される増幅率αａ、αａ’、αｂを以下に説明するようにスピーカアレイユニット２における各スピーカの諸特性から計算して設定してもよい。
【００３５】
スピーカアレイユニット２の特性を以下に示すように設定する。
スピーカユニットＡ２１が有するスピーカの個数  Ｎａ（本実施形態においては１２）
スピーカユニットＢ２２が有するスピーカの個数  Ｎｂ（本実施形態においては２５）
スピーカユニットＡ２１の各スピーカ能率（低周波数帯域）  ＳＰＬａ
スピーカユニットＡ２１の各スピーカ能率（高周波数帯域）  ＳＰＬａ’
スピーカユニットＢ２２の各スピーカ能率（高周波数帯域）  ＳＰＬｂ
スピーカユニットＡ２１の各スピーカ音圧（低周波数帯域）  Ｐａ＝１０（ＳＰＬａ／２０）
スピーカユニットＡ２１の各スピーカ音圧（高周波数帯域）  Ｐａ’＝１０（ＳＰＬａ’／２０）
スピーカユニットＢ２２の各スピーカ音圧（高周波数帯域）  Ｐｂ＝１０（ＳＰＬｂ／２０）
ここで、低周波数帯域と高周波数帯域の音量を揃える場合には、以下の式（１）で表される。
αａ×Ｐａ×Ｎａ  ＝  αａ’×Ｐａ’×Ｎａ＋αｂ×Ｐｂ×Ｎｂ  （１）
上記式（１）を満たすように増幅率αａ、αａ’、αｂを設定すれば、スピーカアレイユニット２から放出される音の低周波数帯域における音量と高周波数帯域における音量との比がもとのオーディオ信号Ｓｉｎにおける周波数帯域における音量と高周波数帯域における音量との比と同等にすることができる。また、スピーカユニットＡ２１とスピーカユニットＢ２２から放出される高周波数帯域における音量バランスを決定すれば、αａ’とαｂの関係も決定することができる。例えば、スピーカユニットＡ２１の各スピーカ２１１−１、２１１−２、・・・、２１１−１２の各々から放出される高周波数帯域における音量とスピーカユニットＢ２２の各スピーカ２２１−１、２２１−２、・・・、２２１−２５の各々から放出される高周波数帯域における音量を同等とする場合には、αａ’×Ｐａ’＝αｂ×Ｐｂの関係とすればよい。
【００３６】
なお、αａ＝１とすれば、ゲインａ３１は必ずしも必要ではなく、ゲインａ’３２、ゲインｂ３３を有すれば振幅調整部３の効果は得られる。また、同様にして、αａ＝１とするかわりに、αａ’＝１またはαｂ＝１とすれば、同様にゲインａ’３２またはゲインｂ３３を用いなくてもよい。すなわち、増幅率αａ、αａ’およびαｂは他の増幅率の設定対して従属的に決まるものであるから、いずれか一つの増幅率は１とすることができ、ゲインａ３１、ゲインａ’３２およびゲインｂ３３のうち、いずれか１つは用いなくても同様な効果を得ることができる。
【００３７】
＜変形例７＞
実施形態においては、スピーカユニットＡ２１から放出する音は、遮断周波数によって分割された周波数帯域のオーディオ信号を再度加算することによって、全周波数帯域の音となっていたが、周波数帯域によって分割せずに、位相を変化させるオールパスフィルタを用いてもよい。この場合には、以下に説明するような、スピーカアレイ装置１は、図６に示すような構成とすればよい。
【００３８】
ゲインＺ１０は、入力されたオーディオ信号Ｓｉｎの振幅に対して、周波数依存を持たせて変化させる信号処理を行い、ＨＰＦ５２およびＡＰＦ（Ａｌｌ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ、オールパスフィルタ）５３へ出力する。本変形例においては、ゲインＺ１０は、オーディオ信号Ｓｉｎに対して信号処理を行い、図７に示すように周波数依存性をもって振幅を変化させたオーディオ信号Ｓｇを出力する。なお、ゲインＺ１０の信号処理に伴って、どのように位相が回転することになっても、本変形例の効果に影響は無い。そして、ＡＰＦ５３は、入力されたオーディオ信号Ｓｇに対して、図８に示すように周波数依存をもって位相を回転させる信号処理を行い、当該信号処理を行ったオーディオ信号ＳａをスピーカユニットＡ２１へ出力する。一方、ＨＰＦ５２は、入力されたオーディオ信号Ｓｇに対して、実施形態における処理と同様な信号処理を行ったオーディオ信号ＳＨをゲインｂ３３へ出力する。そして、ゲインｂ３３は、入力されたオーディオ信号ＳＨに対して、設定された増幅率αｂの増幅処理を行ったオーディオ信号ＳｂをスピーカユニットＢ２２へ出力する。他の構成については、実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
このように、ＡＰＦ５３においてオーディオ信号の位相を回転させる信号処理を行うことにより、実施形態における周波数帯域の分割、加算を兼ねた処理と同等な処理を行っていることになり、またゲインＺ１０が実施形態におけるゲインａ３１およびゲインａ’３２の処理と同等な処理を行っているから、本変形例においても、実施形態における効果を得ることができる。
【００４０】
＜変形例８＞
実施形態においては、スピーカユニットＡ２１とスピーカユニットＢ２２の２種類のスピーカユニットを用いていたが、これに加えてスピーカユニットＣ２３を用い、３種類のスピーカユニットを設けてもよい。この場合には、スピーカアレイ装置１は、図９のような構成とすればよい。すなわち、実施形態における振幅調整部３にゲインｃ３４を加えればよい。ここで、ゲインｃ３４は、入力されたオーディオ信号ＳＬに対して、設定された増幅率αｃの増幅処理を行い、当該増幅処理を行ったオーディオ信号ＳｃをスピーカユニットＣ２３へ出力する。スピーカユニットＣ２３は、スピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２と同様な構成（指向制御部、アンプおよびスピーカの組の数は異なってもよい）である。このようにすれば、スピーカユニットＡ２１から全周波数帯域の音が放出され、スピーカユニットＢ２２から高周波数帯域の音が放出され、スピーカユニットＣ２３からは、低周波数帯域の音が放出されることになる。このようにすれば、オーディオ信号Ｓａおよびオーディオ信号Ｓｃは、ともにＬＰＦ５１によって信号処理された信号を用いて生成され、低周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Ｓａの低周波数帯域における位相とオーディオ信号Ｓｃの位相が揃うとともに、オーディオ信号Ｓａおよびオーディオ信号Ｓｂは、ともにＨＰＦ５２によって信号処理された信号を用いて生成され、高周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、オーディオ信号Ｓａの高周波数帯域における位相とオーディオ信号Ｓｂの位相が揃うことになり、さらに低周波数帯域においても幅広い指向制御が可能となる。
【００４１】
＜変形例９＞
実施形態においては、スピーカアレイユニット２は、ＨＰＦ５２によって信号処理されたオーディオ信号ＳＨに基づいた放音と、ＬＰＦ５１によって信号処理されたオーディオ信号ＳＬおよびＨＰＦ５２によって信号処理されたオーディオ信号ＳＨを加算したオーディオ信号に基づいた放音を行っていたが、ＬＰＦ５１およびＨＰＦ５２の関係を逆にしてもよい。すなわち、スピーカアレイユニット２は、ＬＰＦ５１によって信号処理されたオーディオ信号ＳＬに基づいた放音と、ＬＰＦ５１によって信号処理されたオーディオ信号ＳＬおよびＨＰＦ５２によって信号処理されたオーディオ信号ＳＨを加算したオーディオ信号に基づいた放音を行ってもよい。
【００４２】
＜変形例１０＞
実施形態においては、入力されたオーディオ信号Ｓｉｎを信号分割部５において２の周波数帯域に分割したが、これをさらに多くの周波数帯域に分割してもよい。この場合は、スピーカアレイ装置１は、図１０のような構成とすればよい。以下、本変形例における構成を説明する。
【００４３】
信号分割部５は、実施形態の構成に加えて別の遮断周波数（本変形例においては４００Ｈｚ）のローパスフィルタ（図１１（ａ）のような周波数特性）であるＬＰＦａ５４、およびこれと同じ遮断周波数のハイパスフィルタ（図１１（ｂ）のような周波数特性）であるＨＰＦａ５５を有する。ＬＰＦａ５４は、ＬＰＦ５１から出力されたオーディオ信号ＳＬに対して、実施形態における処理と同様（周波数特性は図１１（ａ））にして信号処理を行ったオーディオ信号ＳＬＬをゲインａ３１に出力する。同様に、ＨＰＦａ５５は、ＬＰＦ５１から出力されたオーディオ信号ＳＬに対して信号処理を行ったオーディオ信号ＳＬＨをゲインａ’３２へ出力する。
【００４４】
加算器４１は、ゲインａ３１から出力されたオーディオ信号Ｓｇａとゲインａ’３２から出力されたオーディオ信号Ｓｇａ’とを加算したオーディオ信号ＳａをスピーカユニットＡ２１へ出力する。一方、加算器４２は、ゲインｂ３３から出力されたオーディオ信号Ｓｇｂとゲインｂ’３５から出力されたオーディオ信号Ｓｇｂ’とを加算したオーディオ信号ＳｂをスピーカユニットＢ２２へ出力する。なお、ゲインｂ’３５は、他の各ゲインと同様入力されたオーディオ信号に対して、設定された増幅率αｂ’に基づいて増幅処理を行って出力する。
【００４５】
このようにすると、スピーカユニットＡ２１から１ｋＨｚ以下の周波数帯域の音が放音され、スピーカユニットＢ２２から４００Ｈｚ以上の周波数帯域の音が放音される。ここで、４００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域の音が全てのスピーカから放音されるが、オーディオ信号Ｓａおよびオーディオ信号Ｓｂは、ともにＬＰＦ５１およびＨＰＦａ５５によって信号処理された信号を用いて生成され、４００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域において同様な位相の回転をしているから、４００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域におけるオーディオ信号Ｓａとオーディオ信号Ｓｂの位相は互いに揃ったものであり、各スピーカユニットの指向制御部は指向制御を簡易に行うことができる。なお、本変形例においては、スピーカユニットはスピーカユニットＡ２１およびスピーカユニットＢ２２のみであったが、変形例８でも説明したようにさらに多くのスピーカユニットを用いてもよい。この場合には、信号分割部５において周波数帯域ごとに分割されたオーディオ信号を振幅調整部３において各々増幅処理し、増幅処理した複数のオーディオ信号を適宜組み合わせて加算した後、各スピーカユニットに出力するようにすればよい。このようにすれば、複数のスピーカユニットから同一の周波数帯域をもつ音が放出されることになっても、そのスピーカユニットに入力されるオーディオ信号における周波数帯域においてはそれぞれ位相が揃っているため、各スピーカユニットの指向制御部は、指向制御を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【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ユニットにおけるスピーカユニットＡの構成を示すブロック図である。
【図３】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４】実施形態に係る信号分割部におけるＬＰＦおよびＨＰＦの周波数特性を示す説明図である。
【図５】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。
【図６】変形例７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７】変形例７に係るゲインＺの周波数特性を示す説明図である。
【図８】変形例７に係るＡＰＦの周波数特性を示す説明図である。
【図９】変形例８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１０】変形例１０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１１】変形例１０に係る信号分割部におけるＬＰＦおよびＨＰＦの周波数特性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…スピーカアレイ装置、２…スピーカアレイユニット、２１…スピーカユニットＡ、２２…スピーカユニットＢ、２３…スピーカユニットＣ、２１１−１〜２１１−１２、２２１−１〜２２１−２５…スピーカ、２１２−１〜２１２−１２、２２２−１〜２２２−２５…アンプ、２１３−１〜２１３−１２、２２３−１〜２２３−２５…指向制御部、３…振幅調整部、３１…ゲインａ、３２…ゲインａ’、３３…ゲインｂ、３４…ゲインｃ、３５…ゲインｂ’、４、４１、４２…加算器、５…信号分割部、５１…ＬＰＦ、５２、５２−１、５２−２…ＨＰＦ、５３…ＡＰＦ、５４…ＬＰＦａ、５５…ＨＰＦａ、６…信号入力部、７…制御部、８…操作部、９…記憶部、１０…ゲインＺ
【図１】
2008205822.tif 000003
【図２】
2008205822.tif 000004
【図３】
2008205822.tif 000005
【図４】
2008205822.tif 000006
【図５】
2008205822.tif 000007
【図６】
2008205822.tif 000008
【図７】
2008205822.tif 000009
【図８】
2008205822.tif 000010
【図９】
2008205822.tif 000011
【図１０】
2008205822.tif 000012
【図１１】
2008205822.tif 000013