(57)【要約】【課題】  安定した音場制御効果を得ることが可能な音場制御装置を提供する。【解決手段】  室内空間制御フィルタ１００は、低音再生能力に優れた室内スピーカ１０１〜１０８を用いて、低域成分の信号について車室内全体、乗員全員に対する音場制御を行う。また、頭部近傍制御フィルタ２００は、中高域再生能力に優れた近傍スピーカ２０１〜２１６を用いて、中高域成分の信号について乗員３０１〜３０４それぞれに対する音場制御を行う。【選択図】  図１
2007019940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に設定された複数の受聴位置を全体的に囲む位置に配置された複数の第１スピーカと、
各受聴位置の近傍に配置された複数の第２スピーカと、
入力信号から低域ないし中低域成分の信号を抽出し、抽出された信号に音場制御のための信号処理を施して前記第１スピーカに供給する室内空間制御フィルタと、
前記入力信号から高域ないし中高域成分の信号を抽出し、抽出された信号に音場制御のための信号処理を施して前記第２スピーカに供給する近傍制御フィルタとを備えた音場制御装置。
【請求項２】
前記第２スピーカは各受聴位置に設けられた座席に設置されることを特徴とする、請求項１記載の音場制御装置。
【請求項３】
前記第２スピーカは各受聴位置上方の天井部分に設置されることを特徴とする、請求項１記載の音場制御装置。
【請求項４】
前記近傍制御フィルタは、各受聴位置に対して入力信号の目標方向とは反対の方向に設置された第２スピーカに供給される信号に対しては、音場制御のための信号処理を行わないことを特徴とする、請求項１記載の音場制御装置。
【請求項５】
前記室内空間制御フィルタは、全ての受聴位置に対して入力信号の目標方向とは反対の方向に設置された第１スピーカに供給される信号に対しては、音場制御のための信号処理を行わないことを特徴とする、請求項１記載の音場制御装置。
【請求項６】
前記近傍制御フィルタは、他の受聴位置近傍の第２スピーカの影響を考慮することなく、各受聴位置における音場を当該受聴位置近傍の第２スピーカを用いて個別に行うことを特徴とする、請求項１記載の音場制御装置。
【請求項７】
前記室内空間制御フィルタは、前記第１スピーカからの再生音に関して、全ての受聴位置において等しい音像定位効果が得られるように音場制御を行うことを特徴とする、請求項１記載の音場制御装置。
【請求項８】
前記第２スピーカは、前記第１スピーカよりも小型のスピーカであることを特徴とする、請求項１記載の音場制御装置。
【請求項９】
請求項１記載の音場制御装置を備えた車両であって、前記受聴位置が車両の座席位置であることを特徴とする、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場制御装置に関し、より特定的には、複数のスピーカで音響信号を再生すすることによって音場を制御する音場制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル技術の進歩とマルチチャンネルコンテンツの普及により、複数のスピーカで仮想的な音源を作り出す音場制御装置が開発されている。一般的な音場制御装置として、図９に示す音場制御装置が知られている。図９は、一般的な従来の音場制御装置の構成例を示す図である。図９において、当該音場制御装置は、フィルタ７０１〜７０４、加算器７０５および７０６、スピーカ７０７および７０８を備える。当該音場制御装置は、受聴者７００の前方にある２チャンネル（ＬｃｈおよびＲｃｈ）のスピーカ７０７および７０８から音場制御した音響信号を再生することで、受聴者７００の後方に仮想的な音源（仮想音源７０９および７１０）を作り出す装置である。なお、図９に示す音場制御装置は、受聴者７００の両耳を制御点７００Ｒおよび７００Ｌとして、制御を行っている。また、図９において、スピーカ７０７から制御点７００Ｒおよび７００Ｌまでの伝達特性をＣ１１およびＣ１２と、スピーカ７０８から制御点７００Ｒおよび７００Ｌまでの伝達特性をＣ２１およびＣ２２と、仮想音源７０９から制御点７００Ｒおよび７００Ｌまでの目標伝達特性をＤ１１およびＤ１２と、仮想音源７１０から制御点７００Ｒおよび７００Ｌまでの目標伝達特性をＤ２１およびＤ２２とする。
【０００３】
図９において、Ｒｃｈの信号は、フィルタ７０１および７０２にそれぞれ入力される。フィルタ７０１は、入力されたＲｃｈの信号を所定のフィルタ特性（フィルタ係数をＨ１１とする）に基づいて信号処理して、加算器７０５に出力する。フィルタ７０２は、入力されたＲｃｈの信号を所定のフィルタ特性（フィルタ係数をＨ１２とする）に基づいて信号処理して、加算器７０６に出力する。同様にＬｃｈの信号は、フィルタ７０３およびフィルタ７０４にそれぞれ入力される。フィルタ７０３は、入力されたＬｃｈの信号を所定のフィルタ特性（フィルタ係数をＨ２１とする）に基づいて信号処理して、加算器７０５に出力する。フィルタ７０４は、入力されたＬｃｈの信号を所定のフィルタ特性（フィルタ係数をＨ２２とする）に基づいて信号処理して、加算器７０６に出力する。加算器７０５および７０６で加算された各信号は、スピーカ７０７および７０８に入力され、スピーカ７０７および７０８においてそれぞれ再生される。
【０００４】
ここで、仮想音源７０９および７１０から音響信号が再生されているように受聴者７００に聴こえるためには、上記フィルタ係数（Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、およびＨ２２）を、数式（１）を満足するように設定すればよい。
【数１】
2007019940.tif 000003
そして、数式（１）より、各フィルタ係数は数式（２）に示す関係式で表現される。
【数２】
2007019940.tif 000004
このように数式（２）に示すフィルタ係数をフィルタ７０１〜７０４に設定することで、受聴者７００はスピーカ７０７および７０８から再生される音が仮想音源７０９および７１０から再生されているように聴くことができる。以上の説明が伝達特性を用いた一般的な音場制御装置の基本原理である。
【０００５】
上述の基本原理を応用して、図１０に示すような音場制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。図１０は、従来の音場制御装置の他の構成例を示す図である。図１０に示す音場制御装置は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ７１５およびＨＰＦ７１６）とローパスフィルタ（ＬＰＦ７１１およびＬＰＦ７１２）とにおいて、入力されるＲｃｈおよびＬｃｈの信号を高域の周波数成分（以下、高域成分とする）と低域の周波数成分（以下、低域成分とする）とにそれぞれ分割する。ＲｃｈおよびＬｃｈの各低域成分の信号は、上述した図９に示す音場制御措置と同様にフィルタ７０１〜７０４においてそれぞれ音場制御が行われる。フィルタ７０１〜７０４において音場制御された各信号は、加算器７０５および７０６で加算され、ＬＰＦ７１３および７１４を介してレベル調整器７１９および７２０にそれぞれ入力される。一方、ＲｃｈおよびＬｃｈの各高域成分の信号は、ディレイ７１７および７１８において位相がそれぞれ調整され、レベル調整器７２１および７２２にそれぞれ入力される。そして、レベル調整器７１９および７２０において、低域成分の信号のレベルが適宜調整される。レベル調整器７２１および７２２において、高域成分の信号レベルが適宜調整される。当該調整された各信号は加算器７２３および７２４で加算され、スピーカ７０７および７０８においてそれぞれ再生される。つまり、図１０に示す音場制御装置は、低域成分の信号のみ音場制御を行っている装置である。
【０００６】
このように、図１０で示す音場制御装置では、低域成分の信号のみ音場制御を行い、高域成分の信号は位相およびレベルだけ調整することで、高域成分の信号の制御にかかる演算量を削減している。これは、高域ほど制御点数、スピーカ数、およびそれに伴うフィルタ数が多数必要となり、演算量が膨大になることに基づくものである。
【０００７】
次に他の従来例として、図１１に示すような音場制御装置が提案されている（例えば特許文献２参照）。図１１は、従来の音場制御装置の他の構成例を示す図である。図１１に示す音場制御装置の構成は、上述した図９の音場制御装置と同じであるが、スピーカ７０７および７０８が受聴者７００の後方に設置されている点で異なる。つまり、図１１に示す音場制御装置では、仮想音源７０９および７１０が受聴者７００の前方から聴こえるようにするものである。図１１に示す音場制御装置では、受聴者７００の前方にスピーカを設置するのが困難な場所（例えば車両内など）において、例えば着座しているシートにスピーカ７０７および７０８を設置することを狙いとしている。
【特許文献１】特開平０５−２９２６００号公報
【特許文献２】特開２００４−１３５０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１０に示す音場制御装置は、高域成分の信号に対して伝達特性に基づく音場制御を行っていない。したがって、高域成分の音が仮想音源から再生されているようには聴こえず、理想的な音場制御効果は望めないという問題があった。
【０００９】
また、図１１に示す音場制御装置においては、スピーカ７０７および７０８と仮想音源との前後方向が異なる。これは図９に示す音場制御装置の場合でも同じである。つまり、スピーカ７０７および７０８で再生される音の波面は、仮想音源７０９および７１０が再生すべき波面と全く逆の波面となってしまう。これにより、制御点が受聴者７００の両耳から少しでもずれると制御誤差が大きくなり、音場制御効果が悪くなる。スピーカ７０７および７０８と仮想音源との前後方向が異なることで、音場制御効果が得られる制御点の範囲が受聴者７００の両耳の各１点ずつに絞られることとなる。これは、高域成分の信号を制御する場合において特に顕著である。したがって、図９および図１１に示す音場制御装置では、特に高域成分において十分な音場制御効果を得ることが困難であった。
【００１０】
さらに、図１１に示す音場制御装置では、スピーカ７０７および７０８がシートに設置され、スピーカ７０７および７０８から制御点とする受聴者７００の両耳までの距離が近い。このため、受聴者７００の動きなどが制御点のずれに大きく影響してしまう。そこで、上記特許文献２に開示された音場制御装置では、これを解決するためにセンサで受聴者７００の頭部の動きを検出して補正している。しかし、そのための演算量あるいはメモリ量が増加するという問題があった。また、受聴者７００の頭部の動きを検出して補正を行うまでの時間遅れが高域成分ほど効果劣化の原因となってしまい、結局、上記問題を改善にならない。
【００１１】
また、図９〜図１１に示す音場制御装置では、スピーカから制御点７００Ｒおよび７００Ｌまでの各伝達特性に乱れがある場合には、その乱れた周波数において上記フィルタ係数（Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、およびＨ２２）が十分に求まらず、上記音場制御効果が十分に得られないという問題があった。なお、以上の問題は、通常のリスニングルームでも問題であるが、特に自動車内などの狭い空間では顕著な問題であった。また、上述した従来の音場制御装置では、複数の受聴者に対して同時に同じ音場制御効果をもたらすときの解決策も示されていない。
【００１２】
それ故、本発明の目的は、安定した音場制御効果を得ることが可能な音場制御装置を提供することを目的とする。またさらに、複数の受聴者に対して同時に同じ音場制御効果を生じさせることが可能な音場制御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】
【００１３】
第１の発明は、音場制御装置であって、室内に設定された複数の受聴位置を全体的に囲む位置に配置された複数の第１スピーカと、各受聴位置の近傍に配置された複数の第２スピーカと、入力信号から低域ないし中低域成分の信号を抽出し、抽出された信号に音場制御のための信号処理を施して第１スピーカに供給する室内空間制御フィルタと、入力信号から高域ないし中高域成分の信号を抽出し、抽出された信号に音場制御のための信号処理を施して第２スピーカに供給する近傍制御フィルタとを備える。
【００１４】
第２の発明は、上記第１の発明において、第２スピーカは各受聴位置に設けられた座席に設置されることを特徴とする。
【００１５】
第３の発明は、上記第１の発明において、第２スピーカは各受聴位置上方の天井部分に設置されることを特徴とする。
【００１６】
第４の発明は、上記第１の発明において、近傍制御フィルタは、各受聴位置に対して入力信号の目標方向とは反対の方向に設置された第２スピーカに供給される信号に対しては、音場制御のための信号処理を行わないことを特徴とする。
【００１７】
第５の発明は、上記第１の発明において、室内空間制御フィルタは、全ての受聴位置に対して入力信号の目標方向とは反対の方向に設置された第１スピーカに供給される信号に対しては、音場制御のための信号処理を行わないことを特徴とする。
【００１８】
第６の発明は、上記第１の発明において、近傍制御フィルタは、他の受聴位置近傍の第２スピーカの影響を考慮することなく、各受聴位置における音場を当該受聴位置近傍の第２スピーカを用いて個別に行うことを特徴とする。
【００１９】
第７の発明は、上記第１の発明において、室内空間制御フィルタは、第１スピーカからの再生音に関して、全ての受聴位置において等しい音像定位効果が得られるように音場制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
第８の発明は、上記第１の発明において、第２スピーカは、第１スピーカよりも小型のスピーカであることを特徴とする。
【００２１】
第９の発明は、音場制御装置を備えた車両であって、受聴位置が車両の座席位置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、室内空間制御フィルタが位相変化が少ない低域ないし中低域成分の信号を音場制御することにより、複数の受聴位置全てを対象とした安定的な音場制御を行うことができる。また、頭部近傍制御フィルタが受聴者の近傍にある第２スピーカを用いて音場制御を行うことにより、スピーカから受聴位置までの距離が遠いほど位相が変化しやすい高域ないし中高域成分の信号に対して、安定的な音場制御を行うことができる。つまり、本発明によれば、全周波数帯域で安定した音場制御が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施形態）
図１を参照して、本発明における実施形態に係る音場制御装置について説明する。図１は、本発明における実施形態に係る音場制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、当該音場制御装置は、室内空間制御フィルタ１００、室内スピーカ１０１〜１０８、頭部近傍制御フィルタ２００、および近傍スピーカ２０１〜２１６を備える。なお、図１においては、本実施形態に係る音場制御装置が例えば自動車の車室３００に搭載されるとする。また当該車室３００内には、乗員３０１〜３０４が乗車しているとする。
【００２４】
図１において、音響信号が室内空間制御フィルタ１００および頭部近傍制御フィルタ２００にそれぞれ入力される。音響信号としては、例えば５ｃｈの信号（センター信号、フロントＲ信号、フロントＬ信号、サラウンドＲ信号、サラウンドＬ信号）とする。なお、入力される音響信号は、５ｃｈの信号に限定されず、２ｃｈ以上のマルチチャンネルの信号であってもよい。
【００２５】
室内空間制御フィルタ１００は、入力された音響信号のうち低域成分の音響信号を信号処理して音場制御を行う。そして、室内空間制御フィルタ１００は、入力された音響信号を出力先である室内スピーカ１０１〜１０８に対して個別に音場制御をした信号を出力すする。室内空間制御フィルタ１００で音場制御された音響信号は、室内スピーカ１０１〜１０８において再生される。また、室内スピーカ１０１〜１０８は、乗員３０１〜３０４に対して比較的離れた位置の車室３００に設置されている。つまり、室内スピーカ１０１〜１０８は、当該室内スピーカ１０１〜１０８から再生された音のレベルが乗員３０１〜３０４に対して大きく減衰すること無くおよそ一様に届くような位置に設置されている。具体的には、例えばドア、フロントコンソール、およびリヤトレイなどカーオーディオの一般的な位置に設置される。このように室内空間制御フィルタ１００は、車内全体の広い空間を対象として、つまり乗員３０１〜３０４全員を対象として、仮想音源を作り出す音場制御を行う。
【００２６】
頭部近傍制御フィルタ２００は、入力された音響信号のうち高域成分の音響信号を信号処理して音場制御を行う。そして、頭部近傍制御フィルタ２００は、入力された音響信号を出力先である室内近傍スピーカ２０１〜２１６に対して個別に音場制御をした信号を出力する。頭部近傍制御フィルタ２００で音場制御された音響信号は、近傍スピーカ２０１〜２１６において再生される。また、近傍スピーカ２０１〜２１６は、乗員３０１〜３０４の近傍に設置される。具体的には、近傍スピーカ２０１〜２０４は乗員３０１の近傍に、近傍スピーカ２０５〜２０８は乗員３０３の近傍に、近傍スピーカ２０９〜２１２は乗員３０２の近傍に、近傍スピーカ２１３〜２１６は乗員３０４の近傍にそれぞれ設置される。つまり、近傍スピーカ２０１〜２０４は、大きな再生音のレベルを必要とせず、他の乗員３０２〜３０４へ漏れていく音のレベルも小さくすることができる位置に配置される。換言すれば、近傍スピーカ２０１〜２０４は、当該近傍スピーカ２０１〜２０４から再生された音のレベルが近傍の乗員３０１のみにおよそ一様に届く位置に設置される。近傍スピーカ２０５〜２０８、近傍スピーカ２０９〜２１２、および近傍スピーカ２１３〜２１６についても同様である。具体的には、近傍スピーカ２０１〜２１６は、例えば天井、ヘッドレスト、または乗員座席に設置される。このように頭部近傍制御フィルタ２００は、乗員３０１〜３０４の各頭部近傍のみの空間を対象として入力された音響信号を乗員ごとに個別に制御する。つまり、頭部近傍制御フィルタ２００は、乗員３０１〜３０４それぞれに対して、個別に仮想音源を作り出す音場制御を行う。
【００２７】
次に、図２を参照して、室内空間制御フィルタ１００および頭部近傍制御フィルタ２００の制御処理についてさらに詳しく説明する。ここでは、音響信号としてセンター信号が入力されたとする。そして、本発明に係る音場制御装置が入力されたセンター信号を制御して仮想音源５０１および５０２を作り出すとする。図２は、仮想音源５０１および５０２を作り出すときの本発明に係る音場制御装置の構成例を示すブロック図である。図２において、室内空間制御フィルタ１００は、ローパスフィルタ１５０（以下、ＬＰＦ１５０とする）およびフィルタ１３１〜１３８を有する。また、頭部近傍制御フィルタ２００は、ハイパスフィルタ２５０（以下、ＨＰＦ２５０とする）およびフィルタ２３１〜２３８を有する。
【００２８】
なお、近傍スピーカにおいては、仮想音源５０１および５０２を作り出す音場制御に用いる近傍スピーカ（近傍スピーカ２０１、２０２、２０５、２０６、２０９、２１０、２１３、および２１４）のみを図示している。これは、特開２００４−６４７３９号公報に開示されているが、センター信号を制御する場合において仮想音源５０１および５０２を乗員３０１〜３０４の前方に安定的に定位させるためである。詳細については、後述する。
【００２９】
入力されたセンター信号は、室内空間制御フィルタ１００内のＬＰＦ１５０と、頭部近傍制御フィルタ２００内のＨＰＦ２５０にそれぞれ入力される。ＬＰＦ１５０は、センター信号の周波数成分のうち低域成分を通過させる。また、ＨＰＦ２５０は、センター信号の周波数成分のうち高域成分を通過させる。つまり、センター信号は、ＬＰＦ１５０およびＨＰＦ２５０によって低域成分の信号および高域成分の信号に分割される。
【００３０】
ＬＰＦ１５０を通過した低域成分の信号は、フィルタ１３１〜１３８にそれぞれ入力される。フィルタ１３１は、入力される低域成分の信号を予め設定されたフィルタ係数に基づいて信号処理を行い、室内スピーカ１０１へ出力する。そして、室内スピーカ１０１は、フィルタ１３１で音場制御された低域成分の信号を再生する。なお、ここでは、フィルタ１３１〜１３８はそれぞれ個別のフィルタ係数が予め設定されているとする。そして、フィルタ１３１と同様に、フィルタ１３２は室内スピーカ１０２へ、フィルタ１３３は室内スピーカ１０７へ、フィルタ１３４は室内スピーカ１０８へ、フィルタ１３５は室内スピーカ１０３へ、フィルタ１３６は室内スピーカ１０６へ、フィルタ１３７は室内スピーカ１０４へ、フィルタ１３８は室内スピーカ１０５へ、それぞれ設定されたフィルタ係数に基づいて信号処理を行い、低域成分の信号を出力する。
【００３１】
ＨＰＦ２５０を通過した高域成分の信号は、フィルタ２３１〜２３８にそれぞれ入力される。フィルタ２３１は、入力される高域成分の信号を予め設定されたフィルタ係数に基づいて信号処理を行い、近傍スピーカ２０１へ出力する。そして、近傍スピーカ２０１は、フィルタ２３１で音場制御された高域成分の信号を再生する。なお、ここでは、フィルタ２３１〜２３８はそれぞれ個別のフィルタ係数が予め設定されているとする。そして、フィルタ２３１と同様に、フィルタ２３２は近傍スピーカ２０２へ、フィルタ２３３は近傍スピーカ２０９へ、フィルタ２３４は近傍スピーカ２１０へ、フィルタ２３５は近傍スピーカ２０５へ、フィルタ２３６は近傍スピーカ２０６へ、フィルタ２３７は近傍スピーカ２１３へ、フィルタ２３８は近傍スピーカ２１４へ、それぞれ設定されたフィルタ係数に基づいて信号処理を行い、高域成分の信号を出力する。
【００３２】
ここで、フィルタ１３１〜１３８およびフィルタ２３１〜２３８に設定される各フィルタ係数は、例えば特開２００４−６４７３９号公報に開示される方法によって求められる。つまり、仮想音源から乗員３０１〜３０４の各制御点までの目標とする伝達特性（目標伝達特性）と、音場制御に使用する各スピーカ（室内スピーカ１０１〜１０８および近傍スピーカ２０１〜２１６）から各制御点までの伝達特性とを設定することにより算出される。また、ＭＩＮＴ法（例えば、参考文献「Ｍ．  Ｍｉｙｏｓｈｉ  ａｎｄ  Ｋａｎｅｄａ、  ”Ｉｎｖｅｒｓｅ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  ｒｏｏｍ  ａｃｏｕｓｔｉｃｓ”、  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ａｃｏｕｓｔ．  Ｓｐｅｅｃｈ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ．  ＡＳＳＰ−３６（２）、  １４５−１５２  （１９８８）」）では、制御点数＋１個のスピーカで音場制御することが説明されている。また一般に、少なくとも、制御点の数と同数以上のスピーカがあれば、当該スピーカで音場制御する上記フィルタ係数が求まることが知られている。また、上記目標伝達特性は、ある目標とする部屋（例えば理想的なリスニングルーム）に設置されているセンタースピーカ（仮想音源）を想定した特性としてもよい。
【００３３】
ここで、図３〜図５を参照して、入力される音響信号を低域成分と高域成分とに分割している理由について説明する。図３は室内スピーカ１０２から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図である。図４は室内スピーカ１０７から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図である。図５は近傍スピーカ２０２から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図である。
【００３４】
室内スピーカ１０１〜１０８としては、上述したように、例えばドアなどに設置されるので、大口径のスピーカを用いることができる。したがって、室内スピーカ１０１および１０２の伝達特性は、例えば図３および図４に示すように、低域において十分にレベルが大きく、比較的平坦な特性とすることができる。しかしながら、図３および図４に示す伝達特性の中域から高域にかけては、特性の乱れが大きく、レベルが急激に下がっている周波数が多数存在している。したがって、上述した室内空間制御フィルタ１００内のフィルタ１３１〜１３８において全周波数帯域を制御させようとすると、上記中高域の特性の乱れを考慮した補正が必要となる。これにより、フィルタ１３１〜１３８において得られるべきフィルタ特性がかなり複雑な特性になってしまう。その結果、音質に悪影響を与える可能性が極めて高くなる。また、フィルタ特性が複雑になることで当該フィルタ特性を得るために設定されるフィルタ係数自体も複雑になり、フィルタ係数そのものが求められない場合もある。したがって、室内空間制御フィルタ１００内のフィルタ１３１〜１３８において制御する周波数範囲を低域に限定すれば、伝達特性の乱れが少なく、フィルタ特性および当該フィルタ特性を得るためのフィルタ係数も簡易なものとなる。これにより、安定的な音場制御を行うことが可能となる。
【００３５】
また、上述したように、音場制御した音響信号が再生されるスピーカから制御点までの距離が遠いほど、高域の周波数において位相の変化が激しく、音場制御が困難になるという問題がある。したがって、室内空間制御フィルタ１００において低域の周波数成分のみ音場制御を行えば、音場制御した音響信号が再生されるスピーカから制御点までの距離が遠くても、位相変化が緩やかであり、全ての乗員３０１〜３０４に対して音場制御を行うことは比較的容易となる。これにより、安定的な音場制御を行うことが可能となる。
【００３６】
一方、近傍スピーカ２０１〜２１６は例えば天井などに設置されるので、設置スペースの制限により比較的、小口径のスピーカが用いられることとなる。したがって、近傍スピーカ２０１の伝達特性は、例えば図５に示すような特性となる。具体的に図５に示す伝達特性は、３００Ｈｚ以下の低域でレベルが下がっている。逆に３００Ｈｚ以上の中高域では特性の乱れが少なく比較的平坦な特性である。したがって、頭部近傍制御フィルタ２００内のフィルタ２３１〜２３８において制御する周波数範囲を中高域に限定すれば、伝達特性の乱れが少なく、フィルタ特性および当該フィルタ特性を得るためのフィルタ係数も簡易なものとなる。その結果、安定的な音場制御を行うことが可能となる。
【００３７】
また、乗員３０１〜３０４の後方の近傍スピーカ（近傍スピーカ２０３および２０４、２０７および２０８、２１１および２１２、２１５および２１６）を用いた場合、仮想音源５０１および５０２が再生すべき波面と全く逆の波面となってしまう。そして、制御点が設定点（例えば乗員の両耳）を少しでもずれると制御誤差が大きくなる。つまり、上記後方の近傍スピーカと仮想音源５０１および５０２との前後方向が異なることで、音場制御効果が得られる制御点の範囲が設定点だけに絞られることとなる。これにより、安定的に音場制御効果が得られない。これは、特に高域成分の音響信号に対して顕著である。したがって、図２では、仮想音源５０１および５０２に対して同方向の近傍スピーカ（近傍スピーカ２０１および２０２、２０５および２０６、２０９および２１０、２１３および２１４）を音場制御に用いている。これにより、音場制御を行う近傍スピーカから再生される音の波面を仮想音源の方向と合わせることができる。その結果、音場制御効果が得られる制御点の取り得る範囲が広がり、安定した音場制御が可能となる。
【００３８】
また、例えば乗員３０１では近傍スピーカ２０１および２０２が近傍に設置されている。これに対し、近傍スピーカ２０５〜２０６、２０９〜２１０、および２１３〜２１４は近傍スピーカ２０１および２０２に対して乗員３０１から離れた位置に設置されている。このため、近傍スピーカ２０５〜２０６、２０９〜２１０、および２１３〜２１４から漏れてくる再生音は、近傍スピーカ２０１および２０２からの再生音のレベルと比較して無視できるレベルとなる。つまり、乗員から離れた位置に設置された近傍スピーカからの再生音は無視することができ、乗員３０１の各制御点である耳元の範囲のみ制御するようにフィルタ係数を求めればよいため、極めて簡単にかつ安定した音場制御を行うことが可能となる。
【００３９】
また、頭部近傍制御フィルタ２００は、乗員３０１〜３０４それぞれの近傍に設置された近傍スピーカを用いて音場制御を行っている。つまり、近傍スピーカと各制御点までの距離が近いので、高域成分の信号の位相変化が緩やかである。その結果、設定されるフィルタ係数も簡易化され、演算量が低減する。
【００４０】
以上のように、本実施形態に係る音場制御装置は、室内空間制御フィルタ１００において低音再生能力に優れた室内スピーカ１０１〜１０８を利用して、低域成分の信号について車室内全体、乗員全員に対する音場制御を行う。また、本実施形態に係る音場制御装置は、頭部近傍制御フィルタ２００において中高域再生能力に優れた近傍スピーカ２０１〜２１６を利用して、中高域成分の信号について乗員３０１〜３０４それぞれに対する音場制御を行う。これにより、全周波数帯域で精度がよく、安定した音場制御効果を得ることができる。
【００４１】
また、頭部近傍制御フィルタ２００においては、乗員３０１〜３０４のうち、１人ずつをそれぞれ音場制御の対象としている。つまり、例えば図２においては、スピーカ２０１および２０２は、乗員３０１のみを対象とする音場制御を行えばよい。これにより、複数の乗員を音場制御の対象するときと比較して演算量を低減させることができる。
【００４２】
なお、上述では、フィルタ１３１〜１３８およびフィルタ２３１〜２３８の各フィルタ係数はそれぞれ個別に設定されるとしたが、これに限定されない。例えば、音場制御を行うスピーカが、乗員に対して同等の距離で対称な位置などに設置されていれば、フィルタ係数が共通するフィルタが存在する場合がある。この場合、当該共通するフィルタ係数を有するフィルタを共有して音響信号を制御してもよい。つまり、フィルタを共通化することができれば、音場制御を行うスピーカ（室内スピーカ１０１〜１０８および近傍スピーカ２０１〜２１６）１つ１つに対してフィルタを設ける必要がなくなり、結果的に使用するフィルタ数を削減することができる。
【００４３】
また、上述では、音響信号としてセンター信号が入力されるとし、仮想音源５０１および５０２を作り出す音場制御を説明したが、フロントＲ信号、フロントＬ信号、サラウンドＲ信号、サラウンドＬ信号が入力される場合においても音場制御を行うものでもよいことはいうまでもない。図６はフロントＲ信号を入力とし、仮想音源５０３および５０４を作り出す音場制御装置の構成例を示すブロック図である。基本的には、上述したセンター信号を音場制御する場合と考え方は同じである。ここでは、仮想音源５０３〜５０４を乗員３０１〜３０４の右側に作り出すとする。このとき、頭部近傍制御フィルタ２００は、近傍スピーカ２０１〜２０３、２０５〜２０７、２０９〜２１１、および２１３〜２１５を音場制御を行う近傍スピーカとして用いる。つまり、制御に必要なスピーカは、仮想音源の方向と同方向にあるスピーカである。そして、入力される音響信号のチャンネルに応じて、制御に必要な最適なスピーカを用いる。
【００４４】
ここで、例えば、近傍スピーカ２０３が天井に設置されているとして当該近傍スピーカ２０３から乗員３０１までの伝達特性は図７に示す伝達特性となる。図７は、近傍スピーカ２０３から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図である。図７において、上述した図５に示す伝達特性と同等以上に、中高域の特性が平坦化しており、高域成分の音場制御に有利になることが理解できる。また、近傍スピーカ２０３をヘッドレストに設置されているとして当該近傍スピーカから乗員３０１までの伝達特性は図８に示す特性となる。図８は、近傍スピーカ２０３から乗員３０１までの伝達特性を示す図である。図８に示す伝達特性から、ヘッドレストに近傍スピーカ２０３が設置されても、上述した図５に示す伝達特性と同等以上に、中高域の特性が平坦化しており、高域成分の音場制御に有利になることが理解できる。また、フロントＬ信号、サラウンドＬ信号、およびサラウンドＲ信号についても同様に、目標とする仮想音源と同方向の近傍スピーカを使用すればよい。なお、図１、図２、および図６では、近傍スピーカを各乗員３０１〜３０４に対してそれぞれ同数ずつ設置しているが、これに限定されない。例えば、あまり乗員が乗車する機会が少ない後部座席において、近傍スピーカ（２０５〜２０８、２１３〜２１６）の設置する数をコスト面を考慮して適宜削減してもよい。
【００４５】
また、上述では、室内スピーカ１０１〜１０８を全て使用するとしたが、これに限定されない。入力される音響信号のチャンネルに応じて、仮想音源の方向および目標伝達特性を考慮し、音場制御に必要な最適な室内スピーカを用いればよい。例えば、図２において、乗員３０１〜３０４全員から見て仮想音源５０１および５０２と反対方向の室内スピーカ１０４および１０５を省略してもよい。このとき、室内スピーカ１０４および１０５の再生音を音場制御するフィルタ１３７および１３８を省略してもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、自動車の車室３００に搭載されるとして説明したが、これに限定されない。例えば一般のリスニングルームなどであっても適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る音場制御装置は、全周波数帯域で精度がよく、安定した音場制御効果を得ることが可能なオーディオ機器、カーオーディオ機器などにも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明における実施形態に係る音場制御装置の構成を示すブロック図
【図２】仮想音源５０１および５０２を作り出すときの本発明に係る音場制御装置の構成例を示すブロック図
【図３】室内スピーカ１０２から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図
【図４】室内スピーカ１０７から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図
【図５】近傍スピーカ２０２から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図
【図６】フロントＲ信号を入力とし、仮想音源５０３および５０４を作り出す音場制御装置の構成例を示すブロック図
【図７】天井に設置された近傍スピーカ２０３から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図
【図８】ヘッドレストに設置された近傍スピーカ２０３から乗員３０１までの伝達特性の一例を示す図
【図９】一般的な従来の音場制御装置の構成例を示す図
【図１０】従来の音場制御装置の他の構成例を示す図
【図１１】従来の音場制御装置の他の構成例を示す図
【符号の説明】
【００４９】
１００  室内空間制御フィルタ
１０１〜１０８  室内スピーカ
２００  頭部近傍制御フィルタ
２０１〜２１６  近傍スピーカ
３００  車室
３０１〜３０４  乗員
１５０  ＬＰＦ
２５０  ＨＰＦ
１３１〜１３８、２３１〜２３８  フィルタ
５０１〜５０４  仮想音源
【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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