JP2000224700A - 音場制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホール等室内空間の音場制御において、個々
の室空間に最適な音響効果を聴取者に与えることを目的
とする。 【解決手段】 音源の音声を収音する収音手段102a、10
2bからの入力系統数をＮ、屋内空間に放音するスピーカ
106a〜106dへの出力系統数をＭとするとき、各入力系統
と各出力系統との１つずつの組み合わせに対応する音場
制御手段104をＮ×Ｍ個設ける。また、屋内空間に対す
るシミュレーションまたは実測によって音響特性データ
を求め、この音響特性データに任意の編集を施して音場
制御データを生成し、この音場制御データを音場制御手
段104に組み込み、音場制御手段が、この音場制御デー
タを反映させたスピーカの出力を生成する。音場制御デ
ータを電気的拡声システムの特性に反映させることによ
って、屋内空間の建築音響効果が電気的に変化または増
強される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、劇場やホールなど
の室内空間の建築音響効果を電気的に変化または増強さ
せる音場制御装置に関し、特に、音源やスピーカの位置
及び室内の形状に応じた、音響効果の最適化を可能にす
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホール等の音響効果を改善する場
合に、リバーブマシンと言う残響感を調整する手段を用
いて、客席での響きや音量感が増強されている。

【０００３】また、特開平３−８９７００号公報には、
舞台上の演技者の音声を複数のスピーカで拡声する音響
拡声装置において、複数のマイクロホンで集音した音声
信号に、遅延装置と増幅装置とを用いて必要な時間遅延
と増幅とを施し、さらに必要な加算と分配とを行って、
各スピーカから放射される音像の定位方向を音源（演技
者）の方向に一致させる方法が記載されている。

【０００４】また、特許２５６９８７２号公報には、屋
外の空間に実際の屋内ホールに近い音場を作ることがで
きる音場制御装置が記載されている。この装置は、屋外
に仮想ホールの仮想壁面を想定し、この仮想壁面上の幾
つかの位置をシミュレーションポイントとして、このポ
イントの近傍に音場制御用のスピーカを配置する。そし
て、実際の音源から音が放音された場合に、仮想反射音
合成部が、シミュレーションポイントにおける仮想反射
音信号を合成して各音場制御用スピーカに供給し、各ス
ピーカから仮想反射音を放音させる。

【０００５】仮想反射音合成部は、反射音パラメータが
組み込まれたＦＩＲフィルタを用いて、音源の音声信号
と反射音パラメータとの畳み込み演算を行い、シミュレ
ーションポイントにおける仮想反射音信号を合成する。

【０００６】こうすることによって、屋外会場での演奏
であっても、あたかも屋内ホールで演奏しているような
音響効果を得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の音場制
御装置では、劇場やホール等の屋内形状に応じた緻密な
音場制御を行うことができない。また、ステージでの音
声を電気的に拡声する拡声システムでは、音像を定位す
ることが必要であるが、従来の装置では、音像定位を実
現しながら屋内空間の音響効果を変化・増強するなどの
きめ細かな音場制御を行うことができない。

【０００８】また、リバーブマシンを用いる方式では、
室内の容積等に応じて音響効果を調整する方法は知られ
ているが、室内の形状や話者・演奏家の位置など、より
現実的な状況に対応した調整方法は確立されていない。

【０００９】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、制御対象の室内空間に対して、その室内
形状や話者・演奏家の位置などを考慮した緻密な音場制
御を行うことができ、電気拡声システムの使命である音
像を定位させつつ屋内空間の音響効果を変化・増強する
ことができる音場制御装置を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の音場制
御装置では、音源の音声を収音する収音手段からの入力
系統数をＮ、屋内空間に放音するスピーカへの出力系統
数をＭとするとき、各入力系統と各出力系統との１つず
つの組み合わせに対応する音場制御手段をＮ×Ｍ個設け
ている。また、屋内空間に対するシミュレーションまた
は実測によって音響特性データを求め、この音響特性デ
ータに任意の編集を施して音場制御データを生成してい
る。そして、この音場制御データを音場制御手段に組み
込み、音場制御手段が、この音場制御データを反映させ
たスピーカの出力を生成するように構成している。

【００１１】このように音場制御データを電気的拡声シ
ステムの特性に反映させることによって、屋内空間の建
築音響効果が電気的に変化または増強される。この音場
制御装置では、音源位置や音源種別に応じた音場制御を
行うことが可能であり、また、制御形態が室形状を考慮
しているため、状況に応じてより最適な音場構築が可能
となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、話者・演奏者・楽器等の単独または複数の音源から
の音声が電気的拡声システムを通じて放音される劇場・
ホール・公民館・放送スタジオ・録音スタジオ等の屋内
空間の音場を制御する音場制御装置において、音源の音
声を収音する収音手段からの入力系統数をＮ、屋内空間
に放音するスピーカへの出力系統数をＭとするとき、各
入力系統と各出力系統との１つずつの組み合わせに対応
する音場制御手段をＮ×Ｍ個設け、この音場制御手段の
各々が、屋内空間に対するシミュレーションまたは屋内
空間に仮想壁面を想定して行われたシミュレーション若
しくは屋内空間の実測から求められた音響特性データに
任意の編集を施して得られる音場制御データを反映させ
てスピーカの出力を生成し、屋内空間の建築音響効果を
電気的に変化または増強させるようにしている。音場制
御手段は、収音に関わるマイクロフォンや音源の数とい
った入力系統数及び出力するスピーカの数といった出力
系統数に応じて構成され、一つの入力系統とそれに対応
する一つの出力系統に対して一つの音場制御手段が割り
当てられる。従って音場制御手段の総数は、入力系統数
×出力系統数となる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、音場制御手段
に、遅延回路と信号レベル調整回路とで構成された音像
定位調整装置と、ＦＩＲフィルタと信号レベル調整回路
とで構成された信号処理装置とを設け、ＦＩＲフィルタ
のフィルタ特性に音場制御データを反映させてスピーカ
の出力を生成するようにしている。音像定位調整装置
は、聴取位置において音像定位が実現されるように拡声
を行うための時間遅延及び信号レベル調整を行い、信号
処理装置は、屋内空間の音響特性を変化または増強する
音場制御データを電気的拡声システムの特性に反映させ
る機能を持つ。これにより、音像定位を実現しつつ音量
感の向上を図る効果と、音響特性を変化または増強させ
るという音響効果とを同時に実現できる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、この音像定位調
整装置と信号処理装置とを並列に接続したものであり、
入力信号が２系統に分岐され、一方の信号に対して定位
調整が行われ、他方の信号に対して音響特性の変化また
は増強の処理が行われ、それらが混合されて出力され
る。

【００１５】請求項４に記載の発明は、この音像定位調
整装置と信号処理装置とを直列に接続したものであり、
分岐手段や混合手段が不要であり、簡便なシステムで、
音像定位を実現しつつ音量感の向上を図る効果と、音響
特性を変化または増強させる音響効果とを同時に実現で
きる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項３の音場
制御装置において、シミュレーションまたは実測によっ
て、屋内空間のインパルスレスポンスまたはエコータイ
ムパターンのパルス時間とパルスレベルとを求め、パル
スレベルを編集して得られた音場制御データをＦＩＲフ
ィルタのフィルタ特性に反映させるようにしている。即
ち、シミュレーションあるいは実測によってインパルス
レスポンス等の音響特性データを求め、次いで、得られ
た音響特性データを加工して音場制御データが作成され
る。音響特性データは次の手順に従って得る。

【００１７】制御対象となる屋内の建築形状に従って、
シミュレーションを実施するための解析モデルを作成す
る。形状が音響的に不具合がある場合や音響的効果を強
調したい場合には、適宜解析モデルに変更を加える。ま
た解析モデルには、屋内壁面で使用される材質の吸音デ
ータや音響インピーダンスデータを反映させる。

【００１８】続いて、ステージ上の話者・演奏家・楽器
等の音源位置を定め、対応する解析モデル内の位置にシ
ミュレ−ション用の無指向性点音源あるいは想定する音
源種別に応じた指向特性を有するシミュレーション用音
源を設定する。

【００１９】次に、制御用に使用する出力スピーカ位置
あるいはその近傍に、音響特性データを得るための解析
ポイントを設定する。このポイントは、ある程度の大き
さを有す「エリア」としても良い。

【００２０】そして、虚像法をはじめとした音響シミュ
レーションを実施して、音源から放出された音波が様々
な経路を経て解祈ポイントヘ到来する音波の入射方向・
入射経路と、インパルスレスポンスまたはエコータイム
パターンとを音響特性データとして得る。

【００２１】次に、得られた音響特性データを加工して
音場制御データ作成を行う。音波の入射方向とインパル
スレスポンスまたはエコータイムパターンとを対比検討
し、そのパルス列の中から音響効果として聴取者に影響
を与えないもの、あるいは悪影響を与えるものを抽出し
て、データ上から消去する。このようにして決定された
データを音場制御データとして、信号処理手段内ＦＩＲ
フィルタ特性として組込む。

【００２２】また、インパルスレスポンス等の音響特性
データは、シミュレーションに限らず、実在空間に解析
ポイントと対応するような測定点を設置し、そこでの実
測を行うことによって獲得しても良い。

【００２３】拡声する信号がこのフィルタを通過するこ
とによって、屋内空間の音響効果を変化または増強する
ような信号へと変換されることになる。

【００２４】請求項６に記載の発明は、請求項４の音場
制御装置において、シミュレーションまたは実測によっ
て、屋内空間のインパルスレスポンスまたはエコータイ
ムパターンのパルス時間とパルスレベルとを求め、パル
スレベル及びパルス時間の時系列を編集して得られた音
場制御データをＦＩＲフィルタのフィルタ特性に反映さ
せるようにしている。請求項４の音場制御装置では、音
像定位調整装置と信号処理装置とが直列接続しているた
め、音像定位調整装置で行われた遅延処理を考慮して音
場制御データを作成する必要がある。そのため、シミュ
レーションまたは実測で求めた音響特性データを加工し
て音場制御データを作成する場合に、音波の入射方向と
インパルスレスポンスまたはエコータイムパタ−ンとを
対比検討し、そのパルス列の中から音響効果として聴取
者に影響を与えないもの、あるいは悪影響を与えるもの
を抽出してデータ上から消去した後、さらに、音像定位
調整装置に組み込まれた遅延回路に設定される遅延時間
でこのデータを補正し、音場制御デ−タを得る。

【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項３の音場
制御装置において、パルスレベルを、聴覚心理実験で得
られた音像定位に関する心理データに従うように編集す
るようにしたものであり、こうした音場制御データの編
集によって、音像の定位感をより顕著に聴取者へ与える
データに変換することができる。

【００２６】請求項８に記載の発明は、請求項４の音場
制御装置において、パルス時間の時系列を編集した後の
パルスレベルを、聴覚心理実験で得られた音像定位に関
する心理データに従うように編集するようにしたもので
あり、こうした音場制御データの編集によって、音像の
定位感をより顕著に聴取者へ与えるデータに変換するこ
とができる。

【００２７】請求項９に記載の発明は、スピーカとし
て、複数のスピーカを集中して配置し、各スピーカのそ
れぞれに音場制御手段を接続し、音場制御手段の各々
が、各スピーカの音響出力方向に対応した音場制御デー
タをＦＩＲフィルタのフィルタ特性に反映させるように
したものであり、指向制御された複数個のスピーカを例
えば半球面状に均等に配置する。この構成スピーカ単体
には独立した信号が入力される。

【００２８】請求項１０に記載の発明は、シミュレーシ
ョンまたは実測によって求めた音響出力方向データを各
スピーカの音響出力方向と対比して、各スピーカに対応
する音響出力方向データを分類し、その分類した音響出
力方向データから編集した音場制御データを、該当する
スピーカに接続する音場制御手段のＦＩＲフィルタのフ
ィルタ特性に組み込むようにしている。こうして、各ス
ピーカの向きに応じた音場制御データを作成することに
より、より現実的で綴密な音場制御が可能となる。

【００２９】請求項１１に記載の発明は、請求項３の音
場制御装置において、シミュレーションまたは実測によ
って、屋内空間のインパルスレスポンスを求め、インパ
ルスレスポンスの逆位相関数と、このインパルスレスポ
ンスから音響効果を悪化させる要因となるパルス成分を
削除した関数とを重畳演算し、得られた関数を音場制御
データとしてＦＩＲフィルタのフィルタ特性に反映させ
るようにしている。これにより、音響的に悪影響を及ぼ
すと思われる音波経路は、スピーカからの出力によって
キャンセルされ、かつ、他の音波経路に関しては増強さ
れる。

【００３０】請求項１２に記載の発明は、請求項４の音
場制御装置において、シミュレーションまたは実測によ
って、屋内空間のインパルスレスポンスを求め、インパ
ルスレスポンスの逆位相関数と、インパルスレスポンス
から音響効果を悪化させる要因となるパルス成分を削除
した関数とを重畳演算し、これに時系列に関する調整を
施した関数を音場制御データとしてＦＩＲフィルタのフ
ィルタ特性に反映させるようにしている。これにより、
音響的に悪影響を及ぼすと思われる音波経路は、スピー
カからの出力によってキャンセルされ、かつ、他の音波
経路に関しては増強される。

【００３１】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。

【００３２】（第１の実施形態）第１の実施形態の音場
制御装置の構成を図１に示している。この音場制御装置
の制御対象である劇場のステージ101上には収音用マイ
クロフォン102a及び102bが設置され、ステージ101脇に
はＣＤ等の音源103が配置され、また、客席には、音声
を放音するスピーカ等の出力手段106a〜106dが配置され
ている。

【００３３】音場制御装置の音場制御手段104は、収音
用マイクロフォン102a及び102b並びにＣＤ等の音源103
より入力する音声信号から、出力手段106a〜106dに出力
する音声信号を生成する。この信号は、増幅手段105で
増幅され、各出力手段106a〜106dに出力され、各出力手
段106a〜106dから屋内空間に放音される。

【００３４】音場制御手段104は、図２に示すように、
複数の音場制御手段202a〜202lを具備している。この音
場制御手段202a〜202lの数は、収音に関わるマイクロフ
ォンや音源の数を表す入力系統数と、出力するスピーカ
の数を表す出力系統数とに応じて決定され、一つの入力
系統とそれに対応する一つの出力系統とに対して一つの
音場制御手段が割り当てられる。従って音場制御手段の
総数は、入力系統数×出力系統数となる。

【００３５】図２において、入力201a〜201cは、それぞ
れ図１の102a・102b・103と接続しており、また出力203
a〜203dは、それぞれ図１の106a〜106dに接続してい
る。

【００３６】また、各音場制御手段は、図３に示すよう
に、入力信号を２系統に分岐する信号分岐手段302と、
分岐された信号に対して聴取位置での音像定位が実現す
るように、拡声を行うための時間を遅延し、信号レベル
を調整する定位調整手段303と、分岐されたもう一方の
信号に対して、空間の音響特性を変化または増強させる
ために、ＦＩＲフィルタ処理と信号レベルの調整とを行
う信号処理手段304と、定位調整手段303及び信号処理手
段304の各出力信号を混合する信号混合手段305とを備え
ている。

【００３７】この定位調整手段303は、遅延回路と信号
レベル調整回路とで構成され、また、信号処理手段304
は、ＦＩＲフィルタと信号レベル調整回路とで構成され
る。

【００３８】この音場制御手段300に入力する入力301
は、信号分岐手段302によって２系統に分けられ、それ
ぞれ定位調整手段303及び信号処理手段304に入力する。

【００３９】定位調整手段303は、音像定位が成立する
ように信号を遅延し、レベルを調整する。これ自体は従
来から知られている技術であり、詳しい説明は省略す
る。

【００４０】また、信号処理手段304は、ＦＩＲフィル
タ及び信号レベル調整器により音響効果を変化または増
強する。このＦＩＲフィルタには音場制御データが組み
込まれ、ＦＩＲフィルタは、この音場制御データを用い
て、入力する音声信号の畳み込み演算を行い、音響効果
を変換する。

【００４１】定位調整手段303及び信号処理手段304の出
力は信号混合手段305で１系統にまとめられ、音場制御
手段300の出力306となる。

【００４２】このように、この音場制御手段は、音像定
位が実現するような拡声信号を出力しながら、且つ、音
響効果を変化または増幅するような信号も同時に出力す
ることができ、２つの音響効果を同時に実現することが
可能である。また、信号処理手段304の出力を停止する
ことによって、音像定位拡声のみを実現することが可能
であり、また、定位調整手段303を停止することによっ
て、音響効果の変化または増強のみを実現することが可
能である。これにより、用途に応じた使用方法を選択す
ることができる。

【００４３】こうした構成を持つ各音場制御手段202a〜
202l（図２）には、対応する入力系統及び出力系統に応
じて、音場制御データや遅延時間、調整レベルなどを設
定する音場制御パラメータが入力する。例えば、音場制
御手段202fの音場制御パラメータは、入力系統201b及び
出力系統203bの条件によって定められる。こうすること
により、各音源の位置・種類、そして拡声出力するスピ
ーカの位置・種類に応じた音場制御が可能となる。ま
た、音場制御手段の入力系統数及び出力系統数は、接続
される音源系統数及び出力系統数に応じて変化する。

【００４４】次に、信号処理手段のＦＩＲフィルタに設
定される音場制御データの作成方法について説明する。

【００４５】図５は制御を行おうとする屋内施設の概観
図である。ステージ501上には話者・演奏者・楽器等の
音源502a及び502bが存在しており、また制御用のスピー
カとして503a〜503dが壁面またはその近傍に設置されて
いる。この制御用スピーカ503a〜503dは、既設設備であ
っても、あるいは制御用に新たに増設しても全く構わな
い。この空間に対して音場制御を行うために必要な音場
制御データをシミュレーションにより作成することにな
る。

【００４６】まず、シミュレーションモデルを作成し、
また、音響効果が実現できるように室内形状の変更を行
う。尚、現状で音響効果があり、または現状の空間印象
効果をそのまま増強したい場合には、この室内形状変更
を行う必要は無く、そのままの形状でシミュレーション
モデルを作成する。

【００４７】室内形状を変更したシミュレーションモデ
ルを図６に示す。ここではステージ601を変更し、舞台
反射板602で周囲を囲み音響効果を増強している。ま
た、周囲壁面の吸音特性や音響インピーダンス特性とい
った、空間の音響的特性を決める要素は既知であり、シ
ミュレーションに反映させる。実空間における話者・楽
器・演奏者の位置に相当する位置をシミュレーションモ
デルで定め、ここにシミュレーション用の音源603a及び
603bを定める。また、シミュレーション用の音源種別と
しては、全方向に均一に音を放射する無指向性点音源ま
たは実空間の音源に対応した指向特性・周波数特性を有
する音源を設定する。そして、制御するスピーカ604の
振動面上に、シミュレーション点605を設定する。この
シミュレーション点605は、スピーカ振動面に限らず、
スピーカ近傍の壁面であっても良く、また点ではなく、
有限の大きさを持つエリアとしても良い。

【００４８】以上のように、音源603及びシミュレーシ
ョン点605を設定した後に、音源から音を放射した場合
のシミュレーション点605における音波状況についてシ
ミュレーションを行い、音響特性データを得る。

【００４９】シミュレーション手法としては、音源603
から放射された音波が屋内空間の建築特性等の影響を受
けてシミュレーション点605に入射・通過し、また、見
かけ上シミュレーション点605から放射される「入放射
経路・入放射方向」及び時系列特性を示す「インパルス
レスポンス」または「エコータイムパターン」を音響特
性データとして把握することができれば、どのような手
法を用いても良い。

【００５０】現在確立された手法としては、音源の屋内
全壁面に対する虚像音源を考えて、これとシミュレーシ
ョン点との関係からシミュレーションを行う虚像法や、
音源から周囲に音線を放射して、壁面に当たった場合に
は壁面の吸音特性に応じたエネルギ減衰及びその壁面入
射角に対応する反射角に従った反射を行い、シミュレー
ション点またはシミュレーションエリアに入射する音波
をシミュレーションする音線法などがある。

【００５１】図７に虚像法を用いたシミュレーション手
法の説明図を示す。シミュレーション対象室700内に音
源701aが配置されており、また室周囲は壁面702a〜702f
で構成されている。壁面の吸音率・音響インピーダンス
は既知であるものとする。この状態でシミュレーション
点703における音波状況を観測する。

【００５２】音源701aの壁面702bに対する虚像音源701b
を考え、虚像音源701bとシミュレーション点703間を結
ぶ線分と壁面702bとの交点を反射点704とする。この
時、壁面702bにおいて鏡面反射されると仮定すれば、音
源701aから放射され反射点704に反射してシミュレーシ
ョン点703に到来する音波と、音源701aから放射されて
直接シミュレーション点703に到来する音波とがシミュ
レーション点で観測されることになり、音響特性データ
の「入放射経路・入放射方向」が得られる。

【００５３】また、その到来時間は音波経路の長さと音
速から算出され、大きさは音源から放射される音の強さ
と放射方向についての指向特性、反射壁面の吸音特性、
そして通過経路の長さに対する距離減衰特性及び空気吸
収減衰特性から算出可能である。これにより音響特性デ
ータの「エコータイムパターン」が得られる。

【００５４】このように各種手法を用いてシミュレーシ
ョンを実施し、その結果、図６のシミュレーション点60
5を通過する音波の通過経路及び方向情報が図８のよう
に、また、エコータイムパタ−ンが図９のように得られ
る。

【００５５】次に、こうして得られた音響特性データを
加工・編集して音場制御データを作成する。加工・編集
の一つとして、音波の入射方向とインパルスレスポンス
またはエコータイムパターンとを対比検討し、そのパル
ス列の中から音響効果として聴取者に影響を与えないも
のを抽出して、データ上から消去する。

【００５６】例えば、図８の通過経路情報803a〜803cの
内、803aの通過経路が音響的に効果がないことが予想さ
れる場合は、図９のエコータイムパターンのうち、この
通過経路803aに対応する901aを削除して、データを作成
する。即ち、音場制御データとしては図１０のようなデ
ータが作成されることになる。

【００５７】このようにして決定されたデータを音場制
御データとして信号処理手段304のＦＩＲフィルタ特性
に組み込む。

【００５８】また、インパルスレスポンス等の音響特性
データは、シミュレーションに限らず、実在空間にシミ
ュレーションポイントと対応するような測定点を設置
し、そこでの実測を行うことによって獲得しても良い。

【００５９】拡声する信号がこのＦＩＲフィルタを通過
することによって、室内空間の音響効果を変化または増
強するような信号へと変換されることになる。

【００６０】また、音響特性データの中に音響的に悪影
響を与えるデータが存在し、この音響的に悪影響を及ぼ
す音波経路のデータをキャンセルする必要がある場合に
は、次のように音場制御データを設定する。

【００６１】いま、シミュレーション点の方向情報が図
８の通りであり、インパルスレスポンスが図９の通りで
あるとする。検討の結果、図８の通過経路情報803a〜80
3cの内、803aの通過経路が音響的に悪影響を及ぼすと判
断された場合、図９のインパルスレスポンスを加工し
て、通過経路803aに対応する901aのパルスを削除し、図
１０のようなインパルスレスポンスを作成する。

【００６２】次いで、図９のインパルスレスポンスの逆
位相関数を得る。この逆位相関数は図３０のようにな
る。この図３０の逆位相関数とインパルスレスポンスの
構成パルスから音響的に悪影響を及ぼす部分を除外した
図１０に示す関数とを重畳計算し、こうして作成した音
場制御データを図３の信号処理手段304のフィルタ特性
に組み込む。こうすることにより、音響的に悪影響を及
ぼす音波経路の音声を打ち消し、音響効果を変化または
増強した音場制御を行うことが可能となる。

【００６３】また、こうして求めた音場制御データを、
さらに音像定位が成立するようなデータに加工・編集す
る方法について説明する。

【００６４】いま、音場制御データとして図１２のよう
なデータが得られたものとする。このデータに対して、
音像定位が成立する条件を示す時間と大きさとに関する
心理曲線あるいは心理直線を適用してデータの大きさを
加工する。

【００６５】この心理直線は、特開平３−８９７００号
公報に記載されているように、図１３のように表され
る。即ち、心理直線1304は、音波情報1301aの後から、
Δｔ1302の時間差を持って、大きさの差がΔＬ1303であ
る音波情報1301bが発生した場合に、音像定位が成立す
るΔｔとΔＬとの条件を示している。心理直線1304のパ
センテージ1305は「そのΔｔ・ΔＬの条件の時、聴取者
の何％が、音像が分離して聞こえるか」を表している。
即ち、このパーセンテージ1305が低ければ低い程、音像
定位はし易い状態となる。

【００６６】適用状況に応じてパーセンテージ1305を選
択し、対応する直線の傾きを当てはめた状態を図１４に
示す。心理直線1401の切片を、空間データ時間情報の最
も小さいものに対応する大きさに一致させる。そして、
各空間データ情報の大きさを、心理直線1401と一致する
ように調整を行う。その結果を図１５に示す。こうして
加工・編集した音場制御データを信号処理手段のＦＩＲ
フィルタ特性として組み込む。

【００６７】次に、シミュレーション点に複数のスピー
カを集中的に配置して室内空間の音場を制御する構成に
ついて説明する。図１９は、壁面1901の近傍に集中的に
配置した複数のスピーカ1902a〜1902eを示している。

【００６８】各スピーカ1902a〜1902eは、指向エリアが
壁面上の空間を全てカバーするように配置している。ま
た、各スピーカヘの入力系統を図２０に示す。各スピー
カ2001a〜2001eへの入力2002a〜2002eはそれぞれ単独で
結線されており、それらは、図２の音場制御手段の各出
力系統に接続されている。

【００６９】この各スピーカからは個別の音場制御信号
が出力される。このようにスピーカに方向を持たせ、こ
れを集中配置することにより、各方向に応じた音場制御
信号が出力できるようになり、従って、より現実的な空
間印象を聴取者に与えることが可能となる。

【００７０】次に、スピーカを集中配置する場合の各ス
ピーカに対応する音場制御データの加工・編集について
説明する。

【００７１】いま、シミュレーション点の音場制御デー
タ（空間情報）が図２１のように得られたとし、また、
図２１の各空間情報に対応する方向情報が図２２に示す
通りであるとする。図２２中の壁面2201近傍の点2202
は、シミュレーション点を表している。また、図２１の
情報2101a〜2101eは図２２の方向情報2202a〜2202eにそ
れぞれ対応している。

【００７２】このシミュレーション点に対応する制御用
スピーカが図２３のように配置されているとする。そし
て、図２３の各スピーカ2303a〜2303eの設置方向と図２
２の方向情報2202a〜2202eとを対応させて比較検討を行
い、図２１の空間情報2101a〜2101eの選別を行う。その
結果、スピーカ2303cに対応する空間情報として図２４
が得られたとする。この結果はシミュレーション点での
情報であり、スピーカ振動面位置とは異なる場合があ
る。この場合は、図２５に示すように、シミュレーショ
ン点2502とスピーカ2503の振動面との距離ｒを求め、こ
れを音速で除算した値Ｔだけ図２４の時間情報から遅延
補正する。遅延補正した結果が図２６であり、この空間
情報を、図２に示す、スピーカ2503に対応する音場制御
手段の信号処理手段のフィルタ特性に組み込む。他の構
成スピーカについても同様の処理を施す。

【００７３】こうすることにより、音場制御データの方
向に対応したスピーカより音声制御信号を出力すること
が可能になり、従って、より現実的で緻密な制御が可能
となる。

【００７４】尚、他の作成手法として、図２３に構成さ
れる各スピーカの振動面あるいはその近傍に直接シミュ
レーション点を設定し、各シミュレーション点について
音場制御データを求めるようにしても良い。この場合に
は、前述の遅延補正を行う必要はない。また、得られた
空間情報に対してさらに、図１４及び図１５に示す、音
像定位を成立させるためのデータの加工・編集処理を施
しても良い。

【００７５】（第２の実施形態）第２の実施形態では、
音場制御手段の異なる構成について説明する。

【００７６】この音場制御手段は、図４に示すように、
遅延回路及び信号レベル調整回路から成る定位調整手段
402と、ＦＩＲフィルタ及び信号レベル調整器より成る
信号処理手段403とが直列に接続している。この場合に
は、図３の音場制御手段300と違って、信号の分岐手段3
02及び混合手段305が不要であり、構成を単純化するこ
とができる。

【００７７】この音場制御手段400の信号処理手段403に
は、定位調整手段402によって音像定位を図るための音
声信号の遅延が行われた場合、その遅延された音声信号
が入力する。そのため、信号処理手段403のＦＩＲフィ
ルタには、この遅延量を考慮して音場制御データを取り
込む必要がある。

【００７８】この場合の音場制御データの作成方法につ
いて説明する。

【００７９】図５の屋内施設に対するシミュレーション
モデルとして図６のモデルが作成され、シミュレーショ
ン点605を通過する音波の通過経路及び方向情報が図８
のように、また、エコータイムパターンが図９のように
得られたとする。ここで空間データ作成に必要な情報の
選択・削除を行う。図８の通過経路情報803a〜803cの
内、803aの通過経路が音響的に効果がないことが予想さ
れる場合は、エコータイムパターン図９の時系列情報の
うち、この通過経路803aに対応する901aを削除する。そ
の結累を図１０に示す。続いて、このデータの時系列調
整を行う。図４の定位調整手段402における遅延時間をT
1とした時、空間データの時系列整合を測るため、デー
タ全体をT1だけ時間的に前方にシフトを行う。その結果
を図１１に示す。

【００８０】尚、このシフトを実施することによって、
時間情報がマイナスとなってしまった場合には、そのデ
ータを削除するものとする。そして最後に、図４の定位
調整手段402による定位拡声データを反映させるため、
図１１のデータにデータの追加を行う。追加するデータ
の時間情報は０であり、大きさ情報は、聴感上違和感の
ない値に調整する。その結果を図１２に示す。これが図
４の信号処理手段403のＦＩＲフィルタに組み込まれ
る。

【００８１】また、音響特性データの中に音響的に悪影
響を与えるデータが存在し、この音響的に悪影響を及ぼ
す音波経路のデータをキャンセルする必要がある場合に
は、第１の実施形態と同様に、インパルスレスポンス
（図９）を加工して、通過経路803aに対応する901aのパ
ルスを削除し、図１０のようなインパルスレスポンスを
作成する。そして、インパルスレスポンス（図９）の逆
位相関数（図３０）を求め、この逆位相関数（図３０）
とインパルスレスポンスの構成パルスから音響的に悪影
響を及ぼす部分を除外した関数（図１０）とを重畳計算
する。

【００８２】次いで、図１１のように、図４の定位調整
手段402に設定された遅延時間T1分の補正処理を行い、
さらに図１２に示すように、その結果について時間情報
０のデータを付加する。この図１２のデータを図４の信
号処理手段403のフィルタ特性に組み込む。こうするこ
とにより、音響的に悪影響を及ぼす音波経路の音声デー
タを打ち消して、音響効果の変化または増強を図ること
が可能となる。

【００８３】また、音場制御データを、音像定位が成立
するように加工・編集する方法について説明する。

【００８４】前述する方法により、音場制御データとし
て図１６のようなデータが得られたものとする。まず、
このデータの時間情報を編集する。時間情報の１番目16
01aは編集せず、時間情報の２番目以降の全て（1601bか
ら1601d）を時間T1だけ相対的にシフトする。この時の
シフト量T1は、T1＝（2番目の時間情報1601b）−（１番
目の時間情報1601a）−（安全量T2）で与えられる。安
全量T2はどのような値を設定しても良いが、このT2が小
さければ小さいほど、拡声効果の上がるデータが作成で
きる。T1だけシフトした結果を図１７に示す。

【００８５】この結果に、図１４と同様に、図１３の心
理直線を当てはめ、大きさ（パルスレベル）に関しての
調整を行う。この調整の結果を図１８に示す。心理直線
1801と一致するように、大きさ情報の調整を行ってお
り、このようにして作成されたデータが図４の信号処理
手段403のフィルタ特性として反映される。

【００８６】次に、複数のスピーカを集中的に配置して
室内空間の音場を制御する場合の音場制御データについ
て説明する。

【００８７】シミュレーション点に対応する制御用スピ
ーカが図２３のように配置され、また、シミュレーショ
ン点の方向情報2101a〜2101eが図２２のようであり、空
間情報が図２７のように得られたとする。

【００８８】ここで、図２７の情報2701a〜2701eは図２
２の方向情報2202a〜2202eにそれぞれ対応している。ま
た、図２７の時間情報０における情報2701fに対応する
方向情報は無い。

【００８９】図２３の各スピーカ2303a〜2303eの設置方
向と図２２の方向情報2202a〜2202eとの対応を比較検討
し、各スピーカ2303a〜2303eに対応する図２７の空間情
報2701a〜2701eを選別する。また、空間情報2701fに関
しては、選別した全ての結果に反映させる。その結果、
スピーカ2303cに対応する空間情報として図２８が得ら
れたとする。図２８中の情報2801は図２７中の情報2701
fに相当し、また図２８中の情報2802は図２７中の情報
から選別されたものである。

【００９０】この結果はシミュレーション点での情報で
あり、各スピーカ振動面位置とは異なる場合がある。こ
の場合は、図２５に示すように、シミュレーション点25
02とスピーカ2503の振動面との距離ｒを求め、これを音
速で除算した値Ｔだけ図２８の時間情報から遅延補正す
る。遅延補正した結果が図２９であり、この空間情報を
図２に示すスピーカに対応した音場制御手段の信号処理
手段のＦＩＲフィルタ特性に組み込む。他の構成スピー
カについても同様の処理を施す。

【００９１】これにより、音場制御データの方向に対応
したスピーカにより制御信号を出力できるようになり、
従って、より現実的で緻密な制御が可能となる。

【００９２】尚、他の作成手法として、図２３に構成さ
れる各スピーカの振動面あるいはその近傍に直接シミュ
レーション点を設定し、各シミュレーション点について
音場制御データを求めるようにしても良い。この場合に
は、前述の遅延補正を行う必要はない。また、得られた
空間情報に対してさらに、図１７及び図１８に示す、音
像定位を成立させるためのデータの加工・編集処理を施
しても良い。

【００９３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の音場制御装置は、各音源、各出力スピーカの位置及び
屋内の形状に応じて、音響効果の最適化を狙つた変更あ
るいは既存音響効果の増強が可能となり、また、音像定
位を実現した音量感の向上を図ることが同時に可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における音場制御装置の構成
を示すブロック図、

【図２】本発明の実施形態における音場制御手段の構成
を示すブロック図、

【図３】本発明の第１の実施形態における音場制御手段
の細部構造を示すブロック図、

【図４】本発明の第２の実施形態における音場制御手段
の細部構造を示すブロック図、

【図５】本発明の実施形態における音場制御データ作成
のための音源及びスピーカ配置図、

【図６】本発明の実施形態における音場制御データ作成
のための仮想壁面配置図、

【図７】本発明の実施形態における虚像法シミュレーシ
ョンの説明図、

【図８】本発明の実施形態における音場制御データ作成
のための音波通過経路説明図、

【図９】本発明の実施形態における音場制御データ作成
のためのエコータイムパターン説明図、

【図１０】本発明の第１の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン編集説明図、

【図１１】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン編集（時系列調
整）説明図、

【図１２】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン編集（時間情報
０のデータ追加）説明図、

【図１３】本発明の実施形態における音場制御データ作
成のための心理直線関数説明図、

【図１４】本発明の第１の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン編集説明図、

【図１５】本発明の第１の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン編集（パルスレ
ベル補正）説明図、

【図１６】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン説明図、

【図１７】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン編集（時系列調
整）説明図、

【図１８】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン編集（パルスレ
ベル補正）説明図、

【図１９】本発明の実施形態における音場制御用スピー
カの構成図、

【図２０】本発明の実施形態における音場制御用スピー
カの出力系統図、

【図２１】本発明の第１の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン説明図、

【図２２】本発明の実施形態における音場制御データ作
成のための音波通過方向説明図、

【図２３】本発明の実施形態における音場制御データ作
成のためのスピーカ位置関係説明図、

【図２４】本発明の第１の実施形態における音場制御デ
ータ作成のための音場制御データ説明図、

【図２５】本発明の実施形態における音場制御データ作
成のためのスピーカ位置関係説明図、

【図２６】本発明の第１の実施形態における音場制御デ
ータ作成のための音場制御データ編集（遅延補正）説明
図、

【図２７】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のためのエコータイムパターン説明図、

【図２８】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のための音場制御データ説明図、

【図２９】本発明の第２の実施形態における音場制御デ
ータ作成のための音場制御データ編集（遅延補正）説明
図、

【図３０】本発明の実施形態における音場制御データ作
成のための音場制御データ編集（逆位相関数）説明図で
ある。

【符号の説明】

101、501、601 ステージ 102、502、603、701、801 音源 103 ＣＤ音源 104、202、300、400 音場制御手段 105 増幅手段 106、503、604、1902、2001、2303、2503 スピーカ 201、301、401 入力 203、306、404 出力 302 信号分岐手段 303、402 定位調整手段 304、403 信号処理手段 305 信号混合手段 602 舞台反射板 605、703、802、2202、2302、2502 シミュレーション
点 700 シミュレーション対象室 702、1901、2201、2301、2501 壁面 704 反射点 803 経路情報 804 方向情報 1304、1401、1501、1801 心理直線

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 話者・演奏者・楽器等の単独または複数
   の音源からの音声が電気的拡声システムを通じて放音さ
   れる劇場・ホール・公民館・放送スタジオ・録音スタジ
   オ等の屋内空間の音場を制御する音場制御装置におい
   て、 前記音源の音声を収音する収音手段からの入力系統数を
   Ｎ、前記屋内空間に放音するスピーカへの出力系統数を
   Ｍとするとき、各入力系統と各出力系統との１つずつの
   組み合わせに対応する音場制御手段をＮ×Ｍ個備え、 前記音場制御手段の各々が、前記屋内空間に対するシミ
   ュレーションまたは前記屋内空間に仮想壁面を想定して
   行われたシミュレーション若しくは前記屋内空間の実測
   から求められた音響特性データに任意の編集を施して得
   られる音場制御データを反映させて前記スピーカの出力
   を生成し、前記屋内空間の建築音響効果を電気的に変化
   または増強させることを特徴とする音場制御装置。
2. 【請求項２】 前記音場制御手段が、遅延回路と信号レ
   ベル調整回路とで構成された音像定位調整装置と、ＦＩ
   Ｒフィルタと信号レベル調整回路とで構成された信号処
   理装置とを具備し、前記ＦＩＲフィルタのフィルタ特性
   に前記音場制御データを反映させて前記スピーカの出力
   を生成することを特徴とする請求項１に記載の音場制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記音像定位調整装置と信号処理装置と
   が並列に接続されていることを特徴とする請求項２に記
   載の音場制御装置。
4. 【請求項４】 前記音像定位調整装置と信号処理装置と
   が直列に接続されていることを特徴とする請求項２に記
   載の音場制御装置。
5. 【請求項５】 前記シミュレーションまたは実測によっ
   て、前記屋内空間のインパルスレスポンスまたはエコー
   タイムパターンのパルス時間とパルスレベルとを求め、
   前記パルスレベルを編集して得られた前記音場制御デー
   タを前記ＦＩＲフィルタのフィルタ特性に反映させるこ
   とを特徴とする請求項３に記載の音場制御装置。
6. 【請求項６】 前記シミュレーションまたは実測によっ
   て、前記屋内空間のインパルスレスポンスまたはエコー
   タイムパターンのパルス時間とパルスレベルとを求め、
   前記パルスレベル及びパルス時間の時系列を編集して得
   られた前記音場制御データを前記ＦＩＲフィルタのフィ
   ルタ特性に反映させることを特徴とする請求項４に記載
   の音場制御装置。
7. 【請求項７】 前記パルスレベルを、聴覚心理実験で得
   られた音像定位に関する心理データに従うように編集す
   ることを特徴とする請求項５に記載の音場制御装置。
8. 【請求項８】 前記パルス時間の時系列を編集した後の
   パルスレベルを、聴覚心理実験で得られた音像定位に関
   する心理データに従うように編集することを特徴とする
   請求項６に記載の音場制御装置。
9. 【請求項９】 前記スピーカとして、複数のスピーカを
   集中して配置し、各スピーカのそれぞれに前記音場制御
   手段を接続し、前記音場制御手段の各々が、各スピーカ
   の音響出力方向に対応した音場制御データを前記ＦＩＲ
   フィルタのフィルタ特性に反映させることを特徴とする
   請求項２に記載の音場制御装置。
10. 【請求項１０】 前記シミュレーションまたは実測によ
    って求めた音響出力方向データを各スピーカの音響出力
    方向と対比して、各スピーカに対応する前記音響出力方
    向データを分類し、その分類した音響出力方向データか
    ら編集した音場制御データを、該当するスピーカに接続
    する前記音場制御手段のＦＩＲフィルタのフィルタ特性
    に組み込むことを特徴とする請求項９に記載の音場制御
    装置。
11. 【請求項１１】 前記シミュレーションまたは実測によ
    って、前記屋内空間のインパルスレスポンスを求め、前
    記インパルスレスポンスの逆位相関数と、前記インパル
    スレスポンスから音響効果を悪化させる要因となるパル
    ス成分を削除した関数とを重畳演算し、得られた関数を
    前記音場制御データとして前記ＦＩＲフィルタのフィル
    タ特性に反映させることを特徴とする請求項３に記載の
    音場制御装置。
12. 【請求項１２】 前記シミュレーションまたは実測によ
    って、前記屋内空間のインパルスレスポンスを求め、前
    記インパルスレスポンスの逆位相関数と、前記インパル
    スレスポンスから音響効果を悪化させる要因となるパル
    ス成分を削除した関数とを重畳演算し、これに時系列に
    関する調整を施した関数を前記音場制御データとして前
    記ＦＩＲフィルタのフィルタ特性に反映させることを特
    徴とする請求項４に記載の音場制御装置。