JP2004349795A

JP2004349795A - 局所空間拡声方法、局所空間拡声装置、局所空間拡声プログラム及びこのプログラムを記録した記録媒体

Info

Publication number: JP2004349795A
Application number: JP2003141811A
Authority: JP
Inventors: Takashi Uematsu; 尚植松; Kenji Kiyohara; 健司清原; Manabu Okamoto; 学岡本; Akitoshi Kataoka; 章俊片岡
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】
【解決手段】入力された信号を任意の複数個の周波数帯域に分割し、そのいずれかの帯域の信号を１次音源で再生し、この１次音源で再生した同じ帯域の信号を２次音源用の入力信号とし、任意の局所空間の境界に配置されたセンサからの出力信号に基づいて、２次音源の遅延と周波数特性を制御することにより、その境界外へ放出される音を消音すると共に複数の周波数帯域分割した他の周波数帯域の信号で超音波帯域の正弦波を振幅変調し、この振幅変調された超音波信号で超音波振動素子を励振して他の周波数帯域の信号を音として発生する局所空間拡声方法。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、局所空間内に可聴者を生成する局所空間拡声方法、及び局所空間拡声装置、局所拡声プログラム、及びこのプログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
拡声装置を用いて音を放射する場合、再生に用いるスピーカの指向特性の影響はあるものの、概ねスピーカに対して全ての方向からその音を聴取することが可能である。そのため、ある特定の空間のみに音を再生し、その外側に音が漏れ出ない拡声方法、すなわち局所再生方法の構築を目指した場合、スピーカなどの拡声装置、或は再生方法を工夫する必要がある。例えば、この局所空間再生を実現するために、所望の方向だけに音を放射する指向性スピーカシステムを用いることが考えられる。このスピーカシステムとしては、ホーンスピーカを用いる、或は反射板の焦点にスピーカユニットを設置するといったように、ホーン或は反射板の幾何学的な形状によって指向性を実現する方法、或は複数のスピーカをアレイ状に配置することで指向性を形成する方法（例えば、非特許文献１）、超音波スピーカを用い、指向性の強い超音波である搬送波を可聴帯域の信号で振幅変調した音波を放出し、その自己復調により可聴帯域の音を再生する方法（特許文献１）等がある。
【０００３】
このうち、幾何学的な形状によって指向性を実現する方法は、特に低い周波数において鋭い指向性を得るためには、ホーンの口径、或は反射板の面積が大きいものを用いる必要があり、大規模なシステムとなる。また、スピーカをアレイ状に配置した方法は、ホーン等を用いたシステムよりも小規模でありながらある程度の指向性は得られる。然し乍らまだその指向性は十分に良好なものでない。
一方、超音波スピーカを用いた方法は、搬送波となる超音波に応じた指向性が得られ、狭帯域の指向性を実現することが可能である。しかし、変調・復調のメカニズムの制約上、低周波数域において、十分な再生音圧を得ることができない。
【０００４】
更にいずれの方法を採っても、局所的な空間のみに音を再生しようとする場合には、天井などにスピーカなどの拡声装置を取り付ける必要がある（上記非特許文献１）といったように、大掛かりな設備を構築する必要がある。
一方、再生手法によって局所空間再生を実現するための手段として、Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの積分方程式の性質を利用した音場制御手法（非特許文献２）が挙げられる。これは、ある任意の閉空間の境界面上での音圧と音圧傾度（粒子速度）を制御することで、別の場所にある同じ形状の閉空間内の原音場を忠実に再現できるという手法である。但しこの方法では、理論上、境界面上に音圧と音圧傾度（粒子速度）を観測するためのセンサを密に多数配置する必要があるなど大規模なシステムになりがちであり、実現は困難である。また、この手法は理論上全ての周波数帯域にわたって適応できるが、実際のシステムを稼動させた場合には、配置されるセンサの間隔との見合いによって制御可能な帯域は制限される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２３６７３０号公報
【非特許文献１】
２次元アレイ型指向性スピーカ、音響学会誌Ｖｏｌ．５０、Ｎｏ．１１、ＰＰ．９４８−９５０
【非特許文献２】
伊勢、音響学会誌Ｖｏｌ．５３、Ｎｏ．９、ＰＰ．７０６−７１３、１９９７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
局所空間内のみに音を再生することを実現しようとした場合には、指向性スピーカを用いる、或はＫｉｒｃｈｈｏｆｆ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの積分方程式の性質を利用した音場制御を行なうことが合理的な実現方法として考がえられる。しかし、それぞれの場合、以下に記述する問題点が挙げられる。
まず、指向性スピーカを用いたシステムでは次に述べるような問題点がある。第一に、広い周波数帯域の音、特に低周波数域の音を十分な指向性を持たせて再生することは、現時点では困難である。第二に、このような指向性スピーカを用いた場合、局所的に音を再生しようとした場合、空間の天井にスピーカを設置する必要があるなど、極めて大規模な装置となる。このような大規模な装置にしない場合には、スピーカの持つ指向性の側方へ音を漏れないようにすることは可能であるが、音の到達距離の制御は不可能である。すなわち、ある特定の空間のみに音を再生し、その周りの空間には音を漏らさないという局所的な再生は不可能である。
【０００７】
一方、Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの積分方程式の性質を利用した音場制御手法では、音の到着距離を含めて音の再生を制御することも可能である。しかし、これを広い周波数帯域に渡って厳密に適応するためには、音圧及び音圧傾度（粒子速度）を観測するためのセンサを多数設置する必要があり、その数に比例して２次音源の数も増大し実現が困難である。また、実際のシステムとして可動させた場合、制御可能な周波数帯域の上限が限られており、広帯域な音を再生することは現実的に困難である。すなわち、既存の技術では、広帯域な音を拡声することと、局所的な空間のみに拡声することを両立させることはできない。
【０００８】
本発明の目的は、上記したこれらの点を改良し、既存の技術では両立できなかった局所空間への再生と広帯域な音の再生を、小規模でありながら実現させるための方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では入力された信号を任意の複数個の周波数帯域に分割し、そのいずれかの帯域の信号を１次音源で再生し、この１次音源で再生した同じ帯域の信号を２次音源用の入力信号とし、任意の局所空間の境界に配置されたセンサからの出力信号に基づいて、２次音源の遅延と周波数特性を制御することにより、その境界外へ放出される音を消音すると共に、周波数帯域分割した他の周波数帯域の信号で超音波帯域の正弦波を振幅変調し、この振幅変調された超音波信号で超音波振動素子を励振して他の周波数帯域の信号を音として再生する局所空間拡声方法を提案する。
【００１０】
この発明の請求項２では請求項１記載の局所空間拡声方法において、分割された任意の周波数帯域の音を再生し、同時に再生すべき局所空間の境界面上に配置されたセンサの出力に基づいて、そのセンサの位置における音圧と音圧傾度を同時にゼロとするように２次音源から出力されるべき信号を生成し音として再生する局所空間拡声方法を提案する。
この発明の請求項３では請求項１記載の局所空間拡声方法において、超音波振動素子により再生する周波数帯域の音に対して、オーバーサンプリングして得られたサンプルの中の一部をゼロに置換することにより折り返し歪みを生じさせ、この折り返し歪み成分を含む信号から再生すべき帯域幅の帯域成分をろ波した信号で超音波振動素子を駆動する局所空間拡声方法を提案する。
【００１１】
この発明の請求項４では入力された信号を任意の複数個の周波数帯域に分割する周波数分割部と、この周波数分割部で分割されたいずれかの帯域の信号を１次音源で音として再生し、この１次音源で再生した音と同じ周波数帯域の信号を２次音源の入力信号とし、音を再生すべき局所空間の境界に配置されたセンサからの出力信号に基づいて、２次音源の遅延と周波数特性を制御し、境界外へ放出される音を消音する低周波数域再生部と、低周波数域再生部で再生される音の周波数帯域と異なる周波数帯域の信号で超音波帯域の正弦波を振幅変調し、その振幅変調された超音波信号により超音波振動素子を励振し、音を再生する高周波数域再生部とによって構成した局所空間拡声装置を提案する。
【００１２】
この発明の請求項５では請求項４記載の局所空間拡声装置において、低周波数域再生部は、周波数分割部で分割されたいずれかの周波数帯域の信号を音として再生する１次音源及び２次音源と、音場を再生すべき局所空間の境界面上に配置され、各配置点における音圧と音圧傾度を検出する複数のセンサと、複数のセンサが検出する検出信号によって前記２次音源に与える信号を制御し、複数のセンサが検出する各センサの配置点における音圧と音圧傾度が同時にゼロとする音を２次音源に再生させる適応フィルタとによって構成した局所空間拡声装置を提案する。
【００１３】
この発明の請求項６では請求項４記載の局所空間拡声装置において、高周波数域再生部は複数の超音波振動素子を装備し、これら複数の超音波素子の各音が集束する焦点を低周波数域再生部が再生する局所空間音場内で一致させ、この焦点位置で高周波数域再生部の音を再生する局所空間拡声装置を提案する。
この発明の請求項７ではコンピュータが解読可能な符号列によって記述され、コンピュータに請求項１乃至３記載の局所空間拡声方法の少なくとも何れか一つを実行させ、１次音源と２次音源及び高周波数域再生部を構成する超音波振動素子に与える駆動信号を生成する局所空間拡声プログラムを提案する。
【００１４】
この発明の請求項８ではコンピュータが読み取り可能な記録媒体で構成され、請求項７記載の局所空間拡声プログラムを記録した記録媒体を提案する。
作用
この発明によれば入力信号を帯域分割することで低周波数域と高周波数域とを個々に処理することが可能となる。その上で、低周波数域で局所再生が可能であるが高周波数域での制御が不可能であるＫｉｒｃｈｈｏｆｆ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの積分方程式の性質を利用した音場制御手法と、高周波数域では十分な音圧で再生することが可能であるが、低周波数域で十分な音圧で再生することが不可能である超音波パラメトリックスピーカでの再生方法を個々の周波数帯域の信号について適応する。この方法により、局所的な空間への音の再生と、広帯域音の再生を両立させることが可能となる。
【００１５】
具体的には、Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚの積分方程式の性質を利用した音場制御手法では、任意の閉空間として再生スピーカ（１次音源）を含む空間を選び、その空間の境界面上での音圧と音圧傾度（粒子速度）が０となるように制御スピーカ（２次音源）の出力を適応的に制御することで、その閉空間のみで音を再生する。一方、超音波パラメトリックスピーカを用いた方法では、複数の超音波パラメトリックスピーカの焦点を一点に合致させることで、局所空間内の一点で可聴音を再生する。周波数帯域毎とに分割された信号を、こられ二つの方法で処理した後の同期させて再生することで、任意の局所空間に広帯域な音を再生させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明による局所空間所定間拡声装置の一実施例を示す。この発明による局所空間拡声装置は入力される音声信号を複数の周波数帯域信号に分割する周波数分割部１０と、この周波数分割部で分割した複数の周波数帯域信号の中の低い周波数帯域の信号を処理する低周波数域処理部２０と、この低周波数域処理部２０で処理した低い周波数帯域（例えば数１００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度）の信号を音として再生する低周波数域再生部４０と、
周波数分割部１０で分割した複数の周波数帯域信号の中の比較的高い周波数帯域の信号を処理する高周波数域処理部３０と、この高周波数域処理部３０で処理した高い周波数帯域（１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）の信号を音として再生する高周波数域再生部５０とによって構成した場合を示す。
【００１７】
周波数分割部１０で分割する周波数帯域信号の分割数は低い周波数側及び高い周波数側のそれぞれで任意であるが、ここでは説明を簡素化するために低い周波数帯域と高い周波数帯域の２分割した場合を説明する。
図２に低周波数域処理部２０と低周波数域再生部４０の具体的な実施例を示す。低周波数域処理部２０は適応フィルタ２１で構成することができ、低周波数域再生部４０は１次音源４１と、２次音源４２と、音場を再生すべき局所空間の境界に設置した複数の音圧・音圧傾度センサ４３とによって構成することができる。
【００１８】
１次音源４１と２次音源４２は具体的にはスピーカで構成することができる。図２に示した実施例では１次音源４１を１個のスピーカで構成し、２次音源４２を複数のスピーカで構成した場合を示す。１次音源と２次音源の具体的な配置の例を図３に示す。図３に示す例では一つの１次音源からの音を、７つの２次音源と、６つの音圧・音圧傾度センサ４３を用いて制御する構成とした場合を示す。音圧・音圧傾度センサ４３に対して１次音源４１を２次音源４２よりも遠方に配置するもしくは１次音源に遅延を付加することで、２次音源に用いる適応フィルタの因果性を満たすことができる。尚、音圧・音圧傾度センサ４３は一般に音響一電気信号変換器いわゆるマイクロホンで構成することができる。特に音圧傾度センサは一対のマイクロホンを近接して配置して構成され、これら一対のマイクロホンで検出する音の音圧差により音圧傾度を検出する。
【００１９】
説明は再び図２に戻る。図２において、周波数分割部１０からの入力ｘ（ｔ）が、適応フィルタ２１の持つフィルタ係数Ｗ（ｔ）と畳み込まれ、その結果であるｙ（ｔ）が低周波数域再生部４０に出力される。出力された音は、再生すべき局所空間の境界に設置された音圧・音圧傾度センサ４３により境界面上での音圧及び音圧傾度が観測され、その値を用いて境界面上での音圧及び音圧傾度が０となるように、次の出力に用いる適応フィルタ２１のフィルタ係数Ｗ（ｔ＋１）が求められる。この低周波数域処理部２０は、再生すべき局所空間境界面上に配置した音圧・音圧傾度センサ４３のセンサの数と、２次音源４２のスピーカの数に応じた数だけ設置する。そのため、適応フィルタ２１のフィルタ係数Ｗ（ｔ＋１）の更新には、例えばＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズム（Ｅｌｌｉｏｔｅｔ．ａｌ，“ＡｍｕｌｔｉｐｌｅｅｒｒｏｒＬＭＳａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｏｕｎｄａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ，”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｃｏｕｓｔ．ＳｐｅｅｃｈＳｉｇｎａｌＰｒｏｃ．，Ｖｏｌ．ＡＳＳＰ−３５（１０），ｐｐ．１４２３−１４３４，１９８７．）等を用いる。一般にＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムは、参照センサ数（適応フィルタの入力数）Ｋ、２次音源数Ｌ、制御点（エラーセンサ）数Ｍ、の場合について、のアルゴリズムとして記述さており、これをＣＡＳＥ［Ｋ，Ｌ，Ｍ］と記述している。図２に示す実施例では適応フィルタへの入力は１チャンネルであるため、ＣＡＳＥ［１，Ｌ．Ｍ］のアルゴリズムとしてフィルタ係数の更新を行なっていくこととなる。
【００２０】
図４は高周波数域処理部３０と高周波数域再生部５０の具体的な実施例を示す。一般的に高周波数域処理部３０と高周波数域再生部５０とから成る構成を超音波パラメトリックスピーカと呼ばれている。
高周波数域処理部３０はＡＤ変換部３１と、加算部３２と、直流バイアス発生部３３と、歪付加部３４と、ろ波部３５と、ＤＡ変換部３６とによって構成することができる。
ＡＤ変換部３１では周波数分割部１０から入力される高周波数帯域の可聴音信号をオーバーサンプリングしてＡＤ変換を行なう。周波数分割部１０から入力される可聴音信号の上限周波数をｆｕとした場合、そのサンプリング周波数ｆｓは、
ｆｓ＝Ｎ・（２・ｆｕ）……………（１）
Ｎは２以上正の整数
で与えられる。
【００２１】
一般に可聴周波数帯域の上限周波数ｆｕは２０ｋＨｚとされているから、可聴音信号を記録、再生する場合のように一般的なＡＤ変換動作であれば、サンプリング周波数は上限周波数ｆｕの２倍に採れば充分である。然し乍ら、ここではそれ以上の例えばＮ＝２に選定してサンプリング周波数ｆｓをｆｓ＝２×２×２０ｋＨｚに選定し、オーバーサンプリングする。
オーバーサンプリングされた高周波数域信号の各サンプルに加算手段３２で一定値の直流バイアス値を加算し、一定値が加算された各サンプルを歪付加部３４に入力する。
【００２２】
歪付加部３４はゼロ値置換部３４Ａによって構成することができる。ゼロ値置換部３４Ａではオーバーサンプリングされて得られたサンプル列の中の少なくとも一部のサンプルの値をゼロ値に置換して折り返し歪み（ａｌｉａｓｉｎｇ）を生じさせる。ゼロ値への置換例としてはサンプル列の中のサンプルの値をＮ個おきにゼロ値に置換する。
この折り返し歪みにより図５に示すように、直流分によって発生するキャリアＣＹ１、ＣＹ２及び可聴音信号ＡＵの折り返し雑音としてＡＵ１、ＡＵ２、ＡＵ３が発生する。
【００２３】
式（１）においてＮ＝２とした場合、キャリアＣＹ２は８０ｋＨｚの周波数となり、その１／２の周波数４０ｋＨｚにキャリアＣＹ１が折り返し歪みによって発生する。更に、可聴音信号ＡＵの下限周波数をｆ_Ｌ、その帯域幅をｆ_ｘとした場合、信号成分ＡＵ１は帯域幅がｆ_ｘで折り返し歪みにより加減側に２ｆｕ−ｆｕの成分を有し、上限側に２ｆｕ−ｆ_Ｌとの成分を有する。信号成分ＡＵ２は帯域幅がｆ_ｘで下限側に２ｆｕ＋ｆ_Ｌとの成分を有し、上限側に２ｆｕ＋ｆｕの成分を有する。信号成分ＡＵ３は帯域幅がｆ_ｘで下限側に４ｆｕ−ｆｕの成分を有し、上限側に４ｆｕ−ｆ_Ｌの成分を持つ。
【００２４】
これらの周波数成分を見ると、信号成分ＡＵ１、ＡＵ２はキャリアＣＹ１を可聴音信号ＡＵで振幅変調して得られる振幅変調波の下側波帯と上側波帯としてみることができる。また信号成分ＡＵ３はキャリアＣＹ２を可聴音信号ＡＵで振幅変調して得られる振幅変調波の下側波帯として見ることができる。
従って、この実施例ではろ波部３５で折り返し歪み成分を含む信号から可聴音信号ＡＵの上限周波数ｆｕ（２０ｋＨｚ）乃至はその偶数倍（４０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ）の周波数から再生しようとする可聴音の帯域幅ｆ_ｘか、またはその倍の帯域幅の帯域成分をろ波して取り出すように構成とする。つまり、例えば図６Ａに示すようにキャリアＣＹ１と信号成分ＡＵ１と信号成分ＡＵ２をろ波して取り出すか、または図６Ｂに示すようにキャリアＣＹ１と信号成分ＡＵ１をろ波して取り出すか、或いは図６Ｃに示すようにキャリアＣＹ１と信号成分ＡＵ２をろ波して取り出し、そのろ波して取り出した信号をＤＡ変換部３６でＤＡ変換したアナログ信号を高周波数域再生部５０に出力する。
【００２５】
高周波数域再生部５０は増幅器５１と、超音波振動素子群５２とによって構成することができる。増幅器５１で増幅した信号で超音波振動素子群５２を駆動することによりキャリアＣＹ１またはＣＹ２の周波数の超音波を発生させることができ、このキャリアＣＹ１またはＣＹ２の周波数の超音波が周波数が周波数分割部１０で周波数分割された高周波数域の可聴信号で振幅変調されていることから、超音波の伝搬過程で可聴音が再生される。
超音波振動素子群５２を例えば凹面状の板に装着し、この凹面の焦点を所望の距離に設定することにより、その焦点位置で強い可聴音を再生することができる。
【００２６】
図７に低周波数域再生部４０と高周波数域再生部５０の配置と再生される音の音場の関係を示す。ここでは高周波数域再生部５０を複数（図７に示す例では３個）設け、各高周波数域再生部５０の焦点位置を低周波数域再生音場Ｌｏｗ内で合致させることにより、低周波数域音場Ｌｏｗ内に高周波数域音場Ｈｉｇｈを生成することができる。
以上説明した周波数分割部１０と、低周波数域処理部２０と、高周波数域処理部３０はコンピュータによって構成することができる。コンピュータに上述した周波数分割処理と、低周波数域処理と、高周波数域処理とをプログラムにより実行させ、低周波数域再生部４０と高周波数域再生部５０を駆動する駆動信号を生成させることによりこの発明による局所空間拡声方法を実現することができる。
【００２７】
プログラムはコンピュータが読み取り可能な磁気ディスク或はＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録され、記録媒体からコンピュータにインストールするか或は通信回線を通じてコンピュータにインストールされ、コンピュータに内蔵されているＣＰＵに解読されて上述した局所空間拡声方法が実行される。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば入力された信号音を周波数帯域毎に分割し、個々の帯域毎に異なる方法を用いて処理した上で再生する方法としたから、低周波数域から高周波数域に渡る広い周波数帯域において十分な音圧を持って再生することが可能となり、同時に、小規模でありながら任意の局所空間内のみに音を再生することが可能となる。すなわち、これまで両立させることができなかった局所再生と広帯域再生を、小規模なシステムで同時に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の全体の構成を説明するためのブロック図。
【図２】図１に示した高周波数域処理部と低周波数域再生部の具体的な実施例を説明するためのブロック図。
【図３】図２に示した低周波数域再生部の更に詳細な配置の一例を説明するための配置図。
【図４】図１に示した高周波数域処理部と高周波数域再生部の具体的な実施例を説明するためのブロック図。
【図５】図４に示した高周波数域処理部の動作を説明するためのグラフ。
【図６】図４に示した高周波数域処理部の動作を説明するための図５と同様のグラフ。
【図７】この発明の全体の動作を説明するための配置図。
【符号の説明】
１０周波数分割部４１１次音源
２０低周波数域処理部４２２次音源
２１適応フィルタ４３音圧・音圧傾度センサ
３０高周波数域処理部５０高周波数域再生部
４０低周波数域再生部５２超音波振動素子群

Claims

入力された信号を任意の複数個の周波数帯域に分割し、そのいずれかの帯域の信号を１次音源で再生し、この１次音源で再生した同じ帯域の信号を２次音源用の入力信号とし、任意の局所空間の境界に配置されたセンサからの出力信号に基づいて、２次音源の遅延と周波数特性を制御することにより、その境界外へ放出される音を消音すると共に、前記周波数帯域分割した他の周波数帯域の信号で超音波帯域の正弦波を振幅変調し、この振幅変調された超音波信号で超音波振動素子を励振して前記他の周波数帯域の信号を音として再生することを特徴とする局所空間拡声方法。
請求項１記載の局所空間拡声方法において、分割された任意の周波数帯域の音を再生し、同時に再生すべき局所空間の境界面上に配置されたセンサの出力に基づいて、そのセンサの位置における音圧と音圧傾度を同時にゼロとするように２次音源から出力されるべき信号を生成し音として再生することを特徴とする局所空間拡声方法。
請求項１記載の局所空間拡声方法において、前記超音波振動素子により再生する周波数帯域の音に対して、オーバーサンプリングして得られたサンプルの中の一部をゼロに置換することにより折り返し歪みを生じさせ、この折り返し歪み成分を含む信号から再生すべき帯域幅の帯域成分をろ波した信号で超音波振動素子を駆動する局所空間拡声方法。
入力された信号を任意の複数個の周波数帯域に分割する周波数分割部と、
この周波数分割部で分割されたいずれかの帯域の信号を１次音源で音として再生し、この１次音源で再生した音と同じ周波数帯域の信号を２次音源の入力信号とし、音を再生すべき局所空間の境界に配置されたセンサからの出力信号に基づいて、２次音源の遅延と周波数特性を制御し、境界外へ放出される音を消音する低周波数域再生部と、
前記低周波数域再生部で再生される音の周波数帯域と異なる周波数帯域の信号で超音波帯域の正弦波を振幅変調し、その振幅変調された超音波信号により超音波振動素子を励振し、音を再生する高周波数域再生部と、
によって構成したことを特徴とする局所空間拡声装置。
請求項４記載の局所空間拡声装置において、前記低周波数域再生部は、
前記周波数分割部で分割されたいずれかの周波数帯域の信号を音として再生する１次音源及び２次音源と、
音場を再生すべき局所空間の境界面上に配置され、各配置点における音圧と音圧傾度を検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサが検出する検出信号によって前記２次音源に与える信号を制御し、前記複数のセンサが検出する各センサの配置点における音圧と音圧傾度が同時にゼロとする音を上記２次音源に再生させる適応フィルタと、
によって構成したことを特徴とする局所空間拡声装置。
請求項４記載の局所空間拡声装置において、前記高周波数域再生部は複数の超音波振動素子を装備し、これら複数の超音波素子の各音が集束する焦点を上記低周波数域再生部が再生する局所空間音場内で一致させ、この焦点位置で前記高周波数域再生部の音を再生することを特徴とする局所空間拡声装置。
コンピュータが解読可能な符号列によって記述され、コンピュータに請求項１乃至３記載の局所空間拡声方法の少なくとも何れか一つを実行させ、前記１次音源と２次音源及び高周波数域再生部を構成する超音波振動素子に与える駆動信号を生成する局所空間拡声プログラム。
コンピュータが読み取り可能な記録媒体で構成され、請求項７記載の局所空間拡声プログラムを記録した記録媒体。