(57)【要約】  オーディオ再生装置は、第２の度合いの指向性を持つ少なくとも１つの第２の種類のラウドスピーカ７と組み合わせた、第１の度合いの指向性を持つ第１の種類のラウドスピーカ１乃至５の構成を有する。観測者の位置ＬＰに対する所望の距離において仮想的な音源を生成するため、該第２の度合いの指向性は、該第１の度合いの指向性よりもかなり大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第２の度合いの指向性を持つ少なくとも１つの第２のオーディオ種類のラウドスピーカと組み合わせた、第１の度合いの指向性を持つ第１のオーディオ種類のラウドスピーカの構成を有する、オーディオ再生システムであって、前記第２の度合いの指向性は前記第１の度合いの指向性よりもかなり大きい、オーディオ再生システム。
【請求項２】
前記第１の種類のラウドスピーカは、比較的広い指向性を持つオーディオスピーカである、請求項１に記載のオーディオ再生システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第２の種類のラウドスピーカは、非常に狭い指向性を持つオーディオスピーカである、請求項１又は２に記載のオーディオ再生システム。
【請求項４】
１つよりも多い前記第２の種類のラウドスピーカが備えられた、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のオーディオ再生システム。
【請求項５】
前記システムはサラウンドオーディオスピーカシステムである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオーディオ再生システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のオーディオ再生システムの使用であって、前記システムは、前記システムのファントム音源の像源を生成するために壁の近くに配置される、オーディオ再生システムの使用。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のオーディオ再生システムを備えた、分散家庭電話システム又はオーディオ及び／又はビデオ娯楽システムに統合された電話構成のような電話システム。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のオーディオ再生システムを備えた、オーディオ及び／又はビデオ及び／又はデータシステム。
【請求項９】
観測者の位置に対する所望の距離において仮想的なスピーカ位置を生成するため、第１の度合いの指向性のラウドスピーカの構成からオーディオ波を発し、それと同時に、前記第１の度合いの指向性よりもかなり大きな第２の度合いの指向性の少なくとも１つのラウドスピーカからオーディオ波を発するステップを有する、音声を再生するための方法。
【請求項１０】
第１の種類のラウドスピーカとして比較的広い指向性を持つオーディオスピーカが用いられ、第２の種類の少なくとも１つのラウドスピーカとして非常に狭い指向性を持つオーディオスピーカが用いられる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
壁における反射により生成された像源が利用され、第１の度合いの指向性のラウドスピーカの構成により発せられたオーディオ波と第２の度合いの指向性の少なくとも１つのラウドスピーカにより発せられたオーディオ波とからオーディオ音声を構成するようにオーディオ信号が処理される、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
ラウドスピーカのアレイが、前記第１の度合いの指向性を持つラウドスピーカのセットと、前記第２の度合いの指向性を持つ少なくとも１つのラウドスピーカとの効果をシミュレートする放射パターンを同時に生成するように駆動される、請求項９又は１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラウドスピーカの配列を有するオーディオ再生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
斯かる従来のシステムは、幾つかの空間的に配置されたスピーカを含み、例えばサラウンドオーディオ再生システムとして利用される。通常、斯かるシステムは、前方スピーカと後方スピーカとを持ち、２つ以上のスピーカが、該前面スピーカの間のどこかのようなラウドスピーカ位置の間のどこかに配置されたファントム（phantom）オーディオ源を生成するために利用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のオーディオ再生システムにおいては、ファントム音源から観測者の位置までの距離は常に、最小でも最も近いラウドスピーカから観測者の位置までの距離である。斯かるシステムが、例えば分散家庭電話システム又はオーディオ娯楽システム等に統合された電話構成のような音声伝達システムにおいて利用される場合には、知覚される対人距離が、重要な因子となるものと考えられている。しばしば、最も近いラウドスピーカよりも観測者に近くに音源が配置されているような錯覚を生成することが望ましい。会話中の人物間の自然な距離は一般に、１．５メートルよりも短いことが分かった。従来のサラウンドオーディオ再生システムは、最適な観測位置にいる観測者に対する自然な距離に仮想的なスピーカを生成することは可能ではない。
【０００４】
本発明の目的は、観測位置に対する望ましい距離に仮想的な音源を生成することが可能な、オーディオ再生システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的は、第２の度合いの指向性を持つ少なくとも１つの第２のオーディオ種類のラウドスピーカと組み合わせた、第１の度合いの指向性を持つ第１のオーディオ種類のラウドスピーカの構成を有し、前記第２の度合いの指向性は前記第１の度合いの指向性よりもかなり大きい、本発明によるオーディオ再生システムにより達成される。
【０００６】
音響学においては、指向性とは、音源からの全エネルギーのうちどれだけが、特定の方向に放出されているかを示す、音源からの放出パターンの尺度である。室内環境における音源の知覚される距離は根本的に、直接の音声即ち音源から直接に到来する音声の相対振幅、早期反射、及び反響に依存する。観測点即ち観測者の位置に近い音源についての特徴は、直接の音声の振幅が、反射される音声エネルギーのレベルに比べて大きい点である。
【０００７】
統計的室内音響学においては、観測点における音声の振幅は通常、以下の式により特徴付けられる：
Ｌｐ＝Ｌｗ＋１０ｌｏｇ１０（Ｑ／（４πｒ２）＋４／Ａ）
【０００８】
ここで、Ｌｗは音源のパワーレベルであり、ｒは音源からの観測者の距離であり、Ａは部屋の吸収面積である。Ｑは音源の指向性指標を表し、Ｑ＝１は球状の指向性パターンを持つ全方向性音源を表し、Ｑ＝２は半球を表し、一般的には高い値のＱは大きな指向性を表す。以上の式においてｌｏｇの中の２つの項は、直接音源及び室内の反射された音響エネルギーレベルを表す。ｌｏｇの中の第１項から、距離ｒの二乗に対する指向性Ｑの交換があることが導き出せる。即ち、大きなＱを持つ指向性の高い音源は、観測点に近い指向性の小さな音源よりも、長い距離から全体の音圧レベルに対して同様の寄与を与える。このことは音源の知覚される距離にも当てはまり、観測者に対向する指向性の高い音源は、実際よりも近くに感じられる。該式におけるｌｏｇの中の２つの項の間の比は、室内環境において斯かる典型的な音源に対して、短い距離を出力する。
【０００９】
指向性の高い音源を生成するための幾つかの方法は、例えばラウドスピーカのアレイ、指向性のパネル型スピーカ、又はホーン型スピーカを用いる波動場合成のように、それ自体が知られている。パネル型スピーカを用いた実用的な実験において、斯かる指向性の高いオーディオスピーカの使用は、近い範囲に音源を持つような強い知覚される錯覚をもたらすことが分かった。しかしながら、該錯覚は一般に不自然に知覚される。このことは主に、上述の式の統計音響記述における２つの項に関連するエネルギーが、音源の近さの知覚に合致するものの、指向性の音場の空間的及び時間的特性により生成される室内応答が不自然となるという状況により引き起こされる。換言すれば、該環境における自然な音源に関連する知覚される室内効果と、指向性ラウドスピーカを用いて再生される音源に関連する室内効果との間に、不一致が存在する。
【００１０】
本発明によるオーディオ再生システムにおいては、１つ以上の指向性の、好適には指向性の高い、オーディオスピーカが、より指向性の低いオーディオスピーカと組み合わせて利用される。いずれの種類のスピーカも、それ自体が知られたラウドスピーカであっても良い。一実施例においては、広域な又は比較的広域な指向性のオーディオスピーカは、サラウンドオーディオスピーカである。これらスピーカは好適には、知覚される空間的なオーディオ体験の自然さを改善するため、早期反射及び拡散反響を追加することにより、反響する音場を修正するために利用される。
【００１１】
本明細書においては、「指向性の（directional）」なる語句は、オーディオスピーカ又は一般的には音源が、使用の間に、狭い角度を持つ音声ビームを放出する特性を持つことを示すことに留意されたい。それ故斯かるスピーカは、狭い又は鋭い指向性を持つ。本明細書においては、「指向性の高い（highly directional）」なる語句は、非常に狭い角度を持つビームに関連することに留意されたい。斯かる種類のビームを生成するスピーカ、又は一般的には音源はそれ故、指向性の高い特性を持つ。指向性の高い音場を生成するために利用可能な、幾つかのトランスデューサ技術がある。斯かる特性を持つオーディオスピーカは例えば、狭い角度のビームを持つ所望のパターンが生成されるように駆動されるホーン型スピーカ、パネル型スピーカ及びラウドスピーカのアレイユニットである。「指向性の低い（less directional）」なる語句は、オーディオスピーカ、又は一般的には音源が、使用の間に、広い角度を持つ即ち狭い角度を持たない音声ビームを放出する特性を持つことを示す。斯かるスピーカはそれ故、広い指向性を持つ。斯かる特性を持つオーディオスピーカは例えば、円錐の又は円錐状の振動板を持つラウドスピーカである。更に、本明細書において「オーディオ」、「オーディオ波」等のような語句は、人間にとって可聴な音声に関連することに留意されたい。オーディオ波はそれ故可聴の音声であり、即ち約２０Ｈｚと２００００Ｈｚとの間である周波数を持つ音声である。
【００１２】
本発明によるオーディオ再生システムの好適な実施例は、請求項１乃至５に定義される。
【００１３】
本発明はまた、本発明によるオーディオ再生システムの使用に関する。本システムは好適には、本システムのファントム音源の像の源を生成するため、壁の近くに配置される。
【００１４】
本発明は更に、本発明によるオーディオ再生システムを備えた、分散家庭電話システム又はオーディオ及び／又はビデオ娯楽システムに統合された電話システムのような電話システム、及び本発明によるオーディオ再生システムを備えた、オーディオ及び／又はビデオ及び／又はデータシステムに関する。
【００１５】
更に本発明は、音声を再生する方法に関する。本発明による方法は、観測者の位置に対する所望の距離において仮想的なスピーカ位置を生成するため、第１の度合いの指向性のラウドスピーカの構成からオーディオ波を発し、それと同時に、前記第１の度合いの指向性よりもかなり大きな第２の度合いの指向性の少なくとも１つのラウドスピーカからオーディオ波を発するステップを有する。本方法は、以上のパラグラフにおいて議論されたものと同じ洞察に基づき、同様の利点を持つ。
【００１６】
本発明による方法の好適な変形例においては、比較的広い指向性を持つオーディオスピーカが前記第１の種類のラウドスピーカとして用いられ、比較的狭い指向性を持つオーディオスピーカが前記第２の種類のラウドスピーカとして用いられる。
【００１７】
好適には、壁における反射により生成される音像が利用され、第１の度合いの指向性のラウドスピーカの構成により発せられたオーディオ波と、第２の度合いの指向性の少なくとも１つのラウドスピーカにより発せられたオーディオ波とから、オーディオ音声を構築するために、オーディオ信号が処理される。市販されている制御ハードウェア及びソフトウェアが、オーディオ信号を制御するために利用されても良い。信号は、例えばサラウンドオーディオシステムにおいて遅延され及び／又は減衰されても良い。遅延は、観測者の耳における音声伝播の速度、及び音源までの距離に基づく、初等幾何学的解析により選択されても良い。像の源に関連する振幅は、自由場条件で伝播する減衰された音声を反映するように選択されても良い。
【００１８】
本発明によるオーディオ再生方法の好適な変形例は、請求項９乃至１２に定義される。
【００１９】
米国特許出願公開US2007/0036366A1は、オーディオサラウンドシステムに適合されたオーディオ特性補正システムであって、特にアレイ型スピーカのような指向性スピーカから発せられた音声が、仮想的なスピーカを生成するために壁面において反射させられるシステムであって、壁面で反射させられた音声が、観測者の位置において所望のオーディオ特性を持つようにオーディオ信号入力を補正するための補正システムを開示している点に、留意されたい。
【００２０】
更に、国際特許出願公開WO02/093773A1は、元の音源として観測者により知覚される仮想的な音源を含む複数の音声効果を生成するための、従来とは異なるパラメトリック音声システムを開示している点に留意されたい。該システムは、パラメトリックスピーカと組み合わせられたオーディオスピーカを有する。使用の間、該オーディオスピーカはオーディオ圧縮波を発し、該パラメトリックスピーカは、オーディオスピーカが位置していない観測者からの方向に仮想的な音源を生成するため周囲環境における１つ以上の反射面に向けられた超音波出力を発する。
【００２１】
本発明によるシステム及び方法は、分散家庭電話システム又はオーディオ娯楽システムに統合された電話装置における使用に非常に適している。本発明による概念はまた、サラウンドオーディオ再生において、又はコンソール若しくはＰＣゲームアプリケーションにおいて、付加的な音声効果を生成するために有効に利用されることができる。
【００２２】
請求項に関して、請求項に言及された特徴の全てのとり得る組み合わせが、本発明の一部であることに留意されたい。
【００２３】
本発明のこれらの及びその他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】既知のオーディオ再生システムの例である。
【図２】本発明によるオーディオ再生システムの第１の実施例である。
【図３】本発明によるオーディオ再生システムの第２の実施例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
実施例は模式的に示されるものである点に留意されたい。更に、実施例の説明において、対応する構成要素は同一の参照記号を付されている点に留意されたい。
【００２６】
図１に示された既知のオーディオ再生システムは、３つの前方スピーカ１０１、１０２及び１０３と、２つの後方スピーカ１０４及び１０５とのセットを有する。該システムはサラウンドオーディオ再生システムであり、スピーカ１０１乃至１０５は通常のオーディオスピーカである。観測者の位置ｌｐは、通常どおり、スピーカにより囲まれた領域に位置している。音声通信において、観測者の位置ｌｐに居るユーザは、本例においては前面スピーカ１０２と１０３との間のファントム音源ｐｓを知覚し、換言すれば、発話している人物の声が本例においては、該人物が前面スピーカの間のどこかに居るように感じられるように再生される。多くの場合において、観測者の位置ｌｐからファントム音源ｐｓまでの距離は、会話している人物間の自然な距離よりも大きい。
【００２７】
図２に示される本発明によるオーディオ再生システムの好適な実施例は、比較的広い指向性を持つ従来のサラウンドオーディオスピーカ１乃至５と、非常に狭い指向性を持つ１つのオーディオスピーカ７との構成を有する。オーディオスピーカ１、２及び３は前方スピーカであり、オーディオスピーカ４及び５は後方スピーカである。オーディオスピーカ７は、オーディオスピーカ１乃至５のセットにおけるどこかに配置され、本例においてはオーディオスピーカ２と３との間のどこかに配置される。オーディオスピーカ７は、フラットパネル型スピーカ又はホーン型スピーカのような、指向性の高い音場を生成することが可能ないずれのオーディオスピーカであっても良い。通常どおりに、観測者の位置ＬＰは、オーディオスピーカ１乃至５に囲まれこれらスピーカにより定義される領域に位置している。音声通信において、観測者の位置ＬＰに居るユーザは、本例においては前方スピーカ２及び３から、オーディオスピーカ１乃至５と観測者の位置ＬＰとの間の領域にファントム音源ＰＳを知覚し、観測者の位置ＬＰとファントム音源ＰＳとの間の短縮された距離に帰着する。このことは、発話している人物の声が本例においては、該人物が観測者に近いように感じられるように再生されることを意味している。この比較的容易な方法により、観測者の位置ＬＰからファントム音源ＰＳまでの距離が、会話している人物間の通常自然な距離となるような所望の距離に適合されることができる。サラウンドオーディオスピーカ１乃至５は、知覚される空間的なオーディオ体験の自然さを改善するため、早期反射及び拡散反響を追加することによって、反響音場を修正するために利用されることができる。
【００２８】
指向性スピーカ７は、制御されたアレイ効果が、所望の方向に向けられた音声ビームを生成するように、ラウドスピーカのアレイを利用して実装されても良い。斯かる場合においては、オーディオ再生及び音響系の線形性により、第１の度合いの指向性のラウドスピーカと同じ物理的なアレイの要素を利用することが可能である。同様にして、例えば米国特許出願公開US2007/0036366A1のように、室内環境に対して仮想的なサラウンドオーディオ再生を生成するためにラウドスピーカアレイが利用される場合には、第２の度合いの指向性を持つ指向性の高いラウドスピーカと同じアレイを同時に利用することが可能である。このことは、仮想的なサラウンドオーディオ再生を生成するためにアレイを駆動するラウドスピーカ信号に対して、第２の度合いの指向性のラウドスピーカを表す指向性ビームを生成する駆動信号を加えることにより、実現されることができる。
【００２９】
図３に示された好適な実施例においては、図２の実施例におけるものと同様の構成が適用される。加えて、指向性の高いオーディオスピーカ７と、サラウンドオーディオ設定における伝統的な（即ちここでは指向性の高くない）オーディオスピーカ１乃至５とからの再生の組み合わせが、像源モデルの既知の概念（Berkeley及びAllen）に基づく。壁２０からの反射は、壁の背後に位置する合成像源２２により表される。像源を表す音声は、信号を遅延及び減衰させることにより、サラウンドオーディオシステムのオーディオスピーカ１乃至５を用いることにより再生され得る。該遅延は、観測者の耳における音声伝播の速度、及び音源までの距離に基づく、初等幾何学的解析により選択される。像源２２に関連する振幅は、自由場条件で伝播する音声の減衰を反映するように選択されても良い。
【００３０】
本発明は図面及び以上の記述において詳細に説明され記載されたが、説明及び記載は説明するもの又は例示的なものであって、限定するものではない。本発明は図示された実施例に限定されるものではなく、例えば、示された数よりも多い又は少ないオーディオスピーカを適用することも可能である。１つよりも多い指向性の高いオーディオスピーカが利用されても良いことは、特に強調しておく。種々の方向に音源を生成するために環境に幾つかの指向性の高いオーディオスピーカが適用されても良い。提示された実施例は、多チャネルの方法に拡張されることもできる。
【００３１】
図面、説明及び請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され実行され得る。
【００３２】
請求項において、「有する（comprising）」なる語は、他の要素を除外するものではなく、不定冠詞「１つの（a又はan）」は複数を除外するものではない。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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