(57)【要約】【課題】本実施形態では、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、音響電気変換器が、音響装置の前方の複数の測定点で音響を集音し、前記複数の測定点の音響集音信号を得る。特性解析器が、前記複数の測定点の前記音響集音信号の音響特性を解析する場合に、それぞれの前記音響集音信号を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域毎に異なる解析処理方法を用いて音響解析し、前記複数の測定点の前記音響解析した結果を平均化処理して１つの測定結果を得る。特性設定器が、前記１つの測定結果に基づき前記音響装置の特性を設定するためのパラメータを得る。【選択図】図１
2014045435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響装置から出力される音響を測定し、測定結果に基づき音響特性を補正する音響補正装置において、
前記音響装置の前方の複数の測定点で音響を集音し、前記複数の測定点の音響集音信号を得る音響電気変換器と、
前記複数の測定点の前記音響集音信号の音響特性を解析する場合に、それぞれの前記音響集音信号を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域毎に異なる解析処理方法を用いて音響解析し、前記複数の測定点の前記音響解析した結果を平均化処理して１つの測定結果を得る特性解析器と、
前記１つの測定結果に基づき前記音響装置の特性を設定するためのパラメータを得る特性設定器と、を有する音響補正装置。
【請求項２】
前記特性解析器における前記音響解析は、
前記分割した帯域のうち低音域は、音響集音信号を時間同期して平均化処理し、中高音域については、音響集音信号を周波数領域に変換し、周波数領域で振幅と位相に分けて平均化処理する請求項１記載の音響補正装置。
【請求項３】
前記特性解析器は、前記周波数帯域の分割の基準として、
再生系の再生性能限界により再生音圧が不足する低音域を設定するために操作者により設定されたスピーカーの最低共振周波数を利用している請求項１又は２項記載の音響補正装置。
【請求項４】
前記特性解析器は、前記周波数帯域の分割の基準として、
前記音響集音信号の同期精度に応じて位相ずれの影響が軽微となる範囲までを低音域として設定する請求項１又は２項記載の音響補正装置。
【請求項５】
前記音響装置は、テレビジョン受信装置に内蔵される請求項１または２記載の音響補正装置。
【請求項６】
音響装置から出力される音響を測定し、測定結果に基づき音響特性を補正する音響補正方法において、
前記音響装置の前方の複数の測定点で音響出力を集音し、前記複数の測定点の音響集音信号を取得し、
前記複数の測定点の前記音響集音信号の音響特性を解析する場合に、それぞれの前記音響集音信号を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域毎に異なる解析処理方法を用いて音響解析し、前記複数の測定点の前記音響解析した結果を平均化処理して１つの測定結果を生成し、
前記１つの測定結果に基づき前記音響装置の特性を設定するパラメータを得る、音響補正方法。
【請求項７】
前記音響解析では、前記分割した帯域のうち低音域は、音響集音信号を時間同期して平均化処理し、中高音域については、音響集音信号を周波数領域に変換し、周波数領域で振幅と位相に分けて平均化処理する請求項６記載の音響補正方法。
【請求項８】
前記周波数帯域の分割の基準として、再生系の再生性能限界により再生音圧が不足する低音域を設定するために操作者により設定されたスピーカーの最低共振周波数を利用している請求項６又は７項記載の音響補正方法。
【請求項９】
前記周波数帯域の分割の基準として、前記音響集音信号の同期精度に応じて位相ずれの影響が軽微となる範囲までを低音域として設定する請求項５又は６項記載の音響補正方法。
【請求項１０】
音響装置を有した音響再生装置であって、
前記音響装置は、信号補正部と、スピーカーを含み、
信号補正部の補正パラメータの設定が、
前記音響装置の前方の上下、左右、前後の複数の測定点で音響出力を集音し、前記複数の測定点の音響集音信号を取得し、
前記複数の測定点の前記音響集音信号の音響特性を解析する場合に、それぞれの前記音響集音信号を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域毎に異なる解析処理方法を用いて音響解析し、前記複数の測定点の前記音響解析した結果を平均化処理して１つの測定結果を生成し、
前記１つの測定結果に基づき、前記測定結果に含まれる歪（振幅歪、位相歪み）をキャンセルする方向のパラメータとして生成されていることを特徴とする音響再生装置。
【請求項１１】
前記音響装置は、テレビジョン受信装置に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、音響補正装置及び音響補正方法及び音響再生装置に関する。
【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】
従来の音響補正装置であると、音響装置の前方の一定距離においては、快適な音響が受聴されるが、受聴位置が前後に変化した場合、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及び音響装置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、音響装置から出力される音響を測定し、測定結果に基づき音響特性を補正する音響補正装置において、前記音響装置の前方の複数の測定点で音響を集音し、前記複数の測定点の音響集音信号を得る音響電気変換器と、前記複数の測定点の前記音響集音信号の音響特性を解析する場合に、それぞれの前記音響集音信号を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域毎に異なる解析処理方法を用いて音響解析し、前記複数の測定点の前記音響解析した結果を平均化処理して１つの測定結果を得る特性解析器と、前記１つの測定結果に基づき前記音響装置の特性を設定するためのパラメータを得る特性設定器と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の一構成例を示すブロック図である。
【図２】ＴＳＰ信号の例を示す図である。
【図３】図２のＴＳＰ信号を２つ用意し、ずらして合成したＴＳＰ合成信号を示す図である。
【図４】図３のＴＳＰ合成信号を周波数領域に変換し振幅特性を示す図である。
【図５】お互いに時間がずれている２つのＴＳＰ信号を、夫々を周波数領域に変換した場合の特性を示す図である。
【図６】本実施形態における低音域側の伝達特性と高音域側の伝達特性の合成に使う重み付け関数の例を示す図である。
【図７】低音域と中高音域の解析結果を合成する際に、周波数軸上で重み付け計数を割り当てた例を示す図である。
【図８】本音響補正装置によりパラメータが補正された信号補正部を有する音響装置の例を示す図である。
【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。図１は、実施形態の一構成例を示すブロック図である。測定信号発生器（検査信号発生器と称しても良い）１０１は、音響特性を測定するための測定信号を出力する。測定信号発生器１０１の出力信号（検査信号と称しても良い）は、音響装置１０２の外部入力に供給され、スイッチ回路ＳＷ１を介して、音声出力部１０２Ｂに入力される。音響装置１０２は、音響補正を行う信号補正部（イコライザ）１０２Ａと、所謂、音声信号増幅器を含むスピーカー及び又はスピーカーシステムとしての電気音響変換器或いはシステムである音声出力部１０２Ｂとを含む。
【０００９】
音響装置１０２から出力された音響出力（検査音と称しても良い）は、音波伝播してマイク（つまり音響電気変換器）１０３により、集音される。マイク１０３は、音響装置１０２の前方の複数の測定点で音響装置１０２の音響出力を集音する。マイク１０３は、音響装置１０２の前方で、例えば、空間的に前後、左右、上下移動されて音響装置１０２の音響出力を集音することができる。これにより立体空間の複数の測定点の音響出力が集音される。或いは複数のマイクが用いられて、立体空間のブロック毎に複数の測定点の音響出力を集音してもよい。
【００１０】
マイク１０３からの音響信号の音響特性を解析する特性解析器１０４に入力される。この特性解析器１０４は、測定信号集音部１０４Ａ、音響特性分析部１０４Ｂを含む。測定信号集音部１０４Ａ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。音響特性分析部１０４Ｂ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、例えば、複数の測定点で測定された音響集音信号を平均化して一つの測定結果にまとめるが、それぞれの音響集音信号を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域毎に異なる解析処理方法を用いて音響解析する。そして異なる解析処理方法を用いて音響解析した結果を合成処理して１つの測定結果を得る。
【００１１】
測定結果は、イコライザ特性設定部１０５に入力される。イコライザ特性設定部１０５は、測定結果に対する略逆特性を得る。さらに、補正結果としてフラットではない目標特性を設定しても良い。その場合は、目標特性と測定結果の比の逆特性を求めれば良い。目標特性をフラットな特性とすると測定結果の略逆特性であるイコライザ特性を求める。この略逆特性に基づいて、信号補正部１０２Ａ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、位相歪みなど）をキャンセルする方向のパラメータである。
【００１２】
例えば振幅周波数特性であれば、パラメータが信号補正部１０２Ａに与えられることで、フラットな周波数特性の再生音響を得ることができる。
【００１３】
信号補正部１０２Ａは、例えばテレビジョン受信機で受信したテレビジョン信号から分離した再生音響信号の振幅周波数特性をパラメータに応じて補正する。信号補正部１０２Ａに入力される再生音響信号は、記録媒体から再生された信号であってもよいし、ネットワークを介して取り込まれた信号であってもよい。信号補正部１０２Ａは、音響信号を処理する種々の機器、製品に組み込まれたものである。
【００１４】
ここで、本装置では、音響集音信号を少なくとも２つの周波数帯域に分割し、それぞれの周波数帯域毎に異なる解析処理方法を用いて音響解析している。この分割した周波数帯域のうち低音域は、音響集音信号を時間同期して平均化し、中高音域については、音響集音信号を周波数領域に変換し、周波数領域で振幅と位相に分けて平均化処理している。
【００１５】
また、周波数帯域の分割の基準としては、再生系の再生性能限界により再生音圧が不足する低音域を設定するために操作者により設定されたスピーカーの最低共振周波数である所謂f0を利用している。例えばf0の２倍程度上の周波数が分割の基準とされる。
【００１６】
また、周波数帯域の分割の基準として、音響集音信号の同期精度に応じて位相ずれの影響が軽微となる範囲までを低音と設定してもよい。異なる測定点の音響集音信号の同期を取るためにインパルス応答の時間を揃える方法が考えられる。ところが、異なる測定点の音響集音信号は測定点毎に波形が異なるため厳密に時間を揃えることは不可能である。ここで、周波数の低い領域では、周期が長いため異なる測定点の音響集音信号の同期ずれは僅かな位相差にしかならず影響は軽微である。したがって、低音域では、集音信号の平均化処理に対して、インパルス応答の時間を揃える同期処理を行うことが好適である。しかし、中高音域においては、異なる測定点の音響集音信号の同期時間にずれがあると、周波数が高いために信号の周期が短く、相対的に短い時間ずれが無視できない位相ずれ状態となり、測定点の音響集音信号を集計処理する際に位相干渉の影響が入り込み正しい測定特性を得ることができないことが問題となる。したがって、中高音域については、音響集音信号を周波数領域に変換し、周波数領域で振幅と位相に分けて平均化処理している。
【００１７】
以下、更に音響出力の集音、音響集音信号の解析手順を具体的に説明する。
【００１８】
測定信号発生器１０１でTime Stretched Puls(ＴＳＰ)信号を発生させ、音響装置１０２のスピーカーから再生する。マイク１０３で被測定音場の伝達特性を含む再生音を集音する。
【００１９】
従来のこの種の技術では、受聴位置にマイクを設置して受聴位置におけるインパルス応答を求めるものが知られているが、受聴位置が測定位置からずれた時に補正結果に違和感を感じることがある。
【００２０】
本実施形態においては、広い範囲の受聴位置において好適な補正結果を得るために受聴位置を想定した複数の測定点で集音を行う。そのために、測定は、以下の方法で行う。音響装置１０２のスピーカーからＴＳＰ信号を繰り返し再生させながら、例えば１本のマイクを手で持ち適宜その位置を移動させながら複数の測定点における再生音を集音する。
【００２１】
次に、集音結果から対象とする集音空間全体を代表する伝達特性を計算する。もしマイク１０３が固定されている場合には、音響装置１０２のスピーカーからマイク１０３までの音の伝播時間は一定である。このため、集音信号を一定時間毎に同期加算することで測定信号であるＴＳＰ信号とは非同期の騒音がキャンセルされる。このキャンセル効果を利用することによりＳ／Ｎを改善して伝達特性を求めることができる。
【００２２】
しかしながら、本実施形態ではマイクを手に持って移動することにより、スピーカーからマイクまでの距離は時々刻々と変化するため各瞬間毎に伝播遅延時間が変化する。また、スピーカーからマイクへの音響伝播方向も変化するため、スピーカーの指向特性等の影響により音響集音信号は、振幅特性、位相特性とも一定ではない。
【００２３】
そのため、複数の測定点の集音結果を同期加算しようとすると伝達遅延時間の違いや位相特性の違いにより位相干渉を起こす周波数では、図３に示すように振幅特性に偽のディップ（周波数特性の谷）が現れることになる。
【００２４】
図２−図４には、位相干渉の原理を説明するための例を示している。図２は、２５６サンプルで作成したＴＳＰ信号である。横軸がサンプル数、縦軸が振幅である。図３は、このＴＳＰ信号の２つを３サンプルずらして合成した場合を示すが、２つの信号が逆位相になる周波数成分の部分では、信号が打ち消しあって振幅が小さくなっていることが分かる。図４は、図３の時間ドメインのＴＳＰ合成信号をフーリエ変換して周波数ドメイン、つまり周波数領域に変換し振幅特性を表したものである。
【００２５】
実際の測定においても同様に測定点毎に、音響集音信号は、振幅特性、位相特性とも一定ではないために時間領域で複数の信号を平均化処理すると逆位相で合成される部分が存在し、振幅が小さくなる位相干渉が発生する。
【００２６】
本実施形態では、この位相干渉により発生する振幅特性の誤りを避けることを狙っている。即ち、位相干渉を起こす帯域については各測定点毎に周波数領域に変換し、振幅特性と位相特性に分け、振幅特性の平均化処理と位相特性の平均化処理をそれぞれ別々に計算することで、音響特性が、位相干渉の影響を受けないようにしている。
【００２７】
例えば上記で干渉の原理を説明した図３の例に対して、２つのＴＳＰ信号はお互いに時間がずれているが、夫々を周波数領域に変換した図５の特性はどちらも、振幅特性は平坦である。したがって、（１）周波数領域に変換した複数の信号を平均化処理しても平坦の特性は維持される。一方（２）位相特性については、位相遅延が生じる複素領域で平均化処理を行うことで相対的な位相関係を維持した計算ができる。
【００２８】
一方、低周波数領域においては、スピーカーの再生能力の限界周波数以下の周波数帯域では、再生音の音圧が大きく落ち込み再生音が暗騒音に埋もれることがある。この場合上記の振幅特性の平均を求める方法では、騒音と信号の区別が出来ないため、測定結果が騒音の影響を受けることになる。この事象に対しては、騒音が測定信号音ＴＳＰ信号の発生周期と無相関であれば、同期加算により騒音同士が位相干渉により打ち消し合うことによりＳ／Ｎを改善することができる。
【００２９】
そこで、本実施形態では、マイク位置の変動に応じて生じる伝達遅延時間の変化により信号同士の位相干渉が起こらないか若しくはその影響が軽微な周波数以下の帯域においては、同期加算により求めた伝達特性を採用する。即ち、騒音の影響を抑えつつ信号同士の位相干渉による偽のディップ特性も現れない測定結果を得ることができる。
【００３０】
時間領域で同期加算を行った低周波数側の伝達特性はフーリエ変換により周波数領域に変換し、以下に説明するように高域側の伝達特性と周波数領域で合成する。
【００３１】
周波数帯域の分割の基準として、一つはスピーカーの再生能力の限界に対応して決める方法が考えられる。具体的には、スピーカーシステムの最低共振周波数f0に対して
a×f0（ここでa=１若しくは1以上）を基準に低音域側の伝達特性と高音域側の伝達特性を合成する。
【００３２】
図６には、低音域側の伝達特性と高音域側の伝達特性の合成に使う重み付け関数の例を示す、
（１―cosα）／２と（１＋cosα）／２を
0≦α≦πの範囲で計算した係数を夫々の伝達特性に掛けて加算することで合成が実現できる。合成の方法は、この係数に限るものではなく合計が１になるように決めれば良い。
【００３３】
周波数領域の分割の別の基準として、同期加算の時間精度を基準にすることも可能である。
【００３４】
今、例えば音響集音信号のタイミングをサンプリング周波数４８ｋＨｚの信号において５サンプル程度の精度で合わせることが出来るものとする。このサンプル数が位相誤差で１５°になる周波数は、（３６０／１５）×５＝１２０であるから、１周期１２０サンプルの周波数である。即ち、４８０００÷１２０＝４００［Ｈｚ］以下の周波数では、同期加算時の誤差が  ２０×log（cos（１５°））≒-0.3［ｄB］以下に収まる。これを以って周波数領域の分割の基準を決めることができる。
【００３５】
図７には、低音域と中高音域の解析結果を合成する際に、周波数軸上で重み付け係数を割り当てた例を示している。
【００３６】
上記した音響補正方法及び音響補正装置により、音響が視聴者に快適に受聴されるようになる。さらにまた、本実施形態では、音響特性を設定するに当たり、複数の測定点は、音響装置の前方の前後左右上下を含む空間的な位置である。このために、音響装置に対面して受聴する受聴者が種々の位置に移動したとしても、音響が快適に受聴されるようになる。
【００３７】
通常、上記した複数の測定点で音響を集音する作業は、音響装置を搭載した製品の例えば工場出荷時などで行われる。しかし、本実施形態の装置は音響装置を搭載した製品自身に、組み込まれていてもよい。そして製品の配置が決まった時点で、当該製品の音響特性補正モードを設定し、当該製品の信号補正部（イコライザ）の補正パラメータを得るようにしてもよい。
【００３８】
図８は、本音響補正装置によりパラメータが補正された信号補正部を有する音響装置、例えば前記製品としてのテレビジョン受信装置を概略的に示している。
【００３９】
図８において、２０１は、デジタルチューナ装置であり、複数のチューナが内蔵されており、同時に複数のチャンネルを受信し、複数の放送番組を復調することができる。チューナ装置２０１には、入力端子を介してアンテナで受けられた高周波信号が入力される。チューナ装置２０１は例えばＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用のチューナ（図示せず）を含んでも良い。
【００４０】
チューナ装置２０１で受信され、復調されたた放送番組の信号は、信号処理部２０２に入力される。信号処理部２０２では、複数のチャンネル（ＣＨ）のＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）が１つのＴＳに再多重される。多重ＴＳは各チャンネルの放送番組のパケット列を含む。各チャンネルのパケットには、チャンネル及びパケット識別用の識別情報が付加されている。多重ＴＳは、制御部２０３の制御の元で、記録装置２０１に入力される。またＴＳ処理部１２２に入力したＴＳの中で、制御情報を含むパケットは、制御部２０３に入力されて処理される。
【００４１】
記録装置１１１は、ここでは一括したブロックで示しており、例えば、複数のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、光ディスク記録再生装置、ＵＳＢメモリなどを含む。
【００４２】
信号処理２０２から制御部２０３に送られるパケットは、例えば、放送番組の暗号化情報であるＥＣＭ（Entitlement Control Message）と、番組名、出演者、番組開始時刻などのイベント情報を記述したテーブルであるＥＩＴ（Event Information Table）などの情報、ＥＰＧ（Electric Program Guide：電子番組ガイド）情報を含む。ＥＰＧ情報はスポンサー情報を含む場合もある。
【００４３】
パケットに含まれる映像データは、例えばＭＰＥＧ(Moving Picture Expert Group)方式、ＡＶＣ(Advanced Video Coding)方式などでエンコードされている。またオーディオパケット内のオーディオデータは、例えば、ＰＣＭ(Pulse Code Modulation)方式、Ｄｏｌｂｙ  方式、ＭＰＥＧ方式などでエンコードされている。
【００４４】
したがって、信号処理部２０２で分離されたオーディオパケットは、オーディオデコーダでデコードされる。オーディオデコーダ１２３でデコードされたオーディオデータは、で同期処理、音量調整などを施され、音響装置１０２に供給される。音響装置１０２の動作は、先に説明したとおりである。
【００４５】
信号処理部２０２で分離された映像パケットは、映像デコーダで、デコードされる。映像デコーダでデコードされた映像データは、同期処理、輝度調整、色調整などが実施される。調整された映像データは、表示信号出力装置２０５に入力される。表示信号出力部２０５には映像出力部２０５Ａが設けられており、出力映像信号を表示器２０５Ｂに応じたスケール、解像度、ライン数、アスペクト比などを設定して、表示器２０５Ｂに向けて出力する。
【００４６】
上記の信号補正部１０２Ａは、先に説明したパラメータが設定されるために、受聴者は、快適な音響を楽しむことができる。
【００４７】
上記の例はテレビジョン受信装置の音響再生装置として説明したが、オーディオ専門のオーディオ機器における音響再生装置に本実施形態が適用可能であることは勿論である。
【００４８】
なお上記した実施形態において、図面のブロックに記載した名称はこのような名称に限定されるものではない。信号発生器は信号発生部、信号発生モジュール、手段、信号補正部は信号補正器、イコライザ、信号補正モジュール、手段などと称してもよい。さらにまた特性解析器についても、特性解析モジュール、特性解析装置、特性解析部、手段などと称しても良い。
【００４９】
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】
【００５０】
１０１・・・測定信号発生器、１０２・・・スピーカー（電気音響変換器）、１０３・・・マイク（音響電気変換器）、１０４・・・特性解析器、１０５・・・イコライザ特性設定部、２００・・・信号補正部。
【図１】
2014045435.tif 000003
【図２】
2014045435.tif 000004
【図３】
2014045435.tif 000005
【図４】
2014045435.tif 000006
【図５】
2014045435.tif 000007
【図６】
2014045435.tif 000008
【図７】
2014045435.tif 000009
【図８】
2014045435.tif 000010