JP2005244578A - Sound system equipped with ultrasonic speaker, and its control method - Google Patents

Sound system equipped with ultrasonic speaker, and its control method Download PDF

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博一 関野
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新一 宮▲崎▼
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  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sound system equipped with an ultrasonic speaker which easily creates real a surrounding sound effect. <P>SOLUTION: The sound system is provided with the ultrasonic speaker 2 and an electromagnetic speaker 3. The ultrasonic speaker 2 is arranged in a position in such a way that a wall face 34 positioned at a back of a position of a televiewer 33 can be radiated with an ultrasonic wave. The ultrasonic speaker 2 and the electromagnetic speaker 3 are properly used and are driven in accordance with a reproduction situation of sound. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、超音波に対する媒質（空気）の非線形性を用いて可聴周波数帯の信号音を再生させるとともに、可聴周波数帯の信号音が再生される範囲を制御することができる超音波スピーカを備えたサウンドシステム及びその制御方法に関する。   The present invention includes an ultrasonic speaker capable of reproducing a signal sound in an audible frequency band using nonlinearity of a medium (air) with respect to ultrasonic waves and controlling a range in which the signal sound in the audible frequency band is reproduced. The present invention relates to a sound system and a control method thereof.

現在、リアルサウンドを再現できるサウンドシステムは、数種類が世に送り出されている。その１つにＤＶＤ（Digital Versatile Disk）を音源および画像源としたサラウンドシステムがある。このＤＶＤシステムはドルビーデジタル方式で録音されているため、再生をドルビーディジタル方式にしたがって行うと、リアルなサウンドを実現することができる。   Currently, there are several types of sound systems that can reproduce real sounds. One of them is a surround system using a DVD (Digital Versatile Disk) as a sound source and an image source. Since this DVD system is recorded by the Dolby Digital method, a realistic sound can be realized by reproducing according to the Dolby Digital method.

しかし、このシステムは画像を表示する画面の下、リスナの後ろ、重低音用、左右用と合計５個のスピーカを必要とする。よって、ドルビーディジタル方式で再生する場合、器材を調達するのにコストが高くなると共に、多くのスピーカを設置するスペースが必要になってしまい、さらに設置されるスピーカとの配線も複雑になるので面倒であった。   However, this system requires a total of five speakers below the screen for displaying images, behind the listener, for heavy bass, and for left and right. Therefore, when reproducing by the Dolby Digital method, the cost for procuring equipment is high, and a space for installing many speakers is required, and the wiring with the speakers to be installed becomes complicated, which is troublesome. Met.

そこで、少ない数のスピーカにより、画面に表示される話者がいかにも喋っているようなリアルな効果を演出することができる音声出力装置および方法が提案されており、さらに画像を投影するプロジェクタに取り付けられた指向性の高いスピーカにより、視聴者が容易にサラウンド音響効果を体験できる音声出力装置および方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２３２８１号公報 Therefore, an audio output device and method have been proposed that can produce realistic effects such as how many speakers are displayed on the screen with a small number of speakers, and are attached to a projector that projects an image. There has been proposed an audio output device and method in which a viewer can easily experience a surround sound effect by using a speaker with high directivity (see, for example, Patent Document 1).
JP 2000-23281 A

しかしながら、いずれの方法も指向性の高い超音波を視聴者の正面に配置したディスプレイやスクリーンで反射させて、視聴者の正面から音が出力されているように感じさせる構成のものであり、５．１ｃｈのような臨場感を創出できるようなものではない。   However, any of these methods is configured to reflect ultrasonic waves with high directivity on a display or screen disposed in front of the viewer so that sound is output from the front of the viewer. It is not something that can create a sense of presence like 1ch.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、容易にリアルなサラウンド音響効果を創出できる超音波スピーカを備えたサウンドシステム及びその制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a sound system including an ultrasonic speaker that can easily create a realistic surround sound effect and a control method thereof.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、超音波スピーカと電磁式スピーカとを有するサウンドシステムであって、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設け、前記超音波スピーカと電磁式スピーカとを使い分けて駆動することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a sound system having an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, wherein the ultrasonic speaker is located behind a viewer position in the sound system main body. It is characterized in that the wall surface located at a position where the ultrasonic wave can be irradiated is provided, and the ultrasonic speaker and the electromagnetic speaker are driven separately.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステムにおいて、前記超音波スピーカを前記サウンドシステム本体における上部に、前記電磁式スピーカを前記サウンドシステム本体における下部に、それぞれ設けたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the sound system including the ultrasonic speaker according to the first aspect, the ultrasonic speaker is disposed at an upper portion of the sound system body, and the electromagnetic speaker is disposed at a lower portion of the sound system body. , Each provided.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステムにおいて、入力される音声信号から視聴者の位置を基準とした音の発生位置を検出する音源方位解析手段と、前記音源方位解析手段の出力に基づいて前記超音波スピーカまたは電磁式スピーカのうち駆動すべきスピーカを選択するスピーカ選択手段と、前記スピーカ設定手段の出力に基づいて選択されたスピーカを駆動制御する制御手段とを有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a sound system including the ultrasonic speaker according to the second aspect, wherein the sound source direction analyzing means detects a sound generation position based on a viewer's position from an input audio signal. And a speaker selection unit that selects a speaker to be driven among the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker based on the output of the sound source azimuth analyzing unit, and drive control of the speaker selected based on the output of the speaker setting unit And a control means.

請求項1〜３に記載の発明によれば、電磁式スピーカをフロント用スピーカとして、また、超音波スピーカをリアスピーカとして機能させるように使い分けることができるため、リアスピーカを別途、設置する必要がなく、容易にサラウンドシステムを構築することができる。   According to the first to third aspects of the present invention, the electromagnetic speaker can be used as a front speaker and the ultrasonic speaker can be used as a rear speaker. Therefore, it is necessary to install a rear speaker separately. And a surround system can be easily constructed.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステムにおいて、入力される音声信号から音響効果を示す信号を検出する音響効果解析手段と、前記超音波スピーカからの超音波の照射方向を変更するように超音波スピーカの放射軸の方向を変更する移動機構部を有し、前記制御手段は、前記音源方位解析手段、前記音響効果解析手段のいずれか一方、または双方の出力に基づいて前記超音波スピーカの放射軸の方向を変更するように前記移動機構部を制御することを特徴とする。
請求項４に記載の発明によれば、超音波スピーカから放射される音波の方向を変更することができるので、リアルな音響効果を得ることができるとともに、広域な音像定位が可能となる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the sound system including the ultrasonic speaker according to the third aspect, acoustic effect analysis means for detecting a signal indicating an acoustic effect from an input audio signal; and the ultrasonic speaker. A moving mechanism unit that changes the direction of the radiation axis of the ultrasonic speaker so as to change the direction of ultrasonic wave irradiation, and the control means is one of the sound source direction analysis means and the acoustic effect analysis means, Alternatively, the moving mechanism unit is controlled so as to change the direction of the radiation axis of the ultrasonic speaker based on both outputs.
According to the fourth aspect of the invention, the direction of the sound wave emitted from the ultrasonic speaker can be changed, so that a realistic acoustic effect can be obtained and a wide-range sound image localization can be achieved.

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステムにおいて、前記超音波スピーカの音量を制御する第１の音量制御手段と、 前記電磁式スピーカの音量を制御する第２の音量制御手段とを有し、前記第１、第２の音量制御手段は、前記音源方位解析手段、前記音響効果解析手段のいずれか一方、または双方の出力に基づいて音の発生位置または音源の移動に応じて前記各スピーカの音量を制御することを特徴とする。
請求項５に記載の発明によれば、音の発生位置または音源の移動に応じて電磁式スピーカまたは超音波スピーカの一方または双方の音量を変化させることができるので、リアルな音響効果が得られる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the sound system including the ultrasonic speaker according to the fourth aspect, a first volume control unit that controls a volume of the ultrasonic speaker, and a volume of the electromagnetic speaker are controlled. Second sound volume control means, and the first and second sound volume control means generate sound based on the output of either or both of the sound source direction analysis means and the sound effect analysis means. The volume of each speaker is controlled in accordance with the position or the movement of the sound source.
According to the fifth aspect of the present invention, since the volume of one or both of the electromagnetic speaker and the ultrasonic speaker can be changed according to the sound generation position or the movement of the sound source, a realistic acoustic effect can be obtained. .

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステムにおいて、入力される音声信号の周波数帯域を解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段の出力に基づいて前記超音波スピーカまたは電磁式スピーカのうち駆動すべきスピーカを選択するスピーカ選択手段と、前記スピーカ選択手段の出力に基づいて選択されたスピーカを駆動制御する制御手段とを有することを特徴とする。
請求項６に記載の発明によれば、周波数帯域に応じた音を、超音波スピーカまたは電磁式スピーカから選択的に放音することができる。例えば、高周波域の音は超音波スピーカにより、低周波域の音は電磁式スピーカから放音させるようにすることができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the sound system including the ultrasonic speaker according to the second aspect of the present invention, a frequency analysis unit that analyzes a frequency band of an input audio signal, and an output of the frequency analysis unit. It has speaker selection means for selecting a speaker to be driven out of the ultrasonic speaker or electromagnetic speaker, and control means for driving and controlling the speaker selected based on the output of the speaker selection means.
According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to selectively emit sound according to the frequency band from the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker. For example, high-frequency sound can be emitted from an ultrasonic speaker, and low-frequency sound can be emitted from an electromagnetic speaker.

請求項７に記載の発明は、超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、音の発生位置に応じて前記超音波スピーカと電磁式スピーカのいずれかを選択的に駆動するように制御することを特徴とする。
請求項７に記載の発明によれば、電磁式スピーカをフロント用スピーカとして、また、超音波スピーカをリアスピーカとして機能させるように使い分けることができるため、リアスピーカを別途、設置する必要がなく、容易にサラウンドシステムを構築することができる。 The invention according to claim 7 has an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, and the ultrasonic speaker can be irradiated with ultrasonic waves on a wall surface of the sound system main body located behind the viewer position. The sound system control method according to claim 1, wherein either one of the ultrasonic speaker and the electromagnetic speaker is controlled to be selectively driven according to a sound generation position.
According to the seventh aspect of the present invention, the electromagnetic speaker can be used as a front speaker and the ultrasonic speaker can be used as a rear speaker, so there is no need to install a rear speaker separately. A surround system can be easily constructed.

請求項８に記載の発明は、超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、音の発生位置、または発生すべき音の音響効果に応じて前記超音波スピーカの発音方向を変更するように制御することを特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、超音波スピーカから放射される音波の方向を変更することができるので、リアルな音響効果を得ることができるとともに、広域な音像定位が可能となる。 The invention according to claim 8 has an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, and the ultrasonic speaker can be irradiated with ultrasonic waves on a wall surface located behind the viewer position in the sound system main body. The sound system control method according to claim 1, wherein the sound generation direction of the ultrasonic speaker is changed according to the sound generation position or the acoustic effect of the sound to be generated.
According to the eighth aspect of the invention, since the direction of the sound wave emitted from the ultrasonic speaker can be changed, a realistic acoustic effect can be obtained and a wide-range sound image localization can be achieved.

請求項９に記載の発明は、超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、音の発生位置または音源の移動に応じて前記超音波スピーカ、または電磁式スピーカの音量を制御することを特徴とする。
請求項９に記載の発明によれば、音の発生位置または音源の移動に応じて電磁式スピーカまたは超音波スピーカの一方または双方の音量を変化させることができるので、リアルな音響効果が得られる。 The invention according to claim 9 has an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, and the ultrasonic speaker can be irradiated with ultrasonic waves on a wall surface located behind the viewer position in the sound system main body. The sound system control method according to claim 1, wherein the sound volume of the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker is controlled in accordance with the sound generation position or the movement of the sound source.
According to the ninth aspect of the present invention, since the volume of one or both of the electromagnetic speaker and the ultrasonic speaker can be changed according to the sound generation position or the movement of the sound source, a realistic acoustic effect can be obtained. .

請求項１０に記載の発明は、超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、発生する音の周波数に応じて前記超音波スピーカと電磁式スピーカのいずれかを選択的に駆動するように制御することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明によれば、周波数帯域に応じた音を、超音波スピーカまたは電磁式スピーカから選択的に放音することができる。例えば、高周波域の音は超音波スピーカにより、低周波域の音は電磁式スピーカから放音させるようにすることができる。 A tenth aspect of the present invention includes an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, and the ultrasonic speaker can be irradiated with ultrasonic waves on a wall surface behind the viewer position in the sound system main body. A control method for a sound system provided in the above, characterized in that control is performed so as to selectively drive either the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker in accordance with the frequency of the generated sound.
According to the tenth aspect of the present invention, a sound corresponding to the frequency band can be selectively emitted from the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker. For example, high-frequency sound can be emitted from an ultrasonic speaker, and low-frequency sound can be emitted from an electromagnetic speaker.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係るサウンドシステムの外観構成を図２に示す。本実施形態では、サウンドシステムとして、音を出力すると共に映像を画面に表示するサウンドＴＶシステムを例にとり、説明する。図２（ａ）はサウンドＴＶシステムの正面図であり、図２（ｂ）はサウンドＴＶシステムの側面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows an external configuration of the sound system according to the embodiment of the present invention. In this embodiment, a sound TV system that outputs sound and displays an image on a screen will be described as an example of the sound system. FIG. 2A is a front view of the sound TV system, and FIG. 2B is a side view of the sound TV system.

図２において、サウンドＴＶシステム１は、超音波スピーカ２と電磁式スピーカ３より構成されている。超音波スピーカ２は非常に強い指向性を持つビーム状の音源であり、図中の点線矢印ａに示すように、比較的拡がりの小さな音波を発生させることができる。一方、電磁式スピーカ３からは通常のスピーカと同様、図中の一点鎖線ｂで示すように、広がりを持った音波が発生する。   In FIG. 2, the sound TV system 1 includes an ultrasonic speaker 2 and an electromagnetic speaker 3. The ultrasonic speaker 2 is a beam-like sound source having very strong directivity, and can generate a sound wave having a relatively small spread as indicated by a dotted arrow a in the figure. On the other hand, the electromagnetic speaker 3 generates a sound wave having a spread, as indicated by a one-dot chain line b in FIG.

超音波スピーカ２は、超音波が一定の反射体（壁、天井など）に到達する以前に、人体や椅子等の家具によって遮られる事が無いよう、サウンドＴＶシステム１の画面４の両側上方に配置する。
一方、電磁式スピーカ３は超音波スピーカ２とできる限り距離を離すように、サウンドＴＶシステム１の画面４の両側下方に配置する。
電磁式スピーカ３は固定式とするが、超音波スピーカ２には音波の照射方向を変えられるようなトランスデューサ移動機構部４を有している。このトランスデューサ移動機構部４は、ホルダー５に収納された超音波スピーカ２を可動させる機能を有している。 The ultrasonic speaker 2 is placed on both upper sides of the screen 4 of the sound TV system 1 so that the ultrasonic wave is not blocked by furniture such as a human body or a chair before reaching a certain reflector (wall, ceiling, etc.). Deploy.
On the other hand, the electromagnetic speaker 3 is arranged below both sides of the screen 4 of the sound TV system 1 so as to be separated from the ultrasonic speaker 2 as much as possible.
The electromagnetic speaker 3 is a fixed type, but the ultrasonic speaker 2 has a transducer moving mechanism 4 that can change the direction of sound wave irradiation. The transducer moving mechanism 4 has a function of moving the ultrasonic speaker 2 accommodated in the holder 5.

次に、図２に示したサウンドＴＶシステムの構成を図１に示す。図１では、音声の再生に関連する部分の構成のみ示しており、映像の再生に関連する構成については省略してある。
図１において、サウンドＴＶシステム１は、電磁スピーカ３Ｄと、トランスデユーサ移動機構部４と、音声信号再生部１０と、音声信号処理部１１と、キャリア波発振源１２と、変調器１３と、パワーアンプ１４、１９と、超音波トランスデューサ１５と、スピーカ設定部１６と、音量制御部１７、１８と、移動機構制御部２０とを有している。
キャリア波発振源１２、変調器１３、パワーアンプ１４及び超音波トランスデューサ１５は超音波スピーカ２を構成している。 Next, FIG. 1 shows the configuration of the sound TV system shown in FIG. FIG. 1 shows only the configuration of the part related to audio reproduction, and omits the configuration related to video reproduction.
In FIG. 1, a sound TV system 1 includes an electromagnetic speaker 3D, a transducer movement mechanism unit 4, an audio signal reproduction unit 10, an audio signal processing unit 11, a carrier wave oscillation source 12, a modulator 13, Power amplifiers 14 and 19, ultrasonic transducer 15, speaker setting unit 16, volume control units 17 and 18, and moving mechanism control unit 20 are included.
The carrier wave oscillation source 12, the modulator 13, the power amplifier 14, and the ultrasonic transducer 15 constitute the ultrasonic speaker 2.

音声信号再生部１０は、音声信号を再生する機能を有している。
音声信号処理部１１は、入力された音声信号から音声の発生位置、周波数、音響効果等を解析し、その解析結果及び音声信号を電磁式スピーカ３側の信号系統と、超音波スピーカ２の信号系統に振り分けて送出する機能を有する。
音声信号処理部１１は、音源方位解析部１１０と、周波数解析部１１１と、音響効果解析部１１２とを有している。 The audio signal reproduction unit 10 has a function of reproducing an audio signal.
The audio signal processing unit 11 analyzes the sound generation position, frequency, acoustic effect, and the like from the input audio signal, and the analysis result and the audio signal are transmitted to the signal system on the electromagnetic speaker 3 side and the signal from the ultrasonic speaker 2. It has the function of distributing and sending to the system.
The audio signal processing unit 11 includes a sound source direction analysis unit 110, a frequency analysis unit 111, and an acoustic effect analysis unit 112.

音源方位解析部１１０は、各音声の発生位置、すなわち、視聴者の位置を基準としてフロント、リア、サイドの各音声の発生位置を音声信号から検出する機能を有している。音源方位解析部１１０は、本発明の音源方位解析手段に相当する。
周波数解析部１１１は、入力された音声信号の周波数帯域、例えば、低周波域か、高周波域かを解析する機能を有している。周波数解析部１１１は、本発明の周波数解析手段に相当する。
音響効果解析部１１２は、入力された音声信号から音響効果を解析する機能を有している。具体的には、フェードイン、フェードアウト、ドップラー効果、大音響、静寂音等の存在についての信号検出を行う。音響効果解析部１１２は、本発明の音響効果解析手段に相当する。 The sound source azimuth analyzing unit 110 has a function of detecting the generation positions of the respective sounds, that is, the generation positions of the front, rear, and side sounds from the audio signal with reference to the position of the viewer. The sound source direction analysis unit 110 corresponds to the sound source direction analysis means of the present invention.
The frequency analysis unit 111 has a function of analyzing a frequency band of the input audio signal, for example, a low frequency region or a high frequency region. The frequency analysis unit 111 corresponds to the frequency analysis means of the present invention.
The acoustic effect analysis unit 112 has a function of analyzing the acoustic effect from the input audio signal. Specifically, signal detection is performed for the presence of fade-in, fade-out, Doppler effect, loud sound, quiet sound, and the like. The sound effect analysis unit 112 corresponds to sound effect analysis means of the present invention.

キャリア波発振源１２は、超音波周波帯のキャリア波を生成する機能を有している。
変調器１３は、音声処理部１１から出力される可聴周波数帯の音声信号（信号波）によりキャリア波発振源１２から出力されるキャリア波を変調する。
超音波スピーカ２を構成する超音波トランスデューサ１５の具体的構成の一例を図３に示す。同図において、超音波トランスデューサ１５は、絶縁体で形成された振動膜７と振動膜７上に形成された導電膜とからなる上電極８と、上電極８の振動膜７に対向する面に凹凸が複数、形成された下電極９と、直流バイアス電源１０と信号源１１とを備えている。 The carrier wave oscillation source 12 has a function of generating a carrier wave in the ultrasonic frequency band.
The modulator 13 modulates the carrier wave output from the carrier wave oscillation source 12 with the audio signal (signal wave) in the audible frequency band output from the audio processing unit 11.
An example of a specific configuration of the ultrasonic transducer 15 constituting the ultrasonic speaker 2 is shown in FIG. In the figure, an ultrasonic transducer 15 is formed on an upper electrode 8 composed of a vibration film 7 made of an insulator and a conductive film formed on the vibration film 7, and a surface of the upper electrode 8 facing the vibration film 7. A lower electrode 9 having a plurality of irregularities, a DC bias power supply 10 and a signal source 11 are provided.

上電極８と下電極９との間には、常時、電圧調整可能な直流バイアス電源１０により一定の直流バイアス電圧が印加されており、この電界により発生する静電力により下電極９の凸部に上電極８が吸着され、上電極８と下電極９との間に形成せれる空洞部３２を除き、密着した状態にある。
また、上電極８と下電極９との間には、直流バイアス電源３０による直流バイアス電圧に重畳された状態で信号源３１により信号電圧である交流信号（周波数は２０ｋHｚ以上の超音波周波数帯）が印加されることにより上電極８の振動膜７は交流信号により駆動され振動し、超音波が発生する。 A constant DC bias voltage is always applied between the upper electrode 8 and the lower electrode 9 by a DC bias power supply 10 capable of adjusting the voltage. The electrostatic force generated by this electric field causes the convex portion of the lower electrode 9 to be applied. The upper electrode 8 is adsorbed and is in a close contact state except for the cavity 32 formed between the upper electrode 8 and the lower electrode 9.
Further, an AC signal (frequency is an ultrasonic frequency band of 20 kHz or more) which is a signal voltage by the signal source 31 in a state of being superimposed on a DC bias voltage by the DC bias power supply 30 between the upper electrode 8 and the lower electrode 9. Is applied, the vibration film 7 of the upper electrode 8 is driven and vibrated by an AC signal, and an ultrasonic wave is generated.

また、スピーカ設定部１６は、音音声処理部１１より入力される音声信号及び、音源方位解析部１１０、周波数解析部１１１、音響効果解析部１１２の上記各解析結果を取り込み、各音声に対し、これを発生させるスピーカを選択するように設定し、かつ音量制御部１７、１８に各スピーカの音量を設定するための音量制御情報を送出するとともに、超音波トランスデューサ１５を駆動制御するための制御情報を移動機構制御部２０に送出する。
なお、スピーカ設定部１６は、本発明のスピーカ選択手段に相当する。 In addition, the speaker setting unit 16 takes in the audio signal input from the audio / sound processing unit 11 and the analysis results of the sound source direction analysis unit 110, the frequency analysis unit 111, and the acoustic effect analysis unit 112. Control information for setting to select a speaker for generating the sound and sending volume control information for setting the volume of each speaker to the volume control units 17 and 18 and driving and controlling the ultrasonic transducer 15 Is sent to the movement mechanism control unit 20.
The speaker setting unit 16 corresponds to the speaker selection unit of the present invention.

トランスデューサ移動機構部４の一例として、電磁アクチュエータ方式について説明する。超音波スピーカ２は、図２に示すように、非磁性材料から成る球状のホルダー５に収納され、ホルダー５の背面の中央部には小片の軟磁性材料が埋め込まれている。ホルダー５の背面に対抗するトランスデューサ移動機構部４には、所定の間隔で所望の位置を磁化する事が可能な磁化装置が備えられている。
したがって、超音波スピーカ２の放射面における超音波の放射方向である放射軸（放射面の法線方向）をある特定の向きに変更したい場合には、移動機構制御部２０の制御下に磁化装置によって磁化する位置を移動させることにより、ホルダー５に埋め込まれた軟磁性材料を吸引して所望の位置に誘導するようにすればよい（これはリニアモータの簡易形に相当する機構である。）。トランスデューサ移動機構部４は、本発明の移動機構部に相当する。 An electromagnetic actuator system will be described as an example of the transducer moving mechanism unit 4. As shown in FIG. 2, the ultrasonic speaker 2 is housed in a spherical holder 5 made of a nonmagnetic material, and a small piece of soft magnetic material is embedded in the center of the back surface of the holder 5. The transducer moving mechanism 4 that opposes the back surface of the holder 5 is provided with a magnetizing device that can magnetize a desired position at a predetermined interval.
Therefore, when it is desired to change the radiation axis (normal direction of the radiation surface) which is the radiation direction of the ultrasonic wave on the radiation surface of the ultrasonic speaker 2 to a specific direction, the magnetizing device is controlled under the control of the moving mechanism control unit 20. By moving the magnetized position by means of this, the soft magnetic material embedded in the holder 5 may be attracted and guided to a desired position (this is a mechanism corresponding to a simplified form of a linear motor). . The transducer moving mechanism unit 4 corresponds to the moving mechanism unit of the present invention.

音量制御部１８、１７は、スピーカ設定部１６から出力される音量制御情報に基づいてそれぞれ、パワーアンプ１４、１９のゲインを設定し、これにより超音波スピーカ２、電磁式スピーカ３の音量を制御する。
音量制御部１８は本発明の第１の音量制御手段に、音量制御部１７は本発明の第２の音量制御手段に、それぞれ相当する。 The volume control units 18 and 17 set the gains of the power amplifiers 14 and 19 based on the volume control information output from the speaker setting unit 16, respectively, thereby controlling the volume of the ultrasonic speaker 2 and the electromagnetic speaker 3. To do.
The volume control unit 18 corresponds to the first volume control unit of the present invention, and the volume control unit 17 corresponds to the second volume control unit of the present invention.

上記構成からなる本発明のサウンドＴＶシステムを利用した場合における、超音波トランスデューサより構成される超音波スピーカ２と電磁式スピーカ３によって再生される音波の状態を図４に示す。ここで、超音波スピーカ２は、床面に対して平行な向きに音波を発生させる状態としている。
まず、位置を固定された電磁式スピーカ３から発せられる音波は、図中ｃに示すように、視聴者３３に対して前方からの広角な音波として到達する。 FIG. 4 shows the state of sound waves reproduced by the ultrasonic speaker 2 and the electromagnetic speaker 3 constituted by ultrasonic transducers when the sound TV system of the present invention having the above-described configuration is used. Here, the ultrasonic speaker 2 is in a state of generating sound waves in a direction parallel to the floor surface.
First, the sound wave emitted from the electromagnetic speaker 3 whose position is fixed reaches the viewer 33 as a wide-angle sound wave from the front, as shown in FIG.

一方、超音波スピーカ２から発せられる音波は、図中ｄに示すような拡がりの小さなビーム状の音波であり、これが視聴者３３の背部にある壁３４に到達すると、壁３４表面の凹凸の大きさ（深さ）が超音波の波長よりも小さい場合には壁１４で反射され、図中ｅに示すように拡がりの増した音波が視聴者３３の背後から到達する。   On the other hand, the sound wave emitted from the ultrasonic speaker 2 is a beam-like sound wave having a small spread as indicated by d in the figure, and when this reaches the wall 34 on the back of the viewer 33, the unevenness on the surface of the wall 34 is large. When the depth (depth) is smaller than the wavelength of the ultrasonic wave, the sound wave is reflected by the wall 14, and a sound wave having an increased spread arrives from behind the viewer 33 as shown by e in the figure.

以上の原理により、電磁式スピーカ３はフロントスピーカとして、一方超音波スピーカ２はリアスピーカとして稼動させる事が可能となり、リアスピーカを別途設置する事無く、容易にステレオサラウンドシステムが構築できる。
また前述したように、トランスデューサ移動機構部４によって超音波スピーカ２の音波の向きを変更可能に構成したことにより、図５に示すように広域な音像定位が可能となる。 Based on the above principle, the electromagnetic speaker 3 can be operated as a front speaker, while the ultrasonic speaker 2 can be operated as a rear speaker, and a stereo surround system can be easily constructed without separately installing a rear speaker.
Further, as described above, since the direction of the sound wave of the ultrasonic speaker 2 can be changed by the transducer moving mechanism unit 4, wide-range sound image localization is possible as shown in FIG.

図５（ａ）は左右の超音波スピーカ２の音波を、サウンドＴＶシステムに対してともに直角に発生させた場合（図４と同様）であり、個々の超音波スピーカ２の音波は、それぞれの到達位置で反射され、図中ｆのような可聴域の音波が再生される（一般的な４スピーカ音響システム、すなわち４つの全スピーカが固定されたのと同様の機能である。）。   FIG. 5A shows the case where the sound waves of the left and right ultrasonic speakers 2 are generated at right angles to the sound TV system (similar to FIG. 4). It is reflected at the arrival position, and an audible sound wave such as f is reproduced in the figure (this is the same function as a general four-speaker sound system, that is, all four speakers are fixed).

図４（ｂ）は左右の超音波スピーカ２の音波を、サウンドＴＶシステムに対してともに内側へ傾けて発生させた場合であり、個々の超音波スピーカ２の音波は、同一の到達位置で反射され、図中ｇに示すような、サウンドＴＶシステムに対して正面領域に集中させた可聴域の音波が再生される。よって、再生音の音量が大きくでき、臨場感の創出に効果がある。   FIG. 4B shows a case where the sound waves of the left and right ultrasonic speakers 2 are generated by being inclined inward with respect to the sound TV system. The sound waves of the individual ultrasonic speakers 2 are reflected at the same arrival position. Then, an audible sound wave concentrated in the front area with respect to the sound TV system as shown in FIG. Therefore, the volume of the reproduced sound can be increased, which is effective in creating a sense of reality.

図４（ｃ）は左右の超音波スピーカ２の音波を、サウンドＴＶシステムに対してともに外側へ傾けて発生させた場合であり、個々の超音波スピーカ２の音波は、それぞれの到達位置で反射され、図中ｈのように更に外側へ拡散するような可聴域の音波が再生される。よって、サウンドＴＶシステムの映像シーンが、音源の位置が斜め後ろに存在する場合には、上記の方法によって音像定位が可能となる。   FIG. 4C shows the case where the sound waves of the left and right ultrasonic speakers 2 are generated by being inclined outward with respect to the sound TV system, and the sound waves of the individual ultrasonic speakers 2 are reflected at the respective arrival positions. Then, sound waves in the audible range that are diffused further outward are reproduced as indicated by h in the figure. Therefore, if the sound scene of the sound TV system is located behind the sound source, the sound image can be localized by the above method.

また、この他にも映像に対し様々なリアルな音響効果を創出できる。
例えば、ある映像シーンにおいて、音源が背後から前方で通り抜けていく場合には、まずはリアスピーカとして使用する超音波スピーカ２から音波を発生させ、徐々に音圧を大きくする事で接近する状態を演出し、通り抜ける瞬間に音源をフロントスピーカとして使用する電磁式スピーカ３に切り替え、徐々に音量を下げる事で遠ざかっていく状態を演出する事ができる。 In addition, various realistic sound effects can be created for video.
For example, in a certain video scene, when a sound source passes through from behind, the sound is first generated from the ultrasonic speaker 2 used as a rear speaker, and the sound pressure is gradually increased to produce a state of approaching. At the moment of passing through, the sound source can be switched to the electromagnetic speaker 3 that uses the front speaker, and the sound volume can be gradually lowered to produce a state of moving away.

また、ある映像シーンにおいて、音源が上方または側方にある場合には、超音波スピーカ２の音波の発生角度を大きく傾ける事により、後方の壁で反射された超音波がさらに天井や側壁で反射されて、可聴域の音波を再生させることもできる。
また、２個あるいは１個の超音波スピーカのトランスデューサ移動機構部４を利用することにより、音が上下あるいは左右に流れていく状態、あるいは音がまわる状態なども演出できる。
また、本発明の実施形態における超音波スピーカのトランスデューサ移動機構部においては、視聴者の後方の壁面のみならず、上下方または側方の壁面に対して超音波を直接、照射することも可能であり、さらに複雑かつ多彩な音響効果を演出する事もできる。 In addition, in a certain video scene, when the sound source is above or to the side, the ultrasonic wave reflected by the rear wall is further reflected by the ceiling or side wall by tilting the sound wave generation angle of the ultrasonic speaker 2 greatly. Thus, sound waves in the audible range can be reproduced.
Further, by using the transducer moving mechanism 4 of two or one ultrasonic speaker, it is possible to produce a state in which sound flows up and down or left and right, or a state in which sound rotates.
In addition, in the transducer moving mechanism of the ultrasonic speaker according to the embodiment of the present invention, it is possible to directly irradiate not only the wall surface behind the viewer but also the upper and lower or side wall surfaces. There are also more complex and diverse sound effects.

本発明の実施形態に係るサウンドＴＶシステムの構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a configuration of a sound TV system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るサウンドＴＶシステムの外観構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the external appearance structure of the sound TV system which concerns on embodiment of this invention. 図１に示した本発明の実施形態に係るサウンドＴＶシステムにおける超音波トランスデューサの具体的構成を示す図。しThe figure which shows the specific structure of the ultrasonic transducer in the sound TV system which concerns on embodiment of this invention shown in FIG. Shi 本発明の実施形態に係るサウンドＴＶシステムにおける超音波スピーカと電磁式スピーカにより再生される音波の状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the state of the sound wave reproduced | regenerated by the ultrasonic speaker and electromagnetic speaker in the sound TV system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るサウンドＴＶシステムにおける超音波スピーカの音波の向きを変更可能にした場合における各種再生状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the various reproduction | regeneration states when changing the direction of the sound wave of the ultrasonic speaker in the sound TV system which concerns on embodiment of this invention is possible.

符号の説明Explanation of symbols

１…サウンドＴＶシステム、２…超音波スピーカ、３…電磁式スピーカ、４…トランスデューサ移動機構部、１０…音声信号再生部、１１…音声信号処理部、１２…キャリア波発振源、１３…変調器、１４、１９…パワーアンプ、１５…超音波トランスデューサ、１６…スピーカ設定部、１７、１８…音量制御部、２０…移動機構制御部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sound TV system, 2 ... Ultrasonic speaker, 3 ... Electromagnetic speaker, 4 ... Transducer moving mechanism part, 10 ... Audio | voice signal reproduction | regeneration part, 11 ... Audio | voice signal processing part, 12 ... Carrier wave oscillation source, 13 ... Modulator , 14, 19 ... power amplifier, 15 ... ultrasonic transducer, 16 ... speaker setting unit, 17, 18 ... volume control unit, 20 ... moving mechanism control unit

Claims (10)

超音波スピーカと電磁式スピーカとを有するサウンドシステムであって、
前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設け、前記超音波スピーカと電磁式スピーカとを使い分けて駆動することを特徴とする超音波スピーカを備えたサウンドシステム。 A sound system having an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker,
The ultrasonic speaker is provided at a position where ultrasonic waves can be applied to a wall surface located behind the viewer position in the sound system main body, and the ultrasonic speaker and the electromagnetic speaker are selectively used and driven. Sound system equipped with an ultrasonic speaker. 前記超音波スピーカを前記サウンドシステム本体における上部に、前記電磁式スピーカを前記サウンドシステム本体における下部に、それぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステム。   2. The sound system with an ultrasonic speaker according to claim 1, wherein the ultrasonic speaker is provided in an upper part of the sound system main body, and the electromagnetic speaker is provided in a lower part of the sound system main body. 入力される音声信号から視聴者の位置を基準とした音の発生位置を検出する音源方位解析手段と、
前記音源方位解析手段の出力に基づいて前記超音波スピーカまたは電磁式スピーカのうち駆動すべきスピーカを選択するスピーカ選択手段と、
前記スピーカ設定手段の出力に基づいて選択されたスピーカを駆動制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステム。 Sound source azimuth analyzing means for detecting a sound generation position based on a viewer's position from an input audio signal;
Speaker selection means for selecting a speaker to be driven out of the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker based on the output of the sound source direction analysis means;
Control means for driving and controlling a speaker selected based on the output of the speaker setting means;
A sound system comprising the ultrasonic speaker according to claim 2. 入力される音声信号から音響効果を示す信号を検出する音響効果解析手段と、
前記超音波スピーカからの超音波の照射方向を変更するように超音波スピーカの放射軸の方向を変更する移動機構部を有し、
前記制御手段は、前記音源方位解析手段、前記音響効果解析手段のいずれか一方、または双方の出力に基づいて前記超音波スピーカの放射軸の方向を変更するように前記移動機構部を制御することを特徴とする請求項３に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステム。 Acoustic effect analysis means for detecting a signal indicating the acoustic effect from the input audio signal;
A moving mechanism for changing the direction of the radiation axis of the ultrasonic speaker so as to change the irradiation direction of the ultrasonic wave from the ultrasonic speaker;
The control unit controls the moving mechanism unit to change the direction of the radiation axis of the ultrasonic speaker based on the output of either or both of the sound source azimuth analyzing unit and the acoustic effect analyzing unit. A sound system comprising the ultrasonic speaker according to claim 3. 前記超音波スピーカの音量を制御する第１の音量制御手段と、
前記電磁式スピーカの音量を制御する第２の音量制御手段と、
前記第１、第２の音量制御手段は、前記音源方位解析手段、前記音響効果解析手段のいずれか一方、または双方の出力に基づいて音の発生位置または音源の移動に応じて前記各スピーカの音量を制御することを特徴とする請求項４に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステム。 First volume control means for controlling the volume of the ultrasonic speaker;
Second volume control means for controlling the volume of the electromagnetic speaker;
The first and second sound volume control means are configured so that the sound source direction analysis means, the sound effect analysis means, or the sound output position of each speaker according to the sound generation position or the movement of the sound source based on the output of either of them. The sound system comprising the ultrasonic speaker according to claim 4, wherein the sound volume is controlled. 入力される音声信号の周波数帯域を解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段の出力に基づいて前記超音波スピーカまたは電磁式スピーカのうち駆動すべきスピーカを選択するスピーカ選択手段と、
前記スピーカ選択手段の出力に基づいて選択されたスピーカを駆動制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波スピーカを備えたサウンドシステム。 Frequency analysis means for analyzing the frequency band of the input audio signal;
Speaker selection means for selecting a speaker to be driven out of the ultrasonic speaker or electromagnetic speaker based on the output of the frequency analysis means;
Control means for driving and controlling a speaker selected based on the output of the speaker selecting means;
A sound system comprising the ultrasonic speaker according to claim 2. 超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、
音の発生位置に応じて前記超音波スピーカと電磁式スピーカのいずれかを選択的に駆動するように制御することを特徴とするサウンドシステムの制御方法。 A sound system control method comprising an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, wherein the ultrasonic speaker is provided at a position in the sound system main body where a ultrasonic wave can be applied to a wall surface located behind a viewer position. Because
A control method for a sound system, wherein control is performed so as to selectively drive either the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker in accordance with a sound generation position. 超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、
音の発生位置、または発生すべき音の音響効果に応じて前記超音波スピーカの発音方向を変更するように制御することを特徴とするサウンドシステムの制御方法。 A method for controlling a sound system, comprising an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, wherein the ultrasonic speaker is provided at a position in the sound system main body at a position where a ultrasonic wave can be applied to a wall surface located behind a viewer position. Because
A control method of a sound system, characterized in that control is performed so as to change a sound generation direction of the ultrasonic speaker according to a sound generation position or a sound effect of a sound to be generated. 超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、
音の発生位置または音源の移動に応じて前記超音波スピーカ、または電磁式スピーカの音量を制御することを特徴とするサウンドシステムの制御方法。 A method for controlling a sound system, comprising an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, wherein the ultrasonic speaker is provided at a position in the sound system main body at a position where a ultrasonic wave can be applied to a wall surface located behind a viewer position. Because
A sound system control method, comprising: controlling a volume of the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker according to a sound generation position or a movement of a sound source. 超音波スピーカと電磁式スピーカとを有し、前記超音波スピーカを、前記サウンドシステム本体における、視聴者位置の後方に位置する壁面に超音波を照射可能な位置に設けてなるサウンドシステムの制御方法であって、
発生する音の周波数に応じて前記超音波スピーカと電磁式スピーカのいずれかを選択的に駆動するように制御することを特徴とするサラウンドシステムの制御方法。

A method for controlling a sound system, comprising an ultrasonic speaker and an electromagnetic speaker, wherein the ultrasonic speaker is provided at a position in the sound system main body at a position where a ultrasonic wave can be applied to a wall surface located behind a viewer position. Because
A control method for a surround system, wherein control is performed so as to selectively drive either the ultrasonic speaker or the electromagnetic speaker in accordance with a frequency of a generated sound.

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