(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音場空間に配置される複数のスピーカから構成されるスピーカシステムと、
音源を前記スピーカシステムによって拡声させることによって前記音場空間の残響特性を認識し、当該認識された残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整装置と、
前記音場空間に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンから構成され、当該各マイクロホン間の配列距離が予め定められるマイクロホンアレイであって、前記音源が前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された場合に、当該拡声された音場空間の特定の聴取位置にて拡声音を集音するマイクロホンアレイと、
を備え、
前記残響調整装置が、
前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、
前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させる発生手段と、
前記音信号または前記テスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカシステムから拡声させる出力制御手段と、
前記マイクロホンアレイによって集音された拡声音を拡声音信号として取得する第２取得手段と、
前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識手段と、
前記認識された残響特性に基づいて、前記取得されたスピーカに拡声すべき音源の残響特性を調整する調整手段と、
を有することを特徴とする音響再生システム。
【請求項２】
請求項１に記載の音響再生システムにおいて、
前記マイクロホンアレイが、前記音場空間の床面と平行な面上に前記複数のマイクロホンを配列することによって構成されていることを特徴とする音響再生システム。
【請求項３】
請求項２に記載の音響再生システムにおいて、
前記マイクロホンアレイが、
前記音場空間に前記複数のスピーカによって拡声音が拡声されることより認識される当該拡声音の拡声方向と同一方向面に前記複数のマイクロホンが配列された第１アレイと、
前記第１アレイが配列された面と直交する軸方向に前記複数のマイクロホンが並列に配列されている第２アレイと、
から構成されることを特徴とする音響再生システム。
【請求項４】
請求項２に記載の音響再生システムにおいて、
前記マイクロホンアレイが、
前記聴取位置の中心を基準として前記音場空間の床面と平行な面上に前記複数のマイクロホンが配列されることによって多角形を構成することを特徴とする音響再生システム。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の音響再生システムにおいて、
前記認識手段が、
前記各マイクロホンによって集音された各集音信号に基づいて、当該マイクロホンアレイによって集音された集音信号における位相差に基づいて前記残響成分の方向特性を有する残響特性を認識することを特徴とする音響再生システム。
【請求項６】
請求項４に記載の音響再生システムにおいて、
前記認識手段が、各マイクロホンの配列に対応して所定の重み付け予め設定するとともに、前記マイクロホンアレイによって集音された集音信号における位相差と前記設定された重み付けとに基づいて前記残響成分の方向特性を有する残響特性を認識することを特徴とする音響再生システム。
【請求項７】
複数のスピーカから構成されるスピーカシステムによって拡声される音場空間の残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整方法であって、
前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させ、当該発生させたテスト信号を前記スピーカシステムによって拡声させるテスト信号拡声工程と、
前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された前記テスト信号を、前記音場空間に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンから構成されるマイクロホンアレイによって拡声音信号として集音させる集音工程と、
前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識工程と、
スピーカシステムよって拡声すべき音源を取得して拡声する際に、認識された残響特性に基づいて、当該取得された音信号の残響特性を調整する調整工程と、
を含むことを特徴とする残響調整方法。
【請求項８】
複数のスピーカから構成されるスピーカシステムによって拡声される音場空間の残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整装置であって、
前記音場空間に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンから構成されるマイクロホンアレイによって、前記音源が前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された拡声音を音場空間の特定の聴取位置にて集音する場合に、
前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、
前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させる発生手段と、
前記音信号またはテスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカシステムから拡声させる出力制御手段と、
前記マイクロホンアレイによって集音された拡声音信号を取得する第２取得手段と、
前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識手段と、
前記認識された残響特性に基づいて、前記取得されたスピーカシステムに拡声すべき音源の残響特性を調整する調整手段と、
を有することを特徴とする残響調整装置。
【請求項９】
音場空間に配置される複数のスピーカから構成されるスピーカシステムと、
音源を前記スピーカシステムによって拡声させることによって前記音場空間の残響特性を認識し、当該認識された残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整装置と、
前記音場空間に配設されるとともに所定の方向に指向特性を有するマイクロホンであって、前記音源が前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された場合に、当該拡声された音場空間の特定の聴取位置にて拡声音を集音するマイクロホンと、
を備え、
前記残響調整装置が、
前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、
前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させる発生手段と、
前記音信号または前記テスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカシステムから拡声させる出力制御手段と、
前記マイクロホンアレイによって集音された拡声音を拡声音信号として取得する第２取得手段と、
前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識手段と、
前記認識された残響特性に基づいて、前記取得されたスピーカに拡声すべき音源の残響特性を調整する調整手段と、
を有することを特徴とする音響再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残響補正可能な残響調整装置および音響再生システムの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音楽などの音源を再生する際に、当該音源が再生される音場空間の音場補正を行うＡＶアンプなどの再生装置が実用に供されており、また、最近では、音源が再生される音場空間の特性に基づいて当該音源の残響特性を補正し、音場空間の残響制御を行う技術が注目されている。この場合に、当該音源が再生される音場空間の残響特性、すなわち、拡声音の聴取位置における音の強度に関する残響特性を的確に解析することが重要になっている。特に、このような残響特性を解析する技術としては、音場空間に当該音場空間にて拡声されたテスト信号を集音することによって、当該音場空間の残響特性を解析する方法が知られている。【０００３】
従来、このような音場空間の解析を行う音響再生システムは、音場空間に配置された複数のスピーカと、当該音場空間の聴取位置に配置され、所定のテスト信号が拡声された際に当該テスト信号の拡声音を集音するためのマイクロホンと、を有し、当該マイクロホンによって集音されたテスト信号に基づいて、聴取位置における拡声音の特性を解析し、当該解析結果に基づいて再生すべき音源の信号処理を行うようになっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開３−２５５９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の音響再生システムにあっては、単一のマイクロホンによって、複数のスピーカまたは選択された一のスピーカから拡声されたテスト信号を集音するようになっているので、聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における残響特性を推定することができず、音場空間の残響特性を的確に解析すること、すなわち、音場空間の残響特性を的確に把握することができない。この結果、この音響再生システムにあっては、当該解析結果に基づいて再生すべき音源の信号処理を行ったとしても、当該音源が音場空間に再生される際に、聴感上の違和感、または、再生される音源に対する臨場感が的確に表現できない場合もある。【０００５】
本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例としては、残響特性を解析する上で、聴取位置における拡声音の残響成分の方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における残響特性を的確に解析することができるとともに、当該解析された残響特性に基づいてより自然で、かつ、より臨場感のある音響再生システムおよび残響調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、音場空間に配置される複数のスピーカから構成されるスピーカシステムと、音源を前記スピーカシステムによって拡声させることによって前記音場空間の残響特性を認識し、当該認識された残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整装置と、前記音場空間に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンから構成され、当該各マイクロホン間の配列距離が予め定められるマイクロホンアレイであって、前記音源が前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された場合に、当該拡声された音場空間の特定の聴取位置にて拡声音を集音するマイクロホンアレイと、を備え、前記残響調整装置が、前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させる発生手段と、前記音信号または前記テスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカシステムから拡声させる出力制御手段と、前記マイクロホンアレイによって集音された拡声音を拡声音信号として取得する第２取得手段と、前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識手段と、前記認識された残響特性に基づいて、前記取得されたスピーカに拡声すべき音源の残響特性を調整する調整手段と、を有する構成をしている。【０００７】
また、請求項７に記載の発明は、複数のスピーカから構成されるスピーカシステムによって拡声される音場空間の残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整方法であって、前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させ、当該発生させたテスト信号を前記スピーカシステムによって拡声させるテスト信号拡声工程と、前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された前記テスト信号を、前記音場空間に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンから構成されるマイクロホンアレイによって拡声音信号として集音させる集音工程と、前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識工程と、スピーカシステムよって拡声すべき音源を取得して拡声する際に、認識された残響特性に基づいて、当該取得された音信号の残響特性を調整する調整工程と、を含む構成を有している。【０００８】
また、請求項８に記載の発明は、複数のスピーカから構成されるスピーカシステムによって拡声される音場空間の残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整装置であって、前記音場空間に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンから構成されるマイクロホンアレイによって、前記音源が前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された拡声音を音場空間の特定の聴取位置にて集音する場合に、前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させる発生手段と、前記音信号またはテスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカシステムから拡声させる出力制御手段と、前記マイクロホンアレイによって集音された拡声音信号を取得する第２取得手段と、前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識手段と、前記認識された残響特性に基づいて、前記取得されたスピーカシステムに拡声すべき音源の残響特性を調整する調整手段と、を有する構成をしている。【０００９】
また、請求項９に記載の発明は、音場空間に配置される複数のスピーカから構成されるスピーカシステムと、音源を前記スピーカシステムによって拡声させることによって前記音場空間の残響特性を認識し、当該認識された残響特性に基づいて当該スピーカシステムから出力される音源の残響成分を調整する残響調整装置と、前記音場空間に配設されるとともに所定の方向に指向特性を有するマイクロホンであって、前記音源が前記スピーカシステムから前記音場空間に拡声された場合に、当該拡声された音場空間の特定の聴取位置にて拡声音を集音するマイクロホンと、を備え、前記残響調整装置が、前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、前記音源として前記音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させる発生手段と、前記音信号または前記テスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカシステムから拡声させる出力制御手段と、前記マイクロホンアレイによって集音された拡声音を拡声音信号として取得する第２取得手段と、前記取得された拡声音信号に基づいて、前記聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を認識する認識手段と、前記認識された残響特性に基づいて、前記取得されたスピーカに拡声すべき音源の残響特性を調整する調整手段と、を有する構成をしている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本願に係る一実施形態のサラウンドシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態におけるマイクロホンアレイの構成例を示す図であり、直線アレイによって構成されるマイクロホンアレイの構成例である。
【図３】一実施形態におけるマイクロホンアレイの構成例を示す図であり、十字アレイによって構成されるマイクロホンアレイの構成例である。
【図４】一実施形態におけるマイクロホンアレイの構成例を示す図であり、四角形アレイによって構成されるマイクロホンアレイの構成例である。
【図５】一実施形態におけるマイクロホンアレイの構成例を示す図であり、円形アレイによって構成されるマイクロホンアレイの構成例である。
【図６】一実施形態におけるマイクロホンアレイの構成例を示す図であり、放射状アレイ（Ｉ）によって構成されるマイクロホンアレイの構成例である。
【図７】一実施形態におけるマイクロホンアレイの構成例を示す図であり、放射状アレイ（II）によって構成されるマイクロホンアレイの構成例である。
【図８】一実施形態における信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図９】一実施形態における空間特性解析部の構成を示すブロック図である。
【図１０】一実施形態の残響特性解析部における残響成分の到来方向推定を説明するための図である。
【図１１】一実施形態における信号処理部の残響制御回路の構成を示すブロック図である。
【図１２】一実施形態のシステム制御部における残響制御係数を設定するための処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１１】
１００  …  サラウンドシステム
１２０  …  信号処理装置
１３０  …  スピーカシステム
１４０  …  マイクロホンアレイ
１２７  …  空間特性解析部
１２７Ｃ  …  残響特性解析部
１２９  …  システム制御部
２００  …  信号処理部
２５０  …  残響制御回路
２５１  …  信号分割部
２５２  …  信号成分生成部 
２５３  …  信号成分合成部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本願に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。【００１３】
なお、以下に説明する実施形態は、５．１ｃｈのサラウンドシステム（以下、単に、サラウンドシステムという。）に対して本願の残響調整装置または音場再生システムを適用した場合の実施形態である。【００１４】
まず、図１を用いて本実施形態におけるサラウンドシステムの構成について説明する。なお、図１は、本実施形態のサラウンドシステムの構成を示すブロック図であり、図２〜図７は、本実施形態のマイクロホンアレイの構成例を示す図である。【００１５】
本実施形態のサラウンドシステム１００は、図１に示すように、リスニングルーム１０、すなわち、聴取者に対して再生される音を提供する音場空間に設置されるようになっており、音源の再生または取得を行うとともに、当該再生された音または取得された音に対して所定の信号処理を行うようになっている。そして、このサラウンドシステム１００は、５．１ｃｈのスピーカシステム１３０によって、信号処理された音を各スピーカ毎に拡声し、聴取者に対して臨場感（サラウンド感）のある音場空間を提供するようになっている。【００１６】
このサラウンドシステム１００は、記録メディアなどの音源を再生することにより、または、テレビジョン信号などの外部から音源を取得することにより、各スピーカに対応するチャンネル（チャネルとも言う。）成分を有する一定の形式のビットストリームデータを出力する音源出力装置１１０と、当該音源出力装置１１０から出力されたビットストリームを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードし、各チャンネルのオーディオ信号毎に信号処理を行うとともに、リスニングルーム１０の残響特性その他の空間特性を解析する信号処理装置１２０と、各チャンネルに対応する各種のスピーカからなるスピーカシステム１３０と、リスニングルーム１０の空間特性を解析する際に用いられるマイクロホンアレイ１４０と、から構成される。【００１７】
なお、チャンネルとは、各スピーカに出力されるオーディオ信号の信号伝送路をいい、各チャンネルは、他のチャンネルと基本的には異なるオーディオ信号を伝送するようになっている。【００１８】
また、例えば、本実施形態の信号処理装置１２０は、本発明の残響調整装置を構成するとともに、スピーカシステム１３０は、本発明のスピーカシステム１３０を構成し、マイクロホンアレイ１４０は、本発明のマイクロホンアレイ１４０を構成する。【００１９】
音源出力装置１１０は、例えば、ＣＤ（Compact disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのメディア再生装置またはデジタルテレビジョン放送を受信する受信装置から構成される。この音源出力装置１１０は、ＣＤなどの音源を再生することにより、または、放送された音源を取得し、５．１ｃｈに対応する各チャンネル成分を有するビットストリームデータを信号処理装置１２０に出力するようになっている。【００２０】
信号処理装置１２０には、音源出力装置１１０から出力された各チャンネル成分を有するビットストリームデータが入力されるようになっており、この信号処理装置１２０は、入力されたビットストリームデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするようになっている。【００２１】
また、この信号処理装置１２０は、
（１）デコードされた各オーディオ信号に対して周波数特性の調整、
（２）デコードされた各オーディオ信号に対して予め設定された残響成分の付加、
（３）デコードされた各オーディオ信号における信号レベルおよび遅延量の調整、
（４）リスニングルーム１０の聴取位置における周波数特性および残響特性などの空間特性の解析を行うようになっており、当該信号処理された各オーディオ信号をアナログ信号に変換して音量レベルを調整するようになっている。そして、この信号処理装置１２０は、音量レベルが調整された各オーディオ信号をスピーカシステム１３０の各スピーカに出力するようになっている。【００２２】
なお、本実施形態における信号処理装置１２０の構成およびその動作の詳細については、後述する。【００２３】
スピーカシステム１３０は、聴取者の前方正面に配置されるセンタースピーカ１３１と、聴取者の前方に配置されるとともにセンタースピーカ１３１の右側または左側に配置されるフロント左スピーカ（以下、ＦＬスピーカという。）１３２ＦＬおよびフロント右スピーカ（以下、ＦＲスピーカという。）１３２ＦＲと、聴取者の後方に配置されるとともに、ＦＬスピーカ１３２ＦＬおよびＦＲスピーカ１３２ＦＲのそれぞれの右側または左側に配置されるサラウンド左スピーカ（以下、ＳＬスピーカという。）１３３ＳＬおよびサラウンド右スピーカ（以下、ＳＲスピーカという。）１３３ＳＲと、任意の位置に配置される低域再生用スピーカ（以下、サブウーハという。）１３４と、を有している。【００２４】
具体的には、センタースピーカ１３１、ＦＬスピーカ１３２ＦＬおよびＦＲスピーカ１３２ＦＲ、ＳＬスピーカ１３３ＳＬおよびＳＲスピーカ１３３ＳＲは、オーディオ信号を拡声する際の周波数帯域のほぼ全域にわたって再生可能な周波数特性を有する全帯域型のスピーカにより構成されるとともに、その放射軸を聴取位置に向けて各信号を拡声するようになっている。また、サブウーハ１３４は、所定の低域の周波数帯域を拡声する際に用いられるようになっている。【００２５】
マイクロホンアレイ１４０は、リスニングルーム１０に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンＭから構成され、オーディオ信号がスピーカシステム１３０からリスニングルーム１０に拡声された場合に、当該拡声されたリスニングルーム１０の特定の聴取位置にて拡声音を集音するようになっている。特に、本実施形態のマイクロホンアレイ１４０は、スピーカシステム１３０から出力されたテスト信号に基づく拡声音を各マイクロホンＭ毎に集音するようになっており、当該集音された各拡声音を電気信号に変換して各集音信号（以下、拡声音信号ともいう。）として信号処理装置１２０に出力するようになっている。【００２６】
具体的には、マイクロホンアレイ１４０は、リスニングルーム１０の床面と平行な面上に複数のマイクロホンＭが配列される構成を有している。【００２７】
例えば、マイクロホンアレイ１４０は、図２に示すように、マイクロホンアレイ１４０は、スピーカシステム１３０によって拡声音が拡声されることより認識される当該拡声音の拡声方向（以下、単に拡声方向という。）に対して直交する軸上にマイクロホンＭが配列される直線アレイ、図３に示すように、拡声方向と同一軸方向に複数のマイクロホンＭが配列された第１アレイと当該第１アレイと直交する軸上に複数のマイクロホンＭが並列に配列されている第２アレイとから構成される十字アレイ、および、図４に示すように、聴取位置の中心を基準として床面と平行な面上に複数のマイクロホンＭが配列されることによって形成する四角形アレイから構成される。【００２８】
また、マイクロホンアレイ１４０は、図５に示すように、聴取位置の中心を基準として床面と平行な面上に複数のマイクロホンＭが配列されることによって円形を形成する円形アレイ、および、図６および図７に示すように、拡声方向を基準に均等に６方向または５方向に床面と平行な面上に複数のマイクロホンＭが並列に配列される放射状アレイから構成されるようになっている。【００２９】
なお、マイクロホンアレイ１４０において、マイクロホンＭの数の増減、および、その配列形状によって、後述するリスニングルーム１０における拡声音の指向性の検出結果に差異が生ずる。一般的には、マイクロホンＭが多ければ多いほど、拡声音の指向性を厳密に検出することができるようになっており、また、聴取位置に対して全方向からの拡声音の指向性を検出するためには、聴取位置の中心を基準として複数のマイクロホンＭを配列させることが望ましい。【００３０】
次に、本実施形態の信号処理装置１２０の構成およびその動作について説明する。【００３１】
本実施形態の信号処理装置１２０は、図１に示すように、各チャンネル成分を有する所定の形式のビットストリームデータが入力され、各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードする際に用いる信号形式のオーディオデータに変換する入力処理部１２１と、変換されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、各チャンネル毎に拡声音に対する残響特性を含む再生特性の調整、すなわち、信号処理を行う信号処理部２００と、各チャンネルのオーディオ信号に対してデジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａという。）変換を行うＤ／Ａ変換器１２２と、各チャンネル毎に各チャンネルの信号の再生レベルを増幅する電力増幅器１２３と、を有している。【００３２】
また、この信号処理装置１２０は、リスニングルーム１０の空間特性、特に、本実施形態では残響特性を解析する際に用いるテスト信号を発生させるテスト信号発生部１２４と、マイクロホンアレイ１４０によって集音された信号を予め設定された信号レベルまで増幅するマイク増幅器１２５と、増幅された集音信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（以下、Ａ／Ｄという。）変換を行うＡ／Ｄ変換器１２６と、デジタル信号に変換された集音信号に基づいてリスニングルーム１０の空間特性を解析する空間特性解析部１２７と、各部を操作するための操作部１２８と、操作部１２８の操作に基づいて各部を制御するシステム制御部１２９と、を有している。【００３３】
なお、例えば、本実施形態の入力処理部１２１は、本発明の第１取得手段を構成し、信号処理部２００は、本発明の調整手段を構成する。また、例えば、本実施形態の電力増幅器１２３は、本発明の出力制御手段を構成し、テスト信号発生部１２４は、本発明の発生手段を構成する。さらに、例えば、本実施形態の空間特性解析部１２７は、本発明の第２取得手段および認識手段を構成する。【００３４】
入力処理部１２１には、各チャンネル成分を有する所定の形式のビットストリームデータが入力されるようになっており、この入力処理部１２１は、入力されたビットストリームデータを所定形式のオーディオデータに変換し、当該変換されたオーディオデータを信号処理部２００に出力するようになっている。【００３５】
信号処理部２００には、入力処理部１２１から出力されたオーディオデータおよびテスト信号発生部１２４において発生されたテスト信号が入力されるようになっており、この信号処理部２００は、入力されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、各チャンネル毎に所定の信号処理を行うことによって再生特性を調整し、各チャンネル毎にオーディオ信号をそれぞれ各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。また、この信号処理部２００は、システム制御部１２９の制御の下、入力されたテスト信号を各スピーカ毎に拡声させるための所定の処理を行い、テスト信号をオーディオ信号として各チャンネル毎に各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。【００３６】
具体的には、信号処理部２００は、後述するように、空間特性解析部１２７から出力された各パラメータのデータに基づいて、入力された信号に対して、周波数特性の調整、遅延時間制御、信号レベル制御および残響制御などの各信号処理を行う際に必要となる係数を決定し、当該決定された各係数に基づいて各信号処理を行い、各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。【００３７】
なお、本実施形態における信号処理部２００の構成およびその動作の詳細については、後述する。【００３８】
Ｄ／Ａ変換器１２２には、各チャンネル毎にそれぞれ信号処理が行われた各オーディオ信号が入力されるようになっており、このＤ／Ａ変換器１２２は、入力されたデジタル信号である各オーディオ信号およびテスト信号をアナログ信号に変換して各電力増幅器１２３にそれぞれ出力するようになっている。【００３９】
電力増幅器１２３には、各チャンネル毎に信号処理されたオーディオ信号が入力されるようになっており、この電力増幅器１２３は、システムシステム制御部１２９の制御の下、操作部１２８よって指定された音量の指示に基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号の信号レベルを増幅し、増幅された各オーディオ信号を各チャンネルに対応する各スピーカに出力するようになっている。【００４０】
テスト信号発生部１２４は、リスニングルーム１０の周波数特性、再生レベルのレベル特性、遅延時間解析および残響特性などの空間特性を解析する際に用いるテスト信号を発生させ、当該発生させたテスト信号を信号処理部２００に出力するようになっている。具体的には、テスト信号発生部１２４は、システム制御部１２９の下、例えば、ホワイトノイズ、ピンクノイズまたは一定の周波数範囲において周波数をスイープさせるスイープ信号などテスト信号を発生させ、当該発生させたテスト信号を信号処理部２００に出力するようになっている。【００４１】
なお、本実施形態のテスト信号発生部１２４は、システム制御部１２９の下、信号処理部２００および空間特性解析部１２７と連動してテスト信号を発生するようになっており、後述する残響成分の付加およびその生成を行うための処理を実行する際に用いられるようになっている。【００４２】
マイク増幅器１２５には、マイクロホンアレイ１４０からマイクロホンＭ毎に出力された各集音信号が入力されるようになっており、このマイク増幅器１２５は、入力された各集音信号を予め設定された信号レベルまで増幅し、当該増幅された各集音信号をＡ／Ｄ変換器１２６に出力するようになっている。【００４３】
Ａ／Ｄ変換器１２６には、マイク増幅器１２５から出力されたマイクロホンＭ毎の各集音信号が入力されるようになっており、このＡ／Ｄ変換器１２６は、入力された各集音信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、当該デジタル信号に変換された各集音信号を空間特性解析部１２７に出力するようになっている。【００４４】
空間特性解析部１２７には、デジタル信号に変換された集音信号が入力されるようになっており、この空間特性解析部１２７は、入力された集音信号に基づいて、各チャンネル毎に出力された拡声音の周波数特性の解析、その再生レベルの解析、その遅延時間の解析および、その残響特性の解析を行うようになっている。また、この空間特性解析部１２７は、信号処理部２００において各信号処理を行う際に必要となる係数を決定するため所定のパラメータを、各解析結果に基づいて算出し、当該算出された各パラメータのデータを信号処理部２００に出力するようになっている。特に、本実施形態の空間特性解析部１２７は、スピーカシステム１３０から出力されたテスト信号に基づく集音信号に基づいて各解析を行い、各パラメータを算出するようになっている。【００４５】
なお、本実施形態における空間特性解析部１２７の構成およびその動作の詳細については、後述する。【００４６】
操作部１２８は、各種確認ボタン、選択ボタン及び数字キー等の多数のキーを含むリモートコントロール装置または各種キーボタンにより構成されており、リスニングルーム１０の空間特性を解析する際の指示を入力するために用いられるようになっている。特に、本実施形態では、操作部１２８は、拡声するためのオーディオ信号に対して残響成分の生成およびその付加行う処理に関する操作を行うために用いられるようになっている。【００４７】
システム制御部１２９は、各スピーカよりオーディオ信号を拡声してオーディオ信号の拡声を行うための全般的な機能を総括的に制御するようになっている。特に、このシステム制御部１２９は、各マイクロホンＭによって集音された集音信号に対して所定の処理を行わせ、聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す残響特性を解析させる解析処理（以下、残響特性解析処理という。）の制御、当該解析されたリスニングルーム１０の残響特性に基づいて信号処理部２００において残響制御を行う際に必要なる係数（以下、残響制御係数という。）の算出処理およびその設定処理（以下、当該算出処理および設定処理をまとめて残響制御係数設定処理という。）の制御を行うようになっている。【００４８】
なお、この残響特性とは、リスニングルーム１０における任意の聴取位置において聴取する拡声音の振幅レベル（強度）の時間的な減衰を示す特性をいい、具体的には、入力されたテスト信号における集音信号に基づいて、各周波数帯域毎に、任意のスピーカから聴取位置において最初に到達した拡声音（直接音）を基準としてその振幅レベルの減衰比とその際の時間を示す残響時間の特性をいう。【００４９】
また、本実施形態におけるシステム制御部１２９の残響特性解析処理および残響制御係数設定処理の動作の詳細については、後述する。【００５０】
次に、図８を用いて本実施形態の信号処理部２００の構成およびその動作について説明する。なお、図８は、本実施形態における信号処理部２００の構成を示すブロック図である。【００５１】
信号処理部２００は、上述のように、入力されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、デコードされた各チャンネル毎のオーディオ信号とテスト信号発生部１２４から出力されたテスト信号との入力を切り替えるようになっている。そして、この信号処理部２００は、入力された信号に対して各チャンネル毎に所定の信号処理を行うことによって再生特性の調整を行うとともに、システム制御部１２９の制御の下、入力されたテスト信号を各スピーカ毎に拡声させるための所定の処理を行うようになっている。 【００５２】
具体的には、この信号処理部２００は、入力されたオーディオデータに基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするデコーダ２１０と、データから出力された各チャンネルのオーディオ信号と入力されたテスト信号を切り換える入力切換部２２０と、各チャンネル毎のオーディオ信号またはテスト信号の周波数特性を調整する周波数特性調整回路２３０と、他のチャンネルとのチャンネル間における信号レベルを調整するとともに、各チャンネル毎に入力された信号を遅延させる信号レベル／遅延調整部２４０と、後述するように設定された残響制御係数に基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号またはテスト信号の残響成分を生成し、当該オーディオ信号またはテスト信号に加算する残響制御回路２５０と、システム制御部１２９の制御の下、信号処理部２００内の各部を制御する信号処理制御部２６０と、を有している。【００５３】
なお、この信号処理部２００は、各チャンネル毎に、周波数特性調整回路２３０、信号レベル／遅延調整部２４０および残響制御回路２５０を有しており、信号処理制御部２６０と各部は、バスＢにより接続されている。【００５４】
デコーダ２１０には、入力されたオーディオデータが入力されるようになっており、このデコーダ２１０は、入力されたオーディオデータを、各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードし、各チャンネル毎に入力切換部２２０に出力するようになっている。【００５５】
入力切換部２２０には、各チャンネル毎にデコードされたオーディオ信号およびテスト信号発生部１２４から出力されたテスト信号が入力されるようになっており、この入力切換部２２０は、信号処理制御部２６０の制御の下、デコーダ２１０から出力されたオーディオ信号とテスト信号発生部１２４にて発生されたテスト信号の入力を切り換えて各周波数特性調整回路２３０に出力するようになっている。また、入力切換部２２０は、テスト信号を出力する際に、各チャンネルに、または、信号処理制御部２６０にて選択された一のチャンネルに当該テスト信号を出力するようになっている。【００５６】
各周波数特性調整回路２３０には、信号処理制御部２６０の制御の下、各周波数帯域毎に、信号成分の利得（ゲイン）を調整するためのフィルタ係数が設定されるようになっている。また、この各周波数特性調整回路２３０には、入力された各チャンネル毎のオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっており、設定された各フィルタ係数に基づいて入力された信号に対して周波数特性の調整を行い、各信号レベル／遅延調整部２４０に出力するようになっている。【００５７】
各信号レベル／遅延調整部２４０には、信号処理制御部２６０の制御の下、各チャンネル毎に、チャンネル間における減衰率を調整するための係数（以下、減衰係数という。）と、各チャンネルに該当するオーディオ信号またはテスト信号における遅延量（遅延時間）を調整するための係数（以下、遅延制御係数という。）と、が設定されるようになっている。また、この各信号レベル／遅延調整部２４０には、各周波数帯域毎に周波数特性が調整されたオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっており、この各信号レベル／遅延調整部２４０は、設定された減衰係数および遅延制御係数に基づいて、入力された信号に対してチャンネル間における減衰率および遅延量を調整し、当該減衰率および遅延量が調整されたオーディオ信号またはテスト信号を残響制御回路２５０に出力するようになっている。【００５８】
残響制御回路２５０には、信号処理制御部２６０によって後述するように決定された残響制御係数がそれぞれ設定されるようになっており、当該残響制御回路２５０は、信号レベルが調整されたオーディオ信号またはテスト信号に対して残響制御を実行して各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。 【００５９】
具体的には、残響制御回路２５０には、信号レベルおよび遅延量が調整されたオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっており、この残響制御回路２５０は、各チャンネル毎に入力されたオーディオ信号またはテスト信号を複数の周波数帯域毎に分割するようになっている。そして、この残響制御回路２５０は、後述する残響制御係数に基づいて入力されたオーディオ信号またはテスト信号に各周波数帯域毎の残響成分を生成し、当該生成された残響成分を入力されたオーディオ信号またはテスト信号に加算することによって残響制御を行い、当該残響制御された信号を各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。【００６０】
また、残響制御回路２５０は、入力された信号に対して残響成分の生成およびその付加を行うことによって残響制御を行う際に、当該残響成分の方向特性も含めて残響制御を行うため、生成すべき残響成分の各チャンネル間の調整を行うようになっている。すなわち、本実施形態の残響制御回路２５０は、残響成分が拡声される際に方向特性を有するように、チャンネル毎の入力信号に対してそれぞれのスピーカ毎に（以下、スピーカ系統ともいう。）残響制御を行うようになっている。【００６１】
また、本実施形態における残響制御回路２５０の構成およびその動作の詳細は、後述する。また、例えば、本実施形態の残響制御回路２５０は、本発明の調整手段を構成する。【００６２】
信号処理制御部２６０は、システム制御部１２９の指示の下、各周波数特性調整回路２３０、各信号レベル／遅延調整部２４０および残響制御回路２５０の各係数の決定およびその設定を行うようになっている。【００６３】
具体的には、この信号処理制御部２６０は、空間特性解析部１２７によって解析された各パラメータのデータに基づいて、フィルタ係数、減衰係数、および、遅延制御係数を算出して各部に設定する他に、残響パラメータに基づいて残響制御回路２５０における各残響成分の生成制御を行うための残響制御係数を算出し、当該算出された残響制御係数を、それぞれ、残響制御回路２５０に設定するようになっている。【００６４】
特に、本実施形態における信号処理制御部２６０は、入力された残響パラメータに基づいて残響制御回路２５０における各残響制御係数を算出するためのテーブルを有し、残響パラメータが入力されると、当該テーブルに基づいて一定の残響制御係数を算出するようになっている。【００６５】
例えば、信号処理制御部２６０には、後述のように、方向特性を有する残響成分を制御する際に用いる係数を算出するための残響パラメータが入力されるようになっている。また、この信号処理制御部２６０は、後述するように解析された残響成分の特性を示す残響パラメータに基づいて、各チャンネルのオーディオ信号またはテスト信号に対して、残響成分のレベルおよびその遅延時間を付加するとともに、当該付加される残響成分が解析された到来方向から聴取することができるように、付加する残響成分のチャンネル間の調整を行うための当該残響制御係数を算出するようになっている。そして、信号処理制御部２６０には、算出された残響制御係数を残響制御回路２５０に設定するようになっている。【００６６】
なお、本実施形態では、信号処理制御部２６０は、チャンネル毎に、予め設定されている周波数帯域毎に、かつ、後述するように各スピーカの系統毎に、残響制御係数を算出するようになっている。【００６７】
次に、図９および図１０を用いて本実施形態における空間特性解析部１２７の構成およびその動作について説明する。なお、図９は、本実施形態における空間特性解析部１２７の構成を示すブロック図であり、図１０は、本実施形態における残響特性解析を説明するための図である。【００６８】
空間特性解析部１２７には、テスト信号に基づき拡声された拡声音を集音することによって生成された集音信号が入力されるようになっており、この空間特性解析部１２７は、上述のように、入力された集音信号に基づいて、各チャンネル毎に出力された拡声音の周波数特性の解析、その音圧レベルの解析、遅延時間解析、および、その残響成分の解析を行い、各解析結果に基づいてシステム制御部１２９を介して信号処理部２００に各データを出力するようになっている。【００６９】
この空間特性解析部１２７は、リスニングルーム１０の周波数特性を解析する周波数特性解析部１２７Ａと、当該リスニングルーム１０における各スピーカから拡声された音圧レベルおよび遅延時間を解析する音圧レベル／遅延時間解析部１２７Ｂと、残響制御係数設定処理が実行される際に、当該リスニングルーム１０の残響特性を解析し、残響パラメータを算出する残響特性解析部１２７Ｃと、から構成される。【００７０】
周波数特性解析部１２７Ａは、入力されたテスト信号における集音信号に基づいて、当該リスニングルーム１０のマイクロホンアレイ１４０の設置位置（聴取位置）における周波数特性を解析するようになっており、システム制御部１２９を介して、解析結果を所定のパラメータのデータとして信号処理制御部２６０に出力するようになっている。また、音圧レベル／遅延時間解析部１２７Ｂは、入力されたテスト信号における集音信号に基づいて、当該リスニングルーム１０のマイクロホンアレイ１４０の設置位置における各スピーカから拡声された音圧レベルおよび遅延時間を解析するようになっており、システム制御部１２９を介して、解析結果を所定のパラメータのデータとして信号処理制御部２６０に出力するようになっている。【００７１】
残響特性解析部１２７Ｃは、リスニングルーム１０の残響特性解析を行う際に、集音されたテスト信号の残響成分の時間的に変化に基づいて、リスニングルーム１０の聴取位置における拡声音の残響成分の方向特性を有する残響特性を解析するようになっており、システム制御部１２９を介して、解析結果を所定の残響パラメータのデータとして信号処理制御部２６０に出力するようになっている。【００７２】
より具体的には、本実施形態の残響特性解析部１２７Ｃは、マイクロホンアレイ１４０の各マイクロホンＭによって集音された集音信号に対して、聴取位置に直接到達する直接成分に対する残響成分の時間的に減衰する振幅レベルの比の割合を算出するとともに、当該残響成分の振幅レベル比を割合を算出する際に、予め設定されたマイクロホンアレイ１４０における各マイクロホンＭと他のマイクロホンＭにおける距離、すなわち、マイクロホンアレイ１４０におけるマイクロホンＭ間の距離に基づいて聴取位置において、所定の角度毎に残響特性を算出するようになっている。【００７３】
通常、聴取位置において、マイクロホンアレイ１４０の各マイクロホンＭを、リスニングルーム１０の床面と平行な面上に配列させるとともに、リスニングルーム１０の正面、すなわち、センタースピーカ１３１の放射軸に対して垂直方向に配列させてある直線アレイを用いる場合に、拡声音がリスニングルームの壁面などにて反射して所定の方向から当該拡声音が聴取位置に到達すると、各マイクロホンＭには、スピーカシステム１３０から直接聴取位置に到達された拡声音（以下、直接成分（直接音）という。）に対して所定の遅延が生じ、各残響成分が正面に対して所定の角度（θ）を有する拡声音（以下、残響成分という。）が集音される。したがって、当該各マイクロホンＭにおいて認識されるリスニングルーム１０の壁面にて反射された当該拡声音は、残響成分として当該マイクロホンＭにおける到来方向に基づいて、到達時間および音圧レベルの振幅差が生ずることとなる。【００７４】
例えば、図１０に示すように、センタースピーカ１３１の放射軸に対して所定の角度（θ）を有するＡの方向から壁面にて反射された拡声音が残響成分としてマイクロホンアレイ１４０に到達すると、直接成分に対して到達時間差（ｄｔ）が生ずるとともに、この到達時間差に基づいて当該拡声音音に含まれる各周波数には所定の位相差が生ずることになる。【００７５】
そこで、本実施形態では、残響特性解析部１２７Ｃは、各マイクロホンＭにおける複数の集音信号に対して所定の遅延処理を行うとともに、当該遅延処理された各集音信号を加算することによって、聴取位置における拡声音の方向特性を有する残響特性を解析することができるようになっている。【００７６】
すなわち、本実施形態では、拡声音に含まれる残響成分が聴取位置に対してセンタースピーカ１３１の放射軸を基準として所定の角度を有すると、当該残響成分には、センタースピーカ１３１から直接到達する直接成分の到達時からの到達時間差（ｄｔ）およびそれに基づく位相差が生じることとなる。したがって、本実施形態の残響特性解析部１２７Ｃは、各集音信号を解析すべき到来方向に基づいて想定される遅延量により遅延処理を行うとともに、当該遅延処理された各集音信号を加算することによって得られた結果に基づいて各解析すべき到来方向毎に残響特性を認識するようになっており、この結果、当該処理を解析すべき到来方向すべてにおいて当該処理を行うことによって、残響成分を含む拡声音の方向特性を有する残響特性を解析することができるようになっている。【００７７】
具体的には、本実施形態では、スピーカシステム１３０から聴取位置までの距離、例えば、センタースピーカ１３１からマイクロホンアレイ１４０の中心までの距離が予め設定されるようになっており、残響特性解析部１２７Ｃは、予め設定された到来方向の角度毎に、聴取位置の中心を基準として、すなわち、中心のマイクロホンＭを基準として、各マイクロホンＭの配列位置に基づいて各集音信号に対してそれぞれ遅延時間を算出し、予め設定された到来方向の角度毎に、各集音信号を遅延させて当該遅延させた各集音信号を加算することによって、聴取位置に対する各到来方向の残響特性を解析するようになっている。【００７８】
例えば、本実施形態では、センタースピーカ１３１の放射軸を基準として、３０度毎に解析すべき到来方向を予め設定し、残響特性解析部１２７Ｃは、マイクロホンアレイ１４０における各マイクロホンＭの配列位置に基づいて、各解析すべき到来方向毎に遅延量を算出して内部に格納しておくようになっている。また、この残響特性解析部１２７Ｃは、各マイクロホンＭによって集音された各集音信号を、所定の到来方向毎に、予め算出された遅延を課し、各集音信号を加算することによって、所定の到来方向毎に一のデータ（以下、測定データという。）を算出するようになっている。そして、この残響特性解析部１２７Ｃは、当該所定の到来方向毎の測定データに基づいて、当該所定の到来方向毎に残響特性、例えば、直接成分を基準として振幅レベルが−６０ｄＢまで低下する際の時間を示す残響時間、各残響成分のエネルギ分布、または、各残響成分のエネルギの時間特性などの残響特性を算出するようになっている。【００７９】
なお、本実施形態の空間特性解析部１２７は、各マイクロホンＭの配列に対応して所定の重み付け予め設定するとともに、各マイクロホンＭによって集音された各集音信号に基づいて、当該マイクロホンアレイ１４０によって集音された各集音信号を加算する際に、設定された重み付けに基づいて加算するようになっている。例えば、聴取位置の中心から離れるにしたがって配置されたマイクロホンＭによって集音された集音信号に対する重みを小さくすることによって、さらに、的確に、残響成分の到来方向を認識することができるので、残響特性を解析する上で、残響成分の到来方向を含めて的確に解析することができるようになっている。【００８０】
また、この残響特性解析部１２７Ｃは、残響成分の到来方向を含めた残響特性と、所望する残響特性、例えば、操作部１２８を介して設定された残響特性と、を比較するようになっており、当該比較した結果、各信号処理制御２６０おいて、残響制御経路２５０にて残響成分を付加すべき際に用いる係数を算出するための残響パラメータを算出するようになっている。【００８１】
具体的には、この残響特性解析部１２７Ｃは、信号処理制御部２６０において、残響制御回路２５０にて残響成分を制御する際に必要となる残響制御係数を算出するための残響パラメータを算出するようになっており、方向特性を示す残響成分を生成するためのパラメータが包含されている残響パラメータを算出するようになっている。【００８２】
次に、図１１を用いて本実施形態における残響制御回路２５０の構成およびその動作について説明する。なお、図１１は、本実施形態における信号処理部２００の残響制御回路２５０の構成を示すブロック図である。【００８３】
残響制御回路２５０には、信号レベルが調整された各チャンネルのオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっており、この残響制御回路２５０は、オーディオ信号またはテスト信号が入力されると、当該入力されたオーディオ信号またはテスト信号をスピーカシステム１３０のスピーカ数と同数に分割するようになっている。また、この残響制御回路２５０は、信号処理制御部２６０によって設定された残響制御係数に基づいて、各分割されたオーディオ信号またはテスト信号（以下、分割信号という。）に対して、各分割信号毎に、残響成分の生成およびその付加を行う残響成分調整を行うようになっており、当該残響成分の生成およびその付加がなされた信号を各チャンネル毎に加算、すなわち、各スピーカの出力チャンネル毎に加算し、当該加算された各チャンネルの信号を該当するＤ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。【００８４】
具体的には、この残響制御回路２５０は、図１１に示すように、入力されたオーディ信号またはテスト信号をスピーカシステム１３０のスピーカと同数に分割する信号分割部２５１と、信号処理制御部２６０によって残響制御係数が設定され、オーディ信号またはテスト信号が入力された場合に当該設定された残響制御係数に基づいて分割された分割信号毎に残響成分を生成し、生成された残響成分を入力された元の分割信号に付加する信号成分生成部２５２と、各残響成分が付加された分割信号をスピーカ系統毎に合成する信号成分合成部２５３と、を有している。【００８５】
なお、この信号成分生成部２５２は、予め設定された周波数帯域毎に、残響成分を付加するようになっており、信号成分生成部２５２に設定される残響制御係数は、上述のように、各チャンネル毎に、周波数帯域毎に、かつ、スピーカ系統毎に、それぞれ設定されるようになっている。【００８６】
信号分割部２５１は、各チャンネル毎に設けられており、当該信号分割部２５２には、各チャンネル毎に信号レベル調整部２４０から出力されたオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっている。また、この信号分割部２５１は、オーディオ信号またはテスト信号が入力されると、各チャンネル毎に、入力された各チャンネルのオーディオ信号またはテスト信号をスピーカ数と同数の同一成分を有する複数の信号に分割し、当該分割された各信号をそれぞれ各信号成分生成部２５２に出力するようになっている。【００８７】
例えば、本実施形態では、この信号分割部２５１は、入力された各チャンネルのオーディオ信号またはテスト信号をスピーカ系統数「６」に分割し、各分割信号をそれぞれ信号成分生成部２５２に出力するようになっている。すなわち、本実施形態の信号分割部２５１は、各チャンネル毎に、かつ、各スピーカ系統毎に、分割信号を信号成分生成部２５２に出力するようになっている。【００８８】
信号成分生成部２５２は、各チャンネル毎に、各スピーカ系統毎に設けられており、各信号成分生成部２５２は、信号処理制御部２６０によって各チャンネル毎に、かつ、各スピーカ系統毎に、上述のように算出された残響制御係数が設定されるようになっている。また、この各信号成分生成部２５２には、各チャンネル毎に、複数に分割された分割信号が入力されるようになっており、この各信号成分生成部２５２は、該当する分割信号が入力されると、入力された分割信号に対して残響成分の生成およびその付加を行い、該当するスピーカ系統に、信号成分合成部２５３に出力するようになっている。【００８９】
具体的には、信号成分生成部２５２は、予め信号処理制御部２６０によって各チャンネル毎に、周波数帯域毎に、かつ、スピーカ系統毎に残響制御係数が設定され、入力された分割信号を当該残響制御係数に基づいて遅延処理を行うようになっている。【００９０】
例えば、本実施形態では、各信号成分生成部２５２は、周波数帯域毎に、かつ、スピーカ系統毎に、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタにおけるフィルタ処理を行うようになっており、信号処理制御部２６０によって設定された残響制御係数、すなわち、フィルタ係数に基づいて、入力された各分割信号を各スピーカに対して拡声する際に、リスニングルーム１０において所望する残響時間となるように残響成分の生成およびその付加を行うようになっている。【００９１】
各信号成分合成部２５３は、スピーカ系統毎に設けられており、この各信号成分合成部２５３は、該当する信号成分生成部２５２から出力された残響成分が付加された複数の分割信号が入力されるようになっている。また、この各信号成分合成部２５３は、入力された該当するスピーカ系統毎の分割信号を加算して、各スピーカ系統毎の信号（以下、スピーカ信号という。）を生成するようになっている。そして、この信号成分合成部２５３は、生成されたスピーカ信号を該当するＤ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。【００９２】
次に、図１２を用いて本実施形態の残響特性解析処理およびそれに基づく残響制御係数設定処理の動作について説明する。なお、図１２は、本実施形態の残響特性解析処理およびそれに基づく残響制御係数設定処理の動作を示すフローチャートである。【００９３】
まず、システム制御部１２９は、操作部１２８を介してユーザからの残響特性解析処理および残響制御係数設定処理を開始する旨の指示を検出すると（ステップＳ１１）、未だ残響特性の解析および残響制御係数の設定を行っていない一のスピーカを選択する（ステップＳ１２）。【００９４】
次いで、システム制御部１２９は、テスト信号発生部１２４に当該選択されたスピーカから所定のテスト信号を発生させて選択させたスピーカからテスト信号を拡声させる（ステップＳ１３）。具体的には、システム制御部１２９は、信号処理制御を制御して電力増幅器１２３における信号レベルの出力の停止または信号処理部２００における入力の禁止など選択されていない他のスピーカの出力を停止させ、選択されたスピーカからテスト信号の拡声を開始させる。【００９５】
次いで、システム制御部１２９がテスト信号を選択されたスピーカから拡声させると、マイクロホンアレイ１４０によってスピーカから拡声された拡声音が集音されるとともに、システム制御部１２９は、空間特性解析部１２７に当該集音された拡声音が集音信号してマイク増幅部およびＡ／Ｄ変換器１２６を介して入力され各信号を取得させる（ステップＳ１４）。【００９６】
なお、空間特性解析部１２７は、取得された各集音信号を内部に一時的に格納するようになっている。また、システム制御部１２９は、空間特性解析部１２７に、各集音信号を一度取得させればよいが、ＳＮ比を向上させるために、複数回当該動作を繰り返し、複数の各集音信号を取得させてもよい。この場合、空間特性解析部１２７は、後述する残響特性解析を行う前に、取得された各集音信号をマイクロホンＭ毎に平均化して解析の基になる集音信号を算出する。【００９７】
次いで、システム制御部１２９は、未だ選択されていない予め設定された一の到来方向角度を選択し、以下の処理を実行する（ステップＳ１５）。なお、本実施形態では、システム制御部１２９は、上述のように、センタースピーカ１３１の放射軸を基準として、３０度毎に、以下の処理を実行する。【００９８】
まず、システム制御部１２９は、空間特性解析部１２７にマイクロホンアレイ１４０の各マイクロホンＭによって集音された各集音信号に対して、選択された到来方向角度における遅延量に基づいて遅延させる遅延処理を行うとともに、当該遅延処理された各集音信号を加算して一の測定データを算出する。（ステップＳ１６）。【００９９】
具体的には、空間特性解析部１２７は、上述のように、内部に予め算出されている各マイクロホンＭに対応する遅延量を読み出し、当該読み出した各遅延量に基づいて集音信号に対して遅延処理を行い、遅延処理された各集音信号を加算する。【０１００】
次いで、システム制御部１２９は、空間特性解析部１２７に算出された測定データに基づいて当該到来方向の残響特性を算出し（ステップＳ１７）、当該算出された残響特性に基づいて残響パラメータを算出する（ステップＳ１８）。【０１０１】
具体的には、本実施形態の空間特性解析部１２７は、算出された測定データに基づいて、残響成分におけるエネルギの時間特性を算出し、この算出されたエネルギの時間特性を当該到来方向による残響パラメータとして算出する。【０１０２】
次いで、システム制御部１２９は、未だ残響パラメータの算出の対象となっていない一の到来方向角度の有無を判断し（ステップＳ１９）、未だ残響パラメータの算出の対象となっていない到来方向角度がある場合にはステップＳ１５の処理に移行し、未だ残響パラメータの算出の対象となっていない到来方向がない場合には、システム制御部１２９は、未だ残響特性の解析および残響パラメータの設定を行っていないスピーカの有無を判断する（ステップＳ２０）。【０１０３】
このとき、システム制御部１２９が、未だ残響特性の解析および残響パラメータの設定を行っていないスピーカがあると判断した場合には、当該システム制御部１２９は、ステップＳ１２の処理に移行する。【０１０４】
一方、全てのスピーカの残響特性の解析および残響制御パラメータが算出されたと判断された場合には、システム制御部１２９は、空間特性解析部１２７に算出された各残響パラメータを信号処理制御部２６０に出力させるとともに、信号処理制御部２６０に当該残響パラメータに基づいて各残響制御係数を算出させる（ステップＳ２１）。【０１０５】
最後に、システム制御部１２９は、信号処理制御部２６０に算出させた各残響制御係数を残響制御回路２５０に設定させ（ステップＳ２２）、本動作を終了する。 【０１０６】
なお、この後に、音源出力装置１１０から音源再生され、オーディオ信号が信号処理装置１２０に入力されると、残響付加成分生成部において、上述のように設定された残響制御係数に基づいて当該オーディオ信号の信号処理が行われ、すなわち、当該オーディオ信号の残響特性が調整され、スピーカシステム１３０から信号処理されたオーディオ信号が拡声されるようになっている。【０１０７】
以上、本実施形態によれば、本実施形態のサラウンドシステム１００は、リスニングルーム１０に配置される複数のスピーカから構成されるスピーカシステム１３０と、オーディオ信号をスピーカシステム１３０によって拡声させることによってリスニングルーム１０の残響特性を認識し、当該認識された残響特性に基づいて当該スピーカシステム１３０から出力されるオーディオ信号の残響成分を調整する信号処理装置１２０と、リスニングルーム１０に配設されるとともに同一の特性を有する複数のマイクロホンＭから構成され、当該各マイクロホンＭ間の配列距離が予め定められるマイクロホンアレイ１４０であって、オーディオ信号がスピーカシステム１３０からリスニングルーム１０に拡声された場合に、当該拡声されたリスニングルーム１０の特定の聴取位置にて拡声音を集音するマイクロホンアレイ１４０と、を備え、信号処理装置１２０が、オーディオ信号として音信号を取得する入力処理部１２１と、オーディオ信号としてリスニングルーム１０の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させるテスト信号発生部１２４と、音信号または前記テスト信号の少なくとも何れか一方の信号をスピーカシステム１３０から拡声させる電力増幅器１２３と、マイクロホンアレイ１４０によって集音された拡声音を拡声音信号として取得するとともに、取得された拡声音信号に基づいて、聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関するリスニングルーム１０の時間的な減衰を示す残響特性を認識する空間特性解析部１２７と、前記認識された残響特性に基づいて、取得されたスピーカに拡声すべきオーディオ信号の残響特性を調整する残響制御回路２５０と、を有する構成を有している。【０１０８】
この構成より、本実施形態のサラウンドシステム１００は、同一の特性を有する複数のマイクロホンＭから構成され、当該各マイクロホンＭ間の配列距離が予め定められるマイクロホンアレイ１４０によって集音された拡声音を拡声音信号として取得するとともに、取得された拡声音信号に基づいて、リスニングルーム１０の聴取位置における拡声音の残響成分の到来方向を示す方向特性を有し、当該拡声音の当該聴取位置における音の強度に関するリスニングルーム１０の時間的な減衰を示す残響特性を認識する。そして、本実施形態のサラウンドシステム１００は、認識された残響特性に基づいて、取得されたスピーカに拡声すべき音源の残響特性を調整する。【０１０９】
したがって、本実施形態のサラウンドシステム１００は、各拡声音の残響特性を認識する際に、残響成分の到来方向をも認識することができるので、ＣＤやＤＶＤなどの音源をスピーカシステム１３０から拡声させる際の残響特性を、残響成分の到来方向を含めたリスニングルーム１０における残響特性に基づいて調整することができる。この結果、このサラウンドシステム１００は、当該解析された残響特性に基づいて、より自然で、かつ、より臨場感のある音場を提供することができる。【０１１０】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、空間特性解析部１２７が、各マイクロホンＭによって集音された各集音信号に基づいて、当該マイクロホンアレイ１４０によって集音された集音信号における位相差に基づいて残響成分の方向特性を有する残響特性を認識する構成を有している。【０１１１】
したがって、本実施形態のサラウンドシステム１００は、的確に残響成分の到来方向を推定することができるので、このサラウンドシステム１００は、音源を再生する際に、残響特性を解析する上で、残響成分の到来方向を含めて的確に解析することができるとともに、当該解析された残響特性に基づいて、より自然で、かつ、より臨場感のある音場を提供することができる。【０１１２】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、空間特性解析部１２７が、各マイクロホンＭの配列に対応して所定の重み付け予め設定するとともに、各マイクロホンＭによって集音された各集音信号における位相差と設定された重み付けとに基づいて残響成分の方向特性を有する残響特性を認識する構成を有している。【０１１３】
この構成より、本実施形態のサラウンドシステム１００は、聴取位置の中心から離れるにしたがって配置されたマイクロホンＭによって集音された集音信号に対する重みを小さくすることによって、さらに、的確に、残響成分の到来方向を認識することができるので、残響特性を解析する上で、残響成分の到来方向を含めて的確に解析することができる。【０１１４】
なお、本実施形態のサラウンドシステム１００は、マイクロホンアレイ１４０が、リスニングルーム１０の床面と平行な面上に複数のマイクロホンＭを配列することによって構成される。本実施形態のサラウンドシステム１００は、リスニングルーム１０に複数のスピーカによって拡声音が拡声されることより認識される当該拡声音の拡声方向と同一方向面に複数のマイクロホンＭが配列された第１アレイと、第１アレイが配列された面と直交する面上に複数のマイクロホンＭが並列に配列されている第２アレイと、から構成される。本実施形態のサラウンドシステム１００は、マイクロホンアレイ１４０が、聴取位置の中心を基準としてリスニングルーム１０の床面と平行な面上に前記複数のマイクロホンが配列されることによって多角形を構成する。このように、本実施形態では、マイクロホンアレイ１４０が構成されるので、的確に残響成分の到来方向を推定することができる。【０１１５】
なお、本実施形態では、５．１ｃｈのサラウンドシステム１００を用いて残響時間の設定処理について説明しているが、勿論、７．１ｃｈやそれ以上のチャンネルを持つマルチチャンネルシステム、ＡＶアンプなどのステレオ用音響再生装置などの他の音響再生装置についても適用することができる。【０１１６】
また、本実施形態では、信号処理装置１２０において、音源出力装置１１０において出力されたデジタル信号に基づいて残響制御その他の信号処理を行うようになっているが、勿論、当該信号処理装置１２０において、音源出力装置１１０から出力されたアナログ信号またはその他の外部から入力されたアナログ信号に基づいて信号処理を行うようにしてもよい。【０１１７】
また、本実施形態は、同一の特性を有するマイクロホンＭによってマイクロホンアレイ１４０を構成するようになっているが、当該マイクロホンに対して所定の方向に対して指向性を有する指向性マイクロホンによって当該マイクロホンアレイを構成するようにしてもよいし、一の指向性マイクロホンの向きを変えることによって所定の角度毎に集音信号を集音するようにしてもよい。【０１１８】
この場合は、残響特性解析部１２７Ｃは、各集音信号に対して、遅延処理および加算処理を行うことなく、そのままの信号を測定データとして残響パラメータを算出するようになっている。したがって、この場合であっても、上述と同様に、各拡声音の残響特性を認識する際に、残響成分の到来方向をも認識することができるので、解析された残響特性に基づいて、より自然で、かつ、より臨場感のある音場を提供することができる。【０１１９】
また、本実施形態のマイクロホンアレイ１４０は、リスニングルーム１０の床面と平行な面上に複数のマイクロホンＭを配列させるようになっているが、勿論、当該平行面に複数のマイクロホンＭを配列させるとともに、当該リスニングルーム１０の床面と直交する面にも複数のマイクロホンを配列させることにより、リスニングルーム１０の残響成分を含めた拡声音の残響特性を３次元に解析するようにしてもよい。【０１２０】
また、本実施形態では、空間特性解析部１２７０は、リスニングルーム１０に置ける２次元平面の残響特性、すなわち、リスニングルーム１０の床面の同一平面内の２次元の残響成分の特性を解析するようになっているが、勿論、マイクロホンアレイ１４０を３次元的に配列させることによって、例えば、四角形アレイを直方体アレイに構成することによって、リスニングルーム１０の残響特性を３次元的に解析するようにしてもよい。【０１２１】
この場合には、信号処理制御部２６０は、３次元的に残響成分を発生させるための残響制御係数を算出し、当該算出された各残響制御係数を各残響制御回路２５０に設定するようになる。
【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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