(57)【要約】【課題】マルチチャネルに対応したスピーカを設置する位置を簡便な操作で指示することができ、スピーカを設置する際の作業効率を大幅に改善することができるスピーカ設置調整装置を提供すること。【解決手段】マルチチャネルに対応したスピーカの設置位置を指示するレーザー照射装置１１と、所望の方向にスピーカの設置位置を指示するようレーザー照射装置１１を回転させる水平回転機構１２および垂直回転機構１３と、スピーカそれぞれの理想的な設置位置の情報を記憶する記憶装置１８と、記憶装置１８で記憶されているスピーカの設置位置をレーザー照射装置１１が指示するように水平回転機構１２および垂直回転機構１３を駆動するスピーカ設置位置調整手段７とを備えて構成する。【選択図】図１
2009005078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチチャネルに対応したスピーカの設置位置を指示するスピーカ設置位置指示手段と、
所望の方向に前記設置位置を指示するよう前記スピーカ設置位置指示手段を回転させる回転機構と、
前記スピーカそれぞれの理想的な設置位置の情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段で記憶されている前記設置位置を前記スピーカ設置位置指示手段が指示するように前記回転機構を駆動するスピーカ設置位置調整手段とを備えたこと特徴とするスピーカ設置調整装置。
【請求項２】
前記スピーカ設置位置指示手段と略同じ位置に設置したマイクロホンと、
前記スピーカに試験信号を出力する試験信号発生手段と、
設置されたスピーカに前記試験信号を前記試験信号発生手段に出力させたときに前記マイクロホンが収音した信号に基づいて前記マイクロホンから前記試験信号を出力させたスピーカまでの距離を算出する距離算出手段とを備えたこと特徴とする請求項１に記載のスピーカ設置調整装置。
【請求項３】
前記距離算出手段によって前記距離が算出されたときのスピーカに対応する仰角および方位角から得られる位置座標と、前記記憶手段で記憶される前記スピーカの理想的な設置位置を表す位置座標とを用いて、前記設置されたスピーカから出力される音響が前記理想的な設置位置で出力されているように、マルチチャネルに対応した音響信号を補正するための補正係数を算出する補正係数算出手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載のスピーカ設置調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチチャネルの音響技術に関わり、特に、スピーカの設置位置を正確に調整し、その設置位置が正確でない場合に補正を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スーパーハイビジョンを実現する音響技術が開発されている。この音響技術では、例えば、２２．２チャンネル（上層９ｃｈ、中層１０ｃｈ、下層３ｃｈ、ＬＦＥ２ｃｈ）のマルチチャネルに対応した音響信号が複数のスピーカで再生される。
【０００３】
従来、このようなマルチチャネルの音響システムを展示会場などに構築する場合、作業者が展示会場の設置図面等に基づいて複数のスピーカを所定の位置に設置しており、設置した位置が適切か否かを目視で確認していたが、３次元位置を計測する技術が発展したため、複数のスピーカが所望の位置にあるかの確認を目視ではなく、機械を用いて確認することが可能となっている。
【０００４】
３次元位置を計測する技術としては、複数のカメラ画像から３次元位置を推定するもの（例えば、特許文献１、特許文献２参照）、工作機械や産業用ロボットの位置決め制御のためのもの（例えば、特許文献３参照）、スポット光を所望の位置に投光するためのもの（例えば、特許文献４参照）などが知られている。
【０００５】
また、マルチチャネル音響再生においては、再生された合成音像の位置を推定する発明（例えば、特許文献５参照）などがある。
【特許文献１】特開昭６２−９５６７１号公報
【特許文献２】実開昭６２−１１４３１０号公報
【特許文献３】特開平９−２４３３４４号公報
【特許文献４】特開平６−９４４１７号公報
【特許文献５】特公昭５８−１１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マルチチャネルに対応した複数のスピーカを展示会場などの内部の所望の位置に設置する際、複数のスピーカが所望の位置にあるかの確認を行うために、上述した特許文献１および特許文献２に開示された技術を利用する場合、複数のカメラ画像を利用するため、煩雑でかつ精度に難がある。
上述した特許文献３に開示された技術を利用する場合、工作機械などの位置決め制御を行うためにスピーカの位置と測定点の間をアームで連結する必要があるので、煩雑である。
また、上述した特許文献４に開示された技術を利用する場合、スポット光を投光する技術は、スピーカの設置位置を与えるには利用可能であるが、カメラ等の入力装置が必要となる。また、上述した特許文献５のマルチチャネル音響再生における合成音像位置推定は、スピーカ位置の計測とは全く異なるものである。
【０００７】
そこで、本発明は、マルチチャネルに対応したスピーカを設置する位置を簡便な操作で指示することができ、スピーカを設置する際の作業効率を大幅に改善することができるスピーカ設置調整装置を提供することを目的とする。また、本発明のスピーカ設置調整装置は、設置されたスピーカの位置がずれた場合でも本来のスピーカの位置で再生される音響を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスピーカ設置調整装置は、マルチチャネルに対応したスピーカの設置位置を指示するスピーカ設置位置指示手段と、所望の方向に前記設置位置を指示するよう前記スピーカ設置位置指示手段を回転させる回転機構と、前記スピーカそれぞれの理想的な設置位置の情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段で記憶されている前記設置位置を前記スピーカ設置位置指示手段が指示するように前記回転機構を駆動するスピーカ設置位置調整手段とを備えた構成を有している。
この構成により、記憶されている設置位置の方向に回転機構を回転させることでスピーカの設置位置が指示されるため、マルチチャネルに対応したスピーカを設置する位置を簡便な操作で指示することができ、スピーカを設置する際の作業効率を大幅に改善することができる。
【０００９】
本発明のスピーカ設置調整装置は、前記スピーカ設置位置指示手段と略同じ位置に設置したマイクロホンと、前記スピーカに試験信号を出力する試験信号発生手段と、設置されたスピーカに前記試験信号を前記試験信号発生手段に出力させたときに前記マイクロホンが収音した信号に基づいて前記マイクロホンから前記試験信号を出力させたスピーカまでの距離を算出する距離算出手段とを備えた構成を有している。
この構成により、マイクロホンから試験信号を出力させたスピーカまでの距離を算出するため、設置されたスピーカの位置と理想的な設置位置とのずれを修正することができる。
【００１０】
本発明のスピーカ設置調整装置は、前記距離算出手段によって前記距離が算出されたときのスピーカに対応する仰角および方位角から得られる位置座標と、前記記憶手段で記憶される前記スピーカの理想的な設置位置を表す位置座標とを用いて、前記設置されたスピーカから出力される音響が前記理想的な設置位置で出力されているように、マルチチャネルに対応した音響信号を補正するための補正係数を算出する補正係数算出手段とを備えた構成を有している。
この構成により、設置されたスピーカから出力される音響が理想的な設置位置で出力されているように、音響信号を補正するための補正係数を算出するため、設置されたスピーカの位置がずれた場合でもスピーカの理想的な設置位置で再生される音響を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、マルチチャネルに対応したスピーカを設置する位置を簡便な操作で指示することができ、スピーカを設置する際の作業効率を大幅に改善することができるスピーカ設置調整装置を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るスピーカ設置調整装置について、図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係るスピーカ設置調整装置のブロック図である。なお、スピーカ設置調整装置１０は、展示会場や音響ホールなどの音場で用いられ、マルチチャネルの音響システムを構築するために、音響システムを実施する上で理想的な音場内の位置に各スピーカを作業者に設置させるためのものである。
【００１４】
スピーカ設置調整装置１０は、図１に示すように、レーザー照射装置１１、水平回転機構１２、垂直回転機構１３、モータ制御装置１４、ロータリーエンコーダ１５、試験信号発生装置１６、マイクロホン１７、記憶装置１８、および演算装置１９によって構成されている。
【００１５】
レーザー照射装置１１は、レーザーを照射するようになっており、照射されたレーザーは、マルチチャネルの音響システムを構築するための各スピーカの設置位置を示す目印として使われる。
【００１６】
水平回転機構１２は、例えば、初期状態では重力方向と平行な第１軸を中心に水平方向にモータでレーザー照射装置１１を回転させてレーザー照射装置１１の位置決めを行い、垂直回転機構１３は、第１軸と直行する第２軸を中心に垂直方向にモータでレーザー照射装置１１を回転させてレーザー照射装置１１の位置決めを行うようになっている。なお、水平回転機構１２および垂直回転機構１３は、本発明の回転機構を構成するものであるが、本発明の回転機構は、水平回転機構１２および垂直回転機構１３に限定されるものではない。
【００１７】
モータ制御装置１４は、指定された水平回転量で水平回転機構１２のモータを駆動すると共に、指定された垂直回転量で垂直回転機構１３のモータを駆動することで、レーザー照射装置１１の位置決めを行うようになっている。ロータリーエンコーダ１５は、レーザー照射装置１１の基準位置からの仰角および方位角を計測するようになっている。
【００１８】
試験信号発生装置１６は、展示会場や音響ホールなどの音場に設置されたスピーカの位置が適正か否かを試験するための試験信号を発生するようになっている。試験信号は、音場に設置されたスピーカを介して音響として出力される。マイクロホン１７は、スピーカを介して出力された音場内の音響を収音するものである。本発明の実施の形態において、マイクロホン１７の設置位置は、レーザー照射装置１１とほぼ同じ位置に設置される。以下、マイクロホン１７の設置位置を聴取位置という。
【００１９】
記憶装置１８は、読み書き可能な記憶媒体で構成され、各スピーカに対応する理想的な設置位置が記憶されている。理想的なスピーカの設置位置については、例えば、マルチチャネル数や展示会場や音響ホールなどの音場などの状況に応じて所望の設置位置が設定される。
【００２０】
演算装置１９は、プログラムを実行するＣＰＵなどによって構成され、スピーカ設置位置調整手段７、距離算出手段８、および補正係数算出手段９を有している。なお、スピーカ設置位置調整手段７、距離算出手段８、および補正係数算出手段９は、例えば、プログラムのモジュールであり、演算装置１９によって実行される。
【００２１】
スピーカ設置位置調整手段７は、記憶装置１８に記憶されている各スピーカの設置位置に基づいて、レーザー照射装置１１の水平回転量や垂直回転量をモータ制御装置１４に指定したり、ロータリーエンコーダ１５によって出力されたレーザー照射装置１１の仰角および方位角を記憶装置１８に記憶させる。
【００２２】
距離算出手段８、試験信号発生装置１６に試験信号をスピーカに出力させて、マイクロホン１７から音響が収音されたときの音響データに基づいてスピーカからマイクロホン１７までの距離を算出するようになっている。
【００２３】
補正係数算出手段９は、理想的な設置位置でスピーカから出力される音響と、実際に設置された位置にあるスピーカから出力される音響とが同じになるように、理想的な設置位置でスピーカに出力する音響信号を補正するための補正係数を算出するようになっている。
【００２４】
以上のように構成されたスピーカ設置調整装置１０の動作の一例について図面を用いて以下に説明する。図２は、スピーカの設置位置を調整するときの動作の流れを示すフローチャートである。
【００２５】
まず、展示会場や音響ホールなどの音場内の基準となる聴取位置にレーザー照射装置１１を設置した後、これから設置するスピーカの１つが、図示していない入力装置を介して作業者によって選択される。
【００２６】
スピーカ設置位置調整手段７は、予め記憶された記憶装置１８から、作業者によって選択されたスピーカの設置位置、すなわち、選択されたスピーカ２０の設置位置に対応する仰角および方位角を取得し、取得した仰角および方位角に基づいてレーザー照射装置１１の水平回転量および垂直回転量を算出する（ステップＳ１）。
【００２７】
次に、スピーカ設置位置調整手段７は、算出した水平回転量および垂直回転量をモータ制御装置１４に指定し、レーザー照射装置１１がスピーカ２０の設置位置にレーザーを照射するようモータ制御装置１４を制御する（ステップＳ２）。このとき、スピーカ設置位置調整手段７は、移動中のレーザー照射装置１１の仰角および方位角をロータリーエンコーダ１５から取得する（ステップＳ３）。
【００２８】
スピーカ設置位置調整手段７は、ロータリーエンコーダ１５から出力された仰角と記憶装置１８から取得した仰角との差、およびロータリーエンコーダ１５から出力された方位角と記憶装置１８から取得した方位角との差が０になったか否かを確認しながら（ステップＳ４）、モータ制御装置１４を制御する。
【００２９】
それぞれの差が０になったとき、レーザー照射装置１１のレーザーは、理想的なスピーカの設置位置を示すことになる。作業者は、レーザーが照射している位置にスピーカ２０の中心が配置されるようスピーカ２０を設置する。スピーカ２０を設置した後、次の設置するスピーカの１つが選択され、再度ステップＳ１〜Ｓ４までの動作が行われる。マルチチャネルに対応したスピーカの全てが設置されるまでステップＳ１〜Ｓ４までの動作が繰り返され、設置された各スピーカに対応する仰角および方位角が記憶装置１８に記憶される。
【００３０】
図３は、スピーカの設置位置の測定および音響信号の補正に係る動作の流れを示すフローチャートである。マルチチャネルに対応したスピーカの全てが設置し終わった後に、図３のフローチャートで説明する動作が行われる。また、マイクロホン１７は、図２のフローチャートで説明したときの聴取位置から移動させずに、同じ位置に設けておく。
【００３１】
距離算出手段８は、１つのスピーカを選択し、選択されたスピーカ２０の位置が適正か否かを試験するための試験信号を試験信号発生装置１６に発生させ、試験信号発生装置１６は、発生した試験信号を音響としてスピーカ２０に出力させる（ステップＳ１１）。
【００３２】
スピーカ２０から出力された音響がマイクロホン１７によって収音されたとき、距離算出手段８は、試験信号と収音された信号とを相関演算で処理することで、スピーカ２０とマイクロホン１７との時間差から距離が算出される（ステップＳ１２）。
【００３３】
ステップＳ１２で算出された距離とスピーカ２０に対応する仰角および方位角とから、聴取位置を原点としてスピーカ２０の設置位置の極座標が求められ、極座標と対応する位置座標が距離算出手段８によって算出される（ステップＳ１３）。
【００３４】
ステップＳ１３の後、次の位置座標を求めるスピーカの１つが選択され、再度ステップＳ１１〜Ｓ１３までの動作が行われる。スピーカの全ての位置座標を求めるまでステップＳ１１〜Ｓ１３までの動作が繰り返され、各スピーカに対応する位置座標が記憶装置１８に記憶される。
【００３５】
次の説明では、スピーカの設置位置が理想的な設置位置と異なる場合もあるため、このような場合にスピーカから理想的な音響を出力するように音響信号を補正する動作の流れについて説明する。なお、ステップＳ１１〜Ｓ１３までの動作が繰り返され、各スピーカに対応する位置座標が記憶装置１８に記憶されているものとする。
【００３６】
まず、補正係数算出手段９は、設置された後の各スピーカに対応する位置座標、および各スピーカに対応する理想的な設置位置に関する情報を記憶装置１８から取得する（ステップＳ２１）。
【００３７】
ここで、各スピーカに対応する位置座標をζとし、［数１］で表すものとする。ここで、スピーカの個数はｎとする。
【数１】
2009005078.tif 000003
【００３８】
なお、各スピーカに対応する理想的な設置位置の位置座標をξとし、［数２］で表すものとする。
【数２】
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【００３９】
また、マルチチャネル音響システムのための音響信号を再生するＡＶ機器などから各スピーカに入力するときの音響信号ｓを［数３］で表すものとする。
【数３】
2009005078.tif 000005
【００４０】
下記（１）、（２）、（３）の条件に基づいて音響信号ｓを補正するものとする。
（１）各スピーカは点音源で近似でき、単位距離上の音圧は入力信号に比例するものとする（比例係数をＧで表す）。
（２）スピーカからの音波は進行波のみとする。
（３）スピーカからの直接音に比べ、部屋の反射音は十分小さいものとする。
【００４１】
また、ある点における音圧ベクトルは、その大きさがその点の音圧をフーリエ変換したものであり、音波の進行方向としたベクトルとする。このとき、理想的な各位置座標に設置されたそれぞれのスピーカにｎ信号ｓ（ｔ）を入力した場合の聴取位置における音圧ベクトルｐ（ω）は、ξiのx、y、z座標をそれぞれξx(i)、ξy(i)、ξz(i)とすれば[数４］で表すことができる。なお、ωは角周波数であり、ｋは波数（波長定数）であり、ｅは自然対数の底であり、ｊは虚数単位である。
【数４】
2009005078.tif 000006
【００４２】
また、ｎ個の座標に設置したスピーカにｎ信号ｑ（ｔ）を入力した場合の聴取位置における音圧ベクトルp´（ω）は、ζiのx、y、z座標をそれぞれζx(i)、ζy(i)、ζz(i)とすれば[数５］で表すことができる。
【数５】
2009005078.tif 000007
【００４３】
また、信号ｓ（ｔ）を補正係数行列Ｗ（ｎ×ｎ行列）で補正したものを信号ｑ（ｔ）とすれば、[数６］で表される。
【数６】
2009005078.tif 000008
【００４４】
ここで、補正係数行列Ｗを求めるため、[数４］および[数５］の要素を[数７］のように表すものとする。
【数７】
2009005078.tif 000009
【００４５】
また、p（ω）＝p´（ω）が成り立つ補正係数行列Ｗを求める式を[数８］に示す。補正係数算出手段９は、[数８］を満たす補正係数行列Ｗを算出する（ステップＳ２２）。補正係数行列Ｗが求まれば、設置したスピーカの位置ずれを補正することが可能である。補正係数行列Ｗは、記憶装置１８に記憶される（ステップＳ２３）。
【数８】
2009005078.tif 000010
【００４６】
図４は、本発明の実施の形態に係るスピーカ設置調整装置が求めた補正係数に基づいてマルチチャネル音響システムのための音響信号ｓを補正するＡＶ機器について説明するための図である。なお、ＡＶ機器３０は、ＤＶＤレコーダーなど、映像や音声を再生する機器である。
【００４７】
図４に示したＡＶ機器３０は、ステップＳ２２で算出された補正係数行列Ｗから得られた補正係数を記憶する記憶装置１８、およびｎ個の音響信号ｓを補正する補正手段３２を有する。なお、ＡＶ機器３０には、スピーカ２０−１〜スピーカ２０−ｎが接続されている。スピーカ２０の各々を区別する場合、スピーカ２０−ｎなどとして記載し、区別しない場合、スピーカ２０として記載する。スピーカ２０のそれぞれは、図２のフローチャートで説明したときの位置から移動させずに、同じ位置に設けておく。
【００４８】
補正手段３２は、ｎ個の音響信号ｓをそれぞれの音響信号に対応した補正係数に基づいてそれぞれ補正し、補正した音響信号ｓをそれぞれの音響信号に対応したスピーカ２０−１〜スピーカ２０−ｎに出力する。
【００４９】
例えば、図４では、マルチチャネル音響信号１およびスピーカ２０−１、マルチチャネル音響信号ｎおよびスピーカ２０−ｎのように、マルチチャネル音響信号ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とスピーカ２０−ｉとが対応しているものとし、補正手段３２は、マルチチャネル音響信号ｉに対応した補正係数に基づいてマルチチャネル音響信号ｉを補正し、補正したマルチチャネル音響信号ｉをスピーカ２０−ｉに出力する。なお、図４では、補正手段３２は、ＡＶ機器３０に設けられているが、スピーカ設置調整装置１０に設けられていてもよい。
【００５０】
以上説明したように、スピーカ設置調整装置１０は、記憶されている設置位置の方向に水平回転機構１２および垂直回転機構１３をそれぞれ回転させることでスピーカ２０の設置位置が指示されるため、マルチチャネルに対応したスピーカを設置する位置を簡便な操作で指示することができ、スピーカを設置する際の作業効率を大幅に改善することができる。
【００５１】
なお、スピーカの設置位置が理想的な設置位置と異なる場合、スピーカから理想的な音響を出力するように音響信号が補正されてもよいが、ステップＳ１２で算出された距離とのスピーカの位置と理想的な設置位置とのずれがあった場合、作業者が距離のずれを修正するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明は、マルチチャネルに対応したスピーカを設置する位置を簡便な操作で指示することができ、スピーカを設置する際の作業効率を大幅に改善することができるという効果を有し、マルチチャネルの音響システムを構築する際などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態に係るスピーカ設置調整装置のブロック図
【図２】スピーカの設置位置を調整するときの動作の流れを示すフローチャート
【図３】スピーカの設置位置の測定および音響信号の補正に係る動作の流れを示すフローチャート
【図４】マルチチャネル音響システムのための音響信号を補正するＡＶ機器について説明するための図
【符号の説明】
【００５４】
７  スピーカ設置位置調整手段
８  距離算出手段
９  補正係数算出手段
１０  スピーカ設置調整装置
１１  レーザー照射装置（スピーカ設置位置指示手段）
１２  水平回転機構
１３  垂直回転機構
１４  モータ制御装置
１５  ロータリーエンコーダ
１６  試験信号発生装置（試験信号発生手段）
１７  マイクロホン
１８  記憶装置（記憶手段）
１９  演算装置
２０  スピーカ
３０  ＡＶ機器
３２  補正手段
【図１】
2009005078.tif 000011
【図２】
2009005078.tif 000012
【図３】
2009005078.tif 000013
【図４】
2009005078.tif 000014