JP3821229B2 - オーディオ信号の再生方法および再生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホームシアターなどに適用して好適なオーディオ信号の再生方法および再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホームシアターやＡＶシステムなどに適用して好適なスピーカシステムとして、スピーカアレイがある（例えば、特許文献１参照）。図８は、そのスピーカアレイ１０の一例を示すもので、このスピーカアレイ１０は、多数のスピーカ（スピーカユニット）ＳＰ0〜ＳＰnが配列されて構成される。この場合、一例として、ｎ＝255、スピーカの口径は数cmであり、したがって、実際には、スピーカＳＰ0〜ＳＰnは平面上に２次元状に配列されることになるが、以下の説明においては、簡単のため、スピーカＳＰ0〜ＳＰnは水平方向に一列に配列されているものとする。
【０００３】
そして、オーディオ信号が、ソースＳＣから遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnに供給されて所定の時間τ0〜τnだけ遅延され、その遅延されたオーディオ信号がパワーアンプＰＡ0〜ＰＡnを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnにそれぞれ供給される。なお、遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnの遅延時間τ0〜τnについては、後述する。
【０００４】
すると、どの場所においても、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力される音波が合成され、その合成結果の音圧が得られることになる。そこで、図８に示すように、スピーカＳＰ0〜ＳＰnにより形成される音場において、任意の場所Ｐtgの音圧を周囲よりも高くするには、
Ｌ0〜Ｌn：各スピーカＳＰ0〜ＳＰnから場所Ｐtgまでの距離
ｓ ：音速
とすると、遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnの遅延時間τ0〜τnを、
τ0＝（Ｌn−Ｌ0）／ｓ
τ1＝（Ｌn−Ｌ1）／ｓ
τ2＝（Ｌn−Ｌ2）／ｓ
・・・・
τn＝（Ｌn−Ｌn）／ｓ＝０
に設定すればよい。
【０００５】
そのように設定すると、ソースＳＣから出力されるオーディオ信号がスピーカＳＰ0〜ＳＰnにより音波に変換されて出力されるとき、それらの音波は上式で示される時間τ0〜τnだけ遅れて出力されることになる。したがって、それらの音波が場所Ｐtgに到達するとき、すべて同時に到達することになり、場所Ｐtgの音圧は周囲よりも大きくなる。
【０００６】
つまり、スピーカアレイ１０は音圧に指向性を持つことになり、並行光が凸レンズにより焦点を結ぶように、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力された音波が場所Ｐtgに収斂する。このため、以下、場所Ｐtgを「焦点」と呼び、このスピーカアレイ１０を焦点型システムと呼ぶものとする。
【０００７】
そして、ホームシアターなどにおいて、上述のようなスピーカアレイ１０を使用して２チャンネルステレオの音場を形成する場合、例えば図９に示すような配置および状態とすることができる。すなわち、図９において、符号ＲＭは、再生音場となる長方形の部屋（閉空間）を示し、リスナLSNRの正面の壁面ＷＬFの左側および右側に、スピーカアレイ１０と同様の左および右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒが配置されている。
【０００８】
そして、図１０に示すように、左側の壁面ＷＬLを中心にして部屋ＲＭの虚像ＲＭ'を考えると、この虚像ＲＭ'は、図９の閉空間と等価と考えることができるので、スピーカアレイ１０Ｌの焦点ＰtgをリスナLSNRの虚像LSNR'に設定する。
【０００９】
すると、図９にも示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された音波ＡＷLは、壁面ＷＬLのうち、スピーカアレイ１０Ｌと虚像LSNR'とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナLSNRの位置に焦点Ｐtgを結ぶことになる。同様に、スピーカアレイ１０Ｒから放射された音波ＡＷRは、右側の壁面ＷＬRのうち、スピーカアレイ１０ＲとリスナLSNRの虚像とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナLSNRの位置に焦点Ｐtgを結ぶことになる。
【００１０】
したがって、リスナLSNRの位置に左および右チャンネルの焦点Ｐtgが結ばれるので、リスナLSNRは強く音像を知覚することができる。そして、このとき、リスナLSNRは、スピーカアレイ１０Ｌの虚像１０Ｌ'（図１０参照）およびスピーカアレイ１０Ｒの虚像の方向に、それぞれの仮想スピーカを知覚するので、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの設置間隔よりも広いステレオ感を知覚することができる。
【００１１】
また、図１１は、４チャンネルステレオの音場を形成する場合を示す。この場合には、左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷL、ＡＷLBを放射させるとともに、音波ＡＷLは壁面ＷＬLで反射させてからリスナLSNRの位置に焦点を結ばせ、音波ＡＷLBは、壁面ＷＬLおよび後方の壁面ＷＬBで反射させてからリスナLSNRの位置に焦点を結ばせる。同様に、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの音波ＡＷR、ＡＷRBを放射するとともに、壁面ＷＬR、ＷＬBで反射させてからリスナLSNRの位置に焦点を結ばせる。
【００１２】
したがって、この場合には、リスナLSNRの後方にスピーカを配置しなくても、サラウンドのステレオ音場を形成することができる。
【００１３】
以上が、スピーカアレイを使用して音場を形成する場合の代表例である。
【００１４】
【特許文献１】
特開平２−２３９７９８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際のスピーカアレイ１０においては、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから各音波が放射されるとき、それらの音波は、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから音場のほぼ全方向に広がっていく。このため、図１２にも示すように、リスナLSNRは、壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に到達する本来の音波ＡＷLを受聴するとともに、スピーカアレイ１０から直接リスナLSNRに到達する音波ＡＷncも受聴してしまう。いわば、リスナLSNRには、スピーカアレイ１０Ｌから「漏れ音ＡＷnc」が聞こえることになる。
【００１６】
この場合、本来の音波ＡＷLを構成する各音波に対して、それらの時間遅れがリスナLSNRの位置で揃うように、遅延時間τ0〜τnが設定されているので、漏れ音ＡＷncを構成する各音波は時間遅れがばらついていることになる。したがって、リスナLSNRの位置で、各音波が合成されても、その音圧は大きくはならない。つまり、漏れ音ＡＷncの音圧は、本来の音波ＡＷLよりも小さい。
【００１７】
しかし、漏れ音ＡＷncは音圧が小さくても、その漏れ音ＡＷncを構成する各音波の時間遅れは、本来の音波ＡＷLに対してばらついている。
【００１８】
このため、リスナLSNRは、本来の音波ＡＷLを受聴すると同時に、この音波ＡＷLに対して時間遅れのある漏れ音ＡＷncを受聴することになる。そして、このことは、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒおよび音波ＡＷRやその漏れ音ＡＷncについても同様である。この結果、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの再生音は、漏れ音ＡＷnc、ＡＷncにより品質が低下してしまう。
【００１９】
また、本来の音波ＡＷL、ＡＷRの経路が長い場合、本来の音波ＡＷL、ＷＡRと、漏れ音ＡＷnc、ＡＷncとの時間差が大きくなり、両者が分離して聞こえてしまう。例えば、図１１のサラウンドステレオの場合、後方チャンネルの音波ＡＷLB、ＡＷRBの経路は、図９の２チャンネルステレオの音波ＡＷL、ＡＷRの経路よりも長くなるので、音波ＡＷLB、ＡＷRBと漏れ音ＡＷnc、ＡＷncとの時間差がより大きくなり、両者がよりはっきりと分離して聞こえるようになってしまう。
【００２０】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、例えば、
オーディオ信号を第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、スピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記複数のスピーカから放射される音波が、壁面で反射しから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記複数のスピーカから上記音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法
とするものである。
したがって、スピーカアレイから生じる漏れ音は、その漏れ音と相補の音波あるいは信号により相殺され、漏れ音はリスナに到達しなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
▲１▼ この発明の概要
図１は、この発明の概要を説明するための図である。ここでは、説明を簡単にするため、複数個のスピーカＳＰ0〜ＳＰnが水平方向に一列に配列されてスピーカアレイ１０が構成され、そのスピーカアレイ１０が図８に示す焦点型システムに構成されているものとする。
【００２３】
また、リスナLSNRの位置を点Ｐncとすると、この点Ｐncにおける漏れ音ＡＷncを低減することになるが、この低減点Ｐncは焦点Ｐtgでもある。つまり、漏れ音ＡＷncの低減点Ｐncと、焦点Ｐtgとは一致する。しかし、例えば図１２にも示すように、スピーカアレイ１０から焦点Ｐtgまでの音波ＡＷの経路と、漏れ音ＡＷncの経路とは異なるので、図１に示すように、焦点Ｐtgの位置と、漏れ音ＡＷncの低減点Ｐncとが異なるものとする。
【００２４】
そして、この遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnのそれぞれをＦＩＲデジタルフィルタにより実現するものとし、図１に示すように、そのＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnのフィルタ係数が、それぞれ値ＣＦ0〜ＣＦnで示されるとする。
【００２５】
そして、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnにインパルスを入力し、点Ｐtgで、スピーカアレイ１０の出力音を測定することを考える。なお、この測定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnを含む再生システムの持つサンプリング周波数あるいはそれ以上のサンプリング周波数で行うものとする。
【００２６】
すると、点Ｐtg、Ｐncにおいて測定される応答信号は、すべてのスピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力される音が空間を伝播して音響的に加算された和信号となる。そして、このとき、説明を容易にするため、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力される信号は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnによって遅延の与えられたインパルス信号であるとする。なお、以下においては、この空間伝播を経て加算された応答信号を「空間合成インパルス応答」と呼ぶものとする。
【００２７】
そして、点Ｐtgは、ここに焦点を作る目的でＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnの遅延成分を設定しているので、点Ｐtgで測定される空間合成インパルス応答Ｉtgは、図１に示すように、１つの大きなインパルスとなる。また、空間合成インパルス応答Ｉtgの周波数応答（振幅部）Ｆtgは、時間波形がインパルス状なので、全周波数帯域で平坦となる。したがって、点Ｐtgは、上記のように音圧の増強された焦点となる。
【００２８】
なお、実際には、各スピーカＳＰ0〜ＳＰnの周波数特性、空間伝播時の周波数変化、行路途中の壁の反射特性、サンプリング周波数などによって規定される時間軸のずれなどにより、空間合成インパルス応答Ｉtgは正確なインパルスとはならないが、ここでは簡単のため、理想的なモデルで記している。
【００２９】
一方、低減点Ｐncで測定される空間合成インパルス応答Ｉncは、それぞれ時間軸情報を持つインパルスの合成と考えられ、図１に示すように、ある程度の幅を持ってインパルスが分散している信号であることがわかる。なお、図１においては、インパルス応答Ｉncが等間隔で並ぶパルス列となっているが、一般にはそのパルス列の間隔は等間隔とはならない。
【００３０】
そして、この空間合成インパルス応答Ｉncは、図１に示すようなフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを有する空間的なＦＩＲデジタルフィルタによるものと考えることができ、低減点Ｐncを焦点とするスピーカアレイで実現することができる。つまり、ＦＩＲデジタルフィルタを使用したスピーカアレイを用意し、そのＦＩＲデジタルフィルタのフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを図１に示す値に設定すれば、低減点Ｐncを焦点とする空間合成インパルス応答Ｉncを得ることができる。
【００３１】
そこで、この発明においては、例えば図２に示すようにして漏れ音ＡＷncを低減する。なお、図２においては、左チャンネルについてのみ示す。すなわち、
(1) 図２Ａに示すように、本来の音波ＡＷLおよび漏れ音ＡＷncがスピーカアレイ１０ＬからリスナLSNRに到達するとき、
(2) 図２Ｂに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから低減点Ｐnc（リスナLSNRの位置）を焦点とする別の音波ＡＷsを放射する。
(3) 上記(2)項の音波ＡＷsは、漏れ音ＡＷncとは、周波数特性およびレベルが等しく、位相が逆相とする。
(4) その音波ＡＷsは、図１のフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを有する別のＦＩＲデジタルフィルタにより形成する。
(4) (1)〜(3)項によれば、図２Ｃに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された漏れ音ＡＷncは、リスナLSNRの位置において、逆相同レベルの音波ＡＷsにより相殺され、リスナLSNRには本来の音波ＡＷLだけが受聴される。
【００３２】
▲２▼ 第１の実施例
図３は、この発明による再生装置の一例を示す。ただし、図３においては、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００３３】
すなわち、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号ＬがＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnに供給される。このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnは、オーディオ信号Ｌに対して所定の遅延を行うものであり、図９に示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射される音波ＡＷLが、左側の壁面ＷＬLで反射してリスナLSNRの位置に焦点Ｐtgを結ぶように、その遅延時間τ0〜τnが設定される。また、この遅延時間τ0〜τnの設定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnのフィルタ係数ＣＦ0〜ＣＦnを所定の値に設定することにより、実現される。
【００３４】
そして、このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnの出力信号が、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnを通じてパワーアンプＰＡ0〜ＰＡnに供給され、Ｄ／Ａ変換されてからパワー増幅され、あるいはＤ級増幅され、その増幅出力がスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給される。
【００３５】
さらに、ソースＳＣからのデジタルオーディオ信号Ｌが、別のＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsに供給され、そのフィルタ出力が減算回路ＳＴ0〜ＳＴnに供給される。この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsは、図１および図２により説明したフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを有するものであり、図１に示す空間合成インパルス応答Ｉncを実現するものである。そして、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnにおいて、フィルタＤＦ0〜ＤＦnの出力からフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsの出力が減算される。
【００３６】
また、図示はしないが、ソースＳＣから取り出された右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｒも同様に処理され、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒに供給される。
【００３７】
このような構成によれば、ソースＳＣから出力された左チャンネルのオーディオ信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから本来の音波ＡＷLが放射され、この音波ＡＷLが、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。
【００３８】
ただし、これだけでは、図２Ａに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから漏れ音ＡＷncを生じてしまう。しかし、このとき、ソースＳＣから出力された左チャンネルの信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷsが放射され、この音波ＡＷsが、例えば図２Ｂに示すように、直接リスナLSNRの位置に到達して焦点を結ぶ。
【００３９】
そして、この音波ＡＷsの空間合成インパルス応答は、フィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを設定することにより、漏れ音ＡＷncの空間合成インパルス応答Ｉncと等しくされている。また、このとき、フィルタＤＦ0s〜ＤＦnsの出力は、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnにおいて、フィルタＤＦ0〜ＤＦnの出力に対して位相反転されて加算されている。
【００４０】
この結果、リスナLSNRの位置では、音波ＡＷsは、漏れ音ＡＷncと周波数成分が同一となるとともに、位相が逆となるので、漏れ音ＡＷncは音波ＡＷsにより相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナLSNRには、本来の音波ＡＷLは到達するが、漏れ音ＡＷncはほとんど聞こえないことになる。また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷRに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナLSNRにはほとんど知覚されないことになる。
【００４１】
こうして、図３のスピーカアレイ装置によれば、リスナLSNRの前方に配置したスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒにより２チャンネルステレオの再生を行うことができるとともに、このとき、漏れ音ＡＷncと等価な信号を形成し、この信号を本来のオーディオ信号に減算して漏れ音ＡＷncがリスナLSNRに聞こえないようにしているので、漏れ音ＡＷncによる音質の低下を防ぐことができる。
【００４２】
なお、スピーカアレイ１０Ｌが本来の音波ＡＷLを放射するとき、漏れ音ＡＷncを生じるように（図２Ａ）、音波ＡＷsを放射するとき、その一部が図２Ａに示す音波ＡＷLと同じ経路を通じてリスナLSNRに到達し、これが新たな漏れ音となる可能性がある。しかし、漏れ音ＡＷncは本来の音波ＡＷLに比べてレベルが小さいので、その漏れ音ＡＷncを相殺するための音波ＡＷsのレベルも小さく、この小さいレベルの音波ＡＷsの一部が新たな漏れ音となるのであるから、この漏れ音のレベルは十分に小さく、無視することができる。
【００４３】
▲３▼ 第２の実施例
図４に示す例においては、漏れ音ＡＷncと同成分・同レベルで逆相の音波ＡＷsを、スピーカＳＰ0〜ＳＰnとは別のスピーカから放射して漏れ音ＡＷncを相殺するようにした場合である。なお、この例においても、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００４４】
すなわち、スピーカアレイ１０Ｌが、第１組のスピーカＳＰ0〜ＳＰnと、第２組のスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsとから構成される。そして、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnおよびパワーアンプＰＡ0〜ＰＡnを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給される。さらに、ソースＳＣからの左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsおよびパワーアンプＰＡ0s〜ＰＡnsを通じてスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsに供給される。
【００４５】
この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0s〜ＤＦnsは、第１の実施例と同様とされる。また、パワーアンプＰＡ0s〜ＰＡnsとスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsとの接続は、パワーアンプＰＡ0〜ＰＡnとスピーカＳＰ0〜ＳＰnとの接続に対して、逆極性とされる。
【００４６】
このような構成によれば、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから本来の音波ＡＷLが放射され、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから漏れ音ＡＷncを生じている。
【００４７】
しかし、このとき、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsの出力がパワーアンプＰＡ0s〜ＰＡnsを通じてスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsに逆極性で供給されるので、スピーカＳＰ0s〜ＳＰnsからは、図２Ｂに示すように、漏れ音ＡＷncと周波数成分およびレベルが同一で逆相の音波ＡＷsが放射され、この音波ＡＷsにより漏れ音ＡＷncが相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナLSNRには、本来の音波ＡＷLは到達するが、漏れ音ＡＷncはほとんど聞こえないことになる。
【００４８】
また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷRに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナLSNRにはほとんど知覚されないことになる。
【００４９】
こうして、図４のスピーカアレイ装置においては、スピーカＳＰ0〜ＳＰnにより生じる漏れ音ＡＷncが、スピーカＳＰ0s〜ＳＰnsから放射される音波ＡＷsにより相殺されるので、漏れ音ＡＷncが十分に抑制された２チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５０】
▲４▼ 第３の実施例
図５に示す例においては、図１１に示す４チャンネルステレオを実現するとともに、その漏れ音を抑制するようにした場合である。なお、この例においては、４チャンネルステレオにおける左前方チャンネルおよび左後方チャンネルについてのみ示す。
【００５１】
すなわち、ソースＳＣから左前方、左後方、右前方、右後方チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、ＬＢ、Ｒ、ＲＢが取り出される。そして、左前方チャンネルの信号Ｌについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0s〜ＤＦnsおよび減算回路ＳＴ0〜ＳＴnが図３におけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnの出力が、加算回路ＡＤ0〜ＡＤn通じて、さらに、パワーアンプＰＡ0〜ＰＡnを通じて左チャンネルのスピーカアレイ１０ＬのスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給される。
【００５２】
さらに、左後方チャンネルの信号ＬＢについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0B〜ＤＦnB、ＤＦ0sB〜ＤＦnsBおよび減算回路ＳＴ0B〜ＳＴnBが左前方チャンネルにおけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ0B〜ＳＴnBの出力が、加算回路ＡＤ0〜ＡＤnに供給される。
【００５３】
したがって、図１１に示すように、デジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0LB〜ＤＦnLBのフィルタ係数ＣＦ0〜ＣＦn、ＣＦ0LB〜ＣＦnLBを所定の値に設定しておくことにより、スピーカアレイ１０Ｌから左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷL、ＡＷLBが放射され、音波ＡＷLが壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結び、音波ＡＷLBが壁面ＷＬLおよび後方の壁面で反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。
【００５４】
そして、このとき、スピーカアレイ１０Ｌからオーディオ信号Ｌ、ＬＢに基づく左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの漏れ音ＡＷnc、ＡＷncが放射されるはずであるが、この漏れ音ＡＷnc、ＡＷncは、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦns、ＤＦ0sB〜ＤＦnsBの出力によりそれぞれ相殺され、リスナLSNRに聞こえることはない。
【００５５】
さらに、右前方チャンネルおよび右後方チャンネルについても同様に構成され、図１１に示すように、スピーカアレイ１０Ｒから右前方チャンネルの音波ＡＷRおよび右後方チャンネルの音波ＡＷRBが放射されてリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、オーディオ信号Ｒ、ＲＢに基づく右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの漏れ音ＡＷnc、ＡＷncはそれぞれ相殺され、リスナLSNRに聞こえることはない。
【００５６】
したがって、図５のスピーカアレイ装置によれば、漏れ音ＡＷncが十分に抑制された４チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５７】
▲５▼ その他
上述においては、例えば図２に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷncを左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷsを放射することにより相殺しているが、例えば図６に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷncを右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒから音波ＡＷsを放射することにより相殺することもできる。また、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒを、図７に示すように、１つのスピーカアレイ１０とすることもできる。
【００５８】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
ＡＶ ：Audio and Visual
Ｄ／Ａ：Digital to Analog
ＦＩＲ：Finite Impulse Response
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、スピーカアレイ装置において生じる漏れ音を、この漏れ音と等価な信号を形成して相殺しているので、漏れ音による音質の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を説明するための図である
【図２】この発明を説明するための図である
【図３】この発明の一形態を示す系統図である。
【図４】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図５】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図６】この発明を説明するための図である
【図７】この発明を説明するための図である
【図８】この発明を説明するための図である
【図９】この発明を説明するための図である
【図１０】この発明を説明するための図である
【図１１】この発明を説明するための図である
【図１２】この発明を説明するための図である
【符号の説明】
１０、１０Ｌ、１０Ｒ…スピーカアレイ、ＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0s〜ＤＦns…ＦＩＲデジタルフィルタ、ＰＡ0〜ＰＡn…パワーアンプ、ＳＣ…ソース、ＳＰ0〜ＳＰn…スピーカ（スピーカユニット）、ＳＴ0〜ＳＴn…減算回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホームシアターなどに適用して好適なオーディオ信号の再生方法および再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホームシアターやＡＶシステムなどに適用して好適なスピーカシステムとして、スピーカアレイがある（例えば、特許文献１参照）。図８は、そのスピーカアレイ１０の一例を示すもので、このスピーカアレイ１０は、多数のスピーカ（スピーカユニット）ＳＰ0〜ＳＰnが配列されて構成される。この場合、一例として、ｎ＝255、スピーカの口径は数cmであり、したがって、実際には、スピーカＳＰ0〜ＳＰnは平面上に２次元状に配列されることになるが、以下の説明においては、簡単のため、スピーカＳＰ0〜ＳＰnは水平方向に一列に配列されているものとする。
【０００３】
そして、オーディオ信号が、ソースＳＣから遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnに供給されて所定の時間τ0〜τnだけ遅延され、その遅延されたオーディオ信号がパワーアンプＰＡ0〜ＰＡnを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnにそれぞれ供給される。なお、遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnの遅延時間τ0〜τnについては、後述する。
【０００４】
すると、どの場所においても、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力される音波が合成され、その合成結果の音圧が得られることになる。そこで、図８に示すように、スピーカＳＰ0〜ＳＰnにより形成される音場において、任意の場所Ｐtgの音圧を周囲よりも高くするには、
Ｌ0〜Ｌn：各スピーカＳＰ0〜ＳＰnから場所Ｐtgまでの距離
ｓ ：音速
とすると、遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnの遅延時間τ0〜τnを、
τ0＝（Ｌn−Ｌ0）／ｓ
τ1＝（Ｌn−Ｌ1）／ｓ
τ2＝（Ｌn−Ｌ2）／ｓ
・・・・
τn＝（Ｌn−Ｌn）／ｓ＝０
に設定すればよい。
【０００５】
そのように設定すると、ソースＳＣから出力されるオーディオ信号がスピーカＳＰ0〜ＳＰnにより音波に変換されて出力されるとき、それらの音波は上式で示される時間τ0〜τnだけ遅れて出力されることになる。したがって、それらの音波が場所Ｐtgに到達するとき、すべて同時に到達することになり、場所Ｐtgの音圧は周囲よりも大きくなる。
【０００６】
つまり、スピーカアレイ１０は音圧に指向性を持つことになり、並行光が凸レンズにより焦点を結ぶように、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力された音波が場所Ｐtgに収斂する。このため、以下、場所Ｐtgを「焦点」と呼び、このスピーカアレイ１０を焦点型システムと呼ぶものとする。
【０００７】
そして、ホームシアターなどにおいて、上述のようなスピーカアレイ１０を使用して２チャンネルステレオの音場を形成する場合、例えば図９に示すような配置および状態とすることができる。すなわち、図９において、符号ＲＭは、再生音場となる長方形の部屋（閉空間）を示し、リスナLSNRの正面の壁面ＷＬFの左側および右側に、スピーカアレイ１０と同様の左および右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒが配置されている。
【０００８】
そして、図１０に示すように、左側の壁面ＷＬLを中心にして部屋ＲＭの虚像ＲＭ'を考えると、この虚像ＲＭ'は、図９の閉空間と等価と考えることができるので、スピーカアレイ１０Ｌの焦点ＰtgをリスナLSNRの虚像LSNR'に設定する。
【０００９】
すると、図９にも示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された音波ＡＷLは、壁面ＷＬLのうち、スピーカアレイ１０Ｌと虚像LSNR'とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナLSNRの位置に焦点Ｐtgを結ぶことになる。同様に、スピーカアレイ１０Ｒから放射された音波ＡＷRは、右側の壁面ＷＬRのうち、スピーカアレイ１０ＲとリスナLSNRの虚像とを結ぶ直線が交差する位置で反射してリスナLSNRの位置に焦点Ｐtgを結ぶことになる。
【００１０】
したがって、リスナLSNRの位置に左および右チャンネルの焦点Ｐtgが結ばれるので、リスナLSNRは強く音像を知覚することができる。そして、このとき、リスナLSNRは、スピーカアレイ１０Ｌの虚像１０Ｌ'（図１０参照）およびスピーカアレイ１０Ｒの虚像の方向に、それぞれの仮想スピーカを知覚するので、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの設置間隔よりも広いステレオ感を知覚することができる。
【００１１】
また、図１１は、４チャンネルステレオの音場を形成する場合を示す。この場合には、左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷL、ＡＷLBを放射させるとともに、音波ＡＷLは壁面ＷＬLで反射させてからリスナLSNRの位置に焦点を結ばせ、音波ＡＷLBは、壁面ＷＬLおよび後方の壁面ＷＬBで反射させてからリスナLSNRの位置に焦点を結ばせる。同様に、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒのうち、例えば奇数番目および偶数番目のスピーカにより右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの音波ＡＷR、ＡＷRBを放射するとともに、壁面ＷＬR、ＷＬBで反射させてからリスナLSNRの位置に焦点を結ばせる。
【００１２】
したがって、この場合には、リスナLSNRの後方にスピーカを配置しなくても、サラウンドのステレオ音場を形成することができる。
【００１３】
以上が、スピーカアレイを使用して音場を形成する場合の代表例である。
【００１４】
【特許文献１】
特開平２−２３９７９８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際のスピーカアレイ１０においては、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから各音波が放射されるとき、それらの音波は、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから音場のほぼ全方向に広がっていく。このため、図１２にも示すように、リスナLSNRは、壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に到達する本来の音波ＡＷLを受聴するとともに、スピーカアレイ１０から直接リスナLSNRに到達する音波ＡＷncも受聴してしまう。いわば、リスナLSNRには、スピーカアレイ１０Ｌから「漏れ音ＡＷnc」が聞こえることになる。
【００１６】
この場合、本来の音波ＡＷLを構成する各音波に対して、それらの時間遅れがリスナLSNRの位置で揃うように、遅延時間τ0〜τnが設定されているので、漏れ音ＡＷncを構成する各音波は時間遅れがばらついていることになる。したがって、リスナLSNRの位置で、各音波が合成されても、その音圧は大きくはならない。つまり、漏れ音ＡＷncの音圧は、本来の音波ＡＷLよりも小さい。
【００１７】
しかし、漏れ音ＡＷncは音圧が小さくても、その漏れ音ＡＷncを構成する各音波の時間遅れは、本来の音波ＡＷLに対してばらついている。
【００１８】
このため、リスナLSNRは、本来の音波ＡＷLを受聴すると同時に、この音波ＡＷLに対して時間遅れのある漏れ音ＡＷncを受聴することになる。そして、このことは、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒおよび音波ＡＷRやその漏れ音ＡＷncについても同様である。この結果、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒの再生音は、漏れ音ＡＷnc、ＡＷncにより品質が低下してしまう。
【００１９】
また、本来の音波ＡＷL、ＡＷRの経路が長い場合、本来の音波ＡＷL、ＷＡRと、漏れ音ＡＷnc、ＡＷncとの時間差が大きくなり、両者が分離して聞こえてしまう。例えば、図１１のサラウンドステレオの場合、後方チャンネルの音波ＡＷLB、ＡＷRBの経路は、図９の２チャンネルステレオの音波ＡＷL、ＡＷRの経路よりも長くなるので、音波ＡＷLB、ＡＷRBと漏れ音ＡＷnc、ＡＷncとの時間差がより大きくなり、両者がよりはっきりと分離して聞こえるようになってしまう。
【００２０】
この発明は、このような問題点を解決しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明においては、例えば、
オーディオ信号を第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、スピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記複数のスピーカから放射される音波が、壁面で反射しから音場に到達してこの音場に周囲よりも音圧の大きい場所を形成するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記複数のスピーカから上記音圧の大きい場所に直接到達する漏れ音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法
とするものである。
したがって、スピーカアレイから生じる漏れ音は、その漏れ音と相補の音波あるいは信号により相殺され、漏れ音はリスナに到達しなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
▲１▼ この発明の概要
図１は、この発明の概要を説明するための図である。ここでは、説明を簡単にするため、複数個のスピーカＳＰ0〜ＳＰnが水平方向に一列に配列されてスピーカアレイ１０が構成され、そのスピーカアレイ１０が図８に示す焦点型システムに構成されているものとする。
【００２３】
また、リスナLSNRの位置を点Ｐncとすると、この点Ｐncにおける漏れ音ＡＷncを低減することになるが、この低減点Ｐncは焦点Ｐtgでもある。つまり、漏れ音ＡＷncの低減点Ｐncと、焦点Ｐtgとは一致する。しかし、例えば図１２にも示すように、スピーカアレイ１０から焦点Ｐtgまでの音波ＡＷの経路と、漏れ音ＡＷncの経路とは異なるので、図１に示すように、焦点Ｐtgの位置と、漏れ音ＡＷncの低減点Ｐncとが異なるものとする。
【００２４】
そして、この遅延回路ＤＬ0〜ＤＬnのそれぞれをＦＩＲデジタルフィルタにより実現するものとし、図１に示すように、そのＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnのフィルタ係数が、それぞれ値ＣＦ0〜ＣＦnで示されるとする。
【００２５】
そして、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnにインパルスを入力し、点Ｐtgで、スピーカアレイ１０の出力音を測定することを考える。なお、この測定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnを含む再生システムの持つサンプリング周波数あるいはそれ以上のサンプリング周波数で行うものとする。
【００２６】
すると、点Ｐtg、Ｐncにおいて測定される応答信号は、すべてのスピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力される音が空間を伝播して音響的に加算された和信号となる。そして、このとき、説明を容易にするため、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから出力される信号は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnによって遅延の与えられたインパルス信号であるとする。なお、以下においては、この空間伝播を経て加算された応答信号を「空間合成インパルス応答」と呼ぶものとする。
【００２７】
そして、点Ｐtgは、ここに焦点を作る目的でＦＩＲデジタルフィルタＤＬ0〜ＤＬnの遅延成分を設定しているので、点Ｐtgで測定される空間合成インパルス応答Ｉtgは、図１に示すように、１つの大きなインパルスとなる。また、空間合成インパルス応答Ｉtgの周波数応答（振幅部）Ｆtgは、時間波形がインパルス状なので、全周波数帯域で平坦となる。したがって、点Ｐtgは、上記のように音圧の増強された焦点となる。
【００２８】
なお、実際には、各スピーカＳＰ0〜ＳＰnの周波数特性、空間伝播時の周波数変化、行路途中の壁の反射特性、サンプリング周波数などによって規定される時間軸のずれなどにより、空間合成インパルス応答Ｉtgは正確なインパルスとはならないが、ここでは簡単のため、理想的なモデルで記している。
【００２９】
一方、低減点Ｐncで測定される空間合成インパルス応答Ｉncは、それぞれ時間軸情報を持つインパルスの合成と考えられ、図１に示すように、ある程度の幅を持ってインパルスが分散している信号であることがわかる。なお、図１においては、インパルス応答Ｉncが等間隔で並ぶパルス列となっているが、一般にはそのパルス列の間隔は等間隔とはならない。
【００３０】
そして、この空間合成インパルス応答Ｉncは、図１に示すようなフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを有する空間的なＦＩＲデジタルフィルタによるものと考えることができ、低減点Ｐncを焦点とするスピーカアレイで実現することができる。つまり、ＦＩＲデジタルフィルタを使用したスピーカアレイを用意し、そのＦＩＲデジタルフィルタのフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを図１に示す値に設定すれば、低減点Ｐncを焦点とする空間合成インパルス応答Ｉncを得ることができる。
【００３１】
そこで、この発明においては、例えば図２に示すようにして漏れ音ＡＷncを低減する。なお、図２においては、左チャンネルについてのみ示す。すなわち、
(1) 図２Ａに示すように、本来の音波ＡＷLおよび漏れ音ＡＷncがスピーカアレイ１０ＬからリスナLSNRに到達するとき、
(2) 図２Ｂに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから低減点Ｐnc（リスナLSNRの位置）を焦点とする別の音波ＡＷsを放射する。
(3) 上記(2)項の音波ＡＷsは、漏れ音ＡＷncとは、周波数特性およびレベルが等しく、位相が逆相とする。
(4) その音波ＡＷsは、図１のフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを有する別のＦＩＲデジタルフィルタにより形成する。
(4) (1)〜(3)項によれば、図２Ｃに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射された漏れ音ＡＷncは、リスナLSNRの位置において、逆相同レベルの音波ＡＷsにより相殺され、リスナLSNRには本来の音波ＡＷLだけが受聴される。
【００３２】
▲２▼ 第１の実施例
図３は、この発明による再生装置の一例を示す。ただし、図３においては、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００３３】
すなわち、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号ＬがＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnに供給される。このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnは、オーディオ信号Ｌに対して所定の遅延を行うものであり、図９に示すように、スピーカアレイ１０Ｌから放射される音波ＡＷLが、左側の壁面ＷＬLで反射してリスナLSNRの位置に焦点Ｐtgを結ぶように、その遅延時間τ0〜τnが設定される。また、この遅延時間τ0〜τnの設定は、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnのフィルタ係数ＣＦ0〜ＣＦnを所定の値に設定することにより、実現される。
【００３４】
そして、このＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnの出力信号が、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnを通じてパワーアンプＰＡ0〜ＰＡnに供給され、Ｄ／Ａ変換されてからパワー増幅され、あるいはＤ級増幅され、その増幅出力がスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給される。
【００３５】
さらに、ソースＳＣからのデジタルオーディオ信号Ｌが、別のＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsに供給され、そのフィルタ出力が減算回路ＳＴ0〜ＳＴnに供給される。この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsは、図１および図２により説明したフィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを有するものであり、図１に示す空間合成インパルス応答Ｉncを実現するものである。そして、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnにおいて、フィルタＤＦ0〜ＤＦnの出力からフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsの出力が減算される。
【００３６】
また、図示はしないが、ソースＳＣから取り出された右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｒも同様に処理され、右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒに供給される。
【００３７】
このような構成によれば、ソースＳＣから出力された左チャンネルのオーディオ信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから本来の音波ＡＷLが放射され、この音波ＡＷLが、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。
【００３８】
ただし、これだけでは、図２Ａに示すように、スピーカアレイ１０Ｌから漏れ音ＡＷncを生じてしまう。しかし、このとき、ソースＳＣから出力された左チャンネルの信号Ｌのうち、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給された信号により、スピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷsが放射され、この音波ＡＷsが、例えば図２Ｂに示すように、直接リスナLSNRの位置に到達して焦点を結ぶ。
【００３９】
そして、この音波ＡＷsの空間合成インパルス応答は、フィルタ係数ＣＦ0s〜ＣＦnsを設定することにより、漏れ音ＡＷncの空間合成インパルス応答Ｉncと等しくされている。また、このとき、フィルタＤＦ0s〜ＤＦnsの出力は、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnにおいて、フィルタＤＦ0〜ＤＦnの出力に対して位相反転されて加算されている。
【００４０】
この結果、リスナLSNRの位置では、音波ＡＷsは、漏れ音ＡＷncと周波数成分が同一となるとともに、位相が逆となるので、漏れ音ＡＷncは音波ＡＷsにより相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナLSNRには、本来の音波ＡＷLは到達するが、漏れ音ＡＷncはほとんど聞こえないことになる。また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷRに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナLSNRにはほとんど知覚されないことになる。
【００４１】
こうして、図３のスピーカアレイ装置によれば、リスナLSNRの前方に配置したスピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒにより２チャンネルステレオの再生を行うことができるとともに、このとき、漏れ音ＡＷncと等価な信号を形成し、この信号を本来のオーディオ信号に減算して漏れ音ＡＷncがリスナLSNRに聞こえないようにしているので、漏れ音ＡＷncによる音質の低下を防ぐことができる。
【００４２】
なお、スピーカアレイ１０Ｌが本来の音波ＡＷLを放射するとき、漏れ音ＡＷncを生じるように（図２Ａ）、音波ＡＷsを放射するとき、その一部が図２Ａに示す音波ＡＷLと同じ経路を通じてリスナLSNRに到達し、これが新たな漏れ音となる可能性がある。しかし、漏れ音ＡＷncは本来の音波ＡＷLに比べてレベルが小さいので、その漏れ音ＡＷncを相殺するための音波ＡＷsのレベルも小さく、この小さいレベルの音波ＡＷsの一部が新たな漏れ音となるのであるから、この漏れ音のレベルは十分に小さく、無視することができる。
【００４３】
▲３▼ 第２の実施例
図４に示す例においては、漏れ音ＡＷncと同成分・同レベルで逆相の音波ＡＷsを、スピーカＳＰ0〜ＳＰnとは別のスピーカから放射して漏れ音ＡＷncを相殺するようにした場合である。なお、この例においても、２チャンネルステレオにおける左チャンネルについてのみ示す。
【００４４】
すなわち、スピーカアレイ１０Ｌが、第１組のスピーカＳＰ0〜ＳＰnと、第２組のスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsとから構成される。そして、ソースＳＣから左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、Ｒが取り出され、その左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦnおよびパワーアンプＰＡ0〜ＰＡnを通じてスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給される。さらに、ソースＳＣからの左チャンネルの信号Ｌが、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsおよびパワーアンプＰＡ0s〜ＰＡnsを通じてスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsに供給される。
【００４５】
この場合、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0s〜ＤＦnsは、第１の実施例と同様とされる。また、パワーアンプＰＡ0s〜ＰＡnsとスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsとの接続は、パワーアンプＰＡ0〜ＰＡnとスピーカＳＰ0〜ＳＰnとの接続に対して、逆極性とされる。
【００４６】
このような構成によれば、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから本来の音波ＡＷLが放射され、例えば図２Ａに示すように、壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、スピーカＳＰ0〜ＳＰnから漏れ音ＡＷncを生じている。
【００４７】
しかし、このとき、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦnsの出力がパワーアンプＰＡ0s〜ＰＡnsを通じてスピーカＳＰ0s〜ＳＰnsに逆極性で供給されるので、スピーカＳＰ0s〜ＳＰnsからは、図２Ｂに示すように、漏れ音ＡＷncと周波数成分およびレベルが同一で逆相の音波ＡＷsが放射され、この音波ＡＷsにより漏れ音ＡＷncが相殺される。したがって、図２Ｃに示すように、リスナLSNRには、本来の音波ＡＷLは到達するが、漏れ音ＡＷncはほとんど聞こえないことになる。
【００４８】
また、スピーカアレイ１０Ｒについても同様の動作となり、スピーカアレイ１０Ｒから放射される音波ＡＷRに漏れ音を生じても、その漏れ音は相殺され、リスナLSNRにはほとんど知覚されないことになる。
【００４９】
こうして、図４のスピーカアレイ装置においては、スピーカＳＰ0〜ＳＰnにより生じる漏れ音ＡＷncが、スピーカＳＰ0s〜ＳＰnsから放射される音波ＡＷsにより相殺されるので、漏れ音ＡＷncが十分に抑制された２チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５０】
▲４▼ 第３の実施例
図５に示す例においては、図１１に示す４チャンネルステレオを実現するとともに、その漏れ音を抑制するようにした場合である。なお、この例においては、４チャンネルステレオにおける左前方チャンネルおよび左後方チャンネルについてのみ示す。
【００５１】
すなわち、ソースＳＣから左前方、左後方、右前方、右後方チャンネルのデジタルオーディオ信号Ｌ、ＬＢ、Ｒ、ＲＢが取り出される。そして、左前方チャンネルの信号Ｌについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0s〜ＤＦnsおよび減算回路ＳＴ0〜ＳＴnが図３におけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ0〜ＳＴnの出力が、加算回路ＡＤ0〜ＡＤn通じて、さらに、パワーアンプＰＡ0〜ＰＡnを通じて左チャンネルのスピーカアレイ１０ＬのスピーカＳＰ0〜ＳＰnに供給される。
【００５２】
さらに、左後方チャンネルの信号ＬＢについて、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0B〜ＤＦnB、ＤＦ0sB〜ＤＦnsBおよび減算回路ＳＴ0B〜ＳＴnBが左前方チャンネルにおけるそれと同様に構成され、減算回路ＳＴ0B〜ＳＴnBの出力が、加算回路ＡＤ0〜ＡＤnに供給される。
【００５３】
したがって、図１１に示すように、デジタルフィルタＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0LB〜ＤＦnLBのフィルタ係数ＣＦ0〜ＣＦn、ＣＦ0LB〜ＣＦnLBを所定の値に設定しておくことにより、スピーカアレイ１０Ｌから左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの音波ＡＷL、ＡＷLBが放射され、音波ＡＷLが壁面ＷＬLで反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結び、音波ＡＷLBが壁面ＷＬLおよび後方の壁面で反射してからリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。
【００５４】
そして、このとき、スピーカアレイ１０Ｌからオーディオ信号Ｌ、ＬＢに基づく左前方チャンネルおよび左後方チャンネルの漏れ音ＡＷnc、ＡＷncが放射されるはずであるが、この漏れ音ＡＷnc、ＡＷncは、ＦＩＲデジタルフィルタＤＦ0s〜ＤＦns、ＤＦ0sB〜ＤＦnsBの出力によりそれぞれ相殺され、リスナLSNRに聞こえることはない。
【００５５】
さらに、右前方チャンネルおよび右後方チャンネルについても同様に構成され、図１１に示すように、スピーカアレイ１０Ｒから右前方チャンネルの音波ＡＷRおよび右後方チャンネルの音波ＡＷRBが放射されてリスナLSNRの位置に焦点を結ぶ。そして、このとき、オーディオ信号Ｒ、ＲＢに基づく右前方チャンネルおよび右後方チャンネルの漏れ音ＡＷnc、ＡＷncはそれぞれ相殺され、リスナLSNRに聞こえることはない。
【００５６】
したがって、図５のスピーカアレイ装置によれば、漏れ音ＡＷncが十分に抑制された４チャンネルステレオの再生を行うことができ。
【００５７】
▲５▼ その他
上述においては、例えば図２に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷncを左チャンネルのスピーカアレイ１０Ｌから音波ＡＷsを放射することにより相殺しているが、例えば図６に示すように、左チャンネルの漏れ音ＡＷncを右チャンネルのスピーカアレイ１０Ｒから音波ＡＷsを放射することにより相殺することもできる。また、スピーカアレイ１０Ｌ、１０Ｒを、図７に示すように、１つのスピーカアレイ１０とすることもできる。
【００５８】
〔この明細書で使用している略語の一覧〕
ＡＶ ：Audio and Visual
Ｄ／Ａ：Digital to Analog
ＦＩＲ：Finite Impulse Response
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、スピーカアレイ装置において生じる漏れ音を、この漏れ音と等価な信号を形成して相殺しているので、漏れ音による音質の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を説明するための図である
【図２】この発明を説明するための図である
【図３】この発明の一形態を示す系統図である。
【図４】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図５】この発明の他の形態を示す系統図である。
【図６】この発明を説明するための図である
【図７】この発明を説明するための図である
【図８】この発明を説明するための図である
【図９】この発明を説明するための図である
【図１０】この発明を説明するための図である
【図１１】この発明を説明するための図である
【図１２】この発明を説明するための図である
【符号の説明】
１０、１０Ｌ、１０Ｒ…スピーカアレイ、ＤＦ0〜ＤＦn、ＤＦ0s〜ＤＦns…ＦＩＲデジタルフィルタ、ＰＡ0〜ＰＡn…パワーアンプ、ＳＣ…ソース、ＳＰ0〜ＳＰn…スピーカ（スピーカユニット）、ＳＴ0〜ＳＴn…減算回路
Claims (13)
- オーディオ信号を第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、スピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給して音場を形成し、
上記オーディオ信号が上記第１の複数のデジタルフィルタおよび上記複数のスピーカのそれぞれを介して上記音場内の第１のポイントに到達するまでのそれぞれの伝搬遅延時間が一致するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記音場内の第２のポイントにおける音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の伝達特性を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法。 - 請求項１に記載のオーディオ信号の再生方法において、
上記スピーカアレイから放射される音波は、壁面で反射され上記第１のポイントに到達することを特徴とするオーディオ信号の再生方法。 - 請求項２に記載のオーディオ信号の再生方法において、
上記第２のポイントは、上記第１のポイントと実質的に同一であることを特徴とするオーディオ信号の再生方法。 - オーディオ信号を第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、第１のスピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給して音場を形成し、
上記オーディオ信号が上記第１の複数のデジタルフィルタおよび上記第１のスピーカアレイのそれぞれのスピーカを介して上記音場内の第１のポイントに到達するまでのそれぞれの伝搬遅延時間が一致するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を第２のスピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記音場内の第２のポイントにおける音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の伝達特性を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生方法。 - 請求項４に記載のオーディオ信号の再生方法において、
上記第１のスピーカアレイから放射される音波は、壁面で反射され上記第１のポイントに到達することを特徴とするオーディオ信号の再生方法。 - 請求項４に記載のオーディオ信号の再生方法において、
上記第２のポイントは、上記第１のポイントと実質的に同一であることを特徴とするオーディオ信号の再生方法。 - オーディオ信号がそれぞれ供給される第１の複数のデジタルフィルタと、
上記オーディオ信号がそれぞれ供給される第２の複数のデジタルフィルタと、
複数のスピーカが配列されて構成されるスピーカアレイとを有し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、上記複数のスピーカのそれぞれに供給して音場を形成し、
上記オーディオ信号が上記第１の複数のデジタルフィルタおよび上記複数のスピーカのそれぞれを介して上記音場内の第１のポイントに到達するまでのそれぞれの伝搬遅延時間が一致するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を上記複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記音場内の第２のポイントにおける音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の伝達特性を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生装置。 - 請求項７に記載のオーディオ信号の再生装置において、
上記スピーカアレイから放射される音波は、壁面で反射され上記第１のポイントに到達することを特徴とするオーディオ信号の再生装置。 - 請求項８に記載のオーディオ信号の再生装置において、
上記第２のポイントは、上記第１のポイントと実質的に同一であることを特徴とするオーディオ信号の再生装置。 - 請求項７に記載のオーディオ信号の再生装置において、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力と、上記第２の複数のデジタルフィルタの出力とがそれぞれ供給される複数の減算回路を有し、
この複数の減算回路の出力を上記複数のスピーカにそれぞれ供給する
ようにしたオーディオ信号の再生装置。 - オーディオ信号がそれぞれ供給される第１の複数のデジタルフィルタと、
上記オーディオ信号がそれぞれ供給される第２の複数のデジタルフィルタと、
複数のスピーカが配列されて構成される第１のスピーカアレイと、
複数のスピーカが配列されて構成される第２のスピーカアレイとを有し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力を、第１のスピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給して音場を形成し、
上記オーディオ信号が上記第１の複数のデジタルフィルタおよび上記第１のスピーカアレイのそれぞれのスピーカを介して上記音場内の第１のポイントに到達するまでのそれぞれの伝搬遅延時間が一致するように、上記第１の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の遅延時間を設定し、
上記オーディオ信号を第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ供給し、
上記第２の複数のデジタルフィルタの出力を第２のスピーカアレイを構成する複数のスピーカのそれぞれに供給し、
上記第１の複数のデジタルフィルタの出力から形成される音のうち、上記音場内の第２のポイントにおける音を抑制するように、上記第２の複数のデジタルフィルタにそれぞれ所定の伝達特性を設定する
ようにしたオーディオ信号の再生装置。 - 請求項１１に記載のオーディオ信号の再生装置において、
上記第１のスピーカアレイから放射される音波は、壁面で反射され上記第１のポイントに到達することを特徴とするオーディオ信号の再生装置。 - 請求項１２に記載のオーディオ信号の再生装置において、
上記第２のポイントは、上記第１のポイントと実質的に同一であることを特徴とするオーディオ信号の再生装置。
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