(57)【要約】【課題】本実施形態は、ユーザの受聴位置が変化しても、音響装置が、受聴者に対して快適な音響を提供できるようにする。【解決手段】本実施形態は、スピーカから再生される検査音をマイクで集音し、その集音データの解析結果に基づいて前記スピーカから出力される音響信号の信号補正部に対する補正パラメータを決定する。集音部は、前記スピーカの前方における水平・垂直・奥行の３次元方向の複数位置にマイクを配置して、複数のマイク位置で集音した集音データを得る。集約部は、前記複数のマイク位置の集音データを一つの音響特性へ集約し、集約した前記一つの音響特性を得る。特性設定部は、前記一つの音響特性の略反転特性のデータから前記信号補正部に対する補正パラメータを得る。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカから再生される検査音をマイクで集音し、その集音データの解析結果に基づいて前記スピーカから出力される音響信号の信号補正部に対する補正パラメータを決定する音響補正装置において、
前記スピーカの前方における水平・垂直・奥行の３次元方向の複数位置にマイクを配置して、複数のマイク位置で集音した集音データを得る集音部と、
前記複数のマイク位置の集音データを一つの音響特性へ集約し、集約した前記一つの音響特性を得る集約部と、
前記一つの音響特性の略反転特性のデータから前記信号補正部に対する補正パラメータを得る特性設定部と、
を有した音響補正装置。
【請求項２】
前記集約部は、
前記複数のマイク位置の集音データを前記一つの音響特性へと集約する際、複数の前記集音データの時間方向ばらつき、振幅方向ばらつきに対して、補正を行った後に平均化処理する請求項１に記載の音響補正装置。
【請求項３】
前記集約部は、
前記補正では、前記時間方向ばらつきについては検査音の元波形との相関値を基準に、前記集音データの切り出しタイミングを調整した後、一つの音響特性へと集約する請求項２に記載の音響補正装置。
【請求項４】
前記集約部は、
前記補正では、前記時間方向ばらつきについては検査音の元波形との相関値を基準に、前記集音データの切り出しタイミングを調整し、前記複数のマイク位置の前記集音データのエネルギーを計算し、振幅方向ばらつきについて、前記集音データのエネルギーを基準にして振幅を正規化して調整した後、一つの音響特性へと集約する請求項２に記載の音響補正装置。
【請求項５】
前記複数位置での集音は、前記複数位置に対して１つのマイクを移動させて配置する、又は、前記複数位置にそれぞれ複数のマイクを配置する、又は前記複数位置より少ない数の複数のマイクを移動させて配置して集音する請求項１に記載の音響補正装置。
【請求項６】
信号補正部と、前記信号補正部からの出力がスピーカに供給される音響装置において、
前記スピーカから再生される検査音をマイクで集音し、その集音データの解析結果に基づいて前記信号補正部に対する補正パラメータを決定する場合、前記スピーカの前方における水平・垂直・奥行の３次元方向の複数位置にマイクを配置して、複数のマイク位置で集音した集音データを得て、
前記複数のマイク位置の集音データを一つの音響特性へ集約し、集約した前記一つの音響特性を得て、
前記一つの音響特性の略反転特性のデータから前記信号補正部に対する補正パラメータを得ている、音響装置。
【請求項７】
スピーカから再生される検査音をマイクで集音し、その集音データの解析結果に基づいて前記スピーカから出力される音響信号の信号補正部に対する補正パラメータを決定する音響補正方法において、
前記スピーカの前方における水平・垂直・奥行の３次元方向の複数位置にマイクを配置して、複数のマイク位置で集音した集音データを取得し、
前記複数のマイク位置の集音データを一つの音響特性へ集約し、集約した前記一つの音響特性を生成し、
前記一つの音響特性の略反転特性のデータから前記信号補正部に対する補正パラメータを生成する、
音響補正方法。
【請求項８】
前記複数のマイク位置の集音データを前記一つの音響特性へと集約する際、複数の前記集音データの時間方向ばらつきに対して、補正を行った後に平均化処理する請求項７に記載の音響補正方法。
【請求項９】
前記複数のマイク位置の集音データを前記一つの音響特性へと集約する際、複数の前記集音データの時間方向ばらつき、振幅方向ばらつきに対して、補正を行った後に平均化処理する請求項７に記載の音響補正方法。
【請求項１０】
前記補正では、前記時間方向ばらつきについては検査音の元波形との相関値を基準に、前記集音データの前記集音データの切り出しタイミングを調整した後、一つの音響特性へと集約する請求項８に記載の音響補正方法。
【請求項１１】
前記補正では、前記時間方向ばらつきについては検査音の元波形との相関値を基準に、前記集音データの前記集音データの切り出しタイミングを調整し、振幅方向ばらつきについては前記集音データのエネルギーを基準にして振幅を調整した後、一つの音響特性へと集約する請求項９に記載の音響補正方法。
【請求項１２】
前記複数位置での集音は、前記複数位置に対して１つのマイクを移動させて配置する、又は、前記複数位置にそれぞれ複数のマイクを配置する、又は前記複数位置より少ない数の複数のマイクを移動させて配置して集音する請求項７に記載の音響補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は音響補正装置及び音響補正方法及び音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、薄型テレビジョン受信装置の音響装置（スピーカ及び又はスピーカシステム）から出力される音響が、視聴者に快適に受聴されるように、前記音響装置の出力特性を補正する音響補正装置が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３９０９７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１４８２６号公報
【特許文献３】特表２００８−５４１６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし従来の音響補正装置であると、音響装置の前方の特定のエリアにおいては、快適な音響が受聴されるが、受聴位置が特定のエリアから外れた場合、音響装置の背面にある壁からの反射音の影響を受け、音響の品位が下がることがあった。
【０００５】
本実施形態によれば、ユーザの受聴位置が変化しても、音響装置が、受聴者に対して快適な音響を提供できるようにした、音響補正装置及び音響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】
【０００６】
実施形態によれば、音響装置から再生される検査音をマイクで集音し、そのデータの解析結果に基づいて音響装置の補正パラメータを決定する音響補正装置において、電気音響変換器の前方における水平・垂直・奥行の３次元方向で夫々複数位置に音響電気変換器を配置して検査音を集音し、夫々の位置の集音データを一つの音響特性へと集約した特性の略逆特性を補正特性とするための補正パラメータを導出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】薄型テレビジョン受信装置の音響装置から出力される音響の経路長であって、該音響装置から等距離で複数位置までの各音響経路長を説明する図である。
【図２】薄型テレビジョン受信装置の音響装置から出力される音響を測定する複数の測定位置を説明する図である。
【図３】薄型テレビジョン受信装置の音響装置から出力される音響の経路長であって、該音響装置から複数位置（水平・垂直・奥行の３次元方向の複数位置）までの各音響経路長を説明する図である。
【図４】本実施形態において複数の音響測定位置にて音響を集音して補正パラメータを得るまでの手順を示す図である。
【図５】複数の音響測定位置にて音響を集音する際に、代表的にマイクが２箇所に配置された例を示す図である。
【図６】図５のマイク位置１０２ｃ、１０２ｄで１検査音を集音したデータの振幅対時間の例を示す図である。
【図７】図４のステップＳＡ４における処理手順をさらに詳しく示すフローチャートである。
【図８】集音データ（同図（Ａ））と検査音の元波形の相互相関を計算した結果（同図（Ｂ））の一例を示す図である。
【図９】図８（Ｂ）の相関波形における相関値の高い時刻を基準とし、集音したデータを単位検査音として切り出した例を示す図である。
【図１０】マイク位置１０２ｃと１０２ｄの集音データから各位置の時間軸対パワーを算出して示す図である。
【図１１】図１のエネルギーを基準して集音データの振幅を正規化した例を示す図である。
【図１２】複数のマイク位置の集音データに基づいて得られた一つの音響特性の例を示す図である。
【図１３】図１２の１つの音響特性をできるだけフラットな特性とするための略逆特性の例を示す図である。
【図１４】略逆特性のデータに基づいて作成された、信号補正部に与えるパラメータの例である。
【図１５】本実施形態における音響補正装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。まず本発明の実施形態を理解を容易にするために、例えば薄型テレビジョン受信装置の音響装置（以下スピーカと略称する）から出力される音響の経路長の説明を行う。
【０００９】
図１（Ａ）と図１（Ｂ）は、室１０内に薄型テレビジョン受信装置１００が配置されている状態を示している。また、薄型テレビジョン受信装置のスピーカから前方に出力される音響を測定する複数の位置は、スピーカから等距離であるものとする。
【００１０】
図１（Ａ）において、マイク位置Ｍ１，Ｍ２に対する直接音経路長は、一律である。しかし床反射をたどる反射音経路長は、マイク位置Ｍ１に対してはＭ１−１であるが、マイク位置Ｍ２に対してはＭ２−１となり異なる。このことは、マイク位置Ｍ１とＭ２で測定した音響特性が異なることを意味する。
【００１１】
図１（Ｂ）において、マイク位置Ｍ１，Ｍ２に対する直接音経路長は、一律である。しかしテレビジョン受信装置の背面側の壁で反射された音響の反射音経路長は、マイク位置Ｍ１に対してはＭ１−２であるが、マイク位置Ｍ２に対してはＭ２−２となり異なる。このことは、マイク位置Ｍ１とＭ２で測定した音響特性が異なることを意味する。
【００１２】
また、マイク位置Ｍ１では、複数の音響が重なるために、位相干渉が生じたり、振幅歪が生じる。マイク位置Ｍ２においても同様な現象がある。このような場合、音の品位としては劣ることになる。
【００１３】
そこで上記した位相干渉や振幅歪を改善するためのパラメータを生成し、このパラメータをスピーカのイコライザなどの補正回路に対して与える技術がある。
【００１４】
従来の音響補正方法であると、スピーカの前方の等距離の平面上の複数の計測点に基づいて、音響特性を得ている。このために、スピーカの包囲面での集音では、床面、及び、図示していない天井、側面の反射音に対しては、効果的にキャンセルできる。しかしながら、一方、背面からの反射音に対しては、効果的にキャンセルできないという問題が残っている。
【００１５】
そこで、本実施形態では、図２（Ａ），図２（Ｂ）に示すように、スピーカから再生される検査音を縦、横、奥行の３次元方向に夫々複数位置においてマイクを配置して集音することにより、床面、天井、側面からの反射音は効果的にキャンセルでき、さらに背面からの反射音も効果的にキャンセルできるようになる。
【００１６】
図２（Ａ），図２（Ｂ）において、１００は、薄型テレビジョン受信装置であり、１０１ａ，１０１bはスピーカである。スピーカ１０１ａ，１０１bのそれぞれの前方の複数のマイク位置（水平x、垂直z、奥行yの３次元方向の複数位置）において、マイクにより検査音の集音が実施される。図２では、スピーカ１０１ａ，１０１bのそれぞれの前方の複数マイク位置の一例として、
水平方向１０２（x1，y1，z1）・・・１０２（xx、y1、z1）、
奥行き方法１０２（x1，y1，z1）・・・１０２（x1、yy、z1）、
垂直方向１０２(x(x/2), y1, z1)・・・１０２(x(x/2), y1, zz)が示されている。
【００１７】
図２（Ａ），には、スピーカ１０１ａとスピーカ１０１ｂとを示しているが、実際の集音時には、片方のスピーカ毎に集音されてもよいし、両方のスピーカ音を同時に集音してもよい。複数のマイク位置は、１つのマイクを複数の位置に移動させて検査音をピックアップしてもよいし、或いは複数のマイクのブロックをブロック単位で移動させて、複数のマイク位置の音を集音してもよい。ただし１つのマイクを用いた場合、検査音をピックアップしたときのマイク特性が一定であるので好ましい。
【００１８】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）には、テレビジョン受信装置１００の前方の複数のマイク位置を横から見た例を示し、かつ音の伝播路の例を示している。図３（Ａ），（Ｂ）に示すようにマイクＭ１に対する音の経路としては、代表的には直接音経路長Ｍ１−１０と、床からの反射音経路長Ｍ１−１１，背面からの反射音経路長Ｍ１−２１とが存在する。またマイクＭ２に対する音の経路としては、代表的には直接音経路長Ｍ２−１０と、床からの反射音経路長Ｍ２−１１，背面からの反射音経路長Ｍ２−２１とが存在する。
【００１９】
図４には、複数のマイク位置で検査音を集音し、複数の集音データを集約し、補正回路に対するパラメータを生成するための手順の一例を示している。検査音を集音したとき（ステップＳＡ３）、集音すべきマイク位置のカウント数が最大に達したかどうかを判断する（ステップＳＡ１）。図２及び図３に示すマイク位置の数は、予め測定装置（或いは検査装置）に入力されている。マイク位置のカウント数が最大に満たない場合は、マイクの配置があるかどうか判断し（ステップＳＡ２）、マイクが配置されていれば、検査音が再生され、現在のマイク位置で集音がなされる（ステップＳＡ３）。ステップＳＡ１でマイク位置のカウント数が最大である場合は、今まで取得した複数の集音データの集約処理に移行する（ステップＳＡ４）。この処理では、複数のマイク位置で集音したデータに基づいて、１つの音響特性（後述する）を生成している。この１つの音響特性に基づいて、略逆特性を算出し、このデータに基づいて、スピーカのイコライザなどの補正回路に対するパラメータを生成している。
【００２０】
次に、各マイクで集音されたデータの処理について説明する。図５には、説明を分かり易くするために、例えばスピーカ１０１aの音を集音するマイク１０２ｃ，１０２ｄを代表して示している。このようにスピーカとマイク間の距離が異なるため、各位置の集音データを見た場合、１検査音当たり、図６に示すように時間軸方向及び振幅軸方向にズレが生じている。この状態のままこれらを平均化処理して１つの音響特性を生成すると不具合が生じることになる。図６（Ａ）は、マイク位置１０２ａでの集音データの時間軸方向と振幅を示している。また図６（Ｂ）は、マイク位置１０２ｂでの集音データの時間軸方向と振幅を示している。互いに、１検査音当たり、時間軸方向及び振幅軸方向にズレが生じている。
【００２１】
そこで、まず、それぞれの集音データにおいて、ズレを補正してから一つの音響特性への集約する必要がある。このための処理の流れを図７に示す。
【００２２】
まず、時間軸方向のズレを補正するため、各マイク位置での集音データと検査音の元波形との相関を計算する（ステップＳ１１）。つまり検査音の時刻に対して相関が高い時刻を求める。次に相関が大きい時刻を基準にして検査音の信号長で切り出しを行う（ステップＳ１２）。
【００２３】
次に各マイク位置での集音データのエネルギーを計算する（ステップＳ１３）。次に各マイク位置でのエネルギーを基準にして振幅を正規化する（ステップＳ１４）。次に、各マイク位置での正規化したデータを平均化処理する（ステップＳ１５）。なおステップＳ１３およびステップＳ１４の振幅の正規化は省略してもよい。このことは、スピーカに近い位置（即ち、エネルギーが大きい位置）の集音データの重みを高くして、その集音データを平均化することを意味する。
【００２４】
図８は、上記のステップＳ１１での処理において、マイク位置での集音データと（図８（Ａ））と、該集音データと検査音との相関をとった結果得られる時間軸と相関値とのグラフ（図８（Ｂ））を示している。
【００２５】
図９は、上記のステップＳ１１で、得られた相関値のグラフにおいて、相関値の高い時刻を基準にして、検査音の信号長の単位で集音データを切り出して示す図である。このことは、相関値が高い時刻を基準にして集音データのタイミングシフト量を調整していることである。
【００２６】
図１０は、上記したように検査音データを切り出した後、各振幅データに関しては、振幅方向のズレを補正するため、各時刻の振幅二乗値（ＲＭＳ値）のパワーの総和を計算したものである。図１０の上側（図１０（Ａ））と下側（図１０（Ｂ））は、マイク位置１０２ｃ、１０２ｄとの集音データの各時刻のパワーを観察した様子を示している。各時刻のパワーの総和をエネルギーと定義する。
【００２７】
次に、図１１は、エネルギー値（図１０（Ａ）の各時刻のパワーの総和）を基準として振幅を正規化した様子を示している。エネルギーの大小に従って、振幅を正規化したデータを得ている。
【００２８】
最後に、各マイク位置で図１１のように正規化したデータを平均化処理し、図１２に示すように一つの音響特性に集約する。
【００２９】
さらに１つに集約された音響特性から略逆特性を算出し（図１３）、これを時間領域に変換することにより、補正パラメータ（ＦＩＲ型イコライザ）を算出する（図１４）。
【００３０】
上記の略逆特性は、１つの音響特性をできるだけフラットな特性とするための特性である。ここで略逆特性は、一例として補正する周波数の範囲を２００Ｈｚ〜１６０００Ｈｚに設定している。
【００３１】
補正パラメータをスピーカのイコライザにセッすることにより、スピーカから好適な音響特性に補正された音が再生され、ユーザは快適な視聴ライフを堪能することができる。
【００３２】
図１５には、本発明を用いた音響システムの構成例を示している。
【００３３】
３０１は、測定信号発生器（検査信号発生器と称しても良い）である。測定信号発生器３０１の出力信号（検査信号と称しても良い）は、スイッチ回路ＳＷ１を介して、スピーカ３０２に供給される。
【００３４】
スピーカ３０２から出力された音響出力（検査音）は、音波伝播してマイク３０３により、集音される。マイク３０３は、スピーカ３０２の前方の複数の測定点で検査音を集音する。マイク３０３は、図２、図３で説明した多数のマイクを代表して示している。
【００３５】
これにより立体空間の複数のマイク位置の検査音が集音される。マイク３０３からの出力は、音響特性を解析する特性解析器３０４に入力される。この特性解析器３０４は、測定信号集音部３０４Ａ、音響特性集約部３０４Ｂを含む。測定信号集音部３０４Ａは、前記複数の測定点で測定された音響集音信号を集音し、一時的に保持する。音響特性集約部３０４Ｂは、複数の測定点の音響集音信号の音響特性を解析する場合に、上記の図４で示した処理手順に沿って解析され、図１２で示した１つの音響特性を得る。
【００３６】
この音響特性のデータは、イコライザ特性設定部３０５に入力される。イコライザ特性設定部３０５は、図１３で示すように、測定結果に対する略逆特性を得る。この略逆特性に基づいて、信号補正部２００に対するパラメータを設定する。このパラメータは、前記測定結果に含まれる歪（振幅歪、位相干渉など）をキャンセルする方向のパラメータである。上記の信号補正部２００及びスピーカ３０２は、音響装置（例えばテレビジョン受信装置の音響装置、専用の音響再生装置の音響装置など）に組み込まれる。なお補正パラメータは、信号補正部２００に直接設定されてもよいし、音響装置内の制御部に設定され、制御部から信号補正部２００に供給されるようにしてもよい。
【００３７】
上記のように奥行方向の集音位置を変化させることにより、反射音成分の中で支配的な背面の壁からの反射音の好ましくない影響を効果的に低減し、直接音成分のみの音響特性を取得できる。結果、視聴位置に対して、ロバストな補正が可能となる。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１００・・・薄型テレビジョン受信装置、１０１ａ，１０１ｂ・・・スピーカ、１０２ａ，１０２ｂ・・・マイク位置、２００・・・信号補正部、３０１・・・測定信号発生器、３０２・・・スピーカ、３０３・・・マイク、３０４Ａ・・・測定信号集音部、３０４Ｂ・・・音響特性集約部、３０５・・・イコライザ特性設定部。
【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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【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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