JPH0787590A - 指向性制御スピーカ装置 - Google Patents
指向性制御スピーカ装置Info
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- JPH0787590A JPH0787590A JP5225304A JP22530493A JPH0787590A JP H0787590 A JPH0787590 A JP H0787590A JP 5225304 A JP5225304 A JP 5225304A JP 22530493 A JP22530493 A JP 22530493A JP H0787590 A JPH0787590 A JP H0787590A
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- JP
- Japan
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- speaker
- signal
- microphones
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Abstract
(57)【要約】
【目的】通常の室内で用いた場合でも、鋭い指向性を得
る指向性制御スピーカ装置を提供する。 【構成】信号源１の出力は、ローパスフィルタ６および
ハイパスフィルタ７によって帯域分割され分岐される。
分岐された信号は、信号レベル減衰器８によってレベル
が設定され、ミキサー９によって混合された後、アンプ
１０で増幅され、スピーカユニット１１に入力される。
マイクロホン２は、スピーカアレー１０１から放射され
た直接波および反射波を集音し、信号はローパスフィル
タ３およびハイパスフィルタ４によって帯域分割され、
レベル設定器制御装置５に入力される。レベル設定器制
御装置５は各マイクロホンの帯域分割された信号を受け
て、各周波数帯域における室内の音圧分布を検知し、こ
れに基づいて、所望の音圧分布が得られるように信号レ
ベル減衰器８を設定する。
る指向性制御スピーカ装置を提供する。 【構成】信号源１の出力は、ローパスフィルタ６および
ハイパスフィルタ７によって帯域分割され分岐される。
分岐された信号は、信号レベル減衰器８によってレベル
が設定され、ミキサー９によって混合された後、アンプ
１０で増幅され、スピーカユニット１１に入力される。
マイクロホン２は、スピーカアレー１０１から放射され
た直接波および反射波を集音し、信号はローパスフィル
タ３およびハイパスフィルタ４によって帯域分割され、
レベル設定器制御装置５に入力される。レベル設定器制
御装置５は各マイクロホンの帯域分割された信号を受け
て、各周波数帯域における室内の音圧分布を検知し、こ
れに基づいて、所望の音圧分布が得られるように信号レ
ベル減衰器８を設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、指向性を制御すること
が可能なスピーカ装置に関する。
が可能なスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】展覧会場などで隣接するブースで異なる
説明を行なう場合や、駅の隣合うホームで異なるアナウ
ンスを行う場合などに、一般のスピーカシステムを用い
ると、それぞれの音声が混ざり合って大変聞き取りにく
い場合がある。これは、通常のスピーカシステムは、ど
の方向にも同じように音声が再生されるように、すなわ
ち広い指向性を持つように設計されるからである。この
ような場合に、個々の音声を聞き取り易くするため、特
定の場所にのみ強い音圧が得られるような指向性の鋭い
スピーカシステムが求められている。
説明を行なう場合や、駅の隣合うホームで異なるアナウ
ンスを行う場合などに、一般のスピーカシステムを用い
ると、それぞれの音声が混ざり合って大変聞き取りにく
い場合がある。これは、通常のスピーカシステムは、ど
の方向にも同じように音声が再生されるように、すなわ
ち広い指向性を持つように設計されるからである。この
ような場合に、個々の音声を聞き取り易くするため、特
定の場所にのみ強い音圧が得られるような指向性の鋭い
スピーカシステムが求められている。
【０００３】従来、音の狭指向性を実現する手段の一つ
に、複数個のスピーカユニットを線状や面状に配置する
ことによってスピーカアレーを構成し、各スピーカユニ
ットに入力する信号を制御する方法が知られている。以
下、その構成について図８から図１２までを参照しなが
ら説明する。
に、複数個のスピーカユニットを線状や面状に配置する
ことによってスピーカアレーを構成し、各スピーカユニ
ットに入力する信号を制御する方法が知られている。以
下、その構成について図８から図１２までを参照しなが
ら説明する。
【０００４】図８は、たとえば、特開平2ー239798号公報
中で開示された指向性スピーカ装置を示すブロック図で
ある。構成要素として図中の１は信号源、１７はＡ／Ｄ
変換器、１８はＦＩＲフィルタ、１９はＤ／Ａ変換器、
１０は増幅器、１０１は複数のスピーカユニット１１が
直線状に配置されたスピーカアレーである。
中で開示された指向性スピーカ装置を示すブロック図で
ある。構成要素として図中の１は信号源、１７はＡ／Ｄ
変換器、１８はＦＩＲフィルタ、１９はＤ／Ａ変換器、
１０は増幅器、１０１は複数のスピーカユニット１１が
直線状に配置されたスピーカアレーである。
【０００５】これらの構成要素の関係と動作について説
明すると、信号源１の出力はＡ／Ｄ変換された後に複数
に分岐され、ＦＩＲフィルタ１８によって位相・振幅特
性の制御を受ける。さらに、Ｄ／Ａ変換された後にアン
プ１０で増幅を受け、スピーカアレー１０１の対称軸に
ついて対称な位置にある一対のスピーカユニット１１に
同じ信号が入力される。
明すると、信号源１の出力はＡ／Ｄ変換された後に複数
に分岐され、ＦＩＲフィルタ１８によって位相・振幅特
性の制御を受ける。さらに、Ｄ／Ａ変換された後にアン
プ１０で増幅を受け、スピーカアレー１０１の対称軸に
ついて対称な位置にある一対のスピーカユニット１１に
同じ信号が入力される。
【０００６】ここでスピーカアレー１０１を構成する各
スピーカユニット１１に入力する信号の位相・振幅特性
を制御することによって、指向性を鋭くしたり、広くし
たり、あるいは指向性の鋭い方向を変えること（指向軸
の偏向）などが可能であることはよく知られている。
スピーカユニット１１に入力する信号の位相・振幅特性
を制御することによって、指向性を鋭くしたり、広くし
たり、あるいは指向性の鋭い方向を変えること（指向軸
の偏向）などが可能であることはよく知られている。
【０００７】図９は、口径９．４ｃｍのスピーカユニッ
ト１１（１２本）を２５ｃｍ間隔の格子状に配列したス
ピーカアレー１０７と、信号源１、および増幅器１０か
らなる指向性スピーカ装置である。
ト１１（１２本）を２５ｃｍ間隔の格子状に配列したス
ピーカアレー１０７と、信号源１、および増幅器１０か
らなる指向性スピーカ装置である。
【０００８】図１０は、このスピーカアレーを構成する
すべてのスピーカユニットを同位相・同レベルで駆動し
た場合の無響室内における音圧分布を示したものであ
る。すなわちスピーカアレーから１．５ｍの距離にあっ
て、スピーカアレーに平行な面内での等音圧線を表示し
たもので、等音圧線の間隔は３ｄＢ毎である。横軸の座
標が１ｍ、縦軸の座標が１．５ｍの点がスピーカアレー
の中心直下にあたり、最も音圧が高くなる。なお図１０
では、この点での音圧レベルを０ｄＢに規格化して表示
している。
すべてのスピーカユニットを同位相・同レベルで駆動し
た場合の無響室内における音圧分布を示したものであ
る。すなわちスピーカアレーから１．５ｍの距離にあっ
て、スピーカアレーに平行な面内での等音圧線を表示し
たもので、等音圧線の間隔は３ｄＢ毎である。横軸の座
標が１ｍ、縦軸の座標が１．５ｍの点がスピーカアレー
の中心直下にあたり、最も音圧が高くなる。なお図１０
では、この点での音圧レベルを０ｄＢに規格化して表示
している。
【０００９】また、図１１は、図９の指向性スピーカ装
置を、縦３．８ｍ×横６．８ｍ×高さ３．０ｍの室内の
天井に取り付けた場合のスピーカアレーから１．５ｍ下
方の水平面内の音圧分布を、図１０と同様に示したもの
である。
置を、縦３．８ｍ×横６．８ｍ×高さ３．０ｍの室内の
天井に取り付けた場合のスピーカアレーから１．５ｍ下
方の水平面内の音圧分布を、図１０と同様に示したもの
である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の指向性スピーカ装置には次のような課題が
あった。図１０と図１１とを比較すると、同じスピーカ
装置であっても、無響室内での指向性と実際の室内にお
ける指向性は大きく異なることが分かる。一般に、無響
室でかなり鋭い指向性が得られるスピーカ装置でも、実
際の室内にこれを取り付けて使用した場合は、音圧レベ
ルの高い範囲がかなり広がってしまう。たとえば、５０
０Ｈｚで、最も音圧の高い点から２ｍ離れた点での音圧
レベルは、図１０では−２８ｄＢであるのに対し、図１
１では−９ｄＢに過ぎない。
ような従来の指向性スピーカ装置には次のような課題が
あった。図１０と図１１とを比較すると、同じスピーカ
装置であっても、無響室内での指向性と実際の室内にお
ける指向性は大きく異なることが分かる。一般に、無響
室でかなり鋭い指向性が得られるスピーカ装置でも、実
際の室内にこれを取り付けて使用した場合は、音圧レベ
ルの高い範囲がかなり広がってしまう。たとえば、５０
０Ｈｚで、最も音圧の高い点から２ｍ離れた点での音圧
レベルは、図１０では−２８ｄＢであるのに対し、図１
１では−９ｄＢに過ぎない。
【００１１】この理由を模式的に示したものが図１２で
ある。無響室内の壁面は音を反射しないため、音源の指
向性が鋭い場合は、狭い範囲に集中して強い音圧が得ら
れる。それに比べて、実際の室内の壁面は音を反射し、
音波を拡散するために室内の音圧レベルは平均化され、
強い音圧が得られる範囲を限定することが難しい。
ある。無響室内の壁面は音を反射しないため、音源の指
向性が鋭い場合は、狭い範囲に集中して強い音圧が得ら
れる。それに比べて、実際の室内の壁面は音を反射し、
音波を拡散するために室内の音圧レベルは平均化され、
強い音圧が得られる範囲を限定することが難しい。
【００１２】これを解決するには、壁面からの反射波を
あらかじめ考慮した上で、スピーカアレーを構成する各
スピーカユニットに入力する信号の位相・振幅特性を制
御する必要がある。しかし、室内でのスピーカと壁面と
の位置関係や室内の吸音率は個々に異なるため、図８の
ような構成をとった場合、スピーカを設置する個々の室
について最適な制御方法を毎回計算し、フィルタ特性を
その度ごとに変化させる必要があり、汎用性に欠ける問
題がある。
あらかじめ考慮した上で、スピーカアレーを構成する各
スピーカユニットに入力する信号の位相・振幅特性を制
御する必要がある。しかし、室内でのスピーカと壁面と
の位置関係や室内の吸音率は個々に異なるため、図８の
ような構成をとった場合、スピーカを設置する個々の室
について最適な制御方法を毎回計算し、フィルタ特性を
その度ごとに変化させる必要があり、汎用性に欠ける問
題がある。
【００１３】本発明は、上記の問題点を解消し、反射波
を有する実際の室内で指向性スピーカ装置を用いた場合
にも鋭い指向性が得られ、さらにスピーカ装置を使用す
る場所にも関係なく鋭い指向性を得ることを目的として
いる。
を有する実際の室内で指向性スピーカ装置を用いた場合
にも鋭い指向性が得られ、さらにスピーカ装置を使用す
る場所にも関係なく鋭い指向性を得ることを目的として
いる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の指向性制御スピ
ーカ装置は、上記目的を達成するために、線状または面
状に配列された複数個のスピーカユニットからなるスピ
ーカアレーと、線状または面状に配列された複数個のマ
イクロホンからなるマイクロホンアレーと、前記複数個
のスピーカユニットへの入力信号を調節するための複数
個の信号調節手段と、前記複数個のマイクロホンからの
出力信号を取り込み、これに基づいて前記信号調節手段
を制御する制御手段から構成される。
ーカ装置は、上記目的を達成するために、線状または面
状に配列された複数個のスピーカユニットからなるスピ
ーカアレーと、線状または面状に配列された複数個のマ
イクロホンからなるマイクロホンアレーと、前記複数個
のスピーカユニットへの入力信号を調節するための複数
個の信号調節手段と、前記複数個のマイクロホンからの
出力信号を取り込み、これに基づいて前記信号調節手段
を制御する制御手段から構成される。
【００１５】
【作用】上記構成の指向性制御スピーカ装置において、
スピーカアレーから放射された音波は、直接波もしくは
壁面・床面・天井面からの反射波となって、各マイクロ
ホンに到達する。制御手段は、まず各マイクロホンから
の出力信号を取り込み、室内の音圧分布の状態を検知す
る。次に、これに基づいて、所望する音圧分布が得られ
るように信号調節手段の制御方法を求め、信号調節手段
はこれによって制御される。
スピーカアレーから放射された音波は、直接波もしくは
壁面・床面・天井面からの反射波となって、各マイクロ
ホンに到達する。制御手段は、まず各マイクロホンから
の出力信号を取り込み、室内の音圧分布の状態を検知す
る。次に、これに基づいて、所望する音圧分布が得られ
るように信号調節手段の制御方法を求め、信号調節手段
はこれによって制御される。
【００１６】このようなプロセスを経ることにより、壁
面からの反射波を考慮した形で、各スピーカユニットに
入力する信号の位相・振幅特性が制御され、スピーカ装
置を使用する場所に関係なく鋭い指向性を得ることが可
能となる。
面からの反射波を考慮した形で、各スピーカユニットに
入力する信号の位相・振幅特性が制御され、スピーカ装
置を使用する場所に関係なく鋭い指向性を得ることが可
能となる。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。図１は、本発明にかかる第１の実施例
の指向性制御スピーカ装置のブロック図である。図示の
各構成要素の関係と動作を説明すると、信号源１の出力
は、まずローパスフィルタ６およびハイパスフィルタ７
によって帯域分割され、制御の対象となるスピーカユニ
ット（あるいはスピーカユニットの組）ごとに分岐され
る。分岐された信号は、信号レベル減衰器８によってレ
ベルが設定される。各帯域毎にレベルが設定された信号
は、ミキサー９によって制御対象のスピーカユニット
（の組）ごとに混合された後、アンプ１０で増幅を受
け、スピーカアレー１０１内の各スピーカユニット１１
に入力される。信号調節手段１０４は、ローパスフィル
タ６・ハイパスフィルタ７、信号レベル減衰器８、ミキ
サー９、アンプ１０の全体で構成される。
づいて説明する。図１は、本発明にかかる第１の実施例
の指向性制御スピーカ装置のブロック図である。図示の
各構成要素の関係と動作を説明すると、信号源１の出力
は、まずローパスフィルタ６およびハイパスフィルタ７
によって帯域分割され、制御の対象となるスピーカユニ
ット（あるいはスピーカユニットの組）ごとに分岐され
る。分岐された信号は、信号レベル減衰器８によってレ
ベルが設定される。各帯域毎にレベルが設定された信号
は、ミキサー９によって制御対象のスピーカユニット
（の組）ごとに混合された後、アンプ１０で増幅を受
け、スピーカアレー１０１内の各スピーカユニット１１
に入力される。信号調節手段１０４は、ローパスフィル
タ６・ハイパスフィルタ７、信号レベル減衰器８、ミキ
サー９、アンプ１０の全体で構成される。
【００１８】マイクロホン２は、スピーカアレー１０１
から放射された直接波および壁面などからの反射波を集
音し、電気信号に変換する。信号はローパスフィルタ３
およびハイパスフィルタ４によって帯域分割され、レベ
ル設定器制御装置５に入力される。制御手段１０３は、
ローパスフィルタ３、ハイパスフィルタ４、レベル設定
器制御装置５からなる。
から放射された直接波および壁面などからの反射波を集
音し、電気信号に変換する。信号はローパスフィルタ３
およびハイパスフィルタ４によって帯域分割され、レベ
ル設定器制御装置５に入力される。制御手段１０３は、
ローパスフィルタ３、ハイパスフィルタ４、レベル設定
器制御装置５からなる。
【００１９】レベル設定器制御装置５は各マイクロホン
２の帯域分割された信号を受けて、各周波数帯域におけ
る室内の音圧分布を検知する。さらに、検知した音圧分
布に基づいて、所望の音圧分布が得られるように信号レ
ベル減衰器８を設定する。
２の帯域分割された信号を受けて、各周波数帯域におけ
る室内の音圧分布を検知する。さらに、検知した音圧分
布に基づいて、所望の音圧分布が得られるように信号レ
ベル減衰器８を設定する。
【００２０】図２は、本実施例の指向性制御スピーカ装
置を室内で使用する場合の一例を示したものである。ス
ピーカアレー１０１は天井に取り付けられ、またマイク
ロホンアレーは床面に２次元状に配列され、室内の音圧
分布を検知している。
置を室内で使用する場合の一例を示したものである。ス
ピーカアレー１０１は天井に取り付けられ、またマイク
ロホンアレーは床面に２次元状に配列され、室内の音圧
分布を検知している。
【００２１】このような構成により、各周波数帯域にお
いて、壁面からの反射波を考慮した形で、各スピーカユ
ニットに入力する信号のレベルが制御され、スピーカ装
置を使用する場所に関係なく鋭い指向性を得ることが可
能となる。
いて、壁面からの反射波を考慮した形で、各スピーカユ
ニットに入力する信号のレベルが制御され、スピーカ装
置を使用する場所に関係なく鋭い指向性を得ることが可
能となる。
【００２２】なお、上記実施例では、信号をローパスフ
ィルタおよびハイパスフィルタによって２帯域に分割し
た場合について説明したが、これに限らず、信号を３つ
以上の帯域に分割した場合は、より細かな制御が可能と
なる。また、スピーカユニットやマイクロホンの配置に
ついては図示の配置に限定されるものではない。
ィルタおよびハイパスフィルタによって２帯域に分割し
た場合について説明したが、これに限らず、信号を３つ
以上の帯域に分割した場合は、より細かな制御が可能と
なる。また、スピーカユニットやマイクロホンの配置に
ついては図示の配置に限定されるものではない。
【００２３】次に、本発明の第２の実施例の指向性制御
スピーカ装置について、図３を参照しながら説明する。
図３は本実施例の指向性制御スピーカ装置のブロック図
である。図３において、スピーカアレー１０１、マイク
ロホンアレー１０２、および信号調節手段１０４は、第
１の実施例と同様の構成である。
スピーカ装置について、図３を参照しながら説明する。
図３は本実施例の指向性制御スピーカ装置のブロック図
である。図３において、スピーカアレー１０１、マイク
ロホンアレー１０２、および信号調節手段１０４は、第
１の実施例と同様の構成である。
【００２４】マイクロホン２は、直接波・反射波を集音
し電気信号に変換する。信号はローパスフィルタ３およ
びハイパスフィルタ４によって帯域分割され、電圧計１
２は帯域分割された信号の電圧（すなわち、マイクロホ
ンの位置における各帯域毎の音圧値）を測定し、測定値
を計算装置１３に送る。計算装置１３は以下の計算を行
い、各周波数帯域における信号レベル減衰器８の設定値
を算出し、信号レベル減衰器８を設定するとともに設定
値を保存装置１４に保存する。
し電気信号に変換する。信号はローパスフィルタ３およ
びハイパスフィルタ４によって帯域分割され、電圧計１
２は帯域分割された信号の電圧（すなわち、マイクロホ
ンの位置における各帯域毎の音圧値）を測定し、測定値
を計算装置１３に送る。計算装置１３は以下の計算を行
い、各周波数帯域における信号レベル減衰器８の設定値
を算出し、信号レベル減衰器８を設定するとともに設定
値を保存装置１４に保存する。
【００２５】第ｉ番目のマイクロホン（ｉ＝１、・・
・、Ｍ）の位置での実際の音圧をＰｉ、各マイクロホン
についてあらかじめ設定した音圧値をＴｉとする。ま
た、ｋ回目のステップにおける第ｊ番目の信号レベル設
定器（ｊ＝１、・・・Ｎ）の設定値をＸｊ（ｋ）とす
る。ＰｉとＴｉの差の２乗に所定の重み係数Ｗｉを掛け
たものの、ｉについての総和Ｅは（式１）で表される。 ここでＥはＸｊ（ｋ）の関数であるが、ここで一つ前の
ステップｋ−１回目におけるｊ番目の信号レベル設定器
の設定値Ｘｊ（ｋ−１）が保存装置１４に保存されてお
り、これを参照してＥが小さくなるように、新しい設定
値Ｘｊ（ｋ＋１）を算出することができる。これには、
たとえば準ニュートン法のアルゴリズムを用いれば良
い。
・、Ｍ）の位置での実際の音圧をＰｉ、各マイクロホン
についてあらかじめ設定した音圧値をＴｉとする。ま
た、ｋ回目のステップにおける第ｊ番目の信号レベル設
定器（ｊ＝１、・・・Ｎ）の設定値をＸｊ（ｋ）とす
る。ＰｉとＴｉの差の２乗に所定の重み係数Ｗｉを掛け
たものの、ｉについての総和Ｅは（式１）で表される。 ここでＥはＸｊ（ｋ）の関数であるが、ここで一つ前の
ステップｋ−１回目におけるｊ番目の信号レベル設定器
の設定値Ｘｊ（ｋ−１）が保存装置１４に保存されてお
り、これを参照してＥが小さくなるように、新しい設定
値Ｘｊ（ｋ＋１）を算出することができる。これには、
たとえば準ニュートン法のアルゴリズムを用いれば良
い。
【００２６】このステップを繰り返すことによって、信
号レベル設定器の設定値Ｘｊが収束するとともに、Ｅの
値は漸次小さくなり、各周波数帯域における実際の音圧
値が設定値に近づく。したがって、マイクロホンの位置
での設定音圧値Ｔｉを、特定の場所にのみ強い音圧が得
られるように設定すれば、実際の室内においても鋭い指
向性が得られる。
号レベル設定器の設定値Ｘｊが収束するとともに、Ｅの
値は漸次小さくなり、各周波数帯域における実際の音圧
値が設定値に近づく。したがって、マイクロホンの位置
での設定音圧値Ｔｉを、特定の場所にのみ強い音圧が得
られるように設定すれば、実際の室内においても鋭い指
向性が得られる。
【００２７】なお、（式１）の代わりに、（式２）で表
されるような実際の音圧をＰｉ、設定した音圧値をＴｉ
とし、ＰｉとＴｉの差の絶対値に所定の重み係数Ｗｉを
掛けたもののｉについての総和Ｅを用いても同じであ
る。これは（式２）のように表される。 なお、本実施例ではフィルタの出力レベルを読みとるの
に、電圧計を使用しているが、これに限らず、各フィル
タの出力レベルに応じて、上記の演算が行われるような
演算装置を構成すれば良い。
されるような実際の音圧をＰｉ、設定した音圧値をＴｉ
とし、ＰｉとＴｉの差の絶対値に所定の重み係数Ｗｉを
掛けたもののｉについての総和Ｅを用いても同じであ
る。これは（式２）のように表される。 なお、本実施例ではフィルタの出力レベルを読みとるの
に、電圧計を使用しているが、これに限らず、各フィル
タの出力レベルに応じて、上記の演算が行われるような
演算装置を構成すれば良い。
【００２８】次に、本発明の第３の実施例の指向性制御
スピーカ装置について、図４を参照しながら説明する。
図４は第３の実施例の指向性制御スピーカ装置のブロッ
ク図である。信号源１の出力は、Ａ／Ｄ変換器１７でデ
ィジタル信号に変換され、制御の対象となるスピーカユ
ニット（あるいはスピーカユニットの組）ごとに分岐さ
れる。分岐された信号は、ＦＩＲフィルタ１８によって
制御された後、Ｄ／Ａ変換器１９でアナログ信号に変換
され、アンプ１０で増幅を受けて、各スピーカユニット
１１に入力される。信号調節手段１０４は、Ａ／Ｄ変換
器１７、ＦＩＲフィルタ１８、Ｄ／Ａ変換器１９、アン
プ１０の全体で構成される。
スピーカ装置について、図４を参照しながら説明する。
図４は第３の実施例の指向性制御スピーカ装置のブロッ
ク図である。信号源１の出力は、Ａ／Ｄ変換器１７でデ
ィジタル信号に変換され、制御の対象となるスピーカユ
ニット（あるいはスピーカユニットの組）ごとに分岐さ
れる。分岐された信号は、ＦＩＲフィルタ１８によって
制御された後、Ｄ／Ａ変換器１９でアナログ信号に変換
され、アンプ１０で増幅を受けて、各スピーカユニット
１１に入力される。信号調節手段１０４は、Ａ／Ｄ変換
器１７、ＦＩＲフィルタ１８、Ｄ／Ａ変換器１９、アン
プ１０の全体で構成される。
【００２９】マイクロホン２は、スピーカアレー１０１
から放射された直接波および壁面などからの反射波を集
音し、電気信号に変換する。信号はＡ／Ｄ変換器１５に
よってディジタル信号に変換され、ＦＩＲフィルタ制御
装置１６に入力される。制御手段１０３は、Ａ／Ｄ変換
器１５およびＦＩＲフィルタ制御装置１６からなる。
から放射された直接波および壁面などからの反射波を集
音し、電気信号に変換する。信号はＡ／Ｄ変換器１５に
よってディジタル信号に変換され、ＦＩＲフィルタ制御
装置１６に入力される。制御手段１０３は、Ａ／Ｄ変換
器１５およびＦＩＲフィルタ制御装置１６からなる。
【００３０】ＦＩＲフィルタ制御装置１６は各マイクロ
ホンのディジタルに変換された信号を受けて、各周波数
帯域における室内の音圧分布を検知する。さらに、検知
した音圧分布に基づいて、所望の音圧分布が得られるよ
うにＦＩＲフィルタ１８の係数を設定する。
ホンのディジタルに変換された信号を受けて、各周波数
帯域における室内の音圧分布を検知する。さらに、検知
した音圧分布に基づいて、所望の音圧分布が得られるよ
うにＦＩＲフィルタ１８の係数を設定する。
【００３１】上記構成は、制御手段・信号調節手段に、
特にディジタル信号処理を用いた点を除けば第１の実施
例と同じ構成であり、スピーカ装置を使用する場所に関
係なく鋭い指向性を得ることが可能となる。
特にディジタル信号処理を用いた点を除けば第１の実施
例と同じ構成であり、スピーカ装置を使用する場所に関
係なく鋭い指向性を得ることが可能となる。
【００３２】次に、本発明の第４の実施例の指向性制御
スピーカ装置について、図５を参照しながら説明する。
図５は第４の実施例の指向性制御スピーカ装置のブロッ
ク図である。図５において、スピーカアレー１０１、マ
イクロホンアレー１０２、および信号調節手段１０４
は、第３の実施例と同様の構成である。
スピーカ装置について、図５を参照しながら説明する。
図５は第４の実施例の指向性制御スピーカ装置のブロッ
ク図である。図５において、スピーカアレー１０１、マ
イクロホンアレー１０２、および信号調節手段１０４
は、第３の実施例と同様の構成である。
【００３３】マイクロホン２は、直接波・反射波を集音
し電気信号に変換する。信号はＡ／Ｄ変換された後、Ｆ
ＦＴ装置２０によって周波数分析され、その結果を計算
装置２１に送る。計算装置２１は第２の実施例において
計算装置１３が行うものと同様の計算を行い、ＦＩＲフ
ィルタ１８の伝達関数を算出する。その計算結果を逆Ｆ
ＦＴ装置２３に送るとともに、伝達関数値を保存装置２
２に保存する。逆ＦＦＴ装置２３は伝達関数値からＦＩ
Ｒフィルタ１８の係数値を求め、ＦＩＲフィルタ１８を
設定する。
し電気信号に変換する。信号はＡ／Ｄ変換された後、Ｆ
ＦＴ装置２０によって周波数分析され、その結果を計算
装置２１に送る。計算装置２１は第２の実施例において
計算装置１３が行うものと同様の計算を行い、ＦＩＲフ
ィルタ１８の伝達関数を算出する。その計算結果を逆Ｆ
ＦＴ装置２３に送るとともに、伝達関数値を保存装置２
２に保存する。逆ＦＦＴ装置２３は伝達関数値からＦＩ
Ｒフィルタ１８の係数値を求め、ＦＩＲフィルタ１８を
設定する。
【００３４】上記構成は、制御手段・信号調節手段に、
特にディジタル信号処理を用いた点を除けば第２の実施
例と同じ構成であり、スピーカ装置を使用する場所に関
係なく鋭い指向性を得ることが可能となる。さらに、デ
ィジタル信号処理を用いることにより、アナログ信号処
理などでは実現不能なフィルタでも簡単に構成できるた
め、各周波数において緻密で正確な制御ができる。
特にディジタル信号処理を用いた点を除けば第２の実施
例と同じ構成であり、スピーカ装置を使用する場所に関
係なく鋭い指向性を得ることが可能となる。さらに、デ
ィジタル信号処理を用いることにより、アナログ信号処
理などでは実現不能なフィルタでも簡単に構成できるた
め、各周波数において緻密で正確な制御ができる。
【００３５】最後に、本発明の第５の実施例の指向性制
御スピーカ装置について、図６および図７を参照しなが
ら説明する。図６は、第５の実施例の指向性制御スピー
カ装置のブロック図である。図６において、スピーカア
レー１０１、マイクロホンアレー１０２、制御手段１０
３、および信号調節手段１０４は、第１の実施例と同様
の構成である。スピーカアレー１０１とマイクロホンア
レー１０２の間には、サービスエリア内の受聴者の有無
を検出する検出装置１０７が設置されている。
御スピーカ装置について、図６および図７を参照しなが
ら説明する。図６は、第５の実施例の指向性制御スピー
カ装置のブロック図である。図６において、スピーカア
レー１０１、マイクロホンアレー１０２、制御手段１０
３、および信号調節手段１０４は、第１の実施例と同様
の構成である。スピーカアレー１０１とマイクロホンア
レー１０２の間には、サービスエリア内の受聴者の有無
を検出する検出装置１０７が設置されている。
【００３６】検出装置１０７は赤外線源とその受信装置
からなる。赤外線源と受信装置の間に受聴者が立つと、
赤外線が遮られ、受信装置は受聴者の存在を検出する。
図７は、本実施例の指向性制御スピーカ装置を室内で使
用する場合の一例を示したものである。スピーカアレー
１０１は天井に取り付けられ、マイクロホンアレーは床
面に２次元状に配列され、室内の音圧分布を検知してい
る。また検出装置１０７は壁面に設置されている。
からなる。赤外線源と受信装置の間に受聴者が立つと、
赤外線が遮られ、受信装置は受聴者の存在を検出する。
図７は、本実施例の指向性制御スピーカ装置を室内で使
用する場合の一例を示したものである。スピーカアレー
１０１は天井に取り付けられ、マイクロホンアレーは床
面に２次元状に配列され、室内の音圧分布を検知してい
る。また検出装置１０７は壁面に設置されている。
【００３７】検出装置１０７はサービスエリア内の受聴
者の存在を検出すると、レベル設定器制御装置が信号調
節手段１０４の制御方法を変化させる。例えば、複数の
指向性制御スピーカ装置を用いる場合、受聴者が存在す
る場合には指向性を鋭くして音量を上げ、受聴者が存在
しない場合は指向性を広くして音量を下げるようにすれ
ば効果的である。
者の存在を検出すると、レベル設定器制御装置が信号調
節手段１０４の制御方法を変化させる。例えば、複数の
指向性制御スピーカ装置を用いる場合、受聴者が存在す
る場合には指向性を鋭くして音量を上げ、受聴者が存在
しない場合は指向性を広くして音量を下げるようにすれ
ば効果的である。
【００３８】なお、本実施例では検出装置に赤外線源と
その受信装置を用いた場合について説明したが、検出装
置としてはこれに限定されるものではない。たとえば、
内部監視カメラ、焦電センサー、超音波センサーを検出
装置に用いた場合でも、同様の効果が得られる。
その受信装置を用いた場合について説明したが、検出装
置としてはこれに限定されるものではない。たとえば、
内部監視カメラ、焦電センサー、超音波センサーを検出
装置に用いた場合でも、同様の効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】以上の各実施例の説明より明らかなよう
に、本発明は反射波を有する実際の室内で指向性制御ス
ピーカ装置を用いた場合にも鋭い指向性が得られ、さら
にスピーカ装置を使用する場所に関係なく鋭い指向性が
得られるものである。
に、本発明は反射波を有する実際の室内で指向性制御ス
ピーカ装置を用いた場合にも鋭い指向性が得られ、さら
にスピーカ装置を使用する場所に関係なく鋭い指向性が
得られるものである。
【図１】本発明の第１の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
置の構成を示すブロック図
【図２】同指向性制御スピーカ装置の配置を示す斜視図
【図３】本発明の第２の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第３の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第４の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
置の構成を示すブロック図
【図６】本発明の第５の実施例の指向性制御スピーカ装
置の構成を示すブロック図
置の構成を示すブロック図
【図７】同指向性制御スピーカ装置の配置を示す斜視図
【図８】第１の従来例の指向性スピーカ装置の構成を示
すブロック図
すブロック図
【図９】第２の従来例の指向性スピーカ装置の構成を示
す図
す図
【図10】図９の指向性スピーカ装置の無響室における音
圧分布を示す図
圧分布を示す図
【図11】図９の指向性スピーカ装置の室内における音圧
分布を示す図
分布を示す図
【図12】図９の指向性スピーカ装置の作用を示す図
１ 信号源 ２ マイクロホン ３ ローパスフィルタ ４ ハイパスフィルタ ５ レベル設定器制御装置 ６ ローパスフィルタ ７ ハイパスフィルタ ８ 信号レベル減衰器 ９ ミキサー １０ アンプ １１ スピーカユニット １０１ スピーカアレー １０２ マイクロホンアレー １０３ 制御手段 １０４ 信号調節手段
Claims (6)
- 【請求項１】 線状または面状に配列された複数個のス
ピーカユニットからなるスピーカアレーと、線状または
面状に配列された複数個のマイクロホンからなるマイク
ロホンアレーと、 前記複数個のスピーカユニットへの入力信号を調節する
ための信号調節手段、および前記複数個のマイクロホン
からの出力信号を取り込みこれに基づいて前記信号調節
手段を制御する制御手段を具備し、 前記信号調節手段は、信号の周波数帯域を分割する複数
個のフィルタ（Ａ）と、前記フィルタ（Ａ）のそれぞれ
に縦続された複数個の信号レベル減衰器、および前記信
号レベル減衰器からの信号を混合するミキサーであり、 前記制御手段は、前記複数個のマイクロホンにそれぞれ
縦続され前記マイクロホンからの出力信号の周波数帯域
を分割する複数個のフィルタ（Ｂ）の出力電圧値に応じ
て、前記信号レベル減衰器を制御することを特徴とする
指向性制御スピーカ装置。 - 【請求項２】 制御手段は、マイクロホンからの出力信
号の周波数帯域を分割する複数個のフィルタ（Ｂ）と、
前記フィルタ（Ｂ）が接続された演算装置からなり、 演算装置は、前記各フィルタの出力値に応じて信号レベ
ル減衰器の制御値を計算する計算装置と、前記計算装置
の計算結果を一時保存する保存装置からなり、 前記計算装置は、分割された各々の周波数帯域におい
て、前記マイクロホンの位置についてあらかじめ設定し
た音圧値と実際の音圧値との差の絶対値または２乗に、
所定の係数をかけたものの総和を計算し、前記保存装置
に保存された値を参照して前記総和を最小とするよう
に、信号レベル減衰器の制御値を更新して、繰り返し制
御することを特徴とする請求項１に記載の指向性制御ス
ピーカ装置。 - 【請求項３】 線状または面状に配列された複数個のス
ピーカユニットからなるスピーカアレーと、線状または
面状に配列された複数個のマイクロホンからなるマイク
ロホンアレーと、 前記複数個のスピーカユニットへの入力信号を調節する
ための信号調節手段、および前記複数個のマイクロホン
からの出力信号を取り込みこれに基づいて前記信号調節
手段を制御する制御手段を具備し、 前記信号調節手段は、Ａ／Ｄ変換器、および複数個のＦ
ＩＲフィルタと、それに縦続された複数個のＤ／Ａ変換
器であり、 前記制御手段は、前記複数個のマイクロホンにそれぞれ
縦続された複数個のＡ／Ｄ変換器の出力値に応じて、前
記ＦＩＲフィルタの係数を制御することを特徴とする指
向性制御スピーカ装置。 - 【請求項４】 制御手段は、マイクロホンに縦続された
Ａ／Ｄ変換器、および演算装置からなり、 演算装置は、それぞれのＡ／Ｄ変換器に縦続された複数
個のＦＦＴ装置と、前記ＦＦＴ装置の変換結果から所定
の関数値を計算する計算装置と、前記計算装置の計算結
果を一時保存する保存装置、および前記計算装置に接続
された複数個の逆ＦＦＴ装置からなり、 前記計算装置は、各周波数において、前記ＦＦＴ装置の
各々について、あらかじめ設定した値と実際の前記ＦＦ
Ｔ装置の変換結果との差の絶対値または２乗に、所定の
係数をかけたものの総和を求め、前記保存装置に保存さ
れたＦＩＲフィルタの伝達関数値を参照して、前記総和
を最小にするように前記ＦＩＲフィルタの伝達関数値を
更新し、 前記逆ＦＦＴ装置は、各周波数における前記ＦＩＲフィ
ルタの伝達関数値からＦＩＲフィルタの係数を求め、前
記ＦＩＲフィルタを繰り返し制御することを特徴とする
請求項３に記載の指向性制御スピーカ装置。 - 【請求項５】 線状または面状に配列された複数個のス
ピーカユニットからなるスピーカアレーと、線状または
面状に配列された複数個のマイクロホンからなるマイク
ロホンアレーと、 前記複数個のスピーカユニットへの入力信号を調節する
ための信号調節手段と、前記複数個のマイクロホンから
の出力信号を取り込みこれに基づいて前記信号調節手段
を制御する制御手段、 およびあらかじめ設定したサービスエリア内の受聴者の
有無を検出する検出装置を具備し、 受聴者の存在を検出した場合は、前記信号調節手段の制
御方法を変化させることを特徴とする指向性制御スピー
カ装置。 - 【請求項６】 検出装置は赤外線センサー、焦電センサ
ー、監視カメラ、または超音波センサーのいずれかであ
ることを特徴とする請求項５に記載の指向性制御スピー
カ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5225304A JPH0787590A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 指向性制御スピーカ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5225304A JPH0787590A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 指向性制御スピーカ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0787590A true JPH0787590A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16827250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5225304A Pending JPH0787590A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 指向性制御スピーカ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0787590A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005051041A1 (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-02 | Yamaha Corporation | アレースピーカ装置 |
| JP2010011269A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Yamaha Corp | スピーカアレイ装置 |
| JP2012088734A (ja) * | 2011-12-26 | 2012-05-10 | Takenaka Komuten Co Ltd | 騒音低減装置 |
| US8345883B2 (en) | 2003-08-08 | 2013-01-01 | Yamaha Corporation | Audio playback method and apparatus using line array speaker unit |
| WO2013190632A1 (ja) | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Toa株式会社 | スピーカー装置 |
| US8817578B2 (en) | 2008-12-22 | 2014-08-26 | Sony Corporation | Sonic wave output device, voice communication device, sonic wave output method and program |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP5225304A patent/JPH0787590A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8345883B2 (en) | 2003-08-08 | 2013-01-01 | Yamaha Corporation | Audio playback method and apparatus using line array speaker unit |
| WO2005051041A1 (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-02 | Yamaha Corporation | アレースピーカ装置 |
| US8369533B2 (en) | 2003-11-21 | 2013-02-05 | Yamaha Corporation | Array speaker apparatus |
| JP2010011269A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Yamaha Corp | スピーカアレイ装置 |
| US8817578B2 (en) | 2008-12-22 | 2014-08-26 | Sony Corporation | Sonic wave output device, voice communication device, sonic wave output method and program |
| JP2012088734A (ja) * | 2011-12-26 | 2012-05-10 | Takenaka Komuten Co Ltd | 騒音低減装置 |
| WO2013190632A1 (ja) | 2012-06-19 | 2013-12-27 | Toa株式会社 | スピーカー装置 |
| US9565504B2 (en) | 2012-06-19 | 2017-02-07 | Toa Corporation | Speaker device |
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