扬声器阵列装置以及用于设置扬声器阵列装置的声束的方法

文档序号:7947548
专利名称:扬声器阵列装置以及用于设置扬声器阵列装置的声束的方法
技术领域
本发明涉及一种输出多个声束以再现环绕立体声的扬声器阵列装置,特别涉及一种安装位置具有高自由度的扬声器阵列装置,以便能够容易地设置该声束。
背景技术
在背景技术中,已经有人提出一种技术,在该技术中通过使用由布置在一个矩阵中的多个扬声器组成的扬声器阵列来形成多个声束,这样来控制音频信号传播的方向性(例如,参见专利文件1)。通过使用这项技术,不必像在背景技术的环绕立体声系统中那样在使用者(收听者)周围安装多个扬声器,而是可以从一面板似的扬声器阵列输出多个声束来再现环绕立体声。
图12是安装有专利文件1中公开的装有扬声器装置房间的透视图。图12示出了具有构成了5.1ch环绕立体声系统的扬声器阵列的扬声器装置的例子的示图。在此,在下面的描述中,在5.1ch环绕立体声系统中,将前置左声道称为L(左)ch,将前置右声道称为R(右)ch,将中置声道称为C(中)ch,将后置左声道称为SL(左环绕)ch,将后置右声道称为SR(右环绕)ch,以及将亚低音扬声器称为LFE(低频效果)ch。
图12所示的扬声器装置213具有几百个放置在一个面板内的预定阵列中的扬声器单元。当环绕立体声从每一扬声器单元每一声道输出时,该扬声器装置213调节定时,以便发出束状的环绕立体声。该扬声器装置213延迟并控制这些声束,使得这些声束在空间中所希望一点上有一焦点。每一声道中的声音被天花板或墙壁反射,从而形成了一朝着墙壁的声源。这样,就再现出多声道的音场。如图12所示,视频装置212安装在靠近房间墙壁220中央部分并在使用者U前面的位置,放置在视频装置212下面的该扬声器装置213像中置扬声器(C)和低音补偿亚低音扬声器(LEF)那样直接将声音输出到使用者。另外,该扬声器装置213使得使用者U左右侧墙壁221和222反射声束,以便形成虚拟的Rch扬声器214和虚拟的Lch扬声器215。此外,该扬声器装置213使得使用者U左右侧墙壁221和222和使用者U后面墙壁223反射声束,从而在使用者U后面左右侧形成虚拟的SRch扬声器216和虚拟的SLch扬声器217。以这种方式,在使用扬声器阵列的环绕立体声系统中,来自各个声道的音频信号经延迟和控制而形成声束,并且这些形成声束的声音被墙壁反射,从而形成多个声源。这样,可以获得环绕立体声感觉,好像使用者U的周围安装了多个扬声器。
专利文件1JP-T-2003-510924,该文件结合在本申请中作为参考。
当安装了背景技术中的扬声器阵列装置时,有关使用者收听位置、以及作为有关安装环境形状的信息的房间宽度、深度以及高度的信息被给予该扬声器阵列装置。这样,可以自动计算声束角度,从而对声束进行设置。当未在该扬声器阵列装置中提供这样的设置功能时,专业人士在收听位置收听来自该扬声器阵列装置的再现声音的同时手动调节声束角度。
然而,在前一种方法情况下,存在这样的问题,即,对该扬声器阵列装置要被安装到的房间的形状和安装位置存在限制。即,除非安装该扬声器阵列装置的房间具有诸如图12所示的长方体或立方体之类的理想形状,并且该扬声器阵列装置安装于满足可计算条件的位置和方向上,否则不能得到正确的声束角度。基于此原因,在特殊形状的房间或布置有大型家具的房间里不能自动设置该扬声器阵列装置的声束。因此,出现了只能手动调节该声束角度的情况。
另一方面,在后一种方法情况下,大部分声束的调节依靠设置人员的主观性。因此,收听环境中易于出现个体差异,并且设置操作需要知识和经验。基于此原因,专业地调节该声束角度的专业人士通常进行如上所述的声束调节。因此,已经出现使用者很难调节声束角度的问题。
因此,本发明的一个目的是提供一种扬声器阵列装置,其中,该扬声器阵列装置具有很高的安装自由度,从而使用者可容易地设置声束,并提供了一种设置该扬声器阵列装置声束的方法。

发明内容
本发明具有作为解决上述问题的手段的以下配置。
(1)一种扬声器阵列装置,包括具有多个基于测试音频信号输出声束的扬声器的扬声器阵列;用所述声束进行扫描的测试声音扫描部;麦克风,放置在收听位置,并且用于采集测试声音,所述测试声音包括直达声音和从该扬声器阵列输出的声束的反射声音;存储部,其用于存储麦克风采集到的测试声音的信号电平,并且存储与该测试声音对应的声束输出的扫描角度;选择部,其基于存储在该存储部中的测试声音的信号电平来选择信号电平的多个峰值;以及声束设置部,其用于把所选的多个峰值的扫描角度设置为声束输出角度,该声束输出角度是分别输出多个声道环绕立体声的声道的声束的角度。
该扬声器阵列的多个扬声器被置于一个矩阵或多行中。
该扬声器阵列装置包括信号处理部,该信号处理部用于将从外部输入的音频信号分配到扬声器阵列的全部或部分扬声器,并用于控制从这些扬声器输出声音的输出定时,从而从该扬声器阵列输出声束。
在背景技术的扬声器阵列装置中,为了再现环绕立体声,在安装该装置后,专业人士需要在再现声音的同时调节方向以输出各个声道的声束。这会导致成本增加。在该配置中,当该扬声器阵列装置安装在房间中时,将麦克风置于使用者的收听位置。测试声音的声束从该扬声器阵列输出,同时自动转动(扫描)。在此情况下,这些声束被麦克风采集。根据从该扬声器阵列直接输出到麦克风的测试声音或者从房间墙壁反射到麦克风的测试声音来检测信号电平的峰值。因此,为了在收听位置再现最佳的环绕立体声,在短时间内能容易地检测房间墙壁的位置,在该位置上,从该阵列扬声器输出的声束应被反射以便能够最佳地再现多声道音频信号。另外,检测到峰值的角度被设置为在多声道音频信号的各个声道中声束应被输出的角度。这样,不管安装该扬声器阵列装置的房间的形状、家具的布局等等,在安装该扬声器阵列装置后,使用者可容易地对再现多声道环绕立体声进行设置。
(2)该声束设置部把测试声音的信号电平最高位置峰值的扫描角度设置为该多声道环绕立体声中置声道的声束输出角度。
通常,不管安装该扬声器阵列装置的房间的形状,扬声器阵列向收听位置输出的直达声音被设为多声道环绕立体声中置声道的声束。该直达声音的信号电平高于墙壁反射声束的信号电平。在从该扬声器阵列装置输出的声音中,该直达声音具有最高的信号电平。因此,如果从存储在存储部的测试音频信号的信号电平中选择最高峰值,则可以容易地检测出被设为中置声道输出角度的峰值。当确定了该中置声道声束的输出角度时,也就能够确定使用者的左右侧。这样,根据该输出角度,可以容易地设置其他声道的输出角度。
(3)当从存储在存储部中的测试声音的信号电平中选择的峰值数目小于该多声道环绕立体声的声道数目时,该声束设置部把所选峰值的扫描角度设置为多声道环绕立体声的一个声道或多个声道的声束输出角度,并且把除了设置了声束输出角度的声道之外的声道的声音设置为要被输出以直接传播到收听位置的直达声音。
在这种配置中,当从该测试声音信号的信号电平中选择的峰值数目小于该多声道环绕立体声的声道数目时,可以进行设置以使该多声道环绕立体声的所有声道都被输出为声束。因此,这样设置可使不用任何墙壁的反射就直接传播到收听位置的直达声音被输出为除了已经设置了声束输出角度的那些声道以外的声道。例如,在5.1ch环绕立体声情况下,假定检测到三个峰值。这种情况下,这样设置,即,最高峰值被设为中置声道的声束输出角度,其他峰值被设为环绕立体声声道的声束输出角度,同时直达声音作为前置声道输出。这样,即使由于该扬声器阵列装置的安装位置、房间的形状、家具的布局等原因导致有些声道不能被输出为声束,根据这个情况也可以适当地对再现该多声道环绕立体声进行设置。
(4)该扬声器阵列装置包括信息提供部,当该声束设置部所设置的多声道环绕立体声中置声道的声束输出角度以不小于预定角度的角度从垂直于该扬声器阵列正面的方向移动时,所述信息提供部至少提供提示使用者改变收听位置或提示使用者改变声音再现方法的信息。
假定该多声道环绕立体声中置声道的声束输出角度以不小于预定角度的角度从垂直于该扬声器阵列正面的方向移动。在此情况下,如果该环绕立体声是以分别设为声束输出角度的峰值来再现的话,则该环绕立体声将会失衡。在这种配置中,该信息提供部至少给使用者提供信息以提示使用者改变收听位置或提示使用者改变声音再现方法。因此,在上述情况下,可以改变设置,从而以平衡方式再现该环绕立体声。
(5)当针对多个声道分别设置的输出角度对于中置声道的声束输出角度是不对称的时,该声束设置部使用指向多个方向的声束来形成多个声道之一的信号定位作为幻象,从而形成对称的音场。
假定中置声道一侧的峰值数目与另一侧的一样,但是检测到的峰值角度是不对称的。在此情况下,如果该环绕立体声按照原样再现,则该环绕立体声将会失衡。因此,这种配置中,当多个声道中的声音平衡不好时,指向多个方向的声束被输出为一对声道中的一个声道的信号,这样,来自不同方向的多个同样音频信号可在根据不同方向中间的信号的功率而内部划分的方向上形成虚拟的幻象声源。因此,即使多个音频信号如上所述来自不同的方向,收听者也不能把这些信号识别为单独的信号,而是只能把它们识别为来自该幻象的一个音频信号。这样,当调节该幻象使之形成在与另一声道的信号对称的位置上时,可以以平衡方式再现该环绕立体声。
(6)该扬声器阵列装置还包括一输入部,用于接受该扬声器阵列装置主体安装位置信息的输入;其中,根据该主体的安装位置信息,该声束设置部从存储在所述存储部中的测试声音的信号电平中选择多个峰值。
当来自该扬声器阵列装置测试音频信号的声束转动时,通常能够获得其特性根据该扬声器阵列装置安装在房间中的位置而发生改变的测试音频信号。然而,存在有这样的情况,即,尽管该扬声器阵列装置安装在房间的不同位置,但是可以获得具有几乎相同特点的测试音频信号。这种情况下,不能适当地设置多声道环绕立体声各个声道的声束输出角度。在这种配置中,根据输入部收到的该装置主体的安装位置信息来选择多个峰值。因此,不用担心上述问题发生,而可以根据该扬声器阵列装置的安装位置来设置该声束的最佳输出角度。
(7)该测试声音扫描部用在声束扫描范围中心具有最大值的包络来调制该测试声音的信号电平。
在这种配置中,用几乎在声束扫描范围中心具有最大值的包络来调制信号电平。当该扬声器阵列装置的收听位置几乎被置于该声束扫描范围中心时,可容易地检测出要被设为中置声道输出角度的峰值。当确定了中置声道声束的输出角度时,可确定使用者的左和右。这样,根据该输出角度,可容易的设置其他声道的输出角度。
(8)该扬声器阵列根据不具相关性的测试音频信号并限于可形成声束的频带内来输出声束。
在这种配置中,该扬声器阵列装置输出这样的声音,该声音限于可由该扬声器阵列形成声束的频带内,并且不具有周期性和相关性,就好像它们是噪声。因此,该声束可在希望的范围内转动。即使未被反射的声束与一被墙壁等反射的声束重叠,也不用担心会发生干涉,而可以安全地采集测试声音。
(9)一种用于设置扬声器阵列装置中的声束的方法,包括步骤根据测试音频信号来从具有多个扬声器的扬声器阵列输出声束;用这些声束进行扫描;在收听位置采集包括直达声音和从该扬声器阵列输出的声束的反射声音的测试声音;存储在所述声音采集步骤中所采集的测试声音的信号电平,并存储与该测试声音对应的声束所要输出的扫描角度,从而使该信号电平与该扫描角度相关联;根据所存储的测试声音的信号来选择该信号电平的多个峰值;以及设置在选择步骤中所选择的多个峰值的扫描角度,作为声束输出角度,所述声束输出角度是多声道环绕立体声声道的声束应被输出的角度。
(10)在声束设置步骤中,测试声音的信号电平为最高时的峰值的扫描角度被设为多声道环绕立体声中置声道的声束输出角度。
(11)在声束设置步骤中,当从存储的测试声音的信号电平中选择的峰值数目小于该多声道环绕立体声的声道数目时,把所选峰值的扫描角度设为多声道环绕立体声的一个或多个声道的声束输出角度,同时把除了设置了声束输出角度的声道以外的声道的声音设为要被输出来直接传播到收听位置的直达声音。
(12)用于设置声束的方法还包括以下步骤当声束设置部所设置的多声道环绕立体声中置声道的声束输出角度以大于或等于预定角度的角度从垂直于该扬声器阵列正面的方向移动时,至少提供信息来提示使用者改变收听位置或提示使用者改变声音再现方法。
(13)在声束设置步骤中,当针对多个声道分别设置的输出角度对于中置声道的声束输出角度不对称时,使用指向多个方向的声束来把这些声道其中之一的信号定位形成为幻象,从而形成对称的音场。
(14)用于设置声束的方法还包括接受该扬声器阵列装置主体的安装位置信息的输入的步骤;
其中,在声束设置步骤中,根据该主体的安装位置信息,从存储在存储部中的测试声音的信号电平中选择多个峰值。
(15)在测试声音扫描步骤中,用在该声束扫描范围中心具有最大值的包络来调制测试声音的信号电平。
(16)在声束输出步骤中,输出基于不具有相关性的测试音频信号并且限于可形成声束的频带内的声束。
在这些配置中,可以获得类似于(1)到(8)的效果。
当根据本发明的扬声器阵列装置安装在房间中时,麦克风置于使用者收听位置,并且从扬声器阵列中输出测试声音,从而自动的使声束转动(用声束扫描)。在此情况下,该声束被麦克风采集。因此,从扬声器阵列直接输出到麦克风的声音或从房间墙壁反射到麦克风的声音可被检测作为信号电平的峰值。这样,为了在收听位置再现最佳的环绕立体声,可以在短时间内容易地检测出从阵列扬声器输出的声束应被反射从而能最佳地再现多声道音频信号的房间墙壁的位置。当所检测到的峰值的扫描角度被设为多声道音频信号中各个声道的声束应被输出的角度时,不管安装有该扬声器阵列装置的房间的形状、家具的布局等等,安装该扬声器阵列装置后,使用者都能容易地设置来再现该多声道环绕立体声。


图1是示出根据本发明一实施例的一种扬声器阵列装置的示意结构的框图。
图2是扬声器阵列的布置图。
图3是安装该扬声器阵列装置的房间的俯视图,该俯视图是用于说明该扬声器阵列装置用声束进行扫描的操作、以及麦克风采集该声束的操作的示图。
图4是示出角度与扫描信号增益之间的关系、以及角度与焦距之间的关系的示图。
图5是用于说明在安装该扬声器阵列装置时的操作的示图。
图6是用于说明在安装该扬声器阵列装置时的操作的示图,其不同于图5。
图7是用于说明在安装该扬声器阵列装置时的操作的示图,其不同于图5和图6。
图8是用于说明在安装该扬声器阵列装置时的操作的示图,其不同于图5到图7。
图9A是示出在声束设置模式下扬声器阵列装置采集的数据的例子的示图。
图9B是示出在该声束设置模式下扬声器阵列装置采集的数据的例子的示图。
图9C是示出在该声束设置模式下扬声器阵列装置采集的数据的例子的示图。
图9D是示出在该声束设置模式下扬声器阵列装置采集的数据的例子的示图。
图9E是示出在该声束设置模式下扬声器阵列装置采集的数据的例子的示图。
图10是用于说明安装该扬声器阵列装置的操作的示图。
图11是用于说明在该扬声器阵列装置执行声束设置模式时的操作的流程图。
图12是安装有专利文件1所公开的一种扬声器装置的房间的俯透视图。顺便提一下,图中标号标明的部分为1.扬声器阵列装置;2.麦克风;3.转换器;4.系统控制部;5.存储部;6.操作部;7.显示部;8.幻象形成部;9.声束形成部;10.扬声器阵列。
具体实施例方式
图1是根据本发明一实施例的一种扬声器阵列装置的示意结构的框图。图2是扬声器阵列布置图,其中(A)显示了扬声器按矩阵排列的情况,(B)显示了扬声器排列为三行的情况,(C)显示了扬声器排列为三行的情况,其中第二行中的扬声器相对于第一行和第三行中的扬声器发生了移位。下面将描述用作5.1ch环绕立体声系统的扬声器阵列装置的例子。在下面的描述中,把5.1ch环绕立体声系统中前置左声道称为L(左)ch,把前置右声道称为R(右)ch,把中置声道称为C(中)ch,把后置左声道称为SL(左环绕)ch,把后置右声道称为SR(右环绕)ch,并把亚低音扬声器称为LFE(低频效果)ch。在5.1ch环绕立体声系统中,LFEch的音频信号方向性很弱,而从该扬声器阵列装置把音频信号直接输出到使用者。因此,在下面的描述中将省略有关该LFEch的音频信号处理的描述。
该扬声器阵列装置1包含麦克风2、A/D转换器3、系统控制部4、存储部5、操作部6、显示部7、幻象形成部8、声束形成部9、和扬声器阵列10。另外,该扬声器阵列装置1包含Lch端子、Rch端子、SLch端子、SRch端子和Cch端子作为5.1ch环绕立体声音频信号的外部输入端子。此外,幻象形成部8包含Lch放大器21a和21b、Rch放大器22a和22b、SLch放大器23a、23b和23c、SRch放大器24a、24b和24c、Lch加法器25、Rch加法器26和Cch加法器27。另外,声束形成部9包含用于分别对从幻象形成部8输出的5个音频信号进行延迟处理的延迟部31、用于将从延迟部31输出的5个音频信号放大的功率放大器32-1到32-5、以及用于分别对从功率放大器32-1到32-5输出的信号进行加法运算的加法器33。声束形成部9由n个模块组成,并且扬声器阵列10由n个扬声器30组成,这样,所述多个扬声器30分别连接到该声束形成部9的多个输出端。
除去麦克风2的该扬声器阵列装置1的部分称为主体1h。
该麦克风2是一种无方向性麦克风,其与A/D转换器3相连。
该A/D转换器3将麦克风2采集的模拟音频信号转换(采样)为数字音频信号,并且将数字音频信号输出到系统控制部4。
该系统控制部4包含使用者I/F处理部11、声束控制处理部12、测量数据分析处理部13、和声源位置校正处理部14。
根据该操作部6接受的操作,使用者I/F处理部11向该扬声器阵列装置1的每一部分输出一控制信号。根据该装置的状态,使用者I/F处理部11使显示部7显示内容以通知使用者。
当执行声束设置模式以设置各个声道的声束应被输出的角度时,例如,当安装该扬声器阵列装置1时,该声束控制处理部12将测试音频信号输出到声束形成部9,以便用从该扬声器阵列10输出的测试声音声束进行扫描(转动所述声束)。
当执行声束设置模式时,该测量数据分析处理部13使存储部5存储从该扬声器阵列10输出并由麦克风2采集的测试音频信号。当采集到该音频信号时,该测量数据分析处理部13读取存储在该存储部5中的音频信号并检测该音频信号中的峰值。根据这些峰值,该测量数据分析处理部13设置每一声道Cch,Lch,Rch,SLch和SRch的声音应被输出的角度。该测量数据分析处理部13将结果输出到声束控制处理部12。
根据从测量数据分析处理部13输出的分析结果,声束控制处理部12将角度设置信号输出到声束形成部9。该角度设置信号将被用来分别设置声道的角度。作为麦克风2采集到的扫描信号的分析结果,当声道中的角度平衡不好时,该测量数据分析处理部13输出一信号给声源位置校正处理部14。
根据测量数据分析处理部13接收到的信号,该声源位置校正处理部14将一声源位置校正信号输出到幻象形成部8。
当进行提高测量精确性的设置时,该系统控制部4控制该扬声器阵列装置1的每一部分进行多次扫描,以便对音频信号进行求积分/求平均等处理。
通过系统控制部4,存储部5存储从A/D转换器3输出的数字音频信号。
例如,当安装了该扬声器阵列装置时,该操作部6接收来自使用者的各种设置的输入,并且根据这些输入向系统控制部4输出一信号。
根据从该系统控制部4输出的控制信号,显示部7显示要被传输到使用者的内容。
当需要形成幻象(虚拟图像)时,根据系统控制部4输出的声源位置校正信号幻象形成部8进行使特定声道的音频信号幻象化的处理,并且将生成的幻象形成信号输出到声束形成部9。
这里,该幻象表示一虚拟声源,该虚拟声源位于从不同方向到达的多个(同样的)音频信号不同方向中的中间方向(根据信号功率内部划分的方向)。即使如上所述多个音频信号从不同方向到达,收听者也不能个别地识别这些信号,而是将它们识别成从幻象到达的一个音频信号。根据系统控制部4输出的声源位置校正信号,幻象形成部8对特定声道的音频信号进行幻象化处理,并将生成的幻象形成信号输出到该声束形成部9。这样,多个声束被设置为从不同的方向到达使用者收听位置,就好像声音是从幻象声源输出的。
根据从系统控制部4输出的声道的角度设置信号,声束形成部9针对各个声道分别形成声束,并且将音频信号输出到扬声器阵列10。当从系统控制部4输出扫描信号时,声束形成部9处理该音频信号,以便用从该扬声器阵列10输出的声束进行扫描,并将该音频信号输出到该扬声器阵列10。
根据从声束形成部9中输出的音频信号,该扬声器阵列10输出各个声道的声束。
这里,如图2所示,该扬声器阵列10包含多个(n个)以矩阵、行等预定排列布置在一个面板上的扬声器30。当从每一声道的每个扬声器输出环绕立体声时,该扬声器阵列10调节定时,以便发射束状的环绕立体声。该扬声器阵列10延迟并控制这些声束,从而这些声束在墙壁表面等所希望位置上有一焦点。各个声道的声音被安装了该扬声器阵列装置1的房间的墙壁反射,从而在希望点上产生了声源。这样,形成了多声道音场以再现环绕立体声。
接着将描述该扬声器阵列装置1的操作。图3是安装有该扬声器阵列装置的房间的俯视图。图3是用于说明该扬声器阵列装置用声束进行扫描的操作和麦克风采集声束的操作的示图。这里,为了容易地理解本发明,图3将描述安装有该扬声器阵列装置1的房间的情况,其中,所述房间为具有理想形状的长方体,并且该扬声器阵列装置1的主体1h被置于靠近房间40前面墙壁41的中间附近。
当该扬声器阵列装置1安装在房间40时,该扬声器阵列装置1的主体1h被置于使用者所希望的位置,该位置靠近前面墙壁41的中间,这样该扬声器阵列10的前表面与前面墙壁41平行,并且对着后面墙壁43,从而输出声音到房间内部,如图3(A)所示。与该扬声器阵列装置1的A/D转换器3相连的麦克风2被置于使用者的收听位置(听众位置)。在此情况下,优选地是,麦克风2的高度与使用者的收听位置相适合。图3(A)显示了收听位置被设置在房间40中央靠近后面墙壁43位置的情况。
当安置了该扬声器阵列装置1的主体1h和麦克风2,并且设置了声束设置模式时,在从房间40上方看该扬声器阵列10时,该扬声器阵列装置1用声束从平行于该扬声器阵列10前表面的一个方向(以下称为“0°方向”)向平行于该扬声器阵列10前表面的另一方向(以下称为“180°方向”)进行扫描(转动声束)。在安装有该扬声器阵列装置1的某些形状的房间里或在安装有该扬声器阵列装置1的某些位置中,声束的扫描角度θ可被设为除满足关系0°≤θ≤180°的值以外的值。
当这样进行声束扫描时,根据从该扬声器阵列10输出的声束扫描角度θ,该声束被房间40的左侧墙壁42,后面墙壁43和右侧墙壁44反射。在此情况下,声束的直达声音和各个墙壁反射的声束的间接声音被麦克风2采集,并且获得了该声束应被输出的最佳角度。
例如,如图3(B)所示,当扫描角度θ=θ1时,左侧墙壁42和右侧墙壁44反射的声束34a到达麦克风2。因此,该声束34a的角度不适合作为L声道声束应被输出的角度。当扫描角度θ=θ2时,左侧墙壁42反射的声束34b到达麦克风2。因此,该声束34b的角度适合作为该声束应被输出的角度。这样,该角度可被设为该Lch声束的输出角度。此外,当扫描角度θ=θ3时,左侧墙壁42和后面墙壁43反射的声束34c到达麦克风2。因此,该声束34c的角度适合作为SLch声束应被输出的角度。这样,该角度可被设为SLch声束的输出角度。另外,当扫描角度θ=θ4时,声束34d直接到达麦克风2。因此,该声束34d的角度适合作为该声束应被输出的角度。这样,该角度可被设为Cch声束的输出角度。
尽管这些声束角度本应依赖于该扬声器阵列装置1的形状和扬声器阵列10中各个扬声器的布局,但是系统控制部4设置从该声束设置模式下的扬声器阵列10输出的声束,使之不具相关性,而是输出声束角度限制在可控制范围内的音频信号。例如,4kHz左右无周期的声波、或例如无周期噪声的声波适合作为测试音频信号。这样,该声束可在预定范围内转动。另外,即使未被反射的声束与经墙壁等反射的声束重叠,仍可以无干扰地正确采集测试声音。
在该扬声器阵列装置1中,根据该扬声器阵列装置1安装的位置和高度,可把从该扬声器阵列10的前表面输出的声束仰角(俯角)设置为所希望的角度。另外,可以以这样的方式设计该扬声器阵列装置1,该方式为,在从0°到180°的范围内用声束进行扫描使仰角(俯角)变化,这样,声束被输出到整个房间。结果,例如,当由天花板和后面墙壁反射的声束在最佳位置形成虚拟扬声器时,可以形成最佳音场。
图4是示出扫描信号角度与增益之间的关系、以及该角度与焦距之间的关系的示图。优选地是,该测试声音的信号电平被设置成具有调制的包络,该包络在声束扫描范围的中心具有峰值,这样,在扫描(以下也称为“扫描信号”)同时从扬声器阵列10输出的测试声音的声束的增益在所推荐的使用者收听位置(垂直于该扬声器阵列10的正面)最高。即,如图4(A)所示,可进行这样设置,使得该扫描信号的增益级按照一峰值在90°的抛物线而变化。结果,当把收听位置设置在该扬声器阵列10前面时,该Cch声束的输出角度被设为90°。这样,可容易地设置该Cch声束的输出角度。另外,可以提高每个具有长声束路径的环绕立体声声道的检测灵敏度(S/N比)。此外,可以容易地为每个声道的声束设置最佳角度。
优选地是,设置该扫描信号的焦距,这样,在每个扫描角度,在使用者收听位置上的声束直径最窄。即,如图4(B)所示,可进行这样的设置,使得声束直径最窄的焦距按照一峰值在90°的抛物线而变化。这样,可以改善麦克风位置的声束的角度灵敏度。
接着,在安装扬声器阵列装置1时,将对用于设置声束的输出角度的具体操作进行描述。图5是用于说明在安装该扬声器阵列装置时的操作的示图(A)是示出了当把扬声器阵列装置安装在具有长方体形状的房间中的前面墙壁靠近中间的位置时,用于测量声束的操作的俯视图;(B)是显示测量数据的示图;并且(C)是在安装了扬声器阵列装置后的长方体房间的俯视图。
如图5所示,该扬声器阵列装置1的主体1h安装在靠近作为具有理想形状房间的长方体房间50中前面墙壁51的中间的位置。在此情况下,使用者U将麦克风2置于使用者U要听环绕立体声的收听位置。当使用者U设置该声束设置模式时,开始用声束进行扫描。即,在扬声器阵列10前面,用声束在从0°方向到180°方向范围内进行扫描的同时,扬声器阵列装置1通过麦克风2采集声束。该音频数据存储在存储部5中。当终止用声束进行扫描时,该系统控制部4从存储部5读取数据并分析该数据,可以得到如图5(B)的结果。这里,图5(B)显示了已经去噪后的数据。事实上,由于噪声等原因,测量数据的波形会发生变形或微小改变。在图5(B)显示的图中,横坐标表示声束角度,纵坐标表示麦克风2采集到的音频数据增益。为了容易地从音频数据中检测多个峰值,把阈值设置为这样的等级,即,仅能检测到最多由墙壁反射两次的声束。此外,以后所述的所有角度-增益关系图都以与图5(B)相同的方式表示。
该系统控制部4把峰值57的扫描角度θa3设置为Cch声束应被输出的角度,该扫描角度θa3具有位于有效范围内且具有不小于预定宽度的宽度的峰值的最高增益级。设为Cch的声音具有最高的增益级,因为它被测定为声束的直达声音。如参考图4(A)所述,该增益按照一在90°具有峰值的抛物线变化,从而Cch声音具有最高的增益级。
随后,该系统控制部4选择并检测除了太靠近设为Cch的峰值57的那些峰值、或者那些与根据常识来说不可能作为虚拟扬声器安装角度的角度相对应的峰值以外,在设为Cch的峰值的相对两侧(时间上的前和后,和角度上的左和右)的区域中存在有多少超过增益阈值的峰值。当同样数目的峰值位于设为Cch的峰值57相对两侧上时,该系统控制部4将峰值分配到环绕立体声声道和前置声道,以便增加与设置为Cch的峰值57之间的距离,并且计算对应于这些峰值的角度。即,该系统控制部4把扫描角度θa1设置为Lch的输出角度,把扫描角度θa2设置为SLch的输出角度,把扫描角度θa3设置为如上所述Cch的输出角度,把扫描角度θa4设置为SRch的输出角度,并且把扫描角度θa5设置为Rch的输出角度。
当音频声音等从外部输入时,如图5(C)所示,该扬声器阵列装置1将作为直达声音的Cch声音、作为左侧墙壁52一次反射的反射声音的Lch声音、作为左侧墙壁52和后面墙壁53两次反射的反射声音的SLch声音、作为右侧墙壁54和后面墙壁53两次反射的反射声音的SRch声音、和作为右侧墙壁54一次反射的反射声音的Rch声音输出到使用者U。这样,使用者U可在收听位置欣赏收听到理想的环绕立体声。
图6是用于说明安装该扬声器阵列装置的操作的示图(A)是示出当该扬声器阵列装置安装在具有长方体形状房间的墙角时测量声束的操作的俯视图;(B)是示出去噪后的测量数据的示图;和(C)是在安装该扬声器阵列装置后长方体房间的俯视图。
图6示出了这样的情况,即,该扬声器阵列装置1安装在作为具有长方体形状的房间60的前面墙壁61和左侧墙壁62之间端部的墙角,这样,该扬声器阵列10的前表面斜对着房间内部。同样在这种情况下,以同样方式执行声束设置模式,以便采集声音数据。
当如图6(A)所示安置该扬声器阵列装置1,并且执行声束设置模式以采集音频数据时,获得了如图6(B)所示的增益级高于阈值的峰值65-69。在此情况下,因为有增益级高于阈值的5个峰值,以如图5(B)一样的方式,该扬声器阵列装置1将设置声束应被输出的角度。
然而,如图6(A)所示,应被设为Lch的峰值65得自于由左侧墙壁62和后面墙壁63两次反射的声束,并且应被设为Rch的峰值69得自于由右侧墙壁64和后面墙壁63两次反射的声束。前置声道的声音听着是来自应该听到环绕立体声的方向。因此,那些角度不适合作为声束应被输出的角度。
为避免这样的问题,根据本发明该扬声器阵列装置1具有辅助信息功能,在该辅助信息功能中,在执行声束设置模式之前可输入安装有该扬声器阵列装置1的位置。该扬声器阵列装置1接受与在房间墙角或沿着墙壁安装该扬声器阵列装置1的位置相关的信息。由于在该扬声器阵列装置1中提供了辅助信息功能,所以,根据声束的峰值检测角度和有关安装该扬声器阵列装置1的位置信息,可以设置该声束应被输出的角度。
例如,在图6显示的例子中,该扬声器阵列装置1安装在房间60的墙角。因此,在执行声束设置模式之前,使用者操作该操作部6选择“墙角式安装”。
结果,即使当检测出峰值对于如图6(B)所示的中央峰值两两对称时,该扬声器阵列装置1的系统控制部4也设置这样的立体声的再现,其具有靠近中央峰值作为环绕立体声声道的两个峰值,以及作为前置声道的直达声音。
该系统控制部4把具有位于有效范围内的峰值的最高增益级的峰值67的扫描角度θb3设置为该Cch声束应被输出的角度。该系统控制部4选择并检测除了那些太靠近设为Cch的峰值67的峰值、或与根据常识来说不可能作为虚拟扬声器安装角度的角度相对应的峰值以外,在设为Cch的峰值相对两侧的区域内有多少超过增益阈值的峰值。即,当扫描角度θ=θb2和θb4时,选择峰值66和68。在此情况下,设为Cch的峰值66一侧出现的峰值数目与另一侧出现的峰值数目相同。由于相对两侧出现的峰值数目只有2个,所以,这2个峰值被分配给环绕立体声声道,并且直达声音被分配给前置声道,从而实现立体声的再现。
因此,如图6(C)所示,当音频声音等从外部输入时,该扬声器阵列装置1将作为直达声音的Cch,Lch和Rch声音、作为由后面墙壁63一次反射的反射声音的SLch声音、和作为由右侧墙壁64一次反射的反射声音的SRch声音输出到使用者U。这样,使用者U可在收听位置欣赏收听理想的环绕立体声。
例如,当Cch、Lch和Rch声音作为直达声音从该扬声器阵列10输出时,优选地是,进行这样的设置,即,从该扬声器阵列10的中部输出Cch声音,从该扬声器阵列10中央的左侧输出Lch声音,并且从该扬声器阵列10中央的右侧输出Rch声音。还优选地是,输出Lch和Rch的区域被划分成低频区、中频区和高频区,而不会把声音形成声束,并且声音从各个区输出。
图7是用于说明安装该扬声器阵列装置的操作的示图(A)是示出当该扬声器阵列装置安装在具有长方体形状的房间中靠近前面墙壁的中心而不同于图5中的位置时,测量声束的操作的俯视图;并且(B)是示出测量数据的示图。
图7示出了这样的情况,即,该扬声器阵列装置1的主体1h安装在图5所示的长方体房间50的前面墙壁51靠近中部的位置,并且使用者的收听位置设在房间中心和左侧墙壁52的中间。使用者U将麦克风2放置在使用者U应该听到环绕立体声的位置。使用者U设置用于测量的声束设置模式。采集的数据存储在存储部5中。该系统控制部4从存储部5中读取采集到的声音数据并分析该数据。该系统控制部4把峰值71的扫描角度θ=θc2设置为Cch声束应被输出的角度,该扫描角度具有位于有效范围内的峰值的最高增益级。接着,该系统控制部4选择并检测除了太靠近设为Cch的峰值的那些峰值、或与根据常识来说不可能作为虚拟扬声器的安装角度的角度相对应的峰值以外,设为Cch的峰值71的相对两侧有多少超过增益阈值的峰值。结果,选取与扫描角度θ=θc1、θc3、θc4和θc5相对应的全部四个峰值70、72、73和74。在此情况下,收听位置可以从该扬声器阵列10的前面大范围移动。因此,对于除了设为Cch的峰值71以外的这些峰值,峰值71一侧的峰值数目与另一侧的峰值数目不一样。如果这些峰值被分别的分配给多个声束的输出角度,则在收听位置环绕立体声将会失衡。为解决这个问题,在该扬声器阵列装置1中,当收听位置的角度以不小于预定恒定角度的角度移动时,收听位置被改变,或者提示使用者改变收听位置的内容被显示在显示部7上。可选的,提示使用者改变声束配置的内容显示在显示部7上。例如,作为提示使用者改变收听位置的内容,该扬声器阵列装置1使得该显示部7显示一指令,用于将收听位置移动到该扬声器阵列10前面相对位置并且再次执行声束设置模式。可选的,作为提示使用者改变配置的内容,该扬声器阵列装置1使得显示部7显示一指令,用于选择设置模式以立体声地再现所有声道,或用于再现作为立体声的Lch和Rch,以及再现作为环绕立体声的SLch和SRch。使用者根据这个指令改变收听位置,并且再次执行声束设置模式。可选的,使用者改变配置,从而可进行在该扬声器阵列装置1中适当地再现环绕立体声的设置。
接着将描述当该扬声器阵列装置1安装在不理想的房间中时设置声束输出角度的具体操作。图8是用于说明设置该扬声器阵列装置的操作的示图(A)是示出该扬声器阵列装置1安装在房间靠近前面墙壁中心并且声束被测量的操作的俯视图;和(B)是显示测量数据的示图。
图8示出了房间75,其中,长方体房间的右侧墙壁81侧设置有走廊75R,从而延长了后面墙壁78。该扬声器阵列装置1的主体1h放置在靠近前面墙壁76的中部的位置,并且使用者的收听位置设置在不包括走廊75R的房间75的中心。使用者U将麦克风2放置在使用者U应该听到环绕立体声的位置。当使用者U设置声束设置模式时,该扬声器阵列装置1开始用声束进行扫描并采集音频数据。结果,如图8(B)所示,获得了增益高于阈值的全部四个峰值。即,这四个峰值包括对应于扫描角度θd1的峰值82、对应于扫描角度θd2的峰值83、对应于扫描角度θd3的峰值84、和对应于扫描角度θd4的峰值86。系统控制部4把峰值的扫描角度θ=θd3设置为Cch声束应被输出的角度,该扫描角度具有在有效范围内的峰值的最高增益级。接着,系统控制部4选择并检测除了太靠近设为Cch的峰值的那些峰值、或与根据常识来说不可能作为虚拟扬声器的安装角度的角度相对应的峰值之外,在设为Cch的峰值84的相对两侧区域内有多少超过增益阈值的峰值。结果,选择与扫描角度θ=θd1、θd2和θd4相对应的全部3个峰值82,83和86。对于除了设为Cch的峰值84之外的那些峰值,峰值84一侧的峰值数目与另一侧峰值的数目不同。如果这些峰值被该扬声器阵列装置1分别分配给声束的输出角度,则环绕立体声将会在收听位置失衡。为解决这个问题,在扬声器阵列装置1中,收听位置被改变,或者提示使用者改变声束配置的内容被显示在该显示部7上。
例如,作为提示使用者改变配置的内容,该扬声器阵列装置1使得显示部7显示一选择设置模式的指令,用于立体声地再现所有声道,或用于再现作为立体声的Lch和Rch并再现作为环绕立体声的SLch和SRch。
当使用者根据这个指令改变配置以便选择设置模式再现作为立体声的Lch和Rch或再现作为环绕立体声的SLch和SRch时,进行这样的设置,即,把对于设为Cch的峰值84基本对称的扫描角度θ=θd1和θd4分配给SLch和SRch,并且把Lch和Rch立体声地再现为前置声道的声音。
该扬声器阵列装置1可被设为自动确定模式。当对于设为Cch的峰值一侧的峰值的数目与另一侧的峰值数目不同时,配置被自动改变。即,如上所述,进行这样的设置,即,把对于设为Cch的峰值84基本对称的扫描角度θ=θd1和θd4分配给SLch和SRch,并且把Lch和Rch立体声地再现为前置声道的声音。
当音频声音等从外部输入时,如图8(C)所示,该扬声器阵列装置1将作为直达声音的Cch、Lch和Rch声音、作为左侧墙壁77一次反射的反射声音的SLch声音、和作为右侧墙壁81一次反射的反射声音的SRch声音输出到使用者U。这样,即使在不理想形状的房间75中,使用者U也能适当地再现出环绕立体声。
图9是示出扬声器阵列装置在声束设置模式下采集的数据的例子的示图。可能会有安装该扬声器阵列装置1的房间是不理想的情况。即使房间具有理想形状,也可能会有高于阈值的峰值数目大于或小于在某些家具布局中所需声道数目的情况。例如,假定当该扬声器阵列装置1安装在房间中时,执行声束设置模式来用声束进行扫描,从而获得了图9(A)所示数据。在此情况下,该扬声器阵列装置1的系统控制部4选择一峰值,该峰值的增益级在位于如上所述的有效范围内的峰值中是最高的。在图9(A)所示的数据中,峰值96的增益级是最高的,而波形是脉冲式,而且具有不大于一常数的宽度。这种波形不可能作为一声束。这样,峰值96作为噪声被排除。该系统控制部4将除了峰值96外具有最高增益级的峰值94设置为Cch声束应被输出的角度。接着,该系统控制部4选择并检测在设为Cch的峰值的相对两侧区域内有多少超过增益阈值的峰值。在此情况下,太靠近设为Cch的峰值94的峰值93和95因为该声束会遮住使用者所以被排除,这样,可以在扬声器方向设置定位。峰值91对应于使用者恰好位于扬声器附近的情况。该峰值91不可能正常使用。该峰值91的角度也是不可取的设置角度。因此,峰值91被排除。结果,系统控制部4将峰值92和97分配为SLch和SRch声束应被输出的角度。
假定执行声束设置模式,从而获得了图9(B)所示数据。在此情况下,该扬声器阵列装置1的系统控制部4把作为具有位于有效范围内的峰值的最高增益级的峰值的峰值103设置为Cch声束应被输出的角度。接着,该系统控制部4选择并检测在设为Cch的峰值的相对两侧区域内有多少超过增益阈值的峰值。在图9(B)所示数据情况下,在设为Cch的峰值一侧有2个峰值,并且另一侧有3个峰值。因此,需要考虑对称性。在此情况下,峰值103与峰值101之间的角度差大体上等于峰值103与峰值106之间的角度差,并且峰值103与峰值102之间的角度差大体上等于峰值103与峰值104之间的角度差。因此,峰值105被排除,并且峰值101、峰值102、峰值104和峰值106分别被设为Lch、SLch、SRch和Rch声束的输出角度。
假定执行声束设置模式,从而获得图9(C)所示数据。在此情况下,该扬声器阵列装置1的系统控制部4把作为具有位于有效范围内的峰值的最高增益级的峰值的峰值114设为Cch的输出角度。接着,该系统控制部4选择并检测在设为Cch的峰值的相对两侧区域内有多少超过增益阈值的峰值。在图9(C)所示数据的情况下,在设为Cch的峰值114一侧的峰值数目与另一侧峰值数目一样。即,一侧有3个峰值,并且另一侧也有3个峰值。因此,选择了位于有效范围内的峰值。设为Cch的峰值114两侧相邻的峰值113和115是有效峰值,并且对于峰值114来说对应于大体上对称的角度。因此,该系统控制部4将分别把峰值113和峰值115设置为SLch和SRch应被输出的角度。当有多个峰值时,该系统控制部4可以进行设置,这样位于有效范围内的并且具有与距离分配给后置环绕立体声的峰值尽可能远的峰值被分配给前置声道。因此,不使用峰值112和116,而把峰值111设为Lch的输出角度,并且把峰值117设为Rch的输出角度。
假定执行声束设置模式,从而获得了图9(D)所示数据。在此情况下,该扬声器阵列装置1的系统控制部4把作为具有位于有效范围内的峰值的最高增益级的峰值的峰值123设为Cch的输出角度。接着,该系统控制部4选择并检测在设为Cch的峰值相对两侧区域内有多少超过增益阈值的峰值。在图9(D)所示数据的情况下,在设为Cch的峰值123一侧有1个峰值,并且在另一侧有2个峰值。因此,需要考虑对称性。在此情况下,峰值123与峰值121之间的角度差大体上等于峰值123与124之间的角度差。因此,排除峰值122,并且分别将峰值121和峰值124设为SLch和SRch的输出角度。Lch和Rch作为立体声被再现出来。
假定执行声束设置模式,从而获得了图9(E)所示数据。在此情况下,该扬声器阵列装置1的系统控制部4把作为具有位于有效范围内的峰值的最高增益级的峰值的峰值126设为Cch的输出角度。接着,该系统控制部4选择并检测在设为Cch的峰值的相对两侧区域内有多少超过增益阈值的峰值。在图9(E)所示数据的情况下,在设为Cch的峰值123一侧有1个峰值,而另一侧没有峰值。因此,不存在对称性。因此,该系统控制部4将Lch和Rch设为直达声音从而作为立体声再现出来,或者将Cch设为直达声音从而将其作为非立体声(monaural sound)再现出来。
接着将描述根据声束设置模式下进行测量的结果该扬声器阵列装置1形成幻象的情况。图10是用于说明安装该扬声器阵列装置的操作的示图(A)是示出当该扬声器阵列装置安装在靠近具有长方体形状的房间的前面墙壁的左侧的位置时,用于测量声束的操作的俯视图;(B)是显示测量数据的示图;(C)是在安装了该扬声器阵列装置之后的长方体房间的俯视图。
如图10所示,当该扬声器阵列装置1的主体1h安装在靠近具有理想形状的长方体房间130中部的前面墙壁131的左侧的位置时,使用者将麦克风2放置在环绕立体声的收听位置,并且设置声束设置模式来采集音频数据。该系统控制部4把作为具有位于有效范围内的峰值的最高增益级的峰值的峰值137的扫描角度设为Cch的输出角度。
接着,该系统控制部4选择并检测在设为Cch的峰值的相对两侧的区域内有多少超过增益阈值的峰值。在图10(B)所示数据的情况下,在设为Cch的峰值137相对两侧的每一侧有2个峰值。其中,选择位于有效范围内的峰值。该系统控制部4确定除了设为Cch的峰值137外的每一峰值135、136、138和139是否具有有效的角度,并且确定这些峰值是否对称。
该系统控制部4使用下面的表达式确定这些峰值的对称性。即,利用数学运算来测定□前置和□环绕是否大于预定阈值□前置=角度(前置L)-{180°-角度(前置R)}…(表达式1)□环绕=角度(环绕L)-{180°-角度(环绕R)}…(表达式2)在图10(B)所示数据的情况下,□前置和□环绕是大于预定阈值的值。因此,该系统控制部4进行形成幻象声源的处理。该扬声器阵列装置1的系统控制部4被设计为使得幻象声源形成在这样的位置,该位置与到达收听者的声束中与设为Cch的声束形成较小角度的声束对称。
例如,在图10(A)所示声束的情况下,根据对应于Lch的峰值135与设为Cch的峰值137之间的角度θ11和对应于Rch的峰值139与设为Cch的峰值137之间的角度θ12中较小的角度,形成了幻象声源。即,根据图10(B)所示的数据,系统控制部4将设为Cch的峰值137与峰值135之间夹角c和峰值137与峰值139之间夹角d相比较,并选择较小的角θc。
另外,根据对应于SLch的峰值136与设为Cch的峰值137之间夹角θ13和对应于SRch的峰值138与设为Cch的峰值137之间夹角θ14中较小的角度,形成了幻象声源。即,根据图10(B)所示的数据,该系统控制部4将设为Cch的峰值137与相邻的峰值136之间夹角a和峰值137与峰值138之间夹角b相比较,并选择较大的角θb。
假定前置声音和环绕立体声两者都是由声束形成的。在此情况下,对于前置声音,该系统控制部4将声源位置校正信号输出到幻象形成部8,从而形成Cch和Lch外的Lch的幻象声源,并形成Cch和Rch外的Rch的幻象声源。对于环绕立体声,该系统控制部4将声源位置校正信号输出到幻象形成部8,从而形成Lch和SLch外的SLch的幻象声源,并形成Rch和SRch外的SRch的幻象声源。
另一方面,假定只有环绕立体声是由声束形成的。在此情况下,对于环绕立体声,该系统控制部4将声源位置校正信号输出到幻象形成部8,从而形成Cch和SLch外的SLch的幻象声源,并形成Cch和SRch外的SRch的幻象声源。
因此,在图10(B)所示数据的情况下,如图10(C)所示,该系统控制部4形成Lch和Rch作为声束135和138以外的环绕立体声,并形成SLch和SRch的幻象140和141。因此,即使使用者收听位置不在房间130的中央而且也不对称时,使用者仍然可欣赏收听适当再现的环绕立体声。
当进行自动控制执行这些设置后,该扬声器阵列装置1提示使用者U通过测试音确定该设置。如果没问题,则可按照如每一声道的电平调节、频率特性调节、时间对准调节等自动调节顺序进一步将最佳的环绕立体声提供给使用者U。
接着将参考流程图描述该扬声器阵列装置1执行声束设置模式的操作。图11是用于说明该扬声器阵列装置执行声束设置模式的操作的流程图。
使用者U将该扬声器阵列装置1的主体1h安装在房间中所希望的位置,并且将麦克风2放置在收听位置。使用者U操作该主体1h的操作部6输入该扬声器阵列装置1在房间中的安装位置(在墙角或沿墙壁),其后启动声束设置模式。
当由于该操作部6的操作使得在输入该扬声器阵列装置1的安装位置后、该扬声器阵列装置1的系统控制部4检测出启动声束设置模式的输入时(s1),该系统控制部4形成了扫描信号并将该扫描信号输出到声束形成部9。因此,声束形成部9形成的声束信号被提供给该扬声器阵列10,从而用扫描信号扫描从0°方向到180°方向的范围。麦克风2采集房间墙壁反射的声音和从扬声器阵列10输出的直达声音。采集到的声音数据被A/D转换器3转换为数字音频信号,并且累积在存储部5中(s2)。
当该系统控制部4终止扫描操作时,输出信号使得系统控制部4开始分析音频信号。即,该系统控制部4从存储部5中读取,分析音频数据,并且为Cch设置具有位于有效范围内的峰值的最高增益级的峰值的扫描角度(s3)。该系统控制部4确定为Cch设置的扫描角度是否在可允许的范围内(不大于一预定角度)(s4)。当为Cch设置的扫描角度不在可允许范围内时,该系统控制部4改变麦克风2被放置的收听位置,或使得显示部7显示内容以提示使用者改变扬声器阵列1的安装位置(s5)。系统控制部4处于待机状态,直到使用者根据该指示改变位置并且检测到操作部6的再次操作为止(s1)。
另一方面,在步骤s4中,该系统控制部4检查、选择并检测除了那些太靠近设为Cch的峰值、或与根据常识来说不可能作为虚拟扬声器的安装角度的角度对应的那些峰值之外,在设为Cch的峰值相对两侧(时间上的前和后,角度上左和右)区域中有多少超过增益阈值的峰值(边带峰值)。在此情况下,检验Cch的侧峰值的对称性(s6)。
当在设为Cch的峰值的相对两侧不能选择和检测侧峰值时(s7),该系统控制部4进行设置,以便以立体声模式或非立体声模式把来自该扬声器阵列10的直达声音再现到收听位置(s10)。该系统控制部4使得显示部7显示内容以提示使用者执行检查以确认从该扬声器阵列装置1输出的声音的设置(s16)。
另一方面,当能够在步骤s7中选择并检测在设为Cch的峰值的相对两侧上的多个侧峰值时,该系统控制部4确认该扬声器阵列装置1的安装位置。当安装位置是沿着墙壁时(s8),该系统控制部4确认设为Cch的峰值的相对两侧的峰值的数目(s9)。当在Cch相对两侧的每侧有2个峰值时,声道被分别分配给峰值,从而把前置声音和环绕立体声输出为声束(s11)。接着,该系统控制部4通过使用前述表达式1和2计算分配给环绕立体声的声束的声道之间的角度差(s13)。
当在步骤s8中该扬声器阵列装置1的安装位置位于房间墙角时(s8),而且当在步骤s9中Cch相对两侧每侧上有1个峰值时,这些峰值被分配给环绕立体声,以便再现作为声束的环绕立体声,同时为立体声再现设置前置声音(s12)。然后,执行步骤s13的处理。
当完成了步骤s13的处理时,该系统控制部4确定分配给环绕立体声的声束声道之间的角度差是否大于阈值(s14)。当角度差大于阈值时,该系统控制部4进行角度校正并且进行形成幻象声源的处理(s15)。当步骤s15结束时,或当在步骤s14中角度差不大于阈值时,该系统控制部4使得显示部7显示内容以提示使用者进行检查以确认环绕立体声的设置,并等待来自操作部6的输入(s17)。
当操作部6收到的结果是“OK”时,该系统控制部4保持这些设置并终止该处理。另一方面,当在步骤s17中操作部6收到的结果是“NG”时,该系统控制部4执行步骤s5的处理。
在前述方式下,根据本发明,可以容易而快速地进行不同于背景技术的扬声器阵列装置中的声束设置。另外,这种设置在自动电平、质量和距离校正技术中表现良好。根据本发明,可通过自动测量进行一系列声束设置。
尽管根据具体的优选实施例描绘并说明了本发明,但是对于本领域技术人员来说明显的是,可以在不通过本发明的实质,范围或目的的情况下做各种改变或变形。
本申请是基于2004年6月23日提交的2004-185364号日本专利申请,其内容在此引作参考。
工业实用性当把根据本发明的扬声器阵列装置安装在房间中时,把麦克风放置在使用者将进行收听的位置,并且从扬声器阵列输出测试音,从而自动转动声束(用声束扫描)。在此情况下,麦克风采集声束,从而可把从扬声器阵列直接输出到麦克风的声音、和从房间墙壁反射到麦克风的声音检测为信号电平的峰值。这时,为了在收听位置再现最佳的环绕立体声,可以在短时间内容易地检测出从该扬声器阵列输出的声束应在其上反射从而最佳地再现多声道音频信号的房间墙壁的位置。当检测出的峰值的扫描角度被设为多声道音频信号中的各个声道声束应被输出的角度时,在安装了该扬声器阵列装置后,不用考虑安装了该扬声器阵列装置的房间的形状、家具的布局等等,使用者可以容易地进行设置以再现多声道环绕立体声。
权利要求
1.一种扬声器阵列装置,包括扬声器阵列,其具有多个用于基于测试音频信号输出声束的扬声器;测试声音扫描部,其用所述声束进行扫描;麦克风,放置在收听位置,并采集包括直达声音和从该扬声器阵列输出声束的反射声音的测试声音;存储部,其用于存储由麦克风采集到的测试声音的信号电平,并且存储与该测试声音相对应的声束被输出的扫描角度;选择部,其基于存储在该存储部中的测试声音的信号电平来选择所述信号电平的多个峰值;以及声束设置部,其把所选的多个峰值的扫描角度设置为声束输出角度,所述声束输出角度为分别输出多声道环绕立体声的声道的声束的角度。
2.根据权利要求1所述的扬声器阵列装置,其中,该声束设置部把测试声音的信号电平为最高的峰值的扫描角度设置为多声道环绕立体声的中置声道的声束输出角度。
3.根据权利要求1所述的扬声器阵列装置,其中,当从存储在存储部中的测试声音的信号电平中选择的峰值数目小于多声道环绕立体声的声道数目时,该声束设置部把所选峰值的扫描角度设置为多声道环绕立体声中一个或多个声道的声束输出角度,并且把除了设置了声束输出角度的声道以外的声道的声音设置为要被输出以直接传播到收听位置的直达声音。
4.根据权利要求2所述的扬声器阵列装置,还包括信息提供部,当所述声束设置部所设置的多声道环绕立体声的中置声道的声束输出角度以大于或等于预定角度的角度从垂直于所述扬声器阵列正面的方向移动时,该信息提供部至少提供提示使用者改变收听位置或提示使用者改变声音再现方法的信息。
5.根据权利要求2所述的扬声器阵列装置,其中,当为多个声道分别设置的输出角度对于中置声道的声束输出角度不对称时,所述声束设置部通过使用指向多个方向的声束把多个声道之一的信号定位形成为一幻象以便形成一对称的音场。
6.根据权利要求1所述的扬声器阵列装置,还包括输入部,其用于接受所述扬声器阵列装置的主体的安装位置信息的输入,其中,根据所述主体的安装位置信息,所述声束设置部从存储在所述存储部中的测试声音的信号电平中选择多个峰值。
7.根据权利要求1所述的扬声器阵列装置,其中,所述测试声音扫描部用在声束扫描范围的中心具有最大值的包络来调制所述测试声音的信号电平。
8.根据权利要求1所述的扬声器阵列装置,其中,所述扬声器阵列根据不具相关性的测试音频信号并限于可形成声束的频带内来输出声束。
9.一种用于设置扬声器阵列装置中的声束的方法,包括步骤根据测试音频信号来从具有多个扬声器的扬声器阵列输出声束;用这些声束进行扫描;在收听位置采集包括直达声音和从该扬声器阵列声束输出的反射声音的测试声音;存储在所述声音采集步骤中所采集的测试声音的信号电平,并存储与所述测试声音相对应的声束所要输出的扫描角度,从而使所述信号电平与所述扫描角度相关联;根据所存储的测试声音的信号电平来选择该信号电平的多个峰值;以及把在所述选择步骤中所选择的多个峰值的扫描角度设置为声束输出角度,所述声束输出角度是输出多声道环绕立体声声道的声束的角度。
10.根据权利要求9所述的设置声束的方法,其中,在所述声束设置步骤中,测试声音的信号电平为最高时的峰值的扫描角度被设为多声道环绕立体声的中置声道的声束输出角度。
11.根据权利要求9所述的设置声束的方法,其中,在所述声束设置步骤中,当从存储的测试声音的信号电平中选择的峰值数目小于该多声道环绕立体声的声道数目时,所选峰值的扫描角度被设为多声道环绕立体声的一个或多个声道的声束输出角度,同时除了设置了声束输出角度的声道以外的声道的声音被设为要被输出以直接传播到收听位置的直达声音。
12.根据权利要求10所述的设置声束的方法,还包括这样的处理,其中,当所述声束设置步骤所设置的多声道环绕立体声的中置声道的声束输出角度以大于或等于预定角度的角度从垂直于该扬声器阵列的正面的方向移动时,至少提供信息来提示使用者改变收听位置或提示使用者改变声音再现方法。
13.根据权利要求10所述的设置声束的方法,其中,在所述声束设置步骤中,当为多个声道分别设置的输出角度对于中置声道的声束输出角度不对称时,通过使用指向多个方向的声束来把多个声道之一的信号定位形成为幻象,从而形成一对称的音场。
14.根据权利要求9所述的设置声束的方法,还包括接受该扬声器阵列装置主体的安装位置信息的输入的处理,其中,在所述声束设置步骤中,根据所述主体的安装位置信息,从存储在存储部中的测试声音的信号电平中选择多个峰值。
15.根据权利要求9所述的设置声束的方法,其中,在所述测试声音扫描步骤中,用在所述声束扫描范围的中心具有最大值的包络来调制该测试声音的信号电平。
16.根据权利要求9所述的设置声束的方法,其中,在所述声束输出步骤中,输出基于无相关性的测试音频信号并且限于可形成声束的频带内的声束。
全文摘要
提供了一种扬声器阵列装置,该扬声器阵列装置的安装位置具有很高的自由度,并且使用者可以很容易地设置其声束。还提供了一种设置该扬声器阵列装置的声束的方法。该扬声器阵列装置(1)使得声束由限于可调节声束角度的频带的音频信号形成,用声束在该扬声器阵列(10)的前端从0°到180°进行扫描,并且由无方向性麦克风(2)采集该声束的直达声音和反射声音。分析采集到的声音数据以检测等于或高于阈值的峰值。检查每个峰值的对称性。当对称存在时,检测到峰值的角度被设为输出环绕立体声的每个声道的声束的角度。因此,根据安装该扬声器阵列装置的房间的形状和安装位置,可以将该声束发射角度设置在最佳位置。
文档编号H04S5/02GK1973465SQ20058002083
公开日2007年5月30日 申请日期2005年6月21日 优先权日2004年6月23日
发明者泽米进 申请人:雅马哈株式会社
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