(57)【要約】【課題】  良好な周波数特性を保ちつつ、スピーカアレイに定位感を持たせることを可能とする。【解決手段】  乗算器５１０Ａ〜Ｉは、供給されるオーディオ信号を、重み係数Ｃ１〜Ｃ９により重み付けする。重み付け手段５００は、乗算器５１０Ａ〜５１０Ｅを含む第１グループと、乗算器５１０Ｅ〜５１０Ｉを含む第２グループに分けられており、各グループ毎にベッセル関数に基づいて定められた重み係数でオーディオ信号に対して重み付けを行う。重み付けされたオーディオ信号は、増幅手段６００で増幅された後、スピーカアレイ２００へ供給される。【選択図】        図１
2005295308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカアレイを構成する複数のスピーカへオーディオ信号を供給するオーディオ信号供給装置であって、
オーディオ信号が入力される信号入力手段と、
前記信号入力手段に入力されたオーディオ信号を前記スピーカの数に分岐させる分岐手段と、
前記スピーカアレイにおいて少なくとも２つ以上のグループにグループ分けされたスピーカに対応させて、前記分岐手段により分岐されたオーディオ信号をグループ分けし、グループ毎にスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、各オーディオ信号の重み付けを行う重み付け手段と、
前記重み付け手段により重み付けされたオーディオ信号の各々を、対応するスピーカへ供給するオーディオ信号供給手段と
を具備することを特徴とするオーディオ信号供給装置。
【請求項２】
前記ベッセル係数のうち、負の次数のベッセル係数で重み付けされたオーディオ信号を、前記スピーカアレイを構成するスピーカ配列のうち、配列の長手方向外側に配置されたスピーカへ供給すること
を特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号供給装置。
【請求項３】
前記スピーカアレイを構成する複数のスピーカは２つのグループに分けられており、
前記重み付け手段は、前記分岐手段により分岐されたオーディオ信号を、前記２つのグループに対応させてグループ分けし、グループ毎にスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、各オーディオ信号の重み付けを行うことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号供給装置。
【請求項４】
前記スピーカアレイの指向特性を広指向性とするように指示する広指向性選択指示と、前記スピーカアレイの指向特性を狭指向性とするように指示する狭指向性選択指示を受け付ける選択指示受付手段を有し、
前記広指向性選択指示を受け付けた場合、前記スピーカアレイを構成する複数のスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、前記各スピーカへ供給する各オーディオ信号の重み付けを行い、前記狭指向性選択指示を受け付けた場合、前記スピーカアレイにおいて少なくとも２つ以上のグループにグループ分けされたスピーカに対応させて、前記分岐手段により分岐されたオーディオ信号をグループ分けし、グループ毎にスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、各オーディオ信号の重み付けを行うこと
を特徴とする請求項１に記載のオーディオ信号供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ信号を複数のスピーカによって構成されるスピーカアレイへ供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のスピーカを規則正しく並べて音を出すスピーカアレイが知られている。スピーカアレイは、音をビーム状に集中させる傾向があり、音の周波数が高いほど、また、スピーカの数が多いほどこの傾向が強く表れるという問題を有している。
このような音の集中が好ましくない場合があり、これを解決する技術としては、例えば、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１には、規則正しく並んだスピーカ列をベッセル関数に基づく係数列で重み付けすることにより、スピーカアレイから発せられる音を放射状に分布させる技術が記載されている。
【特許文献１】特公平１−２５４８０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に開示されている技術によれば、スピーカアレイにおいて、高域の音がビーム状に集中するのを防ぎ、音を放射状に分布させ、良好な周波数特性を得ることが可能となる。しかしながら、ベッセル関数に基づく係数列で各スピーカの重み付けをすると、放射状に音が分布するという効果を得ることができる分、音像の定位感が得にくくなり、音楽等を聞く場合に臨場感を得ることが難しいという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、良好な周波数特性を保ちつつ、スピーカアレイに音像の定位感を持たせることを可能とするオーディオ信号供給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】
上述した課題を解決するため本発明は、スピーカアレイを構成する複数のスピーカへオーディオ信号を供給するオーディオ信号供給装置であって、オーディオ信号が入力される信号入力手段と、前記信号入力手段に入力されたオーディオ信号を前記スピーカの数に分岐させる分岐手段と、前記スピーカアレイにおいて少なくとも２つ以上のグループにグループ分けされたスピーカに対応させて、前記分岐手段により分岐されたオーディオ信号をグループ分けし、グループ毎にスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、各オーディオ信号の重み付けを行う重み付け手段と、前記重み付け手段により重み付けされたオーディオ信号の各々を、対応するスピーカへ供給するオーディオ信号供給手段とを具備するオーディオ信号供給装置を提供する。
このオーディオ信号供給装置においては、入力されたオーディオ信号は、スピーカの数と同じ数に分岐され、分岐された各オーディオ信号は、少なくとも２つ以上のグループにグループ分けされたスピーカに対応させてグループ分けされる。グループ毎にスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、各オーディオ信号は重み付けされ、重み付けされたオーディオ信号は、対応するスピーカへ供給される。このオーディオ信号により、スピーカアレイは、２つ以上のスピーカアレイを具備しているのと同様となり、スピーカアレイから出力される音に指向性が付与され、音に定位感が生じる。
【０００６】
上記構成にあっては、前記重み係数のうち負の値の重み係数で重み付けされたオーディオ信号を、前記スピーカアレイを構成するスピーカの配列のうち、配列の長手方向外側に配置されたスピーカへ供給することが望ましい。
【０００７】
また、上記構成にあっては、前記スピーカアレイを構成する複数のスピーカは２つのグループに分けられ、前記重み付け手段は、前記分岐手段により分岐されたオーディオ信号を、前記２つのグループに対応させてグループ分けし、グループ毎にスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、各オーディオ信号の重み付けを行うことが望ましい。
【０００８】
また、上記構成にあっては、前記スピーカアレイの指向特性を広指向性とするように指示する広指向性選択指示と、前記スピーカアレイの指向特性を狭指向性とするように指示する狭指向性選択指示を受け付ける選択指示受付手段を有し、前記広指向性選択指示を受け付けた場合、前記スピーカアレイを構成する複数のスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、前記各スピーカへ供給する各オーディオ信号の重み付けを行い、前記狭指向性選択指示を受け付けた場合、前記スピーカアレイにおいて少なくとも２つ以上のグループにグループ分けされたスピーカに対応させて、前記分岐手段により分岐されたオーディオ信号をグループ分けし、グループ毎にスピーカの数と各スピーカの配置によって定まる各スピーカ用のベッセル係数に従って、各オーディオ信号の重み付けを行うことが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スピーカアレイにおいて、良好な周波数特性を保ちつつ、音像の定位感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［Ａ．第１実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係わるスピーカアレイシステム１００の要部構成を示す図である。このスピーカアレイシステム１００は、複数のスピーカにより構成されたスピーカアレイ２００と、重み付け手段５００と、増幅手段６００とを備えており、供給されるオーディオ信号に対してベッセル関数に基づく係数で重み付けを行い、重み付けされたオーディオ信号をスピーカアレイ２００に供給して音を放射する。なお、スピーカアレイ２００は、図２に示したように、細長いエンクロージャ（筐体）に略一定の間隔をあけて直線状に配置された９個のスピーカ２１０Ａ〜Ｉにより構成されている。また、ベッセル関数に基づく係数でオーディオ信号に重み付けを行い音を放射する手法は、従来から良く知られているため省略するが、参考となる文献としては、“Multiple Ioudspeaker arrays using Bessel coefficients”(W.J.W.KITZEN, ELECTRONIC COMPONENTS AND APPLICATIONS, VOL.5 NO.4, SEPTEMBER 1983)等がある。
【００１１】
重み付け手段５００は、スピーカアレイ２００を構成するスピーカの数と同数の乗算器５１０Ａ〜Ｉによって構成されている。各乗算器は、供給されるオーディオ信号に対して、重み係数Ｃ１〜Ｃ９による重み（ゲイン）付けを行い、重み付けがされたオーディオ信号を増幅手段６００へ供給する。
ここで、重み付けに用いられる重み係数Ｃ１〜Ｃ９は以下のようにして導き出される。
本実施形態のように、９個のスピーカを使用する場合、まず、乗算器５１０Ａ〜Ｉを、スピーカ２１０Ａ〜Ｅに対応する乗算器５１０Ａ〜Ｅから構成される第１グループと、スピーカＥ〜Ｉに対応する乗算器５１０Ｅ〜Ｉから構成される第２グループの２つのグループに分ける。そして、次式に示すベッセル関数を用いて、各グループ毎に乗算器に付与するベッセル係数を求める。
【数１】
2005295308.tif 000003
【００１２】
本実施形態のように、１つのグループが５個の乗算器により構成される場合、各グループを構成する５つの乗算器に付与されるベッセル係数は、例えば、Ｊ-2（１．５）〜Ｊ2（１．５）の値が使用され、各ベッセル係数は、Ｊ-2（１．５）＝０．２３２１、Ｊ-1（１．５）＝−０．５５７９、Ｊ0（１．５）＝０．５１１８、Ｊ1（１．５）＝０．５５７９、Ｊ2（１．５）＝０．２３２１となる。
この求められたベッセル係数は、図３の表に示したように、第１グループにおいては、乗算器５１０Ａ＝０．２３２１、乗算器５１０Ｂ＝−０．５５７９、乗算器５１０Ｃ＝０．５１１８、乗算器５１０Ｄ＝０．５５７９、乗算器５１０Ｅ＝０．２３２３というように、負の次数のベッセル係数がエンクロージャの外側に位置するよう、Ｊ-2（１．５）＝０．２３２１をスピーカ２１０Ａに対応する乗算器５１０Ａに割当て、Ｊ2（１．５）＝０．２３２１を中央に位置するスピーカ２１０Ｅに対応する乗算器５１０Ｅに割当てる。
また、図３に示したように、第２グループにおいては、乗算器５１０Ｅ＝０．２３２３、乗算器５１０Ｆ＝０．５５７９、乗算器５１０Ｇ＝０．５１１８、乗算器５１０Ｈ＝−０．５５７９、乗算器５１０Ｉ＝０．２３２１、というように、負の次数のベッセル係数がエンクロージャの外側に位置するよう、Ｊ-2（１．５）＝０．２３２１をスピーカ２１０Ｉに対応する５１０Ｉに割当て、Ｊ2（１．５）＝０．２３２１を中央に位置するスピーカ２１０Ｅに対応する乗算器５１０Ｅに割当てる。
【００１３】
各乗算器に付与される重み係数Ｃ１〜Ｃ９は、図３に示したように、第１グループと第２グループのベッセル係数の加算により定まる。乗算器５１０Ａ〜Ｉのうち、第１グループと第２グループの両方に属する乗算器Ｅに付与される重み係数Ｃ５は、第１グループとして割当てられた係数「０．２３２３」と、第２グループとして割当てられた係数「０．２３２３」との加算結果「０．４６４２」となる。また、乗算器Ｅ以外の乗算器については、第１グループまたは第２グループのいずれかのグループにしか属さないため、乗算器５１０Ａ〜Ｄに付与される重み係数Ｃ１〜Ｃ４は、Ｃ１＝０．２３２１、Ｃ２＝−０．５５７９、Ｃ３＝０．５１１８、Ｃ４＝０．５５７９となり、乗算器５１０Ｆ〜Ｉに付与される係数Ｃ６〜Ｃ９は、Ｃ６＝０．５５７９、Ｃ７＝０．５１１８、Ｃ８＝−０．５５７９、Ｃ９＝０．２３２１となる。
【００１４】
増幅手段６００は、スピーカアレイ２００を構成するスピーカと同数のアンプ６１０Ａ〜Ｉによって構成されており、重み付け手段５００により重み付けされたオーディオ信号を増幅する。具体的には、アンプ６１０Ａ〜Ｉは、各アンプに接続された乗算器から供給されるオーディオ信号を増幅し、増幅したオーディオ信号を各アンプに接続されたスピーカへ供給する。
スピーカアレイ２００に供給されたオーディオ信号は、スピーカアレイ２００を構成するスピーカに入力され、オーディオ音として出力される。
【００１５】
このように、スピーカアレイシステム１００に供給されたオーディオ信号は、重み付け手段により、ベッセル関数を用いて求められた重み係数に従って重み付けされた後、増幅手段６００により増幅され、スピーカアレイ２００にて音波に変換されて出力される。
オーディオ信号に対して重み付けを行わず単純にスピーカを並べただけの従来のスピーカアレイシステムは、音をビーム状に集中させ、音の広がり感を得にくい傾向がある。しかしながら、本システムによれば、オーディオ信号は、ベッセル関数を用いた係数により重み付けがされ、この重み付けがされたオーディオ信号に従って音が放出されるため、音が放射状に拡がり、音に広がり感を持たせることができる。
また、単にベッセル関数に従ってオーディオ信号に重み付けするのではなく、複数のスピーカを２つのグループに分け、個々のグループを一つのスピーカアレイとして重み付けが行われる。これにより、スピーカアレイ２００は、外観上は、１つのスピーカアレイとして、構成されているが、それぞれが指向性を持つ２つのスピーカアレイを組み合わせた構成と同様となり、ステレオ発音による音像定位が可能となる。またベッセル関数の係数の二乗和は１以下のため、スピーカアレイ２００を１つのグループとして単にベッセル関数に従ってオーディオ信号に重み付けする場合と比較して、スピーカ出力を大きくとることができる。
【００１６】
［Ｂ．第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下に説明する第２実施形態において、第１実施形態と構成が同じ部分については第１実施形態と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
図４は、本実施形態に係わるスピーカアレイシステム１００Ａの要部構成を示す図である。本発明の第２実施形態が第１実施形態と異なるのは、操作部７００と制御部４００を有している点、および制御部４００から供給される信号に応じて重み付け手段５００が重み係数を異ならせる点である。
【００１８】
操作部７００は、スピーカアレイ２００の指向性を選択する選択指示を入力する手段であり、各種操作ボタンを具備している。操作部７００は、第１のボタンが押下されると、放射状に音を発するように指示する信号を制御部４００へ出力し、第２のボタンが押下されると、スピーカアレイ２００に指向性を持たせるように指示する信号を制御部４００へ出力する。
【００１９】
制御部４００は、重み係数Ｃ１１〜Ｃ１９と、重み係数Ｃ２１〜Ｃ２９を記憶している。重み係数Ｃ１１〜Ｃ１９は、広指向性を実現するための係数であり、ベッセル関数を用いて生成された係数である。本実施形態のように、スピーカアレイが９個のスピーカにより構成される場合、各スピーカに対応する９つの乗算器に付与される係数Ｃ１１〜Ｃ１９は、ベッセル関数において、例えば、Ｊ-4（１．５）〜Ｊ4（１．５）の値が使用される。重み係数Ｃ２１〜Ｃ２９は、スピーカアレイ２００に指向性を付与するための係数であり、上述した第１実施形態の係数Ｃ１〜Ｃ９と同じ値である。
制御部４００は、操作部７００から供給される信号に応じて、重み係数Ｃ１０〜Ｃ１９または重み係数Ｃ２０〜Ｃ２９を選択し、選択した係数を示す係数情報を重み付け手段５００の各乗算器へ供給する。
【００２０】
重み付け手段５００は、スピーカアレイ２００を構成するスピーカの数と同数の乗算器５２０Ａ〜Ｉによって構成されている。
乗算器５２０Ａ〜Ｉは、オーディオ信号につける重みを可変することが可能となっており、各乗算器は制御部４００から供給される係数情報に従って、オーディオ信号に重み付けを行う。
【００２１】
次に、本実施形態に係わるスピーカアレイシステム１００Ａの動作について説明する。
スピーカアレイシステム１００Ａの使用者が、第１のボタンを押下すると、操作部７００は、放射状に音を発するように指示する信号を制御部４００へ出力する。
制御部４００は、この信号が入力されると、重み係数Ｃ１１〜Ｃ１９を選択し、選択した係数を示す係数情報を重み付け手段５００Ａへ供給する。ここで、係数１１を示す係数情報は乗算器５２０Ａへ、係数１２を示す係数情報は乗算器５２０Ｂへというように、係数Ｃ１１〜Ｃ１９を示す個々の係数情報は、対応する乗算器５２０Ａ〜５２０Ｉへ供給される。各乗算器５２０Ａ〜５２０Ｉは、係数情報が供給されると、供給された係数情報に従ってオーディオ信号に対して重み付けを行い、重み付けがされたオーディオ信号を、増幅手段６００へ供給する。この重み付けがされたオーディオ信号は、増幅手段６００のアンプ６１０Ａ〜６１０Ｉにて増幅された後、スピーカアレイ２００へ供給される。アンプ６１０Ａ〜６１０Ｉから出力されたオーディオ信号は、各アンプに接続されたスピーカに入力され、オーディオ音として出力される。
各スピーカに供給されるオーディオ信号は、ベッセル関数を用いて生成された広指向性を実現するための係数により重み付けをされているため、各スピーカから出力される音波は、空間に放射状に拡がる。
【００２２】
スピーカアレイシステム１００の使用者が、第２のボタンを押下すると、操作部７００は、スピーカアレイ２００に指向性を持たせるように指示する信号を制御部４００へ出力する。制御部４００は、この信号が入力されると、重み係数Ｃ２１〜Ｃ２９を選択し、選択した係数を示す係数情報を重み付け手段５００Ａへ供給する。ここで、係数２１を示す係数情報は乗算器５２０Ａへ、係数２２を示す係数情報は乗算器５２０Ｂへというように、係数Ｃ２１〜Ｃ２９を示す個々の係数情報は、対応する乗算器５２０Ａ〜５２０Ｉへ供給される。各乗算器５２０Ａ〜５２０Ｉは、係数情報が供給されると、供給された係数情報に従ってオーディオ信号に対して重み付けを行い、重み付けがされたオーディオ信号を、増幅手段６００へ供給する。第１実施形態と同様に、各スピーカに供給されるオーディオ信号は、ベッセル関数を用いて生成された係数であって、スピーカアレイの各グループに指向性を付与する係数により重み付けをされているため、音像の定位感が生じる。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態によれば、スピーカアレイ２００から出力される音の放射特性を切替えることができるため、音楽を楽しむ場合には音に定位感を持たせて臨場感を味わい、ニュースなどを聞く場合には、音を放射状に出力して多人数で聞くというように、オーディオ信号の内容に応じて適切にスピーカアレイの指向性を切替えることが可能となる。
【００２４】
［Ｃ．変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
【００２５】
上述した実施形態では、スピーカ２１０Ａ〜Ｉを直線状に配置しているが、スピーカの配置は、図２に示した配置に限定されるものではない。例えば、図５に示したように、スピーカを横方向に交互にずらした縦２列の配置、または複数列の配置であってもよい。また、スピーカの配置は、縦方向だけではなく、横方向に１列または複数列に配置してもよい。
【００２６】
上述した実施形態においては、５つのスピーカを一つのグループとしているが、一つのグループに属するスピーカの数は、５つに限定されるものではない。また、グループの数は、２つに限定されるものではなく、２以上のグループに分けることも可能である。また、スピーカの数も、９個に限定されるものではなく、９個以外の数であってもよい。例えば、スピーカの数を８個とした場合、図６に示したように、４個のスピーカを一つのグループとし、各グループ毎にベッセル関数に基づく重み係数でオーディオ信号に重み付けを行う。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスピーカアレイシステムの要部構成を示す図である。
【図２】同実施形態に係わるスピーカアレイの外観を示す図である。
【図３】同実施形態に係わる乗算器に付与される係数を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係わるスピーカアレイシステムの要部構成を示す図である。
【図５】本発明の変形例に係わるスピーカアレイの外観を示す図である。
【図６】本発明の変形例に係わるスピーカアレイの外観を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００，１００Ａ・・・スピーカアレイシステム、２００・・・スピーカアレイ、２１０・・・スピーカ、４００・・・制御部（選択指示受付手段）、５００・・・重み付け手段、５１０，５２０・・・乗算器、６００・・・増幅手段（オーディオ信号供給手段）、６１０・・・アンプ、７００・・・操作部。
【図１】
2005295308.tif 000004
【図２】
2005295308.tif 000005
【図３】
2005295308.tif 000006
【図４】
2005295308.tif 000007
【図５】
2005295308.tif 000008
【図６】
2005295308.tif 000009