JP4962047B2

JP4962047B2 - 音響再生装置

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Publication number: JP4962047B2
Application number: JP2007051129A
Authority: JP
Inventors: 健一田宮; 孝司櫛田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: JP2008219228A

Description

この発明は、スピーカアレイにより音響再生を行う音響再生装置に関する。

スピーカアレイは、複数のスピーカユニットを１次元アレイ状または２次元アレイ状に配置した音響出力装置である。このスピーカアレイを備えた音響再生装置は、入力オーディオ信号から各スピーカユニットに与える駆動信号を各々発生する信号処理系を備えている。ここで、入力オーディオ信号から駆動信号を発生するための信号処理としては、遅延処理と係数乗算処理を組み合わせたものやＦＩＲ（Finite Impulse Response；有限インパルス応答）フィルタ処理等が用いられる。そして、この音響再生装置によれば、遅延処理の遅延量や係数乗算処理の係数を制御し、あるいはＦＩＲフィルタ処理に用いるフィルタ係数列を制御することにより、入力オーディオ信号から各スピーカユニットに対する各駆動信号までの各伝達特性を制御し、スピーカアレイから放射する音響波の向きや指向性の幅を制御することができる（例えば特許文献１）。
特開平５−４１８９７号公報

ところで、上述した従来の音響再生装置では、スピーカアレイを構成する全スピーカユニットについて、入力オーディオ信号から各スピーカユニットに対する駆動信号を得るための信号処理を行っていたため、スピーカユニットの個数が多い場合に、信号処理に用いるパラメータ（例えば係数乗算処理のための係数、ＦＩＲフィルタ処理のためのフィルタ係数等）を記憶するためのメモリ容量や信号処理のための演算能力等、信号処理に必要なリソースが膨大なものになるという問題があった。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、スピーカアレイを用いた音響再生装置において信号処理に必要なリソースを削減することを可能にする技術的手段を提供することを目的としている。

この発明は、複数のスピーカユニットがアレイ状に配列されたスピーカアレイと、入力オーディオ信号に信号処理を施して前記複数のスピーカユニットに与える駆動信号を発生する信号処理手段と、指定された指向性パターンを持った音響波が前記スピーカアレイから放射されるように前記信号処理手段の制御を行う手段であって、前記スピーカアレイにおけるスピーカユニット配列面の所定の点を貫く軸を含む仮想平面について鏡面対称な指向性パターンを持った音響波を前記スピーカアレイに放射させる場合に、前記スピーカアレイを構成する各スピーカユニットのうち当該仮想平面について鏡面対称をなすスピーカユニットをグループ化し、同一グループの各スピーカユニットに対する各駆動信号を得るための各処理については、それらの処理の少なくとも一部を共用化して前記信号処理手段に実行させる制御手段とを具備することを特徴とする音響再生装置を提供する。
かかる発明によれば、鏡面対称をなすスピーカユニットのグループについては、駆動信号を得るための信号処理の少なくとも一部がスピーカユニット間で共用化されるため、信号処理の全体量が削減される。従って、信号処理のためのリソースを削減することができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
図１はこの発明の一実施形態である音響再生装置１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、音響再生装置１は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor；デジタル信号処理装置）１０を有している。そして、ＤＳＰ１０の後段には、ＤＳＰ１０から出力されるデータを各々記憶するＮ個（Ｎは複数）のレジスタからなる出力サンプルレジスタアレイ２０と、これらのＮ個のレジスタに記憶された各データのＤ／Ａ変換を各々行うＮ個のＤ／Ａ変換器３１と、これらのＤ／Ａ変換器３１から出力されるアナログ信号を各々増幅するＮ個のアンプ３２と、これらのアンプ３２により各々駆動されるＮ個のスピーカユニットＳＰを平坦なバッフル面上にアレイ状に配列したスピーカアレイ４０が設けられている。

ＤＳＰ１０には、図示しない音源から入力オーディオ信号が与えられる。この入力オーディオ信号は、アナログオーディオ信号を所定のサンプリング周波数のサンプリングクロックによりサンプリングし、デジタル化した時系列サンプル列である。ＤＳＰ１０およびＮ個のＤ／Ａ変換器３１には、この入力オーディオ信号のサンプリング周波数と同一周波数のメインクロック（図示略）が与えられる。

本実施形態において、ＤＳＰ１０は、入力オーディオ信号に信号処理を施してＮ個のスピーカユニットＳＰに与える駆動信号を発生する信号処理手段として機能する。さらに詳述すると、ＤＳＰ１０は、演算部１１と、プログラムメモリ１２と、パラメータメモリ１３と、ワークメモリ１４とを有する。ここで、プログラムメモリ１２、パラメータメモリ１３およびワークメモリ１４は、書き換え可能な揮発性メモリであり、例えばＲＡＭである。プログラムメモリ１２には、演算部１１が１サンプリング周期（上記メインクロックの１周期）の間に実行するプログラムが記憶される。このプログラムは、スピーカアレイ４０のＮ個のスピーカユニットＳＰの駆動に各々用いるＮ個の駆動信号サンプルを入力オーディオ信号に基づいて算出するプログラムである。また、パラメータメモリ１３には、プログラムメモリ１２内のプログラムの実行に必要な各種のパラメータ（例えばＦＩＲフィルタのためのフィルタ係数列）が記憶される。演算部１１は、メインクロックが立ち上がる度に、プログラムメモリ１２内のプログラムの実行を開始し、パラメータメモリ１３内の必要なパラメータを参照しつつ、同プログラムを構成する各命令をメインクロックよりも高速な演算クロックに同期して実行する。その際、ワークメモリ１４は、演算部１１により演算の途中結果の記憶などのためのワークエリアとして使用される。

各サンプリング周期において、演算部１１は、プログラムメモリ１２内のプログラムに従って、スピーカアレイ４０のＮ個のスピーカユニットＳＰの駆動に各々用いるＮ個の駆動信号サンプルを順次発生し、発生した駆動信号サンプルを、出力サンプルレジスタアレイ２０のＮ個のレジスタのうち該当するレジスタに書き込む。そして、Ｎ個のＤ／Ａ変換器３１は、各サンプリング周期において出力サンプルレジスタアレイ２０に記憶されたＮ個の駆動信号サンプルをメインクロックに同期して一斉にアナログ信号に変換する。これらのＮ個のアナログ信号は、Ｎ個のアンプ３２を介してスピーカアレイ４０のＮ個のスピーカユニットＳＰに与えられる。これによりスピーカアレイ４０から入力オーディオ信号に対応した音響波が放射される。

さらに本実施形態による音響再生装置１は、ＣＰＵ５０と、ＲＯＭ６０と、ＲＡＭ７０を有している。ＣＰＵ５０は、この音響再生装置１の全体を制御する装置である。ＲＯＭ６０には、ＣＰＵ５０が音響再生装置１の各部を制御するために実行する各種のプログラムと、それらのプログラムの実行の際に参照される各種の情報が記憶されている。ＲＡＭ７０は、ＣＰＵ５０によってワークエリアとして使用される。

ＲＯＭ６０に記憶された情報のうち特徴的なものとして、信号処理制御プログラム６１と、サブルーチンライブラリ６２と、スピーカアレイ情報６３とがある。ＣＰＵ５０には、スピーカアレイ４０から放射する音響波の指向性パターンを指示する指向性パターン指示情報が図示しないホストコンピュータから与えられる。ＣＰＵ５０は、指向性パターン指示情報を受け取ったときに、ＲＯＭ６０内の信号処理制御プログラム６１を実行し、指向性パターン指示情報により指定された指向性パターンを持った音響波がスピーカアレイ４０から放射されるように信号処理手段たるＤＳＰ１０の制御を行う制御手段として機能する。

さらに詳述すると、信号処理制御プログラム６１は、入力オーディオ信号からＮ個のスピーカユニットＳＰに対する駆動信号サンプルを発生するためのプログラムおよびパラメータとして、指向性パターン指示情報により指示された指向性パターンを持った音響波をスピーカアレイ４０から放射させることができるプログラムおよびパラメータを発生し、プログラムメモリ１２とパラメータメモリ１３に書き込む処理をＣＰＵ５０に実行させるプログラムである。

サブルーチンライブラリ６２は、ＦＩＲフィルタ用サブルーチン、ＥＱ（イコライザ）用サブルーチン等、信号処理制御プログラム６１がプログラムメモリ１２に書き込むプログラムを発生する際にその部品の雛形となるサブルーチンの集合体である。スピーカアレイ情報６３は、スピーカアレイ４０におけるスピーカユニットＳＰの配置や各スピーカユニットＳＰの特性等を示す情報であり、信号処理制御プログラム６１がプログラムメモリ１２に書き込むプログラムやパラメータを発生する際に参照される。

既に述べたように、従来技術の下では、スピーカアレイを構成する全スピーカユニットについて、入力オーディオ信号から各スピーカユニットに対する駆動信号を得るための信号処理を行っていた。このため、ＤＳＰが１サンプリング周期の間に実行しなければならない命令のステップ数がスピーカユニットの個数に比例して増加し、また、それらの命令の実行に使用するフィルタ係数等のパラメータもスピーカユニットの個数に比例して増加するという問題があった。本実施形態の目的は、信号処理のためのリソースを削減すること、すなわち、ＤＳＰ１０が１サンプリング周期の間に実行しなければならない命令のステップ数を半減させ、さらに命令の実行に用いるパラメータも半減させることにある。

本実施形態では、次の手段によりこの目的を達成している。
ａ．スピーカアレイ４０から放射する音響波の指向性パターンに制約を設ける。すなわち、本実施形態では、スピーカアレイ４０の中心を垂直に貫く軸を含む仮想平面について鏡面対称な指向性パターンを持った音響波をスピーカアレイ４０から放射させる。ただし、指向性パターンは、仮想平面について鏡面対称であればよく、スピーカアレイ４０の中心を垂直に貫く軸に対する指向性パターンの代表的な軸（具体的にはメインローブの方向を向いた軸）の角度は如何なる角度であってもよい。
ｂ．スピーカアレイ４０の中心を垂直に貫く軸を含む仮想平面について鏡面対称をなす２個のスピーカユニットＳＰに対する各駆動信号サンプルを得るための各処理については、それらの処理の少なくとも一部を共用化して信号処理手段たるＤＳＰ１０に実行させる。すなわち、信号処理制御プログラム６１は、そのような部分的共用化がなされた信号処理をＤＳＰ１０に実行させるためのプログラムおよびパラメータを発生し、プログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込む。

また、本実施形態では、上述したリソース削減の効果を高めるため、スピーカユニットＳＰの配置に関して対称性を持ったスピーカアレイ４０を採用し、指向性パターンが鏡面対称をなす仮想平面を、このスピーカユニットＳＰの配置の対称性と整合する範囲内のものに制限する。以下、その詳細を述べる。

図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に好適なスピーカアレイ４０におけるスピーカユニットＳＰの配置例を示す図である。図２（ａ）に示すスピーカアレイ４０では、鏡面対称をなすように各スピーカユニットＳＰが配置されている。また、図２（ｂ）〜（ｄ）に示す各スピーカアレイ４０では、回転対称をなすように各スピーカユニットＳＰが配置されている。図２（ｂ）は６回対称の例、図２（ｃ）は２回対称の例、図２（ｄ）は４回対称の例である。これらの例のように、スピーカアレイ４０におけるスピーカユニットＳＰの配置を鏡面対称または回転対称にすると、指向性パターンのバリエーションを高めつつ、リソース削減の効果を高めることができる。

図３（ａ）〜（ｄ）は、スピーカユニットＳＰが６回対称をなすようにスピーカアレイ４０に配置されている場合を例に、本実施形態におけるスピーカユニットＳＰの配置の対称性と指向性パターンの対称性との関係を示すものである。

スピーカユニットＳＰの配置が６回対称をなす場合、スピーカアレイ４０の中心を垂直に貫く軸を含み、各スピーカユニットＳＰが鏡面対称をなすように各スピーカユニットＳＰを２分する仮想平面を全部で６面設けることができる。図３（ａ）〜（ｄ）には、それらの仮想平面が破線により図示されている。

本実施形態において指向性パターンは、スピーカアレイ４０のスピーカユニットＳＰが鏡面対称をなす１または複数の鏡面対称面のうちいずれかについて鏡面対称であることを要する。図３（ａ）に示す例では、スピーカアレイ４０が有する６面の鏡面対称面のうち鏡面対称面Ｐ１を鏡面対称面とする指向性パターンＤＰを持った音響波をスピーカアレイ４０が放射している。図３（ｂ）〜（ｄ）に示す例では、これとは異なったスピーカアレイ４０の鏡面対称面Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を各々鏡面対称面とする指向性パターンＤＰの音響波をスピーカアレイ４０が放射している。

以上のような制約を設けると、次の利点が得られる。すなわち、例えば図３（ａ）に例示するように、スピーカアレイ４０の鏡面対称面Ｐ１について鏡面対称をなす指向性パターンＤＰの音響波をスピーカアレイ４０に放射させる場合、この鏡面対称面Ｐ１について鏡面対称をなすスピーカユニットＳＰのグループ、例えば図３（ａ）におけるスピーカユニットＳＰ１ａおよびＳＰ１ｂのグループ、スピーカユニットＳＰ２ａおよびＳＰ２ｂのグループ等は、グループ毎に２個のスピーカユニットに同じ駆動信号を与えることになる。このようなグループを構成する２個のスピーカユニットＳＰについては、一方のスピーカユニットＳＰに与える駆動信号サンプルを算出すれば、その駆動信号サンプルを他方のスピーカユニットＳＰの駆動に用いることができる。すなわち、同一グループを構成する２個のスピーカユニットＳＰ間で、駆動信号サンプルを得るための信号処理（より具体的には信号処理のためのプログラムおよびパラメータ）を共用化することができる。本実施形態は、この点を利用し、信号処理のためのリソースの削減を行うものである。

図４および図５は、本実施形態における信号処理制御プログラム６１の処理内容を示す図である。信号処理制御プログラム６１は、プログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込むプログラムおよびパラメータを発生する際、図４に示すように、指向性パターン指示情報と、ＲＯＭ６０内のスピーカアレイ情報６３を参照する。

好ましい態様において、指向性パターン指示情報は、鏡面対称面指定情報と、放射角度情報と、波面指定情報とを含む。ここで、鏡面対称面指定情報は、スピーカアレイ４０においてスピーカユニットＳＰの配置が鏡面対称をなす１または複数の鏡面対称面のうち、指向性パターンが鏡面対称をなす鏡面対称面を指定する情報である。また、放射角度情報は、指向性パターンが鏡面対称をなす鏡面対称面内において、スピーカアレイ４０の中心Ｏを貫く軸に対して、指向性パターンの代表的な方向（例えばメインローブの方向）がなす角度φを指定する情報である（以上、図５参照）。また、波面指定情報は、スピーカアレイ４０から放射する音響波の波面形状を特定する情報である。例えば、スピーカアレイ４０の前方の焦点に収束する音響波を放射する場合には、スピーカアレイ４０の中心Ｏから見た焦点の相対的な位置を示す情報がこの波面指定情報として用いられる。また、スピーカアレイ情報６３は、スピーカアレイ４０におけるスピーカユニットＳＰの位置を示す情報の他、スピーカアレイ４０においてスピーカユニットＳＰの配置が鏡面対称をなす１または複数の鏡面対称面の各々について、その鏡面対称面について鏡面対称をなすスピーカユニットＳＰのグループを指定するグループ化情報を含む。

信号処理制御プログラム６１では、ホストコンピュータから与えられた指向性パターン指示情報内の鏡面対称面指定情報とスピーカアレイ情報６３内のグループ化情報に基づき、グループ分け処理６１ａを実行する（図４参照）。さらに詳述すると、鏡面対称面指定情報に基づき、指向性パターンが鏡面対称をなす鏡面対称面を求め、グループ化情報に基づき、その鏡面対称面について鏡面対称をなすスピーカユニットＳＰのグループを求めるのである。

そして、信号処理制御プログラム６１では、グループ分け処理６１ａにより得られたグループ毎に、２個のスピーカユニットＳＰに共通に用いる駆動信号サンプルを算出するためのプログラムおよびパラメータを発生する処理６１ｂを実行し、プログラムおよびパラメータをプログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込む（図４および図５参照）。

なお、鏡面対称面が横切るスピーカユニットＳＰは、鏡面対称の相手となるスピーカユニットＳＰがないため、グループを構成することができない。そこで、信号処理制御プログラム６１では、そのようなスピーカユニットＳＰについては、単独で扱い、そのスピーカユニットＳＰ用の駆動信号サンプルを算出するプログラムおよびパラメータを発生して、プログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込む。

プログラムおよびパラメータの発生処理６１ｂでは、指向性パターン指示情報における放射角度情報または波面指定情報と、スピーカアレイ情報６３における各スピーカユニットＳＰの位置を示す情報が参照される。例えば、ある焦点に収束する音響波の放射を波面指定情報が指定している場合、プログラムおよびパラメータの発生処理６１ｂでは、各スピーカユニットＳＰの位置を示す情報に基づき、各スピーカユニットＳＰからその焦点までの各距離を求める。そして、入力オーディオ信号と各スピーカユニットＳＰ宛の駆動信号サンプルとの間の各遅延量の最適値として、各スピーカユニットＳＰを発した音響波を同位相で焦点に到達させることができる遅延量を求め、そのような遅延を発生させるプログラムおよびパラメータを発生する。その場合、全てのスピーカユニットＳＰについて、このような演算を行う必要はなく、同一グループを２個のスピーカユニットＳＰについては、それらのうち一方のスピーカユニットＳＰについて、必要な遅延量を算出すればよい。他方のスピーカユニットＳＰについて遅延量を算出する演算を行ったとしても同じ結果が得られるからである。遅延以外のパラメータ、例えば各駆動信号サンプルを得るために遅延後のオーディオ信号サンプルに乗算するゲイン等も同様である。なお、波面指定情報を参照する代わりに、放射角度情報を参照し、鏡面対称面指定情報が示す鏡面対称面内において放射角度情報が示す角度φの方向にメインローブの方向を持った音響波がスピーカアレイ４０から放射されるように、各スピーカユニットＳＰの駆動信号サンプルを得るためのプログラムおよびパラメータの内容を決定してもよい。

図４において、各グループに対応した信号処理のプログラムは、そのプログラムにおいて算出した駆動信号サンプルを、出力サンプルレジスタアレイ２０におけるＮ個のレジスタのうち、そのグループに属する２個のスピーカユニットＳＰに対応した２個のレジスタに書き込む処理を最終処理として含む。また、単独のスピーカユニットＳＰに対応した信号処理のプログラムは、そのプログラムにおいて算出した駆動信号サンプルを、出力サンプルレジスタアレイ２０におけるＮ個のレジスタのうち、そのスピーカユニットＳＰに対応したレジスタに書き込む処理を最終処理として含む。プログラムおよびパラメータの発生処理６１ｂでは、この最終処理のための命令を各グループに対応した信号処理のプログラムの一部として発生する。

図６〜図８は、信号処理制御プログラム６１によってプログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込まれるプログラムおよびパラメータの具体的内容、すなわち、このプログラムおよびパラメータに従ってＤＳＰ１０が実行する信号処理の具体例を各々示すものである。

図６に示す例において、信号処理制御プログラム６１は、スピーカアレイ４０の各スピーカユニットＳＰをスピーカユニットＳＰ１ａおよびＳＰ１ｂからなる第１のグループ、スピーカユニットＳＰ２ａおよびＳＰ２ｂからなる第２のグループ等にグループ分けし、グループ毎に、入力オーディオ信号から駆動信号サンプルを得るための信号処理として、ＦＩＲフィルタ１０１−ｊ（ｊはグループ番号）を実行するためのプログラムおよびパラメータを発生している。ＦＩＲフィルタのフィルタ係数列の内容は、スピーカユニットＳＰの位置と、指向性パターンとの関係に基づいて決定される。従って、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数列の内容は、グループ間で一般的に異なる。ＦＩＲフィルタ１０１−ｋ以降のＦＩＲフィルタは、鏡面対称の相手が存在しない単独のスピーカユニットのための信号処理である。

図７に示す例において、信号処理制御プログラム６１は、鏡面対称をなすスピーカユニットＳＰのグループ毎に、入力オーディオ信号から駆動信号サンプルを得るための信号処理として、サンプリング周期Ｔｓに整数ｎを乗じた遅延時間だけ入力信号を遅延させるサンプル遅延処理１１１と、サンプリング周期Ｔｓに小数αを乗じた遅延時間だけ入力信号を遅延させる小数倍遅延処理１１２と、入力信号にゲインＧを乗算する乗算処理１１３とからなる信号処理１１０−ｊ（ｊはグループ番号）を実行するためのプログラムおよびパラメータを発生している。異なるグループ間では、整数ｎ、小数αおよびゲインＧは一般的に異なる。信号処理１１０−ｋ以降の信号処理は、鏡面対称の相手が存在しない単独のスピーカユニットのための信号処理である。

図８に示す例において、スピーカアレイ４０の各スピーカユニットＳＰは、低域出力用のスピーカユニットＳＰＬと、高域出力用のスピーカユニットＳＰＨとに分かれている。ここで、低域出力用のスピーカユニットＳＰＬと、高域出力用のスピーカユニットＳＰＨとでは、電気信号から空気振動への変換の際の損失の周波数特性や音響放射の周波数特性が異なるので、入力オーディオ信号から駆動信号サンプルを得るための信号処理の内容を変える必要がある。そこで、この例において信号処理制御プログラム６１は、スピーカアレイ４０の各スピーカユニットＳＰを低域出力用のスピーカユニットＳＰＬの大グループと高域出力用のスピーカユニットＳＰＨの大グループとに分け、前者の大グループのために入力オーディオ信号の低域成分を選択するＬＰＦ処理２０１を発生し、後者の大グループのために入力オーディオ信号の高域成分を選択するＨＰＦ処理２０２を発生している。このような処理を可能にするためには、信号処理制御プログラム６１が参照するスピーカアレイ情報６３に、スピーカアレイ４０の各スピーカユニットＳＰについて、各々が低域出力用のスピーカユニットＳＰＬであるか高域出力用のスピーカユニットＳＰＨを示す情報を含めておけばよい。

そして、信号処理制御プログラム６１は、低域出力用のスピーカユニットＳＰＬの大グループを、さらに指向性パターンの鏡面対称面と同じ平面について鏡面対称をなす２個のスピーカユニットの小グループ（図示の例では、スピーカユニットＳＰＬ１ａおよびＳＰＬ１ｂのグループ等）に細分化し、それらの小グループ毎に、ＥＱ２１１と、サンプル遅延処理２１２と、小数倍遅延処理２１３と、乗算処理２１４とからなる信号処理２１０Ｌ−ｊ（ｊはグループ番号）を発生している。また、信号処理制御プログラム６１は、高域出力用のスピーカユニットＳＰＨの大グループを、さらに指向性パターンの鏡面対称面と同じ平面について鏡面対称をなす２個のスピーカユニットの小グループ（図示の例では、スピーカユニットＳＰＨ１ａおよびＳＰＨｂのグループ等）に細分化し、それらの小グループ毎に、ＥＱ２１１と、サンプル遅延処理２１２と、小数倍遅延処理２１３と、乗算処理２１４とからなる信号処理２１０Ｈ−ｊ（ｊはグループ番号）を発生している。なお、低域および高域の各大グループにおいて、信号処理２１０Ｌ−ｋ以降および信号処理２１０Ｈ−ｋの各信号処理は、鏡面対称の相手が存在しない単独のスピーカユニットのための信号処理である。

ここで、ＥＱ２１１は、次の３つのＥＱを組み合わせたものである。
ａ．スピーカユニットＳＰ自体の周波数特性（電気信号から空気振動への変換の際の損失の周波数特性や音響放射の周波数特性）を補償するための第１のＥＱ。
ｂ．スピーカユニットＳＰの位置と制御点（音響波の焦点など）との距離関係に依存した周波数特性の差を補償するための第２のＥＱ。
ｃ．スピーカユニットＳＰの位置と制御点（音響波の焦点など）との方向関係に依存した周波数特性の差を補償するための第３のＥＱ。

これらのうち第１のＥＱは、低域出力用のスピーカユニットＳＰＬに対応したものと高域出力用のスピーカユニットＳＰＬに対応したものとでは、その内容が大きく異なる。また、第２および第３のＥＱは、スピーカユニットＳＰのグループ間で一般的に異なる。このため、図８に示す例では、低域出力用および高域出力用の各大グループを鏡面対称性に基づいてさらに細分化した小グループ毎にＥＱ２１１を発生しているのである。遅延処理２１２、２１３および乗算処理Ｇの処理内容が小グループ間で異なる点は、上述した図７の例と同様である。

以上説明したように、本実施形態によれば、図６〜図８にも例示するように、スピーカアレイ４０の各スピーカユニットＳＰを駆動する信号を得るための信号処理の量を半減させることができる。また、本実施形態によれば、信号処理の量を半減させることができるため、その信号処理のために発生してメモリに記憶するプログラムやパラメータの量を半減させることができる。従って、本実施形態によれば、信号処理のためのリソースを削減することができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明にはこれ以外にも他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）スピーカアレイ４０において、各スピーカユニットＳＰが配置されるバッフル面は曲面でもよい。

（２）スピーカアレイ４０における複数のスピーカＳＰは、その全てが鏡面対称をなしている必要はない。ある鏡面対称面について、複数のスピーカＳＰの一部が他のスピーカユニットＳＰと鏡面対称をなしていなくても、それ以外の他のスピーカユニットＳＰが鏡面対称をなしていれば、その鏡面対称面と同じ平面について鏡面対称をなす指向性パターンの音響波を放射するとき、鏡面対称をなすスピーカユニットＳＰのグループについて信号処理を共用化し、リソースを削減することができるからである。

（３）スピーカアレイ４０には、形状や特性が異なった２種類以上のスピーカユニットＳＰを混在させてもよいが、同一グループを構成するスピーカユニットＳＰは、形状や特性が同じである同一種類のものであることが好ましい。そこで、スピーカアレイ４０が２種類以上のスピーカユニットＳＰを含む場合には、スピーカアレイ情報６３に、スピーカアレイ４０の各スピーカユニットＳＰについて、各々の形状や特性を示すスピーカ種類識別情報を含めるとよい。この態様において、信号処理制御プログラム６１は、スピーカユニットＳＰのグループ分け処理６１ａにおいて、鏡面対象をなす２個のスピーカユニットＳＰのグループがある場合に、各スピーカユニットＳＰのスピーカ種類識別情報をスピーカアレイ情報６３から取り出し、両スピーカ種類識別情報が同じであるかどうかを判定する。そして、２個のスピーカユニットＳＰのスピーカ種類識別情報が同じである場合に限り、それらのスピーカユニットＳＰをグループ化し、そうでない場合には、各々のスピーカユニットＳＰをグループ化せず、単独のスピーカユニットＳＰとして扱うのである。

（４）鏡面対称をなすスピーカユニットＳＰの全てをグループ化する必要はなく、例えば特定のスピーカユニットＳＰについては、グループ化せず、常に単独で取り扱うように構成してもよい。

（５）上記実施形態では、同一グループ内の２個のスピーカユニットＳＰについて信号処理のためのプログラムとパラメータを共用化したが、プログラムは、スピーカユニットＳＰ毎に設け、プログラムが使用するパラメータを２個のスピーカユニットＳＰ間で共用化してもよい。

（６）上記実施形態では、ＤＳＰ１０が実行する信号処理に用いる遅延量、ゲイン、フィルタ係数列などのパラメータを、ＣＰＵ５０が信号処理制御プログラム６１に従って演算処理により求めた。しかし、このような演算処理ではなく、テーブル参照処理によりこれらのパラメータを発生するようにしてもよい。すなわち、スピーカアレイ４０により放射する音響波の指向性パターンを予め各種決定しておき、それらの指向性パターン毎に、その指向性パターンを持った音響波を放射させる信号処理に必要な遅延量、ゲイン、フィルタ係数列などのパラメータを予め算出し、指向性パターンを特定する識別子に対応付けて例えばＲＯＭ６０に保存しておくのである。そして、ホストコンピュータから指向性パターン指示情報が与えられた場合（この場合、ホストコンピュータは、指向性パターンの識別子を指向性パターン指示情報として与えればよい。）、ＣＰＵ５０は、指向性パターン指示情報により指示された指向性パターンに対応付けられたパラメータをＲＯＭ６０から読み出し、信号処理に用いればよいのである。

（７）ある指向性パターンを持った音響波をスピーカアレイ４０から放射させる場合に、そのための信号処理に用いるプログラムおよびパラメータをホストコンピュータが発生し、音響再生装置１内のプログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込むようにしてもよい。

（８）上記（７）において、指向性パターンの識別子とともに信号処理に用いるプログラムおよびパラメータを記憶するキャッシュメモリを音響再生装置１に設けてもよい。キャッシュメモリは、ある程度多くの種類の指向性パターンに対応したプログラムおよびメモリを記憶可能な容量を持っていることが望まれる。この態様において、ＣＰＵ５０は、ある指向性パターン指示情報（指向性パターンの識別子）がホストコンピュータから与えられたとき、それに対応したプログラムおよびパラメータがキャッシュメモリ内にあれば、そのプログラムおよびパラメータをプログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込む。指向性パターン指示情報により指示された指向性パターンに対応したプログラムおよびパラメータがキャッシュメモリ内にない場合、ＣＰＵ５０は、そのプログラムおよびパラメータをホストコンピュータに要求し、これによりホストコンピュータから与えられるプログラムおよびパラメータをプログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３に書き込むとともに、キャッシュメモリに書き込むのである。その際、キャッシュメモリ内の各指向性パターンに対応したプログラムおよびパラメータの使用頻度（プログラムメモリ１２およびパラメータメモリ１３への書き込み頻度）を管理し、キャッシュメモリがオーバフローしそうになったときには、使用頻度の最も低いプログラムおよびパラメータをキャッシュメモリから追い出す制御を行えばよい。

（９）上記実施形態では、１台のＤＳＰ１０を用いて、スピーカユニットＳＰのグループまたは単独のスピーカユニットＳＰの駆動信号を得るための各プログラムを１サンプリング周期の間に順次実行させた。しかし、音響再生装置１内に複数台のＤＳＰ１０がある場合には、１サンプリング周期の間に実行すべきプログラムを分割し、複数台のＤＳＰ１０に分割した各プログラムを実行させてもよい。

この発明の一実施形態である音響再生装置１の構成を示すブロック図である。同実施形態に好適なスピーカユニットＳＰの配置例を示す図である。同実施形態におけるスピーカユニットＳＰの配置の対称性と指向性パターンの対称性との関係を示す図である。同実施形態における信号処理制御プログラム６１の処理内容を示す図である。同実施形態における信号処理制御プログラム６１の処理内容を示す図である。同実施形態においてＤＳＰ１０により実行される信号処理の第１の例を示すブロック図である。同実施形態においてＤＳＰ１０により実行される信号処理の第２の例を示すブロック図である。同実施形態においてＤＳＰ１０により実行される信号処理の第３の例を示すブロック図である。

符号の説明

１０……ＤＳＰ、４０……スピーカアレイ、ＳＰ……スピーカユニット、５０……ＣＰＵ、６０……ＲＯＭ、６１……信号処理制御プログラム、６２……サブルーチンライブラリ、６３……スピーカアレイ情報、１１……演算部、１２……プログラムメモリ、１３……パラメータメモリ。

Claims

複数のスピーカユニットがアレイ状に配列されたスピーカアレイと、
入力オーディオ信号に信号処理を施して前記複数のスピーカユニットに与える駆動信号を発生する信号処理手段と、
指定された指向性パターンを持った音響波が前記スピーカアレイから放射されるように前記信号処理手段の制御を行う手段であって、前記スピーカアレイにおけるスピーカユニット配列面の所定の点を貫く軸を含む仮想平面について鏡面対称な指向性パターンを持った音響波を前記スピーカアレイに放射させる場合に、前記スピーカアレイを構成する各スピーカユニットのうち当該仮想平面について鏡面対称をなすスピーカユニットの対の少なくとも一部の対を各々グループ化し、同一グループにおいて対をなす各スピーカユニットに対する各駆動信号を得るための各処理を共用化して前記信号処理手段に実行させる制御手段と
を具備することを特徴とする音響再生装置。
前記スピーカアレイにおける複数のスピーカユニットは、その少なくとも一部である複数のスピーカユニットが鏡面対称をなす１または複数の鏡面対称面を有し、
前記制御手段は、前記１または複数の鏡面対称面のいずれかについて鏡面対称な指向性パターンを指定する指向性パターン指示情報を受け取り、この指向性パターン指示情報により指定された指向性パターンを持った音響波が前記スピーカアレイから放射されるように前記信号処理手段の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
前記スピーカアレイにおける各スピーカユニットの種類を示す情報を記憶する記憶手段を具備し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記鏡面対称をなす各スピーカユニットの種類を示す情報に基づき、前記鏡面対称をなす各スピーカユニットのグループ化を行うか否かを決定することを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
前記スピーカアレイにおける各スピーカユニットの種類を示す情報を記憶する記憶手段を具備し、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された各スピーカユニットの種類を示す情報に基づき、前記スピーカアレイにおける各スピーカユニットを同一種類のスピーカユニットからなる複数の大グループに分け、各大グループに属するスピーカユニットを指向性パターンの鏡面対称面と同じ仮想平面について鏡面対称をなすスピーカユニットの小グループに細分化し、前記複数の大グループの各々のための複数種類の信号処理を前記信号処理手段に実行させ、各大グループのための信号処理の結果を利用した信号処理として、各大グループに属する各小グループのための信号処理を前記信号処理手段に実行させることを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
スピーカアレイにおけるスピーカユニット配列面の所定の点を貫く軸を含む仮想平面について鏡面対称な指向性パターンを持った音響波をスピーカアレイに放射させる指令が与えられたとき、前記スピーカアレイを構成する各スピーカユニットのうち当該仮想平面について鏡面対称をなすスピーカユニットの対の少なくとも一部の対を各々グループ化するステップと、
入力オーディオ信号から前記スピーカアレイの各スピーカユニットに与える駆動信号を発生する信号処理のためのプログラムおよびパラメータを発生し、信号処理手段に与えるステップであって、同一グループにおいて対をなす各スピーカユニットに対する各駆動信号を得るための各処理を共用化して前記プログラムおよびパラメータを発生するステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
複数のスピーカユニットがアレイ状に配列されたスピーカアレイと、入力オーディオ信号に信号処理を施して前記複数のスピーカユニットに与える駆動信号を発生する信号処理手段とを具備する音響再生装置の制御方法において、
指定された指向性パターンを持った音響波が前記スピーカアレイから放射されるように前記信号処理手段の制御を行う過程であって、前記スピーカアレイにおけるスピーカユニット配列面の所定の点を貫く軸を含む仮想平面について鏡面対称な指向性パターンを持った音響波を前記スピーカアレイに放射させる場合に、前記スピーカアレイを構成する各スピーカユニットのうち当該仮想平面について鏡面対称をなすスピーカユニットの対の少なくとも一部の対を各々グループ化し、同一グループにおいて対をなす各スピーカユニットに対する各駆動信号を得るための各処理を共用化して前記信号処理手段に実行させる過程を含むことを特徴とする音響再生装置の制御方法。