区域再生方法、计算机可读取的记录介质及区域再生系统与流程

本发明涉及一种从排列配置了多个扬声器的扬声器排列向指定的区域输出再生音的区域再生方法、记录了区域再生程序的计算机可读取的记录介质以及区域再生系统。

背景技术：

近年来，使用多个扬声器仅向特定的位置呈现声音、在同一空间的不同的位置不会相互干涉地呈现不同的声音的区域再生技术已为公知。通过使用该技术，可以对每个用户呈现不同的内容或音量的再生音。例如，在日本专利发明公开公报特开2015–231087号和特开2007–135199号中公开了一种基于空间滤波的区域再生技术。

在以往的基于空间滤波的区域再生技术中，首先，作为再生条件，设定与扬声器排列平行的任意的控制线，在该控制线设定相互增强声波的再生线和相互减弱上述声波的非再生线。然后，导出在设定的再生条件下用于实现区域再生的控制滤波。最后，通过让各扬声器输出将该导出的控制滤波与再生音的信号卷积的信号，来实现在设定的再生条件下的区域再生。另外，控制滤波和再生条件通过空间的傅立叶变换而被赋予了相互关系。因此，可以从再生条件唯一地导出控制滤波。

然而，在上述以往的技术中，比设置在扬声器排列附近的控制线位于后方的区域再生性能可能会劣化，需要进一步的改善。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而作出的发明，其目的在于提供一种区域再生方法、记录了区域再生程序的计算机可读取的记录介质以及区域再生系统，能够改善比设置在扬声器排列附近的控制线位于后方的区域再生性能的劣化。

本发明的一方面涉及的区域再生方法，是从排列配置了多个扬声器的扬声器排列向指定的区域输出再生音的区域再生方法，将在包含相互增强从所述扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱所述声波的非再生线的控制线上实现的所述再生音的各频率的音压分布从频域转换到空间频域；基于所述扬声器排列和所述控制线之间的位置关系，决定在所述空间频域的音压分布之中所述再生音的调整所使用的空间频率；利用决定的所述空间频率调整让所述多个扬声器分别输出的所述再生音的音压。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的区域再生系统的结构的示意图。

图2是表示本发明的实施方式中的滤波生成部的内部的结构的示意图。

图3是用于说明在本实施方式中决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。

图4是表示在本实施方式中频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图5是表示在本实施方式中空间频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图6是表示用以往技术的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。

图7是表示用本实施方式的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。

图8是表示本实施方式中的再生音的调整动作的一个例子的流程图。

图9是用于说明在本实施方式的第1变形例中决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。

图10是表示在本实施方式的第1变形例中频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图11是表示在本实施方式的第1变形例中空间频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图12是表示用本实施方式的第1变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。

图13是用于说明在本实施方式的第2变形例中决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。

图14是表示在本实施方式的第2变形例中频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图15是表示在本实施方式的第2变形例中空间频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图16是表示用本实施方式的第2变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。

图17是用于说明在本实施方式的第3变形例中决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。

图18是表示在本实施方式的第3变形例中频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图19是表示在本实施方式的第3变形例中空间频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图20是表示用本实施方式的第3变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。

图21是表示在本实施方式的第4变形例中再生音的调整所使用的窗函数的一个例子的示意图。

图22是表示在本实施方式的第4变形例中频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图23是表示在本实施方式的第4变形例中空间频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。

图24是表示用以往技术的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。

图25是表示用本实施方式的第4变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。

图26是用于说明在本实施方式的第5变形例中包含多个再生线的控制线的模式图。

具体实施方式

(本发明的基础知识)

近年来，提出了基于空间滤波的区域再生控制。在该控制中，由于不仅仅对于想要传递再生音的再生区域，而且对于不想传递再生音的非再生区域也可以控制再生音，与以往的指向性控制相比较可以实现较高的区域再生性能。

如上所述，在以往的基于空间滤波的区域再生技术中，首先，作为再生条件，设定与扬声器排列平行的任意的控制线，在该控制线设定相互增强声波的再生线和相互减弱声波的非再生线。然后，导出在设定的再生条件下实现区域再生的控制滤波。最后，通过让各扬声器输出将该导出的控制滤波与再生音的信号卷积的信号，实现在设定的再生条件下的区域再生。另外，控制滤波和再生条件通过空间的傅立叶变换而被赋予相互关系。因此，可以从再生条件唯一地导出控制滤波。

这样，在基于空间滤波的区域再生控制中，由于作为再生条件，可以在控制线上自由地设定非再生线，使得在非再生区域的再生音的控制成为可能。而且，在控制线上分别再生多个不同的再生音的情况下，针对每个再生音，设定将再生音的再生场所作为再生线的再生条件，导出在每个再生条件下实现区域再生的控制滤波。然后，在将与该各再生音对应的控制滤波分别与各再生音的信号卷积之后，将它们加在一起让各扬声器输出。据此，可以在控制线上分别再生多个不同的再生音。

在实际使用上述的区域再生技术的情况下，要求将从扬声器排列放射的再生音只输出到再生线上。然而，为了改善扬声器排列附近的区域再生性能，如果将控制线靠近扬声器排列，虽然控制线附近的区域再生性能能得到改善，然而，在控制线后方的区域再生性能有可能会发生劣化。

为了解决上述的问题，本发明的一方面所涉及的区域再生方法，是从排列配置了多个扬声器的扬声器排列向指定的区域输出再生音的区域再生方法，将在包含相互增强从所述扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱所述声波的非再生线的控制线上实现的所述再生音的各频率的音压分布从频域转换到空间频域；基于所述扬声器排列和所述控制线之间的位置关系，决定在所述空间频域的音压分布之中所述再生音的调整所使用的空间频率；利用决定的所述空间频率调整让所述多个扬声器分别输出的所述再生音的音压。

根据此结构，在包含相互增强从扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱声波的非再生线的控制线上实现的再生音的各频率的音压分布被从频域转换到空间频域。基于扬声器排列和控制线之间的位置关系，在空间频域的音压分布之中再生音的调整所使用的空间频率被决定。利用所决定的空间频率，从多个扬声器分别输出的再生音的音压被调整。

因此，因为基于扬声器排列和控制线之间的位置关系，在空间频域的音压分布之中再生音的调整所使用的空间频率被决定，利用所决定的空间频率，从多个扬声器分别输出的再生音的音压被调整，所以通过限制空间频率在非再生区域的音压被降低，能够改善设置在扬声器排列附近的在控制线的后方的区域再生性能的劣化。

而且，在所述的区域再生方法，所述空间频率的决定也可以基于第1角度和第2角度，决定所述再生音的调整所使用的空间频率，其中，所述第1角度为所述空间频率所示的平面波和沿着所述扬声器排列的排列线之间的角度，所述第2角度为连接所述排列线上的一个点和所述控制线上的一个点的直线和所述排列线之间的角度。

根据此结构，在决定空间频率时，可以基于第1角度和第2角度，决定再生音的调整所使用的空间频率，其中，所述第1角度为所述空间频率所示的平面波和沿着所述扬声器排列的排列线之间的角度，所述第2角度为连接所述排列线上的一个点和所述控制线上的一个点的直线和所述排列线之间的角度。

因此，可以基于空间频率所示的平面波与沿着扬声器排列的排列线之间的第1角度和连接排列线上的一个点和控制线上的一个点的直线与排列线之间的第2角度，容易地决定再生音的调整所使用的空间频率。

而且，在所述的区域再生方法，所述空间频率kx也可以用下述公式(1)表示，

kx＝2πn/(n△x)…(1)

在上述的公式(1)中，n为所述多个扬声器的个数，n是整数、满足－n/2≤n≤n/2–1，△x为所述多个扬声器之中相互邻接的扬声器的间隔，所述第1角度θ用下述公式(2)表示，

θ＝180/πasin(kx/(ω/c))…(2)

在上述的公式(2)中，ω是角频率，c是音速。

根据此结构，因为空间频率kx用上述公式(1)表示，第1角度θ用上述公式(2)表示，所以，可以利用该第1角度θ，容易地决定再生音的调整所使用的空间频率。

而且，在所述的区域再生方法，也可以是，所述第2角度包含连接所述排列线的中心和所述再生线的一端部的直线和所述排列线之间的第3角度，所述空间频率的决定，在所述第1角度θ小于所述第3角度的情况下，将所述第1角度θ所对应的所述空间频率kx决定为在所述再生音的调整所使用的空间频率，所述再生音的音压的调整，使所决定的所述空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

根据此结构，在决定空间频率时，在第1角度θ小于连接排列线的中心和再生线的一端部的直线与排列线之间的第3角度的情况下，将第1角度θ所对应的所述空间频率kx决定为在再生音的调整所使用的空间频率。而且，再生音的音压的调整，使所决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

因此，因为在第1角度θ小于连接排列线的中心和再生线的一端部的直线与排列线之间的第3角度的情况下，第1角度θ所对应的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零，在空间频域的音压分布中旁瓣消失，所以，能够改善在控制线的后方的区域再生性能的劣化，提高在听觉上的再生音的容易收听性。

而且，在所述的区域再生方法，也可以是，所述第2角度包含连接所述排列线的中心和所述控制线的一端部的直线和所述排列线之间的第4角度，所述空间频率的决定，在所述第1角度θ小于所述第4角度的情况下，将所述第1角度θ所对应的所述空间频率kx决定为在所述再生音的调整所使用的空间频率，所述再生音的音压的调整，使所决定的所述空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

根据此结构，在决定空间频率时，在第1角度θ小于连接排列线的中心和控制线的一端部的直线与排列线之间的第4角度的情况下，将第1角度θ所对应的空间频率kx决定为在再生音的调整所使用的空间频率。而且，再生音的音压的调整，使所决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

因此，因为在第1角度θ小于连接排列线的中心和控制线的一端部的直线与排列线之间的第4角度的情况下，第1角度θ所对应的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零，在空间频域的音压分布中旁瓣消失，所以，能够改善在控制线的后方的区域再生性能的劣化，提高在听觉上的再生音的容易收听性。

而且，在所述的区域再生方法，所述第2角度包含连接所述排列线的一端部和所述再生线的另一端部的直线和所述排列线之间的第5角度，所述空间频率的决定，在所述第1角度θ小于所述第5角度的情况下，将所述第1角度θ所对应的所述空间频率kx决定为在所述再生音的调整所使用的空间频率，所述再生音的音压的调整，使所决定的所述空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

根据此结构，在决定空间频率时，在第1角度θ小于连接排列线的中心和再生线的另一端部的直线与排列线之间的第5角度的情况下，将第1角度θ所对应的所述空间频率kx决定为在再生音的调整所使用的空间频率。而且，再生音的音压的调整，使所决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

因此，因为在第1角度θ小于连接排列线的中心和再生线的另一端部的直线与排列线之间的第5角度的情况下，第1角度θ所对应的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零，在空间频域的音压分布中旁瓣消失，所以，能够改善在控制线的后方的区域再生性能的劣化，提高在听觉上的再生音的容易收听性。

而且，在所述的区域再生方法，也可以是，所述第2角度包含连接所述排列线的一端部和所述控制线的另一端部的直线和所述排列线之间的第6角度，所述空间频率的决定，在所述第1角度θ小于所述第6角度的情况下，将所述第1角度θ所对应的所述空间频率kx决定为在所述再生音的调整所使用的空间频率，所述再生音的音压的调整，使所决定的所述空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

根据此结构，在决定空间频率时，在第1角度θ小于连接排列线的一端部和控制线的另一端部的直线与所述排列线之间的第6角度的情况下，将第1角度θ所对应的所述空间频率kx决定为在再生音的调整所使用的空间频率。而且，再生音的音压的调整，使所决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

因此，因为在第1角度θ小于连接排列线的一端部和控制线的另一端部的直线与排列线之间的第6角度的情况下，第1角度θ所对应的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零，在空间频域的音压分布中旁瓣消失，所以，能够改善在控制线的后方的区域再生性能的劣化，提高在听觉上的再生音的容易收听性。

而且，在所述的区域再生方法，也可以是，所述再生音的音压的调整，将规定的窗函数与所述空间频域的音压分布相乘。

根据此结构，因为在再生音的音压的调整中，将规定的窗函数与空间频域的音压分布相乘，所以，在空间频域的音压分布中旁瓣消失，能够改善在控制线的后方的区域再生性能的劣化，提高在听觉上的再生音的容易收听性。

而且，在所述的区域再生方法，也可以是，所述窗函数为矩形窗。根据此结构，可以利用矩形窗作为窗函数。

而且，在所述的区域再生方法，也可以是，所述控制线包含多个再生线，所述多个再生线分别输出相互不同的再生音。

根据此结构，控制线包含多个再生线。多个再生线分别输出相互不同的再生音。

因此，因为多个再生线分别输出相互不同的再生音，所以在多个再生线之中的某一个再生线，可以只听多个再生音之中的某个再生音而不会受到向其他的再生线输出的其他的再生音的干扰。

而且，在所述的区域再生方法，也可以是，所述空间频域的非物理区域为零。

根据此结构，因为空间频域的非物理区域为零，所以，可以不必考虑空间频域的非物理区域，来调整再生音的音压。

本发明的另一方面所涉及的计算机可读取的记录介质，记录了使排列配置了多个扬声器的扬声器排列向指定的区域输出再生音的区域再生程序，该程序让计算机执行以下处理:将在包含相互增强从所述扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱所述声波的非再生线的控制线上实现的所述再生音的各频率的音压分布从频域转换到空间频域的处理，基于所述扬声器排列和所述控制线之间的位置关系，决定在所述空间频域的音压分布之中所述再生音的调整所使用的空间频率的处理，利用决定的所述空间频率调整从所述多个扬声器分别输出的所述再生音的音压的处理。

根据此结构，在包含相互增强从扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱声波的非再生线的控制线上实现的再生音的各频率的音压分布被从频域转换到空间频域。基于扬声器排列和控制线之间的位置关系，在空间频域的音压分布之中再生音的调整所使用的空间频率被决定。利用所决定的空间频率，从多个扬声器分别输出的再生音的音压被调整。

因此，因为基于扬声器排列和控制线之间的位置关系，在空间频域的音压分布之中再生音的调整所使用的空间频率被决定，利用所决定的空间频率，从多个扬声器分别输出的再生音的音压被调整，所以通过限制空间频率在非再生区域的音压被降低，能够改善设置在扬声器排列附近的在控制线的后方的区域再生性能的劣化。

本发明的另一方面所涉及的区域再生系统，包括：包含排列配置了多个扬声器的扬声器排列的再生部；基于包含相互增强从所述扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱所述声波的非再生线的控制线，调整使所述多个扬声器分别输出的再生音的音压，并让所述再生部进行输出的处理部，其中，所述处理部，将在所述控制线上实现的所述再生音的各频率的音压分布从频域转换到空间频域，基于所述扬声器排列和所述控制线之间的位置关系，决定在所述空间频域的音压分布之中所述再生音的调整所使用的空间频率，利用所述决定的空间频率调整从所述多个扬声器分别输出的所述再生音的音压。

根据此结构，在包含相互增强从扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱声波的非再生线的控制线上实现的再生音的各频率的音压分布被从频域转换到空间频域。基于扬声器排列和控制线之间的位置关系，在空间频域的音压分布之中再生音的调整所使用的空间频率被决定。利用所决定的空间频率，从多个扬声器分别输出的再生音的音压被调整。

因此，因为基于扬声器排列和控制线之间的位置关系，在空间频域的音压分布之中再生音的调整所使用的空间频率被决定，利用所决定的空间频率，从多个扬声器分别输出的再生音的音压被调整，所以通过限制空间频率在非再生区域的音压被降低，能够改善设置在扬声器排列附近的在控制线的后方的区域再生性能的劣化。

(实施方式)

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的实施方式仅是具体化本发明的一个示例，并不用于限定本发明的技术保护范围。

首先，对本发明的实施方式中的区域再生系统的整体结构进行说明。

图1是表示本发明的实施方式中的区域再生系统的结构的示意图。图1所示的区域再生系统1具备输入部10、数据部20、处理部30以及再生部40。

输入部10是具备使后述的扬声器403再生的再生音的音源数据201、后述的再生条件以及用于进行再生音量等的各种指定操作的触摸屏101的终端设备。另外，输入部10不仅局限于触摸屏101，也可以是具备实物开关、键盘、鼠标以及显示装置的终端设备。

而且，输入部10也可以是区域再生系统1的用户使用的智能手机、平板型计算机或个人计算机等的终端设备，也可以是设置在作为区域再生系统1的区域再生的对象的室内、由多个用户共同使用的个人计算机等的终端设备。

数据部20是半导体存储器或hdd(harddiskdrive)等的存储装置。数据部20存储音源数据201。音源数据201例如经由互联网等网络被储存到数据部20。另外，数据部20既可以与后述的处理部30一起设置在同一装置内，也可以设置在与处理部30不同的装置中。

处理部30是具备微处理器、dsp(digitalsignalprocessor)、rom(readonlymemory)、ram(randomaccessmemory)以及hdd等的信息处理装置。处理部30具备滤波生成部301、卷积部302以及音频if(接口)303。

滤波生成部301生成用于实现在用户使用输入部10指定的再生条件下的区域再生的控制滤波。

卷积部302生成将滤波生成部301生成的控制滤波与再生音信号(以下为与音源数据201对应的再生音信号)卷积的驱动信号，其中，再生音信号是将用户使用输入部10指定的音源数据201转换为模拟信号后的再生音信号。

音频if303将由卷积部302生成的驱动信号输出到再生部40。

再生部40是具备将从音频if303输入的驱动信号转换为模拟信号的da转换器401、放大通过da转换器401转换的模拟信号(以下称为再生音信号)的放大器402以及输出被放大器402放大的再生音号所示的再生音的扬声器403的声音输出装置。

另外，再生部40具备多个扬声器403。通过以规定的间隔直线状地排列配置多个扬声器403来构成扬声器排列。如下所述，区域再生的性能因各扬声器403的配置间隔以及扬声器排列的全长等而变化。另外，扬声器403的种类或规模没有限定。在本实施方式中，多个扬声器403被直线状地配置，但是，本发明并不局限于此，多个扬声器403也可以圆弧状地配置。

下面对滤波生成部301进行详细说明。图2是表示本发明的实施方式中的滤波生成部的内部结构的示意图。如图2所示，滤波生成部301具备空间频域转换部311、空间频率处理部312、驱动信号转换部313以及控制滤波转换部314。

空间频域转换部311，将在包含相互增强从扬声器排列放射的声波的再生线和相互减弱声波的非再生线的控制线上实现的再生音的各频率的音压分布从频域转换到空间频域。

另外，空间频域的非物理区域为零。非物理区域是指在二维频率平面为︱f2︱＞ρ︱f1︱的区域。其中，ρ＝d/ct，t为采样间隔，d为扬声器间隔，c是音速，f1是标准化时间频率，f2是标准化空间频率。

空间频率处理部312，基于扬声器排列与控制线之间的位置关系，决定空间频域的音压分布之中再生音的调整所使用的空间频率。空间频率处理部312，利用决定的空间频率调整多个扬声器403分别输出的再生音的音压。

驱动信号转换部313将空间频域的音压分布转换为驱动信号。

控制滤波转换部314，将空间频域的驱动信号(控制滤波)转换为频域的驱动信号(控制滤波)，并输出转换的频域的驱动信号(控制滤波)。

接着对滤波生成部301生成控制滤波的方法进行说明。以下，假设构成扬声器排列的多个扬声器403是在x轴上排列配置。在由x轴和与x轴垂直的y轴表示的平面中，从扬声器排列的位置a(x0，0)的扬声器403输出的角频率ω的再生音之中，到达控制点b(x，yref)的角频率ω的再生音的音压p(x，yref，ω)由下述公式(3)得出。

音压p(x，yref，ω)是频域的值。在公式(3)中，d(x0，0，ω)表示各扬声器的驱动信号，g(x–x0，yref，ω)表示从各扬声器403到控制点b(x，yref)的传递函数。另外，传递函数g(x–x0，yref，ω)是三维自由空间的格林函数。而且，如果再生音的频率为f，则再生音的角频率ω就用2πf来表示(ω＝2πf)。

空间频域转换部311，通过对上述的公式(3)进行傅立叶变换，将在控制线上实现的再生音的各频率的音压分布从频域转换到空间频域。如果将公式(3)在x轴方向进行傅立叶变换，根据卷积定理，可以得到下述公式(4)。

在此，对公式(4)的“p”、“d”以及“g”赋予的“～”表示在空间频域的值。kx是在x轴方向的空间频率。

空间频率处理部312，基于空间频率所表示的平面波与沿着扬声器排列的排列线之间的角度(第1角度)和连接排列线上的一个点和控制线上的一个点的直线与排列线之间的角度(第2角度)，决定再生音的调整所使用的空间频率。

图3是用于说明在本实施方式中决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。为了实现区域再生，如图3所示，可以在与扬声器排列sa实质上平行、距沿着扬声器排列sa的排列线al离开距离yref的位置所设定的控制线cl上，决定相互增强从扬声器排列sa放射的声波的再生线bl和相互减弱声波的非再生线dl。

空间频率kx用下述公式(5)表示。

kx＝2πn/(n△x)…(5)

其中，n是多个扬声器403的个数。n是整数，满足–n/2≤n≤n/2–1。△x是多个扬声器403中彼此相邻的扬声器403之间的间隔。

空间频率kx所表示的平面波和排列线al之间的角度θ用下述公式(6)表示。

θ＝180/πasin(kx/(ω/c))…(6)

其中，ω是角频率，c是音速。

空间频率处理部312，在角度θ比连接排列线al的中心和再生线bl的一端部的直线与排列线al之间的角度α1(第3角度)小的情况下，将与角度θ对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。而且，空间频率处理部312使决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

另外，在本实施方式中，控制线cl是直线状，但是，本发明并不局限于此，控制线cl也可以是圆弧状。

图4是表示在本实施方式中频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图，图5是表示在本实施方式中空间频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图。在图4和图5中，虚线表示基于以往技术的区域再生方法，实线表示基于本实施方式的区域再生方法。

如图4所示，以往技术在频域中抑制了在控制线cl上的非再生线dl的音压。在将图4所示的音压分布从频域转换到空间频域的情况下，如图5所示，以往技术，在空间频域残留了在控制线cl上的非再生线dl的音压。而在本实施方式，在空间频域，在控制线cl上的非再生线dl的音压变为零。

接着，驱动信号转换部313利用上述的公式(4)将空间频域的音压分布转换为空间频域的驱动信号。空间频域的驱动信号用下述公式(7)表示。

假设输出到扬声器403的再生音信号为s(ω)，控制滤波为f(x0，0，ω)，在点a的扬声器的驱动信号d(x0，0，ω)用下述公式(8)表示。

d(x0，0，ω)＝s(ω)f(x0，0，ω)(8)

由于控制滤波f(x0，0，ω)不依赖于再生音，以后，假设s(ω)＝1。因此，根据将公式(8)在x轴方向进行傅立叶变换的结果和公式(4)，可得到下述公式(9)。

实现区域再生的控制滤波f(x，0，ω)，通过将空间频域的控制滤波进行逆傅里叶变换，可以如公式(10)所示进行解析导出。

在此，右边的f^–1[]表示逆傅立叶变换，[]内记载的公式表示在空间频域的控制滤波。

其中，公式(10)是假设扬声器排列sa所具备的扬声器403在x轴上被无限地排列配置而得到的公式。实际上，因为扬声器排列sa所具备的扬声器403的数量有限，所以，需要离散化地导出控制滤波f(x，0，ω)。

具体而言，如图3所示，假设扬声器排列sa所具备的扬声器403的个数为n，各扬声器403的配置间隔为“△x”，扬声器排列sa(排列线al)在x轴方向的长度为l。在这种情况下，离散化的控制滤波f(x0，0，ω)通过将公式(10)的右边的[]内的公式所表示的空间频域的控制滤波进行离散逆傅里叶变换，可以如下述公式(11)所示进行解析导出。

where

x＝nδx(-n/2≤n≤n/2-1)，

l＝nδx，kx＝2πm/nδx

控制滤波转换部314，通过将各扬声器403的配置间隔△x、扬声器排列sa所具备的扬声器403的个数n、从扬声器排列sa到控制线cl为止在y轴方向的距离yref代入公式(11)，生成控制滤波f(x，0，ω)。如此，控制滤波转换部314通过对空间频域的驱动信号进行逆傅立叶变换，转换为频域的控制滤波。控制滤波转换部314将频域的控制滤波输出到卷积部302。

图6是表示用以往技术的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图，图7是表示用本实施方式的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。另外，在图6和图7中，假设将宽度为35mm的扬声器403在x轴上排列配置64个(n＝64)来构成扬声器排列sa。而且，各扬声器403的配置间隔△x为35mm。而且，与沿着扬声器排列sa的排列线al的x轴方向的中心垂直的线为y轴，从扬声器排列sa到控制线cl的距离yref为1m。而且，控制线cl的再生线bl的宽度lb是2m，再生线bl在x轴方向的中心位于y轴上(x＝0)。

在图6的以往技术中，从扬声器排列sa放射的再生音仅在控制线cl上的再生线bl收听，虽然进行了适当的区域再生，但是，在控制线cl的后方的区域再生性能劣化。而在图7的本实施方式中，从扬声器排列sa放射的再生音不仅在控制线cl上，即使是在控制线cl的后方非再生区域的音压降低，可以改善在控制线cl的后方的区域再生性能的劣化。而且，在空间频域的音压分布中，因为旁瓣消失，所以，可以提高在听觉上的再生音的容易收听性。

接着，对本实施方式中的使扬声器403输出再生音的调整动作进行说明。

图8是表示本实施方式中的再生音的调整动作的一个例子的流程图。

首先，在步骤s1，处理部30的滤波生成部301从输入部10获取再生条件。一旦用户使用触摸屏101指定了再生条件，输入部10就将该指定的再生条件发送到处理部30。滤波生成部301接收由输入部10发送来的再生条件。

用户指定的再生条件包含生成控制滤波f(x，0，ω)所需的条件。再生条件，例如包含各扬声器403的配置间隔△x、扬声器排列sa所具备的扬声器403的个数n、从扬声器排列sa到控制线cl为止在y轴方向的距离yref、再生线bl的宽度lb以及在再生线bl上的再生音的音量。再生条件也可以包含控制线cl的宽度。另外，在再生条件中，也可以不包含上述条件的一部分或全部的条件。

其次，在步骤s2，处理部30的滤波生成部301从数据部20获取音源数据。一旦用户使用触摸屏101指定了再生音的音源数据201的名称(以下，称为音源名)，输入部10就将该指定的音源名发送到数据部20。数据部20一旦从输入部10接收到音源名，就将与该音源名对应的音源数据201发送到处理部30。滤波生成部301接收由数据部20发送来的音源数据。

其次，在步骤s3，滤波生成部301的空间频域转换部311，通过对上述公式(3)进行傅立叶变换，将在控制线cl上实现的再生音的各频率的音压分布从频域转换到空间频域。

其次，在步骤s4，空间频率处理部312，基于扬声器排列sa和控制线cl之间的位置关系，决定空间频域的音压分布中的再生音的调整所使用的空间频率。在本实施方式中，空间频率处理部312，在角度θ小于角度α1的情况下，将角度θ对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率，其中，角度α1是连接排列线al的中心和再生线的一端部的直线与排列线al之间的角度。

其次，在步骤s5，空间频率处理部312利用所决定的空间频率调整让多个扬声器403分别输出的再生音的音压。空间频率处理部312使所决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

其次，在步骤s6，驱动信号转换部313将空间频域的音压分布转换成空间频域的驱动信号。

其次，在步骤s7，控制滤波转换部314，通过对空间频域的驱动信号进行离散逆傅里叶变换，将空间频域的驱动信号转换成频域的控制滤波。控制滤波转换部314，通过将各扬声器403的配置间隔△x、扬声器排列sa所具备的扬声器403的个数n、从扬声器排列sa到控制线cl为止的在y轴方向的距离yref代入上述公式(11)，生成控制滤波f(x，0，ω)。

另外，在步骤s1获取的再生条件中包含在再生线bl上的再生音的音量的情况下，控制滤波转换部314也可以将对生成的控制滤波f(x，0，ω)乘以对于规定的最大音量的再生条件所表示的再生音的音量的比率r(＝再生音的音量/最大音量)的结果r·f(x，0，ω)作为控制滤波f(x，0，ω)而生成。

而且，如上所述，也存在不包含在步骤s1获取的上述的再生条件的一部分或全部的条件的情况。例如，在再生条件中不包含各扬声器403的配置间隔△x以及扬声器排列sa所具备的扬声器403的个数n的情况下，控制滤波转换部314也可以从rom等获取预先存储的各扬声器403的配置间隔△x以及扬声器排列sa所具备的扬声器403的个数n。

而且，在再生条件中不包含从扬声器排列sa到控制线cl为止的在y轴方向的距离yref的情况下，控制滤波转换部314，也可以从区域再生系统1所包含的或者在外部具备的未图示的规定的传感器获取有关人物的位置的信息。然后，控制滤波变换部314也可以基于该获取的有关人物的位置的信息，设定用于设定控制线cl的距离yref的条件。

具体而言，上述规定的传感器例如包含照相机或获取热图像的传感器等。上述规定的传感器既可以与再生部40组装在同一个装置内，也可以设置在区域再生系统1的外部。只要上述规定的传感器能将输出信号发送到处理部30就可以。

例如，作为上述规定的传感器，是设置在与扬声器排列sa在相同的x轴上用于拍摄y轴方向的未图示的照相机。在这种情况下，控制滤波转换部314获取该照相机输出的拍摄图像，利用公知的图像识别技术等，识别该拍摄图像内是否包含有人物。然后，控制滤波转换部314，在识别到该拍摄图像内包含了人物的情况下，基于表示该识别的人物的图像的大小和拍摄图像的大小的比率等，计算出从x轴到该人物位置为止在y轴方向的距离。

而且，作为上述规定的传感器，设置测量从x轴到该人物位置为止在y轴方向的距离，并可以将表示该测量的距离的信号输出到处理部30的传感器(例如，深度传感器)。在这种情况下，控制滤波转换部314获取该传感器的输出信号所示的、从x轴到该人物位置为止的在y轴方向的距离。

然后，控制滤波转换部314将从x轴到上述人物位置为止的在y轴方向的距离作为从扬声器排列sa到控制线cl为止的在y轴方向的距离yref而设定。

而且，在再生条件中没有包含再生线bl的宽度lb的情况下，控制滤波转换部314从rom等获取预先存储的、例如预先决定的相当于人物的宽度程度的固定值(例如，1m)。

这样，控制滤波转换部314，不必麻烦让用户指定在设定控制线cl时所需要的再生条件，可以基于从规定的传感器获取的有关人物的位置的信息自动地设定再生条件。据此，控制滤波转换部314可以自动地设定控制线cl。

其次，在步骤s8，卷积部302生成将滤波生成部301生成的控制滤波f(x，0，2πf)与获取的音源数据201所对应的再生音信号s(2πf)进行卷积的驱动信号d(x，0，2πf)(d(x，0，2πf)＝s(2πf)f(x，0，2πf))。卷积部302将生成的驱动信号d(x，0，2πf)发送到再生部40。

其次，在步骤s9，再生部40，通过用接收到的驱动信号d(x，0，2πf)驱动各扬声器403，使各扬声器403输出再生音。

接着，对本实施方式的第1变形例进行说明。在上述的实施方式中，空间频率处理部312，在空间频率所表示的平面波与排列线al之间的角度θ小于连接排列线al的中心和再生线的一端部的直线与排列线al之间的角度α1的情况下，将与角度θ对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。对此，在本实施方式的第1变形例，空间频率处理部312，在角度θ小于连接排列线al的中心和控制线的一端部的直线与排列线al之间的角度(第4角度)的情况下，将角度θ所对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。

图9是用于说明在本实施方式的第1变形例中决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。

在本实施方式的第1变形例，空间频率kx用上述的公式(5)表示，空间频率kx所示的平面波和排列线al之间的角度θ用上述的公式(6)表示。

空间频率处理部312，在角度θ小于连接排列线al的中心和控制线cl的一端部的直线与排列线al之间的角度α2的情况下，将角度θ所对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。然后，空间频率处理部312使所决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

图10是表示在本实施方式的第1变形例中在频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图，图11是表示在本实施方式的第1变形例中在空间频域的控制线上的音压分布的一个例子。在图10和图11中，虚线表示以往技术的区域再生方法，实线表示本实施方式的区域再生方法。

如图10所示，以往技术，在频域抑制了在控制线cl上的非再生线dl的音压。在将图10所示的音压分布从频域转换到空间频域的情况下，如图11所示，在以往技术中，在空间频域残留有在控制线cl上的非再生线dl的全部音压。而在本实施方式的第1变形例中，在空间频域，在控制线cl上的非再生线dl的一部分音压变为零。

图12是表示用本实施方式的第1变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。另外，在图12，假设扬声器排列sa是通过将宽度为35mm的扬声器403在x轴上排列配置64个(n＝64)而构成的。而且，各扬声器403的配置间隔△x为35mm。而且，与扬声器排列sa在x轴方向的中心直交的线为y轴，扬声器排列sa和控制线cl之间的距离yref为1m。而且，控制线cl的再生线bl的宽度lb为2m，再生线bl在x轴方向的中心在y轴上(x＝0)。

在图6的以往技术中，从扬声器排列sa放射的再生音仅在控制线cl上的再生线bl收听，虽然能进行适当的区域再生，但是，在控制线cl的后方的区域再生性能劣化。与此相比，在图12的本实施方式的第1变形例中，从扬声器排列sa放射的再生音不仅在控制线cl上，即使在控制线cl的后方非再生区域的音压也降低，能够改善在控制线cl的后方的区域再生性能的劣化。而且，在空间频域的音压分布中，因为旁瓣(sidelobe)消失，所以，可以提高在听觉上的再生音的容易收听性。

接着，对本实施方式的第2变形例进行说明。在本实施方式的第2变形例，空间频率处理部312，在角度θ小于连接排列线al的一端部和再生线的另一端部的直线与排列线al之间的角度(第5角度)的情况下，将角度θ所对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。

图13是用于说明在本实施方式的第2变形例决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。

在本实施方式的第2变形例，空间频率kx用上述的公式(5)表示，空间频率kx所示的平面波和排列线al之间的角度θ用上述的公式(6)表示。

空间频率处理部312，在角度θ小于连接排列线al的一端部和再生线bl的另一端部的直线与排列线al之间的角度α3的情况下，将角度θ所对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。而且，空间频率处理部312使决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

图14是表示在本实施方式的第2变形例中在频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图，图15是表示在本实施方式的第2变形例中在空间频域的控制线上的音压分布的一个例子。在图14和图15中，虚线表示基于以往技术的区域再生方法，实线表示基于本实施方式的区域再生方法。

如图14所示，以往技术，在频域中抑制了在控制线cl上的非再生线dl的音压。在将图14所示的音压分布从频域转换为空间频域的情况下，如图15所示，以往技术，在空间频域残留有在控制线cl上的非再生线dl的全部的音压。与此相比，在本实施方式的第2变形例，在空间频域，在控制线cl上的非再生线dl的一部分音压变为零。

图16是表示用本实施方式的第2变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。另外，在图16中，假设将宽度为35mm的扬声器403在x轴上排列配置64个(n＝64)来构成扬声器排列sa。而且，各扬声器403的配置间隔△x为35mm。而且，与扬声器排列sa在x轴方向的中心直交的线为y轴，扬声器排列sa到控制线cl的距离yref为1m。而且，在控制线cl的再生线bl的宽度lb为2m，再生线bl在x轴方向的中心在y轴上(x＝0)。

在图6的以往技术中，从扬声器排列sa放射的再生音仅在控制线cl上的再生线bl收听，虽然能进行适当的区域再生，但是，在控制线cl的后方的区域再生性能劣化。与此相比，在图16的本实施方式的第2变形例中，从扬声器排列sa放射的再生音不仅在控制线cl上，即使在控制线cl的后方非再生区域的音压也降低，能够改善在控制线cl的后方的区域再生性能的劣化。而且，在空间频域的音压分布中，因为旁瓣(sidelobe)消失，所以，可以提高在听觉上的再生音的容易收听性。

接着，对本实施方式的第3变形例进行说明。在本实施方式的第3变形例中，空间频率处理部312，在角度θ小于连接排列线al的一端部和控制线的另一端部的直线与排列线al之间的角度(第6角度)的情况下，将角度θ所对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。

图17是用于说明在本实施方式的第3变形例中决定再生音的调整所使用的空间频率的处理的模式图。

在本实施方式的第3变形例中，空间频率kx用上述的公式(5)表示，空间频率kx所示的平面波和排列线al之间的角度θ用上述的公式(6)表示。

空间频率处理部312，在角度θ小于连接排列线al的一端部和控制线cl的另一端部的直线与排列线al之间的角度α4的情况下，将角度θ所对应的空间频率kx决定为再生音的调整所使用的空间频率。而且，空间频率处理部312使决定的空间频率kx的音压pkx(θ)的值为零。

图18是表示在本实施方式的第3变形例中频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图，图19是表示在本实施方式的第3变形例中空间频域的控制线上的音压分布的一个例子。在图18和图19中，虚线表示基于以往技术的区域再生方法，实线表示基于本实施方式的区域再生方法。

如图18所示，以往技术，在频域抑制了在控制线cl上的非再生线dl的音压。在将图18所示的音压分布从频域转换为空间频域的情况下，如图19所示，以往技术，在空间频域残留有在控制线cl上的非再生线dl的全部音压。与此相比，在本实施方式的第3变形例，在空间频域中在控制线cl上的非再生线dl的一部分音压变为零。

图20是表示用本实施方式的第3变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。另外，在图20中，假设将宽度为35mm的扬声器403在x轴上排列配置64个(n＝64)来构成扬声器排列sa。而且，各扬声器403的配置间隔△x为35mm。而且，与扬声器排列sa在x轴方向的中心直交的线为y轴，扬声器排列sa到控制线cl的距离yref为1m。而且，在控制线cl的再生线bl的宽度lb为2m，再生线bl在x轴方向的中心在y轴上(x＝0)。

在图6的以往技术中，从扬声器排列sa放射的再生音仅在控制线cl上的再生线bl收听，虽然能进行适当的区域再生，但是，在控制线cl的后方的区域再生性能劣化。与此相比，在图20的本实施方式的第3变形例中，从扬声器排列sa放射的再生音不仅在控制线cl上，即使在控制线cl的后方非再生区域的音压也降低，能够改善在控制线cl的后方的区域再生性能的劣化。而且，在空间频域的音压分布中，因为旁瓣(sidelobe)消失，所以，可以提高在听觉上的再生音的容易收听性。

接着，对本实施方式的第4变形例进行说明。在本实施方式的第4变形例中，空间频率处理部312将具有空间频率的规定的阈值的宽度的规定的窗函数与空间频域的音压分布相乘。在此，窗函数，例如，可以是矩形窗或汉宁窗(hanningwindow)。

图21是表示在本实施方式的第4变形例中再生音的调整所使用的窗函数的一个例子的示意图。图21所示的窗函数是汉宁窗。

在本实施方式的第4变形例，空间频率kx用上述的公式(5)表示。

空间频率处理部312将空间频率的规定的阈值的宽度的汉宁窗与空间频域的音压分布相乘。

图22是表示本实施方式的第4变形例在频域的控制线上的音压分布的一个例子的示意图，图23是表示本实施方式的第4变形例在空间频域的控制线上的音压分布的一个例子。在图22和图23中，虚线表示基于以往技术的区域再生方法，实线表示基于本实施方式的区域再生方法。

如图22所示，以往技术，在频域抑制了在控制线cl上的非再生线dl的音压。在将图22所示的音压分布从频域转换为空间频域的情况下，如图23所示，以往技术，在空间频域残留有在控制线cl上的非再生线dl的全部音压。与此相比，在本实施方式的第4变形例，在空间频域中在控制线cl上的非再生线dl的音压变为零。

图24是表示用以往技术的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图，图25是表示用本实施方式的第4变形例的区域再生方法再生的在x–y轴平面的音压分布的示意图。另外，在图24和图25中，假设将宽度为35mm的扬声器403在x轴上排列配置64个(n＝64)来构成扬声器排列sa。而且，各扬声器403的配置间隔△x为35mm。而且，与扬声器排列sa在x轴方向的中心直交的线为y轴，扬声器排列sa到控制线cl的距离yref为1m。而且，在控制线cl的再生线bl的宽度lb为2m，再生线bl在x轴方向的中心在y轴上(x＝0)。而且，空间频率处理部312将图21所示的汉宁窗与空间频域的音压分布相乘。

在图24的以往技术中，从扬声器排列sa放射的再生音仅在控制线cl上的再生线bl收听，虽然能进行适当的区域再生，但是，在控制线cl的后方的区域再生性能劣化。与此相比，在图25的本实施方式的第4变形例中，从扬声器排列sa放射的再生音不仅在控制线cl上，即使在控制线cl的后方非再生区域的音压也降低，能够改善在控制线cl的后方的区域再生性能的劣化。而且，在空间频域的音压分布中，因为旁瓣消失，所以，可以提高在听觉上的再生音的容易收听性。

另外，在本实施方式中，控制线cl包含一个再生线bl，但是，本发明并不局限于此，控制线cl也可以包含多个再生线bl。即，在扬声器排列sa存在的空间内存在多个人物的情况下，区域再生系统可以针对多个人物的每个人物输出不同的再生音。

图26是用于说明在本实施方式的第5变形例中包含多个再生线的控制线的模式图。图26所示的控制线cl包含第1再生线bl1和第2再生线bl2。

触摸屏101接受用户输入的再生条件。此时，再生条件，例如，包含各扬声器403的配置间隔△x、扬声器排列sa所具备的扬声器403的个数n、从扬声器排列sa到控制线cl为止在y轴方向的距离yref、第1再生线bl1的宽度lb1、在第1再生线bl1上的再生音的音量、第2再生线bl2的宽度lb2以及在第2再生线bl2上的再生音的音量。处理部30从数据部20获取在第1再生线bl1上再生的第1音源数据和在第2再生线bl2上再生的第2音源数据。

为了将m个音源si(ω)在m处各自的再生线进行再生，通过将在各再生线位置的控制滤波fi与对应的音源si的组合si(ω)fi(x0，ω)进行重叠，计算出驱动信号d(x0，ω)。即，滤波生成部301生成音源si和用于通过各扬声器403的控制滤波fi驱动各扬声器403的驱动信号di，并驱动各扬声器。再生部40针对多个再生线的各自输出相互不同的再生音。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，实施各处理的主体或装置，并不局限于上述的实施方式所述。各处理也可以通过组装在区域再生系统1所具备的规定的装置(以下，称为本地装置)内的处理器等来进行处理。而且，也可以通过设置在与本地装置不同的场所的云服务器等进行处理。而且，通过进行在本地装置和云服务器之间的信息的协调，也可以让两者分担实施本发明所说明的各处理。以下，对本发明的实施方式进行说明。

(1)上述各装置，具体而言是由微处理器、rom、ram、硬盘单元、显示器单元、键盘以及鼠标等构成的计算机系统。在ram或硬盘单元中存储计算机程序。各装置的功能通过让微处理器按照计算机程序进行动作来实现。在此，计算机程序是为了实现规定的功能组合了多个对计算机发出指令的指令代码而构成。

(2)构成上述各装置的构成要素的一部分或者全部也可以由一个系统lsi(largescaleintegration：大规模集成电路)构成。系统lsi是将多个构成部集成在一个芯片上而制造出的超级多功能lsi。具体而言，系统lsi是包含微处理器、rom以及ram等构成的计算机系统。在ram中存储有计算机程序。系统lsi通过让微处理器按照计算机程序进行动作来实现其功能。

(3)构成上述各装置的构成要素的一部分或者全部也可以由可拆装于各装置的ic卡或者单个模块构成。ic卡或模块是由微处理器、rom以及ram等构成的计算机系统。ic卡或模块也可以包含上述的超级多功能lsi。ic卡或模块通过让微处理器按照计算机程序进行动作来实现其功能。

(4)本发明也可以是上述所示的区域再生系统1中的处理方法。而且，既可以是通过计算机实现该处理方法的计算机程序，也可以是由计算机程序组成的数字信号。

(5)而且，本发明也可以是用计算机可读取计算机程序或由计算机程序组成的数字信号的记录介质，例如，记录在软盘、硬盘、cd–rom、mo、dvd、dvd–rom、dvd–ram、bd(blu–ray(注册商标)disc)或半导体存储器等中的计算机程序。而且，也可以是记录在这些记录介质中的数字信号。

而且，本发明也可以将计算机程序或计算机程序组成的数字信号经由电子通信线路、无线或有线通信线路、以因特网为代表的网络或数据广播等进行传输。

而且，本发明也可以是具备微处理器和存储器的计算机系统，存储器存储上述的计算机程序，微处理器按照计算机程序进行动作。

而且，也可以通过将程序或数字信号记录在记录介质进行传送、或者将程序或数字信号经由网络等传送、或者通过独立的其他的计算机系统来实施。

(6)也可以分别组合上述实施方式以及其变形例。

本发明所涉及的区域再生方法、记录了区域再生程序的计算机可读取的记录介质以及区域再生系统，可以改善设置在扬声器排列附近的控制线的后方的区域再生性能的劣化，作为从排列配置的多个扬声器的扬声器排列向指定的区域输出再生音的区域再生方法、记录了区域再生程序的计算机可读取的记录介质以及区域再生系统有其实用价值。

本申请基于在2017年12月28日向日本专利局提交的日本专利申请no.2017–254514，其内容在此引入作为参考。

尽管参照附图对本发明进行了充分的说明，需要说明的是，对于本领域技术人员而言，各种各样的变形和变更都是显而易见的。因此，除非这样的变形和变更脱离了本发明所定义的范围，否则均包含在本发明之中。