(57)【要約】      （修正有）【課題】騒音や干渉や不確かな要因により信号レベルの変動などが比較的に大きい場合でもスピーカから聴取位置までの距離を正確に測定できる方法を提供する。【解決手段】ＤＳＰは騒音から分離しやすい所定の波形を持つ、且つｔ＝０時刻が定義されるテスト信号をスピーカに出力し、聴取位置で音場信号を取り込み、テスト信号のスピーカから聴取位置までへの伝達時間はテスト信号の波形を検出する段階と、テスト信号のｔ＝０時刻を算出する段階と、二つの段階を分けて計算する。  テスト信号の波形の検出は音場信号の波形を表す信号ベクトルを、テスト信号に含まれる所定の波形の特徴を表す信号特徴ベクトルと比べることにより行われ、テスト信号のｔ＝０時刻の算出は測定系の処理により生じる時間遅延を補正することにより行われる。【選択図】図１
2006304244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号開始の検出手段と、信号ベクトル計算と信号特徴ベクトルの生成手段と、信号検出手段と、を備えることを特徴とする特定音声信号の検出法である。
【請求項２】
広義正弦波テスト信号を用いることと、テスト信号検出において、バンドパス型フィルタ処理を行うことと、請求項１に記載の特定音声信号の検出法により信号を検出することと、テスト信号のｔ＝０時刻を算出することと、を備えることを特徴とするスピーカ距離測定法
【請求項３】
前記信号開始の検出手段は騒音レベルに基づいて信号開始位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の特定音声信号の検出法。
【請求項４】
前記信号ベクトルは信号の波形を表す振幅ベクトルと振幅間隔ベクトルにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の特定音声信号の検出法。
【請求項５】
前記信号特徴ベクトルの生成手段は信号開始位置の信号レベルとテスト信号に含まれる所定の波形に基づいて適応的に生成されることを特徴とする請求項１に記載の特定音声信号の検出法。
【請求項６】
前記信号検出手段は前記信号ベクトルを前記信号特徴ベクトルと比べることにより行われることを特徴とする請求項１に記載の特定音声信号の検出法。
【請求項７】
前記広義正弦波テスト信号は幾つかの周波数固定又は変動である正弦波の組み合わせにより構成されることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ距離測定法。
【請求項８】
測定系の処理により前記特定音声信号の検出法に対して影響しないすべての成分を請求項７に記載の広義正弦波テスト信号に加えることにより得られる信号は広義正弦波テスト信号であることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ距離測定法。
【請求項９】
前記広義正弦波テスト信号のｔ＝０の算出は測定系の処理により生じる時間遅延を補正することにより行われることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ距離測定法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複数スピーカを備えるオーディオシステムにおける各スピーカの出力信号の遅延時間補正に有用なスピーカから聴取位置までの距離（以下スピーカ距離という）測定に用いられるテスト信号を検出する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  最高の音質を得るためにスピーカ距離に基づいて各スピーカの遅延時間を補正する必要がある。従来は、スピーカ距離を測定する方法には、指数パルスをテスト信号として用いる方法がある。ＤＳＰは指数パルスをスピーカに出力し、聴取位置で音場信号をマイクにより取り込み、取り込まれたデータが所定のスレッショルド値を越えた時刻をとらえることによりテスト信号を検出して、スピーカから聴取位置までへの伝達時間（スピーカ距離）を計算する方法である。（たとえば特許文献１参照）【０００３】
【特許文献１】  特開２００２−１３５８９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかし、上記の測定方法では、音場信号が所定のスレッショルド値を越えた時刻をとらえるというある時刻に基づいてテスト信号を検出する方法であるため騒音や干渉や不確かな要因により信号レベルの変動などが比較的に大きい場合では正確な測定は困難である。【０００５】  本発明は、騒音や干渉や不確かな要因により信号レベルの変動などが比較的に大きい場合でも、言い換えればＳ／Ｎが比較的に小さい場合でも、テスト信号を正確に検出できる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】  本発明のスピーカ距離測定法は広義正弦波テスト信号を用いることと、テスト信号検出において、バンドパス型フィルタ（以下ＢＰＦという）処理を行うことと、本発明の特定音声信号の検出法により信号を検出することと、テスト信号のｔ＝０時刻を算出することと、を備えることを特徴とする【０００７】  本発明の特定音声信号の検出法は信号開始の検出手段と、信号ベクトル計算と信号特徴ベクトルの生成手段と、信号検出手段と、を備えることを特徴とする【０００８】  テスト信号は所定の波形を持つ、且つｔ＝０時刻が定義される信号である。テスト信号に含まれる所定の波形は騒音から分離しやすい波形を持つという特徴を備える。したがって騒音が比較的に大きい場合でもテスト信号を容易に検出できる。【０００９】  広義正弦波テスト信号は幾つかの正弦波ユニットの組み合わせにより得られる成分（以下有用成分という）と、本発明の特定音声信号の検出法に対して影響しない成分（以下無用成分という）と、二つの成分の組み合わせにより構成されることが出来る信号である。実際に役立つ成分は有用成分で、テスト信号に無用成分を加えてもよい。【００１０】  正弦波ユニットは周波数固定又は変動である、ｔ＝０時刻が定義される正弦波であり、その周波数範囲はスピーカの使用帯域である。テスト信号のｔ＝０の時刻は図２（ａ）に示されるように第一波のピーク値の時刻ｔ０に定義される。ｔ＝０の時刻はただある種の参照時刻だけなので、第一波のピーク値の時刻より算出できる時刻であればよい。【００１１】  測定系のスピーカの周波数特性により大いに減衰される信号の成分は本発明の特定音声信号の検出法に対して影響しないため、テスト信号の無用成分になる。このような成分をテスト信号に加えてもよい。【００１２】  本発明のスピーカ距離測定法に用いられるＢＰＦ処理により大いに減衰される信号の成分は本発明の特定音声信号の検出法に対して影響しないため、テスト信号の無用成分になる。このような成分をテスト信号に加えてもよい。【００１３】  本発明の特定音声信号の検出法に用いられる信号特徴ベクトルの生成手段と、信号判定条件の選択により抑えられる成分は本発明の特定音声信号の検出法に対して影響しないため、テスト信号の無用成分になる。このような成分をテスト信号に加えてもよい。【００１４】  スピーカ距離測定系の働きにより本発明の特定音声信号の検出法に対して影響しないすべての成分、すなわち無用成分はテスト信号に加えてもよい。【００１５】  テスト信号のスピーカから聴取位置までへの伝達時間はテスト信号の波形を検出する段階と、テスト信号のｔ＝０時刻を算出する段階と、二つの段階を分けて計算する。【００１６】  まず信号の波形によりテスト信号を検出し、それから時間遅延を補正することによりテスト信号のｔ＝０時刻を算出するという本発明のスピーカ距離測定法と、信号のある時刻の値によりテスト信号を検出するという従来の方法と比べると明らかに本発明は騒音や干渉や不確かな要因により信号レベルの変動などが比較的に大きい場合でもテスト信号を容易に且つ正確に検出できる特徴を持つ【００１７】  信号の波形を騒音から抽出するために又は信号波形を整形するためにＢＰＦ処理を行う。ＢＰＦのパスバンドは有用成分の信号の周波数を含むある所定の帯域に設定すればよい。【００１８】  騒音から信号波形の開始位置を検出するために騒音レベルに基づいてスレッショルド値を求め、信号レベルがこのスレッショルド値を超える位置を可能な信号波形の開始位置とする。これにより実際の騒音レベルの変動の影響を最小限に抑えることができる。【００１９】  音場データからテスト信号を検出するために、信号ベクトル検出手法を用いる。信号ベクトル検出手法とは実際の信号の波形をテスト信号に含まれる所定の波形を比べることにより行われる。そのために実際の信号の波形を表す信号ベクトルと、テスト信号に含まれる所定の波形の特徴を表す信号特徴ベクトルを導入する。【００２０】  信号ベクトルは振幅ベクトルＳＰと振幅間隔ベクトルＳＴと二つのベクトルより構成される。振幅ベクトルＳＰは次のように計算される。
ＳＰ＝［△Ｐ１，△Ｐ２，…，△Ｐｎ］
△Ｐｉ＝｜ｐｉ−ｐｉ−１｜          ｉ＝１，…，ｎ
ただしｐｉは図２（ｃ）に示されるように音場信号のピーク時刻のピーク値であり、ｎは＞＝２の定数である。
振幅間隔ベクトルＳＴ次のように計算される。
ＳＴ＝［△Ｔ１，△Ｔ２，…，△Ｔｎ］
△Ｔｉ＝ｔｉ−ｔｉ−１          ｉ＝１，…，ｎ
ただしｔｉは図２（ｃ）に示されるように音場信号のピーク時刻の時間値であり、ｎは＞＝２の定数である。【００２１】  聴取位置に伝達されるテスト信号には直接成分と間接成分と二つの成分がある。間接成分は主に音場空間の波形により反射される部分の成分で、この成分により信号波形は聴取位置により多少歪むことがある。【００２２】  信号特徴ベクトルは信号の間接成分により生じる信号波形の歪みなどを無視し、騒音からテスト信号に含まれる所定の波形を抽出するためのもっとも重要な特徴を表すものである。【００２３】  信号特徴ベクトルは信号波形の開始位置の信号レベルとテスト信号に含まれる所定の波形に基づいて適応的に生成される。信号特徴ベクトルを生成するときに用いられる定数ｋ１，ｋ２，…，ｋｌとｌ１，ｌ２，…，ｌｍの調整及び信号判定条件の選択により信号の干渉成分を最小限に抑えることができる。【００２４】  広義正弦波テスト信号のｔ＝０時刻はスピーカの位相特性とＢＰＦの位相特性と測定系のその他の処理により生じる時間遅延を補正することにより正確に算出することができる。【００２５】  スピーカ距離はテスト信号のスピーカから聴取位置までへの伝達時間により計算される。【００２６】  本発明の特定音声信号の検出法はスピーカ距離測定に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２７】  騒音や干渉や不確かな要因により信号レベルの変動などが比較的に大きい場合でも、言い換えればＳ／Ｎが比較的に小さい場合でも、スピーカ距離を正確に測定できる。【００２８】  テスト信号の出力ボリューム（音量）が比較的に小さく設定してもスピーカ距離を正確に測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】  以下、図１〜図３を参照して、本発明のスピーカ距離測定法の一実施形態について説明する。【００３０】  図１は本実施形態の距離測定系の構成を示す図である。【００３１】  測定系のハードウェア部分はディジタル・シグナル・プロセッサ（以下ＤＳＰという）１と、ＤＳＰ１からの信号を受けるＤ／Ａ変換器２と、Ｄ／Ａ変換器２からの信号を受けるアンプ３と、アンプ３からの信号を受けるスピーカ４と、聴取位置に配置されるマイク５と、マイク５からの信号を受けるアンプ６と、アンプ６からの信号を受けるＡ／Ｄ変換器７と、を備える。【００３２】  測定系のソフトウェアデータ処理部分はテスト信号を生成する信号生成モジュール１１と、信号波形の開始位置の検出に用いられるスレッシュルドを求めるための騒音レベル測定モジュール１２と、スピーカ距離演算モジュール１３と、を備える。スピーカ距離演算モジュール１３は音場データを保存するデータバッファリング処理１３１と、テスト信号の有用成分を抽出するＢＰＦ処理１３２と、テスト信号を検出する信号検出処理１３３と、スピーカ距離を算出する距離演算処理１３４を備える。【００３３】  図２（ａ）に示されるテスト信号は周波数固定の正弦波で、広義正弦波テスト信号の基本例になる。以下図２（ａ）に示されるテスト信号を用いて、本実施形態のスピーカ距離測定アルゴリズムについて説明する。【００３４】  ＤＳＰ１の信号生成モジュール１１は図２（ａ）に示されるテスト信号をＤ／Ａ変換器２とアンプ３を介してスピーカ４に出力し、このテスト信号はスピーカ４により図２（ｂ）に示される音場信号が生じられる。音場信号の波形を表すために信号ベクトルを用いる。【００３５】  信号ベクトルは振幅ベクトルＳＰと振幅間隔ベクトルＳＴと二つのベクトルより構成される。振幅ベクトルＳＰは次のように計算される。
ＳＰ＝［△Ｐ１，△Ｐ２，…，△Ｐｎ］
△Ｐｉ＝｜ｐｉ−ｐｉ−１｜          ｉ＝１，…，ｎ
ただしｐｉは図２（ｃ）に示されるように音場信号のピーク時のピーク値であり、ｎは＞＝２の定数である。
振幅間隔ベクトルＳＴ次のように計算される。
ＳＴ＝［△Ｔ１，△Ｔ２，…，△Ｔｎ］
△Ｔｉ＝ｔｉ−ｔｉ−１，          ｉ＝１，…，ｎ
ただしｔｉは図２（ｃ）に示されるように音場信号のピーク時の時刻であり、ｎは＞＝２の定数である。【００３６】  本発明のスピーカ距離演算アルゴリズムはまず騒音レベル測定モジュール１２では騒音レベルを測定し、信号波形の開始位置を検出するために用いられるスレッショルド値を求める。それからスピーカ距離演算モジュール１３ではＢＰＦ処理を行い、本発明の特定音声信号の検出法によりテスト信号を検出し、スピーカ距離を計算する。【００３７】  騒音レベルを表すスレッショルド値はテスト信号が出力されない状態、すなわちスピーカからの出力をミュートしている状態の下で騒音データをマイク５、アンプ６、Ａ／Ｄ変換器７を介して取り込み、騒音データに基づいて計算される。【００３８】  スレッショルド値は騒音から信号を検出するために用いられるものなので、騒音のパワや騒音の振幅の平均値又は最大値など、音場の騒音レベルに関係する量であればよい。【００３９】  図３はスピーカ距離演算モジュールフローチャートを示す図である。以下図３を参照して、スピーカ距離演算モジュールについて説明する。【００４０】  ステップＳ１では音場データをマイク５、アンプ６、Ａ／Ｄ変換器７を介してデータバッファに取り込むデータバッファリング処理を行う。【００４１】  テスト信号生成モジュール１１からテスト信号を発生させ、ｔ＝０の時刻で、音場データの取り込みを開始する。スピーカ４からテスト信号を出力して音場データを、マイク５、アンプ６、Ａ／Ｄ変換器７を介してデータバッファに取り込むようにしている。データバッファに所定量のデータが取り込んだら、音場データの取り込みを終了し、つぎのデータ処理に移行する。【００４２】  ステップＳ２ではＢＰＦの処理を行う。ＢＰＦの役割は不要な成分を抑え、信号の成分を強調するものである。ＢＰＦの通過帯域はテスト信号の周波数を含むある所定の帯域に設定することにより決められる。【００４３】  ステップＳ３からＳ６までは本発明の特定音声信号の検出法により信号を検出するデータ処理の部分である。【００４４】  ステップＳ３では信号の振幅を計算し、ステップＳ４では信号振幅を騒音レベル測定モジュール１２で求められる音場騒音レベルを表すスレッショルド値と比べる。信号振幅はスレッショルド値より小ならば、ステップＳ３へ戻って次の信号振幅を計算する。信号振幅はスレッショルド値より大ならば、この信号振幅を信号波形の開始位置の振幅ＳＳＡにして、ステップＳ５へ移行する。【００４５】  ステップＳ５では信号検出のために信号ベクトルを計算し、信号波形の開始位置の信号レベルとテスト信号に含まれる所定の波形に基づいて信号特徴ベクトルを生成する。【００４６】  信号特徴ベクトルは振幅ベクトルＳＣＰと振幅間隔ベクトルＳＣＴと二つのベクトルより構成される。信号特徴ベクトルの振幅ベクトルＳＣＰは次のように計算されることが出来る。
ＳＣＰ＝［Ａｔｈ１，Ａｔｈ２，…，Ａｔｈｌ］
Ａｔｈ１＝ｋ１＊ＳＳＡ
Ａｔｈ２＝ｋ２＊ＳＳＡ
Ａｔｈｌ＝ｋｌ＊ＳＳＡ
ただしｋ１，ｋ２，…，ｋｌは定数であり、ＳＳＡは信号波形の開始位置の振幅である。
信号特徴ベクトルの振幅間隔ベクトルＳＣＴは次のように計算されることが出来る。
ＳＣＴ＝［ＴＡｔｈ１，Ｔｔｈ２，…，Ｔｔｈｍ］
Ｔｔｈ１＝ｌ１＊△ＴＳ１
Ｔｔｈ２＝ｌ２＊△ＴＳ２
Ｔｔｈｎ＝ｌｍ＊△ＴＳｍ
ただしｌ１，ｌ２，…，ｌｍは定数であり、△ＴＳｉ＝ｔＳｉ−ｔＳｉ−１，ｉ＝１，…，ｍで、テスト信号の振幅間隔である。【００４７】  信号特徴ベクトルの振幅ベクトルＳＣＰの長さと振幅間隔ベクトルＳＣＴの長さは同じではないことも一方がゼロであることも可能である。【００４８】  ステップＳ６では信号ベクトルを信号特徴ベクトルと比較し、信号であるか否かを判定する。【００４９】  信号判定条件を、信号ベクトルの長さはｎ、信号特徴ベクトルの振幅ベクトルＳＣＰの長さは３、信号特徴ベクトルの振幅間隔ベクトルＳＣＴの長さは２であるという例を用いてつぎのように示す。
△Ｐ１＞Ａｔｈ１、△Ｔ１＞Ｔｔｈ１
△Ｐ２＞Ａｔｈ２
△Ｐｉ＞Ａｔｈ３、△Ｔｊ＞Ｔｔｈ２
ただし、ｉ＝３，…，ｎ；ｊ＝２，…，ｎである。
この条件を満たさない場合、信号ではないと判定され、ステップＳ３へ戻って次の信号振幅を計算し、信号検出を繰り返す。この条件を満たす場合、信号であると判定され、距離演算処理へ移行する。【００５０】  以上示される信号判定条件はただの一例だけであり、信号判定条件はこれに限定されるものではない。【００５１】  信号特徴ベクトルを生成するときに用いられる定数ｋ１，ｋ２，…，ｋｌとｌ１，ｌ２，…，ｌｍの調整及び信号判定条件の選択により信号の干渉成分を最小限に抑えることができる。【００５２】  最後にステップＳ７では信号のｔ＝０時刻を算出し、スピーカ距離を計算する。ｔ＝０時刻はスピーカとＢＰＦと測定系のその他の処理により生じる時間遅延を補正することにより正確に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施形態のスピーカ距離測定系の構成を示す図。
【図２】本実施形態の処理に関係する信号波形を示す図であり、（ａ）はテスト信号を示す図、（ｂ）は聴取位置で捉えた音場信号の波形を示す図、（ｃ）は信号ベクトルを表すための図
【図３】スピーカ距離演算モジュールの処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５４】  １はＤＳＰ
１１は信号生成モジュール
１２は騒音レベル測定モジュール
１３はスピーカ距離演算モジュール
１３１はバッファリング処理
１３２はＢＰＦ処理
１３３は信号検出処理
１３４は距離演算処理
【図１】
2006304244.tif 000003
【図２】
2006304244.tif 000004
【図３】
2006304244.tif 000005