JP4984825B2 - 音響発生装置及び音響発生システム - Google Patents

Description

本発明は、音響発生装置及び音響発生システムに関する。

サラウンドシステムは、聴取者の前方及び後方に配置された複数のスピーカから放音することにより、音像の動きを聴取者に感じさせ、臨場感に富んだサウンドを聴取者に提供することができる。また、特許文献１及び２は、指向性の鋭いアレイスピーカを聴取者の前方に配置し、このアレイスピーカから出力される音響ビームを音響空間の壁により反射させて聴取者に到達させ、リアスピーカの代わりに使用する技術を開示している。
特開平６−２０５４９６号公報 特開２００４−１７９７１１号公報

しかしながら、従来の装置においては、複数のスピーカのそれぞれに供給する各チャネルの音響信号のレベルバランスを制御することによりサラウンド効果を作り出していたから、サラウンド効果を得られるエリア（位置）が限定されていた。そのため、従来の装置では離れた複数地点でサラウンド効果を得ることは困難であった。

本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、聴取者が複数いる場合や聴取者が移動する場合など、聴取者の位置が一定でない場合であっても、聴取者に音像の動きを感じさせることができ、音に包まれた感覚を得ることができる技術を提供することを目的とする。

本発明の好適な態様である音響発生装置は、聴取者まで複数の伝播経路を形成する複数の反射面であって当該反射面で反射する音波の少なくとも一部が他の反射面で２次反射する位置に設けられた複数の反射面により構成される空間内に設置され、供給される音響信号に応じた音波を前記複数の反射面のうち少なくとも一つの反射面に向けて放出する指向性制御可能なスピーカと、前記スピーカの指向性を制御する指向性制御手段と、前記少なくとも一つの反射面上の所定の位置で、前記スピーカから放出される音波が振幅を高め合う指向性にするパラメータであって、それぞれ対応する前記所定の位置が異なるパラメータを複数記憶するパラメータ記憶手段と、前記パラメータ記憶手段に記憶された複数のパラメータを所定のアルゴリズムに基づいて切り換えながらいずれか一つを読み出し、前記指向性制御手段に供給するパラメータ供給手段とを具備することを特徴としている。
また、本発明の別の好適な態様である音響発生装置は、聴取者まで複数の伝搬経路を形成する複数の反射面であって当該反射面で反射する音波の少なくとも一部が他の反射面で２次反射する位置に設けられた複数の反射面により構成される空間内に設置され、供給される音響信号に応じた音波を前記複数の反射面のうち少なくとも一つの反射面に向けて放出するスピーカユニットを複数有する指向性制御可能なスピーカと、供給されるパラメータに基づいて遅延処理を施した音響信号を前記複数のスピーカユニットのそれぞれに供給する指向性制御手段と、前記少なくとも一つの反射面上の所定の位置で、前記複数のスピーカユニットのそれぞれから放出される音波が互いに振幅を高め合う位相関係となるような遅延時間を示すパラメータであって、それぞれ対応する所定の位置が異なるパラメータを複数記憶するパラメータ記憶手段と、前記パラメータ記憶手段に記憶された複数のパラメータを所定のアルゴリズムに基づいて切り換えながらいずれか一つを読み出し、前記指向性制御手段に供給するパラメータ供給手段とを具備することを特徴としている。

上述の態様において、前記複数のスピーカユニットは、１列に配置されてもよい。
また、上述の態様において、前記複数のスピーカユニットは、面状に配置されてもよい。
また、上述の態様において、前記所定のアルゴリズムは、予め定められた単位時間が経過する毎に前記記憶手段から読み出すパラメータを切り換えるアルゴリズムであってもよい。
また、この態様において、前記パラメータは、前記複数のスピーカのそれぞれから放出される音波が前記反射面上の所定の位置で互いに振幅を高め合う位相関係となるような遅延時間及び利得を示すパラメータであり、前記指向性制御手段は、供給されるパラメータに基づいて音響信号に遅延処理を施すとともに、供給されるパラメータに応じた利得で当該音響信号を増幅し、前記複数のスピーカのそれぞれに供給してもよい。

また、この発明の好適な態様である音響発生システムは、上述した音響発生装置と、前記反射面とを具備することを特徴とする。
この態様において、前記反射面は、前記所定の位置で反射した音波を前記聴取者に向けて反射させる反射面を含んでもよい。

また、上述した態様において、反射面の大きさと形状を示す反射面情報と前記空間における前記スピーカと前記反射面との相対位置関係を示す位置情報とを記憶する位置情報記憶手段と、前記位置情報記憶手段に記憶された反射面情報と位置情報とに基づいて、前記複数のパラメータを算出するパラメータ算出手段とを具備してもよい。

また、この発明の好適な態様である音響発生システムは、水平方向及び垂直方向の少なくともいずれか一方に複数配置された請求項１乃至６のいずれかに記載の音響発生装置と、前記複数の音響発生装置のそれぞれに対して、相異なる音響信号を供給する音響信号供給手段とを具備することを特徴とする。
この態様において、前記反射面を具備してもよい。

本発明によれば、聴取者が複数いる場合や聴取者が移動する場合など、聴取者の位置が一定でない場合であっても、聴取者に音像の動きを感じさせることができる。

＜構成＞
図１は、この発明の一実施形態である音響発生装置１を説明するための図である。この音響発生装置１は、１チャネルのオーディオ信号（音響信号）の再生を行う装置である。図において、アレイスピーカ２０は、供給されるオーディオ信号（音響信号）に応じた音波を放出する複数のスピーカユニット２１１，２１２，…，２１ｎを有するアレイスピーカであり、側壁１０ａに向けて放音する方向で空間Ｓ内に配置されている。アレイスピーカ２０は、複数のスピーカユニット２１１，２１２，…，２１ｎが水平方向に並べて配置されて構成されており、スピーカユニット２１１，２１２，…，２１ｎのそれぞれに供給される音響信号の遅延時間が調節されることによって、水平方向における放音の指向性が制御される。空間Ｓは、側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有する空間である。側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、音を反射させる部材で形成されている。
なお、以下の説明においては、説明の便宜上、側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを各々区別する必要がない場合には、これらを「側壁１０」と称して説明する。また、スピーカユニット２１１，２１２，…，２１ｎを各々区別する必要がない場合には、これらを「スピーカユニット２１」と称して説明する。また、この実施形態では、アレイスピーカ２０が有するスピーカユニット２１の数を「ｎ」として説明する。

空間Ｓには、複数の聴取者２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（以下、「聴取者２」と称する）が在り、アレイスピーカ２０から放射された音波は、側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄで反射して聴取者２に届く。なお、図１には、３人の聴取者２Ａ，２Ｂ，２Ｃを図示しているが、聴取者の数は３に限定されるものではなく、これより多くても少なくてもよい。

図２は、音響発生装置１の電気的構成を示すブロック図である。なお、図２において、図１に示した構成要素と同様のものについては同じ符号を付与している。図において、アンプ３０は、スピーカユニット２１を駆動する駆動手段である。入力Ｉ／Ｆ３１は、接続された外部機器等から音響信号を受け取る装置である。遅延量補正回路３２は、供給されるパラメータに基づいて、入力Ｉ／Ｆ３１から供給される音響信号に遅延処理及び利得調整処理を施し、ｎ個のスピーカユニット２１のそれぞれに供給する指向性制御手段である。アンプ３３１，３３２，…，３３ｎは、遅延量補正回路３２から出力される音響信号を、各々適切なレベルに増幅して、ｎ個のスピーカユニット２１に供給する。

記憶部４０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶手段であり、遅延パラメータ記憶領域４１を有している。遅延パラメータ記憶領域４１には、スピーカユニット２１に供給する音響信号に対する遅延時間を示す遅延パラメータが複数記憶されている。より詳細には、これらの遅延パラメータは、複数のスピーカユニット２１のそれぞれから放出される音波が前記側壁１０ａ上の所定の位置で互いに振幅を高め合う位相関係となるような遅延時間を示すパラメータである。また、これらの複数の遅延パラメータは、対応する所定の位置がぞれぞれで異なっている。

図３は、遅延パラメータの内容の一例を示す図である。図３に示す例においては、アレイスピーカ２０の指向性の方向を−４５度から＋４５度まで移動させる場合について、複数のスピーカユニット２１１，２１２，…２１ｎのそれぞれの遅延時間を示す遅延パラメータＰ１〜Ｐ９１が、１度単位で記憶されている。

ここで、遅延パラメータ記憶領域４１に記憶された遅延パラメータの内容について、図４を参照しつつ以下に説明する。図４において、図３に示す遅延パラメータＰ１は、スピーカユニット２１１，２１２，…２１ｎのそれぞれから放出される音波が、側壁１０ａ上の位置ｐ１に到達するまでの行路の伝達特性の差がほぼなくなるような遅延時間を示している。図４に示すように、スピーカユニット２１１，２１２，…２１ｎのそれぞれから放射された音波が位置ｐ１に到達するまでのそれぞれの経路長ｄ１，ｄ２，…ｄｎは、その距離が異なる。遅延パラメータＰ１には、経路長ｄ１，ｄ２，…ｄｎの経路長差に相当する遅延時間だけ、スピーカユニット２１１，２１２，…２１ｎに供給する音響信号を遅延させるための値が設定されている。このように、この実施形態では、複数のスピーカユニット２１に供給する音響信号のそれぞれに対して遅延処理が施されることにより、スピーカユニット２１から放出される音波は、側壁１０ａ上の所定の位置で、伝達特性の差がほぼなくなり、ほぼ同位相となる。

具体的には、例えば、遅延パラメータＰ１が遅延量補正回路３２に供給された場合には、遅延量補正回路３２は、遅延パラメータＰ１に基づいて、音響信号に対して遅延処理を施し、複数のスピーカユニット２１のそれぞれに供給する。複数のスピーカユニット２１のそれぞれからは、遅延処理が施された音響信号が出力されるから、その結果、アレイスピーカ２０から放出される音波は、側壁１０ａ上の位置ｐ１でほぼ同位相となり、これにより、側壁１０ａ上の位置ｐ１で最も音圧が高くなる。
同様にして、遅延パラメータＰ２が遅延量補正回路３２に供給されると、アレイスピーカ２０から放出される音波は、側壁１０ａ上の位置ｐ２で最も音圧の高いものとなる。また、遅延パラメータＰ３が遅延量補正回路３２に供給されると、アレイスピーカ２０から放出される音波は、側壁１０ａ上の位置ｐ３で最も音圧の高いものとなる。
なお、以下の説明においては、説明の便宜上、このように音圧が最も高くなる位置を音の「焦点」と呼ぶ。

図２の説明に戻る。パラメータ供給部５０は、遅延パラメータ記憶領域４１に記憶された複数のパラメータＰ１〜Ｐ９１からいずれかひとつを読み出して遅延量補正回路３２に供給するパラメータ供給手段である。パラメータ供給部５０は、計時を行うタイマ（図示略）からの信号に基づいて、予め定められた単位時間が経過する毎に、遅延パラメータ記憶領域４１から読み出すパラメータを切り換える。この実施形態では、パラメータ供給部５０は、予め定められた単位時間が経過する毎に、図３に示した遅延パラメータＰ１〜Ｐ９１を、一つずつ順番に読み出して遅延量補正回路３２に供給する。遅延パラメータＰ１〜Ｐ９１は、上述したように、−４５度から＋４５度までの角度の指向性で側壁１０ａ上に焦点を形成するような値であるから、単位時間毎に供給するパラメータが切り換えられることにより、焦点が形成される位置が側壁１０ａ上で単位時間毎に１度ずつ移動していく。すなわち、この実施形態では、アレイスピーカ２０から放出される音の焦点が、側壁１０ａ上を、連続して直線的に移動する。

＜動作＞
上述した構成によるこの実施形態の動作は以下のとおりである。音響信号が入力Ｉ／Ｆ３１に入力されると、入力Ｉ／Ｆ３１は、入力された音響信号を遅延量補正回路３２に出力する。また、パラメータ供給部５０は、予め定められた単位時間毎に、遅延パラメータ記憶領域４１に記憶された遅延パラメータを切り換えて読み出し、遅延量補正回路３２に出力する。具体的には、パラメータ供給部５０は、遅延量補正回路３２に供給する遅延パラメータを単位時間毎に１度ずつずらしていく。

遅延量補正回路３２は、パラメータ供給部５０から供給される遅延パラメータに基づいて、入力Ｉ／Ｆ３１から供給される音響信号に遅延処理を施して、ｎ個のアンプ３３１，３３２，…３３ｎに供給する。遅延量補正回路３２から出力される音響信号は、ｎ個のアンプ３３１，３３２，…３３ｎにより各々適切なレベルに増幅され、ｎ個のスピーカユニット２１１，２１２，…２１ｎから音波として放射される。

アレイスピーカ２０から放音された音は、図５に示すように、側壁１０ａで反射され、空間Ｓ内にいる聴取者２に届く。このとき、図示のように、側壁１０ａ上で音の焦点が形成され、その焦点から音が反射されることにより、空間Ｓ内では、音源がその焦点にあるのと同等な効果が得られる。すなわち、側壁１０ａ上で音の焦点が形成されてその焦点から音が反射されることにより、側壁１０ａ上の焦点の位置に擬似的な音源（以下、「擬似音源」という）が形成され、空間Ｓ内にいる聴取者２にとっては、側壁１０ａ上の焦点の位置に音源があるかのように音が聴こえるのである。

また、上述したように、パラメータ供給部５０が、遅延量補正回路３２に供給するパラメータを単位時間毎に切り換えるから、アレイスピーカ２０から放出される音の焦点は、時間の経過にともなって側壁１０上を移動する。聴取者２にとっては、側壁１０ａ上の焦点の位置に音源があるかのように音が聴こえるから、時間の経過にともなって音の焦点が側壁１０ａ上を移動することにより、聴取者２は、あたかも音源が側壁１０ａ上を移動しているかのように感じる。このように、この実施形態によれば、アレイスピーカ２０からの音の指向性を変化させることにより、音像の位置を変化させるといったサラウンド効果を演出することができる。
具体的には、例えば、小鳥のさえずりを表す音響信号が音響発生装置１に供給された場合には、音の焦点が側壁１０ａ上を移動することにより、あたかも小鳥が側壁１０ａ上を移動しているかのような小鳥のさえずりを聴取者２に聞かせることができる。

さらに、側壁１０は、図６に示すように、アレイスピーカ２０から放音された音を焦点で反射させるとともに、焦点で反射された音を、さらに２次反射、３次反射と多重に反射させる。すなわち、反射音の一部は他の側壁１０に反射し、また、その反射音は、他の側壁１０にも反射し、といった具合に、反射音は側壁１０で反射を繰り返す。これらの反射音により、空間Ｓ内には異なる方向に伝搬する複数の反射音を含む音場が形成され、空間Ｓ内の聴取者２は、音に包まれたような感覚を得ることができる。更に、前記擬似音源（焦点）が移動するために、前記異なる方向に伝搬する複数の反射音の各伝搬方向は時々刻々変化し、更に異なる方向へと伝搬することとなる。このため、空間Ｓ内の聴取者２は、より一層強く音に包まれたような感覚を得ることができる。また、本構成ではアレイスピーカ２０は反射面に対向して配置され直接音が聴取者２へ到達しないために、アレイスピーカ２０へ音像が定位することがなく、前述の音に包まれた感覚の生成を促進させることができる。

このように、この実施形態では、擬似音源が位置する１次反射面（側壁１０ａ）からは方向感や定位間が明確な反射音が再生されるが、2次反射以降の反射面（側壁１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）からは方向感や定位感のない、聴取者２を包み込むような反射音が再生されることとなる。

＜実施形態の効果＞
以上説明したこの実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）この実施形態によれば、連続的に遅延時間を制御して音の焦点を側壁１０上で連続的に移動させることにより、複数のスピーカを複数地点に設置することなく、１台のスピーカ装置（アレイスピーカ２０）を用いるだけで、空間Ｓ内の聴取者２に音像の動きを感じさせることができる。また、複数の反射音を反射面より時々刻々異なる方向から生成することで、音に包み込まれるサラウンド効果を与えることができ、複数のスピーカを設置する必要がない。また、音像を移動させるためにスピーカ本体を移動させる必要も勿論ない。

（２）従来の５．１ｃｈなどのサラウンドシステムにおいては、複数の地点に設置したスピーカのレベルバランスによりサラウンド効果を施すから、その効果を得られる位置が限定されていた。これに対し、この実施形態によれば、音の焦点を移動させることによりサラウンド効果を施すから、音に包まれる効果が得られるエリアが限定されない。反射音による音像は、対応する反射面に擬似音源がある場合と等価となるため、前記擬似音源からの反射音が到達可能な広い範囲において音像を感じることができる。これにより、広いエリアでサラウンド効果を得ることができる。具体的には、例えば、図５に示す例においては、空間Ｓ内の聴取者２Ａ，２Ｂ，２Ｃのそれぞれの位置で、サラウンド効果が得られる。
特に、正面方向の音像については、側壁１０の反射音を利用して作ることができるから、従来のステレオ効果を利用した場合の音像が左右のスピーカの間に限定されることと比較すると、広い聴取エリアで音像の位置の移動を実現することができる。

（３）従来のサラウンドシステムにおいては、サラウンド効果を演出するために、複数のスピーカのそれぞれに供給するための複数のチャネルの音響信号を用いる必要があった。これに対しこの実施形態では、側壁１０ａ上に形成される擬似音源の位置そのものを移動させる制御を行えばいいだけで、入力信号は１チャネルでよく、マルチチャネルの音響信号を用いて複数チャネルのレベルバランスを制御する必要はない。

（４）従来のサラウンドシステムにおいては、音像の動きを感じさせることができるものの、音像を動かせる範囲は、複数のスピーカに囲まれたエリア内の一部のエリアに限定されていた。これに対し、この実施形態では、遅延パラメータを様々に設定することで、側壁１０上で焦点を形成する位置を側壁１０上で様々に変えることができるから、従来と比較すると広い範囲で音像を移動させることが可能である。

（５）また、この実施形態では、側壁１０で反射した音がさらに、２次反射、３次反射と多重に反射する。このように、音が側壁１０で複数回反射するから、空間Ｓ内の聴取者２は、音に包まれているような感覚を得ることができる。
特にこの実施形態では、連続した遅延制御を行うことにより、２次反射以降では音場の無指向化が更に広まり、音に包まれた印象を作り出すことができる。

（６）また、この実施形態では、スピーカユニット２１から放音される音が直接聴取者２に到達することはなく、側壁１０で反射した反射音のみが聴取者２に到達するから、スピーカ装置の存在感がなくなる。これにより、スピーカの存在を聴取者２に感じさせることがなく、音に包まれているような幻想的な空間を演出することも可能である。

＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその一例を示す。
（１）上述した実施形態では、複数のスピーカユニット２１のそれぞれから放出される音波が側壁１０ａ上の所定の位置で同位相となるような遅延時間を示すパラメータを用いた。複数のスピーカユニット２１のそれぞれから放出される音波は、側壁１０ａ上の所定の位置で正確に同位相となる必要はなく、音波の振幅を互いに補うように遅延処理を行う構成であってもよい。要するに、遅延パラメータは、複数のスピーカユニット２１のそれぞれから放出される音波が側壁１０ａ上の所定の位置で相互に振幅を高め合う位置関係となるような遅延時間を示すパラメータであればよい。

なお、上述した実施形態において、焦点が形成される「側壁１０ａ上の所定の位置」とは、音響的に見て実質的に側壁１０ａ上に焦点があるような音響効果を奏する位置であればよい。すなわち、正確に焦点が側壁１０ａ上に形成される必要はなく、側壁１０ａ付近の位置であり、実質的に焦点となるような音響効果を生ずる位置であればよい。

（２）上述した実施形態では、アレイスピーカ２０から放出される音波が側壁１０ａ上の所定の位置で互いに振幅を高め合う位相関係となるような遅延時間を示す遅延パラメータを用いた。これに加えて、複数のスピーカユニット２１のそれぞれから側壁１０ａ上の所定の位置までの距離の違いによる音波の減衰の違いを補うような利得を示すゲインパラメータを記憶部４０に記憶させておく構成としてもよい。この場合、パラメータ供給部５０は、記憶部４０に記憶された遅延パラメータとゲインパラメータと一つずつ読み出して遅延量補正回路３２に供給する。遅延量補正回路３２は、供給される遅延パラメータに基づいて音響信号に遅延処理を施すとともに、供給されるゲインパラメータに応じた利得で当該音響信号を増幅し、複数のスピーカユニット２１のそれぞれに供給する。具体的には、例えば、側壁１０ａ上の所定の位置までの距離が遠いほどゲインを上げる構成としてもよい。これにより、複数のスピーカユニット２１のそれぞれから放出される音波の減衰の違いを補うことができ、焦点での音圧をより好適に高くすることができる。

（３）上述した実施形態では、側壁１０ａ上で焦点を移動させる構成とした。焦点を形成する反射面は１つの側壁に限定されるものではなく、複数の反射面上で焦点を形成する構成としてもよい。また、１つのアレイスピーカに限定されるものでもない。具体的には、例えば、図７（ａ）に示すように、アレイスピーカ２０，２０，２０，２０を空間Ｓ内で矩形状に４台配置し、複数の側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ上の少なくともいずれか一つに焦点を形成する構成としてもよい。あるいは、４台のアレイスピーカが、それぞれ側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを個別に分担し、複数の側壁に渡って移動する焦点を形成する構成としてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、３台のアレイスピーカ２０，２０，２０を空間Ｓ内に配置し、複数の側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ上の少なくともいずれか一つに焦点を形成する構成としてもよい。

（４）上述した実施形態では、１チャネルの音響信号を用いたが、チャネルの数は１に限定されるものではなく、例えば３チャネルなど、複数チャネルの音響信号からなるサラウンド再生用音響信号を用いてもよい。

（５）上述した実施形態では、４枚の側壁１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを反射面として用いたが、反射面の数は４に限定されるものではなく、これより多くても少なくてもよい。また、反射面の形状は平面に限定されるものではなく、例えば弧状や円形の形状であってもよい。また、反射面は側壁に限らず、例えば、天井や床面を、音を反射させるための反射面として用いてもよい。

また、反射面は、図８に示すような拡散性を有する凹凸のある形状であってもよい。反射面の形状や材質を異ならせることによって、反射音の反射特性（方向やそのレベル）を制御して、サラウンド効果の方向感や距離感（１次反射音とそれ以外の反射音のバランス、等）を更に詳細に制御することができる。

（６）アレイスピーカの設置態様は、上述した実施形態で説明したものに限らない。例えば、図９（ａ）に示すように、アレイスピーカ２０Ｂを天井から吊り下げる構成としてもよい。また、図９（ｂ）に示すように、アレイスピーカ２０Ｃが聴取者から目視できないような位置に設置してもよい。この場合は、聴取者２は、アレイスピーカ２０Ｂを目視することができないから、スピーカの存在を聴取者２に感じさせることがなく、音像の移動をより効果的に演出することができ得る。
また、例えば、図１０に示すように、照明器具３とアレイスピーカ２０Ｄとを一体として構成してもよい。このようにすれば、アレイスピーカがより目立たなくなる。

（７）上述した実施形態では、音の焦点を水平方向に移動させる構成とした。これに代えて、垂直方向に複数のスピーカを並べて配置されたアレイスピーカを用いて、垂直方向で連続的に指向性の方向を変化させることで、垂直方向に音像を移動させる構成としてもよい。この場合は、上述した実施形態で用いたアレイスピーカを、垂直方向に設置して用いればよい。要するに、複数のスピーカユニットが１列に配置されて構成されたアレイスピーカを用いてもよい。
また、スピーカユニットの配置態様は1列に限らず、複数のスピーカユニットが面状（曲面・平面など）に配置されて構成されたアレイスピーカを用いてもよい。

（８）上述した実施形態では、１台の音響発生装置を用いる場合について説明した。これに代えて、上述した実施形態で説明した音響発生装置を、複数台用いる構成としてもよい。例えば、水平方向及び垂直方向の少なくともいずれかひとつに上述した音響発生装置を配置し、複数の音響発生装置のそれぞれに対して、それぞれ異なる音響信号を供給する音響信号供給手段を設ける構成とした上で、これら複数の音響発生装置の再生方向をそれぞれ異なる水平方向又は垂直方向に設定した構成としてもよい。この場合の具体例として、３台の音響発生装置（以下、「音響発生装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ」）を用いた例について、図１１を参照しつつ以下に説明する。なお、音響発生装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇは、上述した実施形態で説明した音響発生装置１と同様の構成であり、ここではその説明を省略する。図１１は、前記音響装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇを設置した室内の立面図を示したものである。
図１１において、音響発生装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇのそれぞれのアレイスピーカ２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇは、側壁１０に向けて、垂直方向に並べて配置されている。音響信号供給部６０は、音響発生装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇのそれぞれに対して異なる音響信号を供給する。音響発生装置１Ｅ，１Ｆ，１Ｇは、供給される音響信号に応じて、側壁１０上で音の焦点を移動させながら放音する。
例えば、音響信号供給部６０が、音響発生装置１Ｅには小鳥の囀りを表す音響信号を供給し、音響発生装置１Ｆには木々の葉音を表す音響信号を供給し、音響発生装置１Ｆには小川のせせらぎを表す音響信号を供給して、それぞれ信号の種類に応じて異なる高さの装置に供給したとする。このとき、音響発生装置１Ｅが音の焦点を側壁１０上で水平方向に移動させることによって、小鳥が水平方向に移動しているかのように聴取者に感じさせることができる。また、音響発生装置１Ｆが、例えば、常に空間Ｓの図中右方から図中左方に向けて音の焦点を移動させるようにすれば、空間Ｓ内にいる聴取者２に、図中右方から左方に向けて小川のせせらぎが知覚させることができる。
更に、側壁１０で、アレイスピーカ２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇのそれぞれから放出された音が２次反射、３次反射することにより、アレイスピーカ２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇのそれぞれが配置されている高さの空間Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３で、それぞれ異なる音場が形成される。すなわち、空間を複数のレイヤに分けて、レイヤ毎に音響を分けることができる。具体的には、例えば、空間Ｓ１１では、小鳥の囀りの音場が形成され、空間Ｓ１２では、木々の葉音が聴こえ、また、空間Ｓ１３では、小川のせせらぎの音場が形成される。このように、音場のレイヤを異なる高さに形成することができ、音に包まれているような印象を聴取者に与えることができる。

（９）また、図１２に示すように、２台のアレイスピーカ２０Ｈ，２０Ｉを用いて、移動方向の異なる２方向の音響ビームを交差させて夫々の反対方向に焦点を移動させる構成としてもよい。この構成によれば、側壁１０ｃがなくても左右の音に包まれた感じを生成することが可能である。

（１０）上述した実施形態では、パラメータ供給部５０は、−４５度から＋４５度の範囲で、指向性の角度を１度ずつずらすように遅延パラメータを切り換えた。指向性の角度の範囲はこれに限定されるものではなく、これより広くても狭くてもよい。
また、上述した実施形態では、パラメータ供給部５０が、遅延量補正回路３２に供給する遅延パラメータを１度ずつずらすように遅延パラメータを切り換えることにより、側壁１０ａ上で焦点を直線的に移動させる構成としたが、側壁１０ａ上で焦点が移動する軌跡は直線に限らない。例えば、楕円形、円形、波形などの形状の軌跡を、側壁１０ａ上で焦点が描くように焦点を移動させる構成としてもよい。この場合には、垂直方向にもスピーカユニットを配置したアレイスピーカを使用すれば、垂直方向への指向性制御が可能である。
また、焦点を側壁１０ａ上で連続的に移動させる必要はなく、焦点を離散的に移動させてもよい。また、例えば、時間帯によって、焦点を連続的に移動させたり、離散的に移動させたり、というように、組み合わせて用いる構成としてもよい。
なお、焦点をどのように移動させるかは、遅延量補正回路３２に供給するパラメータをどのような順番で供給するかによって決まってくるから、焦点の移動の態様は、パラメータ供給部５０の設計等に応じて変更可能である。

また、上述した実施形態では、パラメータ供給部５０は、予め定められた単位時間が経過する毎に遅延量補正回路３２に供給する遅延パラメータを切り換えた。遅延パラメータを切り換える態様はこれに限らず、例えば、時刻を示す時刻情報と遅延パラメータとを関連付けて記憶させておき、パラメータ供給部５０が、時刻に対応する遅延パラメータを読み出してもよい。また、例えば、操作者の操作内容に応じた信号を出力する操作部を設ける構成とし、パラメータ供給部５０が、操作部から出力される信号に応じて遅延量補正回路３２に供給する遅延パラメータを切り換えてもよい。要するに、パラメータ供給部が、遅延パラメータ記憶領域４１から読み出すパラメータを所定のアルゴリズムに基づいて切り換えればよい。

（１１）上述した実施形態では、パラメータ供給部５０が、遅延量補正回路３２に供給する遅延パラメータを時系列に変更することによって、音の焦点を移動させた。焦点を移動させる構成はこれに限定されるものではない。例えば、遅延パラメータを予め記憶させておく構成とせずに、反射面の位置、大きさ、形状を示す情報を記憶部に予め記憶させておき、記憶された情報に基づいて、それぞれのスピーカに供給する音響信号の遅延時間を算出する回路を設ける構成としてもよい。
また、例えば、反射面の大きさと形状を示す反射面情報と空間におけるアレイスピーカと反射面との相対位置関係を示す位置情報とを記憶する位置情報記憶部を設ける構成とし、記憶された反射面情報と位置情報とに基づいて、遅延量補正経路に供給する遅延パラメータを算出する算出部を設ける構成としてもよい。

（１２）上述した実施形態では、指向性制御可能なスピーカ及び指向性制御手段としてアレイスピーカ２０及びアンプ３０を用いたが、指向性制御可能なスピーカ及び指向性制御手段はこれに限定されない。例えば、複数のスピーカユニットを焦点が形成されるように凹面状に配置して放音する構成としたり、また、例えば、焦点を有する凹面形状（例えば、放物曲面、球形面等）の反射板に向けてスピーカを配置して放音する、等の手段により反射面（側壁１０ａ等）上の所定の位置に焦点を形成することが可能である。また、これらのスピーカユニット又は反射面を有するスピーカを、モーター等の可動手段により回転、移動させることにより、前記反射面上を該焦点が移動可能となる。なお、この場合、振幅を高め合う指向性にするパラメータとは、前記可動手段が所定の位置に回転、移動するための制御情報を含むこととなる。

音響発生装置の設置態様の一例を示す図である。 音響発生装置の電気的構成の一例を示すブロック図である。 遅延パラメータの内容の一例を示す図である。 遅延パラメータの内容を説明するための図である。 アレイスピーカから放出される音の反射を説明するための図である。 アレイスピーカから放出される音が２次反射する様子を説明するための図である。 アレイスピーカの設置態様の一例を示す図である。 反射面の形状の一例を示す図である。 アレイスピーカの設置態様の一例を示す図である。 アレイスピーカの設置態様の一例を示す図である。 アレイスピーカの設置態様の一例を示す立面図である。 アレイスピーカの設置態様の一例を示す図である。

符号の説明

１…音響発生装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…聴取者、３…照明器具、１０…側壁、２０…アレイスピーカ、２１，２１１，２１２，…，２１ｎ…スピーカユニット、３０…アンプ、３１…入力Ｉ／Ｆ、３２…遅延量補正回路、３３，３３１，３３２，…，３３ｎ…アンプ、４０…記憶部、４１…遅延パラメータ記憶領域、５０…パラメータ供給部、６０…音響信号供給部、３３１，３３２，…３３ｎ…アンプ、Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐ９１…遅延パラメータ、Ｓ，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３…空間。

Claims (11)

1. 聴取者まで複数の伝播経路を形成する複数の反射面であって当該反射面で反射する音波の少なくとも一部が他の反射面で２次反射する位置に設けられた複数の反射面により構成される空間内に設置され、供給される音響信号に応じた音波を前記複数の反射面のうち少なくとも一つの反射面に向けて放出する指向性制御可能なスピーカと、
   前記スピーカの指向性を制御する指向性制御手段と、
   前記少なくとも一つの反射面上の所定の位置で、前記スピーカから放出される音波が振幅を高め合う指向性にするパラメータであって、それぞれ対応する前記所定の位置が異なるパラメータを複数記憶するパラメータ記憶手段と、
   前記パラメータ記憶手段に記憶された複数のパラメータを所定のアルゴリズムに基づいて切り換えながらいずれか一つを読み出し、前記指向性制御手段に供給するパラメータ供給手段と
   を具備することを特徴とする音響発生装置。
2. 聴取者まで複数の伝搬経路を形成する複数の反射面であって当該反射面で反射する音波の少なくとも一部が他の反射面で２次反射する位置に設けられた複数の反射面により構成される空間内に設置され、供給される音響信号に応じた音波を前記複数の反射面のうち少なくとも一つの反射面に向けて放出するスピーカユニットを複数有する指向性制御可能なスピーカと、
   供給されるパラメータに基づいて遅延処理を施した音響信号を前記複数のスピーカユニットのそれぞれに供給する指向性制御手段と、
   前記少なくとも一つの反射面上の所定の位置で、前記複数のスピーカユニットのそれぞれから放出される音波が互いに振幅を高め合う位相関係となるような遅延時間を示すパラメータであって、それぞれ対応する所定の位置が異なるパラメータを複数記憶するパラメータ記憶手段と、
   前記パラメータ記憶手段に記憶された複数のパラメータを所定のアルゴリズムに基づいて切り換えながらいずれか一つを読み出し、前記指向性制御手段に供給するパラメータ供給手段と
   を具備することを特徴とする音響発生装置。
3. 前記複数のスピーカユニットは、１列に配置されることを特徴とする請求項２に記載の音響発生装置。
4. 前記複数のスピーカユニットは、面状に配置されることを特徴とする請求項２に記載の音響発生装置。
5. 前記所定のアルゴリズムは、予め定められた単位時間が経過する毎に前記記憶手段から読み出すパラメータを切り換えるアルゴリズムである
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の音響発生装置。
6. 前記パラメータは、前記複数のスピーカユニットのそれぞれから放出される音波が前記反射面上の所定の位置で互いに振幅を高め合う位相関係となるような遅延時間及び利得を示すパラメータであり、
   前記指向性制御手段は、供給されるパラメータに基づいて音響信号に遅延処理を施すとともに、供給されるパラメータに応じた利得で当該音響信号を増幅し、前記複数のスピーカユニットのそれぞれに供給する
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の音響発生装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の音響発生装置と、
   前記反射面と
   を具備することを特徴とする音響発生システム。
8. 前記反射面は、前記所定の位置で反射した音波を前記聴取者に向けて反射させる反射面を含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の音響発生システム。
9. 反射面の大きさと形状を示す反射面情報と前記空間における前記スピーカと前記反射面との相対位置関係を示す位置情報とを記憶する位置情報記憶手段と、
   前記位置情報記憶手段に記憶された反射面情報と位置情報とに基づいて、前記複数のパラメータを算出するパラメータ算出手段と
   を具備することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の音響発生装置。
10. 水平方向及び垂直方向の少なくともいずれか一方に複数配置された請求項１乃至６のいずれかに記載の音響発生装置と、
    前記複数の音響発生装置のそれぞれに対して、相異なる音響信号を供給する音響信号供給手段と
    を具備することを特徴とする音響発生システム。
11. 前記反射面
    を具備することを特徴とする請求項１０に記載の音響発生システム。

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