| 【発明の名称】 |
スピーカシステム |
| 【発明者】 |
【氏名】中村 一啓
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| 【要約】 |
【課題】複数の音響空間それぞれのより広範囲で再生したくない音を抑圧できるスピーカシステムを提供すること。
【構成】スピーカシステムは、第1の音源信号を出力する第1の音源101と、該第1の音源信号とは異なる第2の音源信号を出力する第2の音源102と接続され、第1の音源信号と、第2の音源信号を抑圧する第1の抑圧信号とを加算した第1の加算信号により駆動されるスピーカ112と、第2の音源信号と、第1の音源信号を抑圧する第2の抑圧信号とを加算した第2の加算信号により駆動されるスピーカ113とを備える。スピーカ112およびスピーカ113は、それぞれの中心軸が略同一軸線上にあるよう互いに背向して近接する位置に配置される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 第1の音源信号を出力する第1の音源と、該第1の音源信号とは異なる第2の音源信号を出力する第2の音源と接続されたスピーカシステムであって、 前記スピーカシステムは、 前記第1の音源信号と、前記第2の音源信号を抑圧する第1の抑圧信号とを加算した第1の加算信号により駆動される第1のスピーカと、 前記第2の音源信号と、前記第1の音源信号を抑圧する第2の抑圧信号とを加算した第2の加算信号により駆動される第2のスピーカとを備え、 前記第1及び第2のスピーカは、各中心軸が略同一軸線上にあるよう互いに背向して近接する位置に配置される、スピーカシステム。 【請求項2】 前記スピーカシステムは、 前記第1の音源から出力された第1の音源信号をフィルタリング処理して、前記第2の抑圧信号を生成する第1のフィルタと、 前記第2の音源から出力された第2の音源信号をフィルタリング処理して、前記第1の抑圧信号を生成する第2のフィルタと、 前記第1の音源から出力された第1の音源信号と、前記第2のフィルタから出力された第1の抑圧信号とを加算して、前記第1の加算信号を生成する第1の加算器と、 前記第2の音源から出力された第2の音源信号と、前記第1のフィルタから出力された第2の抑圧信号とを加算して、前記第2の加算信号を生成する第2の加算器とをさらに備える、請求項1に記載のスピーカシステム。 【請求項3】 前記スピーカシステムは、 中心軸が前記第2のスピーカの中心軸と平行になるよう前記第1のスピーカに対向して配置され、前記第1の音源信号により駆動される第3のスピーカと、 中心軸が前記第1のスピーカの中心軸と平行になるよう前記第2のスピーカに対向して配置され、前記第2の音源信号により駆動される第4のスピーカとをさらに備え、 前記第1のフィルタは、前記第1の音源信号をフィルタリング処理して、前記第1のスピーカ及び前記第3のスピーカから出力される音を抑圧するための第2の抑圧信号を生成し、 前記第2のフィルタは、前記第2の音源信号をフィルタリング処理して、前記第2のスピーカ及び前記第4のスピーカから出力される音を抑圧するための第1の抑圧信号を生成する、請求項2に記載のスピーカシステム。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】 【0001】 本発明は、異なる複数の音源信号を再生するスピーカシステムに関する。 【背景技術】 【0002】 従来のスピーカシステムは、例えば図5に示すように、第1の音源501と、第2の音源502と、適応フィルタ503、504、505及び506と、加算器507、508、509及び510と、スピーカ512、513、514及び515と、マイク516及び517とで構成されている。図5において、第1の音源501のLch信号は、加算器507を経てスピーカ512から、第1の音源501のRch信号は、加算器508を経てスピーカ513から車室内に音としてそれぞれ出力される。第2の音源502のLch信号は、加算器509を経てスピーカ514から、第2の音源502のRch信号は加算器510を経てスピーカ515から車室内に音としてそれぞれ出力される。スピーカ512、513、514及び515から出力された音の位相及び振幅は、車室内の伝達関数によってそれぞれ変えられ、位相及び振幅が変化した各音はマイク516または517に入力される。 【0003】 加算器507のもう一方の入力は、第2の音源502のLch信号を入力とした適応フィルタ503の出力で、加算器508のもう一方の入力は、第2の音源502のRch信号を入力とした適応フィルタ504の出力である。加算器509のもう一方の入力は、第1の音源501のLch信号を入力とした適応フィルタ505の出力で、加算器510のもう一方の入力は第1の音源501のRch信号を入力とした適応フィルタ506の出力である。適応フィルタ503及び504の係数は、マイク516の出力信号に応じて更新される。同様に、適応フィルタ505及び506の係数は、マイク517の出力信号に応じて更新される。 【0004】 適応フィルタ503の係数は、以下のようにして更新される。第2の音源502のLchの信号をX、マイク516の出力信号をE、スピーカ512とマイク516の間の伝達関数行列をC11、スピーカ514とマイク516の間の伝達関数行列をC12、適応フィルタ503の伝達関数行列をWとすると、出力信号Eは、次式(1)で表される。 【0005】 E=C11・W・X+C12・X … (1) このマイク516の出力信号Eが最小になるように、適応フィルタ503の係数は更新される。更新式は、よく知られたFiltered−x LMSアルゴリズムによると、次式(2)で表される。 【0006】 Wn+1=Wn−μ・E・C11・X … (2) ただし、Wの添え字nは時刻を表し、μは係数更新の大きさを表す収束係数である。適応フィルタ504、505及び506の各係数も同様に更新される。 【0007】 適応フィルタ503及び504が収束したときには、スピーカ514及び515から出力された音(第2の音源502の信号に基づくもの)は、マイク516の地点で、スピーカ512及び513から出力された音(適応フィルタ503及び504の信号に基づくもの)によってそれぞれ打ち消される。同様に、適応フィルタ505及び506が収束したときには、スピーカ512及び513から出力された音(第1の音源501の信号に基づくもの)は、マイク517の地点で、スピーカ514及び515から出力された音(適応フィルタ505及び506の信号に基づくもの)によってそれぞれ抑圧される。このように、マイク516の地点では第1の音源501の信号のみに基づく音が聴者に聞こえるようになり、マイク517の地点では第2の音源502の信号のみに基づく音が聴者に聞こえるようになる(例えば、特許文献1参照)。 【特許文献1】特開平5−308698号公報 【発明の開示】 【発明が解決しようとする課題】 【0008】 しかしながら、従来のスピーカシステムにおいては、各マイク516及び517の近傍以外で、上記の抑圧性能を得ることはできないという課題があった。具体例を挙げると、スピーカ512及び514は互いに離れた位置に設置されるため、スピーカ512からマイク516に到達する音の波面と、スピーカ514からマイク516に到達する音の波面とは互いに平行にならない。よって、マイク516から離れた位置になるほど、スピーカ512から出力される音に含まれる適応フィルタ503の出力が、スピーカ514から出力される音(第2の音源)を打ち消す効果は弱まる。 【0009】 それ故に、本発明は、より広範囲で再生したくない音源信号を抑圧できるスピーカシステムを提供することを目的とする。 【課題を解決するための手段】 【0010】 本発明のスピーカシステムは、第1の音源信号を出力する第1の音源と、該第1の音源信号とは異なる第2の音源信号を出力する第2の音源と接続されたスピーカシステムであって、スピーカシステムは、第1の音源信号と、第2の音源信号を抑圧する第1の抑圧信号とを加算した第1の加算信号により駆動される第1のスピーカと、第2の音源信号と、第1の音源信号を抑圧する第2の抑圧信号とを加算した第2の加算信号により駆動される第2のスピーカとを備え、第1及び第2のスピーカは、各中心軸が略同一軸線上にあるよう互いに背向して近接する位置に配置される。 【発明の効果】 【0011】 本発明によれば、第1のスピーカから出力される第1の抑圧信号が第2のスピーカから出力される第2の音源信号を抑圧するため、第1のスピーカの音響空間に居る聴者には、第1の音源信号に基づく音が聴こえる。同様に、第2のスピーカの音響空間に居る聴者には、第2の音源信号に基づく音が聴こえる。また、第1及び第2のスピーカは、各中心軸が略同一軸線上にあるよう互いに背向して近接する位置に配置されるため、他方のスピーカから出力される音源信号をより広範囲にわたって抑圧することができる。 【発明を実施するための最良の形態】 【0012】 以下、本発明の実施の形態のスピーカシステムについて、図面を用いて説明する。 【0013】 本発明の第1の実施の形態のスピーカシステムを図1に示す。 【0014】 図1において、スピーカシステムは、車両V内に設置され、第1の音源101、第2の音源102と接続され、信号処理回路111と、第1のスピーカ112、第2のスピーカ113、第3のスピーカ114及び第4のスピーカ115とを備える。 【0015】 第1の音源101は、例えば車内空間の前席側である第1の音響空間A1で再生される第1の音を表す第1の音源信号を生成し出力する。第1の音源信号は、具体的には、左チャンネル用の信号(以下、第1の音源信号(L)という)及び右チャンネル用の信号(以下、第1の音源信号(R)という)から構成される。第1の音源信号(L)は、2分岐され、後述する制御フィルタ103及び加算器107の両方に与えられる。第1の音源信号(R)は、2分岐され、後述する制御フィルタ105及び加算器109の両方に与えられる。 【0016】 第2の音源102は、第2の音響空間A2で再生される第2の音を表す第2の音源信号を生成し出力する。第2の音響空間A2は、例えば、車内空間の後席側であって、模式的には、図1に示すように、第1の音響空間A1と隣接する。また、第2の音源信号は、具体的には、左チャンネル用の信号(以下、第2の音源信号(L)という)及び右チャンネル用の信号(以下、第2の音源信号(R)という)から構成される。第2の音源信号(L)は、2分岐され、後述する制御フィルタ104及び加算器108の両方に与えられる。第2の音源信号(R)は、2分岐され、後述する制御フィルタ106及び加算器110の両方に与えられる。 【0017】 信号処理回路111は、制御フィルタ103−106と、加算器107−110と、スピーカ112−115とを備える。 【0018】 制御フィルタ104は、入力された第2の音源信号(L)から、第2の音源信号(L)を抑圧する信号(以下、第1の抑圧信号(L)という)を生成する。制御フィルタ106は、入力された第2の音源信号(R)から、第2の音源信号(R)を抑圧する信号(以下、第1の抑圧信号(R)という)を生成する。 【0019】 制御フィルタ103は、入力された第1の音源信号(L)から、第1の音源信号(L)を抑圧するための信号(以下、第2の抑圧信号(L)という)を生成する。制御フィルタ105は、入力された第1の音源信号(R)から、第1の音源信号(R)を抑圧するための信号(以下、第2の抑圧信号(R)という)を生成する。 【0020】 加算器107は、第1の音源信号(L)と、第1の抑圧信号(L)とを加算して、第1の音源101のLch側について第1の加算信号(L)を生成し、スピーカ112に出力する。加算器109は、第1の音源信号(R)と、第1の抑圧信号(R)とを加算して、第1の音源101のRch側について第1の加算信号(R)を生成し、スピーカ114に出力する。 【0021】 加算器108は、第2の音源信号(L)と、第2の抑圧信号(L)とを加算して、第2の音源102のLch側について第2の加算信号(L)を生成し、スピーカ113に出力する。加算器110は、第2の音源信号(R)と、第2の抑圧信号(R)とを加算して、第2の音源102のRch側について第2の加算信号(R)を生成し、スピーカ115に出力する。 【0022】 スピーカ112−115は、第1の音響空間A1及び第2の音響空間A2のほぼ境界B上の位置に配置される。具体的には、スピーカ112及び113は、境界Bの近傍で、それぞれの中心軸が略同一軸線上にあるよう互いに背向して近接する位置に配置される。スピーカ114及び115は、境界Bの近傍で、それぞれの中心軸が略同一軸線上にあるよう互いに背向して近接する位置に配置される。ここで、スピーカ112及び113の間の距離と、スピーカ114及び115の間の距離とは、本実施形態の効果を奏するためには、互いに等しく、30cm以下であることが好ましい。 【0023】 また、スピーカ112及び114は、第1の音響空間A1に音を出力するために、それぞれの中心軸が第1の音響空間A1に向けられ、スピーカ113及び115は、第2の音響空間A2に音を出力するために、それぞれの中心軸が第2の音響空間A2に向けられていることが好ましい。 【0024】 上記のように配置されたスピーカ112は、入力された第1の加算信号(L)により駆動され、第1の音源信号(L)及び第1の抑圧信号(L)が表す音を、第1の音響空間A1に出力する。スピーカ114は、入力された第1の加算信号(R)により駆動され、第1の音源信号(R)及び第1の抑圧信号(R)が表す音を、第1の音響空間A1に出力する。スピーカ113は、入力された第2の加算信号(L)により駆動され、第2の音源信号(L)及び第2の抑圧信号(L)が表す音を、第2の音響空間A2に出力する。スピーカ115は、入力された第2の加算信号(R)により駆動され、第2の音源信号(R)及び第2の抑圧信号(R)が表す音を、第2の音響空間A2に出力する。 【0025】 ここで、制御フィルタ103−106での処理について、これらを代表して制御フィルタ104の処理について詳細に説明する。制御フィルタ104は、「背景技術」の欄において、従来のスピーカシステムの動作で説明したようなFiltered−x LMSアルゴリズムなどを用いて、スピーカ113から第1の音響空間A1に向かう音(つまり、第2の音源信号(L)に基づく音)を抑圧するための第1の抑圧信号(L)を生成するように決定された係数を、固定の係数として用いるよう設計される。 【0026】 図2は、制御フィルタ104を設計するときの車室内におけるスピーカ112及び113と、制御点204の位置関係を示す模式図である。制御点204には、設計のためにマイクが設置されているものとする。 【0027】 図2において、スピーカ112及び制御点204間の伝達関数行列はC11と、スピーカ113と制御点204との間の伝達関数行列はC12と示されている。この場合、制御フィルタ104の係数w2は、次式(3)で表される。 【0028】 w2=−C12/C11 … (3) 他のフィルタ103、105及び106の各係数も、上述と同様にして決定される。 【0029】 このようにして、制御フィルタ103−106の各係数が設計時に決定されることにより、本実施の形態のスピーカシステムは、係数決定のためのマイクを動作時に必要とせずに、設置される空間の環境に適した制御フィルタを備えることができる。 【0030】 以上のように設計された制御フィルタ104によって生成された第1の抑圧信号に基づいて、スピーカ112から音が出力されて、スピーカ113から出力される音のうち第2の音源信号(L)に基づく音を抑圧する。また、スピーカ112及び113はほぼ同位置に設置されるため、制御点204のごく近傍だけでなく、第1の音響空間A1の広い範囲にわたって上記の抑圧効果が得られる。 【0031】 より具体的に説明すると、第1の音源信号(L)を再生するスピーカ112は、スピーカ112の中心軸が第1の音響空間A1の方向を向くように設置されている。第2の音源信号(L)を再生するスピーカ113は、スピーカ113の中心軸が第2の音響空間A2の方向を向くように設置されている。また、各スピーカ112及び113は、第1の音響空間A1と第2の音響空間A2との境界B上のほぼ同位置に設置されている。 【0032】 上記のような設置状態で、第2の音源信号(L)に基づく音は、スピーカ113から再生され、伝達関数行列C12により、その振幅及び位相が変えられた後、制御点204に到達する。また、スピーカ112から再生される第1の抑圧信号(L)に基づく音については、制御点204に到達するまでに伝達関数行列C11により振幅及び位相が変えられる。 【0033】 スピーカ112及び113は、図2に示すように、制御点204からみて、ほぼ同一方向でほぼ同位置に設置されており、第1の抑圧信号(L)は、第2の音源信号(L)を係数w2の制御フィルタ104で処理することにより生成されるため、スピーカ113から再生された第2の音源信号(L)に基づく音の波面と、スピーカ112から再生された第1の抑圧信号(L)の音の波面とは、スピーカ113から制御点204に至るまでの間、ほぼ平行となり、第2の音源信号(L)に基づく音は、第1の抑圧信号(L)に基づく音により抑圧される。そのため、第1の音響空間A1に居る聴者には、第2の音源信号(L)に基づく音が聴こえなくなる。このように、本実施形態によれば、制御点204の近傍だけでなく、第1の音響空間A1の広範囲で第2の音源信号(L)に基づく音は抑圧される。なお、他のスピーカにおいても、同様の抑圧効果は得られる。 【0034】 なお、制御フィルタ104は、「背景技術」の欄で説明した適応フィルタとしても良い。 【0035】 また、以上の実施形態では、車内空間は前席側と後席側とに分割されるとして説明したが、これに限らず、車内空間は車両の左側と右側とに分割されても構わない。つまり、第1の音響空間A1及び第2の音響空間A2の境界Bは、車両Vの縦中心線を含む鉛直面であっても構わない。 【0036】 次に、本発明の第2の実施の形態のスピーカシステムを図3に示す。 【0037】 図3において、スピーカシステムは、図1に示すスピーカシステムに加えてスピーカ301−304を備える点と、制御フィルタ103−106の係数が異なる点とで相違する。その他について、両スピーカシステムに相違点は無いので、図3において、図1に相当する構成には同一の参照番号を付け、それぞれの説明を省略する。 【0038】 スピーカ301及び303は、前述の第1の音響空間A1にそれぞれの中心軸が向くように配置され、該第1の音響空間A1において中心軸がスピーカ113及び115の中心軸と平行でかつスピーカ112及び114にそれぞれ対向するように設置される。 【0039】 スピーカ302及び304は、前述の第2の音響空間A2にそれぞれの中心軸が向くように配置され、該第2の音響空間A2において中心軸がスピーカ112及び114と中心軸が平行でかつスピーカ113及び115にそれぞれ対向するように設置される。 【0040】 以上のように配置されるスピーカ301及び303は、第1の音源信号(L)及び第1の音源信号(R)を再生し、スピーカ302及び304は、第2の音源信号(L)及び第2の音源信号(R)を再生する。 【0041】 次に、図4を参照して、制御フィルタ103−106の処理について、代表的に制御フィルタ104の処理を詳細に説明する。図4は、制御フィルタ104を設計するときの車室内におけるスピーカ112、113及び302と、制御点401の位置関係を示す模式図である。制御点401には、設計のためにマイクが設置されているものとする。 【0042】 図4において、スピーカ112と制御点401との間の伝達関数行列はC11とし、スピーカ113と制御点401との間の伝達関数行列はC12とし、スピーカ302と制御点401との間の伝達関数行列はC13とする。この場合、制御フィルタ104の係数w2は、次式(4)で表される。 【0043】 w2=−(C12+C13)/C11 … (4) 他のフィルタ103、105及び106の係数も、上述と同様にして決定される。 【0044】 以上のように設計された制御フィルタ104によって生成された第1の抑圧信号(L)に基づく音は、スピーカ112から出力され、スピーカ113及び302から出力される音のうち第2の音源信号(L)基づく音を抑圧する。また、スピーカ112及び113はほぼ同位置にそれぞれ設置されるとともに、スピーカ302の中心軸がスピーカ112の中心軸と平行かつ対向するので、第2の音源信号(L)に基づく音の波面と第1の抑圧信号(L)に基づく音の波面とが平行になって放射されるため、制御点401のごく近傍だけでなく、第1の音響空間A1の広い範囲にわたって、上記の抑圧効果は得られる。 【0045】 より具体的に説明すると、第1の抑圧信号(L)に基づく音を再生するスピーカ112は、スピーカ112の中心軸が第1の音響空間A1の方向を向くように設置されている。第2の音源信号(L)に基づく音を再生するスピーカ113及び302は、それぞれの中心軸が第2の音響空間A2の方向を向くように設置されている。また、各スピーカ112及び113は、第1の音響空間A1と第2の音響空間A2の境界B上のほぼ同位置に背向して設置されている。また、スピーカ302は、スピーカ302の中心軸がスピーカ112の中心軸と平行になるようスピーカ113に対向して設置されている。 【0046】 上記のような設置状態で、第2の音源信号(L)に基づく音は、スピーカ113及び302から再生され、伝達関数行列C12及びC13より、その振幅及び位相がそれぞれ変えられた後、制御点401に到達する。また、スピーカ112から再生される第1の抑圧信号(L)に基づく音については、制御点401に到達するまでに伝達関数行列C11により振幅及び位相が変えられる。 【0047】 スピーカ112及び113は、図4に示すように、ほぼ同位置に背向して設置されており、また、スピーカ302は、スピーカ302の中心軸がスピーカ112の中心軸と平行になり、かつスピーカ113に対向して設置される。また、第1の抑圧信号(L)は、第2の音源信号(L)を係数w2の制御フィルタ104で処理することにより生成されるため、スピーカ113及び302からの第2の音源信号(L)に基づく各音の合成波と、第1の抑圧信号(L)に基づく音は、第1の音響空間A1においてほぼ平行になって放射され、第2の音源信号(L)に基づく音は第1の抑圧信号(L)に基づく音によりほぼ抑圧される。そのため、第1の音響空間A1に居る聴者には、第2の音源信号(L)に基づく音がほぼ聴こえなくなる。このように、本実施形態によれば、制御フィルタの係数を算出した制御点401の近傍だけでなく、第1の音響空間A1の広範囲で第2の音源信号(L)に基づく音は抑圧される。なお、他のスピーカについても、同様の抑圧効果は得られる。 【産業上の利用可能性】 【0048】 以上のように、本発明に係るスピーカシステムは、複数の音響空間それぞれの広い範囲で再生したくない音源信号を抑圧できるという効果を有する車載用のスピーカシステム等として有用である。 【図面の簡単な説明】 【0049】 【図1】本発明の第1の実施形態に係るスピーカシステムのブロック図 【図2】図1のスピーカシステムにおける制御フィルタ104の設計のための模式図 【図3】本発明の第2の実施形態におけるスピーカシステムのブロック図 【図4】図3のスピーカシステムにおける制御フィルタ104の設計のための模式図 【図5】従来のスピーカシステムのブロック図 【符号の説明】 【0050】 101 第1の音源 102 第2の音源 103−106 制御フィルタ 107−110 加算器 112−115、301−304 スピーカ
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| 【出願人】 |
【識別番号】000005821 【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成18年6月27日(2006.6.27) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100072604 【弁理士】 【氏名又は名称】有我 軍一郎
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| 【公開番号】 |
特開2008−10941(P2008−10941A) |
| 【公開日】 |
平成20年1月17日(2008.1.17) |
| 【出願番号】 |
特願2006−176600(P2006−176600) |
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