(57)【要約】【課題】振動発生用のアクチュエータを新たに設けることなく、音声信号を利用して物体を駆動できるようにする。【解決手段】振動することで音声を出力する振動材１００と、振動材１００に装着され、音声信号に基づいて振動材１００を振動させる振動子２００と、振動材１００の振動を当該装置１の接地面に伝送することで、振動を、当該装置１を移動させる動力に変換する動力変換部３００Ａ〜３００Ｄとを備えた。さらに、音声信号を基に、振動材１００を振動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、音声信号に駆動信号生成部で生成された駆動信号を重畳して振動子に出力する信号出力部とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号に基づいて処理を行う音声信号処理装置において、
前記音声信号を基に、前記音声を出力する振動材を振動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記音声信号に前記駆動信号生成部で生成された駆動信号を重畳して、前記振動材を振動させる振動子であって、前記振動材の振動を当該装置の接地面に伝送することで、前記振動を、当該装置を移動させる動力に変換する動力変換部に対して前記振動を伝えるための前記振動子に、出力する信号出力部とを備えたことを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の音声信号処理装置において、
振動することで前記音声を出力する振動材と、
前記振動材に装着され、前記音声信号に基づいて前記振動材を振動させる振動子と、
前記振動材の振動を当該装置の接地面に伝送することで、前記振動を、当該装置を移動させる動力に変換する動力変換部とを備えたことを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の音声信号処理装置において、
前記動力変換部は、前記振動材を支持する脚部であり、前記振動材の振動によって前記接地面との接触及び非接触を繰り返すことにより、当該装置の移動方向の力を発生させることを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の音声信号処理装置において、
前記動力変換部は、前記接地面に対して所定の角度を有するようにして前記振動材に装着されており、当該装置の移動の方向は、前記動力変換部が前記接地面に対して傾斜している方向に定まるようにしたことを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の音声信号処理装置において、
当該装置の移動の速度は、前記動力変換部が前記接地面に対して傾斜している角度の大きさに基づいた速度となるようにしたことを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項６】
請求項３記載の音声信号処理装置において、
前記駆動信号生成部は、前記振動材の共振周波数と同じ周波数成分を持つ前記駆動信号を生成する共振信号生成部を備えることを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項７】
請求項６記載の音声信号処理装置において、
前記駆動信号生成部は、前記音声信号の振幅値を算出する振幅値算出部を備え、前記共振信号生成部は、前記振幅値算出部で算出された前記音声信号の振幅値の大きさに応じて、前記駆動信号の振幅を調整することを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の音声信号処理装置において、
前記駆動信号生成部は、前記音声信号の周波数を解析して基準周波数を算出するとともに、前記基準周波数を基に生成した倍音周波数の中で、前記振動材の共振周波数と最も近似した倍音周波数を、前記共振信号生成部に出力する周波数解析部を備えたことを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項９】
請求項８記載の音声信号処理装置において、
前記周波数解析部は、前記共振周波数と前記倍音周波数との差の大きさに応じて、前記共振信号の振幅倍率を算出する振幅計算部を備えたことを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載の音声信号処理装置において、
前記振幅計算部は、前記共振周波数と前記倍音周波数との差が大きい場合には、前記振幅倍率を小さくし、前記共振周波数と前記倍音周波数との差が小さい場合には、前記振幅倍率を大きくすることを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項１１】
請求項３記載の音声信号処理装置において、
天井又は壁面に設けられたレールに嵌め込まれることにより、当該音声処理装置を前記レールに沿って移動自在とする車輪を備えたことを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の音声信号処理装置において、
前記車輪を保持する車輪保持部と、
前記振動材と前記車輪保持部を繋ぐ軸とを備え、
前記振動材の振動が前記動力変換部で動力に変換されることで、前記振動材は、前記軸を中心に所定の方向に回転することを特徴とする
音声信号処理装置。
【請求項１３】
音声信号に基づいて処理を行う音声信号処理装置における音声信号処理方法において、
前記音声信号を基に、当該装置に備えられた振動材を振動させるための駆動信号を生成するステップと、
前記音声信号に前記駆動信号を重畳して前記振動材を振動させる振動子に出力するステップと、
前記振動材の振動を当該装置の接地面に伝送することで、前記振動を、当該装置を移動させる動力に変換するステップとを有することを特徴とする
音声信号処理方法。
【請求項１４】
音声信号に基づいて処理を行う音声信号処理装置における音声信号処理に適用されるプログラムにおいて、
前記音声信号を基に、当該装置に備えられた振動材を振動させるための駆動信号を生成するステップと、
前記音声信号に前記駆動信号を重畳して前記振動材を振動させる振動子に出力するステップと、
前記振動材の振動を当該装置の接地面に伝送することで、前記振動を、当該装置を移動させる動力に変換するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１５】
振動を発生させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
伝えられた振動に応じて振動する振動材と、
前記振動材に装着され、前記駆動信号に応じて前記振動材を振動させる振動子と、
前記振動材の振動を当該装置の接地面に伝送することで、前記振動を、当該装置を移動させる動力に変換する動力変換部とを備えたことを特徴とする
移動壁。
【請求項１６】
請求項１５記載の移動壁において、
前記駆動信号生成部は、入力された音声信号を基に、前記振動材の共振周波数と同じ波長を持つ前記駆動信号を生成することを特徴とする
移動壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声信号処理装置、音声信号処理方法、プログラム、移動部材に関し、特に衝立としても機能するスピーカ装置に適用して好適な音声信号処理装置、音声信号処理方法、プログラム、移動壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピーカ等から音声として出力させるための音声信号を、物体を振動させるための駆動信号としても用いることが行われている。例えば特許文献１には、音声信号に含まれる低周波帯成分を抽出して、抽出した低域信号を、物体を振動させるためのアクチュエータに駆動信号として入力することについて記載されている。
【特許文献１】特開平７−２５０３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１にも記載されているように、音声信号から、物体を振動させるための駆動信号を生成する場合には、音声信号に含まれる低域信号のみが利用されるケースが多い。ところが低域信号を抽出するためには、フィルタ等を用いて音声信号から低域信号を分離する処理が必要となるため、手間がかかるという問題があった。
【０００４】
また、このような処理を行った場合には、スピーカから出力される音声は、フィルタによって低域信号と分離された、中高域の音声信号による音声のみとなってしまう。つまり、スピーカによって再現される周波数帯が狭くなってしまうという問題があった。
【０００５】
さらに、音声信号を、物体を振動させる駆動信号としても用いる場合には、音声信号を音声に変換するための振動板とは別に、物体を駆動させるためのアクチュエータを設ける必要があり、製造コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、装置を駆動させるための信号を新たに生成したり、振動発生用のアクチュエータを新たに設けたりすることなく物体を駆動させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、音声信号に基づいて処理を行う音声信号処理装置において、音声信号を基に、音声を出力する振動材を振動させるための駆動信号を生成する駆動信号生成部と、音声信号に駆動信号生成部で生成された駆動信号を重畳して、振動材を振動させる振動子であって、振動材の振動を当該装置の接地面に伝送することで、振動を、当該装置を移動させる動力に変換する動力変換部に対して振動を伝えるための振動子に出力する信号出力部とを備えたものである。
【０００８】
このようにしたことで、音声信号に基づいて生成された駆動信号によって振動子が振動し、その振動によって振動材が振動するようになる。そして、振動材の振動が動力変換部によって動力に変換されることで、音声信号処理装置が移動する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、音声信号に基づいて生成された駆動信号によって振動材が振動することで、音声信号処理装置が移動するため、音声信号を分離する処理が不要となるとともに、振動を起こすためのアクチュエータを新たに設ける必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。本実施の形態では、音声信号処理装置又は移動部材を、スピーカであるとともに衝立としての役割も果たす、衝立スピーカ装置に適用している。図１は、衝立スピーカ装置１の構成例を示した図である。
【００１１】
衝立スピーカ装置１は、ベース５０、振動材１００、振動子２００、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄとで構成される。ベース５０は、例えば、鉄、アルミニウム、マグネシウム、またはチタニウムなどの金属などから形成される。プラスチック等の軽量な素材で構成してもよい。ベース５０の上側には、例えば、溶接により振動材１００が取り付けられており、振動材１００は、ベース５０上に直立している。すなわち、衝立スピーカ装置１は、床面から所定の高さとなる衝立としての役割を果たす。
【００１２】
振動材１００は、例えば、スチレンボードや発砲スチロール等の、剛性が高くかつ軽量な素材で形成される。振動材１００の内部には、振動子２００が取り付けられている。そして、例えば、アンプリファイアなどの音源（図示せず）に駆動された振動子２００が、音源から入力されてくる音声信号に応じて、振動材１００を振動させることで、振動材１００から音声が出力される。すなわち、衝立スピーカ装置１は、音声信号を音声に変換するスピーカとしての役割も果たす。
【００１３】
ベース５０の下側には、その四隅に脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄが取り付けられており、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄのそれぞれが床面と接することにより、衝立スピーカ装置１を支えている。脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄは、ベース５０に対して所定の角度を持って取り付けられており、振動材１００の振動が脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄを介して床面に伝わることで、衝立スピーカ装置１が図中に矢印Ａｒ１として示した方向に移動する。
【００１４】
すなわち、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄを通して振動が床面に伝わることにより、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄと床面との間で上下方向の振動成分が発生し、この振動成分によって、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄが床面に打ち付けられるようになる。この動きが、振動成分が発生している間継続することにより、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄによって支えられた衝立スピーカ装置１が、床の上を水平方向に移動する。つまり、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄが、本発明における動力変換部となる。
【００１５】
脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄは、振動を床面に効率よく伝える必要があるため、振動を吸収しにくい部材で構成した方がよい。よって、鉄等の剛性の高い部材を用いるようにする。剛性の高い素材を用いたものであれば、ブラシ等の形状に適用してもよい。なお、図１と図２に示した例では脚部３００を４本用いた構成としたが、本数は４本に限定されるものではなく、２本や３本等で構成してもよい。
【００１６】
図２には、図１に示した衝立スピーカ装置１の側面図を示してある。脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄ（図２においては、脚部３００Ｂと脚部３００Ｃは図示略）は、ベース５０に対して角度Ａｎ１の傾きを持たせて取り付けてある。このとき、ベース５０が床面に対して平行に設けられていると想定すると、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄと床面との成す角度もＡｎ１となる。
【００１７】
振動材１００が振動した場合に衝立スピーカ装置１が進む方向は、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄが傾いている方向と同一の方向となる。脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄは、脚部保持部３１０Ａ〜脚部保持部３１０Ｄ（図２においては脚部保持部３１０Ｂと脚部保持部３１０Ｃを図示略）を介してベース５０に取り付けてあり、その取り付け角度Ａｎ１を、ユーザによって任意の角度に設定できるように構成してある。また、脚部保持部３１０Ａ〜脚部保持部３１０Ｄは、決定した角度を固定させるためのロック機構も備えている。
【００１８】
脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄの取り付け角度Ａｎ１が大きければ大きい程（９０°に近づけば近づく程）、振動材１００の振動が床面に伝わる効率が高くなる。このため、衝立スピーカ装置１が床の上を移動する速度も速くなる。
【００１９】
脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄに伝達される振動は、振動材１００の共振周波数が振動子２００に入力されたときに一番大きくなる。すなわち、振動が衝立スピーカ装置１を移動させる動力に変換される効率も、このときが一番高くなる。従って、効率よく振動を動力に変えるには、振動材１００の共振周波数を持つ信号（以下、共振信号とも称する）を駆動信号として振動子２００に入力すればよい。
【００２０】
ところが、本例では衝立スピーカ装置１から音声も出力する構成としてあるため、音声信号の周波数と振動板１００の共振周波数との波長域が異なる場合には、振動板１００の共振周波数を元に生成された共振信号の周波数が、音声信号に重ねられて出力されると、共振信号の周波数が耳障りな音としてユーザに伝わってしまう。
【００２１】
このため本発明では、振動材１００を移動させるための共振信号の振幅を、衝立スピーカ装置１に入力された音声信号の振幅に合わせる制御を行った後に、共振信号を音声信号に重畳して振動子入力信号を生成し、振動子入力信号を振動子２００に入力する処理を行っている。この処理を行うための回路（振動子入力信号生成部）は、例えばベース５０の内部等に設けてあり、回路の構成及び処理の詳細については図３を参照して後述する。なお、回路の設置位置はベース５０の内部に限定されるものではなく、振動材１００の内部に設けるようにしてもよい。
【００２２】
また、図１と図２の例において、衝立スピーカ装置１は、振動材１００を１枚の振動材で構成しているが、複数枚の振動材１００を組み合わせて１枚の振動材１００を構成するようにしてもよい。また、振動子２００の数も１つに限定されるものではなく、複数個設けてもよい。
【００２３】
次に、図３を参照して、駆動信号生成部としての振動子入力信号生成部１０の内部構成例について説明する。振動子入力信号生成部１０は、入力された音声信号の振幅を算出し、その振幅に合わせて振動子２００に加える共振信号の振幅を制御してから、共振信号を音声信号に重畳する処理を行う。このような処理を行うことで、共振信号が振動子２００に加えられることによって聴覚上の弊害が生じてしまうことがなくなる。
【００２４】
振動子入力信号生成部１０は、音声フレーム切り出し部１１、ゲイン算出部１２、共振信号生成部１３、フレームメモリ１４、信号出力部としての信号合成部１５とで構成される。
【００２５】
音声フレーム切り出し部１１は、図示せぬ音声入力端子等から入力された入力音声信号を、所定の長さ毎にフレームとして切り出す処理を行う。切り出すフレームの長さは、人間の聴覚特性を考慮した場合は短い方がよいが、発生させる振動で効率よく衝立スピーカ装置１を移動させるという目的においては、長い方がよい。さらに、振動材１００の共振周波数の整数倍の長さもしくは、１／２の長さであることが望ましい。音声フレーム切り出し部１１は、切り出した各フレームをゲイン算出部１２及びフレームメモリ１４に出力する。
【００２６】
ゲイン算出部１２は、音声フレーム切り出し部１１から出力されたフレームのそれぞれにおける振幅値（ゲイン値）を算出する。ゲインの計算に用いる式としては、以下のようなものが挙げられる。以下の式１〜３において、Ｎはフレーム長であり、ｘは１／Ｎフレームにおける振幅値である。
【数１】
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【数２】
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【数３】
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【００２７】
式１では、１／Ｎフレームにおける振幅値の絶対値の平均値を算出しており、式２では、振幅値の二乗値の平均値を算出しており、式３では、振幅値のうち一番大きい値のものを抽出している。そしてゲイン算出部１２は、上記式のいずれかを用いて算出した値を、各フレームにおけるゲイン値として共振信号算出部１３に出力する。
【００２８】
共振信号算出部１３は、ゲイン算出部１２から出力されたゲイン値の大きさに応じて共振信号の振幅を変え、振幅を調整した共振信号を信号合成部１５に出力する。フレーム（音声信号）のゲイン値が大きいということは、振動材１００から出力される音声も大きいということであり、このような場合には、耳障りな音が多少発生してもユーザに認識されにくい。従って、振動材１００を振動させるための共振信号の振幅も大きくする。ゲイン値が小さい場合には、少しの雑音でも認識され易くなるため、振幅信号の振幅は小さくする。
【００２９】
ゲイン算出部１２で算出されたゲイン値をｇ、サンプリング時間をｘ、サンプリング周波数をｆｓ、振動材１００の共振周波数をｆｒとした場合、共振信号算出部１３では下記の式を用いて共振信号Ｒを算出する。
【数４】
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つまり、共振周波数ｆｒをサンプリング周波数ｆｓの周期でサンプリングしたときの、各サンプリング時間におけるサンプリング値を求め、そのサンプリング値にゲイン値ｇを乗算して得られる値を、共振信号Ｒとする処理を行っている。
【００３０】
式４によれば、音声信号のゲイン値が大きいほど、共振信号Ｒの振幅は大きくなり、ゲイン値が小さいほど、共振信号Ｒの振幅は小さくなる。式４におけるαは、パラメータ（媒介変数）であり、ゲイン値の算出方法に応じて、適宜最適な値を設定するようにする。パラメータの値を大きくするほど、振動材１００の振動も大きくなり、それに伴って衝立スピーカ装置１の可動量も大きくなるが、その分振動が聴覚上の弊害となる可能性も高くなる。
【００３１】
フレームメモリ１４は、音声フレーム切り出し部１１で切り出されたフレームを一時的に保持する場所であり、保持したフレームを所定の時間経過後に信号合成部１５に出力する。ここでいう所定の時間とは、ゲイン算出部１２に切り出されたフレームがゲイン算出部１２及びフレームメモリ１４に入力されてから、共振信号生成部１３から共振信号Ｒが出力されるまでの時間を指す。
【００３２】
信号合成部１５は、フレームメモリ１４から出力されたフレーム（音声信号）に、共振信号生成部１３から出力された共振信号Ｒを重畳して振動子入力信号を生成する。図４に、振動子入力信号生成部１０の処理の流れをフローチャートで示してある。
【００３３】
振動子入力信号生成部１０ではまず、音声信号の入力を受け付けると（ステップＳ１）、音声フレーム切り出し部１１によって、音声信号が所定のフレーム長のフレームに切り出される（ステップＳ２）。そして、ゲイン算出部１２によってフレームのゲイン値が算出され（ステップＳ３）、共振信号生成部１３で、ゲイン値を基に共振信号Ｒの振幅が加工される（ステップＳ４）。さらに、信号合成部１５で、フレーム（音声信号）と共振信号Ｒとが合成されて（ステップＳ５）、振動子入力信号が出力される（ステップＳ６）。
【００３４】
図５は、振動子入力信号生成部１０に入力される音声信号と、音声信号の振幅値と、共振信号Ｒの振幅との関連を示す図である。図５（ａ）は、音声フレーム切り出し部１１に入力される音声信号の波形を示したものであり、図５（ｂ）には、ゲイン算出部１２で算出された各フレームの振幅値を折れ線で示してあり、図５（ｃ）は、共振信号生成部１３で生成された共振信号Ｒの波形を示したものである。
【００３５】
図５（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて、横軸は時間である。縦軸は、図５（ａ）と（ｃ）では信号を１６ビットのデジタルデータに変換した場合の振幅値であり、図５（ｂ）では、数式１〜３のいずれかを用いて算出したゲインの値である。それぞれの表において、時間軸方向に設けられた縦線の区切りはフレームの区切りであり、音声信号がフレームｆ１〜ｆ１０の１０個のフレームに区切られていることが示されている。また、ひとつひとつのフレームの長さを、フレーム長Ｎとして示してある。
【００３６】
図５（ａ）に示されたフレームｆ６〜ｆ９においては、振幅が大きいため、図５（ｂ）に示されたそれぞれのフレームにおける振幅値としてのゲインも、１４００近辺の大きな値となっている。このため、共振信号生成部１３でゲイン値を基に生成される共振信号Ｒの振幅も、図５（ｃ）に示されたように大きくなる。
【００３７】
一方、フレームｆ１〜ｆ３、ｆ５の振幅は、図５（ａ）に示されるように小さいため、ゲイン算出部２で算出されたゲイン値も、１００以下の小さな値となる（図５（ｂ））。従って図５（ｃ）に示されるように、共振信号生成部１３で生成される共振信号Ｒの振幅も、小さく設定される。
【００３８】
なお、図５では、共振信号生成部１３が、共振信号Ｒの振幅を、フレームごとに求められたゲイン値に応じてフレーム単位で変化させている例を示しているが、フレーム毎に得られたゲイン値を滑らかに繋ぐように、フレーム間の振幅を変化させてもよい。共振信号生成部１３がこのような処理を行う場合の例を、図６に示してある。
【００３９】
図６の（ａ）と（ｂ）は、図５（ａ）及び（ｂ）と同じ図であり、それぞれ、音声フレーム切り出し部１１に入力される音声信号の波形と、ゲイン算出部１２で算出された各フレームの振幅値を示している。そして図６（ｃ）には、共振信号生成部１３によって、各フレームにおけるゲイン値が滑らかに繋げられた場合の、共振信号Ｒの波形が示されている。
【００４０】
例えば、図６（ｂ）のフレームｆ５の振幅値は９５０弱であるのに対して、その次に入力されたフレームであるフレームｆ６においては、１４００程度となっている。この場合、図５（ｃ）に示したように、フレーム毎に共振信号Ｒの振幅を変化させるとなると、フレームｆ５における共振信号Ｒの振幅と、フレームｆ６における共振信号Ｒの振幅とが大きく変化してしまうことになる。
【００４１】
この場合、図６（ｃ）に示したように、フレームｆ５における共振信号Ｒの振幅を、時間の経過に伴って徐々に減少させ、フレームｆ６の共振信号Ｒの振幅値に繋げるようにすれば、フレーム間での振幅の変化が緩やかなものとなる。このような処理を行えば、共振信号Ｒの周波数に起因して、衝立スピーカ装置１から出力される音声の音質が低下してしまう度合いを、より低く抑えることができる。
【００４２】
上述した実施の形態の構成及び処理によれば、共振信号は音声信号に重畳されて振動子２００に入力され、振動子２００が入力された信号によって振動することにより、衝立スピーカ装置１が移動する。つまり、衝立スピーカ装置１を駆動するためのアクチュエータを、新たに設ける必要がなくなるため、製造コストを低く抑えることができる。
【００４３】
この場合、衝立スピーカ装置１を移動させるための電力を必要としないため、衝立スピーカ装置１の消費電力を低減することも可能となる。
【００４４】
また、上述した実施の形態の構成及び処理によれば、衝立スピーカ装置１を駆動させるための共振信号が、音声信号に基づいて生成されるため、フィルタ等を用いた周波数帯の分離処理を行う必要がなくなる。
【００４５】
また、上述した実施の形態の構成及び処理によれば、振動材１００の振動を床面に伝える脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄを傾ける方向により、衝立スピーカ装置１の移動方向を規定することができる。そして、脚部３００Ａ〜脚部３００Ｄを傾ける角度を調整することで、衝立スピーカ装置１の移動速度を可変させることができる。
【００４６】
また、上述した実施の形態の構成及び処理によれば、振動材１００の共振周波数が、その振幅が入力音声信号の振幅に合わせて調整された上で、振動子２００に入力される。これにより、衝立スピーカ装置１の駆動信号としての共振信号が振動子２００に入力されることによって、振動材１００から放音される音声がユーザに耳障りな音となってしまうようなことがなくなる。
【００４７】
また、上述した実施の形態の構成及び処理によれば、音声信号の振幅値が大きい場合には、衝立スピーカ装置１を駆動するための共振信号の振幅も大きくなる。このため、衝立スピーカ装置１から出力される音声が大きく、振動による音声がさほど目立たないような状況においては、振動材１００の振動も大きくなり、衝立スピーカ装置１の可動量も大きくなる。
【００４８】
また、上述した実施の携帯の構成及び処理によれば、音声信号の振幅値が小さい場合には、共振信号の振幅も小さくなる。これにより、衝立スピーカ装置１から出力される音声が小さく、振動による音声が目立ってしまう状況においては、共振信号に起因する音声の出力も小さくなる。従って、衝立スピーカ装置１から出力される音声の品質の劣化も抑えられる。
【００４９】
また、上述した実施の形態の構成及び処理によれば、音声信号が振動子２００に入力され、振動子２００が振動することにより衝立スピーカ装置１が移動するため、音声が出力されない間は、衝立スピーカ装置１は静止しており、音声が出力されると、衝立スピーカ装置１が移動するようになる。つまり、音声信号に同期した動きを、衝立スピーカ装置１に与えることができる。
【００５０】
なお、上述した実施の形態では、衝立スピーカ装置１を移動させるための共振信号Ｒの振幅を、音声信号のゲイン値の大きさに応じて調整することで、共振信号Ｒの追加による聴覚上の弊害の発生を防ぐ例を説明したが、共振信号Ｒと音声信号との近似性をより高める処理を、さらに追加してもよい。
【００５１】
例えば、共振信号Ｒの周波数を、音声信号の倍音周波数で構成するようにしてもよい。この場合、音声信号の倍音周波数の中で振動材１００の共振周波数に一番近い値を、共振信号Ｒの周波数に設定することで、聴覚上の弊害の発生をより確実に抑えることができる。図７に、このような処理を行う場合の、振動子入力信号生成部１０′の内部構成例を示してある。図７において、図３に対応する箇所には同一の符号を付している。
【００５２】
図７に示した振動子入力信号生成部１０′は、音声フレーム切り出し部１１、ゲイン算出部１２、共振信号生成部１３′、フレームメモリ１４、信号合成部１５、周波数解析部としてのＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析部１６とで構成される。
【００５３】
音声フレーム切り出し部１１、ゲイン算出部１２、フレームメモリ１４、信号合成部１５の構成については、図３における構成と同一であるため、ここでは説明を省略する。ＦＦＴ解析部１６は、音声フレーム切り出し部１１から出力された各フレームをＦＦＴ解析して、倍音周波数生成の基準となる基準周波数を算出し、求めた基準周波数から振動材１００の共振周波数に近似した倍音周波数（以下、近似共振周波数とも称する）を生成する。
【００５４】
そして、近似共振周波数の増幅の大きさを、振動材１００の共振周波数と近似共振周波数との差の大きさに応じて設定する処理を行う。算出した近似共振周波数の振幅倍率は、共振信号生成部１３′に出力する。なお、本例では音声信号の周波数解析をＦＦＴで行う例を挙げているが、帯域フィルタなどを使用して周波数帯域ごとの信号成分を検出する構成としてもよい。
【００５５】
ＦＦＴ解析部１６の内部構成の例を、図８に示してある。ＦＦＴ解析部１６は、ＦＦＴ計算部２１、基準周波数算出部２２、振幅算出部２３とを有する。ＦＦＴ計算部２１は、音声フレーム切り出し部１１から出力された各フレームの信号波形を、ＦＦＴ処理で解析し、得られた解析結果を基準周波数算出部２２に出力する。
【００５６】
基準周波数算出部２２は、ＦＦＴ解析部２１から出力された解析結果から、基準周波数を決定するまでの処理を行う。そして、算出した基準周波数を振幅算出部２３に出力する。基本周波数の算出方法としては、ケプストラム分析等によって求めた音声信号の基本周波数を、そのまま基準周波数に設定する方法や、信号の最大値を含む周波数を、基準周波数に設定する方法等を用いる。
【００５７】
振幅算出部２３は、基準周波数算出部２２で求められた基準周波数を基に、振動材１００の共振周波数と近い値を持つ、近似共振周波数を算出する処理を行う。基準周波数をｆｂ、共振周波数をｆｒとした場合、下記の式を解くことによって、まず基準周波数の整数分の一の周波数ｆ′ｒを算出する。そして、算出した周波数の中で共振周波数ｆｒに一番近い値を、近似共振周波数基準ｆ′ｒ′に設定する。
【数５】
2009147471.tif 000007
次に振幅算出部２３は、共振信号Ｒの振幅値の大きさを可変させるための振幅倍率Ｒａｔｅを、共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′との差の大きさに応じて設定する処理を行う。振幅倍率Ｒａｔｅは、下記の式を用いて算出する。
【数６】
2009147471.tif 000008
式６によれば、共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′との差が大きい場合には、振幅倍率Ｒａｔｅは小さな値に設定され、共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′との差が小さい場合には、振幅倍率Ｒａｔｅは大きな値に設定される。
【００５８】
再び図７に戻ると、共振信号生成部１３′は、ゲイン算出部１２で算出されたゲイン値ｇと、ＦＦＴ解析部１６で算出された振幅倍率Ｒａｔｅを用いて、共振信号Ｒを算出する。パラメータをβとした場合、共振信号Ｒは下記の式によって求められる。
【数７】
2009147471.tif 000009
式７において、パラメータβと振幅倍率Ｒａｔｅ以外は、式４と同じ式を用いている。つまり、共振周波数ｆｒをサンプリング周波数ｆｓの周期でサンプリングしたときの、各サンプリング時間におけるサンプリング値に、ゲイン値ｇと振幅倍率Ｒａｔｅを乗算して得られる値を、共振信号Ｒとしている。
【００５９】
このような処理が行われることで、共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′との差が小さい場合には、共振信号Ｒの振幅は大きな値に設定され、共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′との差が大きい場合には、共振信号Ｒの振幅は小さな値に設定されるようになる。
【００６０】
共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′との差が小さいということは、両周波数が近似しているということになる。このような場合には、近似共振周波数ｆ′ｒ′を基に生成された共振信号を音声信号に重ねたとしても、衝立スピーカ装置１から、ユーザに不協和音と認識されるような音が発生することはないと言える。また、両周波数が近似している場合は、近似共振周波数ｆ′ｒ′による音がマスキングされるため、耳障りな音も聞こえにくくなる。このため、共振信号の振幅を大きくし、衝立スピーカ装置１の可動量を増やすようにしている。
【００６１】
一方、共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′との差が大きい場合には、両周波数の性質は異なっていると言える。このような場合に、近似共振周波数ｆ′ｒ′を基に生成された共振信号を音声信号に重ねると、衝立スピーカ装置１から出力される音声は、ユーザにとって耳障りなものとなってしまう。従って、このような現象を発生させないため、共振信号の振幅を小さくする処理を行っている。つまり、ＦＦＴ解析部１６で算出される振幅倍率Ｒａｔｅは、共振信号が、衝立スピーカ装置１から出力される音声の弊害となるか否かを示す指標にもなっている。
【００６２】
そして信号合成部１５は、フレームメモリ１４から読み出した音声信号のフレームに、共振信号生成部１３′で生成された共振信号Ｒを重ねることで、振動子入力信号を生成する。
【００６３】
図９は、振動子入力信号生成部１０′の処理の例をフローチャートで示したものである。振動子入力信号生成部１０′はまず、音声信号の入力を受け付けると（ステップＳ１１）、音声フレーム切り出し部１１によって、音声信号が所定のフレーム長のフレームに切り出される（ステップＳ１２）。そして、ゲイン算出部１２によってフレームのゲイン値が算出されるのと同時に（ステップＳ１３）、ＦＦＴ解析部１６によって、フレーム単位での音声信号の周波数分析（ＦＦＴ）が行われる（ステップＳ１４）。
【００６４】
次に、ＦＦＴ解析部１６の基準周波数算出部２２によって、基準周波数が算出され（ステップＳ１５）、振動材１００の共振周波数ｆｒと近似する近似共振周波数ｆ′ｒ′が算出される（ステップＳ１６）。そして、振幅算出部２３によって、共振周波数ｆｒと近似共振周波数ｆ′ｒ′とを用いて、共振信号Ｒの大きさを決める振幅倍率Ｒａｔｅが算出される（ステップＳ１７）。
【００６５】
次に、共振信号生成部１３′において、ゲイン算出部１２で算出されたゲイン値と、振幅算出部で算出された振幅倍率Ｒａｔｅに基づいて、共振信号Ｒの振幅が調整される（ステップＳ１８）。このようにして生成された共振信号Ｒは、信号合成部１５によって音声信号（フレーム）と合成され（ステップＳ１９）、振動子入力信号として振動子２００に出力される（ステップＳ２０）。
【００６６】
つまり図７〜図９を参照して説明した構成及び処理によれば、振動材１００を振動させるための共振信号が、音声信号の倍音周波数のうち、振動材１００の共振周波数と最も近い値に調整された上で、振動子２００に入力される。これにより、共振信号が音声信号に重ねられることにより生ずる聴覚上の弊害が、より小さなものに抑えられるようになる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態では、振動材１００の素材として比較的軽いものを選択することで、衝立スピーカ装置１を自立及び自走可能に構成した例を挙げたが、振動材１００が重い素材で構成される場合にも、衝立スピーカ装置１を移動可能とするために、レール等に吊り下げ可能な形態としてもよい。
【００６８】
図１０に、レールを用いる場合の衝立スピーカ装置１の構成例を示してある。図１０において、図１及び図２に対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。図１０に示した衝立スピーカ装置１′には、振動材１０の上端に車輪１５０Ａ、１５０Ｂが設けられており、車輪１５０Ａ、１５０Ｂのそれぞれは、天井や壁面等に設けられたレール４００に嵌め込むことが可能な形状をしている。そして、車輪１５０Ａ、１５０Ｂがレール４００に嵌め込まれることにより、衝立スピーカ装置１がレール４００に吊される形状で支持される。
【００６９】
このような形態で支持された衝立スピーカ装置１は、車輪１５０Ａと車輪１５０Ｂのそれぞれが、レール４００上をスライドすることにより、レール４００に沿って移動する。このとき、脚部３００Ｅと脚部３００Ｆは床面と接触させておく。これにより、図１や図２に示した構成と同様に、振動材１００内に設けられた振動子２００が入力音声信号に同期して振動し、その振動が脚部３００Ｅと脚部３００Ｆを通して床面に伝わることにより、衝立スピーカ装置１′が、脚部３００Ｅと脚部３００Ｆが床面に対して傾斜している方向に移動する。つまり、振動材１００が振動することにより、レール４００に沿って衝立スピーカ装置１′が移動する。
【００７０】
衝立スピーカ装置１′をこのように構成することにより、振動材１００が鉄等の重い素材で構成されており、脚部のみでは振動材１００を支えきれないような場合であっても、振動材１００の振動によって衝立スピーカ装置１′を移動させることができるようになる。
【００７１】
また、上述した実施の形態では、衝立スピーカ装置１が、床面上を水平方向における一定の方向に移動するように構成した例を挙げたが、回転方向の移動を可能とする構成としてもよい。この場合の衝立スピーカ装置１′′の構成例を、図１１に示してある。
【００７２】
図１１において、図１、図２、図１０に対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は省略する。図１１に示した衝立スピーカ装置１′′は、車輪１５０Ａと車輪１５０Ｂとを、振動材１００とは独立に設けた車輪保持部１６０の上部に装着してあり、車輪保持部１６０と振動材１００とは、垂直方向に設けられた回転軸１２０を介して、接続されている。
【００７３】
車輪保持部１６０は、振動材１００と同程度の薄さを有する板状の部材で構成され、垂直方向の高さは、振動材１００における高さに対して、数分の一の高さに設定されている。回転軸１２０は、振動材１００の横幅の約半分の位置に設けられており、回転軸１２０を中心として、振動材１００が水平方向に３６０°回転可能となる。
【００７４】
図１１に示した例においても、脚部３００Ｇと脚部３００Ｈは床面と接触させてあり、振動材１００が入力音声信号に同期して振動することにより、脚部３００Ｇと脚部３００Ｈが傾斜している方向に衝立スピーカ装置１′′が移動する。この場合、脚部３００Ｇと脚部３００Ｈは、振動材１００の一番広い面と直交する方向に傾斜させるようにし、かつ傾斜の向きは互いに逆になるようにする。
【００７５】
衝立スピーカ装置１′′をこのように構成することにより、回転軸１２０を中心に、振動材１００が脚部３００Ｇと脚部３００Ｈが床面に対して傾斜している方向に、衝立スピーカ装置１′′が回転するようになる。図１１に示した構成においては、衝立スピーカ装置１′′は矢印Ａｒ２として示した反時計回りの方向に回転する。
【００７６】
なお、図１１に示した例においては、レール４００及び回転軸１２０を設けることにより、回転方向の動きを実現しているが、振動材１００を比較的軽い素材で構成した場合には、レール４００を設けずに、脚部３００Ｇと３００Ｈの傾斜方向及び角度の調整のみで、衝立スピーカ装置１の回転方向の移動を実現させる構成としてもよい。
【００７７】
また、図１１に示した例では、回転軸１２０を設けることにより衝立スピーカ装置１′′を、回転軸１２０を中心に回転させる構成としたが、回転軸１２０を設けずに、脚部３００Ｇと３００Ｈの傾斜方向及び角度の調整のみで、衝立スピーカ装置１の回転方向の移動を実現させる構成としてもよい。
【００７８】
また、上述した実施の形態では、音声信号を取り扱う装置に適用した例を挙げたが、音声信号を取り扱わない、衝立の目的で使用される移動用の壁等に適用してもよい。この場合は、振動子２００を振動させるための駆動信号を生成して振動子２００に入力し、振動材１００を振動させる構成とすればよい。
【００７９】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００８０】
また、本明細書において、プログラムを記述する処理ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）をも含むものである。
【００８１】
また、プログラムは、一つのコンピュータにより処理されるものであってもよいし、複数のコンピュータによって分散処理されるものであってもよい。さらに、プログラムは、遠方のコンピュータに転送されて実行されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施の形態による衝立スピーカ装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態による衝立スピーカ装置の構成例を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態による振動子入力信号生成部の内部構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態による振動子入力信号生成部の処理例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態による振動子入力信号生成部に入力される音声信号と、音声信号の振幅値と、共振信号の振幅との関係を示す波形図である。
【図６】本発明の一実施の形態による振動子入力信号生成部に入力される音声信号と、音声信号の振幅値と、共振信号の振幅との関係を示す波形図である。
【図７】本発明の他の実施の形態による振動子入力信号生成部の内部構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の他の実施の形態によるＦＦＴ解析部の内部構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の他の実施の形態による振動子入力信号生成部の処理例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施の形態による衝立スピーカ装置の構成例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態による衝立スピーカ装置の構成例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…衝立スピーカ装置、１０…振動子入力信号生成部、１１…音声フレーム切り出し部、１２…ゲイン算出部、１３…共振信号生成部、１４…フレームメモリ、１５…信号合成部、１６…ＦＦＴ解析部、２１…ＦＦＴ計算部、２２…基準周波数算出部、２３…振幅算出部、５０…ベース、１００…振動材、２００…振動子、３００Ａ〜３００Ｈ…脚部、３１０…脚部保持部
【図１】
2009147471.tif 000010
【図２】
2009147471.tif 000011
【図３】
2009147471.tif 000012
【図４】
2009147471.tif 000013
【図５】
2009147471.tif 000014
【図６】
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【図７】
2009147471.tif 000016
【図８】
2009147471.tif 000017
【図９】
2009147471.tif 000018
【図１０】
2009147471.tif 000019
【図１１】
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