(57)【要約】【課題】  スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備え、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、マスク信号を適切に制御して、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置を提供する。【解決手段】  音響再生装置は、指向性制御部が、第１フィルタ回路と第２フィルタ回路と、第１加算器と、第２加算器と、マスク信号を出力するマスキング回路と、周囲雑音特性をマスキング回路に出力する周囲雑音検出回路と、を含み、周囲雑音検出回路が出力する周囲雑音信号の音量レベルおよび周波数スペクトルに応じて、第１マスク信号および第２マスク信号の出力レベルおよび周波数スペクトルを変更するように制御する。【選択図】  図１
2013073016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１スピーカー取付部および第２スピーカー取付部を含むキャビネット部と、該第１スピーカー取付部に取り付ける第１スピーカーと、該第２スピーカー取付部に取り付ける第２スピーカーと、該第１スピーカーおよび該第２スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、該指向性制御部に接続するマイクロホンと、を備え、
該指向性制御部が、第１音声信号をフィルタ処理する第１フィルタ回路と、第２音声信号をフィルタ処理する第２フィルタ回路と、該第１音声信号と該第２フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第１加算器と、該第２音声信号と該第１フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第２加算器と、該第１音声信号および該第２音声信号を入力して第１マスク信号および第２マスク信号を出力するマスキング回路と、該マイクロホンからの入力信号および該第１加算器ならびに該第２加算器との出力から周囲雑音信号を生成して周囲雑音特性を該マスキング回路に出力する周囲雑音検出回路と、を含み、
該マスキング回路が、該周囲雑音検出回路が出力する該周囲雑音信号の音量レベルおよび周波数スペクトルに応じて、該第１マスク信号および該第２マスク信号の出力レベルおよび周波数スペクトルを変更するように制御して、該第１マスク信号および該第２マスク信号を該第１音声信号または該第２音声信号に加算する、
音響再生装置。
【請求項２】
前記指向性制御部の前記マスキング回路が、雑音発生回路と、前記第１音声信号および前記第２音声信号ならびに前記周囲雑音信号の周波数特性を分析する分析部と、該分析部の出力を受けて該雑音発生回路の出力信号をフィルタ処理するマスクフィルタ部と、該マスクフィルタ部の出力信号である前記第１マスク信号および前記第２マスク信号を該第１音声信号または該第２音声信号に加算するマスク信号加算部と、を含み、前記周囲雑音検出回路が、前記第１加算器ならびに前記第２加算器との出力をそれぞれフィルタ処理する第３フィルタ回路および第４フィルタ回路と、該マイクロホンからの入力信号から該第３フィルタ回路の出力信号及び該第４フィルタ回路の出力信号を位相反転して加算する第３加算器と、該第３加算器の出力をフィルタ処理して該マスキング回路の該分析部に出力する第５フィルタ回路と、を含む、
請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
前記指向性制御部が、前記周囲雑音検出回路の前記周囲雑音信号の出力レベルに応じて前記第１加算器ならびに前記第２加算器の出力レベルをそれぞれ制御して前記第１スピーカーならびに前記第２スピーカーに出力信号を出力する出力レベル調整回路をさらに含み、
該周囲雑音信号が大きくなると、該出力レベル調整回路が、該第１加算器ならびに該第２加算器の出力レベルを大きくするように制御するとともに、前記マスキング回路が、前記第１マスク信号および前記第２マスク信号の出力レベルを小さくするように制御する、
請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項４】
前記指向性制御部の前記出力レベル調整回路が、前記周囲雑音検出回路の前記第３加算器の出力の実効値を出力する低域通過フィルタと、該低域通過フィルタの出力を係数とする乗算器と、を含む、
請求項３に記載の音響再生装置。
【請求項５】
前記指向性制御部の前記第１フィルタ回路および前記第２フィルタ回路が、前記第１スピーカーならびに前記第２スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする所定方向の指向特性と略同一な伝達特性（ｈ１／Ｈ１、ｈ２／Ｈ２）を有し、前記周囲雑音検出回路の前記第３フィルタ回路および前記第４フィルタ回路が、該第１スピーカーならびに該第２スピーカーから前記マイクロホンへの応答特性と略同一な伝達特性（ｃ１、ｃ２）を有し、該周囲雑音検出回路の前記第５フィルタ回路が、該第１スピーカーおよび該第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ１＋ｈ１）を該第１スピーカーおよび該第２スピーカーから該マイクロホンへの応答特性の和（ｃ１＋ｃ２）で除した伝達特性（（Ｈ１＋ｈ１）／（ｃ１＋ｃ２））を有し、前記マスキング回路の前記マスクフィルタ部が、前記分析部の前記第１音声信号の周波数特性出力（Ｓ１）と該第１スピーカーおよび該第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ２＋ｈ２）との積（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２））から該分析部の前記周囲雑音信号の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２）−Ｎ１）と、前記第２音声信号の周波数特性出力（Ｓ２）と該第１スピーカーおよび該第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ１＋ｈ１）との積（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１））から該分析部の該周囲雑音信号の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１）−Ｎ１）と、を有する、
請求項１から４のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項６】
前記第１スピーカーと、前記第２スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであり、該第１スピーカーおよび該第２スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、該第１スピーカーおよび該第２スピーカーの離隔距離と該短径方向長とが略一致するように近接配置されている、
請求項１から５のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項７】
前記指向性制御部に入力される前記第１音声信号および前記第２音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である、
請求項１から６のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項８】
前記指向性制御部は、前記第１加算器に入力する前記第１音声信号を遅延させる第１遅延回路と、前記第２加算器に入力する前記第２音声信号を遅延させる第２遅延回路と、をさらに含み、該第１遅延回路および該第２遅延回路の設定遅延時間を前記伝達関数特性の遅延時間と一致させる、
請求項１から７のいずれかに記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備える音響再生装置であって、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、マスク信号を適切に制御して、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可聴音域の音波を再生するスピーカーを用いて方向による音響放射特性の変化（以下、「指向性」という）を制御する方法として、無指向性の２個のスピーカーを逆相で接続して双指向性にする場合、または、３個以上のスピーカーアレイにより単一指向性や指向性のビームをある方向に与える等の方法が提案されている。例えば、出願人は、２個のスピーカーを用いるだけで、明確な単一指向放射特性を得ることができる指向性制御装置およびこれを用いる遊技機を提案している（特許文献１）。具体的には、この指向性制御装置では、入力信号を前記２個のスピーカーの離間距離に応じた時間だけ遅延させて出力する遅延手段と、音源からの音響信号と前記遅延手段により遅延された前記音響信号とが互いに逆位相で前記２個のスピーカーから音響放射されるようにする位相反転手段とを設ける。
【０００３】
従来の方法では、スピーカーの構造や信号処理によって基本的には時間的な遅延を各スピーカーに与えて、音波の空間的な位相干渉を利用することで所望の指向性を実現している。特に単一指向性を実現した場合には、音量が高いレベルで再生される方向（「ビーム方向」という）と低いレベルで再生される方向（「ゼロ点方向」という）とが生じるため、これらを利用した音響再生システムが提案されている。この場合、通常、ビーム方向におけるエリアは、リスナーが位置するエリアとして利用され、ゼロ点方向におけるエリアは、主に音量を下げる目的で利用される。
【０００４】
また、従来には、第１のスピーカーと、第２のスピーカーと、前記第２のスピーカーから放射される音波を、音波同士の干渉によって打ち消す音波を前記第１のスピーカーから放射させる制御手段とを備えたスピーカー装置であって、前記第１及び第２のスピーカーが、制御される音波の周波数領域の１波長以下、８分の１波長以上の間隔に配置されていることを特徴とするスピーカー装置がある（特許文献２）。また、従来には、音響信号の周波数領域の音波の８分の１波長〜１波長の間隔で並置され、当該音響信号成分を含む音波を放射する２つのスピーカーと、音響信号源と一方のスピーカーとの間にそれぞれ介挿され、両スピーカーに対する聴取空間内において、両スピーカーから放射される音波を音波同士の干渉によって打ち消すためのフィルタと、音波が打ち消される位置を変えるために前記フィルタのフィルタ係数を変更するフィルタ係数変更手段とを具備することを特徴とする指向性拡声装置がある（特許文献３）。
【０００５】
また、従来には、複数のスピーカユニットを配列して成るスピーカーアレイと、  複数の音声信号を前記複数のスピーカユニットに対して分配し、これらのスピーカユニットから放音する各音声信号の放音タイミングを制御して、前記スピーカーアレイからそれぞれ異なる方向に指向性を有する音声ビームを放音させる音声信号処理手段と、前記複数の音声信号をマスクするマスキング音声信号を出力するマスキング音声出力手段と、を備え、前記音声信号処理手段は、前記マスキング音声出力手段が出力したマスキング音声信号を、前記スピーカーアレイの複数のスピーカユニットに対して分配し、これらのスピーカユニットから放音するマスキング音声の放音タイミングを制御して、少なくとも前記スピーカーアレイから放音させる音声ビーム間に、マスキング音声を放音させることを特徴とする音声出力装置がある（特許文献４）。また、従来には、複数のコンテンツの音声を、それぞれのユーザの聴取位置に対応した聴取空間に放音するコンテンツ音声出力手段と、各コンテンツについて他の聴取空間に放音されるコンテンツの音声をマスクするマスキング音声を出力するマスキング音声出力手段と、前記マスキング音声の放音設定を受け付け、マスキング音声設定情報を出力するマスキング音声設定情報出力手段と、を備え、前記マスキング音声出力手段は、前記マスキング音声設定情報に基づいて、前記マスキング音声を放音する設定を行うコンテンツ再生装置がある（特許文献５）。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の従来技術では、全ての周波数成分に一定の遅延時間を与えるので、２個のスピーカーの間の距離が再生する音波の波長に比べて相対的に長くなると、鋭いディップが生じてしまう周波数が存在し、その周波数では良好な単一指向特性が得られなくなるという問題がある。また、特許文献２または３の従来技術では、２つのスピーカーの間の距離を再生する音波の波長に対して制限しているので、広帯域な音声信号を再生するのに、中低音域用と高音域用のスピーカーを別個に用意しなければならず、実質的に良好な単一指向特性を得るのが困難であるという問題がある。単一指向特性が実現できないとゼロ点方向の再生レベルが大きくなるので、一方の音声信号に他方の音声信号が重畳して聴こえるようになり、独立した２つの音声信号を再生する場合でも一方の音声信号による情報が聴き取りにくくなるという問題がある。
【０００７】
また、特許文献４または５の従来技術では、音声信号をマスクするマスキング音声信号を出力する場合には、マスキング音声信号を適切に制御するのが困難であるという問題がある。再生音場に周囲雑音（バックグラウンドノイズ）が存在するときには、周囲雑音がマスキング効果を発揮するので、マスキング音声信号のレベルが低くても良い場合がある。しかしながら、再生する音声信号を参照してマスキング音声信号を設定するとしても、周囲雑音を参照しなければ不必要にマスキング音声信号のレベルが高くなり、独立した２つの音声信号を再生する場合でも一方の音声信号による情報が聴き取りにくくなるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−８７８８８号公報  （第１図〜第７図）
【特許文献２】特許第３４２２２４７号公報  （第１図〜第３図）
【特許文献３】特許第３４２２２８１号公報  （第１図〜第５図）
【特許文献４】特開２００８−１０３８５１号公報  （第１図〜第７図）
【特許文献５】特開２０１０−２６６８９５号公報  （第１図〜第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備える音響再生装置であって、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、マスク信号を適切に制御して、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の音響再生装置は、第１スピーカー取付部および第２スピーカー取付部を含むキャビネット部と、第１スピーカー取付部に取り付ける第１スピーカーと、第２スピーカー取付部に取り付ける第２スピーカーと、第１スピーカーおよび第２スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、指向性制御部に接続するマイクロホンと、を備え、指向性制御部が、第１音声信号をフィルタ処理する第１フィルタ回路と、第２音声信号をフィルタ処理する第２フィルタ回路と、第１音声信号と第２フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第１加算器と、第２音声信号と第１フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第２加算器と、第１音声信号および第２音声信号を入力して第１マスク信号および第２マスク信号を出力するマスキング回路と、マイクロホンからの入力信号および第１加算器ならびに第２加算器との出力から周囲雑音信号を生成して周囲雑音特性をマスキング回路に出力する周囲雑音検出回路と、を含み、マスキング回路が、周囲雑音検出回路が出力する周囲雑音信号の音量レベルおよび周波数スペクトルに応じて、第１マスク信号および第２マスク信号の出力レベルおよび周波数スペクトルを変更するように制御して、第１マスク信号および第２マスク信号を第１音声信号または第２音声信号に加算する。
【００１１】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部のマスキング回路が、雑音発生回路と、第１音声信号および第２音声信号ならびに周囲雑音信号の周波数特性を分析する分析部と、分析部の出力を受けて雑音発生回路の出力信号をフィルタ処理するマスクフィルタ部と、マスクフィルタ部の出力信号である第１マスク信号および第２マスク信号を第１音声信号または第２音声信号に加算するマスク信号加算部と、を含み、周囲雑音検出回路が、第１加算器ならびに第２加算器との出力をそれぞれフィルタ処理する第３フィルタ回路および第４フィルタ回路と、マイクロホンからの入力信号から第３フィルタ回路の出力信号及び第４フィルタ回路の出力信号を位相反転して加算する第３加算器と、第３加算器の出力をフィルタ処理してマスキング回路の分析部に出力する第５フィルタ回路と、を含む。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部が、周囲雑音検出回路の周囲雑音信号の出力レベルに応じて第１加算器ならびに第２加算器の出力レベルをそれぞれ制御して第１スピーカーならびに第２スピーカーに出力信号を出力する出力レベル調整回路をさらに含み、周囲雑音信号が大きくなると、出力レベル調整回路が、第１加算器ならびに第２加算器の出力レベルを大きくするように制御するとともに、マスキング回路が、第１マスク信号および第２マスク信号の出力レベルを小さくするように制御する。
【００１３】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部の出力レベル調整回路が、周囲雑音検出回路の第３加算器の出力の実効値を出力する低域通過フィルタと、低域通過フィルタの出力を係数とする乗算器と、を含む。
【００１４】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部の第１フィルタ回路および第２フィルタ回路が、第１スピーカーならびに第２スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする所定方向の指向特性と略同一な伝達特性（ｈ1／Ｈ１、ｈ２／Ｈ２）を有し、周囲雑音検出回路の第３フィルタ回路および第４フィルタ回路が、第１スピーカーならびに第２スピーカーからマイクロホンへの応答特性と略同一な伝達特性（ｃ１、ｃ２）を有し、周囲雑音検出回路の第５フィルタ回路が、第１スピーカーおよび第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ１＋ｈ１）を第１スピーカーおよび第２スピーカーからマイクロホンへの応答特性の和（ｃ１＋ｃ２）で除した伝達特性（（Ｈ１＋ｈ１）／（ｃ１＋ｃ２））を有し、マスキング回路のマスクフィルタ部が、分析部の第１音声信号の周波数特性出力（Ｓ１）と第１スピーカーおよび第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ２＋ｈ２）との積（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２））から分析部の周囲雑音信号の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２）−Ｎ１）と、第２音声信号の周波数特性出力（Ｓ２）と第１スピーカーおよび第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ１＋ｈ１）との積（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１））から分析部の周囲雑音信号の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１）−Ｎ１）と、を有する。
【００１５】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、第１スピーカーと、第２スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであり、第１スピーカーおよび第２スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、第１スピーカーおよび第２スピーカーの離隔距離と短径方向長とが略一致するように近接配置されている。
【００１６】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部に入力される第１音声信号および第２音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である。
【００１７】
また、好ましくは、本発明の音響再生装置は、指向性制御部は、第１加算器に入力する第１音声信号を遅延させる第１遅延回路と、第２加算器に入力する第２音声信号を遅延させる第２遅延回路と、をさらに含み、第１遅延回路および第２遅延回路の設定遅延時間を伝達関数特性の遅延時間と一致させる。
【００１８】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１９】
本発明の音響再生装置は、第１スピーカー取付面、および、第２スピーカー取付面を含むキャビネット部と、第１スピーカー取付面に取り付ける第１スピーカーと、第２スピーカー取付面に取り付ける第２スピーカーと、第１スピーカーおよび第２スピーカーを駆動して単一指向放射特性を得る指向性制御部と、指向性制御部に接続するマイクロホンと、を備え、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、マスク信号を適切に制御して一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる音響再生装置である。指向性制御部は、第１音声信号をフィルタ処理する第１フィルタ回路と、第２音声信号をフィルタ処理する第２フィルタ回路と、第１音声信号と第２フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第１加算器と、第２音声信号と第１フィルタ回路の位相反転出力とを加算する第２加算器と、マスキング回路と、周囲雑音検出回路と、を含む。
【００２０】
本発明の音響再生装置は、例えば、キャビネット部の第１スピーカー取付面および第２スピーカー取付面は、直方体の隣接する２面から構成しても良く、相互に直交する位置関係で配置構成されていればよい。音響再生装置は、キャビネット部におけるスピーカーの構成（第１スピーカー、第２スピーカー、および、第１スピーカー取付面、第２スピーカー取付面）を反映した指向性制御部を備えるので、良好な単一指向放射特性を実現することができる。つまり、第１音声信号に関しては、第１スピーカーから放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転して第２スピーカーから放射される音波と、によって、第２スピーカーが取り付けられる第２スピーカー取付面の正面方向をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。同様に、第２音声信号に関しては、第２スピーカーから放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転して第１スピーカーから放射される音波と、によって、第１スピーカーが取り付けられる第１スピーカー取付面の正面方向をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。
【００２１】
その結果、単一指向性のゼロ点方向では、一方の音声信号に他方の音声信号がほとんど重畳して聴こえないようになるので、２つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。指向性制御部に入力される第１音声信号および第２音声信号が、相互に非相関な独立の音声信号である場合には、一方の音声信号よりも著しく再生レベルが低い他方の音声信号が存在しても、マスキング効果ならびにカクテルパーティー効果によりレベルの低い音声は実質的に聴こえないようになるので、２つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。上記のように、本発明の音響再生装置では、第１スピーカー取付面の正面方向が第２音声信号のゼロ点方向になるので、その方向では第１音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。また、音響再生装置では、９０度方向の異なる第２スピーカー取付面の正面方向が第１音声信号のゼロ点方向になるので、その方向では第２音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。したがって、通常の無指向性のスピーカーシステムで２つの音声を再生する場合に比較して、９０度方向の異なる２つの方向に、独立した２つの音声を空間的に分離して再生することができる。指向性制御部の第１フィルタ回路および第２フィルタ回路は、第１スピーカーならびに第２スピーカーの軸上正面方向音圧特性を基準とする所定方向の指向特性と略同一な伝達特性（ｈ１／Ｈ１、ｈ２／Ｈ２）を有するので、上記のような単一指向性を実現できる。なお、指向性制御部は、第１加算器に入力する第１音声信号を遅延させる第１遅延回路と、第２加算器に入力する第２音声信号を遅延させる第２遅延回路と、をさらに含んで、第１遅延回路および第２遅延回路の設定遅延時間を伝達関数特性の遅延時間と一致させるようにしてもよい。
【００２２】
指向性制御部のマスキング回路は、第１音声信号および第２音声信号を入力して第１マスク信号および第２マスク信号を出力し、これらを第１音声信号ならびに第２音声信号に加算する。周囲雑音検出回路は、マイクロホンからの入力信号および第１加算器ならびに第２加算器との出力から周囲雑音信号を生成して周囲雑音特性をマスキング回路に出力する。そして、指向性制御部のマスキング回路は、周囲雑音検出回路が出力する周囲雑音信号の音量レベルおよび周波数スペクトルに応じて、第１マスク信号および第２マスク信号の出力レベルおよび周波数スペクトルを変更するように制御する。したがって、再生する第１音声信号および第２音声信号を参照し、かつ、周囲雑音を参照して、適切にマスク信号を設定することができる。マイクロホンにより周囲雑音を参照するので、不必要にマスキング音声信号のレベルが高くなることがなく、独立した２つの音声信号を再生する場合でも、指向性制御とマスキング効果とにより一方の音声信号による情報のみを聴き取り易くできる。
【００２３】
具体的には、音響再生装置は、指向性制御部のマスキング回路が、雑音発生回路と、第１音声信号および第２音声信号ならびに周囲雑音信号の周波数特性を分析する分析部と、分析部の出力を受けて雑音発生回路の出力信号をフィルタ処理するマスクフィルタ部と、マスクフィルタ部の出力信号を第１音声信号およびに第２音声信号に加算するマスク信号加算部と、を含む。また、周囲雑音検出回路は、第１加算器ならびに第２加算器との出力をそれぞれフィルタ処理する第３フィルタ回路および第４フィルタ回路と、マイクロホンからの入力信号から第３フィルタ回路の出力信号及び第４フィルタ回路の出力信号を位相反転して加算する第３加算器と、第３加算器の出力をフィルタ処理してマスキング回路の分析部に出力する第５フィルタ回路と、を含む。周囲雑音検出回路の第３フィルタ回路および第４フィルタ回路は、第１スピーカーならびに第２スピーカーからマイクロホンへの応答特性と略同一な伝達特性（ｃ１、ｃ２）を有し、周囲雑音検出回路の第５フィルタ回路が、第１スピーカーおよび第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ１＋ｈ１）を第１スピーカーおよび第２スピーカーからマイクロホンへの応答特性の和（ｃ１＋ｃ２）で除した伝達特性（（Ｈ１＋ｈ１）／（ｃ１＋ｃ２））を有するのが好ましい。加えて、マスキング回路のマスクフィルタ部が、分析部の第１音声信号の周波数特性出力（Ｓ１）と第２スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ２＋ｈ２）との積（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２））から分析部の周囲雑音信号の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２）−Ｎ１）と、第２音声信号の周波数特性出力（Ｓ２）と第１スピーカーの所定方向の指向特性の和（Ｈ１＋ｈ１）との積（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１））から分析部の周囲雑音信号の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１）−Ｎ１）と、を有するのが好ましい。
【００２４】
したがって、再生する第１音声信号および第２音声信号を参照するだけでなく、周囲雑音のレベルとその周波数スペクトルを参照して、周囲雑音が存在した上で適切にマスキング効果を発揮するマスク信号を設定することができる。雑音発生回路で発生させたホワイトノイズ等の広帯域ノイズ信号を利用して、周囲雑音を参照して、適切にマスク信号を設定することができる。第３フィルタ回路および第４フィルタ回路は、マイクロホンからの入力信号から第１スピーカーおよび第２スピーカーの再生音を取り除くので、周囲雑音のみを検出することができる。また、周囲雑音を検出するマイクロホンは、第１スピーカーまたは第２スピーカーの正面方向であって単一指向性制御及びマスキング効果を発揮して欲しい聴取点に設置できるとは限らない。したがって、マイクロホンをキャビネット部に近い任意の位置に設置する場合にも、周囲雑音信号を第５フィルタ回路に通過させることで、聴取点における周囲雑音の影響を推定したうえで適切にマスキング回路のマスクフィルタを設定することができる。その結果、不必要にマスキング音声信号のレベルが高くなることがなく、独立した２つの音声信号を再生する場合でも、指向性制御とマスキング効果とにより一方の音声信号による情報のみを聴き取り易くできる。
【００２５】
また、音響再生装置の指向性制御部は、周囲雑音検出回路の周囲雑音信号の出力レベルに応じて第１加算器ならびに第２加算器の出力レベルをそれぞれ制御して第１スピーカーならびに第２スピーカーに出力信号を出力する出力レベル調整回路をさらに含んでもよい。周囲雑音信号が大きくなると、音声信号を大きなレベルで再生しないと聴きにくくなる。したがって、周囲雑音信号が大きくなると、出力レベル調整回路が、第１加算器ならびに第２加算器の出力レベルを大きくするように制御するとともに、マスキング回路が、第１マスク信号および第２マスク信号の出力レベルを小さくするように制御する。なお、出力レベル調整回路は、周囲雑音検出回路の第３加算器の出力の実効値を出力する低域通過フィルタと、低域通過フィルタの出力を係数とする乗算器と、を含むものであればよい。
【００２６】
音響再生装置では、特に好ましくは、第１スピーカーと、第２スピーカーとが、長径方向長に比べて短径方向長が短い細長形の動電型スピーカーであればよい。第１スピーカーおよび第２スピーカーが、それぞれの長径方向が平行になり短径方向が略一致するように配置され、かつ、第１スピーカーおよび第２スピーカーの離隔距離と短径方向長とが略一致するように近接配置されていれば、丸型の通常のスピーカーに比較して、スピーカー同士の間隔を狭くすることができる。第１スピーカーおよび第２スピーカーの実質的な離間距離が短くなると、高い周波数まで単一指向性制御が可能になる。さらに、細長形の振動板を備えるスピーカーは、長径方向に指向性が狭くなり、短径方向に指向性が広くなり無指向性に近づく放射指向特性を有している。したがって、長径方向に関しては単一指向性におけるゼロ点方向に幅が出来ることになるので、一方の音声信号による情報だけが聴き取り易くなる範囲が広くなるという利点がある。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の音響再生装置は、スピーカーの指向性を制御するための指向性制御部を備え、簡易な構成によって、独立した２つの音声信号を再生する場合に、一方の音声信号を再生するスピーカーの正面位置では他方の音声信号の再生レベルが極めて低くなり、マスク信号を適切に制御して、一方の音声信号による情報を聴き取りやすくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１について説明する図である。（実施例１）
【図２】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成する指向性制御回路２のＤＳＰ５について説明する図である。（実施例１）
【図３】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成するスピーカーシステム３について説明する図である。（実施例１）
【図４】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１のスピーカーシステム３を構成する細長形の動電型スピーカー２０について説明する図である。（実施例２）
【図５】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性および再生音場を概念的に説明する図である。（実施例１）
【図６】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１を構成するスピーカーシステム３の指向性特性を説明するグラフである。（実施例１）
【図７】本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性を説明するグラフである。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の好ましい実施形態による音響再生装置１について説明する図である。具体的には、図１は、音響再生装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、音響再生装置１を構成する指向性制御回路２のＤＳＰ５について説明する図である。また、図３は、音響再生装置１を構成するスピーカーシステム３について説明する図であり、図３（ａ）はスピーカーシステム３の斜視図であり、図３（ｂ）はスピーカーシステム３を構成するｓｐ１およびｓｐ２を説明する平面図である。さらに、図４は、音響再生装置１のスピーカーシステム３を構成するｓｐ１およびｓｐ２の具体例となる細長形の動電型スピーカー２０について説明する図である。また、図５は、音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性および再生音場を概念的に説明する図であり、図５（ａ）は音声信号ａ１を再生する場合であり、図５（ｂ）は音声信号ａ２を再生する場合である。なお、説明に不要な一部の構造や、内部構造等は、図示ならびに説明を省略している。
【００３１】
音響再生装置１は、指向性制御回路２と、スピーカーシステム３と、マイクロホンＭｉｃと、から構成される。音響再生装置１は、独立した２つの音声信号ａ１およびａ２を再生する場合に、指向性制御によって方向によって音響放射特性が異なり、音声再生レベルが異なるように音声再生が可能である。本実施例の場合には、一方の音声信号ａ１を再生するスピーカーｓｐ１の正面方向ｄ１では、他方の音声信号ａ２の再生レベルが極めて低くなり、その方向に位置する（図示しない）リスナーにとって一方の音声信号ａ１による情報を聴き取りやすくできる。同様に、他方の音声信号ａ２を再生するスピーカーｓｐ２の正面方向ｄ２では、一方の音声信号ａ１の再生レベルが極めて低くなり、その方向に位置するリスナーにとって他方の音声信号ａ２による情報を聴き取りやすくできる。
【００３２】
指向性制御回路２は、２つの音声信号ａ１およびａ２を入力して信号処理するＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）５と、ＤＳＰ５の２チャンネル分の出力を受けてアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６、および、これらのアナログ信号をそれぞれ増幅してスピーカーシステム３へ出力するアンプ回路７と、を少なくとも含む。２つの音声信号ａ１およびａ２は、ステレオ信号（左信号Ｌおよび右信号Ｒ）としてＤＳＰ５に供給されてもよい。指向性制御回路２は、音声信号ａ１およびａ２入力する入力端子Ｉｎｐｕｔ１およびＩｎｐｕｔ２と、２つのアンプ回路７の出力を出力する出力端子Ｏｕｔｐｕｔ１およびＯｕｔｐｕｔ２を有する。また、マイクロホンＭｉｃは、指向性制御回路２のマイク入力端子ＭｉｃＩｎｐｕｔに接続される。マイクロホンＭｉｃからの入力信号は、ＤＳＰ５に供給される。具体的には、指向性制御回路２は、マルチチャンネル音声に対応したＤＳＰおよびマルチチャンネルアンプ回路を内蔵するＡＶレシーバー等により構成し得る。もちろん、指向性制御回路２は、ＤＳＰと、Ｄ／Ａ変換器と、アンプ回路と、を含む他の音響再生装置により構成してもよい。
【００３３】
スピーカーシステム３は、樹脂等で形成される縦長の略直方体形状のキャビネット３０と、その底面側に転倒防止のための幅広の足部３３とを備える。キャビネット３０は、その一方の側面側にスピーカー取付面３１と、スピーカー取付面３１に対して直交する関係になるスピーカー取付面３２と、を含む。スピーカーｓｐ１は、スピーカー取付面３１に取り付けられ、また、スピーカーｓｐ２は、スピーカー取付面３２に取り付けられる。本実施例のスピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２は、細長形の矩形平面振動板を有する動電型スピーカーであり、それぞれの矩形平面振動板が同じ直交する関係で近接するようにスピーカー取付面３１ならびにスピーカー取付面３２に取り付けられている。これら２つのスピーカーは、ほぼ同じ音響放射特性を有するものが好ましく、同一のものが最も好ましい。２つのスピーカーは、音声信号が同位相で放射されるように、磁気回路およびボイスコイルへ信号供給する端子の正負を揃えておくのがよい。
【００３４】
スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２に用いる動電型スピーカー２０は、図４に図示するように、細長方形の平面振動板２５と、平面振動板２５の周囲を振動可能に支持するエッジ２６と、平面振動板２５の背面側に固定されるボイスコイル組立体２１と、ボイスコイル組立体２１を振動可能に支持するダンパー２４と、フレーム２７と、マグネットを含む複数の磁気回路２８と、を備える全面駆動の平面薄型スピーカーである。ボイスコイル組立体２１は、３つのボイスコイル２３をボビン２２により格子状に連結しており、スピーカー２０は、３つのボイスコイル２３に対応する３つの磁気回路２８を備える。細長方形のスピーカー２０は、長径方向ｄａの長さｄａＬが約１２．５ｃｍ、短径方向ｄｂの長さｄｂＬが約４．８ｃｍである。
【００３５】
図示するように、スピーカーｓｐ１は、スピーカー取付面３１のなかでスピーカー取付面３２寄りになるように取り付けられる。また、スピーカーｓｐ２は、スピーカー取付面３２のなかでスピーカー取付面３１寄りになるように取り付けられる。２つのスピーカーから見ると、それぞれの長径方向の中心線の間の距離ｄは、それぞれの中心線の位置とスピーカー取付面３１ならびにスピーカー取付面３２が構成する角部とを頂点とする二等辺三角形の等しい長さの二辺の長さに相当する関係になる。本実施例の場合には、それぞれのスピーカー間の離隔距離ｄは、約５ｃｍである。つまり、２つのスピーカー間の離隔距離ｄは、それぞれの振動板の中央位置の間の距離により算定できる。
【００３６】
本実施例の場合には、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２に長径方向長ｄａＬに比べて短径方向長ｄｂＬが短い細長形の動電型スピーカー２０を用いているので、これらを配置する場合に、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２が、それぞれの長径方向ｄａが平行になり、かつ、これらの短径方向ｄｂが略一致するように配置すれば、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２の離隔距離ｄ（＝５．０ｃｍ）を、実質的に短径方向長ｄｂＬ（＝４．８ｃｍ）とほぼ一致する程度まで短くできる。つまり、細長形の動電型スピーカー２０のフレーム２７同士が干渉しないように短径方向に隣り合わせて近接させれば、単一指向性の音響放射特性を実現するのにスピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２の離隔距離ｄを短くしてこれらを近接配置できるので、従来の丸型の通常のスピーカーに比較して、スピーカー同士の間隔を狭くすることができる。
【００３７】
なお、キャビネット３０は、それぞれのスピーカーの最低共振周波数付近および以下の低音域の増大を図るために、その内部に音響容量を規定する空間を有する。キャビネット３０の内部は、それぞれのスピーカー毎に内部が区切られて、コーン振動板の背面側に放射される音波が相互に干渉しないようにするのが好ましい。キャビネット３０は、密閉型、バスレフ形、ケルトン型、等の諸方式のキャビネットを採用することができる。なお、スピーカーシステム２のキャビネット３は、露出するスピーカー１０を保護するように、（図示しない）前面グリル、パンチングネット、等を設けても良い。また、スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２は、複数の細長形の動電型スピーカー２０を長径方向が一致するように並べたスピーカーアレイでそれぞれ構成してもよい。スピーカーｓｐ１およびスピーカーｓｐ２でスピーカーアレイを構成する場合には、複数の細長形の動電型スピーカー２０を直列接続および／または並列接続すればよい。
【００３８】
指向性制御回路２のＤＳＰ５は、デジタル信号である音声信号ａ１およびａ２を信号処理して出力する。ＤＳＰ５は、入力端子Ｉｎｐｕｔ１に入力される音声信号ａ１をフィルタ処理するフィルタ回路１１ａと、入力端子Ｉｎｐｕｔ２に入力される音声信号ａ２をフィルタ処理するフィルタ回路１１ｂと、音声信号ａ１とフィルタ回路１１ｂの位相反転出力とを加算する加算器１２ａと、音声信号ａ２とフィルタ回路１１ａの位相反転出力とを加算する加算器１２ｂと、マスキング回路１４と、マイク入力端子ＭｉｃＩｎｐｕｔと接続する周囲雑音検出回路１５と、出力レベル調整回路１６と、を含み、加算器１２ａの出力信号をスピーカーｓｐ１にＤ／Ａ変換器６およびアンプ７を介して出力し、加算器１２ｂの出力信号をスピーカーｓｐ２にＤ／Ａ変換器６およびアンプ７を介して出力する。また、ＤＳＰ５には、後述する他の実施例で説明するように、フィルタ回路１１ａならびにフィルタ回路１１ｂのそれぞれの出力信号のレベル調整を行なうレベル調整回路１３ａおよび１３ｂを含む。レベル調整回路１３ａおよび１３ｂは、加算器１２ａおよび１２ｂでの位相反転を代用して含むように、−１．０〜１．０の範囲内の数値を乗算する乗算器であっても良い。また、ＤＳＰ５は、加算器１２ａに入力する音声信号を遅延させる遅延回路１７ａと、加算器１２ｂに入力する音声信号を遅延させる遅延回路１７ｂと、をさらに含む。
【００３９】
ＤＳＰ５のマスキング回路１４は、入力される音声信号ａ１およびａ２に対して、第１マスク信号ｍ１または第２マスク信号ｍ２を加算して、フィルタ回路１１ａならびにフィルタ回路１１ｂに出力する。また、ＤＳＰ５の周囲雑音検出回路１５は、マイクロホンＭｉｃからの入力信号および第１加算器１２ａならびに第２加算器１２ｂの出力から周囲雑音信号ｎ１を生成して、これをマスキング回路１４と、出力レベル調整回路１６と、に出力する。出力レベル調整回路１６は、周囲雑音検出回路１５の周囲雑音信号ｎ１の出力レベルに応じて第１加算器１２ａならびに第２加算器１２ｂの出力レベルをそれぞれ制御して、２つのＤ／Ａ変換器６に出力信号を出力する。
【００４０】
２つのＤ／Ａ変換器６は、それぞれアンプ回路７に接続し、それぞれのアンプ回路７は、電力増幅した信号を出力端子Ｏｕｔｐｕｔ１およびＯｕｔｐｕｔ２に出力する。２系統のＤ／Ａ変換器６およびアンプ回路７は、ほぼ同一の出力特性を有している。このように指向性制御回路２は、マスク信号が加算されて遅延させた音声信号ａ１と、マスク信号が加算されて特定のフィルタ特性を与えられて位相反転された音声信号ａ２と、を加算して出力端子Ｏｕｔｐｕｔ１へ出力し、同様に、マスク信号が加算されて遅延させた音声信号ａ２と、マスク信号が加算されて特定のフィルタ特性を与えられて位相反転された音声信号ａ１と、を加算して出力端子Ｏｕｔｐｕｔ２へ出力する。
【００４１】
図６は、スピーカーシステム３の指向性特性を説明するグラフである。具体的には、スピーカーシステム３のスピーカー取付面３１に取り付けられたスピーカーｓｐ１のみを用いて音声信号ａ１を再生する場合に、その正面方向ｄ１における音圧周波数特性（実線）と、その９０度方向ｄ２における音圧周波数特性（点線）と、を重ね書きしたグラフである。スピーカーｓｐ１は、細長方形の平面振動板２５を備える全面駆動の平面薄型スピーカーであるので、波長の長い約４００Ｈｚまでの低い周波数領域ではほぼ無指向性であり、それ以上の高い周波数領域において正面方向ｄ１よりも９０度方向ｄ２でレベル低下するという指向特性を有する。
【００４２】
図１のＨ１、ｈ１、Ｈ２、ｈ２、ｃ１、ｃ２は、スピーカーシステム３からそれぞれの聴取位置および方向への伝達関数を示す。音響再生装置１は、スピーカーシステム３のキャビネット部３０における具体的な構成として、スピーカーｓｐ１、スピーカーｓｐ２、および、スピーカー取付面３１、スピーカー取付面３２の取り付け条件を反映した指向性制御部２を備える。つまり、指向性制御回路２のＤＳＰ５のフィルタ回路１１ａは、スピーカーｓｐ１の軸上正面方向音圧特性（図１：Ｈ１および図６：ｄ１）を基準とするスピーカーｓｐ２の９０度方向指向特性（図１：ｈ１および図６：ｄ２）と略同一な伝達関数特性（＝ｈ１／Ｈ１）を有する。一方、フィルタ回路１１ｂは、スピーカーｓｐ２の軸上正面方向音圧特性（図１：Ｈ２および図６：ｄ１）を基準とするスピーカーｓｐ１の９０度方向指向特性（図１：ｈ２および図６：ｄ２）と略同一な伝達関数特性（＝ｈ２／Ｈ２）を有する。フィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂは、所定以上のｔａｐ数を有するＦＩＲフィルタ（有限インパルスレスポンスフィルタ）により実現するのが好ましい。伝達関数特性を導出する場合には、因果律を満たすように所定の遅延を与えて逆特性を計算する場合があるので、そのような場合には、遅延回路１７ａおよび遅延回路１７ｂは、それぞれの設定遅延時間をフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂの伝達関数特性の遅延時間と一致させるのが好ましい。
【００４３】
その結果、図５の概念図に示すように、音響再生装置１は、良好な単一指向放射特性を実現することができる。つまり、音声信号ａ１に関しては、スピーカーｓｐ１から放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転してスピーカーｓｐ２から放射される音波と、によって、スピーカーｓｐ２が取り付けられるスピーカー取付面３２の正面方向ｄ２をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。同様に、音声信号ａ２に関しては、スピーカーｓｐ２から放射される音波と、９０度方向指向特性と略同一な伝達関数特性を施されて位相反転してスピーカーｓｐ１から放射される音波と、によって、スピーカーｓｐ１が取り付けられるスピーカー取付面３１の正面方向ｄ１をゼロ点方向とする単一指向性の音響放射特性が実現される。
【００４４】
図７は、音響再生装置１により再生される単一指向性の放射特性を説明するグラフである。具体的には、図７は、上記の音声信号ａ１に関して単一指向性の放射特性を実現する場合に、スピーカー取付面３１の正面方向ｄ１での音圧周波数特性（実線）と、スピーカー取付面３１の９０度方向ｄ２（スピーカー取付面３２の正面方向でもある。）での音圧周波数特性（点線）と、を重ね書きしたグラフである。本実施例の音響再生装置１は、正面方向ｄ１に比べて９０度方向ｄ２では、約２００Ｈｚ以上の全音声帯域に渡って約１５〜２０ｄＢもレベル低下する良好な単一指向放射特性を実現することができる。なお、音声信号ａ２に関しても、同様に良好な単一指向放射特性を実現することができる。
【００４５】
したがって、スピーカー取付面３１の正面方向ｄ１では、音声信号ａ１の再生音圧レベルが、音声信号ａ２の再生音圧レベルよりも約２０ｄＢ近くも大きくなる。同様に、スピーカー取付面３２の正面方向ｄ２では、音声信号ａ２の再生音圧レベルが、音声信号ａ１の再生音圧レベルよりも約２０ｄＢ近くも大きくなる。このように、単一指向性のゼロ点方向では、一方の音声信号に比べて他方の音声信号が小さくなる。約２０ｄＢの再生レベル差があれば、２つの音声を再生しても、一方の音声信号による情報だけを聴き取り易くなる。
【００４６】
指向性制御部２に入力される音声信号ａ１およびａ２が、例えば、音声信号ａ１が女性のアナウンス音声であり、音声信号ａ２が音声信号ａ１とは内容の異なる男性のアナウンス音声であるなど、相互に非相関な独立の音声信号である場合には、一方の音声信号よりも著しく再生レベルが低い他方の音声信号が存在しても、マスキング効果ならびにカクテルパーティー効果によりレベルの低い音声は実質的に聴こえないようになる。上記のように、音響再生装置１では、スピーカー取付面３１の正面方向ｄ１が音声信号ａ２のゼロ点方向になるので、方向ｄ１では音声信号ａ１による情報だけを聴き取り易くなる。また、音響再生装置１では、９０度方向の異なるスピーカー取付面３２の正面方向ｄ２が音声信号ａ１のゼロ点方向になるので、方向ｄ２では音声信号ａ２による情報だけを聴き取り易くなる。
【００４７】
音響再生装置１は、指向性制御部２のＤＳＰ５がマスキング回路１４を含むので、周囲雑音も考慮して適切に制御したマスキング音を発生させて一方の音声信号のみを聴き取りやすくすることができる。図２は、指向性制御部２のＤＳＰ５を説明する図である。指向性制御部２のＤＳＰ５のマスキング回路１４は、周囲雑音検出回路１５が出力する周囲雑音信号ｎ１の音量レベルおよび周波数スペクトルに応じて、音声信号ａ１および音声信号ａ２に加算する第１マスク信号ｍ１および第２マスク信号ｍ２の出力レベルおよび周波数スペクトルを変更するように制御する。したがって、再生する音声信号ａ１および音声信号ａ２を参照し、かつ、周囲雑音を参照して、適切にマスク信号を設定することができる。
【００４８】
ＤＳＰ５のマスキング回路１４は、ホワイトノイズを発生する雑音発生回路４０と、音声信号ａ１の周波数特性を分析する分析フィルタ４１ａと、音声信号ａ２の周波数特性を分析する分析フィルタ４１ｂと、周囲雑音検出回路１５から出力信号の周波数特性を分析する分析フィルタ４４と、分析部を構成するこれらの分析フィルタの出力を受けて雑音発生回路４０の出力信号をフィルタ処理するマスクフィルタ４２ａおよび４２ｂと、マスクフィルタ４２ａおよび４２ｂの出力信号（第１マスク信号ｍ１および第２マスク信号ｍ２）を音声信号ａ１または音声信号ａ２に加算するマスク信号加算器４３ａおよび４３ｂと、を含む。マスク信号加算器４３ａの出力は、フィルタ回路１１ａおよび遅延回路１７ａに入力される。マスク信号加算器４３ｂの出力は、フィルタ回路１１ｂおよび遅延回路１７ｂに入力される。なお、雑音発生回路４０が発生する雑音信号は、全周波数でレベルが等しいホワイトノイズ（白色雑音）の他にも、周波数特性を有するピンクノイズ、ブラウンノイズ等の有色雑音であってもよい。
【００４９】
また、周囲雑音検出回路１５は、マイクロホンＭｉｃからの入力信号およびＤ／Ａ変換器６への出力信号から周囲雑音信号ｎ１を生成して、マスキング回路１４の分析フィルタ４４に出力する。周囲雑音検出回路１５は、出力レベル調整回路１６でレベル調整された第１加算器１２ａならびに第２加算器１２ｂの出力をそれぞれフィルタ処理する第３フィルタ回路５１および第４フィルタ回路５２と、マイクロホンＭｉｃからの入力信号から第３フィルタ回路５１の出力信号及び第４フィルタ回路５２の出力信号を位相反転して加算する加算器５３および５４と、加算器５４の出力をフィルタ処理してマスキング回路１４の分析部に入力する第５フィルタ回路５５と、を含む。
【００５０】
また、出力レベル調整回路１６は、周囲雑音検出回路１５の加算器５３の出力の実効値を出力する低域通過フィルタ６０と、低域通過フィルタ６０の出力を係数とする乗算器６１ａおよび６１ｂと、を含む。乗算器６１ａおよび６１ｂは、周囲雑音検出回路１５が検出する周囲雑音信号ｎ１の出力レベルに応じて第１加算器１２ａならびに第２加算器１２ｂの出力レベルをそれぞれ制御して第１スピーカーｓｐ１ならびに第２スピーカーｓｐ２に出力信号を出力する。
【００５１】
周囲雑音検出回路１５の第３フィルタ回路５１および第４フィルタ回路５２は、第１スピーカーｓｐ１ならびに第２スピーカーｓｐ２からマイクロホンＭｉｃへの応答特性と略同一な伝達特性（ｃ１、ｃ２）を有する。したがって、加算器５３の出力信号は、第１スピーカーｓｐ１ならびに第２スピーカーｓｐ２から放射されてマイクロホンＭｉｃへ到達する音波と略等価な信号が出力される。マイクロホンＭｉｃには、周囲雑音の音波と第１スピーカーｓｐ１ならびに第２スピーカーｓｐ２から放射された音波とが到達するので、加算器５４において第１スピーカーｓｐ１ならびに第２スピーカーｓｐ２からの放射音が相殺されて、周囲雑音のみが周囲雑音信号ｎ１として検出できる。
【００５２】
また、周囲雑音検出回路１５の第５フィルタ回路５５は、スピーカーｓｐ１の軸上正面方向音圧特性（図１：Ｈ１および図６：ｄ１）とスピーカーｓｐ２の９０度方向指向特性（図１：ｈ１および図６：ｄ２）との和（Ｈ１＋ｈ１）を第１スピーカーｓｐ１および第２スピーカーｓｐ２からマイクロホンＭｉｃへの応答特性の和（ｃ１＋ｃ２）で除した伝達特性（（Ｈ１＋ｈ１）／（ｃ１＋ｃ２））を有する。第５フィルタ回路５５は、加算器５４の出力である周囲雑音信号ｎ１をフィルタ処理してマスキング回路１４の分析フィルタ４４に入力する。周囲雑音を検出するマイクロホンＭｉｃは、第１スピーカーｓｐ１または第２スピーカーｓｐ２の正面方向であって単一指向性制御及びマスキング効果を発揮して欲しい聴取点に設置できるとは限らないので、マイクロホンＭｉｃをキャビネット部３０に近い任意の位置に設置する場合にも、周囲雑音信号を第５フィルタ回路５５に通過させることで、聴取点における周囲雑音の影響を推定したうえで適切にマスキング回路１４のマスクフィルタ４２ａおよび４２ｂを設定する。
【００５３】
したがって、マスキング回路１４の分析フィルタ４４は、周囲雑音信号ｎ１の周波数特性を分析して、周囲雑音信号ｎ１の周波数特性出力（Ｎ１）をマスキング回路１４のマスクフィルタ４２ａおよび４２ｂに伝達する。また、同様に、マスキング回路１４の分析フィルタ４１ａは、音声信号ａ１の周波数特性を分析して、その周波数特性出力（Ｓ１）をマスキング回路１４のマスクフィルタ４２ａに伝達し、分析フィルタ４１ｂは、音声信号ａ２の周波数特性を分析して、その周波数特性出力（Ｓ２）をマスキング回路１４のマスクフィルタ４２ｂに伝達する。ＤＳＰ５のマスキング回路１４のマスクフィルタ４２ａは、第１音声信号ａ１の周波数特性出力Ｓ１と第２スピーカーｓｐ２の正面および第１スピーカーｓｐ１の９０度方向の指向特性の和（Ｈ２＋ｈ２）との積（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２））から分析フィルタ４４が分析した周囲雑音信号ｎ１の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ１＊（Ｈ２＋ｈ２）−Ｎ１）を有するように設定される。また、マスキング回路１４のマスクフィルタ４２ｂは、音声信号ａ２の周波数特性出力Ｓ２と第１スピーカーｓｐ１の正面および第２スピーカーｓｐ１の９０度方向の指向特性の和（Ｈ１＋ｈ１）との積（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１））から分析フィルタ４４が分析した周囲雑音信号ｎ１の周波数特性出力（Ｎ１）を差し引いた伝達特性（Ｓ２＊（Ｈ１＋ｈ１）−Ｎ１）を有するように設定される。
【００５４】
マスキング回路１４の雑音発生回路４０は、ホワイトノイズを発生してマスクフィルタ４２ａおよび４２ｂに入力し、それぞれ第１マスク信号ｍ１および第２マスク信号ｍ２を出力する。マスク信号加算器４３ａは、音声信号ａ１に第２マスク信号ｍ２を加算して出力し、マスク信号加算器４ｂは、音声信号ａ２に第１マスク信号ｍ１を加算して出力する。つまり、マスク信号のレベルは、マスキングに有効な最小レベルで、かつ、その聴取方向で再生されるべき音声信号の再生レベルを下回るように設定される。したがって、周囲雑音のレベルとその周波数スペクトルを参照して、周囲雑音が存在した上で適切にマスキング効果を発揮する第１マスク信号ｍ１および第２マスク信号ｍ２を設定することができる。マスクフィルタ４２ａおよび４２ｂは、音声信号ａ１ならびに音声信号ａ２と、ホワイトノイズの周囲雑音とが存在する周波数帯域のレベルを相対的に低下させるので、音声信号ａ１ならびに音声信号ａ２と周囲雑音に応じて重複しない第１マスク信号ｍ１および第２マスク信号ｍ２を生成できる。マイクロホンＭｉｃにより周囲雑音を参照するので、不必要に第１マスク信号ｍ１および第２マスク信号ｍ２のレベルが高くなることがなく、独立した２つの音声信号を再生する場合でも、指向性制御とマスキング効果とにより一方の音声信号による情報のみを聴き取り易くできる。
【００５５】
また、音響再生装置１の指向性制御部２は、周囲雑音検出回路１５の周囲雑音信号ｎ１の出力レベルに応じて第１加算器１２ａならびに第２加算器１２ｂの出力レベルをそれぞれ制御して第１スピーカーｓｐ１ならびに第２スピーカーｓｐ２に出力信号を出力する出力レベル調整回路１６を含むので、周囲雑音信号ｎ１が大きくなりマスキング効果で聴き取りにくくなる場合には、音声信号ａ１ならびに音声信号ａ２を大きなレベルで再生して聴き易くすることができる。出力レベル調整回路１６は、周囲雑音検出回路の第３加算器の出力の実効値を出力する低域通過フィルタ６０と、低域通過フィルタ６０の出力を係数とする乗算器６１ａおよび６１ｂと、を含むので、周囲雑音信号ｎ１のレベルが大きくなると、第１加算器１２ａならびに第２加算器１２ｂの出力レベルを大きくするように制御するとともに、マスキング回路１４は、第１マスク信号ｍ１および第２マスク信号ｍ２の出力レベルを小さくするように制御する。
【００５６】
なお、本実施例の指向性制御回路２のＤＳＰ５では、入力された音声信号ａ１ならびに音声信号ａ２は、それぞれ（図示しない）補償フィルタに入力してもよい。補償フィルタは、スピーカーｓｐ１とスピーカーｓｐ２の離間距離ｄに起因してキャンセルされる音声信号ａ１ならびに音声信号ａ２の低周波領域のレベルを予め相対的に増大させるものであればよい。補償フィルタは、近接配置された２つのスピーカー間で低音成分がキャンセルされる低音成分を相対的に強調して、リスナーにとって遠方に感じられる音像のバランスを良くすることができる。音声信号ａ１ならびに音声信号ａ２が、相互に相関を有するモノラル成分を含むステレオ音声信号である場合には、補償フィルタは、近接配置されたスピーカーｓｐ１とスピーカーｓｐ２との間で低音成分がキャンセルされやすくなる逆相成分（例えば（ａ１−ａ２））についても補償するので、ステレオ音場の広がり感を保つことが出来る。
【００５７】
本実施例の音響再生装置１のように、スピーカーシステム３でのスピーカー間の実質的な離間距離ｄを短くできる場合には、指向性制御回路２のＤＳＰ５のフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂでのフィルタを短くできて、高い周波数まで単一指向性制御が可能になる。離隔距離ｄが約１／２になると、単一指向性制御が可能な周波数帯域（ディップが生じる周波数）も約２倍にできる。また、本実施例の音響再生装置１は、スピーカーシステム３に平面振動板２５およびボイスコイル組立体２１を備える動電型スピーカー２０を２つ用いている。動電型スピーカー２０のボイスコイル組立体２１は、３つのボイスコイル２３をボビン２２により格子状に連結しており、平面振動板２５での分割振動が抑制できるので、動電型スピーカー２０は、極めてピストン振動再生領域が広い。その結果、従来技術に比較して、より簡易な構成によって良好に、単一指向特性を得ることができる。もちろん、スピーカーシステム３に用いるスピーカーｓｐ１とスピーカーｓｐ２は、外形が丸型のコーン形振動板を含む動電型スピーカーであっても良い。
【００５８】
本実施例の音響再生装置１では、通常の無指向性のスピーカーシステムで２つの音声を再生する場合に比較して、９０度方向の異なる２つの方向ｄ１およびｄ２に、独立した２つの音声信号ａ１およびａ２を空間的に分離して再生することができる。通常の無指向性のスピーカーシステムを用いるとスピーカー配置が限定される場合があるが、本実施例の音響再生装置１では、指向性制御を用いた音声再生によって、方向ｄ１に位置するリスナーと、異なる方向ｄ２に位置する別のリスナーと、にそれぞれ異なる音声信号とマスキング音を再生し、異なる音声コンテンツを提供できる。
【００５９】
なお、音響再生装置１での単一指向性を無指向性に変えるには、指向性制御回路２のレベル調整回路１３ａおよび１３ｂを、出力が０になるように調整すればよい。指向性制御回路２のフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂの出力が、加算器１２ｂならびに加算器１２ａに入力しなければ、音声信号ａ１がスピーカーｓｐ１から無指向性で再生され、音声信号ａ２がスピーカーｓｐ２から無指向性で再生されるからである。レベル調整回路１３ａおよび１３ｂは、上記実施例で述べたように、音声信号ａ１およびａ２に対するフィルタ回路１１ａおよびフィルタ回路１１ｂの出力の相対的なレベルを調整して出力するものであればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の音響再生装置は、単独でステレオ音声信号を再生するステレオ装置、あるいは、マルチチャンネルサラウンド音声再生装置のみならず、ディスプレイ等の映像・音響機器に内蔵するスピーカー、または、音声を再生するスピーカーを内蔵するキャビネットを有するゲーム機、スロットマシン等の遊戯機にも適用が可能である。また、本発明の音響再生装置は、音声を再生する一方の方向にコンテンツ音声を再生し、他方の方向にコンテンツ音声とは異なる呼びかけ音声を再生するデジタルサイネージにも適用が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１        音響再生装置
２        指向性制御回路
３        スピーカーシステム
３０      キャビネット
３１、３２      スピーカー取付面
３２      スピーカー取付面
３３      足部
５        ＤＳＰ
６        Ｄ／Ａ変換器
７        アンプ回路
１１ａ、１１ｂ    フィルタ回路
１２ａ、１２ｂ    加算器
１３ａ、１３ｂ    レベル調整回路
１４      マスキング回路
１５      周囲雑音検出回路
１６      出力レベル調整回路
１７ａ、１７ｂ    遅延回路
２０      スピーカー
２１      ボイスコイル組立体
２２      ボビン
２３      ボイスコイル
２４      ダンパー
２５      平面振動板
２６      エッジ
２７      フレーム
２８      磁気回路
ｓｐ１    スピーカー
ｓｐ２    スピーカー
ｍｉｃ    マイクロホン
【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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