(57)【要約】【課題】簡単な構成で、任意の音響特性を容易に実現可能な音響再生装置を提供することにある。また、単なる忠実性の高い音響再生ではなく、意図する音質を再現できるようにする。【解決手段】スピーカー手段（１０）から受聴位置（１３）までの伝達特性の逆特性（Ｈ０）に基づく補正係数(Ｋ０)を少なくとも１組保持する補正係数保持手段（６）を備え、補正係数としては逆特性(Ｈ０）に対して任意の伝達特性（Ｈ００）を畳み込んで導出した係数を用い、補正係数保持手段（６）にて保持された補正係数（Ｋ０）を用いて非巡回型デジタルフィルタ手段（５）においてオーディオ信号と畳み込み演算処理して出力する。【選択図】図１
2010021982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非巡回型デジタルフィルタ手段により補正されたオーディオ信号をスピーカー手段に供給して音響放射する音響再生装置において、
前記スピーカー手段から受聴位置までの伝達特性の逆特性に基づく補正係数を少なくとも１組保持する補正係数保持手段を備え、
前記補正係数としては前記逆特性に対して任意の伝達特性を畳み込んで導出した係数を用い、
前記補正係数保持手段にて保持された前記補正係数を用いて前記非巡回型デジタルフィルタ手段においてオーディオ信号と畳み込み演算処理して出力する
ことを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】
非巡回型デジタルフィルタ手段と巡回型デジタルフィルタ手段により補正されたオーディオ信号をスピーカー手段に供給して音響放射する音響再生装置において、
前記巡回型デジタルフィルタ手段の振幅特性を加味した前記スピーカー手段から前記受聴位置までの伝達特性の逆特性に基づく補正係数を少なくとも１組保持する補正係数保持手段を備え、
前記補正係数としては前記逆特性に対して任意の伝達特性を畳み込んで導出した係数を用い、
前記補正係数保持手段にて保持された前記補正係数を用いて前記非巡回型デジタルフィルタ手段においてオーディオ信号と畳み込み演算処理して出力する
ことを特徴とする音響再生装置。
【請求項３】
前記巡回型デジタルフィルタ手段が前記スピーカー手段から受聴位置までの伝達特性の逆特性のピーク／ディップを抑制する振幅特性を有することを特徴とする請求項２に記載の音響再生装置。
【請求項４】
前記任意の伝達特性として、前記非巡回型デジタルフィルタ手段において、前記逆特性による補正係数と前記オーディオ信号とを畳み込み演算処理して出力した場合に得られる音響特性に対して特定の周波数帯域を増強或いは減衰するためのフィルタ特性を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項５】
前記任意の伝達特性として、所望の残響特性を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項６】
前記任意の伝達特性として、所望の特性のスピーカーの伝達特性或いは該所望の特性のスピーカーの伝達特性を模擬した特性を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項７】
第一及び第二の非巡回型デジタルフィルタ手段により補正されたオーディオ信号をスピーカー手段に供給して音響放射する音響再生装置において、
前記スピーカー手段から受聴位置までの伝達特性の逆特性による補正係数を前記第一の非巡回型デジタルフィルタ手段に供するために保持する第一の補正係数保持手段と、
任意の伝達特性を前記第二の非巡回型デジタルフィルタ手段に供するために保持する第二の補正係数保持手段を備え、
前記第一及び第二の補正係数保持手段にて保持された補正係数を用いて前記第一及び第二の非巡回型デジタルフィルタ手段において順次オーディオ信号と畳み込み演算処理して出力することを特徴とする音響再生装置。
【請求項８】
第一及び第二の非巡回型デジタルフィルタ手段と巡回型デジタルフィルタ手段により補正されたオーディオ信号をスピーカー手段に供給して音響放射する音響再生装置において、
前記巡回型デジタルフィルタ手段の振幅特性を加味した前記スピーカー手段から前記受聴位置までの伝達特性の逆特性による補正係数を前記第一の非巡回型デジタルフィルタ手段に供するために保持する第一の補正係数保持手段と、
任意の伝達特性を前記第二の非巡回型デジタルフィルタ手段に供するために保持する第二の補正係数保持手段を備え、
前記第一及び第二の補正係数保持手段にて保持された補正係数を用いて前記第一及び第二の非巡回型デジタルフィルタ手段において順次オーディオ信号と畳み込み演算処理して出力することを特徴とする音響再生装置。
【請求項９】
前記巡回型デジタルフィルタ手段が前記スピーカー手段から受聴位置までの伝達特性の逆特性のピーク／ディップを抑制する振幅特性を有することを特徴とする請求項８に記載の音響再生装置。
【請求項１０】
前記任意の伝達特性として、前記第一の非巡回型デジタルフィルタ手段において、前記逆特性による補正係数と前記オーディオ信号とを畳み込み演算処理して出力した場合に得られる音響特性に対して特定の周波数帯域を増強或いは減衰するためのフィルタ特性を用いることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項１１】
前記任意の伝達特性として、所望の残響特性を用いることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の音響再生装置。
【請求項１２】
前記任意の伝達特性として、所望の特性のスピーカーの伝達特性或いは該所望の特性のスピーカーの伝達特性を模擬した特性を用いることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカーから受聴位置までの伝達特性に対応して逆補正し、本来のオーディオ信号を忠実に再現するように再生特性を改善した上で、任意の音質改善特性を付与することができる音響再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、テレビ受像機等各種ＡＶ機器のオーディオ再生系において、本来のオーディオ信号に忠実な再生を阻害する様々な要因が存在する。例えば、スピーカー前面の構造物として音導管やパンチング板が存在する場合に、音導管共振に由来するピーク・ディップ発生や高域減衰など、忠実性を損ねて音質劣化を生ずる。また、オーディオ再生系の存在する環境もこの忠実性を損なう原因となる場合がある。例えば、ＡＶ機器から受聴位置までの音の伝達経路として、直接波と比肩する優勢な反射波が存在する場合、或いは音波を減衰させる物体（人体）が存在する場合などである。
【０００３】
これに対して、従来からデジタルフィルタを使用して、スピーカーから受聴位置までの伝達特性を補正し、具体的には伝達空間を含めたスピーカーシステムの音圧及び群遅延特性を平坦化して、本来のオーディオ信号に忠実な音質を得る試みがなされている。特許文献１で従来技術として引用する特許文献２では、スピーカーから受聴位置までの周波数振幅特性の逆特性に相当する伝達特性に基づいた補正を、非巡回型デジタルフィルタ演算を用いて実施し、受聴位置での音圧周波数特性を補正している。特許文献１では、スピーカー前面の音導管から受聴位置までの伝達特性を逆補正する構成とすることにより、スピーカーユニット自身の再生特性の影響を排除することができ、ユニット機種変更対応を容易化している。また、特許文献１では、スピーカーから受聴位置までの周波数振幅特性の逆特性に相当する伝達特性の生成を自動化する音響再生装置を示している。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２２８３９６号公報
【特許文献２】特開昭５８−５０８１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の音響再生装置においては、スピーカーから受聴位置までの周波数振幅特性の逆特性に相当する伝達特性を、非巡回型デジタルフィルタを用いて本来のオーディオ信号と畳み込み演算して補正している。これにより、理想的に伝達特性を１とするような補正を実現しうる逆特性フィルタを作成できた場合には、その音響再生結果は入力信号に対して忠実な出力を得ることになる。但し、その忠実度の高められた出力が必ずしも望ましい音質であるとは限らない。例えば、高音質と呼ばれるスピーカーの伝達特性を見れば、その個性とも言うべき特有の残響成分が含まれているとともに、周波数特性で見れば高域は適度にロールオフしていたり、最低共振周波数の制約により低域もロールオフしていたりする。
【０００６】
一方で、忠実に補正するような逆特性フィルタを実現することは難しい。そのピーク／ディップが非巡回型デジタルフィルタを構成する有限のタップ数によって特定され、フィルタ係数によって振幅制御が可能な周波数群の、各周波数からずれた周波数領域に生じている場合には猶更補正が難しい。
【０００７】
また、上記従来の音響再生装置においては、スピーカーから受聴位置までの周波数振幅特性の逆特性に相当する伝達特性を、実使用環境において自動的生成可能とする例を提示しているが、実使用環境で実測及び逆特性生成を行うには回路構成の複雑化と大規模化を招くことになる。また、使用位置と周囲環境に合わせて適した補正を行いうるとする反面、テレビ受像機など一般消費者向け機器の使用者に測定／生成操作を委ねることになり、補正の最適化実現には疑義が残る。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な構成で、任意の音響特性を容易に実現可能な音響再生装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、単なる忠実性の高い音響再生ではなく、意図する音質を再現できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の音響再生装置は、
非巡回型デジタルフィルタ手段により補正されたオーディオ信号をスピーカー手段に供給して音響放射する音響再生装置において、
前記スピーカー手段から受聴位置までの伝達特性の逆特性に基づく補正係数を少なくとも１組保持する補正係数保持手段を備え、
前記補正係数としては前記逆特性に対して任意の伝達特性を畳み込んで導出した係数を用い、
前記補正係数保持手段にて保持された前記補正係数を用いて前記非巡回型デジタルフィルタ手段においてオーディオ信号と畳み込み演算処理して出力する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、単なる忠実性の高い音響再生ではなく、意図する音質を再現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係わる音響再生装置の基本構成を示すブロック図である。図示の音響再生装置は、オーディオ信号入力端子１と、巡回型デジタルフィルタ手段２と、第一の補正係数保持手段３と、第一の補正係数入力端子４と、非巡回型デジタルフィルタ手段５と、第二の補正係数保持手段６と、第二の補正係数選択端子７と、切替選択手段８と、電力増幅器９と、スピーカー１０と、音導管１１と、パンチング板１２とを有する。
【００１２】
一例として、テレビ受像機においては、パンチング板１２はフロントパネルのスピーカー前面部分に当たる多孔性の音響抵抗部であり、音導管１１はスピーカー１０の前面エッジとパンチング板１２裏面間を結合する樹脂成型部分であり、スピーカー１０とパンチング板１２間にある一定容積の前室を形成している。
【００１３】
巡回型デジタルフィルタ手段２は、オーディオ信号入力端子１に加えられるオーディオ信号Ａ［ｎ］の伝達特性を補正乃至変更する。
第一の補正係数保持手段３は、複数組の係数を保持し、巡回型デジタルフィルタ手段２に対して係数を適宜出力する。
第一の補正係数入力端子４は、第一の補正係数保持手段３に対してフィルタ係数を入力するために用いられる。
第一の補正係数選択端子１４は、第一の補正係数保持手段３に保持された複数組の係数のいずれかを選択するために選択信号ＳＪの入力に用いられる。
【００１４】
非巡回型デジタルフィルタ手段５は、巡回型デジタルフィルタ手段２から出力されるオーディオ信号Ｂ［ｎ］の伝達特性を補正乃至変更する。
第二の補正係数保持手段６は、複数組の係数を保持し、非巡回型デジタルフィルタ手段５に対して係数を適宜出力する。
第二の補正係数選択端子７は、補正係数保持手段６に保持された複数組の係数のいずれかを選択するために選択信号ＳＫの入力に用いられる。
【００１５】
切替選択手段８は、巡回型デジタルフィルタ手段２から出力されるオーディオ信号Ｂ［ｎ］と非巡回型デジタルフィルタ手段５から出力されるオーディオ信号Ｃ［ｎ］を切替えて、即ちいずれかを選択して、出力する。
【００１６】
演算ブロック４００は所望の任意の特性を有する伝達関数Ｈ００を出力する。畳み込み演算器４０１は演算ブロック４００から供給される伝達関数Ｈ００と、演算ブロック１００又は１００ａから供給される伝達関数Ｈ０又はＨ０ａとを畳み込んで、前記畳み込みの結果として得られる伝達関数に基づくフィルタ係数Ｋ０を生成する。
なお、演算ブロック４００、演算ブロック１００、１００ａ及び畳み込み演算器４０１は音響再生装置の一部を成すものではなく、音響再生装置における前記係数Ｋ０を生成する段階で用いられるものである。
このうち、演算ブロック１００は、スピーカー１０から受聴位置１３までの総合的な周波数振幅特性の逆特性Ｈ０を出力する。
【００１７】
演算ブロック１００は、演算ブロック１０１〜１０４の組み合わせとして表すことができる。演算ブロック１０１の伝達関数Ｈ１は、スピーカー１０のみの周波数振幅特性の逆特性Ｈ１に相当し、演算ブロック１０２の伝達関数Ｈ２は、音導管１１のみの周波数振幅特性の逆特性Ｈ２に相当し、演算ブロック１０３の伝達関数Ｈ３は、パンチング板１２のみの周波数振幅特性の逆特性に相当し、演算ブロック１０４の伝達関数Ｈ４は、パンチング板１２の出力端から受聴位置１３までの音響空間のみの周波数振幅特性の逆特性Ｈ４に相当する。
【００１８】
演算ブロック１００ａが出力する伝達関数Ｈ０ａは伝達関数Ｈ０と同じくスピーカー１０から受聴位置１３までの総合的な周波数振幅特性の逆特性に相当するが、巡回型デジタルフィルタ手段２による特性変更を加味した伝達関数Ｈ０の類似特性である。
伝達関数Ｈ０及びＨ０ａは、後述のようにして求められる。
【００１９】
図１の音響再生装置では、伝達関数Ｈ０に基づく補正係数が、伝達関数Ｈ００と畳み込まれた結果得られる補正係数と、伝達関数Ｈ０ａに基づく補正係数が、伝達関数Ｈ００と畳み込まれた結果得られる補正係数、即ち２組の畳み込み後の補正係数が第二の補正係数保持手段６に保持され、第二の補正係数選択端子７から入力される選択信号ＳＫに基づいて切り替えられ、非巡回型デジタルフィルタ手段５にてオーディオ信号の伝達特性を変更する。
なお、補正係数保持手段６に３組以上の補正係数（伝達関数Ｈ００と畳み込んだもの）を保持させ、そのうちの一組を選択信号ＳＫにより選択するようにしても良い。その場合に、伝達関数Ｈ００の特性を変えて複数の補正係数を生成しても良い。
【００２０】
次に、図１のように構成された音響再生装置の動作について説明する。
図２はスピーカー１０を電気音響変換器とする音響再生装置の再生特性の一例であって、スピーカー１０から音導管１１及びパンチング板１２を含めて受聴位置１３における放射音響特性を示している。即ち、図１の構成で巡回型デジタルフィルタ手段２の伝達特性を１として、切替選択手段８が巡回型デジタルフィルタ手段２の側を選択した場合、或いは巡回型デジタルフィルタ２及び非巡回型デジタルフィルタ５の総合的な伝達特性を１として、切替選択手段８が非巡回型デジタルフィルタ手段５の側を選択した場合の受聴位置１３における放射音響特性である。
【００２１】
図３は、図１に示す受聴位置１３における放射音響特性の逆特性を示す図である。
図４は図３に示す逆特性に基づく補正係数を用いて、図１のように構成された音響再生装置においてオーディオ信号を再生したときの受聴特性の一例を示す図である。
つまり図４は、図３に示す伝達関数Ｈ０を有する演算ブロック１００による補正係数を用いて、即ち伝達関数Ｈ００を有する演算ブロック４００による伝達特性を１としたときの畳み込み演算器４０１の出力を用いて、非巡回型デジタルフィルタ５の伝送特性を変化させ（非巡回型デジタルフィルタ５の伝送特性がＨ０となるように調整し）、図１に示す構成でオーディオ信号を再生した場合の、受聴位置１３における受聴特性に他ならない。尚、スピーカー再生能力に対する補正量には限界があり、実際には例えば低域及び高域でロールオフした特性となる。
【００２２】
以上の図２から図４までの例は、理想的に逆特性が求まり、理想的に補正が行われた場合を示しているが、実際には回路規模の制約や処理遅延時間の制約から、非巡回型デジタルフィルタ５のタップ長を理想的にまで長くすることは出来ない。従って、非巡回型デジタルフィルタ５を構成する有限のタップ数によって特定され、フィルタ係数によって振幅制御が可能な周波数点（以下、補正可能点と呼ぶ）は離散的であり、図２に示す放射音響特性（即ち図１におけるスピーカー１０から受聴位置１３までの伝達特性）のピーク／ディップと補正可能点が一致するとは限らない。例えば、４８ｋＨｚサンプリング時に２５６タップの非巡回型デジタルフィルタを構成すると、補正可能点は１８７．５Ｈｚ間隔で存在する。
【００２３】
ここで説明のために、受聴位置１３における放射音響特性を拡大して単純化し、特性上のピークとディップを数箇所存在させた例を図５(ａ）〜（ｃ）及び図６(ａ）〜（ｃ）に示す。図５（ａ）〜（ｃ）及び図６（ａ）〜（ｃ）において、横方向は周波数を対数で示しており、縦方向は振幅を示している。ｆ１からｆ１０は補正可能点を示している。図５（ａ）及び図６（ａ）は初期的（補正前の）伝達特性、図５（ｂ）及び図６（ｂ）はその逆特性、図５（ｃ）及び図６（ｃ）は補正後の伝達特性を示している。
【００２４】
図５（ａ）〜（ｃ）は補正可能点とピーク／ディップが一致しており、理想にほぼ近い形で補正が行われる場合を示している。
図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、非巡回型デジタルフィルタ５において、理想にほぼ近い形で補正が行われるのであれば、図５（ｂ）に示す逆特性は図５（ａ）を上下に反転した形状となり、図５（ｃ）に示すように補正後の伝達特性は平坦に近い形状となる。但し、補正可能点ｆ２における左側ピークや補正可能点ｆ５におけるディップ部分のように、急峻な特性変化に十分忠実な逆特性を、少ない補正可能点で再現することは難しく、ピーク／ディップを打ち消しきれないことが一般的である。但し、補正可能点ｆ８における右側ピークのように数点に渡る部分については忠実な逆特性を導き易く、補正後の伝達特性は平坦に近い形状となる。
【００２５】
図６（ａ）〜（ｃ）は、図６（ａ）に示すように、左側ピーク及びディップ部分を補正可能点（ｆ２、ｆ５など）からずれた周波数に配置した場合である。左側ピーク及びディップ部分に対しては、その周辺の補正可能点で補正を行うことにより、間接的にピーク及びディップ部分を補正することになるが、ピーク形状の逆特性に相当する補正を行なうことは不可能に近い。結果として、図６（ｂ）のように周辺の補正可能点によりおおまかな形状の特性に相当する補正が行われ、図６（ｃ）に示すように補正可能点からずれた左側ピーク及びディップ部分を十分に抑制することは出来ない。
【００２６】
図７（ａ）〜（ｃ）は、図５（ａ）〜（ｃ）で示す特性に対して巡回型デジタルフィルタ手段２により、急峻なピーク及びディップを抑制する場合を示している。巡回型デジタルフィルタ手段２としては、例えば図８に示すように接続されて各々１サンプル期間の遅延時間を持つ遅延器２０の群、遅延されていない信号、並びに遅延器２０の群により生成される互いに遅延時間の異なる信号に係数ａ０、ａ１、ａ２、−ｂ１、−ｂ２を乗算する係数乗算器２１の群、及び係数乗算器２１の出力値を加算する加算器２２から構成される２次ＩＩＲフィルタ（Ｂｉｑｕａｄフィルタ）構成を使用し、動作としてピーキングフィルタ特性を表す所定の係数を、ａ０からｂ２として与えて実現する。ピーキングフィルタとは、例えば図９に示すように、中心周波数、利得、Ｑ値（Ｑ値の代わりにピークの先鋭度、ピーク幅ＢＷを与える場合もある）を与えて、任意の周波数における振幅特性にピークやディップを作るフィルタであり、音響信号の分野ではパラメトリックイコライザとして使用されている。
【００２７】
本実施の形態においては、図１のスピーカー１０から受聴位置１３までの伝達特性、即ち図５（ａ）の伝達特性に対して、図７（ａ）に示すように急峻なピーク／ディップを抑制するピーキングフィルタ係数を巡回型デジタルフィルタ手段２に実装する。そのために、図５（ａ）の特性を参照しながらピーク／ディップを抑制するように、第一の補正係数入力端子４を経由して第一の補正係数保持手段３に所望のピーキングフィルタ特性を実現する係数を保持させる。結果として、第一の補正係数保持手段３から係数を読み込んだ巡回型デジタルフィルタ手段２により、図７（ａ）に示すように急峻なピーク／ディップ部分を予め抑制し、この巡回型デジタルフィルタ手段２による特性を加味した特性の逆特性に相当する補正を行うことになる。このため、図７（ｂ）に示すように補正可能点が粗い（間隔が大きい）部分の逆特性をより忠実な形で実現し易く、図７（ｃ）に示すように補正後の伝達特性は図５（ｃ）の場合と比較してより平坦化し易くなる。
【００２８】
また、図６（ａ）のように補正可能点からずれた周波数にピーク／ディップがある場合についても同様にして、図１０（ａ）に示すように巡回型デジタルフィルタ手段２により予めピーク／ディップを抑制することが出来るので、逆特性としては図１０（ｂ）のように補正可能点が粗い部分を含めてより忠実な形で実現し易く、図１０（ｃ）に示すように補正後の伝達特性は図６（ａ）〜（ｃ）の場合と比較してより平坦化し易くなる。
【００２９】
以上、図１を参照して、巡回型デジタルフィルタ手段２を用いて、非巡回型デジタルフィルタ手段５にて使用する逆特性による補正の能力を向上する場合を説明しているが、巡回型デジタルフィルタ手段２を用いない構成であっても、十分な補正能力が得られる場合がある。
【００３０】
次に、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照して、図１の伝達関数Ｈ０（スピーカー１０から受聴位置１３までの総合的な周波数振幅特性の逆特性に相当）を導出する方法を説明する。
【００３１】
図１１（ａ）において、オーディオ入力信号２００として図１１（ｂ）に示すインパルス信号を入力すると、遅延器２０４によって、図１１（ｃ）に示すように、Δｔ時間だけ遅延して入力と同じインパルス信号を出力する系があるとする。この系における出力信号は、振幅特性が全ての周波数において一定であり、また群遅延特性が一定（位相特性が周波数に対してリニア）な特性が得られている。振幅特性が一定、すなわち音圧周波数特性が平坦であって位相特性がリニアな音響特性はスピーカーシステムの一つの理想であり、この特性を非巡回型デジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）で実現する方法を示す。
【００３２】
図１１（ａ）において、遅延器２０４に入力されるのと同じオーディオ入力信号２００を、補正対象（ターゲット）であるスピーカーシステムの伝達関数Ｈｓを持つ演算ブロック２０２と非巡回型デジタルフィルタで構成される適応フィルタ２０３を通過させる（オーディオ入力信号２００に対し、伝達関数Ｈｓと、適応フィルタ２０３の伝達関数を掛ける）ことで得られる信号２０５と、遅延器２０４の出力信号２０６との差を減算器２０７で求め、両者間の差（誤差）が最小となるように、適応フィルタ２０３の係数を調整する。
ここで、スピーカーシステムの伝達関数Ｈｓは、巡回型デジタルフィルタ手段２を挿入しない場合には、「スピーカー１０から受聴位置１３までの伝達特性」に等しい値に設定する。
【００３３】
このような適応処理により、誤差２０１が最小となったときの適応フィルタ２０３の伝達特性が、補正対象の伝達関数の逆特性を有する伝達関数Ｈ０として求められる（同定される）。同時にその伝達関数Ｈ０を実現するフィルタ２０３の係数が決定される。
【００３４】
補正対象のスピーカーシステムの伝達関数Ｈｓは、予め実験により求めておく。具体的には、図１に示す受聴位置１３にマイクロフォンを設置し、そこで収集した音響特性を補正対象の伝達関数Ｈｓとして設定し、適応フィルタ２０３にて最小二乗平均（ＬＭＳ）アルゴリズムを用いて逆特性を有する伝達関数Ｈ０の同定を行う。
【００３５】
巡回型デジタルフィルタ２の伝達特性を加味した伝達関数Ｈ０ａも伝達関数Ｈ０と同様に求められる。但し、この場合、スピーカーシステムの伝達関数Ｈｓを、「巡回型デジタルフィルタ２の伝達特性」と、「スピーカー１０から受聴位置１３までの伝達特性」の総合的特性に等しい値に設定する。
【００３６】
なお、以上の処理における、遅延器２０４、補正対象２０２、適応フィルタ２０３及び減算器２０７は、ソフトウエアにより、即ちプログラムされたコンピュータシステムにより実現できる。
【００３７】
なお、上記の適応信号処理には最小二乗平均アルゴリズムを用いる代わりに、補正対象の伝達関数の逆特性を同定できる手法であれば、他の如何なる手法、構成を選択しても構わない。
【００３８】
図１２は、非巡回型デジタルフィルタ手段５として用いられる一般的なＦＩＲフィルタを示すブロック図である。
ＦＩＲフィルタは、互いに直列接続され、各々１サンプル期間の遅延時間を持つＮ個の遅延器３００の群と、遅延されていない信号、並びに遅延器３００の群により生成される互いに遅延時間の異なる信号に定数ｈ０〜ｈＮを乗算する係数乗算器３０１の群と、係数乗算器３０１の出力値を加算する加算器３０２から構成される。遅延器３００と係数乗算器３０１を組み合わせた基本要素（タップ）を多段連結する構成を取り、有限個で設定されるタップ数が周波数領域での特性補正の分解能に相当し、これにより上記の補正可能点の数が決まる。
【００３９】
図１１（ａ）の適応フィルタ２０３で決定した係数が定数ｈとして用いられ、この定数を補正係数として図１に示した非巡回型デジタルフィルタ手段５において、オーディオ信号入力に逆特性の畳み込み演算を行って受聴位置１３での音響特性を補正する。
【００４０】
なお、図１のスピーカー１０から受聴位置１３までの伝達特性は、スピーカー１０の音量レベル、配置環境における反射吸収の影響により、ピーク／ディップの振幅、周波数、幅など現れ方が変化する場合もあり、その状況変化に合わせて対応できるように、第一の補正係数保持手段３、第二の補正係数保持手段６において、複数組の補正係数を保持する構成とし、状況に合わせて巡回型デジタルフィルタ手段２及び非巡回型デジタルフィルタ手段５の動作特性を変更して対応する。
【００４１】
以上説明した補正係数を決定する処理は、例えば音響再生装置の出荷前に行われ、任意の特性を与える補正係数の組として、補正係数保持手段６に格納される。
上記のように、補正係数保持手段６には、２以上の所望の補正係数の組を、任意の特性を与える補正係数の組として格納することが可能である。
補正係数保持手段６としては、例えば不揮発性のメモリが用いられる。その他には、装置のシステム制御マイコンなどから揮発性メモリに、係数をロードするなどの構成としても良い。
【００４２】
以上のようにして、図１の構成において、スピーカー１０から受聴位置１３までの伝達特性の逆特性を、非巡回型デジタルフィルタ手段５により音声信号に対して畳み込むことにより、受聴位置１３における再生特性は、理想的には図４に示す平坦な周波数特性となり、図１１（ｂ）のインパルス信号を入力したときの出力は、時間軸で見れば単一パルスとなる。
【００４３】
図１３(ａ）、（ｂ）、図１４（ａ）、（ｂ）、図１５（ａ）、（ｂ）は実在の性能不足なスピーカーのインパルス応答測定結果に基づいて、その逆特性を求め、元の音声信号に畳み込むことにより補正される過程を計算により示したものである。
図１３（ａ）は補正前のインパルス応答、図１３（ｂ）はそれに対応するＦＦＴ処理による補正前の周波数特性であり、通過帯域は３００Ｈｚから４ｋＨｚ程度である。
図１４（ａ）は伝送特性を変化させるために使用する逆補正フィルタの特性であり、横軸上はサンプル期間を単位とする時間を表す。
図１４（ｂ）は逆補正フィルタの周波数特性（逆特性）、図１５（ａ）は補正後のインパルス応答、図１５（ｂ）はそれに対応するＦＦＴ処理による補正後の周波数特性を示している。
【００４４】
尚、補正後のインパルス応答は補正前のインパルス応答と、逆特性のフィルタを畳み込み演算して求めたものであり、このようにして単一パルス化され、周波数特性は平坦化する。この補正の結果として、入力するオーディオ信号に忠実な音響特性を受聴位置１３にて得られることになる。
【００４５】
一方、図１６（ａ）、（ｂ）は高音質スピーカー(一般的に高音質とされているスピーカー、従って所望の特性を有するスピーカー)の音響特性の一例である。
図１６（ａ）はインパルス応答、図１６（ｂ）はそれに対応するＦＦＴ処理による周波数特性である。
【００４６】
インパルス応答を見る限りにおいては、決して単一パルスではなく、特有の残響を含んだ特性となっている。この残響特性が各スピーカーの余韻感を表しているのであり、それぞれ独特の艶感を生み、音の厚みを高めて豊かな音色を再現し得るのである。つまり、図１５（ａ）、（ｂ）に示す単一パルス化する補正自体はオーディオ信号入力に対する「忠実性」を高め、補正前に対して音質を改善し得ることは事実であるが、それが一般的に「高音質」と呼ばれるスピーカーの音質と同等であるという訳ではないことを示している。
【００４７】
残響特性とは、一般的には受聴環境において、音源の音響放射停止後も反射により音が響いて聞こえる残響現象の時間強度を言い、どのような場所においても少なからず発生している。残響を極限まで抑制した部屋が所謂「無響室」であり、その非日常的な残響特性のために強い違和感を与える空間である。なお、音源からの直接音のレベルに対して、残響による音のレベルが相対的に６０ｄＢ減少するのに要する時間を残響時間と呼んでいる。
【００４８】
これに対して、図１６（ａ）、（ｂ）に示す高音質スピーカーの音響特性に現れている残響特性は、無響室における測定結果であり、部屋の構造物に由来する残響ではなく、スピーカーを構成するユニット及びエンクロージャーなどによる内部反射に基づくものである。このような残響特性を模擬するには、例えば図１７（ａ）に示すように対象となる伝達特性が単一パルスである場合には、図１７（ｂ）に示すように適度な遅延と振幅の減衰を複数施して重ね合わせることにより、図１７（ｃ）に示すように残響特性を作成することができる。尚、この図は説明のために概念的な特性を示しており、実際の特性とは必ずしも一致しない。即ち、実際の残響特性では周波数によって残響時間が異なったりする訳であり、例えば大きめのホールでは低域に比べて高域の残響時間が短くなったりしている。
【００４９】
また、ある伝達特性が図１７（ａ）に示すような単一パルスである場合に、図１７（ｃ）に示すような残響特性を付与するには、両者を畳み込み演算すれば良く、伝達特性は図１７（ｃ）に示す残響特性がそのまま現れることになる。このことは付与する残響特性が図１６（ａ）の場合でも同様である。即ち、単一パルスに対しては畳み込み演算を行うことにより容易に残響特性を、或いは任意の特性を付与することが出来る。
【００５０】
一方、図１３（ａ）に示す伝達特性を有する性能不足なスピーカーに対して、図１６（ａ）に示す高音質スピーカーの残響特性を付与することは容易ではない。少なくとも両者の単なる畳み込み演算により実現することは出来ない。ところが、図１５（ａ）に示す補正後の伝達特性は、単一パルス化されているので、図１５（ａ）に示す補正後の伝達特性に対して図１６（ａ）の残響特性を畳み込むことにより、高音質スピーカーの残響特性を付与することが容易である。但し、図１５（ａ）の伝達特性は、図１４（ａ）の逆補正フィルタを図１の非巡回型デジタルフィルタ手段５にてオーディオ信号に畳み込んだ結果の現れであり、図１５（ａ）に示す伝達特性に直接的に図１６（ａ）の残響特性を畳み込む訳ではない。
【００５１】
これについては図１により説明する。伝達関数Ｈ００を有する演算ブロック４００による伝達特性を、図１６（ａ）に示す高音質スピーカーの残響特性とし、伝達関数Ｈ０はスピーカー１０から受聴位置１３までの総合的な周波数振幅特性の逆特性、即ち図１４（ａ）の逆補正フィルタの特性とし、これらを入力とする畳み込み演算器４０１の出力を第二の補正係数保持手段６に保持し、非巡回型デジタルフィルタ５の伝送特性を変化させ、図１に示す構成でオーディオ信号を再生した場合には、受聴位置１３における受聴特性は、図１５（ａ）に示す単一パルスではなく、図１６（ａ）に示す高音質スピーカーの残響特性が再現されることになる。即ち、高音質スピーカーの特性が望まれる場合には、その残響特性を畳み込んだ補正係数を生成し、補正係数保持手段６に保持させておくことにより、非巡回型デジタルフィルタ５による補正動作によって高音質スピーカーの特性を実現することができる。
同様にして、高音質スピーカーの特性に限らず、他の目標とする残響特性、或いは他の任意の特性が望まれる場合にも、当該他の目標とする残響特性、或いは当該任意の（所望の）特性を畳み込んだ補正係数を生成し、補正係数保持手段６に保持させておくこととすれば良い。
伝達関数Ｈ０としては、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照して説明したようにして予め求められたものを用いることができる。
【００５２】
尚、演算ブロック４００による伝達特性については、図１６（ａ）に示す高音質スピーカーの残響特性や、図１７で示したような人為的な残響特性や、ある目的を伴って特定の周波数帯域を増強或いは減衰する任意の特性であっても構わない。また、これらを１組と限定するわけではなく、畳み込み演算器４０１にて逆補正フィルタとの畳み込みを行った複数の補正係数を第二の補正係数保持手段６に保持し、切り替えて使用することにより、複数の目標特性が得られる使用形態も可能である。
【００５３】
また、逆補正フィルタの特性を有する伝達関数Ｈ０による伝達特性は、例えば図１４に示すように、振幅の比較的大きい部分が、最大振幅部分を中心に左右（時間軸で言えば前後）に分布する傾向がある。一方、伝達関数Ｈ００を有する演算ブロック４００としては、例えば図１６に示すように、先頭に最大振幅部分があり残響成分が尾を引く形態をとる。従って、図１における畳み込み演算器４０１においては、逆補正フィルタの特性を有する伝達関数Ｈ０による伝達特性に対して、伝達関数Ｈ００を有する演算ブロック４００による伝達特性を畳み込んだ結果を、逆補正フィルタの特性と残響特性が共に著しく失われない位置で切り出して第二の補正係数保持手段６に保持することになる。一般に、非巡回型デジタルフィルタ手段のタップ長は、遅延時間の大きさと回路コストの制約から、残響時間に対して十分に長くする訳にはいかないので、第二の補正係数保持手段６に保持される補正係数の数も制約を受ける。
【００５４】
本発明によれば、逆特性による補正に基づく単なる忠実性の高い音響再生のみではなく、任意の伝達特性を重畳することに基づいて、意図する音質を確実に再現できる効果がある。また、逆特性による補正と一体的に合わせて、任意の伝達特性を重畳することにより、設計者或いは使用者が望む伝達特性を簡便に実現できる効果がある。更に、逆特性による補正特性と任意の伝達特性を合成した後、補正係数として使用する構成とすることにより、非巡回型デジタルフィルタ手段における遅延量の発生を大幅に削減できる効果がある。
【００５５】
実施の形態２．
図１８は本発明の実施の形態２に係わる音響再生装置の基本構成を示すブロック図である。図示の音響再生装置は、図１の音響再生装置と概して同じであるが、以下の点で異なる。即ち、図１の構成における非巡回型デジタルフィルタ手段５の代わりに、第一の非巡回型デジタルフィルタ手段５１、第二の非巡回型デジタルフィルタ手段５２、第三の補正係数保持手段５３、第三の補正係数選択端子５４が設けられ、第二の補正係数保持手段６の代わりに、第二の補正係数保持手段５５が設けられている。図１の畳み込み演算器４０１は含まれていない。第一の非巡回型デジタルフィルタ手段５１と第二の非巡回型デジタルフィルタ手段５２とは互いに直列接続されている。
【００５６】
図１８において、伝達関数Ｈ０と伝達関数Ｈ０ａの少なくとも２つの特性に基づく、少なくとも２組の補正係数が、第二の補正係数保持手段５５にて保持され、第二の補正係数選択端子７から入力される選択信号ＳＫａに基づいて切り替えられて、第一の非巡回型デジタルフィルタ手段５１にてオーディオ信号の伝達特性を変更する。
一方、任意の特性を有する伝達関数Ｈ００に基づく補正係数は、第三の補正係数保持手段５３に複数組保持され、第三の補正係数選択端子５４から入力される選択信号ＳＫｂに基づいて切り替えられ、第二の非巡回型デジタルフィルタ手段５２にてオーディオ信号の伝達特性を変更する。
【００５７】
尚、図１８においては、巡回型デジタルフィルタ手段２の出力Ｂ［ｎ］が第二の非巡回型デジタルフィルタ手段５２に入力され、その出力が第一の非巡回型デジタルフィルタ手段５１に入力されて処理を受ける構成としているが、第一の非巡回型デジタルフィルタ手段５１と第二の非巡回型デジタルフィルタ手段５２の前後関係が逆であっても良い。
【００５８】
実施の形態１及び実施の形態２のいずれにおいても、従来のように、実使用環境で実測及び逆特性生成を行う必要がないので、回路構成を簡単に、小型にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の活用例として、テレビ受像機等各種ＡＶ機器のオーディオ再生系において、小型薄型化などによる機器構造上の条件や、低コスト化による音響性能上の条件が悪化したことによる音質劣化を改善する上で有益である。また、任意の残響特性を付加することにより高音質再生を実現する上で有益である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１の音響再生装置の再生特性の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１の音響再生装置の逆特性の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１の音響再生装置の受聴特性の一例を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１の音響再生装置の動作説明に使用する、単純化した放射音響特性の例を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１の音響再生装置の動作説明に使用する、単純化した放射音響特性の他の例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１の音響再生装置の動作説明に使用する、図５（ａ）〜（ｃ）の特性を改善した特性を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係わる装置の巡回型デジタルフィルタ手段２の構成例を示した図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係わる装置の巡回型デジタルフィルタ手段２によるピーキングフィルタ特性例を示した図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１の音響再生装置の動作説明に使用する、図６（ａ）〜（ｃ）の特性を改善した特性を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係わる装置における逆特性を導出する構成を示すブロック図、及び動作を示す波形図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係わる装置の非巡回型デジタルフィルタ手段５の構成例を示した図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の実施の形態１の説明に係わる、実在の性能不足なスピーカーの補正前の伝達特性を測定した結果を示す図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の実施の形態１の説明に係わる、実在の性能不足なスピーカーの補正前の伝達特性に対する逆特性を示す図である。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の実施の形態１の説明に係わる、実在の性能不足なスピーカーの補正後の伝達特性を示す図である。
【図１６】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の実施の形態１の説明に係わる、高音質スピーカーの音響特性の一例を示す図である。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１の説明に係わる、残響特性の説明図である。
【図１８】この発明の実施の形態２に係わる装置の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  オーディオ信号入力端子、  ２  巡回型デジタルフィルタ手段、  ３  第一の補正係数保持手段、  ４  第一の補正係数入力端子、  ５  非巡回型デジタルフィルタ手段、  ６、５５  第二の補正係数保持手段、  ７  第二の補正係数選択端子、  ８  切替選択手段、  ９  電力増幅器、  １０  スピーカー、  １１  音導管、  １２  パンチング板、  １３  受聴位置、  ５１  第一の非巡回型デジタルフィルタ、  ５２  第二の非巡回型デジタルフィルタ、  ５３  第三の補正係数保持手段、  ５４  第二の補正係数保持手段、  ４００  演算ブロック、  ４０１  畳み込み演算器。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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