(57)【要約】  任意のスピーカから所望の特性の音を発生させることができる音声再生装置を提供する。音声再生装置は、入力信号を増幅する信号増幅器と、所定の周波数特性を有する計測用信号を入力信号として得られた供給信号に基づき、スピーカ装置の特性を取得する特性測定器と、特性測定器による取得の結果に基づきスピーカ装置の構成を特定する構成解析器と、特定されたスピーカ装置の構成に応じてスピーカ装置の遅延特性を算出する遅延特性算出器と、遅延特性算出器により算出された遅延特性と目標遅延特性との差分に基づき補正パラメータを生成する補正パラメータ生成器と、補正パラメータ生成器が生成する補正パラメータに基づき、信号増幅器に入力される入力信号を補正する補正器と、を備える。
2017141292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号である入力信号を増幅して供給信号とし、接続されたスピーカ装置に供給信号を出力する音声再生装置であって、
入力信号を増幅する信号増幅器と、
所定の周波数特性を有する計測用信号を前記入力信号として得られた供給信号に基づき、前記スピーカ装置の特性を取得する特性測定器と、
前記特性測定器による前記取得の結果に基づき前記スピーカ装置の構成を特定する構成解析器と、
特定された前記スピーカ装置の構成に応じて前記スピーカ装置の遅延特性を算出する遅延特性算出器と、
前記遅延特性算出器により算出された遅延特性と目標遅延特性との差分に基づき補正パラメータを生成する補正パラメータ生成器と、
前記補正パラメータ生成器が生成する補正パラメータに基づき、前記信号増幅器に入力される入力信号を補正する補正器と、
を備える音声再生装置。
【請求項２】
前記特性測定器は、
前記信号増幅器と前記スピーカ装置との間に接続され、前記信号増幅器を介して前記計測用信号が前記スピーカ装置に供給される際の信号を測定することで、前記スピーカ装置のインピーダンスと相関を有する前記信号より前記スピーカ装置の特性を取得する、
請求項１に記載の音声再生装置。
【請求項３】
前記信号増幅器は、前記スピーカ装置に接続されるローパスフィルタを備え、
前記特性測定器は、
前記ローパスフィルタと前記スピーカ装置との間に接続され、前記信号増幅器を介して前記計測用信号が前記スピーカ装置に供給される際の前記ローパスフィルタにおける周波数振幅位相を測定することにより、前記スピーカ装置の特性を取得する、
請求項１に記載の音声再生装置。
【請求項４】
複数種類の前記目標遅延特性を記憶する記憶装置をさらに備える、
請求項１に記載の音声再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、入力された信号を増幅してスピーカ装置を駆動する音声再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声再生装置（いわゆるオーディオアンプ）は、増幅して得られた供給信号をスピーカ装置に入力することでスピーカを駆動し、スピーカ装置で音を再生させる装置である。一方、スピーカ装置は、バスレフ型や密閉型などのキャビネットの構造や、キャビネットに取り付けられるスピーカの種類が異なれば、音声再生装置から同一の信号が入力されても、再生する音が異なることが知られている。つまり、スピーカ装置は種類に応じた特性をそれぞれ備えている。そのため、音声再生装置に接続されたスピーカ装置単体では、理想特性の実現は難しい。したがって、音声再生装置は、スピーカ装置に入力する信号に電気的に補正を行うことがある。【０００３】
特許文献１は、オーディオアンプを開示する。例えば、特許文献１に開示されたオーディオアンプは、２種類のスピーカを備えたスピーカ装置において、各スピーカの駆動面から放射される音波の位相のずれを補正するために、スピーカのインパルス応答の補正特性に基づいて入力信号を処理するフィルタ手段を備える。これにより、このオーディオアンプは、スピーカ装置で再生する音の周波数特性をフラットにすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８４０４０号公報
【発明の概要】
【０００５】
従来技術において、スピーカ装置の特性を知るためには、事前にマイク等を用いてスピーカ装置が再生する音を測定する必要がある。そして、当該測定の結果に基づき補正パラメータを算出し、当該補正パラメータをオーディオアンプに組み込むことによって、そのオーディオアンプに接続されたスピーカ装置で再生される音の周波数特性をフラットにすることができる。
【０００６】
したがって、ユーザの使用するスピーカ装置で再生する音の周波数特性をフラットにするためには、そのスピーカ装置に応じた補正パラメータを算出する必要がある。そのためには、測定用のマイクを設置してそのスピーカ装置の再生音を測定し、その測定の結果に基づいて補正パラメータを算出しなければならない。そして、算出された補正パラメータを、そのスピーカ装置を駆動するオーディオアンプに組み込む作業が必要となる。
【０００７】
本開示は、接続されたスピーカ装置の特性を簡便に測定することができ、その測定の結果に基づいて所望の音を再生するための補正パラメータを算出し、その補正パラメータをスピーカ装置への供給信号に反映させることができる音声再生装置を提供する。
【０００８】
本開示における音声再生装置は、音声信号である入力信号（電力）を増幅して供給信号とし、接続されたスピーカ装置に供給信号を出力する音声再生装置である。音声再生装置は、入力信号を増幅する信号増幅器と、所定の周波数特性を有する計測用信号を入力信号として得られた供給信号に基づき、スピーカ装置の特性を取得する特性測定器と、特性測定器による取得の結果に基づきスピーカ装置の構成を特定する構成解析器と、特定されたスピーカ装置の構成に応じてスピーカ装置の遅延特性を算出する遅延特性算出器と、遅延特性算出器により算出された遅延特性と目標遅延特性との差分に基づき補正パラメータを生成する補正パラメータ生成器と、補正パラメータ生成器が生成する補正パラメータに基づき、信号増幅器に入力される入力信号を補正する補正器と、を備える。
【０００９】
本開示における音声再生装置は、音声再生装置自らが、音声再生装置に接続されたスピーカ装置の特性を測定し、適切な補正パラメータを算出することができる。これにより、音声再生装置が駆動するスピーカ装置において、入力信号に基づく音を適切な周波数特性で再生することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１における音声再生装置の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１における音声再生装置が備える特性測定器の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態１における音声再生装置が備える特性測定器で取得される周波数インピーダンス特性の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、バスレフ型のスピーカ装置の等価回路を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における音声再生装置とスピーカ装置との組み合わせによる群遅延特性の一例、および、目標群遅延特性の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、密閉型のスピーカ装置の等価回路を示す回路図である。
【図７】図７は、実施の形態２における音声再生装置の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態２における音声再生装置が備える信号増幅器の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図９】図９は、実施の形態２における音声再生装置が備えるデルタシグマ変調器の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２における音声再生装置が備えるローパスフィルタの構成の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本開示における音声再生装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本開示における音声再生装置の一例を示したものに過ぎない。したがって本開示は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００１２】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１３】
また、各図面は、本開示を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。また、各図面において、実質的に同じ構成要素については同じ符号を付し、説明を省略または簡略化する場合がある。
【００１４】
（実施の形態１）
［１．音声再生装置］
図１は、実施の形態１における音声再生装置１００の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００１５】
図１に示すように、音声再生装置１００は、入力端子１１０に入力される入力信号（音声信号）を増幅して供給信号とし、音声再生装置１００に接続されたスピーカ装置２００に供給信号を出力する装置である。音声再生装置１００は、信号増幅器１０１と、特性測定器１０２と、構成解析器１０３と、遅延特性算出器１０４と、補正パラメータ生成器１０５と、補正器１０６と、を備えている。また、本実施の形態における音声再生装置１００は、入力端子１１０と、スイッチ１０７と、計測用信号発生器１０８と、記憶装置１０９と、を備えている。
【００１６】
［１−１．信号増幅器］
信号増幅器１０１は、いわゆるオーディオアンプである。信号増幅器１０１は、例えばＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）プレーヤなどから入力端子１１０に入力された入力信号を、スピーカ装置２００のスピーカを駆動できる程度の電力まで増幅する。本実施の形態において、信号増幅器１０１の種類は、特に限定されるものではない。例えば、アナログ信号を電力増幅するアナログオーディオアンプ、またはデジタル信号を電力増幅するデジタルオーディオアンプを、信号増幅器１０１として採用することができる。
【００１７】
［１−２．特性測定器］
特性測定器１０２は、スピーカ装置２００の特性を取得する装置である。特性測定器１０２は、信号増幅器１０１からスピーカ装置２００に供給される供給信号によりスピーカ装置２００のスピーカが音を発生させる際の信号増幅器１０１の出力信号を測定することで、スピーカ装置２００の特性を取得する。
【００１８】
スピーカ装置２００の特性とは、スピーカ装置２００のインピーダンスの周波数特性である。スピーカ装置２００の特性は、所定の周波数特性を有する計測用信号を入力端子１１０に入力信号として入力し、信号増幅器１０１によって入力信号が増幅されて生成された供給信号に基づき測定される。
【００１９】
本実施の形態において、特性測定器１０２は、信号増幅器１０１とスピーカ装置２００とを接続するケーブルに、スイッチ１０７を介して接続される。特性測定器１０２は、スイッチ１０７が接続状態（オン）にされて、スピーカ装置２００の特性が測定されるときに、機能する。音声再生装置１００においてスイッチ１０７がオンにされる（すなわち、スピーカ装置２００の特性が測定される）のは、例えば、ユーザが、新しいスピーカ装置２００が接続された音声再生装置１００を使用するとき、等である。なお、音声再生装置１００では、補正パラメータ生成器１０５の処理が完了すると、スイッチ１０７は非接続状態（オフ）に自動的に切り替わる。なお、このスイッチ１０７の切り替えは、手動で行われてもよい。
【００２０】
図２は、実施の形態１における音声再生装置１００が備える特性測定器１０２の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００２１】
図２に示すように、本実施の形態における特性測定器１０２は、電圧測定器１２１、周波数測定器１２２、および抵抗器１２３、を備えている。
【００２２】
［１−２−１．電圧測定器］
電圧測定器１２１は、信号増幅器１０１から供給された供給信号に基づきスピーカ装置２００に流れる電流によって抵抗器１２３の両端に発生した電圧を測定する装置である。
【００２３】
［１−２−２．周波数測定器］
周波数測定器１２２は、電圧測定器１２１が測定する電圧の周波数特性を測定する装置である。
【００２４】
このように、音声再生装置１００では、スイッチ１０７がオフからオンに切り替えられて、スピーカ装置２００に直列に抵抗器１２３が挿入されると、信号増幅器１０１の供給信号に基づきスピーカ装置２００に流れる電流が抵抗器１２３に流れる。そして、音声再生装置１００では、この電流が抵抗器１２３に流れることにより発生する電圧を電圧測定器１２１で測定し、その測定結果に基づく周波数特性を周波数測定器１２２で測定することで、スピーカ装置２００のインピーダンス特性を測定できる。
【００２５】
図３は、実施の形態１における音声再生装置１００が備える特性測定器１０２で取得される周波数インピーダンス特性の一例を示すグラフである。
【００２６】
特性測定器１０２では、図３のグラフに例示するような、周波数とインピーダンスとの関係を示すデータを取得することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態において、特性測定器１０２が測定する計測用信号は、特に限定されるものではない。計測用信号は、例えば所望の周波数帯域を有する信号であってもよい。計測用信号の一例として、正弦波の周波数を比較的短時間に、相対的に高い周波数から相対的に低い周波数まで（あるいはその逆で）連続的に変化（スイープ）させたＴＳＰ（Ｔｉｍｅ  Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ  Ｐｕｌｓｅ）信号を挙げることができる。しかし、計測用信号は、ＴＳＰ信号に限定されるものではなく、インパルス信号、あるいは他の信号を計測用信号としてもよい。例えば、計測用信号が、計測対象とする周波数範囲における低周波帯域から高周波帯域まで、周波数を時間に依存して低速で掃引（スイープ）する信号であれば、周波数測定器１２２は、単に時間を計測するだけでもよい。また、計測用信号は、所定のオーディオ帯域、例えば２０ｋＨｚ以下の周波数、を含んでいてもよい。
【００２８】
［１−３．計測用信号発生器］
本実施の形態において、所定の周波数特性を有する計測用信号は、音声再生装置１００が備える計測用信号発生器１０８によって生成される。そして計測用信号発生器１０８が生成した計測用信号が信号増幅器１０１に入力される。
【００２９】
なお、計測用信号発生器は、音声再生装置１００の外部にあってもよい。計測用信号は、音声再生装置１００の外部から入力されてもよい。
【００３０】
［１−４．構成解析器］
構成解析器１０３は、特性測定器１０２による取得の結果に基づきスピーカ装置２００の構成を特定する装置である。構成解析器１０３は、接続されているスピーカ装置２００のキャビネット構成を特定する。キャビネット構成には、バスレフ型、密閉型、ホーン型、等がある。
【００３１】
具体的には、構成解析器１０３は、スピーカ装置２００のインピーダンス特性を解析する。インピーダンス特性は、図３に例示するように、低周波数領域において共振特性を有し、その共振特性はスピーカ装置２００のキャビネット構成に依存する性質を有する。そこで、構成解析器１０３は、共振特性のピークを導出してスピーカ装置２００のキャビネット構成を特定する。例えば、構成解析器１０３は、共振特性のピークが、図３に例示するように低周波領域（所定の周波数以下の帯域）に２つ存在する場合は、スピーカ装置２００の構成はバスレフ型であると特定する。また、構成解析器１０３は、共振特性のピークが１つであれば、スピーカ装置２００の構成は密閉型であると特定する。
【００３２】
［１−５．遅延特性算出器］
遅延特性算出器１０４は、構成解析器１０３で特定されたスピーカ装置２００の構成に応じてスピーカ装置２００の再生音の群遅延特性もしくは位相遅延特性を算出する装置である。
【００３３】
具体的には、まず、上述したように構成解析器１０３によりスピーカ装置２００のキャビネット構成を特定する。本実施の形態に示す動作例の場合、構成解析器１０３は、図３に例示する特性により、スピーカ装置２００の構成をバスレフ型に特定する。なお、図４は、バスレフ型のスピーカ装置の等価回路を示す図である。
【００３４】
次に、遅延特性算出器１０４は、スピーカ装置２００の再生音の群遅延特性または位相遅延特性を算出する。その算出方法は、次の通りである。遅延特性算出器１０４は、構成解析器１０３で特定したキャビネット構成の機械系等価回路（本実施の形態では、この等価回路は、図４に示すバスレフ型キャビネットの機械系等価回路となる）における、ｍｏ：振動系質量、Ｓｏ：振動系のコンプライアンス、ｒｏ：制動抵抗等価回路、Ｓｃ：キャビネットのコンプライアンス、ｍｌ：バスレフポートの等価質量、を、特性測定器１０２により得られたインピーダンス特性に基づき特定する。そして、遅延特性算出器１０４は、図４に記載のボイスコイルの振動速度Ｖｍ（等価回路では電流に相当）を微分したものが音圧に比例することに基づき、その音圧の位相周波数特性から位相遅延特性(群遅延特性)を算出する。
【００３５】
図５は、実施の形態１における音声再生装置１００とスピーカ装置２００との組み合わせによる群遅延特性の一例、および、目標群遅延特性の一例を示すグラフである。例えば、遅延特性算出器１０４で算出された位相遅延特性(群遅延特性)をグラフ化すると、図５において実線で示すような特性となる。
【００３６】
［１−６．補正パラメータ生成器］
補正パラメータ生成器１０５は、補正パラメータを生成する装置である。補正パラメータ生成器１０５は、遅延特性算出器１０４により算出された位相遅延特性(群遅延特性)である遅延特性と目標遅延特性との差分に基づき、補正パラメータを生成する。
【００３７】
具体的な一例として、目標遅延特性を図５のグラフにおいて破線で示すように設定し、遅延特性が目標遅延特性に近づくように入力信号を補正する場合の補正パラメータの生成例を説明する。
【００３８】
図５のグラフに破線で示すような位相遅延特性(群遅延特性)を有するスピーカ装置は、密閉型のスピーカ装置である。図６は、密閉型のスピーカ装置の等価回路を示す回路図である。本実施の形態では、密閉型のスピーカ装置に対応する等価回路（図６に示す機械系等価回路）に基づき、目標遅延特性を実現できるパラメータを予め設定し、そのパラメータを記憶装置１０９（図１参照）に記憶させておく。
【００３９】
補正パラメータ生成器１０５は、測定により得られた遅延特性と目標遅延特性との差分に基づき補正パラメータを生成する。具体的には、補正パラメータ生成器１０５は、遅延特性を算出するために遅延特性算出器１０４で用いたパラメータと、記憶装置１０９に記憶された予め設定されたパラメータと、を互いに比較し、その差分を補正パラメータとして生成する。
【００４０】
なお、上述の実施例では、目標遅延特性を実現できるパラメータを予め設定し、そのパラメータを記憶装置１０９に記憶させておく構成例を説明したが、例えば、目標遅延特性を密閉型キャビネットとした場合、次のようにしてもよい。密閉型キャビネットの最低共振周波数をバスレフ型キャビネットの反共振周波数に略合わせ、図４に記載の機械系等価回路の各定数に基き、図６に示す機械系等価回路の定数を特定する。そして、密閉型キャビネットの再生音の遅延特性を算出して、その算出結果を目標特性とする。
【００４１】
なお、上述の実施例では、目標遅延特性として密閉型のスピーカ装置の遅延特性を利用する構成例を説明したが、本開示はこれに限定されない。目標遅延特性はフラットな特性のものでもよく、また、ホーン型のスピーカ装置の遅延特性でもよい。また、目標遅延特性は、例えばコンサートホールで使用されるような特殊なスピーカ装置等の遅延特性でもよい。
【００４２】
また、相互に種類の異なる複数の遅延特性や、これに対応するパラメータを記憶装置１０９に予め記憶させておき、これらの中から一つを選び出すことのできる選出器を音声再生装置１００に設けてもよい。そして、ユーザがその選出器を操作して選ばれた目標遅延特性に基づき、補正パラメータ生成器１０５が補正パラメータを生成してもよい。
【００４３】
［１−７．補正器］
補正器１０６は、補正パラメータ生成器１０５が生成した補正パラメータを取得し、得られた補正パラメータに基づき入力信号を補正し、補正後の入力信号を信号増幅器１０１に出力する装置である。補正器１０６は、目標遅延特性を備えたスピーカ装置から発生する音と同様の音がスピーカ装置２００から発生するように入力信号を補正し、補正後の入力信号を信号増幅器１０１に出力する。信号増幅器１０１は、補正後の入力信号に基づく供給信号をスピーカ装置２００に出力する。これにより、スピーカ装置２００は、目標遅延特性を備えたスピーカ装置から発生する音に近似した音を発生する。
【００４４】
具体的には、補正器１０６は、補正パラメータ生成器１０５が生成した補正パラメータを記憶し、その補正パラメータに基づき入力信号を補正する。補正器１０６では、例えば、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）による畳込み演算が行われることにより、入力信号への補正が行われる。補正器１０６は、算出した補正パラメータに基づく値を逆ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）してインパルス応答を算出し、その結果を入力信号に畳込む処理を行う。
【００４５】
なお、本実施の形態において補正器１０６で行われる補正の方法は、何ら上述の方法に限定されない。例えば、補正器１０６は、入力信号をＦＦＴし、その演算結果と補正パラメータから得られる値との乗算を行い、その乗算の結果を逆ＦＦＴしてもよい。
【００４６】
なお、補正器１０６に記憶する補正パラメータは、入力端子１１０に計測用信号発生器１０８が接続される際は、入力信号を補正しないパラメータである。
【００４７】
なお、本実施の形態では、特性測定器１０２を、図２に示すように、スピーカ装置２００と抵抗器１２３とを直列に接続し、抵抗器１２３の両端に発生する電圧を測定する構成として説明した。しかし、特性測定器１０２は、この構成に限定されない。信号増幅器１０１の出力抵抗はゼロではないので、信号増幅器１０１の出力は、スピーカ装置２００のインピーダンスと相関のある周波数特性を有する。そのため、図１に例示したように、特性測定器１０２を、スピーカ装置２００が信号増幅器１０１に接続された状態での信号増幅器１０１の出力を電圧測定器１２１で測定する構成としてもよい。
【００４８】
（実施の形態２）
次に、図７〜図１０を参照しながら、実施の形態２における音声再生装置１００ａについて説明する。
【００４９】
実施の形態２に示す音声再生装置１００ａは、実施の形態１で説明した音声再生装置１００と実質的に同じ構成である。ただし、実施の形態２に示す音声再生装置１００ａは、実施の形態１で説明した音声再生装置１００と相違する点がある。以下では、実施の形態１で説明した事項については適宜説明を省略し、実施の形態１と相違する点を主に説明する。
【００５０】
なお、以下の説明では、実施の形態１に示した音声再生装置１００が備える構成要素と実質的に同じ構成要素については、その構成要素と同じ符号を付与して、その説明を省略する場合がある。
【００５１】
［２．音声再生装置］
図７は、実施の形態２における音声再生装置１００ａの構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００５２】
実施の形態２における音声再生装置１００ａは、実施の形態１に示した音声再生装置１００が有する信号増幅器１０１に代えて、信号増幅器１０１ａを有する。また、音声再生装置１００ａは、実施の形態１に示した音声再生装置１００が備える構成に加えて、さらに、第二補正パラメータ生成器１１１と、補正パラメータ合成器１１２と、を備えている。
【００５３】
［２−１．信号増幅器］
図８は、実施の形態２における音声再生装置１００ａが備える信号増幅器１０１ａの構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００５４】
実施の形態２において、信号増幅器１０１ａは、Ｄ級電力増幅器である。図８に示すように、信号増幅器１０１ａは、デルタシグマ変調器１１３、パルス幅変調器１１４、主電力増幅器１１５、およびローパスフィルタ１１６、を備える。
【００５５】
Ｄ級電力増幅器である信号増幅器１０１ａは、デジタルの入力信号（例えば、音源がコンパクトディスクの場合、１６ビットの入力信号）を、デルタシグマ変調器１１３およびパルス幅変調器１１４によって１ビットの二値信号に変換し、主電力増幅器１１５によって二値信号の電力増幅を行い、電力増幅された二値信号からローパスフィルタ１１６によって不要な帯域を除去して供給信号を取り出す装置である。これらの動作の詳細を以下に記す。
【００５６】
［２−１−１．デルタシグマ変調器］
図９は、実施の形態２における音声再生装置１００ａが備えるデルタシグマ変調器１１３の構成の一例を模式的に示すブロック図である。
【００５７】
デルタシグマ変調器１１３は、入力信号のダイナミックレンジ（入力端子１１０から入力されたデジタルの入力信号の量子化数で決まるダイナミックレンジ）を、所定帯域内（例えば、可聴帯域である２０ｋＨｚ以下の範囲）にすることで、出力信号の量子化数を入力信号よりも減少させる装置である。
【００５８】
具体的には、図９に示すように、デルタシグマ変調器１１３は、オーバーサンプリングフィルタ１３１と、ノイズシェーパ１３２と、を備えて構成される。デルタシグマ変調器１１３への入力信号は、例えば１６ビットであり、デルタシグマ変調器１１３からの出力信号は、例えば３ビットである。
【００５９】
なお、デルタシグマ変調器１１３における入力信号のビット数および出力信号のビット数は、上述の数値に限定されない。デルタシグマ変調器１１３への入力信号はＭビット（Ｍは１以上の整数）であればよく、デルタシグマ変調器１１３からパルス幅変調器１１４への出力信号はＮビット（ＮはＭ＞Ｎを満たす１より大きい整数）であればよい。例えば、具体的なＭの値として、１６、２０、または２４、等を挙げることができる。
【００６０】
オーバーサンプリングフィルタ１３１は、入力信号であるデジタル音声信号のサンプリング周波数を、２のべき乗倍に変換（オーバーサンプリング）し、入力信号から折り返し成分を除去する。
【００６１】
ノイズシェーパ１３２は、オーバーサンプリングしたデジタル音声信号を、入力信号よりも小さい量子化数で再量子化する。ノイズシェーパ１３２は、再量子化したときに発生する再量子化ノイズ（すなわち、ノイズフロア）を、オーディオ帯域（例えば、２０ｋＨｚ以下の帯域）で小さくする。
【００６２】
［２−１−２．パルス幅変調器］
パルス幅変調器１１４は、デルタシグマ変調器１１３から出力される信号の振幅方向の階調（すなわち、振幅の大きさ）をパルス幅に変換する装置である。
【００６３】
信号増幅器１０１ａでは、デルタシグマ変調器１１３とパルス幅変調器１１４とにより、１６ビットの入力信号が二値（１ビット）のパルス幅変調信号に変換される。
【００６４】
［２−１−３．主電力増幅器］
主電力増幅器１１５は、パルス幅変調器１１４の出力であるパルス幅が変調された二値信号を電力増幅する装置である。具体的には、主電力増幅器１１５は、パルス幅変調信号の振幅に対して電力増幅する。主電力増幅器１１５は、入力される二値信号の振幅をほぼ電源電圧まで増幅し、無効電圧を小さくすることで、電力ロスを小さくする。
【００６５】
［２−１−４．ローパスフィルタ］
図１０は、実施の形態２における音声再生装置１００ａが備えるローパスフィルタ１１６の構成の一例を示す回路図である。
【００６６】
ローパスフィルタ１１６は、主電力増幅器１１５の出力から、パルス幅変調器１１４で発生したキャリア信号や、デルタシグマ変調器１１３で発生した再量子化ノイズを除去して、オーディオ帯域のアナログの供給信号を生成する装置である。本実施の形態では、ローパスフィルタ１１６は、図１０に示すように、電力損失を少なくするため、コイルとコンデンサとを備えて構成されている。
【００６７】
そして、ローパスフィルタ１１６の出力に、負荷として純抵抗が接続された場合に、ローパスフィルタ１１６の特性（例えば、バターワース特性）が、決定される。この特性は、一般的には、通過帯域内では平坦な特性を有し、遮断帯域ではパルス幅変調器１１４の搬送波やデルタシグマ変調器１１３で発生した再量子化ノイズが減衰するように設計される。
【００６８】
以上のように、Ｄ級電力増幅器である信号増幅器１０１は、入力端子１１０に入力されたデジタルの音声信号を二値信号に変換し、その二値信号の振幅を電源電圧付近まで増幅する。このような構成とすることで、信号増幅器１０１は、増幅素子における電力損失を低減し、高い電力効率を得ることができる。
【００６９】
［２−２．特性測定器］
特性測定器１０２は、図７、図８に示すように、信号増幅器１０１が有するローパスフィルタ１１６とスピーカ装置２００との間に、スイッチ１０７を介して接続される。特性測定器１０２は、実施の形態１で説明したように、抵抗器１２３の両端に発生した電圧を測定することにより、スピーカ装置２００の特性を取得する装置である。特性測定器１０２は、抵抗器１２３の両端に発生した電圧を測定することによって、信号増幅器１０１を介して計測用信号がスピーカ装置２００に供給される際の、ローパスフィルタ１１６における周波数振幅特性や位相を測定し、スピーカ装置２００の特性を取得する。
【００７０】
特性測定器１０２は、実施の形態１と同様に、入力された計測用信号に基づくローパスフィルタ１１６からスピーカ装置２００への供給信号を測定する。特性測定器１０２は、Ｄ級電力増幅器である信号増幅器１０１のインパルス応答を測定する。特性測定器１０２は、測定した供給信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を施し、スピーカ装置２００が接続された状態での信号増幅器１０１の周波数振幅特性と周波数位相特性とを求める。
【００７１】
ＴＳＰ信号は、位相が周波数の二乗に比例した正弦波の周波数が、計測対象とする周波数範囲における低周波帯域から高周波帯域まで連続的に、高速に変化する（スイープする）信号である。ＴＳＰ信号は、単一のパルス信号と比べてエネルギーが大きいため、供給信号を複数回同期加算すると、大きなＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）を得やすい。特性測定器１０２は、測定した供給信号から逆関数の解析によりインパルス応答を算出する。
【００７２】
構成解析器１０３、遅延特性算出器１０４、および、補正パラメータ生成器１０５は、実施の形態１と同様に、特性測定器１０２から得られた周波数振幅特性に基づき補正パラメータを生成する。
【００７３】
［２−３．第二補正パラメータ生成器］
次に、第二補正パラメータ生成器１１１について説明する。第二補正パラメータ生成器１１１は、スイッチ１０７をオンにした場合にのみ第二補正パラメータを生成する処理を行う。
【００７４】
第二補正パラメータ生成器１１１は、特性測定器１０２で得られた周波数振幅特性と、記憶装置１０９に記憶された１つまたは複数の目標周波数振幅特性からユーザが選定する目標周波数振幅特性と、の比を算出する。第二補正パラメータ生成器１１１は、算出された比から、周波数振幅特性に関する第二補正パラメータを算出する。
【００７５】
例えば、第二補正パラメータ生成器１１１は、音を聴取する人間の主観的な特徴を考慮して補正内容を決定する。第二補正パラメータ生成器１１１では、例えば、人間が耳で感じる周波数特性は等比的であるという特性が利用される。この場合、第二補正パラメータ生成器１１１では、オクターブ分析を用いることで、主観的効果を高めるとともに処理量を削減することができる。第二補正パラメータ生成器１１１は、特性測定器１０２で得られた周波数振幅特性を、１／Ｎオクターブバンド（Ｎは正の整数）で分割し、分割したバンド毎に平均値を算出する。そして、第二補正パラメータ生成器１１１は、算出した平均値を用いて、補正処理で実際に処理する周波数点での値を算出し、その値を第二補正パラメータ算出用の周波数振幅測定値とする。第二補正パラメータ生成器１１１は、同様にして、目標とする周波数振幅特性値も算出する。そして、第二補正パラメータ生成器１１１は、両者の比を取って第二補正パラメータを算出する。
【００７６】
このように、第二補正パラメータ生成器１１１は、周波数振幅特性の第二補正パラメータを算出する際に、人間の聴覚特性や独自の主観評価で得られた結果等を考慮して、特定のオクターブバンドに重み付けをする。
【００７７】
［２−４．補正パラメータ合成器］
補正パラメータ合成器１１２は、補正パラメータ生成器１０５で得られた補正パラメータと、第二補正パラメータ生成器１１１で得られた第二補正パラメータと、を合成する装置である。補正パラメータ合成器１１２は、例えば、加算により各パラメータを合成してもよく、あるいは、他の合成手法を用いてもよい。
【００７８】
［３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、音声再生装置は、音声信号である入力信号を増幅して供給信号とし、接続されたスピーカ装置に供給信号を出力する音声再生装置である。音声再生装置は、入力信号を増幅する信号増幅器と、所定の周波数特性を有する計測用信号を入力信号として得られた供給信号に基づき、スピーカ装置の特性を取得する特性測定器と、特性測定器による取得の結果に基づきスピーカ装置の構成を特定する構成解析器と、特定されたスピーカ装置の構成に応じてスピーカ装置の遅延特性を算出する遅延特性算出器と、遅延特性算出器により算出された遅延特性と目標遅延特性との差分に基づき補正パラメータを生成する補正パラメータ生成器と、補正パラメータ生成器が生成する補正パラメータに基づき、信号増幅器に入力される入力信号を補正する補正器と、を備える。
【００７９】
なお、音声再生装置１００および音声再生装置１００ａは、それぞれが音声再生装置の一例である。スピーカ装置２００はスピーカ装置の一例である。信号増幅器１０１および信号増幅器１０１ａは、それぞれが信号増幅器の一例である。特性測定器１０２は特性測定器の一例である。構成解析器１０３は構成解析器の一例である。遅延特性算出器１０４は遅延特性算出器の一例である。補正パラメータ生成器１０５は補正パラメータ生成器の一例である。補正器１０６は補正器の一例である。
【００８０】
例えば、実施の形態に示した例では、音声再生装置１００（１００ａ）は、音声信号である入力信号を増幅して供給信号とし、接続されたスピーカ装置２００に供給信号を出力する音声再生装置である。音声再生装置１００（１００ａ）は、入力信号を増幅する信号増幅器１０１（１０１ａ）と、所定の周波数特性を有する計測用信号を入力信号として得られた供給信号に基づき、スピーカ装置２００の特性を取得する特性測定器１０２と、特性測定器１０２による取得の結果に基づきスピーカ装置２００の構成を特定する構成解析器１０３と、特定されたスピーカ装置２００の構成に応じてスピーカ装置２００の遅延特性を算出する遅延特性算出器１０４と、遅延特性算出器１０４により算出された遅延特性と目標遅延特性との差分に基づき補正パラメータを生成する補正パラメータ生成器１０５と、補正パラメータ生成器１０５が生成する補正パラメータに基づき、信号増幅器１０１（１０１ａ）に入力される入力信号を補正する補正器１０６と、を備える。
【００８１】
以上のように構成された音声再生装置１００（１００ａ）は、スピーカ装置２００の構造、特にキャビネット構造、に起因する時間応答遅延による波形歪を、スピーカ装置２００が発生する音を取得するマイク等を用いることなく測定することができる。したがって、音声再生装置１００（１００ａ）は、音声再生装置１００（１００ａ）に接続されたスピーカ装置２００の特性を簡便に測定することができる。そして、音声再生装置１００（１００ａ）は、当該測定結果に基づいて、スピーカ装置２００の再生音の遅延特性を目標の遅延特性に近づけることができる供給信号を作り出すことができる。
【００８２】
音声再生装置において、特性測定器は、信号増幅器とスピーカ装置との間に接続されてもよい。特性測定器は、信号増幅器を介して計測用信号がスピーカ装置に供給される際の信号を測定することで、スピーカ装置のインピーダンスと相関を有するその信号から、スピーカ装置の特性を取得してもよい。
【００８３】
例えば、実施の形態に示した例では、音声再生装置１００（１００ａ）において、特性測定器１０２は、信号増幅器１０１（１０１ａ）とスピーカ装置２００との間に接続されている。そして、特性測定器１０２は、信号増幅器１０１（１０１ａ）を介して計測用信号がスピーカ装置２００に供給される際の信号を測定することで、スピーカ装置２００のインピーダンスと相関を有するその信号から、スピーカ装置２００の特性を取得する。
【００８４】
音声再生装置において、信号増幅器は、スピーカ装置に接続されるローパスフィルタを備えてもよい。特性測定器は、ローパスフィルタとスピーカ装置との間に接続されてもよい。特性測定器は、信号増幅器を介して計測用信号がスピーカ装置に供給される際のローパスフィルタにおける周波数振幅位相を測定することにより、スピーカ装置の特性を取得してもよい。
【００８５】
なお、ローパスフィルタ１１６はローパスフィルタの一例である。
【００８６】
例えば、実施の形態２に示した例では、音声再生装置１００ａにおいて、信号増幅器１０１ａは、スピーカ装置２００に接続されるローパスフィルタ１１６を備える。特性測定器１０２は、ローパスフィルタ１１６とスピーカ装置２００との間に接続されている。特性測定器１０２は、信号増幅器１０１ａを介して計測用信号がスピーカ装置２００に供給される際の、ローパスフィルタ１１６における周波数振幅位相を測定することにより、スピーカ装置２００の特性を取得する。
【００８７】
音声再生装置は、複数種類の目標遅延特性を記憶する記憶装置をさらに備えてもよい。
【００８８】
なお、記憶装置１０９は記憶装置の一例である。
【００８９】
例えば、実施の形態に示した例では、音声再生装置１００（１００ａ）は、複数種類の目標遅延特性を記憶する記憶装置１０９をさらに備えている。
【００９０】
以上のように構成された音声再生装置１００（１００ａ）は、スピーカ装置２００の特性を、マイク等を用いることなく、精度良く簡便に測定することができる。したがって、音声再生装置１００（１００ａ）は、音声再生装置１００（１００ａ）に接続されたスピーカ装置２００の再生音の遅延特性を、当該測定結果に基づいて、目標の遅延特性に近づけることができる。
【００９１】
さらに、信号増幅器１０１がＤ級電力増幅器である場合等においては、音声再生装置１００ａにおいて、振幅を補正する第二補正パラメータを生成することにより、スピーカ装置２００が発する音を目標の音に近づけることが可能となる。
【００９２】
これらにより、音声再生装置１００ａは、音声再生装置１００ａに接続されるスピーカ装置２００の種類によらず、ユーザが所望する特性の音をスピーカ装置２００から発生させることが可能となる。
【００９３】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１および２を説明した。しかしながら、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。
【００９４】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００９５】
例えば、計測用信号は、ＴＳＰに限定されるものでは無く、ホワイトノイズ、正弦波のスイープ等でもよい。
【００９６】
音声再生装置１００（１００ａ）は、計測用信号発生器１０８を備えなくてもよい。外部から音声再生装置１００（１００ａ）へ計測用の信号が入力されてもよい。
【００９７】
実施の形態では、音声再生装置１００（１００ａ）を一体の装置として説明したが、各機器の一つ、または、複数が別体の装置として存在してもよい。また、各機器は、コンピュータに実装されるプログラム、または、その一部である処理部として機能してもよい。
【００９８】
音声再生装置１００（１００ａ）は、補正パラメータを生成した後、当該補正パラメータによって入力信号である計測用信号を補正し、補正後の計測用信号を増幅して生成した供給信号を特性測定器１０２により測定して、補正の結果を確認してもよい。さらに、音声再生装置１００（１００ａ）は、目標の特性に達していない場合は、当該測定結果に基づき再度補正パラメータを生成してもよい。
【００９９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０１００】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１０１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。また、実施の形態１および２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本開示の音声再生装置は、家庭用のオーディオアンプ、または商業用のオーディオアンプ、等に適用可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１００，１００ａ    音声再生装置
１０１，１０１ａ    信号増幅器
１０２    特性測定器
１０３    構成解析器
１０４    遅延特性算出器
１０５    補正パラメータ生成器
１０６    補正器
１０７    スイッチ
１０８    計測用信号発生器
１０９    記憶装置
１１０    入力端子
１１１    第二補正パラメータ生成器
１１２    補正パラメータ合成器
１１３    デルタシグマ変調器
１１４    パルス幅変調器
１１５    主電力増幅器
１１６    ローパスフィルタ
１２１    電圧測定器
１２２    周波数測定器
１２３    抵抗器
１３１    オーバーサンプリングフィルタ
１３２    ノイズシェーパ
２００    スピーカ装置
【図１】
2017141292.tif 000003
【図２】
2017141292.tif 000004
【図３】
2017141292.tif 000005
【図４】
2017141292.tif 000006
【図５】
2017141292.tif 000007
【図６】
2017141292.tif 000008
【図７】
2017141292.tif 000009
【図８】
2017141292.tif 000010
【図９】
2017141292.tif 000011
【図１０】
2017141292.tif 000012
【国際調査報告】
2017141292.tif 000013
2017141292.tif 000014
2017141292.tif 000015
2017141292.tif 000016