(57)【要約】【課題】  小規模なスピーカアレイにより様々な態様での音響出力が可能な音響再生システムを提供する。【解決手段】  スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを、レール２２１により摺動自在に支持し、適切な位置においてスピーカアレイから音響ビームを出力させる。その際、各スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に基づいて、各スピーカアレイから音響ビームを出力させるための信号処理の制御を行う。【選択図】図１
2007142909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスピーカを有するスピーカアレイと、前記スピーカアレイを摺動自在に支持する支持手段とを有する音響出力装置と、
音源から与えられるオーディオ信号に少なくとも遅延処理を含む信号処理を施し、前記スピーカアレイの複数のスピーカを駆動する複数の遅延オーディオ信号を生成する信号処理手段と、
音響出力の態様の指示を受け取るための入力手段と、
前記スピーカアレイにより前記入力手段を介して指示された態様で音響出力が行われるように、前記スピーカアレイの位置に基づき、前記信号処理手段における信号処理を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする音響再生システム。
【請求項２】
前記音響出力装置は、前記スピーカアレイとして、独立して移動可能な複数のスピーカアレイを有することを特徴とする請求項１に記載の音響再生システム。
【請求項３】
前記スピーカアレイを移動させるスピーカアレイ駆動手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の音響再生システム。
【請求項４】
前記複数のスピーカアレイを各々独立して移動させるスピーカアレイ駆動手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の音響再生システム。
【請求項５】
前記制御手段は、特定の場所への音響ビームの出力の指示が前記入力手段を介して与えられた場合に、当該場所への音響ビームの出力に適したスピーカアレイを選択し、選択したスピーカアレイから当該場所に向けて音響ビームが出力されるように前記信号処理手段の信号処理を制御する手段を有することを特徴とする請求項２または４に記載の音響再生システム。
【請求項６】
前記制御手段は、特定の場所への音響ビームの出力の指示が前記入力手段を介して与えられた場合に、前記スピーカアレイを前記スピーカアレイ駆動手段により当該場所への音響ビームの出力に適した位置に移動させ、移動後のスピーカアレイから当該場所に向けて音響ビームが出力されるように前記信号処理手段の信号処理を制御する手段を有することを特徴とする請求項３に記載の音響再生システム。
【請求項７】
前記制御手段は、特定の場所への音響ビームの出力の指示が前記入力手段を介して与えられた場合に、当該場所への音響ビームの出力に適したスピーカアレイを選択し、選択したスピーカアレイを前記スピーカアレイ駆動手段により当該場所への音響ビームの出力に適した位置に移動させ、移動後のスピーカアレイから当該場所に向けて音響ビームが出力されるように前記信号処理手段の信号処理を制御する手段を有することを特徴とする請求項４に記載の音響再生システム。
【請求項８】
前記制御手段は、複数のスピーカアレイを一体化したスピーカアレイによる特定の場所への音響ビームの出力の指示が前記入力手段を介して与えられた場合に、前記一体化したスピーカアレイから当該特定の場所に音響ビームが出力されるように、前記複数のスピーカアレイの位置に基づき、前記信号処理手段における信号処理を制御する手段を有することを特徴とする請求項２または４に記載の音響再生システム。
【請求項９】
前記制御手段は、離れた状態の２個のスピーカアレイにより特定の場所へ音の提供をすべき旨の指示が前記入力手段を介して与えられた場合に、前記複数のスピーカアレイにおける第１および第２のスピーカアレイから当該特定の場所に向かう第１および第２の音響ビームと、前記第１および第２のスピーカアレイの少なくとも一方から前記第１および第２の音響ビームが交差した後の第１および第２の音響ビームの各伝播範囲に挟まれた範囲に向かう補間用音響ビームとが前記第１および第２のスピーカアレイにより出力されるように、前記第１および第２のスピーカアレイの位置に基づき、前記信号処理手段における信号処理を制御する手段を有することを特徴とする請求項２または４に記載の音響再生システム。
【請求項１０】
前記制御手段は、複数チャネルからなるステレオ形式のオーディオ信号の出力の指示が前記入力手段を介して与えられた場合に、複数チャネルのオーディオ信号に各々対応し、相互に交差する複数本の音響ビームが複数のスピーカアレイから出力されるように、前記複数のスピーカアレイの位置に基づき、前記信号処理手段における信号処理を制御する手段を有することを特徴とする請求項２または４に記載の音響再生システム。
【請求項１１】
前記信号処理手段は、オーディオ信号に対して聴感補正処理を施す聴感補正手段を有し、
前記制御手段は、聴感補正された音響ビームを特定場所へ出力すべき旨の指示が前記入力手段を介して与えられた場合、前記聴感補正手段の聴感補正処理を経たオーディオ信号に基づく音響ビームが前記スピーカアレイから前記特定場所へ出力されるように、前記スピーカアレイの位置に基づき、前記信号処理手段における信号処理を制御する手段を有することを請求項１または３に記載の音響再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、教室での授業、講演会、コンサートなどにおける音響再生に好適な音響再生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカアレイは、複数のスピーカをライン状またはマトリックス状に配置した音響出力装置である。このスピーカアレイによれば、各スピーカに与えるオーディオ信号の遅延制御を行うことにより、指向性の鋭い音響ビームを放射することができる。このため、特定エリアに向けて音声を提供するサービスにスピーカアレイを利用する技術が各種提案されている（例えば特許文献１および２）。また、空間内の１つの焦点に収束する音響ビームを発生させた場合、その焦点において音圧が局所的に高まるため、焦点の近傍の聴者は、あたかもその焦点の位置に音源があるかのような印象を受ける。この点に着目し、仮想音源を形成する音場再生装置としてスピーカアレイを利用する技術が各種提案されている（例えば非特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−２７６０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３１３７号公報
【非特許文献１】“スピーカアレイを用いた３次元音響再生”、ＮＨＫ放送技術研究所  中山靖茂、大久保洋幸、渡辺馨、小宮山摂、ＶＭＡ研究会論文誌第９号１２−１７ページ、２００２年７月１２日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、スピーカアレイは、スピーカの配列の態様およびスピーカアレイ全体のサイズにより、音響ビームを到達させることができる範囲など、音響出力の態様が制約を受ける。従って、様々な態様での音響出力を行うためには、例えば部屋の１つの壁の全面を覆うような大規模なスピーカアレイを設ける必要がある。しかし、そのような大規模なスピーカアレイは、高価なものとなる。また、スピーカアレイにより壁の全面を覆ったのでは、例えば掲示物の展示などの他の用途に壁を利用することができなくなる問題もある。
【０００４】
この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、小規模なスピーカアレイにより様々な態様で音響出力を行うことができる音響再生システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、複数のスピーカを有するスピーカアレイと、前記スピーカアレイを摺動自在に支持する支持手段とを有する音響出力装置と、音源から与えられるオーディオ信号に少なくとも遅延処理を含む信号処理を施し、前記スピーカアレイの複数のスピーカを駆動する複数の遅延オーディオ信号を生成する信号処理手段と、音響出力の態様の指示を受け取るための入力手段と、前記スピーカアレイにより前記入力手段を介して指示された態様で音響出力が行われるように、前記スピーカアレイの位置に基づき、前記信号処理手段における信号処理を制御する制御手段とを具備することを特徴とする音響再生システムを提供する。
かかる発明によれば、スピーカアレイの位置を自在に変えることができるので、小規模なスピーカアレイにより多彩な態様での音響出力が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
＜実施形態の構成＞
図１はこの発明の一実施形態である音響再生システムの設置された教室１を斜め上方から見た図、図２は同教室１を側方から見た図である。一般的な教室と同様、教室１の前方には教壇２が配置されており、この教壇２の上には教卓３が配置されている。教師４は、教壇２の上に立ち、教壇２を前にして着席した複数の生徒５に対して講義を行う。本実施形態における音響再生システムは、システム全体の制御およびオーディオ信号の処理を行う本体部１００と、教師４の音声を収音するマイク２１０と、教師４の声を生徒５に伝えるための手段として用いられる音響出力装置２２０と、教師４から各種の指示を受け取るための操作表示装置３００とを有している。
【０００７】
図示の例では、本体部１００は、教卓３内に収納されており、操作表示装置３００は教卓３の上に置かれている。マイク２１０は、教師４の衣服に固定されている。このマイク２１０は、教師４の音声を表すオーディオ信号を信号線ケーブルにより本体部１００に伝えるマイクであってもよいし、ワイヤレスマイクであってもよい。なお、図示は省略したが、ＣＤ再生装置やチューナなどの音源から再生されるデジタルオーディオ信号を本体部１００に与え、その処理を行わせることも可能である。
【０００８】
音響出力装置２２０は、教壇２のある前方の壁の天井近くの位置に固定されたレール２２１と、このレール２２１に吊り下げられ、レール２２１に沿って水平方向に移動可能な左右２個のスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒとにより構成されている。これらのスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒは、図３に示すように、複数のスピーカＳＰをマトリックス状に並べたものでもよく、図４に示すように、複数のスピーカＳＰをライン状に並べたものでもよい。
【０００９】
好ましい態様において、図５に示すように、２個のスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒでは、一定のピッチＬでスピーカＳＰが並んでいる。そして、両スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを隙間なく当接させた状態では、スピーカアレイ２２２Ｌの右端のスピーカＳＰとスピーカアレイ２２２Ｒの左端のスピーカＳＰとがピッチＬで並び、両スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを通じてスピーカＳＰが規則的に並んだ状態となる。すなわち、この状態においてスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒは、元のスピーカアレイの横幅を２倍にしたスピーカアレイを構成する。
【００１０】
人間の音声を放射する場合、３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの帯域の音声をスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから放射することができればよい。また、教室において使用するのであれば、３００Ｈｚの音響ビームを真正面から６０度傾いた方角に放射できる程度の指向性制御能力があればよい。そのためには、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒは、各々１ｍの幅を有していれば充分である。また、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒには、口径５．７ｃｍ程度のスピーカＳＰを７ｃｍの間隔で配置すれば、実用上問題のない再生帯域、高域限界が得られる。
【００１１】
図６は、本実施形態における音響再生システムの構成を示すブロック図である。図６において、スピーカアレイ駆動装置２２３は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒをレール２２１に沿って移動させる装置であり、例えばパルスモータなどのモータと、このモータの回転運動を直線運動に変換し、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒに伝達する伝達機構とを有している。本実施形態におけるスピーカアレイ駆動装置２２３は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの一方を単独で移動させる動作と、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの両方を同一方向に移動させる動作の両方が可能な構成となっている。スピーカアレイ位置検出装置２２４は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの各々の位置を検出する装置である。
【００１２】
本体部１００は、信号処理部１１０、制御部１２０およびメモリ部１３０を有している。本実施形態において、スピーカアレイ２２２Ｌは、ｍ個のスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を有しており、スピーカアレイ２２２Ｒも、同様なｍ個のスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）を有している。信号処理部１１０は、マイク２１０等から出力されるオーディオ信号に基づき、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを構成する２ｍ個のスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）を駆動し、各種の音響ビームや教室１内の全体に行きわたる全体拡声音をスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから出力させる装置である。この信号処理部１１０の構成は次の通りである。
【００１３】
Ａ／Ｄ変換器１１１は、マイク２１０から出力されるオーディオ信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換し、デジタル形式のオーディオ信号を出力する。デジタルオーディオインタフェース１１７は、ＣＤ再生装置やチューナなどの音源から再生されるデジタルオーディオ信号を受け取って出力するインタフェースである。聴感補正部１１２は、Ａ／Ｄ変換器１１１またはデジタルオーディオインタフェース１１７から出力されるオーディオ信号に対し、ラウドネス補正やダイナミックレンジ圧縮などの聴感補正処理を施す装置である。本実施形態では、教師４の音声を難聴者に対して提供する必要がある場合にこの聴感補正部１１２の処理が利用される。
【００１４】
ｎ個の音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、スピーカアレイ２２２Ｌ、２２２Ｒまたはこれら両者を合体させたスピーカアレイから音響ビームを出力させるための信号処理を行う手段である。各音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、例えばスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを合体させたスピーカアレイにより焦点Ｆを持った音響ビームを出力する場合、Ａ／Ｄ変換器１１１、デジタルオーディオインタフェース１１７または聴感補正部１１２から出力されるオーディオ信号に遅延処理および窓関数の乗算処理を施し、２ｍ個のスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）を各々駆動するための２ｍ個の遅延オーディオ信号を各々出力する。また、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒの一方のみにより音響ビームを出力する場合、各音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、前者のスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜ｍ）を駆動する遅延オーディオ信号または後者のスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）を駆動する遅延オーディオ信号を生成する。その際、音響ビーム信号処理部１１３−ｊは、駆動される複数のスピーカＳＰ−ｋから出力された音波が焦点Ｆに同位相で到達し、焦点Ｆにおいて音圧が局所的に高くなるように、複数の遅延オーディオ信号を生成する遅延処理を実行する。窓関数の乗算処理は、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒから焦点Ｆのある方向とは異なる方向に向かうサイドローブが発生するのを抑制するために行われるものである。
【００１５】
音響ビームの焦点Ｆでは、音圧が局所的に高まり、これに対面した生徒５は、この位置に音源があるかのように認識する。本実施形態では、特定の生徒５の注意を喚起するための手段として、この音響ビームによる仮想音源を利用する。なお、低域の音よりも高域の音の方が音源の位置を聴者に明瞭に認識させることができるため、音響ビームによる仮想音源をスピーカアレイにより生成する場合には、ハイパスフィルタによりオーディオ信号の高域成分のみを抽出し、音響ビームの出力に関与する音響ビーム信号処理部１１３−ｊに与えるようにしてもよい。音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）は、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒの前方の焦点Ｆに収束する音響ビームの他、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒから出力された後、幅を変えることなく平面波として伝播する音響ビームや、幅を徐々に増加させつつ伝播する音響ビームを得るための信号処理にも用いられる。それらの音響ビームの生成のための信号処理においても、スピーカアレイを構成する各スピーカを駆動する遅延オーディオ信号を得る際の遅延量や窓関数値の調節により、音響ビームを出力する方角や音響ビームの広がり角の調整が行われる。
【００１６】
全体拡声信号処理部１１４には、Ａ／Ｄ変換器１１１またはデジタルオーディオインタフェース１１７から出力されるオーディオ信号が入力される。この全体拡声信号処理部１１４は、音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）と同様、入力されるオーディオ信号に対して遅延処理と窓関数の乗算処理を施すものであるが、この全体拡声信号処理部１１４は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから全体拡声音、すなわち、あたかも各スピーカアレイの背後にある仮想的な各焦点から発してスピーカ群ＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜ｍ）およびスピーカ群ＳＰ−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）を各々通過したかのように各スピーカから放射され、範囲を広げながら伝播する音響ビームを出力させるための遅延処理および窓関数の乗算処理を行う。
【００１７】
加算器１１５−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）は、音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）の各々から出力される各２ｍ個の遅延オーディオ信号と全体拡声信号処理部１１４から出力される２ｍ個の遅延オーディオ信号とを同一スピーカＳＰ−ｋに対応したもの同士加算して各々出力する。Ｄ／Ａ変換器１１６−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）は、加算器１１５−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）から出力される各オーディオ信号をアナログ信号に変換し、スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）に供給する。
以上が信号処理部１１０の構成の詳細である。
【００１８】
制御部１２０は、ＣＰＵと、このＣＰＵにより実行される各種のプログラムを記憶したＲＯＭと、ワークエリアとして用いられるＲＡＭなどにより構成されている。この制御部１２０は、スピーカアレイ位置検出装置２２４により検出されるスピーカアレイ２２２Ｌ、２２２Ｒの各位置および操作表示装置３００を介して与えられる各種の情報または指示に従い、信号処理部１１０における信号処理の制御を行う。また、制御部１２０は、操作表示装置３００を介して与えられる指示等に従い、スピーカアレイ駆動装置２２３によりスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを駆動するための制御を行う。メモリ部１３０は、制御部１２０が信号処理部１１０の制御を行う際に参照する各種の制御情報を記憶している。この制御情報の１つに、教室１内における各生徒５の座席の位置座標を示す座席位置テーブル１３１がある。
【００１９】
制御部１２０により実行される処理として全体制御処理１２１と、複数のモード別制御処理１２２と、スピーカアレイ駆動処理１２３がある。全体制御処理１２１は、いわばメインルーチンであり、複数のモード別制御処理１２２およびスピーカアレイ駆動処理１２３はこのメインルーチンにおいて起動されるサブルーチンである。
【００２０】
複数のモード別制御処理１２２は、各々、信号処理部１１０内のオーディオ信号の信号伝達経路を形成する制御を行うとともに、信号処理に用いるパラメータを演算し、信号処理部１１０内の各部に設定する処理である。本実施形態における音響再生システムは、例えば２個のスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒにより、教室１内への全体拡声音を放音するとともに、指定された位置に仮想音源を形成するモード、あるいは２個のスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを利用して特定エリアにステレオ再生音を提供するモード等、２個のスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを利用して音響出力を行うモードを複数種類有している。ここで、Ａ／Ｄ変換器１１１、聴感補正部１１２およびデジタルオーディオインタフェース１１７のいずれの出力信号を処理対象とするのか、また、音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）および全体拡声信号処理部１１４のうちのいずれにオーディオ信号の処理を行わせるのかは、音響出力のモードにより異なる。従って、音響出力のモードに応じて信号処理部１１０内のオーディオ信号の信号伝達経路を形成する必要がある。また、音響出力をスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒに行わせるための信号処理部１１０の信号処理もモードに応じた内容にする必要がある。そこで、本実施形態では、各種のモードに対応付けて信号処理部１１０の状態を制御するためのモード別制御処理１２２が用意されているのである。なお、本実施形態において用意されている音響出力のモードについては、説明の重複を避けるため、本実施形態の動作説明において詳細を明らかにする。
【００２１】
全体制御処理１２１では、操作表示装置３００を介して与えられる指示に従って、実行すべき音響出力のモードを判定し、そのモードに対応したモード別制御処理１２２を起動する。各モードに対応したモード別制御処理１２２では、そのモードに対応して信号伝達経路を信号処理部１１０内に形成する。また、スピーカアレイ位置検出装置２２４により検出されるスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの各位置と、その他の必要なパラメータ（例えば仮想音源を形成する場合にはその目標位置）に基づき、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを駆動する遅延オーディオ信号を生成する際の遅延量、窓関数値等、信号処理に用いるパラメータを算出し、音響ビーム信号処理部１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）または全体拡声信号処理部１１４のうち信号処理を担当するものに設定する。スピーカアレイ駆動処理１２３は、操作表示装置３００を介して与えられる指示に従い、スピーカアレイ駆動装置２２３により、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒを移動させる処理である。また、本実施形態では、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒの位置を自動的に最適化する旨の指示が発生する場合がある。スピーカアレイ駆動処理１２３では、そのような場合におけるスピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒの駆動制御を行う。
【００２２】
図７は操作表示装置３００の構成例を示す平面図である。この操作表示装置３００は、タッチパネルである。操作表示装置３００の操作面の右半分の領域には、座席指定エリア３０１と案内メッセージ表示エリア３０２が設けられている。座席指定エリア３０１は、教卓３を表わす矩形と生徒５の座席を表す複数の矩形が表示されている。教師４は、所望の生徒５の座席に対応した矩形にタッチし、その座席を指定することができる。この指定された座席の位置に基づき、例えば仮想音源の位置などが決定される。案内メッセージ表示エリア３０２は、教師４による操作表示装置３００の操作を補助するための案内メッセージが表示される。
【００２３】
操作表示装置３００の操作面の左半分の領域には次のような各種のソフトボタンが設けられている。移動ボタン３１１〜３１６は、スピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒの移動を指示するソフトボタンである。移動ボタン３１１〜３１６の１つが押されると、制御部１２０は、スピーカアレイ駆動処理１２３を実行し、そのソフトボタンが押されている間、そのソフトボタンにより指示されたスピーカアレイの移動をスピーカアレイ駆動装置２２３に行わせる。移動ボタン３１１および３１４は、生徒５から見て右側にあるスピーカアレイ２２２Ｒを図示の矢印の方向に移動させることを指示するソフトボタン、移動ボタン３１２および３１５は、生徒５から見て左側にあるスピーカアレイ２２２Ｌを図示の矢印の方向に移動させることを指示するソフトボタンである。操作面上、移動ボタン３１１および３１４を左側に、移動ボタン３１２および３１５を右側に設けているのは、教師４がスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒに背を向けて操作表示装置３００の操作をする際の操作性を良くするためである。移動ボタン３１３および３１６は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを両者の間隔を変えることなく２個まとめて図示の矢印の方向に移動させることを指示するソフトボタンである。
【００２４】
複数のモードボタン３２０は、教師４が希望する音響出力のモードを指定するためのソフトボタンである。ここで、各モードボタン３２０は、トグル式のソフトボタンであり、押される度に、ＯＦＦからＯＮへ、ＯＮからＯＦＦへ状態が反転する。また、各モードボタン３２０は、排他的であり、あるモードボタン３２０がＯＮであるとき、別のモードボタン３２０がＯＮになると、元々ＯＮであったモードボタン３２０はＯＦＦとなる。そして、ＯＮであるモードボタン３２０は、例えば表示色が変わる等、ＯＦＦであるモードボタン３２０とは異なった外観となる。教師４は、所望のモードのモードボタン３２０をＯＮにすることにより、そのモードでの音響出力を制御部１２０に指示することができる。教師４が所望のモードに対応したモードボタン３２０を容易に見つけ出せるようにするため、各モードボタン３２０は、図８に例示するように、そのモードでの音響出力の態様を模式的に表示する。
【００２５】
自動最適化ボタン３３１は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置を最適化することを指示するソフトボタンである。この自動最適化ボタン３３１も、モードボタン３２０と同様なトグル式のソフトボタンである。自動最適化ボタン３３１がＯＮである場合、制御部１２０では、スピーカアレイ駆動処理１２３が実行され、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒは、音響出力を最良の条件で行うことができる位置（例えば、ある生徒５の手前に仮想音源を形成する場合にはその生徒５の真正面の位置）に移動される。その際の制御部１２０によるモード別制御処理１２２では、この移動後のスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に基づいて信号処理のパラメータが算出される。自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合には、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの移動は行われず、モード別制御処理１２２では、現状におけるスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に基づいて信号処理のパラメータが算出される。
【００２６】
セットボタン３３２は、座席指定エリア３０１のタッチ操作により指定される１または複数の位置を確定させることを指示するソフトボタンである。例えば複数人の生徒５の手前に複数の仮想音源を形成する場合、教師４は、座席指定エリア３０１における各生徒５の座席の位置を指で押し、次いでセットボタン３３２を押せばよい。これにより指で押した各生徒５の座席の手前の各位置が仮想音源の位置として確定される。クリアボタン３３３は、セットボタン３３２に操作によりなされた１または複数の位置の確定を取り消すことを指示するソフトボタンである。
以上が本実施形態の構成である。
【００２７】
＜実施形態の動作＞
次に本実施形態の動作を説明する。
（１）全体拡声モード
教師４は、生徒全員に向かって話をする場合、全体拡声モードのモードボタン３２０をＯＮにして、音響出力のモードを全体拡声モードに設定する。ここで、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合、全体制御処理１２１では、全体拡声モードに対応したモード別制御処理１２２を起動する。このモード別制御処理１２２では、予め決められた全体拡声用の遅延量の組および窓関数値の組を全体拡声信号処理部１１４に設定する。全体拡声信号処理部１１４は、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号に基づいて２ｍ個の遅延オーディオ信号を生成する。この２ｍ個の遅延オーディオ信号は、加算器１１５−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）を通過した後、Ｄ／Ａ変換器１１６−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）によってアナログ信号に変換され、スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）に供給される。この結果、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから全体拡声音が出力される。図９は、このようにしてスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから放射される全体拡声音４０１の放射パターンの例を示している。この例では、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒが教室１の前方の壁の中央に位置しているときに、全体拡声モードのモードボタン３２０がＯＮとなり、教師４の音声の全体拡声が行われている。図示のように、全体拡声モードでは、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから出力される教師４の音声の全体拡声音４０１は、範囲を広げつつ伝播し、教室１内の広い範囲に行きわたる。
【００２８】
自動最適化ボタン３３１がＯＮである場合には、全体制御処理１２１は、スピーカアレイ駆動処理１２３および全体拡声モードに対応したモード別制御処理１２２を起動する。その際、スピーカアレイ駆動処理１２３に対し、予め全体拡声のために決められたスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの最適位置に関する情報を引き渡す。これによりスピーカアレイ駆動処理１２３は、図１０に例示するように、スピーカアレイ駆動装置２２３によりスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを最適位置に移動させる。モード別制御処理１２２の処理内容は、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合と同様である。
【００２９】
（２）仮想音源モード
仮想音源モードは、音響ビームを出力して、音響ビームの焦点の位置に仮想音源を形成し、その近くのエリアの聴者に限定して音声を提供するモードである。教師４は、このモードでの音声の提供を望む場合、仮想音源モードのモードボタン３２０をＯＮとし、座席指定エリア３０１およびセットボタン３３２のタッチ操作により、音響ビームの焦点を配置する生徒５の座席を指定する。この場合の動作を自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合とＯＮである場合に分けて説明する。
【００３０】
仮想音源モードにおいて自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合、全体制御処理１２１では、座席位置テーブル１３１を参照することにより、教師４により指定された座席の位置を求め、この位置に基づき焦点の位置を求める。そして、この焦点の位置とスピーカアレイ位置検出装置２２４により検出されるスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの各位置に基づき、音響ビームの出力を行わせるスピーカアレイを選択する。図１１に示す例では、１個の焦点Ｆ１が求められており、この焦点Ｆ１にはスピーカアレイ２２２Ｒが近い。このため、全体制御処理１２１では、スピーカアレイ２２２Ｒを選択する。そして、仮想音源モードに対応したモード別制御処理１２２を起動し、同処理に対し、焦点Ｆ１を有する音響ビームをスピーカアレイ２２２Ｒに出力させる旨の指示と、焦点Ｆ１の位置およびスピーカアレイ２２２Ｒの位置に関する情報を与える。
【００３１】
モード別制御処理１２２では、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号を音響ビーム信号処理部１１３−１に供給するための信号伝達経路を信号処理部１１０内に形成する。また、焦点Ｆ１およびスピーカアレイ２２２Ｒの位置関係に基づき、スピーカアレイ２２２Ｒの各スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）に与える各遅延オーディオ信号を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を算出する。そして、算出した遅延量および窓関数値を音響ビーム信号処理部１１３−１に設定する。音響ビーム信号処理部１１３−１では、この設定された遅延量および窓関数値を用いて、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号からｍ個の遅延オーディオ信号を生成し、加算器１１５−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）およびＤ／Ａ変換器１１６−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）を介してスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）に与える。これにより図１１に示すように、焦点Ｆ１を有する音響ビーム５０１がスピーカアレイ２２２Ｒから出力され、焦点Ｆ１に仮想音源が形成される。
【００３２】
一方、仮想音源モードにおいて自動最適化ボタン３３１がＯＮである場合、全体制御処理１２１では、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合と同様の処理により、焦点Ｆ１に近いスピーカアレイ２２２Ｒを選択した後、焦点Ｆ１を有する音響ビームを出力するのに最適なスピーカアレイ２２２Ｒの位置を求める。この例では、焦点Ｆ１を真正面に捉えるスピーカアレイ２２２Ｒの位置を求めることになる。そして、全体制御処理１２１では、仮想音源モードに対応したモード別制御処理１２２およびスピーカアレイ駆動処理１２３を起動する。その際、スピーカアレイ駆動処理１２３にスピーカアレイ２２２Ｒの最適位置に関する情報を引き渡す。これによりスピーカアレイ駆動処理１２３は、図１２に例示するように、焦点Ｆ１を真正面に捉える最適位置にスピーカアレイ２２２Ｒを移動させる。また、全体制御処理１２１では、焦点Ｆ１を有する音響ビームをスピーカアレイ２２２Ｒに出力させる旨の指示と、焦点Ｆ１の位置およびスピーカアレイ２２２Ｒの位置に関する情報をモード別制御処理１２２に与える。これにより、モード別制御処理１２２では、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合と同様の手順により、焦点Ｆ１を有する音響ビームをスピーカアレイ２２２Ｒに出力させるための信号伝達経路の形成およびパラメータ算出処理が行われ、算出されたパラメータが音響ビーム信号処理部１１３−１に設定される。この結果、図１２に例示するように、焦点Ｆ１を有する音響ビーム５０１がスピーカアレイ２２２Ｒから出力され、焦点Ｆ１に仮想音源が形成される。
【００３３】
仮想音源モードにおいて、教師４は、座席指定エリア３０１の複数位置をタッチ操作してセットボタン３３２をタッチ操作することにより、焦点の異なった複数の音響ビームを発生させることが可能である。図１３および図１４は、そのような音響ビームの発生例を示している。
【００３４】
図１３に示す例では、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである状態において、４個の座席を指定するタッチ操作が行われている。この場合、全体制御処理１２１では、座席位置テーブル１３１を参照することにより、４個の座席の位置を求め、この位置に基づき４個の焦点Ｆ１〜Ｆ４の位置を求める。そして、これらの焦点Ｆ１〜Ｆ４の各位置とスピーカアレイ位置検出装置２２４により検出されるスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの各位置に基づき、各焦点を持った各音響ビームの出力を行わせるスピーカアレイを選択する。図１３に示す例では、焦点Ｆ１およびＦ２を有する音響ビーム５０１および５０２を出力する手段として、これらの焦点に近いスピーカアレイ２２２Ｒが選択され、焦点Ｆ３およびＦ４を有する音響ビーム５０３および５０４を出力する手段として、これらの焦点に近いスピーカアレイ２２２Ｌが選択されている。そして、全体制御処理１２１では、仮想音源モードに対応したモード別制御処理１２２を起動し、同処理に対し、焦点Ｆ１およびＦ２を有する音響ビーム５０１および５０２をスピーカアレイ２２２Ｒに出力させる旨の指示と、焦点Ｆ３およびＦ４を有する音響ビーム５０３および５０４をスピーカアレイ２２２Ｌに出力させる旨の指示と、焦点Ｆ１〜Ｆ４の位置、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に関する情報を与える。
【００３５】
モード別制御処理１２２では、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号を音響ビーム信号処理部１１３−１〜１１３−４に供給するための信号伝達経路を信号処理部１１０内に形成する。また、焦点Ｆ１およびスピーカアレイ２２２Ｒの位置関係に基づき、焦点Ｆ１を有する音響ビーム５０１を得るために必要なｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を算出し、音響ビーム信号処理部１１３−１に設定する。同様な処理により、焦点Ｆ２を有する音響ビーム５０２を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を音響ビーム信号処理部１１３−２に、焦点Ｆ３を有する音響ビーム５０３を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を音響ビーム信号処理部１１３−３に、焦点Ｆ４を有する音響ビーム５０４を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を音響ビーム信号処理部１１３−４に設定する。これにより、図１３に示すように、焦点Ｆ１〜Ｆ４を有する音響ビーム５０１〜５０４がスピーカアレイ２２２Ｒおよび２２２Ｌから出力され、焦点Ｆ１〜Ｆ４に仮想音源が形成される。
【００３６】
図１４に示す例では、自動最適化ボタン３３１がＯＮである状態において、図１３の場合と同様な４個の座席を指定するタッチ操作が行われている。この場合も、全体制御処理１２１では、焦点Ｆ１およびＦ２を有する音響ビーム５０１および５０２を出力する手段としてスピーカアレイ２２２Ｒが選択され、焦点Ｆ３およびＦ４を有する音響ビーム５０３および５０４を出力する手段としてスピーカアレイ２２２Ｌが選択される。その後、全体制御処理１２１では、スピーカアレイ２２２Ｒおよび２２２Ｌの位置が各音響ビームを出力するのに最適な位置からずれているか否かを判定する。各スピーカアレイの最適位置の定め方には各種考えられるが、例えばスピーカアレイ毎に各々が受け持つ各音響ビームの各焦点の重心を求め、その重心を真正面に捉える位置をスピーカアレイの最適位置としてもよい。そして、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの少なくとも一方の位置が最適位置からずれている場合、全体制御処理１２１では、スピーカアレイ駆動処理１２３を起動し、同処理に最適位置に関する情報を引き渡し、最適位置に位置していないスピーカアレイを最適位置に移動させる。図１４に示す例では、スピーカアレイ２２２Ｒが最適位置に位置していなかったため、最適位置への移動が行われている。また、全体制御処理１２１では、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合と同様、仮想音源モードに対応したモード別制御処理１２２が起動され、各音響ビーム５０１〜５０４をスピーカアレイ２２２Ｒおよび２２２Ｌに出力させるのに必要な指示と情報が同処理に与えられる。これにより、図１４に示すように、焦点Ｆ１〜Ｆ４を有する音響ビーム５０１〜５０４がスピーカアレイ２２２Ｒおよび２２２Ｌから出力され、焦点Ｆ１〜Ｆ４に仮想音源が形成される。
【００３７】
（３）全体拡声および音響ビーム併用モード
このモードでは、図１５に例示するように、これはスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒにより、全体拡声音４０１を出力するとともに、焦点Ｆを有する音響ビーム５００を出力し、焦点Ｆの位置に仮想音源を形成する。図１５に示す例では、１本の音響ビーム５００を出力して１個の仮想音源を形成しているが複数本の音響ビームを出力して複数個の仮想音源を形成してもよい。このモードでは、全体拡声モードの説明において明らかにした全体拡声音４０１を出力させるための処理と仮想音源モードの説明において明らかにした仮想音源を形成するための処理の両方が本体部１００内において行われる。自動最適化ボタン３３１がＯＮである場合には、音響ビーム５００の焦点Ｆに合わせて、その音響ビーム５００を出力するスピーカアレイ（図１５に示す例ではスピーカアレイ２２２Ｒ）の位置の最適化が行われる。
【００３８】
（４）一体型拡張モード
このモードでは、図１６に例示するように、端部同士が当接したスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒにより元の幅の２倍の幅を持ったスピーカアレイを構成し、これにより焦点Ｆを有する音響ビーム５１０を出力し、焦点Ｆの位置に仮想音源を形成する。このモードは、焦点Ｆを中心とする扇形の領域に仮想音源の効果を発現させ、その際の扇形の広がり角度を大きくすることができるため、より広い範囲に音を提供することができる効果がある。
【００３９】
教師４は、このモードでの音声の提供を望む場合、一体型拡張モードのモードボタン３２０をＯＮとし、座席指定エリア３０１およびセットボタン３３２のタッチ操作により、音響ビーム５１０の焦点Ｆを配置する生徒５の座席を指定する。
【００４０】
この場合において自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合の動作は次の通りである。まず、全体制御処理１２１は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの端部同士が当接しているか否かを判断する。そして、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの端部同士が当接していない場合には、全体制御処理１２１は、一体型拡張モードでの動作を拒否するメッセージを案内メッセージ表示エリア３０２に表示する。一方、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの端部同士が当接している場合、全体制御処理１２１では、一体型拡張モードに対応したモード別制御処理１２２を起動し、同処理に対し、焦点Ｆを有する音響ビーム５１０をスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを一体化したスピーカアレイに出力させる旨の指示と、焦点Ｆの位置、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に関する情報を与える。
【００４１】
モード別制御処理１２２では、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号を音響ビーム信号処理部１１３−１に供給するための信号伝達経路を信号処理部１１０内に形成する。また、焦点Ｆおよびスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置関係に基づき、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの各スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）に与える各遅延オーディオ信号を得るための２ｍ個の遅延量および２ｍ個の窓関数値を算出する。そして、算出した遅延量および窓関数値を音響ビーム信号処理部１１３−１に設定する。音響ビーム信号処理部１１３−１では、この設定された遅延量および窓関数値を用いて、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号から２ｍ個の遅延オーディオ信号を生成し、加算器１１５−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）およびＤ／Ａ変換器１１６−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）を介してスピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）に与える。これにより、図１６に示すように、焦点Ｆを有する音響ビーム５１０がスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを一体化したスピーカアレイから出力され、焦点Ｆに仮想音源が形成される。
【００４２】
自動最適化ボタン３３１がＯＮである場合の動作は次の通りである。まず、全体制御処理１２１では、焦点Ｆを有する音響ビームを出力するのに最適なスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置を求める。この例では、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを一体化したスピーカアレイの真正面に焦点Ｆが位置するように、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの最適位置を求める。そして、全体制御処理１２１では、一体型拡張モードに対応したモード別制御処理１２２およびスピーカアレイ駆動処理１２３を起動する。その際、スピーカアレイ駆動処理１２３にスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの最適位置に関する情報を引き渡す。これによりスピーカアレイ駆動処理１２３は、図１７に例示するように、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを一体化したスピーカアレイが焦点Ｆを真正面に捉えるようにスピーカアレイ２２２Ｌまたは２２２Ｒを移動させる。また、全体制御処理１２１では、焦点Ｆを有する音響ビームをスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを一体化したスピーカアレイに出力させる旨の指示と、焦点Ｆの位置およびスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に関する情報をモード別制御処理１２２に与える。
【００４３】
これにより、モード別制御処理１２２では、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合と同様の手順により、焦点Ｆを有する音響ビームをスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒに出力させるための信号伝達経路の形成およびパラメータ算出処理が行われ、算出されたパラメータが音響ビーム信号処理部１１３−１に設定される。この結果、図１７に例示するように、焦点Ｆを有する音響ビーム５１０がスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを一体化したスピーカアレイから出力され、焦点Ｆに仮想音源が形成される。
【００４４】
以上、１個の仮想音源を形成する場合を例に説明したが、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを一体化したスピーカアレイにより複数個の仮想音源を形成することも勿論可能である。その場合、仮想音源の個数と同数の音響ビーム信号処理部１３１−ｋを使用し、それらに仮想音源形成のための音響ビームを得るための信号処理を行わせればよい。また、自動最適化ボタンがＯＮである場合には、２個のスピーカアレイを一体化したスピーカアレイが複数の仮想音源の位置の重心を真正面に捉えるようにスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの最適位置を定めればよい。
【００４５】
（５）分離型拡張モード
この分離型拡張モードでは、図１８に例示するように、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒが所定距離以上離れて配置された状態において、両者から同一焦点Ｆを有する２本の音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒを出力し、焦点Ｆの位置に仮想音源を形成する。ここで、焦点Ｆを通過した後の音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒの伝播範囲の間には、仮想音源の効果が発現せず、音がよく聴こえない非発現領域が生じる。そこで、分離型拡張モードでは、この非発現領域に音を行きわたらせるための補間用音響ビーム５１１Ｌａおよび５１１Ｒａをスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから出力する。この分離型拡張モードは、音声のよく聴こえる領域を一体型拡張モードよりもさらに広げることができる効果がある。
【００４６】
教師４は、このモードでの音声の提供を望む場合、分離型拡張型モードのモードボタン３２０をＯＮとし、座席指定エリア３０１およびセットボタン３３２のタッチ操作により、音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒの共通の焦点Ｆを配置する生徒５の座席を指定する。
【００４７】
この場合において自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合の動作は次の通りである。まず、全体制御処理１２１は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒ間の距離が分離型拡張モードとしての効果を得ることができる所定の閾値を越えているか否かを判断する。そして、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒ間の距離が閾値を越えていない場合には、全体制御処理１２１は、分離型拡張モードでの動作を拒否するメッセージを案内メッセージ表示エリア３０２に表示する。一方、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒ間の距離が閾値を越えている場合、全体制御処理１２１では、分離型拡張モードに対応したモード別制御処理１２２を起動し、同処理に対し、焦点Ｆを有する音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒと補間用音響ビーム５１１Ｌａおよび５１１Ｒａをスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒに出力させる旨の指示と、焦点Ｆの位置、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に関する情報を与える。
【００４８】
モード別制御処理１２２では、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号を音響ビーム信号処理部１１３−１〜１１３−４に供給するための信号伝達経路を信号処理部１１０内に形成する。そして、音響ビーム５１１Ｌをスピーカアレイ２２２Ｌから出力させるためのパラメータ設定処理を行う。このパラメータ設定処理では、焦点Ｆおよびスピーカアレイ２２２Ｌの位置関係に基づき、各スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜ｍ）に与える各遅延オーディオ信号を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を算出し、音響ビーム信号処理部１１３−１に設定する。また、音響ビーム５１１Ｒをスピーカアレイ２２２Ｒから出力させるためのパラメータ設定処理を行う。このパラメータ設定処理では、焦点Ｆおよびスピーカアレイ２２２Ｒの位置関係に基づき、各スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）に与える各遅延オーディオ信号を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を算出し、音響ビーム信号処理部１１３−２に設定する。
【００４９】
次に、焦点Ｆを通過した音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒの各伝播範囲に挟まれた非発現領域を求める。この非発現領域のうち焦点Ｆから所定距離内の領域を補間用音響ビーム５１１Ｌａおよび５１１Ｒａの到達目標領域と定める。そして、補間用音響ビーム５１１Ｌａをスピーカアレイ２２２Ｌから出力させるためのパラメータ設定処理を行う。このパラメータ設定処理では、到達目標領域およびスピーカアレイ２２２Ｌの位置関係に基づき、各スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜ｍ）に与える各遅延オーディオ信号を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を算出し、音響ビーム信号処理部１１３−３に設定する。また、補間用音響ビーム５１１Ｒａをスピーカアレイ２２２Ｒから出力させるためのパラメータ設定処理を行う。このパラメータ設定処理では、到達目標領域およびスピーカアレイ２２２Ｒの位置関係に基づき、各スピーカＳＰ−ｋ（ｋ＝ｍ＋１〜２ｍ）に与える各遅延オーディオ信号を得るためのｍ個の遅延量およびｍ個の窓関数値を算出し、音響ビーム信号処理部１１３−４に設定する。
【００５０】
以上の処理により、図１８に示すように、共通の焦点Ｆを有する音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒと、両音響ビーム間の非発現領域に音を提供する補間用音響ビーム５１１Ｌａおよび５１１Ｒａがスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒから出力され、焦点Ｆを中心とする扇形の領域に教師４の音声が伝えられる。
【００５１】
自動最適化ボタン３３１がＯＮである場合の動作には各種の態様が考えられる。ある好ましい態様では、全体制御処理１２１において、スピーカアレイ駆動処理１２３を駆動し、図１９に示すように、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを教室１の左端と右端に移動させ、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒ間の距離を最大にする。そして、全体制御処理１２１では、自動最適化ボタン３３１がＯＦＦである場合と同様、分離型拡張モードに対応したモード別制御処理１２２を起動し、同処理に対し、焦点Ｆを有する音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒと補間用音響ビーム５１１Ｌａおよび５１１Ｒａをスピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒに出力させる旨の指示と、焦点Ｆの位置、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの位置に関する情報を与えるのである。
【００５２】
この態様によれば、焦点Ｆと中心とする扇形の領域に教師４の音声を伝える場合においてその扇形の広がり角度を最大にすることができる。その反面、この態様は、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの配置された教室１の前方の壁の近くに焦点Ｆがある場合に、焦点Ｆにおける音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒの交差角度が大きくなり、非発現領域が大きくなるという欠点がある。そこで、図２０に例示するように、教室１の前方の壁から焦点Ｆまでの距離が短い場合には、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒ間の距離を短くし、一方、前掲図１９に示すように教室１の前方の壁から焦点Ｆまでの距離が長い場合には、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒ間の距離を長くするという具合に、焦点Ｆまでの距離に応じて両スピーカアレイ間の距離を調節してもよい。この態様によれば、焦点Ｆの位置によらず、常に最適な角度で音響ビーム５１１Ｌおよび５１１Ｒを交差させ、焦点Ｆ近傍の比較的広い範囲に教師４の音声を伝えることができる。
【００５３】
なお、以上の例では、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒの両方から補間用音響ビームの出力を行ったが、非発現領域が狭い場合には、一方のスピーカアレイのみから補間用音響ビームの出力を行ってもよい。
【００５４】
（６）全体拡声および聴感補正音響ビーム併用モード
このモードでは、図１５を参照して説明した全体拡声および音響ビーム併用モードと同様、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒにより、全体拡声音４０１と音響ビーム５００の両方を出力する。このモードにおいて、音響ビーム５００を提供する対象は難聴者である。このモードに対応したモード別制御処理１２２では、難聴者が教師４の音声をよく聴き取れるようするため、聴感補正部１１２を動作させ、Ａ／Ｄ変換器１１１の出力信号を全体拡声信号処理部１１４に供給するとともに、聴感補正部１１２の出力信号を音響ビーム信号処理部１１３−１に供給する信号伝達経路を形成する。聴感補正部１１２を利用する点を除けば、このモードの動作は、全体拡声および音響ビーム併用モードと同様である。
【００５５】
（７）スイートスポット向けステレオ再生モード
このモードでは、ＣＤ再生装置などから再生されるＬ、Ｒ２チャネルのデジタルオーディオ信号をデジタルオーディオインタフェース１１７により受け取り、教室１内においてそのステレオ再生を行う。
【００５６】
このステレオ再生に先立ち、図２１に例示するように、スピーカアレイ２２２Ｌおよび２２２Ｒを予め定められた適切な位置に移動させる。また、出力する音響ビームの本数に応じた個数の音響ビーム信号処理部１１３−ｋを動作させ、デジタルオーディオインタフェース１１７の出力信号の処理を行わせる。そして、Ｌチャネルのオーディオ信号をスピーカアレイ２２２Ｌから例えば３本の音響ビーム５２１Ｌ、５２２Ｌおよび５２３Ｌとして出力させる。また、Ｒチャネルのオーディオ信号をスピーカアレイ２２２Ｒから例えば音響ビーム５２０Ｒとして出力させる。ここで、音響ビーム５２０Ｒは、音響ビーム５２１Ｌ、５２２Ｌおよび５２３Ｌと交差するような向きに出力させる。また、各音響ビームが幅を広げつつ伝播するように、各音響ビームの元となる遅延オーディオ信号の遅延量の調整を行う。
【００５７】
このように各音響ビームの出力を行うと、音響ビーム５２１Ｌおよび５２０Ｒの各伝播範囲の共通部分であるエリアＡ１、音響ビーム５２２Ｌおよび５２０Ｒの各伝播範囲の共通部分であるエリアＡ２、音響ビーム５２３Ｌおよび５２０Ｒの各伝播範囲の共通部分であるエリアＡ３が教室１内に生じる。これらのエリアＡ１〜Ａ３は、ＬチャネルおよびＲチャネルの音声をバランスよく聴き取ることができるスイートスポットとなる。
【００５８】
なお、以上の例では、２チャネルのオーディオ信号に対応した音響ビームを２個のスピーカアレイから出力したが、３個以上のスピーカアレイを利用し、３チャネルのオーディオ信号に対応した音響ビームをそれらのスピーカアレイにより出力するようにしてもよい。
【００５９】
以上が本実施形態の動作の詳細である。本実施形態によれば、スピーカアレイをスライド式とし、スピーカアレイの位置に基づいて所望の音響ビームを得るための信号処理の制御を行うようにしたので、スピーカアレイが小規模なものであっても、部屋内の様々な場所に向けて最適な条件で音響ビームの放射を行うことができる。また、本実施形態は、スピーカアレイがスライド式であるため、例えば教師４が使用するマイク２１０との関係でハウリングを起こさないような位置にスピーカアレイを移動させることができるという利点もある。また、本実施形態によれば、スライド式のスピーカアレイを２個使用しているので、２個のうち最適な条件で音響ビームを出力可能なスピーカアレイに音響ビームを出力させることができる。また、２個のスピーカアレイを一体化した幅の広いスピーカアレイにより音響ビームを出力したり、あるいは２個のスピーカアレイから共通の焦点を有する２本の音響ビームと補間用音響ビームを出力し、音声の到達範囲を広げることができる。さらに本実施形態によれば、２個のスピーカアレイを用いてＬ、Ｒ２チャネルのステレオ再生音の音響ビームの出力を行い、Ｌ、Ｒ各チャネルの音声をバランス良く聴取することができるスイートスポットを教室１内に形成することができる。
【００６０】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明にはこれ以外にも他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
（１）レールにより支持するスピーカアレイの個数は、２個でなくてもよく、１個または３個以上であってもよい。
（２）上記実施形態では、部屋の前方の壁にスライド式のスピーカアレイを設けたが、部屋の側方の壁や後方の壁にも、同様なスライド式のスピーカアレイを設け、音響ビームの出力を行わせるようにしてもよい。
（３）スピーカアレイを手動により移動することができるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の一実施形態である音響再生システムが設置された教室を斜め上方から見た図である。
【図２】同教室を側方から見た図である。
【図３】同音響再生システムにおけるスピーカアレイの構成例を示す図である。
【図４】同音響再生システムにおけるスピーカアレイの他の構成例を示す図である。
【図５】同スピーカアレイにおけるスピーカの配置態様の例を示す図である。
【図６】同音響再生システムの構成を示すブロック図である。
【図７】同音響再生システムにおける操作表示装置の構成を示す平面図である。
【図８】同操作表示装置におけるモードボタンの表示態様を例示する図である。
【図９】同音響再生システムにおける全体拡声モードでの音響出力の態様を示す図である。
【図１０】同音響再生システムにおいて、全体拡声モードであり、かつ、自動最適化ボタンがＯＮである場合の音響出力の態様を示す図である。
【図１１】同音響再生システムにおける仮想音源モードでの音響出力の態様を示す図である。
【図１２】同音響再生システムにおいて、仮想音源モードであり、かつ、自動最適化ボタンがＯＮである場合の音響出力の態様を示す図である。
【図１３】同音響再生システムにおいて、仮想音源モードであり、仮想音源が複数ある場合の音響出力の態様を示す図である。
【図１４】同音響再生システムにおいて、仮想音源モードであり、仮想音源が複数あり、かつ、自動最適化ボタンがＯＮである場合の音響出力の態様を示す図である。
【図１５】同音響再生システムにおける全体拡声および音響ビーム併用モードでの音響出力の態様を示す図である。
【図１６】同音響再生システムにおける一体型拡張モードにおける音響出力の態様を示す図である。
【図１７】同音響再生システムにおいて、一体型拡張モードであり、かつ、自動最適化ボタンがＯＮである場合の音響出力の態様を示す図である。
【図１８】同音響再生システムにおける分離型拡張モードにおける音響出力の態様を示す図である。
【図１９】同音響再生システムにおいて、分離型拡張モードであり、かつ、自動最適化ボタンがＯＮである場合の音響出力の態様を示す図である。
【図２０】同音響再生システムにおいて、分離型拡張モードであり、かつ、自動最適化ボタンがＯＮである場合の音響出力の態様の他の例を示す図である。
【図２１】同音響再生システムにおけるスイートスポット向けステレオ再生モードにおける音響出力の態様を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１……教室、４……教師、５……生徒、１００……本体部、２１０……マイク、２２０……音響出力装置、２２１……レール、２２２Ｌ，２２２Ｒ……スピーカアレイ、ＳＰ−ｋ（ｋ＝１〜２ｍ）……スピーカ、１１０……信号処理部、１１１……Ａ／Ｄ変換器、１１２……聴感補正部、１１７……デジタルオーディオインタフェース、１１３−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）……音響ビーム信号処理部、１１４……全体拡声信号処理部、１２０……制御部、３００……操作表示装置、２２４……スピーカアレイ位置検出装置、２２３……スピーカアレイ駆動装置、１３０……メモリ部、１２１……全体制御処理、１２２……モード別制御処理、１２３……スピーカアレイ駆動処理、１３１……座席位置テーブル。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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