(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択ステップと、
前記基準信号値選択ステップで選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定ステップと、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択ステップで選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定ステップと、
を有することを特徴とするディジタルフィルタの係数設定方法。
【請求項２】
前記標本化ステップで標本化された前記応答信号値と、前記応答信号値の標本化時刻を表す標本化時刻情報とを対応付けた複数の対応情報を記憶装置に保存する信号値保存ステップと、
前記信号値保存ステップで前記標本化時刻情報に対応付けて前記記憶装置へ保存した前記応答信号値を、前記標本化時刻情報に基づいて平均化する平均値算出ステップと、をさらに有し、
前記基準信号値選択ステップでは、前記平均値算出ステップで平均化された前記応答信号値の内で、最も大きい値を前記基準信号値として選択し、
前記歪信号値選択ステップでは、前記平均値算出ステップで平均化された前記応答信号値の内で、前記基準信号値よりも小さい値を前記歪信号値として選択する、
ことを特徴とする請求項１に記載のディジタルフィルタの係数設定方法。
【請求項３】
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化手段と、
前記標本化手段で標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択手段と、
前記標本化手段で標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択手段と、
前記基準信号値選択手段で選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定手段と、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択手段で選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定手段と、
を備えることを特徴とするディジタルフィルタの係数設定装置。
【請求項４】
コンピュータを、
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化手段、
前記標本化手段で標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択手段、
前記標本化手段で標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択手段、
前記基準信号値選択手段で選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定手段、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択手段で選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定手段、
として機能させることを特徴とするディジタルフィルタの係数設定プログラム。
【請求項５】
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択ステップと、
前記基準信号値選択ステップで選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定ステップと、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択ステップで選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定ステップと、
前記ディジタルフィルタが、前記第１設定ステップで値を設定された前記基準係数と、前記第２設定ステップで値を設定された前記第１係数と前記第２係数と、を用いて演算処理した前記音声信号を前記スピーカへ出力する音声信号出力ステップと、
を有することを特徴とするディジタルフィルタを用いた音場補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルフィルタの係数設定方法、係数設定装置、及び係数設定プログラム、並びにディジタルフィルタを用いた音場補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ディジタルフィルタにより、音場補正を行う技術を開示する。即ち、特許文献１には、音場で発生するノイズや音の歪みをキャンセルするように音声信号をディジタルフィルタにより補正する技術が開示されている。この技術では、マイクロフォンのインパルス応答を高速フーリエ変換した変換値に所定の補正を行い、さらに、補正後の変換値を逆フーリエ変換した値をディジタルフィルタの係数に設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３３０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に係る技術は、ディジタルフィルタのフィルタ係数を算出するために、高速フーリエ変換及び逆フーリエ変換を実行する必要があるので、演算量が多いという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１に係る技術は、ディジタルフィルタの係数配列を偶対称に設定する訳ではない。係数配列が偶対象でない場合、ディジタルフィルタから出力される信号の位相遅れが周波数によって異なる。このため、本来同一のタイミングで出力されるべき周波数成分がずれたタイミングで出力されてしまい、本来の音とは異なる音が音場に出力されてしまう虞がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、音場補正を行うディジタルフィルタの係数配列を少ない演算量で偶対称に設定できる係数設定方法、係数設定装置、及び係数設定プログラム、並びにディジタルフィルタを用いた音場補正方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るディジタルフィルタの係数設定方法は、
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択ステップと、
前記基準信号値選択ステップで選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定ステップと、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択ステップで選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定ステップと、
を有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、第１の観点に係るディジタルフィルタの係数設定方法において、
前記標本化ステップで標本化された前記応答信号値と、前記応答信号値の標本化時刻を表す標本化時刻情報とを対応付けた複数の対応情報を記憶装置に保存する信号値保存ステップと、
前記信号値保存ステップで前記標本化時刻情報に対応付けて前記記憶装置へ保存した前記応答信号値を、前記標本化時刻情報に基づいて平均化する平均値算出ステップと、をさらに有し、
前記基準信号値選択ステップでは、前記平均値算出ステップで平均化された前記応答信号値の内で、最も大きい値を前記基準信号値として選択し、
前記歪信号値選択ステップでは、前記平均値算出ステップで平均化された前記応答信号値の内で、前記基準信号値よりも小さい値を前記歪信号値として選択する、
としても良い。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るディジタルフィルタの係数設定装置は、
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化手段と、
前記標本化手段で標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択手段と、
前記標本化手段で標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択手段と、
前記基準信号値選択手段で選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定手段と、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択手段で選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るディジタルフィルタの係数設定プログラムは、
コンピュータを、
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化手段、
前記標本化手段で標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択手段、
前記標本化手段で標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択手段、
前記基準信号値選択手段で選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定手段、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択手段で選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定手段、
として機能させることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るディジタルフィルタを用いた音場補正方法は、
スピーカがインパルス信号を入力された場合に測定音を集音するマイクロフォンから出力される信号の応答信号値を複数回標本化する標本化ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の応答信号値の内で、最も大きい応答信号値を、前記測定音を出力したスピーカへ音声信号を出力するディジタルフィルタの基準係数に設定する基準信号値として選択する基準信号値選択ステップと、
前記標本化ステップで標本化された複数の前記応答信号値の内で、前記基準信号値の標本化時刻よりも所定時間だけ前又は後の時刻において標本化され、前記基準信号値よりも小さい応答信号値を、前記スピーカから出力された音声の歪み又はノイズを表す歪信号値として選択する歪信号値選択ステップと、
前記基準信号値選択ステップで選択された前記基準信号値を前記基準係数に設定する第１設定ステップと、
前記ディジタルフィルタが前記基準係数を用いて演算処理する前記音声信号よりも、前記所定時間だけ前の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第１係数と、前記所定時間だけ後の前記音声信号に対する演算処理で用いられる第２係数とを、前記歪信号値選択ステップで選択された前記歪信号値の反数に設定する第２設定ステップと、
前記ディジタルフィルタが、前記第１設定ステップで値を設定された前記基準係数と、前記第２設定ステップで値を設定された前記第１係数と前記第２係数と、を用いて演算処理した前記音声信号を前記スピーカへ出力する音声信号出力ステップと、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、音場補正を行うディジタルフィルタの係数配列を少ない演算量で偶対称に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る音場補正方法及び係数設定方法に用いられる係数設定装置で構成されるオーディオシステムの一例を表すシステム構成図である。図１（ｂ）は、係数設定装置の一構成例を表すハードウェア構成図である。
【図２】ディジタルフィルタの一構成例を表す図である。
【図３】図３（ａ）は、係数設定装置が実行する係数設定処理の一例を表すフローチャートである。図３（ｂ）は、係数設定装置が実行する応答信号取得処理の一例を表すフローチャートである。図３（ｃ）は、係数設定装置が実行する補正処理の一例を表すフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は、係数設定装置が有する機能の一例を表す機能ブロック図である。図４（ｂ）は、応答信号取得部の一構成例を表す図である。図４（ｃ）は、補正部の一構成例を表す図である。
【図５】図５（ａ）は、平均標本化信号の一例を表す図である。図５（ｂ）は、標本化時刻と、平均標本化信号の大きさとを対応付けた表の一例を表す図である。図５（ｃ）は、ディジタルフィルタに設定される係数配列の一例を表す図である。
【図６】図６（ａ）は、係数を設定されたディジタルフィルタが出力するインパルス応答の一例を表す図である。図６（ｂ）は、スピーカのインパルス応答の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係るフィルタ係数設定方法及び音場補正方法の実施に用いられるフィルタ係数設定装置を備えるオーディオシステムについて、添付図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
本実施形態に係るオーディオシステム１００は、再生装置が出力したディジタルオーディオ信号に音場補正を施して音場である車室に放音するカーオーディオシステムである。このオーディオシステム１００は、図１（ａ）に示すように、プレーヤ装置１０、音場補正装置２０、出力回路３０、スピーカ４０、及びマイクロフォン５０を備え、車両に搭載される。
【００１８】
プレーヤ装置１０は、記録媒体からディジタルオーディオ信号を読み出し、読み出した信号を出力する再生装置である。尚、記録媒体は、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイディスク、ハードディスク、及びフラッシュメモリを含む。
【００１９】
音場補正装置２０は、ディジタルフィルタ２１と、フィルタ係数設定装置（以下、係数設定装置という）２２とから構成される。音場補正装置２０は、オーディオシステム１００が音場に出力した音声に生じる歪み及びノイズをキャンセルするように予めオーディオ信号を補正する一種のノイズキャンセラである。尚、音声の歪み、ノイズ等とは、スピーカ４０の異常振動に起因する異常音、音場で発生する残響音等、プレーヤ装置１０から再生される信号に含まれていない、このオーディオシステム１００及び音場自体に起因する音声の歪みや異常音を意味する。
【００２０】
ディジタルフィルタ２１は、プレーヤ装置１０から出力されたディジタルオーディオ信号に対して、設定されたフィルタ係数に従ってフィルタ処理を施し、処理が施された信号をスピーカ４０に出力する。
係数設定装置２２は、音場に出力された音声に生じる歪み及びノイズをキャンセルするためのフィルタ係数をディジタルフィルタ２１に設定する。
【００２１】
出力回路３０は、ＤＡ（Digital/Analog）コンバータ及び出力アンプ等を備え、音場補正装置２０から出力されたディジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換し、変換された信号をスピーカに出力する。
スピーカ４０は、出力回路３０の出力信号を空気振動に変換して、車室（音場）に出力する。
マイクロフォン５０は、音場に出力された音声の歪み及びノイズを計測する計測時において、聴取位置に設置される。計測時において、マイクロフォン５０は、スピーカ４０から出力された音声を取得して、取得した音声を電気信号に変換し、変換した信号を出力する。尚、マイクロフォン５０は、通常使用時にオーディオシステム１００から取り外される。
【００２２】
尚、音場とは音声が存在する空間又は場所をいい、車両の車室内を含む。また音場で生じる音声の歪み及びノイズは、残響音を含む。具体的には、音声が存在する空間又は場所には、音声を出力するスピーカ４０が設置されているので、音場で生じる音声の歪み及びノイズは、スピーカ４０が音声を出力する際に生じる振動に起因した音声の歪みを含む。つまり、音場で生じる音声の歪み及びノイズは、車種又はスピーカ４０の種類により変化する。
【００２３】
次に、図１（ａ）に示したディジタルフィルタ２１の構成について説明する。ディジタルフィルタ２１は、例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタで構成され、係数設定装置２２によってフィルタ係数を設定される。また、ディジタルフィルタ２１は、通常使用時において、プレーヤ装置１０から出力されたディジタルオーディオ信号（以下単に、音声信号という）に対する演算処理を、既に設定されたフィルタ係数を用いて行い、処理された音声信号を出力回路３０へ出力する。音声信号に含まれるノイズ信号を濾波（フィルタ）するためである。
【００２４】
ディジタルフィルタ２１は、図２に示すように、音声信号Ｘを入力される入力側から、音声信号Ｙを出力する出力側へ順に連結した１１個のタップで構成される。ここで、最も入力側に位置するタップを第０タップとして、残り１０個のタップを順次同様に命名する。各タップは、遅延素子と乗算器と加算器とで構成される。遅延素子は、入力された信号を１標本化周期（つまり、１サンプル周期）だけ遅延させた後に、遅延させられた信号を同じタップの乗算器及び１つ分だけ出力側に位置した隣のタップへ出力する。乗算器は、遅延素子で遅延させられた信号に、係数設定装置２２によって設定された係数値を乗算する。加算器は、１つ分だけ入力側に位置した隣のタップ（つまり、遅延時間が１標本化周期分短い信号を処理するタップ）から出力された信号に対し、乗算器で係数値を乗算された信号を加算する。その後、加算器は、加算後の信号を１つ分だけ出力側に位置した隣のタップ（つまり、遅延時間が１標本化周期分長い信号を処理するタップ）へ出力する。
【００２５】
ここで、第０タップが有する乗算器の係数をＫ０とし、残り１０個のタップが有する乗算器の係数を順次同様にＫ１からＫ１０と命名する。さらに、第０タップから第１０タップがそれぞれ備える乗算器の係数値をＫ０から順番に配列したものを、以下単に、ディジタルフィルタ２１の係数配列という。つまり、係数配列の各要素は、遅延時間が短い音声信号の処理に用いられる係数から順に並んでいるとして説明するが、これに限定される訳ではない。
【００２６】
またここで、第５タップは、第０タップから第１０タップの中心に位置する中央タップである。この中央タップよりも１つ出力側の第６タップは、第５タップの係数Ｋ５で演算処理される音声信号よりも１サンプリング周期だけ前の時刻の音声信号の演算処理に用いられる。つまり、中央タップよりも出力側のタップが有する係数Ｋ６からＫ１０は、ディジタルフィルタ２１が係数Ｋ５を用いて演算処理する音声信号よりも、所定時間前の音声信号に対する演算処理で用いられる係数（以下、第１係数という）である。逆に、中央タップよりも入力側のタップが有する係数Ｋ０からＫ４は、ディジタルフィルタ２１が係数Ｋ５を用いて演算処理する信号よりも、所定時間前の音声信号に対する演算処理で用いられる係数（以下、第２係数という）である。
【００２７】
次に、ディジタルフィルタ２１の係数を設定する係数設定装置２２について説明を行う。
係数設定装置２２は、図１（ｂ）に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２ｃ、入力部２２ｄ、及び出力部２２ｅで構成される。
ＣＰＵ２２ａは、ＲＯＭ２２ｃに保存されたプログラムに従ってソフトウェア処理を実行することで、係数設定装置２２の全体制御を行う。ＲＡＭ２２ｂは、ＣＰＵ２２ａがソフトウェア処理の対象とするデータを一時的に記憶する記憶装置である。
入力部２２ｄは、例えば、ＡＤ（Analog/Digital）コンバータを備え、マイクロフォン５０から出力されたアナログ信号を入力し、入力された信号をディジタル信号へ変換する。出力部２２ｅは、ＣＰＵ２２ａに制御されて、出力回路３０へ後述する測定信号を出力する。また、出力部２２ｅは、ＣＰＵ２２ａに制御されて、ディジタルフィルタ２１へディジタルフィルタ２１の係数を設定する。
【００２８】
図１（ｂ）のＣＰＵ２２ａは、図３（ａ）に示すような係数設定処理を実行することで、図４（ａ）に示すような測定信号出力部２２１、応答信号取得部２２２、補正部２２３、及び設定部２２５として機能し、ＲＡＭ２２ｂと協働して、係数配列データベース（以下単に、係数ＤＢという）２２４として機能する。
【００２９】
図３（ａ）の係数設定処理の実行が開始されると、図４（ａ）の測定信号出力部２２１は、音声の歪み及びノイズを測定するために用いるインパルス信号（以下、測定信号という）を、出力回路３０を介してスピーカ４０へ出力する（ステップＳ０１）。
【００３０】
次に、応答信号取得部２２２は、測定信号に対する応答を表す応答信号を取得する、図３（ｂ）に示すような応答信号取得処理を実行する（ステップＳ０２）。尚、応答信号取得部２２２は、図４（ｂ）に示すように、標本化部２２２ａ、信号値保存部２２２ｂ、信号値データベース（以下、信号値ＤＢという）２２２ｃ、及び平均化部２２２ｄを有する。 
【００３１】
図３（ｂ）に示す応答信号取得処理の実行が開始されると、図４（ｂ）の標本化部２２２ａは、マイクロフォン５０が出力する応答信号の信号値（以下単に、応答信号値という）を、ディジタルフィルタ２１の標本化周期で標本化（つまり、サンプリング）する（ステップＳ１１）。
【００３２】
その後、信号値保存部２２２ｂは、標本化部２２２ａで標本化された信号値（以下、標本化信号値という）を、標本化時刻（つまり、サンプリング時刻）を表す標本化時刻情報と、測定回数を表す情報とに対応付けた対応情報を生成し、生成された対応情報を信号値ＤＢ２２２ｃへ保存する（ステップＳ１２）。尚、標本化時刻は、測定信号出力部２２１が測定信号を出力した時刻である測定開始時刻を基準に測定される。これらの構成によれば、複数回に渡って出力されたそれぞれの測定信号に対して応答信号を測定した場合でも、それぞれの回における応答信号の値を標本化時刻毎に比較できる。
【００３３】
ステップＳ１２が実行された後に、平均化部２２２ｄは、信号値保存部２２２ｂが標本化時刻情報に対応付けて信号値ＤＢ２２２ｃへ蓄積した標本化信号値を、標本化時刻情報に基づいて平均化する（ステップＳ１３）。具体例としては、平均化部２２２ｄは、同じ標本化時刻に標本化された複数の標本化信号値の平均値を算出する。その後、応答信号取得部２２２は、応答信号取得処理の実行を終了する。この構成によれば、例えば、ノイズにより生じる信号値の誤差を軽減できる。
【００３４】
図３（ａ）のステップＳ０２が実行された後に、図４（ａ）の補正部２２３は、測定結果に基づいて、ディジタルフィルタ２１の係数値を、音声の歪み又はノイズをキャンセルする係数値へ補正する、図３（ｃ）に示すような補正処理を実行する（ステップＳ０３）。尚、補正部２２３は、図４（ｃ）に示すように、基準信号値選択部２２３ａ、歪信号値選択部２２３ｂ、係数配列生成部２２３ｃ、逆補正部２２３ｄ、信号値格納部２２３ｅ、正規化部２２３ｆ、及び係数配列保存部２２３ｇを有する。
【００３５】
図３（ｃ）に示す補正処理の実行が開始されると、基準信号値選択部２２３ａは、図３（ｂ）のステップＳ１３で平均化された標本化信号値（以下、平均標本化信号値という）から、基準信号値を選択する（ステップＳ２１）。ここで、基準信号値とは、平均標本化信号値の内で、測定音声の歪み又はノイズを表す平均標本化信号値（以下、歪信号値という）を定めるために用いられる信号値をいう。具体的には、基準信号値選択部２２３ａは、最も大きい平均標本化信号値を基準信号値として選択する。通常、インパルス応答は、一番大きな信号値の後に、その信号値よりも小さな信号値の歪みのスペクトラムが複数発生するためである。
【００３６】
ここで、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、１サンプル目の時刻における平均標本化信号値の大きさ（レベル）が、２サンプル目から６サンプル目の時刻における平均標本化信号値の大きさよりも大きいため、基準信号値選択部２２３ａは、１サンプル目の平均標本化信号値を基準信号値として選択する。尚、図５（ａ）は、横軸で時刻を、縦軸で平均応答信号値（レベル）を表す。また、図５（ｂ）は、標本化時刻と、平均標本化信号値とを関連づけて表示する表である。
【００３７】
図３（ｃ）のステップＳ２１が実行された後に、図４（ｃ）の歪信号値選択部２２３ｂは、基準信号値選択部２２３ａで選択された基準信号値の大きさと、平均標本化信号値の大きさとに基づいて、１又は複数の歪信号値を平均標本化信号値から選択する（ステップＳ２２）。通常、音声が歪むと音声の大きさが歪むため、この構成によれば、歪信号値を正確に選択できる。
【００３８】
より具体的には、歪信号値選択部２２３ｂは、基準信号値よりも小さい平均標本化信号値を歪信号値として定める。つまり、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、基準信号値である１サンプル目の時刻の平均標本化信号値のレベル「1.0」よりも、２サンプル目以降の平均標本化信号値のレベルの方が小さいため、歪信号値選択部２２３ｂは、２サンプル目以降の平均標本化信号値を歪信号値と定める。通常、歪んだ音声の大きさは、歪んでいない音声の大きさよりも小さいからである。
【００３９】
図３（ｃ）のステップＳ２２が実行された後に、図４（ｃ）の係数配列生成部２２３ｃは、図５（ｃ）に示すような、ディジタルフィルタ２１の係数配列を生成する（ステップＳ２３）。図５（ｃ）の係数配列は、要素番号Ａ０からＡ１０を有する。要素番号Ａ０で識別される要素には、図２に示したディジタルフィルタ２１の係数Ｋ０に設定される係数値が保存される。また同様に、要素番号Ａ１からＡ１０で識別されるそれぞれの要素には、係数Ｋ１からＫ１０にそれぞれ設定される係数値が保存される。
【００４０】
図３（ｃ）のステップＳ２３が実行された後に、図４（ｃ）の逆補正部２２３ｄは、歪信号値の符号を逆転させて、補正前の値の反数に補正する逆補正処理を実行する（ステップＳ２４）。歪信号値の反数を用いて音声の歪み及びノイズを打ち消すためである。尚、ある数の反数とは、当該ある数に対し、加算された結果の値が値「0」になる数をいう。
【００４１】
次に、信号値格納部２２３ｅは、基準信号を係数配列に格納し、かつ逆補正部２２３ｄによって逆補正された歪信号値（以下単に、補正済歪信号という）を、基準信号値の係数配列における位置（基準位置という）を中心に対称となる位置へ格納する（ステップＳ２５）。
【００４２】
具体的には、信号値格納部２２３ｅは、係数配列の要素Ａ５から順に、平均標本化信号値を標本化時刻の早い順に係数配列へ格納する。ここで、図５（ａ）に示す基準信号値の標本化時刻は、平均標本化信号値の中で最も早いため、信号値格納部２２３ｅは、図５（ｃ）に示すように、フィルタ配列の中央位置であるＡ５番目の位置に格納する。つまり、フィルタ配列のＡ５番目の位置が基準位置であり、Ａ５番目の位置に格納された要素の値を設定されるディジタルフィルタ２１の係数Ｋ５を基準係数という。
【００４３】
また、図５（ａ）に示す歪信号値の標本化時刻は、基準信号値の標本化時刻よりも遅いため、信号値格納部２２３ｅは、図５（ｃ）に示すように、フィルタ配列のＡ６番目からＡ１０番目の要素に、補正済歪信号値を格納する。また、信号値格納部２２３ｅは、補正済歪信号値を、基準位置であるＡ５番目の位置に対して対称となる位置へ格納するために、Ａ６番目だけでなくＡ４番目の配列要素にも、２サンプル目の平均標本化信号値の反数（つまり、補正済歪信号値）を格納する。同様に、信号値格納部２２３ｅは、Ａ７番目からＡ１０番目の要素だけでなく、係数配列のＡ３番目からＡ０番目の要素にも、それぞれ３サンプル目から６サンプル目の補正済歪信号値をそれぞれ格納する。
【００４４】
図３（ｃ）のステップＳ２５が実行された後に、図４（ｃ）の正規化部２２３ｆは、信号値格納部２２３ｅによって格納された係数配列の要素を、基準位置に格納された信号値（つまり、基準信号値）の大きさが１となるように正規化する（ステップＳ２６）。具体例としては、正規化部２２３ｆは、基準信号値の絶対値で係数配列の各要素を除算する。
【００４５】
次に、係数配列保存部２２３ｇは、信号値格納部２２３ｅによって値を格納された係数配列を係数ＤＢ２２４へ保存する（ステップＳ２７）。その後、図４（ｂ）の補正部２２３は、補正処理の実行を終了する。
【００４６】
図３（ａ）に示したステップＳ０３の実行が終了した後に、図４（ａ）の設定部２２５が有する第１設定部２２５ａは、係数ＤＢ２２４に保存された係数配列の基準位置Ａ５にある基準信号値を、ディジタルフィルタ２１の基準係数Ｋ５へ設定する（ステップＳ０４）。
【００４７】
次に、第２設定部２２５ｂは、係数ＤＢ２２４に保存された係数配列のＡ０からＡ４番目の位置及びＡ６からＡ１０番目の位置にある補正済歪信号値を、ディジタルフィルタ２１の第２係数である係数Ｋ０からＫ４及び第１係数である係数Ｋ６からＫ１０へ設定する（ステップＳ０５）。その後、係数設定処理の実行が終了される。
【００４８】
尚、第１設定部２２５ａ及び第２設定部２２５ｂは、係数ＤＢ２２４に蓄積された複数の係数配列（つまり、複数回に渡って算出された複数の係数配列）の各要素に対して平均値を算出すると共に、算出した平均値を係数要素とした係数配列をディジタルフィルタ２１の係数配列へ設定する構成を採用できる。この構成によれば、音場の測定時に生じたノイズが係数値へ与える影響を軽減できる。
【００４９】
また他の具体例として、第１設定部２２５ａ及び第２設定部２２５ｂは、係数ＤＢ２２４に蓄積された複数の係数配列の内で、ユーザによって選択された係数配列をディジタルフィルタ２１へ設定する構成を採用できる。
【００５０】
次に、係数配列を偶対称に設定されたディジタルフィルタ２１のインパルス応答について説明する。
係数配列を設定されたディジタルフィルタ２１は、インパルス信号を入力されると、図６（ａ）に示すような、偶対称なインパルス応答を出力する。この応答の内、ディジタルフィルタ２１が１サンプル目で出力する図６（ａ）の第４象限に示した１サンプル目の信号は、図５（ａ）の第１象限に示した２サンプル目における音声の歪み又はノイズを打ち消す信号である。つまり、スピーカ４０は、０サンプル目の時刻にディジタルフィルタ２１から出力された信号に基づいて、図５（ａ）に示した１サンプル目の音声を音場へ出力すると、音声出力により振動を開始する。次に、スピーカ４０は、１サンプル目の時刻にディジタルフィルタ２１から出力された信号に基づいて音声を出力すると、０サンプル目の時刻に生じた振動を打ち消す動作を行う。このため、図６（ｂ）に示すように、図５（ａ）の２サンプル目に示した音声の音場における歪み又はノイズが解消される。
【００５１】
同様に、ディジタルフィルタ２１が２サンプル目から５サンプル目で出力する図６（ａ）の信号は、それぞれ図５（ａ）の３サンプル目から６サンプル目における音声の歪み又はノイズを打ち消す信号である。
このため、図６（ｂ）に示すように、スピーカ４０のインパルス応答結果は、図６（ａ）に示すディジタルフィルタ２１のインパルス応答結果の内で、第１象限及び第４象限に示した歪み又はノイズが打ち消された応答結果となる。よって、音場補正装置２０は、音場における測定音声の測定結果に基づいてスピーカ４０から出力される音声の歪み又はノイズをキャンセルさせる音声を出力することができる。
【００５２】
上記の構成によれば、測定された歪信号値の符号を逆転させてディジタルフィルタ２１の係数配列へ設定するため、マイクロフォン５０が集音する音声の歪み又はノイズを減少させるディジタルフィルタ２１を少ない計算量で生成できる。またこれらの構成によれば、偶対称なディジタルフィルタの係数配列を従来よりも少ない演算量で生成できる。
【００５３】
特に、係数設定装置２２は、フィルタ長が奇数で偶対称となるようにディジタルフィルタ２１の係数配列を設定することで、ディジタルフィルタ２１が線形位相ＦＩＲフィルタになるように係数配列を設定する。ここで、線形位相ＦＩＲフィルタから出力される音声信号の位相の遅れは、入力される音声信号の周波数が異なってもほぼ一定の値となる。このため、低周波や高周波などの周波数が異なる音声信号がディジタルフィルタ２１へ同時に入力されても、各音声信号の位相の遅れがほぼ同じ遅れとなるので、周波数の異なる音声信号がディジタルフィルタ２１からほぼ同時に出力される。このため、周波数が異なる音声信号を同時にディジタルフィルタ２１へ入力しても、マイクロフォン５０が設置された位置（つまり、通常使用時におけるユーザの聴取位置）へ異なる周波数の音声がほぼ同時に到達する。つまり、本来同一のタイミングで出力されるべき周波数成分がずれたタイミングで出力されることを防止できるため、プレーヤ装置１０で読み出される音声信号が表す本来の音を音場に出力できる。
【００５４】
さらに、これらの構成によれば、例えば、フーリエ解析及び逆フーリエ解析を用いることなく、スピーカ４０へ出力する測定信号と、マイクロフォン５０が入力する応答信号との差異を減らすディジタルフィルタ２１の係数配列を算出できる。
【００５５】
さらに、これらの構成によれば、例えば、ＬＭＳ法（Least Mean Square）を用いることなく上記差異を減らす係数配列を算出できるため、係数配列を算出するための演算量を削減できるだけでなく、収束性が問題になることが無い。
【００５６】
またさらに、オーディオシステム１００は、少ない演算量で係数配列を生成できるため、係数設定装置２２に代えて、係数設定装置２２が有する代表的な機能部（測定信号出力部２２１、標本化部２２２ａ、基準信号値選択部２２３ａ、歪信号値選択部２２３ｂ、逆補正部２２３ｄ、正規化部２２３ｆ、及び設定部２２５）を実現する回路を備える構成を採用できる。この構成によれば、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）又はマイコンを用いない簡易かつ低廉な構成でディジタルフィルタ２１の係数配列を偶対称に設定できる。
【００５７】
尚、本実施形態において、音場補正装置２０は、スピーカ４０へ測定信号を１回出力すると共に、測定音声を集音したマイクロフォン５０の標本化された応答信号値に基づいて（つまり、標本化信号値を平均化せずに）ディジタルフィルタ２１の係数配列を設定する構成を採用できる。また、音場補正装置２０は、既に係数配列を設定されたディジタルフィルタ２１へ測定信号を入力すると共に、測定音声を集音したマイクロフォン５０の応答信号値に基づいて、再度、ディジタルフィルタ２１の係数配列を設定する構成を採用できる。
【００５８】
本実施形態において、音場補正装置２０で構成されるオーディオシステムは、カーナビゲーション装置に内蔵されても良いし、車両に搭載されずに、例えば、室内又は室外で用いられても良い。さらに、音場補正装置２０は、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ブルーレイディスクプレーヤ、又は携帯型のオーディオプレーヤに内蔵されても良い。
【００５９】
本実施形態において、基準信号値選択部２２３ａは、応答信号値の大きさに基づいて基準信号値を選択するとして説明したが、基準信号値選択部２２３ａは、応答信号値の標本化時刻に基づいて基準信号値を選択しても良い。具体的には、基準信号値選択部２２３ａは、最初に所定の閾値を超えた応答信号値を基準信号値として選択しても良い。スピーカ４０の振動により生じる音声の歪みは、振動を生じさせた音声出力の後に生じることが多いためである。
同様に、歪信号値選択部２２３ｂは、応答信号値の標本化時刻と、基準信号値の標本化時刻とに基づいて歪信号値を選択しても良い。具体的には、歪信号値選択部２２３ｂは、基準信号値の標本化時刻よりも後の時刻に標本化された応答信号値を歪信号値として選択する構成を採用できる。通常、インパルス応答は、一番大きな信号値の後に、その信号値よりも小さな信号値の歪みのスペクトラムが複数発生するためである。これらの構成によれば、音声出力によるスピーカ４０の振動によって生じる音声歪みを精度良く特定できる。
【００６０】
尚、上記実施形態の音場補正装置２０と同様の機能や構成を予め備えた音場補正装置によって本発明を実現できることはもとより、既存の音場補正装置にプログラムを適用することで、本発明にかかるディジタルフィルタを用いた音場補正方法及びディジタルフィルタの係数設定方法を実施するために用いられる音場補正装置として機能させることもできる。この場合、上記実施形態で例示した音場補正装置２０と同様の構成を備えたコンピュータ（ＣＰＵなどの制御部）に、上述した音場補正装置２０の機能と同様の機能を実現させるためのプログラムを実行させることで、本発明にかかる係数設定方法に用いる装置として機能させることができる。
【００６１】
このようなプログラムの適用方法は任意であり、例えば、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、又はＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に格納して配布できる他、インターネットなどの通信媒体を介して配布することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１０      プレーヤ装置
２０      音場補正装置
２１      ディジタルフィルタ
２２      係数設定装置
３０      出力回路
４０      スピーカ
５０      マイクロフォン
２２ａ    ＣＰＵ
２２ｂ    ＲＡＭ
２２ｃ    ＲＯＭ
２２ｄ    入力部
２２ｅ    出力部
２２１    測定信号出力部
２２２    応答信号取得部
２２２ａ  標本化部
２２２ｂ  信号値保存部
２２２ｃ  信号値ＤＢ
２２２ｄ  平均化部
２２３ａ  基準信号値選択部
２２３ｂ  歪信号値選択部
２２３ｃ  係数配列生成部
２２３ｄ  逆補正部
２２３ｅ  信号値格納部
２２３ｆ  正規化部
２２３ｇ  係数配列保存部
２２４    係数ＤＢ
２２５    設定部
２２５ａ  第１設定部
２２５ｂ  第２設定部
【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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