JP4816307B2 - オーディオシステム - Google Patents

Description

この発明は、音声信号を室内の位置に応じて種々の態様（音響特性）で出力するオーディオシステムに関する。

近年、オーディオ機器は、複数のスピーカを備え、それぞれに異なるチャンネルを割り当てることが多い。例えばホームシアターシステムではセンタスピーカ、フロントＬ／Ｒスピーカ、リアＬ／Ｒスピーカ（および低音専用スピーカ）を備えているものが一般的である。

また、マルチチャンネルサラウンドサウンドから複数の反射音を生成して複数の音場を形成することで、その場にいるような臨場感のあるサウンドを再生する音場制御装置があった（例えば、特許文献１参照）。

このような機器において、受聴者（ユーザ）の位置で最適な音場環境を実現するには各スピーカ（またはチャンネル）の音量、遅延量等を最適に設定する必要がある。すなわち、受聴者から離れた位置にあるスピーカ（またはチャンネル）の音量は大きくする必要があり、逆に受聴者に近い位置にあるスピーカ（またはチャンネル）は音量が大きすぎると騒音になるため音量を小さくする必要がある。また、受聴者の位置に応じて放音のタイミング（遅延量）を調整する必要もある。

また、このような機器を家庭内で使用する場合、ユーザは、場所によって聴きたいオーディオソースが変わることがある。例えば、ソファーでは映画を視聴し、ダイニングテーブルではニュースを視聴したい、といった状況がある。

また、家庭内では各ユーザ（父、母、息子、娘、等）によって居る場所が決まっている場合も多い。例えば、父は主にダイニングテーブルでニュースを視聴することが多く、母は主にキッチンにいてドラマを視聴することが多く、息子は主にテレビの前でゲームをし、娘は主にソファーで映画を視聴することが多い、といった状況がある。
特開平８−２７５３００号公報

従来は、ユーザが、場所を移動する毎にオーディオソースを変更し、その位置で最適な音量、遅延量（これらをパラメータ値とする）を設定していた。また、上記のように室内の場所によってユーザが変わることも多く、ユーザによって聴きたいオーディオソースが変わるため、各ユーザがそれぞれの場所でパラメータ値を変更する必要が有った。

上記の状況では、その都度ユーザがマニュアルでパラメータ値を変更したり、メモリに記録してあるプリセットのパラメータ値、または以前にマニュアルで設定して記録しておいたパラメータ値を読み出し指示したりする必要が有り、非常に面倒であった。また、プリセットのパラメータ値や、記録済みのパラメータ値を読み出し指示する場合、複数の記録内容のうち、どのパラメータ値を読み出せばよいかを判断することが困難であった。

この発明は、場所によりユーザがパラメータ値を変更する手間を省き、ユーザの利便性を向上させるオーディオシステムを提供することを目的とする。

この発明のオーディオシステムは、スピーカ装置と、該スピーカ装置に操作信号を送信するリモコンと、からなるオーディオシステムであって、前記スピーカ装置は、音声信号を入力する入力部と、複数のスピーカユニットを配列してなるスピーカアレイと、前記入力部から入力された音声信号に所定の遅延を付与して各スピーカユニットに供給することで、所定方向に強い指向性を有する音声ビームを前記スピーカアレイに出力させるビーム処理部と、前記音声信号の音響特性を設定する音響処理部と、前記ビーム処理部が音声信号に付与する遅延量と、前記音響処理部が音声信号に設定する音響特性を制御する制御部と、前記制御部が前記ビーム処理部に設定する遅延量、および音響処理部に設定す音響特性の設定値を、複数の聴取位置毎に記憶するメモリと、前記リモコンのスピーカ装置に対する位置を測定する位置測定部と、を備え、前記制御部は、前記位置測定部が測定したリモコンの位置に基づいて、前記メモリ内に記憶されている設定値を読み出すことを特徴とする。

この構成では、複数の聴取位置毎にパラメータ値をメモリに記録しておく。例えば、リモコンからパラメータ値を記録する指示がなされると、スピーカ装置がリモコンの位置を測定し、そのリモコン位置（聴取位置）の時のパラメータ値がメモリに記録される。制御部は、パラメータ値の読み出し時には、測定したリモコン位置に基づいてメモリを検索し、パラメータ値を読み出す。例えば、リモコンからパラメータ値の読み出しが指示されると、リモコンの位置を測定し、その時点で測定されたリモコン位置でメモリを検索し、このリモコン位置が属する聴取位置のパラメータ値を読み出す。これにより、ユーザがある位置で最適なパラメータ値を設定してこれを記録しておき、その後ユーザが同じ位置で読み出し指示をすると、以前その位置で設定したパラメータ値が自動的に読み出される。

また、この発明のオーディオシステムは、前記入力部は、複数のオーディオソースの音声信号を入力し、前記設定値は、前記入力部が入力する音声信号の入力先を選択する情報を含むことを特徴とする。

この構成では、パラメータ値には、音声信号の入力先を選択する情報が含まれている。したがって、リモコン位置に応じてオーディオソースが自動選択される。

また、この発明のオーディオシステムは、前記位置測定部は、所定時間経過毎に前記リモコンの位置を測定し、前記制御部は、前記リモコンから前記設定値を読み出す指示を示す操作信号を受信したとき、前記位置測定部が直前に測定したリモコンの位置に基づいて、前記メモリ内に記憶されている設定値を読み出す処理を実行するとともに、前記リモコンから前記操作信号を受信していない期間に前記位置測定部がリモコンの位置を測定したとき、当該リモコンの位置と、過去に前記メモリから前記設定値を読み出したときに測定したリモコンの位置と、のずれに基づいて、前記ビーム処理部に設定する遅延量、および音響処理部に設定する音響特性を補正することを特徴とする。

この構成では、所定時間経過毎（リアルタイム）にリモコンの位置を測定する。最初にパラメータ値を読み出した時点（リモコンで読み出し指示をした時点）のリモコンの位置と、現時点でのリモコンの位置と、のずれに基づいて、パラメータ値を変更する。例えば現時点でのリモコンの位置に音声ビームを向ける。また、音声ビームの本数を変更してもよいし、リモコン位置が遠距離となっていれば音声ビームの音量レベルを上げるようにしてもよい。

また、この発明のオーディオシステムは、前記リモコンは、音声を収音するマイクと、前記マイクが音声を収音したタイミングを示す情報を前記スピーカ装置に送信する情報送信部を備え、前記位置測定部は、前記スピーカアレイの複数のスピーカユニットに、異なるタイミングで音声を放音させ、前記複数のスピーカユニットの放音タイミングと、前記リモコンから受信した収音タイミングを示す情報と、に基づいて、前記リモコンの位置を測定することを特徴とする。

この発明によれば、複数の聴取位置毎にパラメータ値をメモリに記録しておき、パラメータ値を読み出すときにリモコンの位置を測定し、このリモコン位置に応じたパラメータ値が読み出されるので、場所によりユーザがパラメータ値を変更する手間を省き、ユーザの利便性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るオーディオシステムについて図面を参照して説明する。このオーディオシステムは、家庭内のリビングダイニングキッチン（所謂ＬＤＫ）ルーム内で使用される。図１は、オーディオシステムが設置されたＬＤＫルームを上方から見た図である。以下、ＬＤＫルームの前方をＹ、後方を−Ｙ、右方をＸ、左方を−Ｘと記載する。

ＬＤＫルーム内には、部屋の前方左方寄りにテレビ１とスピーカ装置２が設置されている。テレビ１とスピーカ装置２は、略同位置に設置されている。テレビ１とスピーカ装置２の正面である部屋の中央左方寄りにはリビングテーブル３が設置され、その後方にはソファ４が設置されている。また、部屋の後方右方よりにはダイニングテーブル５が設置され、その右側である部屋の後方右方にはキッチン６が設置されている。

リビングテーブル３の付近には利用者ｈ１（例えば息子）が存在し、ソファ４の付近には利用者ｈ２（例えば娘）が存在し、ダイニングテーブル５付近には利用者ｈ３（例えば父）が存在し、キッチン６付近には利用者ｈ４（例えば母）が存在する。この図において、利用者ｈ２は、スピーカ装置２の操作用のリモコン１０を有しており、利用者ｈ２とリモコン１０は、略同位置にいる。
なお、同図のテレビ１、スピーカ装置２等の設置位置は一例を示したものであり、この設置位置に限定されるものではない。

スピーカ装置２は、テレビ１に接続され、テレビの音声を出力する。また、接続される図示しない他のオーディオ機器（ＤＶＤプレーヤ等）の音声を出力することもできる。この実施形態のオーディオシステムは、図９に示すように、スピーカ装置２が自装置前面の空間を複数の領域に分割し、各領域毎に異なるパラメータ値（後述の音声ビーム、音量、インプットソース、テレビチャンネル等）の音声を供給するものである。したがって、このオーディオシステムは、図１において、各利用者毎に異なるパラメータ値の音声を供給する。

図２は、スピーカ装置２の正面図である。同図において、右方をＸ、左方を−Ｘ、上方をＺ、下方を−Ｚと記載する。スピーカ装置２は、装置本体２０１に、複数のスピーカユニットＳＰを放音面が正面に向くようにハニカム状に配列してなるスピーカアレイ２０２と、スピーカアレイ２０２の両側に配置された２つのウーファＵ１、Ｕ２を備える。ウーファＵ１、Ｕ２は、大口径のスピーカであり、入力されたオーディオ信号の低音域のみを出力する。

スピーカアレイ２０２は、Ｚ〜−Ｚ方向に３段のスピーカユニットＳＰが所定の間隔を空けて配列され、最上段にはスピーカユニットＳＰ１１〜ＳＰ１１５の１５個のスピーカユニットＳＰが所定の間隔を空けて配列されている。中段にはスピーカユニットＳＰ２１〜ＳＰ２１４の１４個のスピーカユニットＳＰが所定の間隔を空けて配列されている。最下段にはスピーカユニットＳＰ３１〜ＳＰ３１１の１１個のスピーカユニットＳＰが所定の間隔を空けて配列されている。なお、スピーカの個数、配置はこの例に限るものではない。例えば、装置本体の長尺方向に沿って中央部で密に配置され、両端部に向かうに従って疎に配置されるようにしてもよい。

このスピーカ装置２は、複数のスピーカユニットＳＰによりスピーカアレイ２０２を構成することで、所定方向に強い指向性を有する音声ビームを出力することができる。また、各スピーカユニットＳＰに入力する音声データに所定の遅延を付与することで、この音声ビームの照射角度や焦点を任意に制御することができる。この音声ビームは同時に複数設定することも可能である。

以下に、音声ビームの形成及び音声ビームの焦点合わせの基本原理について説明する。

図３は、音声ビームの形成原理を説明するための図である。同図（Ａ）は、一列に並んでいる複数のスピーカユニットＳＰに同じ位相の音声信号を同時に入力した場合を示している。この場合には、各スピーカユニットＳＰからは同時に同じ位相の信号が出力される。個別のスピーカユニットＳＰから出力された音波は放射状（円形）に伝搬してゆく。ここで、各スピーカユニットＳＰから出力された音波の合成波形は、前方へ伝搬する成分は合成されて強められる。一方で、前方以外の方向へ伝搬する成分は、各スピーカユニットＳＰから出力された信号成分が干渉しあうことによって打ち消される。したがって、前方に向かう成分のみが合成によって強められて音声ビームとなる。

同図（Ｂ）は、同図（Ａ）で示す複数のスピーカユニットＳＰから音声ビームを斜めに形成する場合のディレイ時間制御について示した図である。この図では、音声ビームを正面から右方向のθの角度に形成している。この場合、ビームの向きと反対側の端部（同図左端）のスピーカユニットＳＰから最初に音声を出力し、この後時間τが経過する毎に順次ビーム向きに隣接する（同図では右側に隣接する）スピーカユニットＳＰに音声を出力する。

このように一列に並んでいるスピーカユニットＳＰから出力する音声を一端から他端に向けて順次遅延することにより、同図（Ｂ）のように音声ビームを斜め方向に向けることができる。

図４は、ビームに焦点を持たせる場合のスピーカアレイの指向特性を示した図である。同図（Ａ）は、スピーカアレイの前方にビームの焦点を合わせる場合の図であり、同図（Ｂ）は、スピーカアレイの後方にビームの焦点を合わせる場合の図である。

同図（Ａ）において、スピーカアレイの前方で、仮想焦点を形成し、この仮想焦点に収束する波面で音声を出力する。つまり、この仮想焦点に最も遠いスピーカユニットから最初に音声を出力し、隣のスピーカユニットＳＰから順に遅延して出力することで、各スピーカユニットを仮想焦点から等距離に配列したようなタイミングで音声を出力できるように遅延する。このように、スピーカアレイの前方に焦点を合わせる場合、その焦点の場所で音量が最も大きくなる。

同図（Ｂ）において、スピーカアレイの後方で、仮想音源を形成する。この仮想音源に最も近い位置のスピーカユニットＳＰから最初に音声を出力し、隣のスピーカユニットＳＰから順に遅延して出力する。このように順次遅延させることにより、スピーカアレイの後方に音声ビームの焦点を持たせることができ、音声が仮想音源の位置から発せられたかのような音像定位をさせることができる。

上記のような音声ビームを複数形成することで、スピーカ装置２は、図１に示した利用者ｈ１〜ｈ４の位置で最適な聴音環境を提供することができる。
図５は、５つの音声ビームを利用者ｈ２の頭部の位置に設定した例を示す図である。ここで、スピーカ装置２の正面から（ＬＤＫルーム後方から）利用者ｈ２に向かう音声成分を成分Ｃと記載し、スピーカ装置２からＬＤＫルーム右方の壁面で反射して利用者ｈ２に向かう音声成分を成分ＦＲ、スピーカ装置２からＬＤＫルーム左方の壁面で反射して利用者ｈ２に向かう音声成分を成分ＦＬ、スピーカ装置２からＬＤＫルーム右方、および後方の壁面で反射して利用者ｈ２に向かう音声成分を成分ＳＲ、スピーカ装置２からＬＤＫルーム左方、および後方の壁面で反射して利用者ｈ２に向かう音声成分を成分ＳＬと記載する。

同図では説明を容易にするために、全成分を単純な直線で示している。成分Ｃは、例えば５．１チャンネルサラウンドにおけるセンタチャンネル、成分ＦＲはフロント右チャンネル、成分ＦＬはフロント左チャンネル、成分ＳＲはリア右チャンネル、成分ＳＬはリア左チャンネルを表す。
スピーカ装置２は、各成分Ｃ、ＦＲ、ＦＬ、ＳＲ、ＳＬの音量レベルを個別に調整して出力し、リモコン１０の位置で均一な音量となるように設定する。音声の伝搬距離が長い程音量レベルを大きくすることで、距離減衰の分の音量レベルを補償することができ、各成分の音量をリモコン１０の位置で均一にすることができる。なお、各成分の音量を、ユーザがマニュアルで調整することも可能である。以下、スピーカ装置の構成、動作について詳細に説明する。

図６は、スピーカ装置２、およびリモコン１０の構成を示すブロック図である。
リモコン１０は、複数の操作ボタンから成る操作部１０１、リモコン１０を制御する制御部１０２、音声を収音するマイク１０３、およびユーザ操作情報を送信するための赤外線送信部１０４を備えている。制御部１０２には、操作部１０１、マイク１０３、および赤外線送信部１０４が接続されている。

利用者が操作部１０１で操作を行うと、操作態様に基づいた操作信号が制御部１０２に出力される。制御部１０２は、入力された操作信号に基づいたユーザ操作情報を赤外線送信部１０４に送信させる。このユーザ操作情報がスピーカ装置２の赤外線送信部１５に送信される。

マイク１０３は、音声の収音タイミングを制御部１０２に送信する。なお、同図においては、フロントエンドのマイクアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡＤコンバータは省略している。

スピーカ装置２は、上記スピーカアレイ２０２、ウーファＵ１、Ｕ２の他に、制御部１１、メモリ１２、インタフェース１３、信号処理部１４、および赤外線受信部１５を備えている。制御部１１にはメモリ１２、インタフェース１３、信号処理部１４、および赤外線受信部１５が接続されている。なお、ウーファＵ１、Ｕ２に出力する音声信号に対する信号処理については、ここでは図示、説明を省略する。

メモリ１２は、例えば、ハードディスクや、ＲＯＭ等で構成され、スピーカ装置２を動作させるためのプログラムやこのプログラムの実行に必要なデータが記憶される。また、メモリ１２には、制御部１１が信号処理部１４を制御するためのパラメータ値（音声ビーム角度、焦点距離、音量等）が記憶される。このパラメータ値は、後述するように、スピーカ装置２の前方を複数の領域に分割し、この分割した複数の領域毎に記憶される。

インタフェース１３は、他の装置から音声信号を入力するためのインタフェース回路である。例えば、上記テレビ１や、他のオーディオ機器等から音声信号を入力し、これを信号処理部１４に出力する。インタフェース１３は、必要に応じてＡＤコンバータを内蔵しており、アナログ音声信号が入力された場合は、デジタル音声信号に変換後に信号処理部１４に出力する。また、入力された音声信号を各チャンネル（センタ、フロント左右、リア左右）毎に切り分けて信号処理部１４に出力する。

信号処理部１４は、入力音声信号を各チャンネル毎に音量レベル調整、遅延付与し、これを後段のスピーカユニットＳＰに対して出力する。信号処理部１４は、各スピーカユニットＳＰに供給する音声信号の音量レベル、遅延量を個別にコントロールすることで、音声ビームの方向、焦点を制御する。音量レベル調整量、遅延量は、制御部１１により設定される。

制御部１１は、例えばＣＰＵ等で構成され、ワークメモリとなるＲＡＭを内蔵している。制御部１１は、本スピーカ装置２の電源がオンされたときに、リモコン１０の位置を測定する。このとき、メモリ１２に記憶されている、リモコン１０の位置に対応付けられた（分割した複数の領域毎に記憶された）パラメータ値をＲＡＭに展開し、このパラメータ値に基づいて信号処理部１４を制御する。

このＲＡＭに展開されるパラメータ値は、ユーザがマニュアルで変更することができる。ユーザは、リモコン１０を用いて音声ビーム角度、焦点距離、音量等の変更を指示する。この指示はリモコン１０の赤外線送信部１０４からスピーカ装置２の赤外線受信部１５を介して制御部１１に送信される。さらに、ユーザは、マニュアルで設定したパラメータ値を記録する指示を行うことができる。ユーザが記録指示を行うと、制御部１１は、ＲＡＭに展開している現時点のパラメータ値をメモリ１２に記憶する。このとき、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置を測定し、パラメータ値をリモコン１０の位置（その位置が属する領域）と対応付けてメモリ１２に記録する。

また、ユーザは、メモリ１２に記憶済みのパラメータ値を読み出し指示することもできる。制御部１１は、リモコン１０からパラメータ値の読み出しを指示する情報を受信したとき、メモリ１２からパラメータ値を読み出し、これをＲＡＭに展開し、信号処理部１４に設定する。このときにも、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置を測定し、この測定位置が属する領域のパラメータ値をメモリ１２から読み出す。したがって、ユーザがどのパラメータ値を読み出すかを指示する必要はない。

ここで、リモコン１０の位置測定について説明する。制御部１１がリモコン１０の位置を測定する場合、スピーカユニットの両端（例えばＳＰ１１とＳＰ１１５）から測定音（所定周波数のパルス音等）を出力する。

図７は、リモコン位置測定を示す概念図である。同図に示すように、スピーカ装置２における最端のスピーカユニットＳＰ１１と、他の最端のスピーカユニットＳＰ１１５に対して、同じ検査用音声信号ｓ１を順に入力する。リモコン１０は、マイク１０３から検査用用音声信号ｓ１を収音した場合に、この収音タイミングを通知する通知信号を図６に示した赤外線送信部１０４を用いてスピーカ装置２に送信する。

スピーカ装置２は、スピーカユニットＳＰ１１が測定用音声を出力してから上記通知信号を受信するまでの時間ｔ１を計時する。また、スピーカユニットＳＰ１１５が測定用音声を出力してから通知信号を受信するまでの時間ｔ２を計時する。スピーカ装置２は、この時間ｔ１及び時間ｔ２を用いて聴取位置を算出する。すなわち、スピーカ装置２は、時間ｔ１、ｔ２と音速の関係から、スピーカユニットＳＰ１１とリモコン１０の距離、およびスピーカユニットＳＰ１１５とリモコン１０の距離を測定することができ、スピーカユニットＳＰ１１とスピーカユニットＳＰ１１５の距離情報を有していれば、三角測量によりリモコン１０の位置を測定することができる。リモコン１０の位置は、同図に示すように、筐体２０１の（上面から見た）中心位置からの距離ｒ、および筐体中心位置から正面方向の軸（これを角度０ｄｅｇとする）とのずれ角θで表される。

本実施形態のスピーカ装置２は、上記のリモコン位置測定を、ユーザからパラメータ値の記録を指示された時、およびユーザからパラメータ値の読み出しを指示された時、に行う。すなわち、パラメータ値をメモリ１２に記憶する時、およびメモリ１２に記憶されているパラメータ値を読み出す時にリモコン位置を測定する。なお、スピーカ装置２は、電源オン時においてもリモコン位置測定を行い、パラメータ値の読み出しを行うようにしてもよい。

以下、スピーカ装置２の具体的な動作について説明する。図８は、スピーカ装置２のパラメータ値記録、読み出し動作を示すフローチャートである。同図（Ａ）は、制御部１１がパラメータ値をメモリ１２に記録する動作を示すフローチャートであり、同図（Ｂ）は、制御部１１がメモリ１２からパラメータ値を読み出す動作を示すフローチャートである。

同図（Ａ）において、制御部１１は、リモコン１０から記録コマンド信号を受信したか否かを判断する（ｓ１１）。記録コマンド信号は、ユーザがリモコン１０の操作部１０１を操作してマニュアル設定したパラメータ値を記録する指示を行ったときに制御部１１に送信される。操作部１０１には、例えば「記録」と書かれたボタンが設置されており、ユーザがこれを押下すると、リモコン１０から上記記録コマンド信号が送信されるようになっている。制御部１１は、この記録コマンド信号の受信が記録処理のトリガとなる。

制御部１１は、記録コマンド信号を受信すると、リモコン１０の位置を測定する（ｓ１２）。その後、制御部１１は、現時点でＲＡＭに展開しているパラメータ値をリモコン位置と対応付けてメモリ１２に記録する（ｓ１３）。

図９は、リモコン位置とパラメータ値（メモリ記録内容）の対応関係を示した図である。同図（Ａ）は、スピーカ装置２の前方を複数の領域に分割した例を示した図であり、同図（Ｂ）は、メモリ１２の記録テーブルを示した図である。同図（Ａ）、および同図（Ｂ）に示すように、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置を複数の領域毎に管理し、それぞれの領域毎にパラメータ値をメモリ１２に記録する。メモリ１２には、Ｍ１〜Ｍ２１のパラメータ値が記録されている。各メモリ記録内容Ｍ１〜Ｍ２１は、それぞれパラメータ値として、ビーム角度、焦点距離、音響効果、チャンネル設定、音量、インプットソース、テレビチャンネルなどを記録している。

ここで、ユーザがマニュアル設定するパラメータ値について説明する。まず、ユーザは、チャンネル設定を行うことができる。チャンネル設定とは、出力する音声ビームの数を設定する項目である。上述のように、スピーカ装置２に入力される音声が５．１チャンネルサラウンドである場合には、最大で５つの音声ビーム（成分Ｃ，ＦＲ，ＦＬ，ＳＲ，ＳＬ）を設定できるが、音声ビームの数はユーザが自由に設定することができる。例えば、音声ビームの数を３つに設定した場合、成分ＦＲと成分ＳＲはミキシングされて１つの音声ビームとなり、成分ＦＬと成分ＳＬはミキシングされて１つの音声ビームとなる。無論、成分ＦＲと成分ＳＲだけをミキシングして音声ビームの数を４つにすることもできるし、さらに成分Ｃも含めてミキシング（５チャンネルを２チャンネルにダウンミキシング）して、スピーカアレイの一部とウーファを用いてステレオ再生をすることもできる。

ユーザは、各音声ビーム毎に、ビーム角度を調整することができる。また、各音声ビーム毎に音量を調整することもできる。また、音声ビームが図４に示したような焦点を持つ音声ビームである場合、スピーカ装置からの焦点距離を設定することもできる。

さらに、ユーザは、インプットソースを選択することができる。インプットソースとは、スピーカ装置２に入力される音声のソース（音声供給先）を意味する。例えば、スピーカ装置２に接続されるテレビ１、ＤＶＤプレーヤ、ゲーム機等から選ぶことができる。これにより、例えば図１に示した利用者ｈ１（息子）の位置にはゲーム機の音声を供給し、利用者ｈ２（娘）の位置にはＤＶＤプレーヤの音声を供給することができる。

また、インプットソースがテレビであっても、そのテレビがマルチ画面を表示する（親画面内に別テレビチャンネルの子画面表示する）場合、テレビから複数の音声が同時に供給されるため、どの画面のテレビチャンネルの音声を出力するかを選択することができる。これにより、例えば図１に示した利用者ｈ３（父）の位置にはニュース番組の音声を供給し、利用者ｈ４（母）の位置には料理番組の音声を供給することができる。

また、ユーザは、音響効果（所謂リバーブ、コーラス等の効果）を付与するか否かを選択することもできる。

ユーザは、リモコン１０を用いて、上記のような設定項目を設定しておく。上記項目を全て設定した後に上述の「記録」ボタンを押すことで、図８（Ａ）の記録処理が行われ、そのパラメータ値がリモコン１０の位置と対応付けられてメモリ１２に記録される。

図９に戻り、ユーザが例えばスピーカ装置２の前方距離７ｍ、角度が−４５ｄｅｇの位置にリモコン１０を持って存在していた場合、スピーカ装置２の制御部１１は、リモコン位置として、距離が７ｍ、角度が−４５ｄｅｇの測定結果を算出する。この場合、このリモコン位置は、距離が５ｍ以上、かつ角度が−６５ｄｅｇ以上−４０ｄｅｇ未満の領域（メモリＭ１６に対応する領域）に属するため、制御部１１は、現時点のパラメータ値をもってＭ１６の記録内容を書き換える。

また、ユーザは、設定したパラメータ値を容易に読み出すことができる。ユーザは、リモコン１０の操作部１０１を操作してマニュアル設定したパラメータ値を読み出しする指示を行う。操作部１０１には、例えば「読出」と書かれたボタンが設置されており、ユーザがこれを押下すると、リモコン１０から読み出しコマンド信号が送信される。図８（Ｂ）において、制御部１１は、この読み出しコマンド信号を受信したか否かを判断する（ｓ２１）。制御部１１は、読み出しコマンド信号を受信すると、リモコン１０の位置を測定する（ｓ２２）。その後、制御部１１は、測定したリモコン１０の位置に基づいて、メモリ１２を検索する（ｓ２３）。例えば、図９（Ａ）のように、リモコン位置として、距離が７ｍ、角度が−４５ｄｅｇの測定結果を算出すると、この測定結果が属するメモリ記録内容を同図（Ｂ）のテーブルから検索する。この結果、リモコン位置は、距離が５ｍ以上、かつ角度が−６５ｄｅｇ以上−４０ｄｅｇ未満の領域（メモリＭ１６に対応する領域）に属するため、制御部１１は、Ｍ１６の記録内容を読み出す（ｓ２４）。

これにより、過去にユーザがその位置で設定したパラメータ値が読み出され、制御部１１はこのパラメータ値に基づいて信号処理部１４を制御し、ユーザが所望する最適な音場を再現することができる。ユーザは、ＬＤＫルームの各位置で設定したパラメータ値を、「記録」ボタンを押すだけで記録することができ、次にこの音場環境を再現したいときには、「読出」ボタンを押すだけでよい。

なお、リモコン位置とパラメータ値の対応付けは、次のようにしてもよい。図１０は、リモコン位置とパラメータ値（メモリ記録内容）の対応関係を示した他の例の図である。同図（Ａ）は、スピーカ装置２の前方の領域を示した図であり、同図（Ｂ）は、メモリ１２の記録テーブルを示した図である。同図（Ａ）、および同図（Ｂ）に示すように、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置をスピーカ装置２の中心位置を原点としたＸＹ座標軸で管理し、それぞれの座標毎にパラメータ値をメモリ１２に記録する。この例においても、上記と同様に各メモリ記録内容は、それぞれパラメータ値として、ビーム角度、焦点距離、音響効果、チャンネル設定、音量、インプットソース、テレビチャンネルなどを記録している。

ユーザが、例えばスピーカ装置２の前方距離２．５ｍ、角度が３０ｄｅｇの位置にリモコン１０を持って存在していた場合、スピーカ装置２の制御部１１は、リモコン位置として、距離が２．５ｍ、角度が３０ｄｅｇの測定結果を算出する。制御部１１は、この測定結果をＸＹ座標軸に変換し、座標（X=1.3,Y=2.2）を算出する。この座標（X=1.3,Y=2.2）をメモリＭ１として現時点のパラメータ値を記録する。この例では、ユーザが各位置にて設定したパラメータ値を記録指示すると、同図のように、座標（X=-1.0,Y=0.6）をＭ２、座標（X=1.6,Y=1.4）をＭ３、座標（X=-0.8,Y=1.3）をＭ４・・・と順に記録されていく。

ユーザが、パラメータ値を読み出しする指示を行うと制御部１１は、リモコン１０の位置を測定し、測定したリモコン１０の位置に基づいて、メモリ１２を検索する。例えば、図１０のように、リモコン位置として、距離が３ｍ、角度が１８ｄｅｇの測定結果を算出すると、この測定結果をＸＹ座標に変換し、座標（X=0.9,Y=2.9）を算出する。制御部１１は、メモリ１２の記録内容のうち、最も座標間の距離が短い記録内容（同図の例ではＭ１）を選択し、このパラメータ値を読み出す。

なお、この例では、座標間の距離が最も短い記録内容を選択する場合について説明したが、角度θが最も近い記録内容を選択してもよいし、距離ｒが最も近い記録内容を選択するようにしてもよい。また、角度θ、距離ｒの２つから判断するようにしてもよい。この場合、距離に重みを付けてもよいし、角度に重みを付けてもよい。

なお、ユーザが同じ位置で読み出し指示をしても、時刻によって異なるパラメータ値が読み出されるようにしてもよい。この場合、ユーザが記録の指示を行った時に、制御部１１が内蔵タイマ（図示せず）から時刻を読み出して、この時刻情報もパラメータ値に対応付けしてメモリに記録すればよい、読み出し時には、その時点の時刻を内蔵タイマから読み出し、最も時刻が近い記録内容を読み出せばよい。

また、上記説明では、ユーザが記録、読み出し指示をしたときにスピーカ装置２がリモコン１０の位置を測定する場合について説明したが、リモコン位置をリアルタイム（所定時間経過毎）に測定するようにしてもよい。リアルタイムにリモコン位置を測定することで、読み出したパラメータ値を補正することができる。

図１１は、リモコン位置による音声ビーム補正について説明する図である。同図（Ａ）に示すように、スピーカ装置２は、メモリから読み出したパラメータ値に基づき、５つの音声ビームを生成する。スピーカ装置２は、所定時間毎にリモコン１０の位置を測定し、ビーム角度、焦点距離を補正する。同図において、スピーカ装置２は、部屋のサイズ（各壁面の位置）とスピーカ設置位置の情報を取得しており、リモコン１０の位置に全てのビームが向かうように、ビーム角度を演算することができる。なお、部屋のサイズ、スピーカ設置位置が不明である場合、成分Ｃだけ補正するようにしてもよい。すなわち、成分Ｃの音声ビームがリモコン１０の方向に向くように補正する。

また、同図（Ｂ）に示すように、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置が正面から大きく右方へ移動し、成分ＳＲの反射経路が確保できない場合、成分ＦＲと成分ＳＲをミキシングして出力する。または、成分ＳＲを成分ＦＲと同じビーム角度で出力する。

また、同図（Ｃ）に示すように、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置が装置近傍に移動し、成分ＳＲ，ＳＬを後方から十分な音量で供給することができない場合、成分ＦＲ，ＦＬをスピーカ装置２のスピーカアレイの一部とウーファを用いて通常の（音声ビームではない）ステレオ再生をするように設定し、成分ＳＲ，ＳＬを左右壁面から反射するように設定する。

また、同図（Ｄ）に示すように、リモコン１０の位置がさらに装置近傍に移動した場合、成分ＦＲ，ＳＲ，ＣをＲチャンネルにミキシングし、成分ＦＬ，ＳＬ，ＣをＬチャンネルにミキシングし、これらをスピーカ装置２のスピーカアレイの一部とウーファを用いて通常の（音声ビームではない）ステレオ再生をするように設定する。

以上のようにして、リモコン１０の位置をリアルタイムに測定することで、読み出したパラメータ値により設定された音声ビームをリアルタイムに補正することもできる。なお、リモコン１０の位置測定、および音声ビームの補正は、リアルタイムに限らず、ユーザが任意のタイミングで指示した場合に行うようにしてもよい。

また、極端にリモコン位置が変更されている場合は、測定エラーである可能性が高いと判断し、図８の読み出し処理を再度実行し、メモリ１２のパラメータ値を再読み出しするようにしてもよい。この場合、その時点のリモコン１０の位置に応じて、別のパラメータ値が読み出される。

さらに、リモコン位置をリアルタイムに測定する場合、音声ビームの音量を補正するようにしてもよい。図１２は、音声ビームの音量補正について説明する図である。同図（Ａ）は、（スピーカ装置２と）リモコン１０の距離と音量補正量との関係を示した図であり、同図（Ｂ）は、リモコン１０の角度と音量補正量との関係を示した図である。同図（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、スピーカ装置２は、所定時間毎にリモコン１０の位置を測定し、リモコン１０の位置が、パラメータ値読み出し時の位置から移動していた場合、音声ビームの音量を補正する。

同図（Ａ）において、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置が、パラメータ値読み出し時の位置から近距離に移動していた場合、音声ビームの音量を下げ、遠距離に移動していた場合、音量を上げる補正を行う。また、同図（Ｂ）において、スピーカ装置２は、リモコン１０の位置が、パラメータ値読み出し時の位置からずれて、０ｄｅｇからのずれ量が大きくなっていれば音量を上げ、０ｄｅｇからのずれ量が小さくなっていれば音量を下げる。

なお、これらの音量補正は、主に成分Ｃについて行われる。距離、角度による音量変化はセンタチャンネルに対する影響が最も大きいからである。なお、距離、角度による音量補正量の割合は、図１２に示したグラフに限るものではない。

また、リモコン１０の位置をリアルタイムに測定することで、ユーザがパラメータ値のマニュアル設定を行う場合の手間を低減することができる。図１３は、２つのテレビチャンネルに対応する音声ビームを出力している場合において、リアルタイムにリモコン１０の位置を測定する例について説明する図である。この場合、右方（０ｄｅｇからプラス側）にいるユーザはテレビチャンネル１の音声を聴き、左方（０ｄｅｇからマイナス側）にいるユーザはテレビチャンネル２の音声を聴いているものとする。

スピーカ装置２は、リアルタイムにリモコン１０の位置を測定し、リモコン１０が０ｄｅｇからプラス側、マイナス側のどちらに位置するかを判断する。ここで、ユーザがパラメータ値のマニュアル設定を行う場合、リモコン１０の位置が０ｄｅｇからプラス側に位置する時には、パラメータ値のうちテレビチャンネル１を制御するパラメータを自動選択する。一方で、リモコン１０の位置が０ｄｅｇからマイナス側に位置する時には、パラメータ値のうちテレビチャンネル２を制御するパラメータを自動選択する。これにより、ユーザがマニュアル設定を行う場合に、テレビチャンネルの切り換え指示をする必要がなくなる。

オーディオシステムが設置されたＬＤＫルームを上方から見た図 スピーカ装置２の正面図 音声ビームの形成原理を説明するための図 ビームに焦点を持たせる場合のスピーカアレイの指向特性を示した図 ５つの音声ビームを利用者ｈ２の頭部の位置に設定した例を示す図 スピーカ装置２、およびリモコン１０の構成を示すブロック図 リモコン位置測定を示す概念図 スピーカ装置２のパラメータ値記録、読み出し動作を示すフローチャート リモコン位置とパラメータ値（メモリ記録内容）の対応関係を示した図 リモコン位置とパラメータ値（メモリ記録内容）の対応関係を示した他の例の図 リモコン位置による音声ビーム補正について説明する図 音声ビームの音量補正について説明する図 ２つのテレビチャンネルに対応する音声ビームを出力している場合において、リアルタイムにリモコン１０の位置を測定する例について説明する図

符号の説明

２−スピーカ装置
１０−リモコン

Claims (4)

1. スピーカ装置と、該スピーカ装置に操作信号を送信するリモコンと、からなるオーディオシステムであって、
   前記スピーカ装置は、
   音声信号を入力する入力部と、
   複数のスピーカユニットを配列してなるスピーカアレイと、
   前記入力部から入力された音声信号に所定の遅延を付与して各スピーカユニットに供給することで、所定方向に強い指向性を有する音声ビームを前記スピーカアレイに出力させるビーム処理部と、
   前記音声信号の音響特性を設定する音響処理部と、
   前記ビーム処理部が音声信号に付与する遅延量を制御することにより前記音声ビームを設定するとともに、前記音響処理部が音声信号に設定する音響特性を制御する制御部と、
   前記制御部が前記ビーム処理部に設定する音声ビームの設定、および音響処理部に設定する音響特性の設定値を、複数の領域毎に対応付けて記憶するメモリと、
   前記リモコンのスピーカ装置に対する距離及び角度を測定する位置測定部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記位置測定部が測定したリモコンの距離及び角度に基づいて、前記メモリに記憶されている複数の領域のうち、前記リモコンの距離及び角度が属する領域を検索し、検索した領域に対応付けられた設定値を読み出し、前記ビーム処理部が音声信号に付与する遅延量と、前記音響処理部が音声信号に設定する音響特性を制御し、
   前記位置測定部は、所定時間経過毎に前記リモコンの距離及び角度を測定し、
   前記制御部は、前記リモコンから前記設定値を読み出す指示を示す操作信号を受信したとき、前記位置測定部が直前に測定したリモコンの距離及び角度に基づいて、前記メモリ内に記憶されている設定値を読み出す処理を実行するとともに、
   前記リモコンから前記操作信号を受信していない期間に前記位置測定部がリモコンの距離及び角度を測定したとき、当該リモコンの距離及び角度と、過去に前記メモリから前記設定値を読み出したときに測定したリモコンの距離及び角度と、のずれに基づいて、前記ビーム処理部に設定する遅延量、および音響処理部に設定する音響特性を補正し、
   前記音響特性の補正は、前記スピーカ装置の正面方向との角度のずれが大きくなるほど音量を大きくする処理を含むことを特徴とするオーディオシステム。
2. スピーカ装置と、該スピーカ装置に操作信号を送信するリモコンと、からなるオーディオシステムであって、
   前記スピーカ装置は、
   音声信号を入力する入力部と、
   複数のスピーカユニットを配列してなるスピーカアレイと、
   前記入力部から入力された音声信号に所定の遅延を付与して各スピーカユニットに供給することで、所定方向に強い指向性を有する音声ビームを前記スピーカアレイに出力させるビーム処理部と、
   前記音声信号の音響特性を設定する音響処理部と、
   前記ビーム処理部が音声信号に付与する遅延量を制御することにより前記音声ビームを設定するとともに、前記音響処理部が音声信号に設定する音響特性を制御する制御部と、
   前記制御部が前記ビーム処理部に設定する音声ビームの設定、および音響処理部に設定する音響特性の設定値を、複数の座標毎に対応付けて記憶するメモリと、
   前記リモコンのスピーカ装置に対する距離及び角度を測定する位置測定部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記位置測定部が測定したリモコンの距離及び角度に基づいて、そのときの前記リモコンの座標を算出し、前記ビーム処理部に設定している遅延量と前記音響処理部に設定している音響特性を前記設定値として、算出した座標に対応付けて前記メモリに記憶させる記憶動作と、
   前記位置測定部が測定したリモコンの距離及び角度に基づいて、前記メモリから対応する座標を検索し、検索した座標に対応付けられた設定値を読み出し、前記ビーム処理部が音声信号に付与する遅延量と、前記音響処理部が音声信号に設定する音響特性を制御する読み出し動作と、を実行し、
   前記位置測定部は、所定時間経過毎に前記リモコンの距離及び角度を測定し、
   前記制御部は、前記リモコンから前記設定値を読み出す指示を示す操作信号を受信したとき、前記位置測定部が直前に測定したリモコンの距離及び角度に基づいて、前記メモリ内に記憶されている設定値を読み出す処理を実行するとともに、
   前記リモコンから前記操作信号を受信していない期間に前記位置測定部がリモコンの距離及び角度を測定したとき、当該リモコンの距離及び角度と、過去に前記メモリから前記設定値を読み出したときに測定したリモコンの距離及び角度と、のずれに基づいて、前記ビーム処理部に設定する遅延量、および音響処理部に設定する音響特性を補正し、
   前記音響特性の補正は、前記スピーカ装置の正面方向との角度のずれが大きくなるほど音量を大きくする処理を含むことを特徴とするオーディオシステム。
3. 前記入力部は、複数のオーディオソースの音声信号を入力し、
   前記設定値は、前記入力部が入力する音声信号の入力先を選択する情報を含む請求項１または２に記載のオーディオシステム。
4. 前記リモコンは、音声を収音するマイクと、
   前記マイクが音声を収音したタイミングを示す情報を前記スピーカ装置に送信する情報送信部を備え、
   前記位置測定部は、前記スピーカアレイの複数のスピーカユニットに、異なるタイミングで音声を放音させ、前記複数のスピーカユニットの放音タイミングと、前記リモコンから受信した収音タイミングを示す情報と、に基づいて、前記リモコンの距離及び角度を測定する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオーディオシステム。

Images