(57)【要約】【課題】少ない演算量で車載用スピーカの直前での過渡特性を改善して安価に音質の向上をはかり、その結果、音場感を改善する。【解決手段】デジタル波形補償回路１２は、入力信号を、車載用スピーカ１５のインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時の第１波の歪み成分が発生する迄の遅延時間分だけ遅延する遅延器１２１と、インパルス応答測定結果により得られるフィルタ特性に基づき、遅延器出力の第１波の歪み波形に相当する幅を持つ波形を生成する低域通過フィルタ（ＬＰＦ１２２）と、低域通過フィルタの出力から第１波の歪み成分を低減する逆相の信号成分を生成する位相反転回路１２３と、入力信号と位相反転回路の出力とを加算する加算器１２５とにより構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を、車載用スピーカのインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時の第１波の歪み成分が発生する迄の遅延時間分だけ遅延する遅延器と、
前記インパルス応答測定結果により得られるフィルタ特性に基づき、前記遅延器出力の前記第１波の歪み波形に相当する幅を持つ波形を生成する低域通過フィルタと、
前記低域通過フィルタの出力から前記第１波の歪み波形を低減する逆相の信号成分を生成する位相反転回路と、
前記入力信号と前記位相反転回路の出力とを加算する加算器と、
を備えたことを特徴とするデジタル波形補償回路。
【請求項２】
前記遅延器と、前記低域通過フィルタと、前記位相反転回路と、前記加算器のそれぞれは、無限長の時間においてゼロでない値を返すインパルス応答関数を持つＩＩＲフィルタで構成されたデジタル信号処理装置とすることを特徴とする請求項１記載のデジタル波形補償回路。
【請求項３】
前記ＩＩＲフィルタを並列接続して第２波の歪み成分を含めて低減する請求項２記載のデジタル波形補償回路。
【請求項４】
前記ＩＩＲフィルタを従属接続して第２波の歪み成分を含めて低減する請求項２記載のデジタル波形補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用スピーカが接続される増幅器に用いて好適な、デジタル波形補償回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
車室内音響空間において使用される車載用スピーカは、スピーカ周辺のエンクロージャとして使用される鉄板や内装材等車両構造物の強度不足により、理想的な音波形に比較して過度応答性の悪い歪み波形成分（アンダーシュートやオーバーシュート）が多数発生することがわかっている。この歪み成分波形は、原波形に含まれない不要な成分であり、音質に悪影響を与える原因の一つである。
【０００３】
このため、車輌構造物の強度確保等により改善傾向は見られるものの、完全な対策は困難であり、そのためのコストを要していた。また、強度確保のためには重量増を招き、燃費への悪影響も考えられ、十分な対策をとることができなかった。
したがって、従来、車載用スピーカが接続される増幅器側で対策が施されており、例えば、適応型フィルタ（ＦＩＲ：Finite Impulse Response）を用いたインパルス応答の畳み込み演算による歪み成分波形の低減処理が実施されていた。
【０００４】
一方、従来、スピーカからの直接音と壁等による反射音との干渉による視聴点での周波数特性の不均一性について、遅延手段と、レベル調整手段との間に介挿される、反射音の周波数特性に基づきフィルタ特性が定められた低域通過フィルタ（ＬＰＦ）により補償する音場補正装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１９３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記した適応型フィルタを使用した畳み込み演算による歪み成分波形の低減処理によれば、膨大な演算量を必要とし、コスト増を招く。
また、特許文献１に開示された技術は、直接音と反射音との干渉に対する音場補正に関する技術であり、スピーカ前面の直接音に対する音場補正ではない。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、少ない演算量で車載用スピーカの直前での過渡特性を改善して安価に音質の向上をはかり、その結果、音場感を改善することのできる、デジタル波形補償回路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】
【０００８】
上記した課題を解決するために本発明のデジタル波形補償回路は、入力信号を、車載用スピーカのインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時の第１波の歪み成分が発生する迄の遅延時間分だけ遅延する遅延器と、前記インパルス応答測定結果により得られるフィルタ特性に基づき、前記遅延器出力の前記第１波の歪み波形に相当する幅を持つ波形を生成する低域通過フィルタと、前記低域通過フィルタの出力から前記第１波の歪み成分を低減する逆相の信号成分を生成する位相反転回路と、前記入力信号と前記位相反転回路の出力とを加算する加算器とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のデジタル波形補償回路によれば、少ない演算量で車載用スピーカの直前での過渡特性を改善して安価に音質の向上をはかり、その結果、音場感を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路が使用される車載音響機器の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路の内部構成を等価回路で示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路の動作を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るデジタル波形補償回路の内部構成を等価回路で示した図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係るデジタル波形補償回路の内部構成を等価回路で示した図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路による周波数特性を従来例と対比して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に係るデジタル波形補償回路について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路が使用される車載音響機器の構成例を示す図である。
【００１２】
図１に示されるように、車載音響機器１は、ＡＤＣ（Analog Digital Converter）１１と、本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）１３と、パワーアンプ１４と、車載用スピーカ１５により構成される。
【００１３】
ＡＤＣ１１は、アナログ入力音声信号をデジタル音声信号に変換してデジタル波形補償回路１２に出力する。
デジタル波形補償回路１２は、後述するように、ＡＤＣ１１から出力されるデジタル音声信号を、事前の車載用スピーカ１５のインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時の第１波（オーバーシュート・アンダーシュート）の歪み成分が発生する迄の遅延時間分だけ遅延させ、この遅延出力を、同じくインパルス応答測定結果により得られるフィルタ特性に基づき、遅延出力の第１波の歪み波形に相当する幅を持つ波形を生成し、更に、第１波の歪み成分を低減する逆相の信号成分を生成して入力されたデジタル音声信号と加算してＤＡＣ１３に出力する。詳細は後述する。
【００１４】
ＤＡＣ１３は、デジタル波形補償回路１２の出力であるデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換してパワーアンプ１４へ出力する。
パワーアンプ１４は、ＤＡＣ１３により出力されるアナログ音声信号を信号増幅して電磁音響変換器である車載用スピーカ１５へ出力する。
【００１５】
なお、上記したＡＤＣ１１、デジタル波形補償回路１２、ＤＡＣ１３のそれぞれは、ここでは、デジタル信号処理装置１０（ＤＳＰ）に実装され、ＤＳＰ１０内で信号処理されることで実現されるものとする。詳細は後述する。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２の内部構成を等価回路で示した図である。
デジタル波形補償回路１２は、無限長の時間においてゼロでない値を返すインパルス応答関数を持つＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタで構成され、遅延器（Ｄｅｌａｙ）１２１と、低域通過フィルタ１２２（以下、ＬＰＦ１２２という）と、位相反転回路１２３と、レベル調整回路１２４と、加算器１２５とを含む。
【００１７】
遅延器１２１、入力信号（ＩＮＰＵＴ）を、車載用スピーカ１５の事前のインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時のオーバーシュートおよびアンダーシュートに係る第１波の歪み波形成分が発生する迄の遅延時間（ｔｄ）分だけ遅延させ、ＬＰＦ１２２に出力する。
【００１８】
ＬＰＦ１２２は、事前のインパルス応答測定結果により得られるフィルタ特性に基づき遅延器１２１出力の第１波の歪み波形に相当する幅を持つ波形を生成して位相反転回路１２３に出力する。
位相反転回路１２３は、ＬＰＦ１２２の出力から第１波の歪み成分を低減する逆相の信号成分を生成して加算器１２５へ出力する。
【００１９】
加算器１２５は、入力信号（ＩＮＰＵＴ）をレベル調整回路１２４でレベル調整した信号と、上記した位相反転回路１２３の出力とを加算し、ＯＵＴＰＵＴ信号としてパワーアンプ１４へ出力する。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２の動作を模式的に示した図である。
以下、図３を参照しながら、図１、図２に示す本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２の動作について説明する。
【００２１】
車載用スピーカ１５では、入力音声信号に対して、過渡応答の悪いオーバーシュートやアンダーシュートの歪み波形が発生することは上述した通りである。ここでは、この歪み波形成分を打ち消すためにデジタル領域での波形補償を行うものである。
このため、事前に車載用スピーカ１５を車室内に設置し、車載用スピーカ１５前面のインパルス応答波形を測定し（ａ）、基本波駆動以降に発生する歪み波形成分に着目し、オーバーシュートやアンダーシュート分の第１波の歪み成分を模擬する、遅延時間とフィルタ特性を含むパラメータを、ＤＳＰ１０（デジタル波形補償回路１２）内に予め設定しておく必要がある。
【００２２】
上述した準備処理の後、デジタル波形補償回路１２は、入力信号（ＩＮＰＵＴ）から分岐した信号を、遅延器１２１で設定されたパラメータにしたがう時間ｔｄ分遅延してＬＰＦ１２２に通し、ＬＰＦ１２２では、そのパラメータにしたがう歪み波形成分の幅に相当する波形を生成し、位相反転回路１２３に出力する。
【００２３】
位相反転回路１２３では、ＬＰＦ１２２の出力により、第１波の歪み波形とは逆位相になる信号（歪み補償波形）を生成し（ｂ）、加算器１２５で、レベル調整回路１２４で入力信号（ＩＮＰＵＴ）をレベル変換した信号と加算することにより歪み波形を打ち消し（ｃ）、パワーアンプ１４へ出力することで上述した歪み成分の低減を行っている。
【００２４】
ここで、ｔｄは、事前に行われる車載用スピーカ１５のインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時の第１波の歪み成分が発生する迄の遅延時間、また、フィルタ特性とは、同じく事前に行われる車載用スピーカ１５のインパルス応答測定結果により得られる第１波の歪み波形に相当する幅を持つ波形を生成するためのパラメータをいう。
【００２５】
上述した本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路によれば、車載用スピーカ１５のインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時の第１波の歪み成分が発生する迄の遅延時間分だけ遅延させ、この遅延出力を、同じくインパルス応答測定結果により得られるフィルタ特性に基づき歪み波形に相当する幅の歪み波形成分を生成し、第１波の歪み成分を低減する逆相の信号成分を生成して入力されたデジタル音声信号と加算して出力することにより、デジタル波形補償が実現され、音質の改善がはかれる。
また、上述したデジタル波形補償回路１２をＩＩＲフィイルタで構成し、ＤＳＰ１０で信号処理することにより、計算量が少なく、安価に音質の向上がはかれ、結果的に車載用スピーカ１５の音場感の改善をはかることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るデジタル波形補償回路の内部構成を等価回路で示した図である。
【００２７】
図４に示されるように、本発明の実施の形態２に係るデジタル波形補償回路は、図２に示す本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２を並列に接続し、歪み波形に対して、第２波を含む複数のデジタル波形補償を行うことで、より効果の高い波形補償を行うことができる。ここでは、２次のＩＩＲフィルタが示されている。
したがって、音質の向上がはかれ、結果的に車載用スピーカ１５の音場感の改善をはかることができる。また、並列接続されたそれぞれのデジタル波形補償回路１２をＤＳＰ１０で信号処理することにより、計算量が少なく、安価に音質の向上がはかれる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態２においても、実施の形態１同様、事前に車室内に設置された車載用スピーカ１５前面のインパルス応答波形を測定し、ＤＳＰ１０（デジタル波形補償回路１２）に、歪み成分を模擬する遅延時間とフィルタ特性に関するパラメータの設定が必須である。
【００２９】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係るデジタル波形補償回路の内部構成を等価回路で示した図である。
【００３０】
図５に示されるように、本発明の実施の形態３に係るデジタル波形補償回路は、図２に示す本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２を従属接続している。
なお、上述した実施の形態２では、デジタル波形補償回路１２を並列接続することでインパルス応答も加減算されるが、実施の形態３に示すように、デジタル波形補償回路１２が従属接続された場合は、従属接続された各デジタル波形補償回路１２のコンボリューションにより、一層効果の高い波形補償を行うことができる。
【００３１】
したがって実施の形態３に係るデジタル波形補償回路によれば、音質の向上がはかれ、結果的に車載用スピーカ１５の音場感の改善をはかることができる。また、従属接続されたデジタル波形補償回路１２をＤＳＰ１０で信号処理することにより一層効果の高い波形補償が行われ、計算量が少なく、安価に音質の向上がはかれる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態３においても、実施の形態１、２同様、事前に車室内に設置された車載用スピーカ１５前面のインパルス応答波形を測定し、ＤＳＰ１０（デジタル波形補償回路１２）に、歪み成分を模擬する遅延時間とフィルタ特性に関するパラメータを設定することは必須である。
【００３３】
図６は、上述した本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２による周波数特性を従来例と対比して示した図である。
図６（ａ）が従来例、図６（ｂ）が本発明の実施の形態１に係るデジタル波形補償回路１２の車載用スピーカ１５直前での応答波形であり、図６（ｂ）に示されるように、オーバーシュートおよびアンダーシュートの第１波歪み成分が減少していることがわかる。ここでは、ＤＳＰ１０（デジタル波形補償回路１２）にパラメータとして設定される値が、遅延器１２１の遅延時間（ｔｄ）が０．１５ｍｓ、ＬＰＦ１２２のカットオフ周波数（ｆｃ）が８００Ｈｚの場合を例示している。
【００３４】
以上説明のように本発明の実施の形態１〜３に係るデジタル波形補償回路によれば、少ない演算量で車載用スピーカの直前での過渡特性を改善して安価に音質の向上をはかり、その結果、音場感を改善することができる。
【００３５】
なお、図２、図４、図５に示すデジタル波形補償回路１２が有する機能は、全てをＤＳＰ１０によるソフトウェアによって実現しても、あるいはその少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。
例えば、デジタル波形補償回路１２が、入力信号を、車載用スピーカ１５のインパルス応答測定結果により得られるインパルス入力時の第１波の歪み成分が発生する迄の遅延時間分だけ遅延させ、インパルス応答測定結果により得られるフィルタ特性に基づき第１波の歪み波形を生成し、この第１波の歪み成分を低減する逆相の信号成分を生成し、入力信号と加算するデータ処理は、１または複数のプログラムによりコンピュータ上で実現してもよく、また、その少なくとも一部をハードウェアで実現してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  車載音響機器、１０  ＤＳＰ、１１  ＡＤＣ、１２  デジタル波形補償回路、１３  ＤＡＣ、１４  パワーアンプ、１５  車載用スピーカ、１２１  遅延器、１２２  低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、１２３  位相反転回路、１２４  レベル調整回路、１２５  加算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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