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デジタル音響信号処理装置 新技術説明会

国内特許コード P100000840
整理番号 KUTLO-2010-010
掲載日 2010年7月30日
出願番号 特願2009-186829
公開番号 特開2011-041023
登録番号 特許第5540374号
出願日 平成21年8月11日(2009.8.11)
公開日 平成23年2月24日(2011.2.24)
登録日 平成26年5月16日(2014.5.16)
発明者
  • 西川 清
出願人
  • 国立大学法人金沢大学
発明の名称 デジタル音響信号処理装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】 指向性アレースピーカの音響ビームの焦点先鋭度を高くすることができるデジタル音響信号処理装置を提供する。
【解決手段】 音源から入力したデジタル音響信号を、2次元デジタルフィルタによって指向特性を制御し、直線の方向に沿って配列された複数のスピーカから成るスピーカアレーによって再生するデジタル音響信号処理装置であって、2次元デジタルフィルタは、時間およびスピーカの位置について2次元フーリエ変換した音響信号のスペクトルを、時間周波数軸と空間周波数軸とから成る2次元周波数平面上で表したとき、焦点距離の2~3倍までの距離ではビーム端角度φでの振幅が0.5以上となるように、ビーム過渡域幅を10°と狭くすることによって、焦点先鋭度Sをビーム過渡域幅が20°の場合よりも大きくすることができる。
【選択図】 図5
従来技術、競合技術の概要



音を特定方向の狭い範囲に放射させる用途が増加しているが、低い周波数から高い周波数に渡って同一指向特性の音響ビーム形成は、超音波による方法以外にはまだ商用されていない。しかし、スピーカアレーおよび2次元デジタルフィルタで構成される指向性アレースピーカ(非特許文献1,2参照)によって所望の指向特性に設計すれば、広角度から狭角度までの指向性ビームを形成することができる。





同様にスピーカアレーを用いて特定の位置、すなわち焦点に集束する音響ビームを形成する方法があり、用いる2次元デジタルフィルタに、音の集束のために、方向により異なる直線位相の2次元位相特性が設定される(非特許文献3,4参照)。この方法では、スピーカアレーから近い距離では、位相特性が効果的に働いて、焦点位置に旨く集束する音響ビームが形成される。





マルチメディア社会の進展に伴い、大画面映像を提供する地上デジタル放送やデジタルバーサタイルディスクやブルーレイディスクなどの光記録媒体を用いた高画質な映像を提供することができるシステムが普及してきている。特に、オーディオビジュアルシステムでは、高い臨場感を実現するため、ステレオ音響再生の役割が非常に重要になってきている。





集束型の指向性アレースピーカは、スピーカアレーと2次元デジタルフィルタとを用いて焦点を形成することができ(非特許文献3,4参照)、この焦点付近では、非常に高い音圧レベルであることに着目して、この高音圧の焦点を利用したステレオ再生システムも提案されている。

産業上の利用分野



本発明は、複数のスピーカを配列したスピーカアレーによって、特定の方向に強い指向性で音波を放射させることができる音響再生信号を生成するデジタル音響信号処理装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
音源から入力したデジタル音響信号の指向特性を、2次元デジタルフィルタによって制御し、一直線に沿って配置され、かつ前記一直線に直交する方向に並列に音を出力する複数のスピーカから成るスピーカアレーによって再生するデジタル音響信号処理装置であって、
前記2次元デジタルフィルタは、時間およびスピーカの位置について2次元フーリエ変換した音響信号のスペクトルを、時間周波数軸と空間周波数軸とから成る2次元周波数平面上で表したとき、ビームの過渡域幅が角度10°以下に設定されるように構成されることを特徴とするデジタル音響信号処理装置。

【請求項2】
前記2次元デジタルフィルタは、前記一直線上で前記複数のスピーカの中心を通り、かつスピーカの出力面に直交する第2の直線に対して、前記一直線および第2の直線を含む平面上で対称な位置に、音響ビームの第1の焦点を形成する第1の2次元デジタルフィルタおよび音響ビームの第2の焦点を形成する第2の2次元デジタルフィルタを含み、
前記音源は、ステレオ音源であり、ステレオ音源からの左デジタル音響信号が第1の2次元デジタルフィルタに入力され、ステレオ音源からの右デジタル音響信号が第2の2次元デジタルフィルタに入力されることを特徴とする請求項1に記載のデジタル音響信号処理装置。

【請求項3】
前記第1の焦点と前記第2の焦点との距離は、前記複数のスピーカのうち第2の直線から最も遠い位置にある両端のスピーカの前記一直線上のそれぞれの中心を結ぶ線分の長さの半分未満の長さに設定されることを特徴とする請求項2に記載のデジタル音響信号処理装置。

【請求項4】
前記2次元デジタルフィルタは、前記一直線上で前記複数のスピーカの中心を通り、かつスピーカの出力面に直交する第2の直線に対して、前記一直線および第2の直線を含む平面上で対称な位置に、音響ビームの第1の焦点を形成する第1の2次元デジタルフィルタおよび音響ビームの第2の焦点を形成する第2の2次元デジタルフィルタ、ならびに前記第2の直線に対して前記平面上で、前記複数のスピーカの前記直線方向の中心からの距離が第1,2の焦点と同じで、かつ第1,2の焦点の位置よりも前記第2の直線に近い対称な位置に、第2の直線に対して第1の焦点と同じ側に、音響ビームの第3の焦点を形成する第3の2次元デジタルフィルタ、および第2の直線に対して第2の焦点と同じ側に、音響ビームの第4の焦点を形成する第4の2次元デジタルフィルタを含み、
前記音源は、第1のステレオ音源および第2のステレオ音源を含み、第1のステレオ音源からの第1の左デジタル音響信号が第1の2次元デジタルフィルタに入力され、第1のステレオ音源からの第1の右デジタル音響信号が第3の2次元デジタルフィルタに入力され、第2のステレオ音源からの第2の左デジタル音響信号が第4の2次元デジタルフィルタに入力され、第2のステレオ音源からの第2の右デジタル音響信号が第2の2次元デジタルフィルタに入力されることを特徴とする請求項1に記載のデジタル音響信号処理装置。

【請求項5】
前記第1~第4の2次元デジタルフィルタは、前記第1の焦点と前記第3の焦点との距離が予め定める距離であり、前記第1の焦点の通過域のビーム中心の角度が予め定める第1の角度であり、かつ前記第3の焦点の通過域のビーム中心の角度が予め定める第2の角度である第1の設定値、前記第1の焦点と前記第3の焦点との距離を前記予め定める第1の距離よりも短い距離であり、前記第1の焦点の通過域のビーム中心の角度が予め定める第1の角度よりも大きい角度であり、かつ前記第3の焦点の通過域のビーム中心の角度が予め定める第2の角度よりも大きい角度である第2の設定値、または前記第1の焦点と前記第3の焦点との距離を前記予め定める第1の距離よりも短い距離であり、前記第1の焦点の通過域のビーム中心の角度が前記予め定める第1の角度よりも大きい角度であり、かつ前記第3の焦点の通過域のビーム中心の角度が予め定める第2の角度よりも小さい角度である第3の設定値に設定されることを特徴とする請求項4に記載のデジタル音響信号処理装置。

【請求項6】
前記2次元デジタルフィルタの音響信号のスペクトルを前記2次元周波数平面上で表したとき、ビーム中心の両側に形成される前記ビームの過渡域幅は、ビーム中心に対して非対称に設定されることを特徴とする請求項1~5のいずれか1つに記載のデジタル音響信号処理装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009186829thum.jpg
出願権利状態 登録
(有)金沢大学ティ・エル・オーは、金沢大学の研究者の出願特許を産業界へ技術移転することを主目的として、金沢大学の教官の出資により設立された技術移転機関です。
ご興味のある方は、下記「問合せ先」へ整理番号と共にご連絡願います。
なお、既に活用のお申し込み・お打合わせ等の段階に入っている場合もございますので、予めご承知おきください。


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