(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャンネルの音声ビームによりサラウンド音場を形成するスピーカアレイ装置であって、
複数のスピーカユニットが配列されたスピーカアレイと、
前記スピーカアレイが設置された部屋のサイズ情報、及び前記スピーカアレイの壁からの距離を表す設置位置情報を記憶する記憶手段と、
聴取者の聴取位置を検出して、その聴取位置情報を出力する位置検出手段と、
音声信号を前記スピーカアレイの複数のスピーカユニットに対して分配し、各スピーカユニットから放音する音声の位相を制御して、前記スピーカアレイに複数チャンネルの音声ビームを放音させる位相制御手段と、
初期設定操作を受け付ける操作手段と、
前記操作手段が初期設定操作を受け付けると、テスト音声信号と、このテスト音声信号によるテスト音声ビームを前記スピーカアレイが旋回させながら放音するように各スピーカユニットの位相を制御する信号と、を前記位相制御手段に出力するテスト音声出力手段と、
デフォルトの聴取位置に設置され、音声を収音するマイクロフォンと、
前記マイクロフォンが収音した前記テスト音声ビームの収音データを解析し、この解析結果と前記位置検出手段が出力した聴取位置情報を用いて前記サイズ情報、及び前記設置位置情報を算出し、前記算出したサイズ情報及び設置位置情報を前記記憶手段に記憶させる制御手段と、
を備え、
前記操作手段は、聴取者から聴取位置の変更操作を受け付け、
前記制御手段は、前記操作手段が前記変更操作を受け付けると、前記位置検出手段に変更された聴取位置を出力させ、
前記位相制御手段が前記スピーカアレイに複数チャンネルの音声ビームを前記変更された聴取位置に向けて放音させるように、前記記憶手段が記憶するサイズ情報及び設置位置情報と、前記変更された聴取位置情報と、に基づいて、前記各スピーカユニットから放音する音声の位相を制御するための演算を行って、演算結果を前記位相制御手段へ出力する処理を行うスピーカアレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サラウンドシステム用のスピーカアレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスピーカアレイ装置には、音声ビームの放音方向を設定するために、部屋のサイズや聴取位置までの距離等を入力し、これら値に基づいて音声ビームの放音角度や経路距離等を設定する音声再生装置があった（特許文献１参照。）。
【０００３】
また、テスト用の音声ビームを旋回させて、聴取位置に設置したマイクロフォンで音声ビームの直接音や反射音を収音し、収音データを解析して、音声ビームの放音角度等を設定するスピーカアレイ装置があった（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００６−６０６１０号公報
【特許文献２】特開２００６−３４０３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のスピーカアレイ装置では、音声ビームの放音角度等の設定後に、聴取位置が変更された場合、音声ビームの放音方向を変更するために、変更後の聴取位置までの距離の再入力や、テストのやり直しが必要であった。
【０００５】
そこで、本発明は、聴取位置を変更しても、音声ビームの放音方向を容易に変更できるサラウンドシステム用のスピーカアレイ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
（１）  複数チャンネルの音声ビームによりサラウンド音場を形成するスピーカアレイ装置であって、
複数のスピーカユニットが配列されたスピーカアレイと、
前記スピーカアレイが設置された部屋のサイズ情報、及び前記スピーカアレイの壁からの距離を表す設置位置情報を記憶する記憶手段と、
聴取者の聴取位置を検出して、その聴取位置情報を出力する位置検出手段と、
音声信号を前記スピーカアレイの複数のスピーカユニットに対して分配し、各スピーカユニットから放音する音声の位相を制御して、前記スピーカアレイに複数チャンネルの音声ビームを放音させる位相制御手段と、
初期設定操作を受け付ける操作手段と、
前記操作手段が初期設定操作を受け付けると、テスト音声信号と、このテスト音声信号によるテスト音声ビームを前記スピーカアレイが旋回させながら放音するように各スピーカユニットの位相を制御する信号と、を前記位相制御手段に出力するテスト音声出力手段と、
デフォルトの聴取位置に設置され、音声を収音するマイクロフォンと、
前記マイクロフォンが収音した前記テスト音声ビームの収音データを解析し、この解析結果と前記位置検出手段が出力した聴取位置情報を用いて前記サイズ情報、及び前記設置位置情報を算出し、前記算出したサイズ情報及び設置位置情報を前記記憶手段に記憶させる制御手段と、
を備え、
前記操作手段は、聴取者から聴取位置の変更操作を受け付け、
前記制御手段は、前記操作手段が前記変更操作を受け付けると、前記位置検出手段に変更された聴取位置を出力させ、
前記位相制御手段が前記スピーカアレイに複数チャンネルの音声ビームを前記変更された聴取位置に向けて放音させるように、前記記憶手段が記憶するサイズ情報及び設置位置情報と、前記変更された聴取位置情報と、に基づいて、前記各スピーカユニットから放音する音声の位相を制御するための演算を行って、演算結果を前記位相制御手段へ出力する処理を行うことを特徴とする。
【０００８】
この構成においては、スピーカアレイ装置は、初期設定操作を受け付けると、テスト音声ビームを出力し、テスト音声ビームの収音データの解析結果と位置検出手段が出力した聴取位置情報を用いて、スピーカアレイが設置された部屋のサイズ情報や部屋の壁からスピーカアレイまでの距離等の情報である設置位置情報を算出し、これらの情報を記憶手段で記憶する。また、聴取位置の変更操作を受け付けて、スピーカアレイに対する聴取者の位置情報である聴取位置情報を位置情報検出手段が出力すると、この情報と記憶手段で記憶した情報に基づいてスピーカアレイの複数のスピーカユニットから放音する音声の位相を演算手段で演算し、この演算結果に基づいて位相制御手段が各スピーカユニットから放音する音声の位相を制御して、スピーカアレイから放音した複数チャンネルの音声ビームを聴取位置に向けて放音させる。したがって、スピーカアレイ装置では、聴取者が聴取位置を変更した場合に、位置検出手段が検出した聴取位置の情報を出力させることで、音声ビームの位相を制御して、その聴取位置において適正なサラウンド音場を形成することができる。また、聴取者は、スピーカアレイの設置位置情報を入力しなくても、スピーカアレイ装置に設置位置の情報を自動的に設定させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスピーカアレイ装置は、初期設定操作を受け付けると、テスト音声ビームを出力して、スピーカアレイが設置された部屋のサイズ情報や部屋の壁からスピーカアレイまでの距離等の情報である設置位置情報を算出し、これらの情報を記憶手段で記憶し、聴取者が聴取位置を変更した場合、位置検出手段で聴取位置を検出すると、その聴取位置情報と部屋のサイズ情報と設置位置情報とに基づいて演算を行い、変更後の聴取位置に向けて各チャンネルの音声ビームを放音するように、スピーカアレイの各スピーカユニットから放音する音声の位相を制御するので、その聴取位置において適正なサラウンド音場を形成することができる。これにより、聴取位置の変更を気にせずに、好みの聴取位置でサラウンド音声を楽しみことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置の概略構成を示すブロック図である。以下の説明では、一例として、５ｃｈのサラウンドシステム用のスピーカアレイ装置について説明する。
【００１３】
まず、スピーカアレイ装置１の具体的な構成について説明する。図１に示すように、スピーカアレイ装置１は、入力端子１１、デコーダ１３、測定用音声生成部１５、ビーム形成演算部１７、位相制御部２１、Ｄ／Ａコンバータ２３−１〜２３−Ｎ、パワーアンプ２５−１〜２５−Ｎ、スピーカユニット２７−１〜２７−Ｎから成るスピーカアレイ２７、操作部２９、表示部３１、記憶部３３、位置検出処理部３５１を有する制御部３５、Ａ／Ｄコンバータ３７、及びＩＲ信号受信部３９を備えている。
【００１４】
入力端子１１は、不図示の外部オーディオ機器と接続され、外部オーディオ機器が出力したデジタルサラウンド音声信号が入力される。
【００１５】
デコーダ１３は、入力端子１１から入力されたデジタルサラウンド音声信号をデコードして、５チャンネルの音声信号に復号し、位相制御部２１へ出力する。
【００１６】
測定用音声生成部１５は、制御部３５から出力指示に応じて、位相制御部２１に対して、テスト音声信号（４ｋＨｚを中心とする周期性のない音波やホワイトノイズのように周期性のない音波）またはテストパルス信号（インパルス信号やホワイトノイズの短い信号）を出力する。
【００１７】
ビーム形成演算部１７は、聴取者の周囲に音声ビームによるサラウンド音場を形成するために、Ｄ／Ａコンバータ２３−１〜２３−Ｎの一部または全部に分配する各チャンネルの音声信号を必要量遅延させる演算を行い、演算結果を位相制御部２１へ出力する。
【００１８】
位相制御部２１は、ビーム形成演算部１７が出力した演算結果と制御部３５からの指示に基づいて、Ｄ／Ａコンバータ２３−１〜２３−Ｎの一部または全部に分配する音声信号の位相制御を行う。また、位相制御部２１は、制御部３５からの指示に基づいて、測定用音声生成部１５が出力したテスト音声信号をＤ／Ａコンバータ２３−１〜２３−Ｎに分配する際に、テスト音声信号の位相を制御する。また、位相制御部２１は、制御部３５からの指示に基づいて、測定用音声生成部１５が出力したテストパルス信号を、Ｄ／Ａコンバータ２３−１及び２３−Ｎに出力する。
【００１９】
Ｄ／Ａコンバータ２３−１〜２３−Ｎは、位相制御部２１が出力したデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換して出力する。
【００２０】
パワーアンプ２５−１〜２５−Ｎは、Ｄ／Ａコンバータ２３−１〜２３−Ｎが出力したアナログ音声信号を増幅して出力する。
【００２１】
スピーカアレイ２７は、スピーカユニット２７−１〜２７−Ｎを１つのパネルにマトリックス状・ライン状・ハニカム状など所定の配列で配置したものである。スピーカユニット２７−１〜２７−Ｎは、パワーアンプ２５−１〜２５−Ｎが増幅した音声信号を音声に変換して放音する。
【００２２】
操作部２９は、聴取者からのスピーカアレイ装置１に対する設定操作等を受け付けて、その操作に応じた信号を制御部３５に出力する。
【００２３】
表示部３１は、制御部３５から出力された制御信号に基づいて、聴取者に伝達する情報を表示する。
【００２４】
記憶部３３は、スピーカアレイ２７の設置位置情報・聴取者の聴取位置情報・スピーカの設定パターン等を記憶しており、制御部３５が操作部２９で受け付けた操作に応じたデータを読み出す。また、記憶部３３は、マイクロフォン３が収音した収音データを一時的に記憶する。
【００２５】
制御部３５は、スピーカアレイ装置１の各部を制御する。位置検出処理部３５１は、マイクロフォン３の位置やリモコン装置５の位置の検出処理を行う。
【００２６】
Ａ／Ｄコンバータ３７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、制御部３５に出力する。
【００２７】
マイクロフォン３は、無指向性で、スピーカアレイ装置１を聴取場所に設置した際にサラウンド音場を設定するために、聴取者の聴取位置に設置され、収音した音声信号をＡ／Ｄコンバータ３７に出力する。
【００２８】
ＩＲ信号受信部３９は、リモコン装置５から出力されたＩＲ信号（赤外光信号）を受信すると、電気信号に変換して制御部３５に出力する。
【００２９】
リモコン装置５は、スピーカアレイ装置１に対して各種操作を行うためのものである。
【００３０】
リモコン装置５は、マイクロフォン４１、アンプ４３、Ａ／Ｄコンバータ４５、表示部４７、操作部４９、制御部５１、ＩＲコード送出部５３を備えている。
【００３１】
マイクロフォン４１は、指向性のマイクロフォンであり、周囲から伝搬する音声を収音して、音声信号をアンプ４３に出力する。
【００３２】
アンプ４３は、マイクロフォン４１が出力した音声信号を増幅して、Ａ／Ｄコンバータ４５に出力する。
【００３３】
Ａ／Ｄコンバータ４５は、アンプ４３で増幅されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換（サンプリング）して制御部５１へ出力する。
【００３４】
表示部４７は、実行中のモードやエラー等のメッセージを表示する。
【００３５】
操作部４９は、聴取者の操作を受け付ける。
【００３６】
制御部５１は、リモコン装置５の各部を制御する。
【００３７】
ＩＲコード送出部５３は、制御部５１から出力された信号に応じたＩＲ信号（赤外光信号）を出力する。
【００３８】
次に、スピーカアレイ装置１を設置した際の動作について説明する。図２は、スピーカアレイ装置の初期設定時の動作を説明するためのフローチャートである。図３は、スピーカアレイ装置を壁置きした場合に音声ビームの放音方向を設定する手順を説明するための図である。図４は、スピーカアレイ装置をコーナ置きした場合に音声ビームの放音方向を設定する手順を説明するための図である。図５は、部屋のサイズを演算により求める手順を説明するための図である。
【００３９】
スピーカアレイ装置１は、図３（Ａ）に示すようにスピーカアレイ装置１（スピーカアレイ２７）を部屋６１の前壁６１Ｆの中央付近に、この壁に沿って平行に設置すること（以下、この状態を壁置きと称する。）と、図４（Ａ）に示すように、部屋２７のコーナにスピーカアレイ２７の放音面を部屋２７の中央に向けて設置すること（以下、この状態をコーナ置きと称する。）がある。
【００４０】
聴取者は、部屋のサイズ等を入力して初期設定を行う場合には、スピーカアレイ装置１の操作部２９を操作して、設置環境入力モードを選択する。制御部３５は、操作部２９が操作されて、設置環境入力モードが選択されたことを検出すると（ｓ１：Ｙ）、表示部３１に、設置位置（壁置きまたはコーナ置き）、部屋の幅・奥行き、スピーカアレイ２７の放音面から聴取位置ＬＰまでの距離をそれぞれ入力するように指示する内容を表示する（ｓ２）。
【００４１】
聴取者は、図３（Ａ）に示すように、スピーカアレイ装置１を壁置きする場合には、スピーカアレイ２７の放音面から後壁６１Ｂまでの距離Ｙｗｂ、部屋の横幅（左壁６１Ｌと右壁６１Ｒの距離）Ｘｗ、スピーカアレイ２７の中央と左壁６１Ｌとの距離Ｘｗｌ、及びスピーカアレイ２７の放音面から聴取位置ＬＰまでの距離Ｙｍを入力する。また、図４（Ａ）に示すように、スピーカアレイ装置１をコーナ置きする場合には、部屋６１の横幅（左壁６１Ｌと右壁６１Ｒの距離）Ｘｗ、部屋６１の奥行き（前壁６１Ｆと後壁６１Ｂの距離）Ｙｗ、及びスピーカアレイ２７の放音面からマイクロフォン３までの距離Ｋを入力する。
【００４２】
制御部３５は、操作部２９から設定や各数値が入力されるまで待機しており（ｓ３：Ｎ）、入力が完了したことを検出すると（ｓ３：Ｙ）、これらの入力データを記憶部３３で記憶する（ｓ４）。また、制御部３５は、ビーム形成演算部１７に、入力データに基づいて、各チャンネルの音声ビームの放音方向（位相）を制御するための演算を行うように設定する（ｓ５）。そして、制御部３５は、初期設定の処理を終了する。
【００４３】
一方、聴取者は、設置環境等の初期設定を自動で行う場合には、スピーカアレイ装置１の操作部２９を操作して、環境確認モード（位置設定操作）を選択する。制御部３５は、操作部２９が操作されて、環境確認モードが選択されたことを検出すると（ｓ１：Ｎ，ｓ１１：Ｙ）、表示部３１に、マイクロフォン３をデフォルトの聴取位置ＬＰに設置し、設置後に完了の入力を行うように指示する内容を表示する（ｓ１２）。
【００４４】
聴取者は、この指示に従って、マイクロフォン３をスピーカアレイ２７の放音面の正面に設置し、操作部２９を操作して完了入力を行う。
【００４５】
制御部３５は、完了の入力が有ったことを検出すると（ｓ１３：Ｙ）、測定用音声生成部１５及び位相制御部２１に制御信号を出力して、スピーカアレイ装置１の前面と平行な一方の方向（以下、０度方向と称する。）から、スピーカアレイ装置１の前面と平行な他方の方向（以下、１８０度方向と称する。）までの間において、音声ビームをスイープ（旋回）させる。そして、マイクロフォン３で壁の反射音（間接音）やスピーカアレイ２７からの直接音を収音して、収音データを記憶部３３に記憶させる（ｓ１４）。
【００４６】
図３（Ａ）、図４（Ａ）に示したように、スピーカアレイ装置１の前面において音声ビームをスイープ（旋回）させて、マイクロフォン３で音声ビームの直接音や各壁で反射した間接音を収音すると、音声ビームがマイクロフォン３の方向に進む場合には、マイクロフォン３で収音した音声のゲインは大きくなる。一方、音声ビームがマイクロフォン３と異なる方向に進む場合には、マイクロフォン３で収音した音声のゲインは小さくなる。スピーカアレイ装置１では、このような特性を用いて、収音データからピークとなる旋回角度を求めることで、音声ビームを出力する最適な角度を設定できる。
【００４７】
制御部３５は、音声ビームの旋回角が１８０度になるまで収音を続けて、記憶部３３に収音データを記憶させ（ｓ１４，ｓ１５：Ｎ）、音声ビームの旋回が完了すると（ｓ１５：Ｙ）、記憶部３３から収音データを読み出して、ピーク数、ピークのレベル、対称性等の状態を解析する（ｓ１６）。
【００４８】
制御部３５は、収音データのピークに対応する旋回角を各チャンネルの音声ビームの放音角度として、スピーカアレイ２７から各チャンネルの音声ビームを放音する位相制御の演算を行うように、ビーム形成演算部１７に設定する（ｓ１７）。制御部３５は、収音データ中に閾値以上のピークが複数ある場合、妥当な範囲にあり一定幅以上である最もゲインレベルの高いピークの旋回角をＣｃｈの音声ビームを出力する角度に設定する。また、制御部３５は、Ｃｃｈに設定したピークを挟んで両側の領域に、ゲインの閾値を超えたピークが幾つ存在するか、Ｃｃｈに設定したピークに近すぎるピークや仮想スピーカの設置角度として常識的に有り得ない角度であるピークを除外して、選定・検出する。制御部３５は、このピーク数がＣｃｈに設定したピークを挟んで同数の場合は、Ｃｃｈに設定したピークに近い方からサラウンドチャンネル、フロントチャンネルという順に割り当てて、その角度を割り出す。
【００４９】
スピーカアレイ装置１は、例えば、図３（Ｂ）に示すような収音データの場合には、図３（Ｃ）に示すように、また、図４（Ｂ）に示すような収音データの場合には、図４（Ｃ）に示すように、音声ビームによりサラウンド音場を生成するように設定する。
【００５０】
続いて、スピーカアレイ装置１の制御部３５は、測定用音声生成部１５及び位相制御部２１に制御信号を出力して、スピーカアレイ２７のスピーカユニット２７−１及び２７−Ｎからテストパルスを放音させて（ｓ１８）、位置検出処理部３５１でマイクロフォン３で両テストパルスを収音するまでの時間を計測し、この時間を用いて三角測量法によりマイクロフォン３の位置を算出する（ｓ１９）。
【００５１】
図５（Ａ）に示すように、スピーカユニット２７−１からマイクロフォン３までの距離がａ、スピーカユニット２７−Ｎからマイクロフォン３までの距離がｂ、スピーカユニット２７−１とスピーカユニット２７−Ｎの間隔がＬの場合、マイクロフォン３の設置位置（Ｘｍ、Ｙｍ）は、
Ｘｍ＝（ａ２−ｂ２）／２Ｌ，  Ｙｍ＝√｛ａ２−（Ｌ／２＋Ｘｍ）２｝
θ＝ｔａｎ−１（Ｘｍ／Ｙｍ）  となる。
【００５２】
したがって、図５（Ｂ）に示すように、壁置きしたスピーカアレイ装置１（スピーカアレイ２７）の中央正面にマイクロフォン３を設置した場合には、ａ＝ｂなので、スピーカアレイ２７からマイクロフォン３までの距離Ｙｍは、
Ｙｍ＝√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝………（式１）  となる。
【００５３】
また、図５（Ｃ）に示すようにコーナ置きした場合も同様に、スピーカアレイ２７からマイクロフォン３までの距離Ｋは、
Ｙ’ｍ＝Ｘ’ｍ＝√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝………（式２）  となる。
【００５４】
続いて、制御部３５は、スピーカアレイ装置１を設置した部屋の概略サイズ（幅、奥行き）と、スピーカアレイ装置１が壁置きの場合には左右の壁からスピーカアレイ装置１までの距離を算出する（ｓ２０）。制御部３５は、スピーカアレイ装置１が壁置きの場合には各チャンネルの音声ビームの放音方向θａ１〜θａ５、及びスピーカアレイ２７からマイクロフォン３までの距離Ｙｍを用いて、以下のように各値を算出する。また、制御部３５は、スピーカアレイ装置１がコーナ置きの場合には各チャンネルの音声ビームの放音方向θｂ２〜θｂ４、及びスピーカアレイ２７からマイクロフォン３までの距離Ｙ’ｍを用いて、以下のように各値を算出する。
【００５５】
ここで、図５（Ｂ）において、スピーカアレイ２７の前面中央部を原点（０，０）、原点を通過しスピーカアレイ２７の前面に平行な軸をＸ軸、原点を通過しＸ軸と直交する軸をＹ軸とする。また、原点から左壁６１Ｌまでの距離をＸｗｌ、原点から右壁６１Ｒまでの距離をＸｗｒ、原点から後壁６１Ｂまでの距離をＹｗｂ、原点から聴取位置までの距離をＹｍとする。また、Ｙ軸とＬｃｈの音声ビームの成す角をθｆｌ、Ｙ軸とＳＬｃｈの音声ビームの成す角をθｓｌ、Ｙ軸とＲｃｈの音声ビームの成す角をθｆｒ、Ｙ軸とＳＲｃｈの音声ビームの成す角をθｓｒとする。スピーカアレイ装置１を壁置きした場合、図５（Ｂ）に示すように、
ｔａｎθｆｌ＝ｔａｎ（θａ３−θａ１）＝（２Ｘｗｌ／Ｙｍ）………（式３）
ｔａｎθｓｌ＝ｔａｎ（θａ３−θａ２）＝｛２Ｘｗｌ／（２Ｙｗｂ−Ｙｍ）｝
………（式４）
ｔａｎθｆｒ＝ｔａｎ（θａ５−θａ３）＝（２Ｘｗｒ／Ｙｍ）………（式５）
ｔａｎθｓｒ＝ｔａｎ（θａ４−θａ３）＝｛２Ｘｗｌ／（２Ｙｗｂ−Ｙｍ）｝
………（式６）
となる。これら式１、式３〜式６より、スピーカアレイ２７から左壁６１Ｌまでの距離Ｘｗｌ、スピーカアレイ２７から右壁６１ｒまでの距離Ｘｗｒ、部屋の奥行きＹｗｂは、
Ｘｗｌ＝［√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝・｛ｔａｎ(θａ３−θａ１）｝］／２
Ｘｗｒ＝［√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝・｛ｔａｎ(θａ５−θａ３）｝］／２
Ｙｗｂ＝［√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝・｛ｔａｎ(θａ３−θａ１）｝］／｛２ｔａｎ（θａ３−θａ２）｝＋［√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝］／２
となる。また、部屋の幅Ｘｗ＝Ｘｗｌ＋Ｘｗｒである。
【００５６】
また、図５（Ｃ）において、スピーカアレイ２７の前面中央を原点とし、原点を通過し、部屋の前壁に平行な軸をＸ軸、原点を通過し、部屋の左壁と平行な軸をＹ軸とする。また、原点を通過しスピーカアレイ２７の前面に平行な軸をＸ’軸、原点を通過しＸ’軸と直交する軸をＹ’軸とする。また、原点から右壁６１Ｒまでの距離をＸｗ、原点から後壁６１Ｂまでの距離をＹｗ、原点に対する聴取位置の座標を（Ｘ’ｍ，Ｙ’ｍ）とする。また、Ｙ軸とＳＬｃｈの音声ビームの成す角をθｙ、Ｙ軸とＹ’軸の成す角をφ＝４５°、Ｘ軸とＳＲｃｈの音声ビームの成す角をθｘ、Ｙ’軸とＳＬｃｈの音声ビームの成す角をθｓｌ、Ｙ’軸とＳＲｃｈの音声ビームの成す角をθｓｒとする。スピーカアレイ装置１をコーナ置きした場合、図５（Ｃ）に示すように、
ｔａｎθｘ＝ｔａｎ（４５°−θｓｒ）＝ｔａｎ｛４５°−（θｂ４−θｂ３）｝＝Ｙ’ｍ／（２Ｘｗ−Ｘ’ｍ）………（式７）
ｔａｎθｙ＝ｔａｎ（４５°−θｓｌ）＝ｔａｎ｛４５°−（θｂ３−θｂ２）｝＝Ｘ’ｍ／（２Ｙｗ−Ｙ’ｍ）………（式８）
となる。したがって、式２、式７、式８より、
Ｘｗ＝１／２・√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝・［１−１／ｔａｎ｛４５°−（θｂ４−θｂ３）｝］
Ｙｗ＝１／２・√｛ａ２−（Ｌ／２）２｝・［１−１／ｔａｎ｛４５°−（θｂ３−θｂ２）｝］
となり、部屋６１の幅及び奥行きを算出できる。
【００５７】
制御部３５は、上記のように、部屋６１の幅・奥行き・左壁６１Ｌからスピーカアレイ２７までの距離を算出すると、これらの値を記憶部３３に記憶させる（ｓ２１）。そして、制御部３５は、初期設定処理を終了する。
【００５８】
図６は、聴取位置再設定時の動作を説明するためのフローチャートである。図７は、変更後の聴取位置に対して音声ビームの放音方向を変更する際の演算手順を説明するための図であり、（Ａ）は壁置きの場合、（Ｂ）はコーナ置きの場合である。図７（Ａ）に示す変更後の聴取位置ＬＰ２の座標と、図７（Ｂ）に示す変更後の聴取位置ＬＰ３の座標を、共に（Ｘｍ，Ｙｍ）とする。
【００５９】
スピーカアレイ装置１では、聴取者が聴取位置を変更した場合、リモコン装置５を操作して聴取位置再設定モードを選択して、聴取者が保持するリモコン装置５の位置を検出させることで、新たな聴取位置において最適なサラウンド音場を形成するように、音声ビームの放音方向を再設定することができる。
【００６０】
聴取者は、図７（Ａ）に示すように、マイクロフォン３を設置して音声ビームの放音角を設定した聴取位置ＬＰ（０，Ｙｍ）に対して、聴取者が新たな聴取位置ＬＰ２（Ｘｍ，Ｙｍ）に移動した場合には、まず、聴取者Ｕは、リモコン装置５の操作部を操作して、聴取位置再設定モードを選択する。
【００６１】
リモコン装置５の制御部５１は、操作部４９が操作されて聴取位置再設定モードが設定されたことを検出すると（ｓ３１：Ｙ）、ＩＲコード送出部５３から聴取位置再設定モードを指示するＩＲ信号を出力させるとともに（ｓ３２）、テストパルスを収音可能な状態にマイクロフォン４１を設定する（ｓ３３）。
【００６２】
スピーカアレイ装置１の制御部３５は、ＩＲ信号受信部３９でＩＲ信号を受信して、聴取位置再設定モードが設定されたことを検出すると（ｓ４１：Ｙ）、まず、スピーカアレイ２７のスピーカユニット２７−１及び２７−Ｎから異なるタイミングでテストパルスを放音させる（ｓ４２）。また、制御部３５（位置検出処理部３５１）は、テストパルスを放音させると、計時を開始する（ｓ４３）。
【００６３】
リモコン装置５の制御部３５は、マイクロフォン４１が両スピーカユニットからのテストパルスを収音すると（ｓ３４：Ｙ）、テスト音声を収音したことを伝えるＩＲ信号を、直ちにＩＲコード送出部５３に出力させる（ｓ３５）。
【００６４】
スピーカアレイ装置１の制御部３５（位置検出処理部３５１）は、リモコン装置５からのＩＲ信号をＩＲ信号受信部３９で受信すると（ｓ４４：Ｙ）、計時を終了して（ｓ４５）、スピーカユニット２７−１及び２７−Ｎがテスト音声を放音してからリモコン装置５からのＩＲ信号を受信するまでの時間を用いて、スピーカアレイ装置１から変更後の聴取位置までの距離（聴取位置情報）を三角測量法により算出する（ｓ４６）。
【００６５】
続いて、制御部３５は、変更後の聴取位置ＬＰ２（ＬＰ３）に向けて、スピーカアレイ２７が各チャンネルの音声ビームを放音するように、記憶部３３で記憶する部屋６１の幅・奥行き・スピーカアレイ装置１の置き方（壁置き・コーナ置き）、左壁６１Ｌからスピーカアレイ２７までの距離等の情報に基づいて、各チャンネルの音声ビームの放音方向を演算するようにビーム形成演算部１７に設定する（ｓ４７）。
【００６６】
例えば、スピーカアレイ装置１を壁置きした場合には、図７（Ａ）に示すように、
θｆｌ＝ｔａｎ−１｛（２Ｘｗｌ−Ｘｍ）／Ｙｍ｝
θｓｌ＝ｔａｎ−１｛（２Ｘｗｌ−Ｘｍ）／（２Ｙｗｂ−Ｙｍ）｝
θｆｒ＝ｔａｎ−１｛（２Ｘｗｒ−Ｘｍ）／Ｙｍ｝
θｓｒ＝ｔａｎ−１｛（２Ｘｗｌ−Ｘｍ）／（２Ｙｗｂ−Ｙｍ）｝  となる。
【００６７】
また、Ｃｃｈの放音方向は、図５（Ａ）からもわかるように、
θｃ＝ｔａｎ−１（Ｘｍ／Ｙｍ）  となる。これらの式に基づいて、各チャンネルの音声ビームの放音角を求めることができる。
【００６８】
また、スピーカアレイ装置１をコーナ置きした場合には、図７（Ｂ）に示すように、
θｘ＝ｔａｎ−１｛Ｙｍ／（２Ｘｗ−Ｘｍ）｝
θｙ＝ｔａｎ−１｛Ｘｍ／（２Ｙｗ−Ｙｍ）｝
θｍ＝ｔａｎ−１（Ｘｍ／Ｙｍ）
となる。したがって、
θｃ＝θｍ−φ＝ｔａｎ−１（Ｘｍ／Ｙｍ）−φ
θｓｒ＝９０°−θｘ−φ
θｓｌ＝φ−θｙ
但し、Ｙ軸とＳＬｃｈの音声ビームの成す角をθｙ、Ｙ軸とＹ’軸の成す角をφ、Ｘ軸とＳＲｃｈの音声ビームの成す角をθｘ、Ｙ’軸とＳＬｃｈの音声ビームの成す角をθｓｌ、Ｙ’軸とＳＲｃｈの音声ビームの成す角をθｓｒ、Ｙ’軸とＣｃｈの音声ビームの成す角をθｃ、Ｘ軸とＣｃｈの音声ビームの成す角をθｍとする。
【００６９】
このように、スピーカアレイ装置１では、聴取位置が変更されると、変更後の聴取位置を検出して、音声ビームの放音角を算出して再設定する。
【００７０】
制御部３５は、ビーム形成演算部１７が変更後の聴取位置に対する音声ビームの放音角を算出すると、記憶部３３に記憶していた各チャンネルの放音角の情報を更新する（ｓ４８）。そして、制御部３５は、処理を終了する。
【００７１】
スピーカアレイ装置１では、上記のように、聴取位置情報が更新されるので、入力端子１１からサラウンド音声信号が入力されると、記憶部３３が記憶するスピーカアレイ装置１の設置位置情報と、聴取位置情報に基づいて更新された各チャンネルの放音角情報に基づいて、図７に示したように、変更後の聴取位置ＬＰ２（ＬＰ３）に向けて音声ビームを放音するように、ビーム形成演算部１７で演算し、その演算結果に基づいて位相制御部２１で、各スピーカユニットから放音する音声の位相を制御するように設定する。これにより、スピーカアレイ２７からは、変更後の聴取位置に向けて各チャンネルの音声ビームが放音されるので、変更後の聴取位置において最適なサラウンド音場を形成することができる。
【００７２】
次に、上記の説明では、バーチャルサラウンドモードにおいて、リモコン装置５を操作することで、聴取位置を再設定可能な構成について説明したが、これに限るものではなく、磁気センサ、超音波発信器、赤外線ビーコン、電波発信器等を聴取者に装着して、スピーカアレイ装置１で聴取者の位置を検出する方法や、カメラや温度センサ等で聴取者を認識して、聴取位置を検出する方法などを用いることが可能である。このような構成により、聴取者の聴取位置をリアルタイムで検出できる場合には、検出した聴取位置情報に基づいて、制御部３５で音声ビームの放音角の演算を行い、ビーム形成演算部１７でこの放音角となるように、音波面を形成する演算を行い、この演算結果に基づいて位相制御部２１を制御することで、リアルタイムに聴取位置の変更（補正）が可能となる。したがって、聴取者は、自由に聴取位置を変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施形態に係るスピーカアレイ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】スピーカアレイ装置の初期設定時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】スピーカアレイ装置を壁置きした場合に音声ビームの放音方向を設定する手順を説明するための図である。
【図４】スピーカアレイ装置をコーナ置きした場合に音声ビームの放音方向を設定する手順を説明するための図である。
【図５】部屋のサイズを演算により求める手順を説明するための図である。
【図６】聴取位置再設定時の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】変更後の聴取位置に対して音声ビームの放音方向を変更する際の演算手順を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…スピーカアレイ装置    ３，４１…マイクロフォン    ５…リモコン装置    １１…入力端子    １３…デコーダ    １５…測定用音声生成部    １７…ビーム形成演算部    ２１…位相制御部    ２３−１〜２３−Ｎ…Ｄ／Ａコンバータ    ２５−１〜２５−Ｎ…パワーアンプ    ２７…スピーカアレイ    ２７−１〜２７−Ｎ…スピーカユニット    ２９…操作部    ３１…表示部    ３３…記憶部    ３５…制御部    ３７…Ａ／Ｄコンバータ    ３９…ＩＲ信号受信部    ４１…マイクロフォン    ４３…アンプ    ４５…Ａ／Ｄコンバータ    ４７…表示部    ４９…操作部    ５１…制御部    ５３…ＩＲコード送出部
【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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【図６】
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【図７】
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