(57)【要約】【課題】特性の異なる複数のスピーカが配置された空間において、各スピーカから複数のリスニングポイントへ、再生音に含まれる全周波数をほぼ同時に同一レベルで到達させ、各リスニングポイントで同時に良好な音像定位を与える。【解決手段】同じ振幅周波数特性および位相特性を有する左スピーカおよび右スピーカと、左右のスピーカの間に配置された１つのセンタースピーカとからの音声信号を出力する際に、左スピーカとセンタースピーカとの間、および左スピーカとセンタースピーカとの間にリスニングポイントを設定する音声信号処理装置であって、センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性の逆特性を付与する逆フィルタ処理部と、逆フィルタ処理部により処理されたセンタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、左スピーカおよび右スピーカの特性に合わせるように補正するスピーカ特性付加処理部とを備える。【選択図】図１
2015103881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ振幅周波数特性および位相特性を有する左スピーカおよび右スピーカと、前記左スピーカと前記右スピーカとの間に配置された１つのセンタースピーカとからの音声信号を出力する際に、
前記左スピーカと前記センタースピーカとの間、および前記左スピーカと前記センタースピーカとの間にリスニングポイントを設定する音声信号処理装置であって、
前記センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性の逆特性を付与する逆フィルタ処理部と、
前記逆フィルタ処理部により処理された前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカおよび前記右スピーカの特性に合わせるように補正するスピーカ特性付加処理部と、
を備える、音声信号処理装置。
【請求項２】
前記センタースピーカは、中高音域用スピーカである、請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
前記センタースピーカは、前記左スピーカから出力される音声信号と前記右スピーカから出力される音声信号との和を出力する、請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
前記スピーカ特性付加処理部は、前記左スピーカ、前記右スピーカ、および前記センタースピーカから出力される各音声信号を、所定の振幅周波数特性および位相特性にそれぞれ補正する、請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項５】
前記左スピーカおよび前記右スピーカは、それぞれ中低音域用スピーカと高音域用スピーカからなり、
前記スピーカ特性付加処理部は、前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカまたは前記右スピーカの中低音域用スピーカおよび高音域用スピーカの振幅周波数特性および位相特性の合成特性に合わせるように補正する、請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
前記左スピーカおよび前記右スピーカは、それぞれ低音域用スピーカ、中音域用スピーカおよび高音域用スピーカからなり、
前記スピーカ特性付加処理部は、前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカまたは前記右スピーカの低音域用スピーカ、中音域用スピーカおよび高音域用スピーカの各振幅周波数特性および位相特性の合成特性に合わせるように補正する、請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項７】
前記各スピーカの音声信号はモノラル信号である、請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項８】
前記音声信号処理装置は、車両の運転席および助手席をリスニングポイントとして、車内空間に設けられる前記各スピーカの音声信号を処理する、請求項１に記載の音声信号処理装置。
【請求項９】
同じ振幅周波数特性および位相特性を有する左スピーカおよび右スピーカと、前記左スピーカと前記右スピーカとの間に配置された１つのセンタースピーカとからの音声信号を出力する際に、
前記左スピーカと前記センタースピーカとの間、および前記左スピーカと前記センタースピーカとの間にリスニングポイントを音声情報処理装置により設定する音声情報処理方法であって、
前記センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性の逆特性を付与すること、
逆特性が付与された前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカおよび前記右スピーカの特性に合わせるように補正すること、
を含む、音声信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、入力される音声信号を処理する音声信号処理装置および音声信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号を再生してスピーカから出力する音声再生システムにおいては、より高音質で臨場感ある音場を実現することが望まれている。この際、音声再生システム自体の制約や、これが設置される空間の状況に応じて音声信号処理を行うことで、より最適な音声再生空間を提供することが可能となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、小型のスピーカシステムにおいても良好な音質で充分な量感のある低音の再生を実現するための技術として、低域信号の検出レベルに応じて、低域のブースト量と高調波信号のレベルとを調整制御することが開示されている。また、例えば、車内空間における音声再生システムでは、ＩＩＲ（Infinite impulse response）フィルタを用いた音質調整用イコライザや各スピーカから出力される音の出力時間を調整するタイムアライメント機能を用いて高音質化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５５０７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記技術においては、各スピーカからリスニングポイントへの音の到達時間や到達する音のレベルをおおよそ揃えることは可能である。しかし、音声再生システムを異なる複数のスピーカにより構成すると、周波数により到達時間がばらつき、複数のリスニングポイントにおける位相特性が乱れてしまい、結果的に音像定位が安定しない再生空間となってしまう。
【０００６】
例えば、車両空間において、音声再生システムを２つのドアスピーカから構成した場合、各ドアスピーカについて別々にタイムアライメント調整をすれば運転席または助手席のうちいずれか一方の席について再生音の最初の到達時間を揃えることは可能である。しかし、全周波数帯で音の到達時間が揃わないため、良好な音像定位は得られない。さらに、他方の席においては再生音の最初の到達時間も揃わない再生音になる。このように、ＩＩＲフィルタにより振幅周波数特性を調整したとしても位相制御はできないため、良好な音像定位を得ることができない。
【０００７】
また、例えば、２つのドアスピーカと１つのセンタースピーカとを備える車内空間において、センタースピーカとドアスピーカとの間のタイムアライメント調整を行うことで再生音の最初の到達時間を揃えることは可能である。しかし、この場合も全周波数帯で音の到達時間は揃わず、良好な音像定位は得られない。ＩＩＲフィルタにより振幅周波数特性を調整したとしても位相制御はできないため、良好な音像定位を得ることができない。
【０００８】
そこで、特性の異なる複数のスピーカが配置された空間において、各スピーカから複数のリスニングポイントへ、再生音に含まれる全周波数をほぼ同時に同一レベルで到達させ、各リスニングポイントで同時に良好な音像定位を得られることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示によれば、同じ振幅周波数特性および位相特性を有する左スピーカおよび右スピーカと、左スピーカと右スピーカとの間に配置された１つのセンタースピーカとからの音声信号を出力する際に、左スピーカとセンタースピーカとの間、および左スピーカとセンタースピーカとの間にリスニングポイントを設定する音声信号処理装置であって、センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性の逆特性を付与する逆フィルタ処理部と、逆フィルタ処理部により処理されたセンタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、左スピーカおよび右スピーカの特性に合わせるように補正するスピーカ特性付加処理部と、を備える、音声信号処理装置が提供される。
【００１０】
本開示によれば、センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性を、左右のスピーカの各特性と同一となるように補正する。これにより、特性の異なる複数のスピーカから複数のリスニングポイントへ、再生音に含まれる全周波数をほぼ同時に同一レベルで到達させ、各リスニングポイントで同時に良好な音像定位を得ることが可能となる。
【００１１】
また、本開示によれば、同じ振幅周波数特性および位相特性を有する左スピーカおよび右スピーカと、左スピーカと右スピーカとの間に配置された１つのセンタースピーカとからの音声信号を出力する際に、左スピーカとセンタースピーカとの間、および左スピーカとセンタースピーカとの間にリスニングポイントを音声情報処理装置により設定する音声情報処理方法であって、センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性の逆特性を付与すること、逆特性が付与されたセンタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、左スピーカおよび右スピーカの特性に合わせるように補正すること、を含む、音声信号処理方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本開示によれば、特性の異なる複数のスピーカから複数のリスニングポイントへ、再生音に含まれる全周波数をほぼ同時に同一レベルで到達させ、各リスニングポイントで同時に良好な音像定位を得ることが可能となる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の音声信号処理の概要を説明するための説明図である。
【図２】本開示の第１の実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係る音声信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】スピーカ特性の逆特性を付与するフィルタ処理を実現するためのデジタルフィルタの一構成例を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る逆フィルタ処理部による音声信号補正処理を説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係るスピーカ特性付加処理部による音声信号の畳み込み処理を説明するための説明図である。
【図７】同実施形態に係る音声信号処理による補正前後のインパルス応答特性および振幅周波数特性に関するグラフである。
【図８】本開示の第２の実施形態に係る音声信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】同実施形態に係る音声信号処理による補正前後のインパルス応答特性および振幅周波数特性に関するグラフである。
【図１０】本開示の第３の実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例を示す説明図である。
【図１１】同実施形態に係る音声信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】同実施形態に係る音声信号処理による補正前のインパルス応答特性および振幅周波数特性に関するグラフである。
【図１３】同実施形態に係る音声信号処理による補正後のインパルス応答特性および振幅周波数特性に関するグラフである。
【図１４】本開示の第４の実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例を示す説明図である。
【図１５】同実施形態に係る音声信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】同実施形態に係る音声信号処理による補正前のインパルス応答特性および振幅周波数特性に関するグラフである。
【図１７】同実施形態に係る音声信号処理による補正後のインパルス応答特性および振幅周波数特性に関するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
０．概要
１．第１の実施形態（３つのスピーカ、センタースピーカのみ補正）
１．１．スピーカ配置構成
１．２．音声信号処理装置
１．３．音声信号処理方法
１．４．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）
２．第２の実施形態（３つのスピーカ、各スピーカ補正）
２．１．音声信号処理装置
２．２．音声信号処理方法
２．３．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）
３．第３の実施形態（５つのスピーカ）
３．１．スピーカ配置構成
３．２．音声信号処理装置
３．３．音声信号処理方法
３．４．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）
４．第４の実施形態（７つのスピーカ）
４．１．スピーカ配置構成
４．２．音声信号処理装置
４．３．音声信号処理方法
４．４．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）
５．まとめ
【００１６】
＜０．概要＞
まず、図１に基づいて、本開示の音声信号処理の概要を説明する。なお、図１は、本開示の音声信号処理の概要を説明するための説明図である。
【００１７】
本技術は、室内空間や車両空間等の、特性の異なる複数のスピーカが配置された空間において、各スピーカから出力される再生音が空間内の複数のリスニングポイントで同時に良好な音像定位を得るようにするものである。例えば、図１に示すように、空間内にセンタースピーカＣと、当該センタースピーカＣの左右に配置された左スピーカＬおよび右スピーカＲとの３つのスピーカが配置されているとする。左スピーカＬおよび右スピーカＲの振幅周波数特性および位相特性は同一である。
【００１８】
このような空間において、聴取者が左スピーカＬとセンタースピーカＣとの間の位置Ｐ１、右スピーカＲとセンタースピーカＣとの間の位置Ｐ２にて各スピーカから出力される再生音を聴くとする。位置Ｐ１では、左スピーカＬとセンタースピーカＣとからの再生音が支配し、位置Ｐ２では、右スピーカＲとセンタースピーカＣとからの再生音が支配する。このとき、従来のように、各スピーカＣ、Ｌ、Ｒから出力される再生音に含まれる全周波数が、聴取者の位置Ｐ１、Ｐ２に異なる到達時間で、あるいは異なるレベルで到達すると、各位置で同時に良好な音像定位を得ることができない。
【００１９】
そこで、本技術では、複数のリスニングポイントに対して、再生音に含まれる全周波数がほぼ同時に、同一レベルで到達するように音声信号処理する。すなわち、センタースピーカＣおよび左スピーカＬから出力される各再生音は、これらのスピーカＣ、Ｌの間に位置する位置Ｐ１にほぼ同時に同一レベルで到達するように信号処理する。同様に、センタースピーカＣおよび右スピーカＲから出力される各再生音は、これらのスピーカＣ、Ｒの間に位置する位置Ｐ２にほぼ同時に同一レベルで到達するように信号処理する。これにより、同一空間内の複数のリスニングポイントにおいて、同時に良好な音像定位を得ることができる。
【００２０】
このような音声信号処理に基づく本開示の実施の形態について、以下詳細に説明していく。なお、以下では、車両空間に配置された複数のスピーカから出力される音声信号の処理方法について説明するが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、室内空間にテレビジョンやオーディオ機器の複数のスピーカが配置されている場合等にも適用できる技術である。
【００２１】
＜１．第１の実施形態＞
図２〜図７に基づいて、本開示の第１の実施形態に係る音声信号処理装置の構成とこれによる音声信号処理について説明する。
【００２２】
［１．１．スピーカ配置構成］
まず、図２を参照して、本実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例について説明する。図２は、本実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例を示す説明図である。
【００２３】
図２に示す車両１０の車内空間には、ダッシュボード上に設けられたセンタースピーカ１１と、運転席側のドアに設けられた左ドアスピーカ１２と、助手席側のドアに設けられた右ドアスピーカ１３との３つのスピーカが設けられている。センタースピーカ１１は、車両１０の幅方向のほぼ中央に、左ドアスピーカ１２と右ドアスピーカ１３との間に配置されている。センタースピーカ１１の再生周波数レンジは、例えば３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの中高音帯域である。左ドアスピーカ１２および右ドアスピーカ１３は、同一の振幅周波数特性および位相特性を有しており、例えば８０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生周波数レンジを有する。
【００２４】
本実施形態では、運転席と助手席とのヘッドレスト付近をそれぞれリスニングポイントＰ１、Ｐ２とする。そして、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２にて同時に良好な音像定位を得るため、音声信号処理装置１００により後述する音声信号処理を行った後、各スピーカから再生音を出力する。音声信号処理装置１００は、各リスニングポイントに、各スピーカからの再生音に含まれる各周波数が、それぞれ同時に、かつ同一レベルで到達するように信号処理する。
【００２５】
運転席および助手席のヘッドレスト付近のリスニングポイントＰ１、Ｐ２において観測される再生音は、次のように構成されると考えられる。まず、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ１１およびリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアスピーカ１２（１３）の２つの再生音が支配的になる。例えば運転席で観測される再生音は、センタースピーカ１１および左ドアスピーカ１２から出力される再生音に支配され、助手席で観測される再生音は、センタースピーカ１１および右ドアスピーカ１３から出力される再生音に支配される。また、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、センタースピーカ１１の再生帯域外のため、左ドアスピーカ１２および右ドアスピーカ１３からの再生音が各リスニングポイントＰ１、Ｐ２で観測されることになる。
【００２６】
運転席および助手席で同時に良好な音像定位を得るためには、運転席側のリスニングポイントＰ１と助手席側のリスニングポイントＰ２とに、各スピーカ１１、１２、１３の再生音に含まれる各周波数が、同時に、かつ同一レベルで到達することが必要である。つまり、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ１１およびリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアスピーカ１２（１３）からの再生音を、各リスニングポイントへ、同時に、かつ同一レベルで到達させる。また、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、左ドアスピーカ１２または右ドアスピーカ１３からの再生音を、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２へ、同時に、かつ同一レベルで到達させる。
【００２７】
ここで、一般的な車内空間では、左ドアスピーカ１２から聴取者までの距離と、右ドアスピーカ１３から聴取者までの距離との距離差は、３０〜４０ｃｍ程度である。音速を３４０ｍ／ｓとすると、この距離差は４２５〜５７０Ｈｚの半波長の長さに相当する。つまり、左ドアスピーカ１２または右ドアスピーカ１３からの４２５〜５７０Ｈｚ以下の低周波数再生音は、半波長（λ／２）以内の遅延で各リスニングポイントＰ１、Ｐ２へ届くことになる。このとき、再生帯域が低域になるほど、リスニングポイントＰ１、Ｐ２における再生音の位相のずれの影響は小さくなる。一方、左ドアスピーカ１２または右ドアスピーカ１３から出力される４２５〜５７０Ｈｚ以上の中高音域の再生音については、リスニングポイントＰ１、Ｐ２への到達が半波長以上ずれるため、安定した定位の実現には寄与しない。
【００２８】
そこで、本実施形態に係る音声信号処理装置１００では、中高音域の再生音について、リスニングポイントＰ１、Ｐ２で観測されるセンタースピーカ１１の特性を、左ドアスピーカ１２および右ドアスピーカ１３の特性に近いものとなるように補正する。これにより、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域においてセンタースピーカ１１の特性とドアスピーカ１２、１３の特性とが一致することになり、再生音のリスニングポイントＰ１、Ｐ２への到達時間および再生レベルを揃えることが可能となる。
【００２９】
［１．２．音声信号処理装置］
図３に、本実施形態に係る音声信号処理装置１００の構成を示す。本実施形態では、２チャンネルの音声を再生するステレオ再生を行う場合を示す。また、本実施形態では、デジタル入力信号を想定して説明するが、アナログ音声信号の場合も、フィルタ信号処理部１１０、１２０、１３０による処理の前にＡ／Ｄ変換処理を最初に行うことにより、全く同様に説明できる。
【００３０】
音声信号処理装置１００は、図３に示すように、各スピーカ１１、１２、１３に対して、それぞれフィルタ信号処理部１１０、１２０、１３０と、Ｄ／Ａ変換器１１５、１２５、１３５と、電力増幅器１１７、１２７、１３７とを備える。
【００３１】
フィルタ信号処理部１１０、１２０、１３０は、入力されたデジタル音声信号に対して所定の信号処理を行う。センタースピーカ１１から出力される再生音の処理を行うフィルタ信号処理部１１０には、左右の２つのチャンネルの音源Ｌｅｆｔ、Ｒｉｇｈｔの和が入力される。本実施形態において、フィルタ信号処理部１１０は、センタースピーカ１１から出力される再生音の特性を、左ドアスピーカ１２および右ドアスピーカ１３の特性に近いものとなるように補正する。このため、フィルタ信号処理部１１０は、逆フィルタ処理部１１２と、スピーカ特性付加処理部１１４とを備えている。
【００３２】
逆フィルタ処理部１１２は、予め演算されたスピーカの逆特性に基づいて設定されたフィルタにより、音声信号の特性を変換する。具体的には、スピーカのインパルス応答を予め測定してその逆特性を求め、その逆特性に相当する音響特性を与えるフィルタ処理を行うデジタルフィルタを構成する。逆特性に相当する音響特性を与えるデジタルフィルタは、例えば図４に示すように構成される。スピーカの逆特性のように、比較的広範な周波数帯域にわたる音響特性を与えるためのデジタルフィルタとしては、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いることができる。逆フィルタ処理部１１２は、当該デジタルフィルタによって音声信号を処理し、入力信号に逆特性に相当する音響特性を付与する。
【００３３】
例えば、図３に示す音声信号処理装置１００を備える音声再生システムが、図５上側に示すようなインパルス応答と、その周波数領域での表現である振幅周波数特性とを有しているとする。図５上側に示す音響特性の逆特性を算出すると、図５中央に示すようになる。図５中央に示すインパルス応答を、逆フィルタ処理部１１２においてデジタルフィルタにより実現することにより、同じ測定点でスピーカの特性を図った場合、図５下側に示すようなインパルスに近いインパルス応答特性と平坦な振幅周波数特性とを得ることができる。これにより、スピーカの特性に左右されない、音質劣化のない原音が取得される。
【００３４】
スピーカ特性付加処理部１１４は、音声信号の音響特性に対して所定の音響特性を付加する処理を行う。本実施形態では、スピーカ特性付加処理部１１４は、逆フィルタ処理部１１２により振幅周波数特性と位相特性とを同時に補正された音声信号の音響特性を、左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性に合わせる。これにより、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２における再生音をより左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性に近づけることができる。
【００３５】
図６を用いてスピーカ特性付加処理部１１４の処理について具体的に説明する。図６の上側は、左右のドアスピーカ１２、１３（front）のインパルス応答特性および振幅周波数特性であり、図６下側は、スピーカ特性付加処理部１１４による処理後のセンタースピーカ１１（center）のインパルス応答特性および振幅周波数特性を示している。左右のドアスピーカ１２、１３（front）の音響特性は予め取得されるものとする。スピーカ特性付加処理部１１４は、逆フィルタ処理部１１２により補正されたセンタースピーカ１１の音響特性に左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性を畳み込むことで、センタースピーカ１１の音響特性を左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性に近づける。スピーカ特性付加処理部１１４は、処理後のセンタースピーカ１１の音声信号をＤ／Ａ変換器１１５へ出力する。
【００３６】
また、本実施形態において、左ドアスピーカ１２から出力される再生音の処理を行うフィルタ信号処理部１２０および右ドアスピーカ１３から出力される再生音の処理を行うフィルタ信号処理部１３０は、逆フィルタ処理部は備えていない。したがって、フィルタ信号処理部１２０、１３０は、入力された音声信号の特性はそのままで各種信号処理を行う。フィルタ信号処理部１１０、１２０、１３０は、信号処理した音声信号をＤ／Ａ変換器１１５、１２５、１３５へ出力する。
【００３７】
Ｄ／Ａ変換器１１５、１２５、１３５は、フィルタ信号処理部１１０、１２０、１３０から入力されたデジタル音声信号をそれぞれアナログ音声信号に変換する。Ｄ／Ａ変換器１１５、１２５、１３５によりアナログ音声信号に変換された再生音は、電力増幅器１１７、１２７、１３７へ出力される。
【００３８】
電力増幅器１１７、１２７、１３７は、Ｄ／Ａ変換器１１５、１２５、１３５から入力されたアナログ音声信号を増幅してスピーカを駆動させる。
【００３９】
ここで、図２を参照すると、左ドアスピーカ１２から運転席側のリスニングポイントＰ１までの距離と、センタースピーカ１１からリスニングポイントＰ１までの距離とには、距離差が存在している。かかる距離差については、図３および図４で示されるフィルタ信号処理部１１０内の遅延量の調整をすることによってなくすことが可能である。したがって、各スピーカ１１、１２からの再生音が同時にリスニングポイントＰ１に届く状態を実現することができる。また、このような遅延器を、図３および図４に示すフィルタとは別に、図３および図４に示すフィルタの前段もしくは後段に設けることで、これと等価な処理をすることも可能である。
【００４０】
［１．３．音声信号処理方法］
センタースピーカ１１から出力する再生音は、以下の処理によって取得される。まず、逆フィルタ処理部１１２により、入力される音源Ｌｅｆｔ、Ｒｉｇｈｔの和の音声信号に対して、インパルスに近いインパルス応答特性と平坦な振幅周波数特性とを得る処理が行われる。かかる処理は、例えば図４に示す逆特性に相当する音響特性を与えるデジタルフィルタを用いて行われる。
【００４１】
次いで、スピーカ特性付加処理部１１４により、逆フィルタ処理部１１２により補正された音声信号に対して、予め取得された左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性を畳み込む処理（コンフィルタ処理）を行う。これにより、センタースピーカ１１の音響特性が左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性に近づけられる。スピーカ特性付加処理部１１４により処理された音声信号は、Ｄ／Ａ変換器１１５、電力増幅器１１７を介して、センタースピーカ１１から出力される。
【００４２】
なお、左ドアスピーカ１２からは、音源Ｌｅｆｔがフィルタ信号処理部１２０、Ｄ／Ａ変換器１２５、電力増幅器１２７を介して出力される。また、右ドアスピーカ１３からは、音源Ｒｉｇｈｔがフィルタ信号処理部１３０、Ｄ／Ａ変換器１３５、電力増幅器１３７を介して出力される。
【００４３】
このように、中高音域の再生音について、リスニングポイントＰ１、Ｐ２で観測されるセンタースピーカ１１の特性が、左ドアスピーカ１２および右ドアスピーカ１３の特性に近いものとなるように補正される。したがって、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域においてセンタースピーカ１１の特性とドアスピーカ１２、１３の特性とが一致することになり、再生音のリスニングポイントＰ１、Ｐ２への到達時間および再生レベルを揃えることが可能となる。これにより、運転席と助手席とにおいて同時に良好な音像定位を得ることができる。
【００４４】
［１．４．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）］
図７に基づいて、本実施形態に係る音声信号処理装置１００を適用した場合の、運転席側のリスニングポイントにおける音響特性測定結果の一例を説明する。図７上側は、左右のドアスピーカ１２、１３から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性であり（front）、図７中央は、センタースピーカ１１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性である（center（補正前））。図７下側は、音声信号処理装置１００により音響特性が補正された後のセンタースピーカ１１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性である（center（補正後））。
【００４５】
図７に示すように、センタースピーカ１１のインパルス応答特性および振幅周波数特性は、補正前と補正後において波形が変化している。特に、３００Ｈｚ以上の帯域において、補正後のセンタースピーカ１１のインパルス応答特性および振幅周波数特性は、左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性と近い波形となっていることが確認できる。すなわち、音声信号処理装置１００により、センタースピーカ１１の音響特性が左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性に近づけられたことがわかる。
【００４６】
＜２．第２の実施形態＞
次に、図８および図９に基づいて、本開示における第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、車内空間の音声再生システムの構成は第１の実施形態と同一であるが、音声信号処理装置の構成が相違する。本実施形態に係る音声信号処理装置により、運転席と助手席との複数のリスニングポイントで同時に高音質を実現し、かつ良好な音像定位を得る。なお、本実施形態では、車内空間の音声再生システムの構成は図２と同一であるため、ここでは説明を省略する。
【００４７】
［２．１．音声信号処理装置］
運転席と助手席とで同時に高音質かつ良好な音像定位を得るためには、まず、各スピーカ１１、１２、１３から出力される再生音に対して音響特性が補正される。そして、運転席および助手席のヘッドレスト付近のリスニングポイントＰ１、Ｐ２に、各スピーカ１１、１２、１３からの再生音に含まれる全周波数を同時に、かつ同一レベルで到達させる。
【００４８】
例えば、第１の実施形態と同様、センタースピーカ１１の再生周波数レンジを３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域とし、左ドアスピーカ１２および右ドアスピーカ１３の再生周波数レンジを８０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域とする。このとき、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域についてはセンタースピーカ１１およびリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアスピーカ１２（１３）からの再生音が、３００Ｈｚ以下の再生音については左右のドアスピーカ１２、１３からの再生音が、同時にかつ同一レベルに到達される。
【００４９】
具体的には、図８に示すような音声信号処理装置１００Ａによって音響特性が補正される。図８に示す音声信号処理装置１００Ａは、図３に示す第１の実施形態に係る音声信号処理装置１００と比較して、左右のドアスピーカ１２、１３から出力される音声信号処理を行うフィルタ信号処理部１２０、１３０が、逆フィルタ処理部１２２、１３２を備える点で相違する。
【００５０】
すなわち、すべてのスピーカ１１、１２、１３から出力される音声信号について、逆フィルタ処理部１１２、１２２、１３２により予め取得した音声信号の逆特性に基づき、インパルスに近いインパルス応答特性および平坦な振幅周波数特性を得る。これにより、音の高さによる出力のばらつきをなくした自然な再生音による原音忠実再生や明瞭な音像定位を実現することができる。また、センタースピーカ１１に対するフィルタ信号処理部１１０は、センタースピーカ１１の音響特性に左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性を合わせ込むためのスピーカ特性付加処理部１１４を備えている。
【００５１】
［２．２．音声信号処理方法］
各スピーカ１１、１２、１３から出力する再生音は、以下の処理によって取得される。まず、低音域周波数について、運転席と助手席とへの左右のドアスピーカ１２、１３からの到達時間を揃える。このため、左右のドアスピーカ１２、１３に対して、左右で同じパラメータを用いて音響特性を補正する。別々のパラメータを設定すると、運転席もしくは助手席どちらか一方のみに対してのみ音の到達時間が揃い、他方に対しては到達時間が全く揃わない音になるためである。
【００５２】
次いで、センタースピーカ１１に対して、上記特性の補正がされた左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性を用いて音声信号を補正する。すなわち、スピーカ特性付加処理部１１４は、センタースピーカ１１から出力される再生音の音響特性を、左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性に合わせ込む。このようにして各スピーカ１１、１２、１３に対する音響特性の補正が行われる。そして、運転席および助手席において、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域についてはセンタースピーカ１１およびリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアスピーカ１２（１３）からの再生音が、３００Ｈｚ以下の再生音については左右のドアスピーカ１２、１３からの再生音が、同時にかつ同一レベルで到達する状態を実現できる。したがって、両席で同時に高音質かつ良好な音像定位を得ることができる。
【００５３】
本実施形態あるいは上記第１の実施形態に係る音声信号処理装置による音声信号の補正が行われない場合、例えば運転席においては左のドアスピーカ１２とセンタースピーカ１１との特性が一致しなくなる。このため、音源Ｌｅｆｔのみに含まれる楽器の再生音や音源Ｌｅｆｔ、Ｒｉｇｈｔに等しく含まれるボーカル成分・低域成分の音像定位に偏りが生じたりボケが発生したりする。これに対して、本実施形態あるいは上記第１の実施形態に係る音声信号処理装置による音声信号の補正によって、各スピーカ１１、１２、１３の特性が一致され、良好な音像定位を得ることができる。
【００５４】
また、音声信号処理装置に入力される音声信号がモノラル信号の場合も同様である。すなわち、本実施形態あるいは上記第１の実施形態に係る音声信号処理装置による音声信号の補正が行われない場合、例えば運転席においては左のドアスピーカ１２とセンタースピーカ１１との特性が一致しなくなる。このため、モノラル信号の音像定位の偏りやボケが発生する。これに対して、本実施形態あるいは上記第１の実施形態に係る音声信号処理装置による音声信号の補正によって、各スピーカ１１、１２、１３の特性が一致され、良好な音像定位を得ることができる。
【００５５】
なお、左右のドアスピーカ１２、１３に対して音響特性を補正する際、上述のように逆フィルタ処理部１２２、１３２によってインパルスに近いインパルス応答特性および平坦な振幅周波数特性を得る処理を行う。本実施形態では、さらにその後、補正された音声信号に対してあるリファレンスとなるターゲット特性を持たせるようにその音響特性を補正してもよい。すなわち、左右のドアスピーカ１２、１３の各フィルタ信号処理部１２０、１３０に、図３のフィルタ信号処理部１１０に示したスピーカ特性付加処理部１１４を備える構成としてもよい。第１の実施形態においてスピーカ特性付加処理部１１４は、センタースピーカ１１の音響特性を左右のドアスピーカ１２、１３に合わせ込むための処理を行うものであるが、フィルタ信号処理部１２０、１３０においては、左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性をさらに他のスピーカの音響特性に補正するために用いられる。
【００５６】
この場合、まず、左右のドアスピーカ１２、１３から出力される音声信号は、逆フィルタ処理部１２２、１３２によりインパルスに近いインパルス応答特性および平坦な振幅周波数特性を得る第１の処理を行う。そして、第１の処理にて得られた補正後の音声信号を、スピーカ特性付加処理部１１４によって、あるターゲット特性に近づけるように補正する第２の処理を行う。これにより、音の高さによる出力のばらつきをなくした自然な再生音による原音忠実再生や明瞭な音像定位を実現することができるとともに、所望のスピーカの音響特性を実現することも可能となる。
【００５７】
［２．３．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）］
図９に基づいて、本実施形態に係る音声信号処理装置１００Ａを適用した場合の、運転席側のリスニングポイントにおける音響特性測定結果の一例を説明する。図９上側には、補正前の左右のドアスピーカ１２、１３から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front）およびセンタースピーカ１１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（center）を示す。図９下側には、補正後の左右のドアスピーカ１２、１３から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front）およびセンタースピーカ１１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（center）を示す。
【００５８】
図９に示すように、センタースピーカ１１のインパルス応答特性および振幅周波数特性は、補正前と補正後において波形が変化している。インパルス応答においては、各スピーカ１１、１２、１３のいずれもインパルスにより近い特性が現れており、その波形はセンタースピーカ１１と左右のドアスピーカ１２、１３とで近いものとなっている。また、振幅周波数特性については、特に、３００Ｈｚ以上の帯域において、補正後のセンタースピーカ１１と左右のドアスピーカ１２、１３との波形が近いものとなっており、これらの音響特性が一致したものとなっていることが確認できる。すなわち、音声信号処理装置１００により、センタースピーカ１１の音響特性が左右のドアスピーカ１２、１３の音響特性に近づけられたことがわかる。
【００５９】
＜３．第３の実施形態＞
次に、図１０〜図１３に基づいて、本開示の第３の実施形態について説明する。本実施形態においては、車内空間の音声再生システムの構成において、第１の実施形態の３つのスピーカ加えて、左右のドアツィーターをさらに備える点で第１の実施形態と相違する。このような車内空間において運転席と助手席との複数のリスニングポイントで同時に高音質を実現し、かつ良好な音像定位を得るための音声信号処理について、以下説明する。
【００６０】
［３．１．スピーカ配置構成］
まず、図１０を参照して、本実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例について説明する。図１０は、本実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例を示す説明図である。
【００６１】
図１０に示す車両２０の車内空間には、ダッシュボード上に設けられたセンタースピーカ２１と、運転席側のドアに設けられた左ドアウーハー２２と、助手席側のドアに設けられた右ドアウーハー２３とを備える。さらに、本実施形態に係る車両２０には、運転席側のドアに設けられた左ドアツィーター２４および助手席側のドアに設けられた右ドアツィーター２５が設けられている。
【００６２】
センタースピーカ２１は、車両２０の幅方向のほぼ中央に設けられており、左ドアウーハー２２、左ドアツィーター２４と右ドアウーハー２３、右ドアツィーター２５との間に配置されている。センタースピーカ２１の再生周波数レンジは、例えば３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの中高音帯域である。左ドアウーハー２２および右ドアウーハー２３は、例えば８０Ｈｚ〜３ｋＨｚの中低音帯域の再生周波数レンジを有する。左ドアツィーター２４および右ドアツィーター２５は、例えば３ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの高音帯域の再生周波数レンジを有する。本実施形態において、左ドアウーハー２２および右ドアウーハー２３、左ドアツィーター２４および右ドアツィーター２５は、それぞれ同一の振幅周波数特性および位相特性を有している。
【００６３】
本実施形態では、運転席と助手席とのヘッドレスト付近をそれぞれリスニングポイントＰ１、Ｐ２として、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２にて同時に良好な音像定位を得るため、音声信号処理装置２００により音声信号処理を行った後、各スピーカ２１〜２５から再生音を出力する。音声信号処理装置２００は、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２に、各スピーカからの再生音に含まれる各周波数が、それぞれ同時に、かつ同一レベルで到達するように信号処理する。
【００６４】
各リスニングポイントＰ１、Ｐ２において観測される再生音は、次のように構成されると考えられる。まず、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ２１とリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアウーハー２２（２３）およびドアツィーター２４（２５）の３つの再生音が支配的になる。例えば運転席で観測される再生音は、センタースピーカ２１、左ドアウーハー２２および左ドアツィーター２４から出力される再生音に支配される。また、助手席で観測される再生音は、センタースピーカ２１、右ドアウーハー２３および右ドアツィーター２５から出力される再生音に支配される。さらに、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、センタースピーカ２１およびドアツィーター２４、２５の再生帯域外のため、左ドアウーハー２２および右ドアウーハー２３からの再生音が各リスニングポイントＰ１、Ｐ２で観測されることになる。
【００６５】
運転席および助手席で同時に良好な音像定位を得るためには、運転席と助手席とのヘッドレスト付近のリスニングポイントＰ１、Ｐ２に、各スピーカ２１〜２５からの再生音に含まれる各周波数それぞれが、同時に、かつ同一レベルで到達することが必要である。つまり、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ２１とリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアウーハー２２（２３）およびドアツィーター２４（２５）からの再生音が、各リスニングポイントＰ１（Ｐ２）へ、同時に、かつ同一レベルで到達することである。また、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、左ドアウーハー２２および右ドアウーハー２３からの再生音が、各リスニングポイントＰ１（Ｐ２）へ、同時に、かつ同一レベルで到達することである。
【００６６】
そこで、本実施形態に係る音声信号処理装置２００では、中高音域の再生音について、リスニングポイントＰ１、Ｐ２で観測されるセンタースピーカ２１の特性を、ドアウーハー２２、２３およびドアツィーター２４、２５の特性に近いものとなるように補正する。これにより、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域においてセンタースピーカ２１の特性とドアウーハー２２、２３およびドアツィーター２４、２５の特性とが一致し、再生音のリスニングポイントＰ１、Ｐ２への到達時間および再生レベルを揃えることができる。
【００６７】
［３．２．音声信号処理装置］
図１１に、本実施形態に係る音声信号処理装置２００の構成を示す。本実施形態では、２チャンネルの音声を再生するステレオ再生を行う場合を示す。また、本実施形態では、デジタル入力信号を想定して説明するが、アナログ音声信号の場合も、各フィルタ信号処理部２１０〜２５０による処理の前にＡ／Ｄ変換処理を最初に行うことにより、全く同様に説明できる。
【００６８】
音声信号処理装置２００は、図１１に示すように、各スピーカ２１〜２５に対して、それぞれフィルタ信号処理部２１０〜２５０と、Ｄ／Ａ変換器２１５〜２５５と、電力増幅器２１７〜２５７とを備える。各機能部は、図３に示した第１の実施形態と同様の処理を行う。このため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００６９】
図１１に示すように、左ドアウーハー２２および左ドアツィーター２４には、ステレオで録音された音源Ｌｅｆｔがそれぞれ入力され、右ドアウーハー２３よび右ドアツィーター２５には、ステレオで録音された音源Ｒｉｇｈｔがそれぞれ入力される。また、センタースピーカ２１には音源Ｌｅｆｔおよび音源Ｒｉｇｈｔの成分が入力される。
【００７０】
［３．３．音声信号処理方法］
各スピーカ２１〜２５から出力する再生音は、以下の処理によって取得される。まず、第２の実施形態と同様に、低音域周波数について、運転席と助手席とへの左右のドアウーハー２２、２３からの到達時間を揃える。このため、左右のドアウーハー２２、２３に対して、左右で同じパラメータを用いて音響特性を補正する。別々のパラメータを設定すると、運転席もしくは助手席どちらか一方のみに対してのみ音の到達時間が揃い、他方に対しては到達時間が全く揃わない音になるためである。本処理では、例えば予め元のスピーカの音響特性を測定し、その特性の逆関数処理によって振幅特性の平坦化のみを行う。これにより自然な再生音を実現する。
【００７１】
次いで、高音域周波数について、運転席と助手席とへの左右のドアツィーター２４、２５からの到達時間を揃える。このため、ドアツィーター２４、２５に対して、左右で同じパラメータを用いて音響特性を補正する。ドアツィーター２４、２５の音響特性の補正は、ドアウーハー２２、２３の場合と同様に行うことができる。
【００７２】
さらに、音声信号処理装置２００は、補正されたドアウーハー２２、２３の音響特性とドアツィーター２４、２５の音響特性の合成特性を補正する。例えば、図１０に示すようなセンタースピーカ２１と、左右のドアウーハー２２、２３と、左右のドアツィーター２４、２５の５つのスピーカを備える車内空間では、ドアウーハー２２、２３とドアツィーター２４、２５とによって全周波数帯域がカバーされる。したがって、左ドアウーハー２２と左ドアツィーター２４の合成特性、および右ドアウーハー２３と右ドアツィーター２５の合成特性を、あるリファレンスのターゲット特性を持つように補正し、全周波数帯域がカバーされるようにする。
【００７３】
このように生成されたドアウーハー２２、２３とドアツィーター２４、２５との合成特性に対して、振幅周波数特性の平坦化を行い、自然な再生音を実現する。あるいは、あるターゲット特性の振幅周波数特性に近くなるように合成特性を補正してもよい。そして、振幅周波数特性の補正後の各スピーカ２２〜２５に対し、その特性の逆関数処理によってインパルス応答特性をインパルスに近づける。こうして、ドアウーハー２２、２３とドアツィーター２４、２５とによって全周波数帯域がカバーされる高音質の音声信号が取得される。
【００７４】
その後、上記補正された音響特性を用いて、センタースピーカ２１に対する音声信号を補正する。かかる処理は、第２の実施形態と同様に行うことができる。すなわち、スピーカ特性付加処理部２１４により、センタースピーカ２１から出力される再生音の音響特性を、左右のドアウーハー２２、２３およびドアツィーター２４、２５の音響特性に合わせ込む。このようにして各スピーカ２１〜２５に対する音響特性の補正が行われる。
【００７５】
本実施形態に係る音声信号処理により、運転席および助手席において、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ２１とリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアウーハー２２、２３およびドアツィーター２４、２５からの再生音が、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、左ドアウーハー２２および右ドアウーハー２３からの再生音が、同時にかつ同一レベルで到達する状態を実現できる。したがって、両席で同時に高音質かつ良好な音像定位を得ることができる。
【００７６】
本実施形態の実施形態に係る音声信号処理装置２００による音声信号の補正が行われない場合、例えば運転席においては左ドアウーハー２２および左ドアツィーター２４の合成特性とセンタースピーカ１１の特性とが一致しなくなる。このため、音源Ｌｅｆｔのみに含まれる楽器の再生音や音源Ｌｅｆｔ、Ｒｉｇｈｔに等しく含まれるボーカル成分・低域成分の音像定位に偏りが生じたりボケが発生したりする。これに対して、本実施形態に係る音声信号処理装置２００による音声信号の補正によって、各スピーカ２１〜２５の特性が一致され、良好な音像定位を得ることができる。
【００７７】
また、音声信号処理装置に入力される音声信号がモノラル信号の場合も同様である。すなわち、本実施形態に係る音声信号処理装置２００による音声信号の補正が行われない場合、例えば運転席においては左ドアウーハー２２および左ドアツィーター２４の合成特性とセンタースピーカ１１の特性とが一致しなくなる。このため、モノラル信号の音像定位の偏りやボケが発生する。これに対して、本実施形態に係る音声信号処理装置による音声信号の補正によって、各スピーカ２１〜２５の特性が一致され、良好な音像定位を得ることができる。
【００７８】
なお、左右のドアウーハー２２、２３あるいは左右のドアツィーター２４、２５に対して音響特性を補正する際、上述のように逆フィルタ処理部２２２、２３２、２２４、２２５によってインパルスに近いインパルス応答特性および平坦な振幅周波数特性を得る処理を行う。本実施形態では、さらにその後、補正された音声信号に対してあるリファレンスとなるターゲット特性を持たせるようにその音響特性を補正してもよい。すなわち、各スピーカ２２〜２５の各フィルタ信号処理部２２０〜２５０に、フィルタ信号処理部２１０のスピーカ特性付加処理部２１４を備える構成としてもよい。
【００７９】
この場合、まず、左右のドアウーハー２２、２３から出力される音声信号に対して、逆フィルタ処理部２２２、２３２によりインパルスに近いインパルス応答特性および平坦な振幅周波数特性を得る第１の処理を行う。そして、第１の処理にて得られた補正後の音声信号を、スピーカ特性付加処理部２１４によって、あるターゲット特性に近づけるように補正する第２の処理を行う。これにより、音の高さによる出力のばらつきをなくした自然な再生音による原音忠実再生や明瞭な音像定位を実現することができるとともに、所望のスピーカの音響特性を実現することも可能となる。ドアツィーター２４、２５に対しても同様に処理すればよい。
【００８０】
［３．４．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）］
図１２および図１３に基づいて、本実施形態に係る音声信号処理装置２００を適用した場合の、運転席側のリスニングポイントにおける音響特性測定結果の一例を説明する。図１２には、補正前の左右のドアウーハー２２、２３から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front woofer）、左右のドアツィーター２４、２５から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front
tweeter）およびセンタースピーカ２１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（center）を示す。図１３には、補正後の左右のドアウーハー２２、２３と左右のドアツィーター２４、２５との合成音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front）およびセンタースピーカ２１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（center）を示す。
【００８１】
図１２および図１３より、左右のドアウーハー２２、２３と左右のドアツィーター２４、２５との合成音声信号およびセンタースピーカ２１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性は、補正前と補正後において波形が変化している。インパルス応答においては、左右のドアウーハー２２、２３と左右のドアツィーター２４、２５との合成音声信号およびセンタースピーカ２１から出力される音声信号のいずれもインパルスにより近い特性が現れている。また、その波形は、センタースピーカ２１の音声信号と左右のドアウーハー２２、２３と左右のドアツィーター２４、２５との合成音声信号とで近いものとなっている。
【００８２】
振幅周波数特性については、特に、３００Ｈｚ以上の帯域において、補正後のセンタースピーカ２１の音声信号と左右のドアウーハー２２、２３と左右のドアツィーター２４、２５との合成音声信号との波形が近いものとなっている。これより、音声信号処理装置２００によってこれらの音響特性が一致し、センタースピーカ２１の音響特性が左右のドアウーハー２２、２３と左右のドアツィーター２４、２５との合成音声信号の音響特性に近づけられたことがわかる。
＜４．第４の実施形態＞
次に、図１４〜図１７に基づいて、本開示の第４の実施形態について説明する。本実施形態においては、車内空間の音声再生システムの構成において、第３の実施形態の５つのスピーカ加えて、左右のドアスコーカーをさらに備える点で第３の実施形態と相違する。このような車内空間において運転席と助手席との複数のリスニングポイントで同時に高音質を実現し、かつ良好な音像定位を得るための音声信号処理について、以下説明する。
【００８３】
［４．１．スピーカ配置構成］
まず、図１４を参照して、本実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例について説明する。図１４は、本実施形態に係る車両空間におけるスピーカの配置例を示す説明図である。
【００８４】
図１４に示す車両３０の車内空間には、ダッシュボード上に設けられたセンタースピーカ３１と、運転席側のドアに設けられた左ドアウーハー３２と、助手席側のドアに設けられた右ドアウーハー３３とを備える。さらに、本実施形態に係る車両３０には、運転席側のドアに設けられた左ドアツィーター３４および助手席側のドアに設けられた右ドアツィーター３５と、運転席側のドアに設けられた左ドアスコーカー３６および助手席側のドアに設けられた右ドアスコーカー３７とが設けられている。
【００８５】
センタースピーカ３１は、車両３０の幅方向のほぼ中央に設けられており、左ドアウーハー３２、左ドアツィーター３４、左ドアスコーカー３６と右ドアウーハー３３、右ドアツィーター２５、右ドアスコーカー３７との間に配置されている。センタースピーカ３１の再生周波数レンジは、例えば３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの中高音帯域である。左ドアウーハー３２および右ドアウーハー３３は、例えば８０Ｈｚ〜５００Ｈｚの低音帯域の再生周波数レンジを有する。左ドアツィーター３４および右ドアツィーター３５は、例えば５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの高音帯域の再生周波数レンジを有する。左ドアスコーカー３６および右ドアスコーカー３７は、例えば５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの中音帯域の再生周波数レンジを有する。本実施形態において、左ドアウーハー２２および右ドアウーハー２３、左ドアツィーター２４および右ドアツィーター２５、左ドアスコーカー３６および右ドアスコーカー３７は、それぞれ同一の振幅周波数特性および位相特性を有している。
【００８６】
本実施形態では、運転席と助手席とのヘッドレスト付近をそれぞれリスニングポイントＰ１、Ｐ２として、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２にて同時に良好な音像定位を得るため、音声信号処理装置３００により音声信号処理を行った後、各スピーカ３１〜３７から再生音を出力する。音声信号処理装置３００は、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２に、各スピーカからの再生音に含まれる各周波数が、それぞれ同時に、かつ同一レベルで到達するように信号処理する。
【００８７】
各リスニングポイントＰ１、Ｐ２において観測される再生音は、次のように構成されると考えられる。まず、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ３１とリスニングポイントに近い側のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の４つの再生音が支配的になる。例えば運転席で観測される再生音は、センタースピーカ３１、左ドアウーハー３２、左ドアツィーター３４および左ドアスコーカー３６から出力される再生音に支配される。また、助手席で観測される再生音は、センタースピーカ３１、右ドアウーハー３３、右ドアツィーター３５および右ドアスコーカー３７から出力される再生音に支配される。さらに、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、センタースピーカ３１、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の再生帯域外のため、左ドアウーハー３２および右ドアウーハー３３からの再生音が各リスニングポイントで観測されることになる。
【００８８】
運転席および助手席で同時に良好な音像定位を得るためには、運転席と助手席とのヘッドレスト付近のリスニングポイントＰ１、Ｐ２に、各スピーカ３１〜３７からの再生音に含まれる各周波数それぞれが、同時に、かつ同一レベルで到達することが必要である。つまり、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ２１とリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアウーハー３２（３３）、ドアツィーター３４（３５）およびドアスコーカー３６（３７）からの再生音が、各リスニングポイントＰ１（Ｐ２）へ、同時に、かつ同一レベルで到達することである。また、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、左ドアウーハー３２および右ドアウーハー３３からの再生音が、各リスニングポイントＰ１、Ｐ２へ、同時に、かつ同一レベルで到達することである。
【００８９】
そこで、本実施形態に係る音声信号処理装置３００では、中高音域の再生音について、リスニングポイントＰ１、Ｐ２で観測されるセンタースピーカ３１の特性を、ドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の特性に近いものとなるように補正する。これにより、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域においてセンタースピーカ３１の特性とドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の特性とが一致し、再生音のリスニングポイントＰ１、Ｐ２への到達時間および再生レベルを揃えることができる。
【００９０】
［４．２．音声信号処理装置］
図１５に、本実施形態に係る音声信号処理装置３００の構成を示す。本実施形態では、２チャンネルの音声を再生するステレオ再生を行う場合を示す。また、本実施形態では、デジタル入力信号を想定して説明するが、アナログ音声信号の場合も、各フィルタ信号処理部３１０〜３７０による処理の前にＡ／Ｄ変換処理を最初に行うことにより、全く同様に説明できる。
【００９１】
音声信号処理装置３００は、図１５に示すように、各スピーカ３１〜３７に対して、それぞれフィルタ信号処理部３１０〜３７０と、Ｄ／Ａ変換器３１５〜３７５と、電力増幅器３１７〜３７７とを備える。各機能部は、図３に示した第１の実施形態と同様の処理を行う。このため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００９２】
図１５に示すように、左ドアウーハー３２、左ドアツィーター３４および左ドアスコーカー３６には、ステレオで録音された音源Ｌｅｆｔがそれぞれ入力される。右ドアウーハー３３、右ドアツィーター３５および右ドアスコーカー３７には、ステレオで録音された音源Ｒｉｇｈｔがそれぞれ入力される。また、センタースピーカ３１には音源Ｌｅｆｔおよび音源Ｒｉｇｈｔの成分が入力される。
【００９３】
［４．３．音声信号処理方法］
各スピーカ３１〜３７から出力する再生音は、以下の処理によって取得される。まず、第２の実施形態と同様に、運転席と助手席とへの左右のドアウーハー３２、３３からの到達時間を揃える。このため、左右のドアウーハー３２、３３に対して、左右で同じパラメータを用いて音響特性を補正する。本処理は、例えば予め元のスピーカの音響特性を測定し、その特性の逆関数処理によって振幅特性の平坦化のみを行う。これにより自然な再生音を実現する。
【００９４】
次いで、運転席と助手席とへの左右のドアスコーカー３６、３７からの到達時間を揃える。このため、ドアスコーカー３６、３７に対して、左右で同じパラメータを用いて音響特性を補正する。ドアスコーカー３６、３７の音響特性の補正は、ドアウーハー３２、３３の場合と同様に行うことができる。
【００９５】
さらに、運転席と助手席とへの左右のドアツィーター３４、３５からの到達時間を揃える。このため、ドアツィーター３４、３５に対して、左右で同じパラメータを用いて音響特性を補正する。ドアツィーター３４、３５の音響特性の補正も、ドアウーハー３２、３３の場合と同様に行うことができる。
【００９６】
さらに、音声信号処理装置３００は、補正されたドアウーハー３２、３３の音響特性とドアツィーター３４、３５とドアスコーカー３６、３７の音響特性の合成特性を補正する。例えば、図１４に示すようなセンタースピーカ３１と、左右のドアウーハー３２、３３と、左右のドアツィーター３４、３５と、左右のドアスコーカー３６、３７との７つのスピーカを備える車内空間では、ドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７によって全周波数帯域がカバーされる。したがって、左ドアウーハー３２、左ドアツィーター３４および左ドアスコーカー３６の合成特性、および右ドアウーハー３３、右ドアツィーター３５および右ドアスコーカー３７の合成特性を、あるリファレンスのターゲット特性を持つように補正し、全周波数帯域がカバーされるようにする。
【００９７】
このように生成されたドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の合成特性に対して、振幅周波数特性の平坦化を行い、自然な再生音を実現する。あるいは、あるターゲット特性の振幅周波数特性に近くなるように合成特性を補正してもよい。そして、振幅周波数特性の補正後の各スピーカ３２〜３７に対し、その特性の逆関数処理によってインパルス応答特性をインパルスに近づける。こうして、ドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７によって全周波数帯域がカバーされる高音質の音声信号が取得される。
【００９８】
その後、上記補正された音響特性を用いて、センタースピーカ３１に対する音声信号を補正する。かかる処理は、第２の実施形態と同様に行うことができる。すなわち、スピーカ特性付加処理部３１４により、センタースピーカ３１から出力される再生音の音響特性を、左右のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の音響特性に合わせ込む。このようにして各スピーカ３１〜３７に対する音響特性の補正が行われる。
【００９９】
本実施形態に係る音声信号処理により、運転席および助手席において、３００Ｈｚ〜２０ｋＨｚの再生帯域については、センタースピーカ３１とリスニングポイントＰ１（Ｐ２）に近い側のドアウーハー３２（３３）、ドアツィーター３４（３５）およびドアスコーカー３６（３７）からの再生音が、３００Ｈｚ以下の再生音に関しては、左ドアウーハー３２および右ドアウーハー３３からの再生音が、同時にかつ同一レベルで到達する状態を実現できる。したがって、両席で同時に高音質かつ良好な音像定位を得ることができる。
【０１００】
本実施形態の実施形態に係る音声信号処理装置３００による音声信号の補正が行われない場合、例えば運転席においては左ドアウーハー３２、左ドアツィーター３４および左ドアスコーカー３６の合成特性とセンタースピーカ３１の特性とが一致しなくなる。このため、音源Ｌｅｆｔのみに含まれる楽器の再生音や音源Ｌｅｆｔ、Ｒｉｇｈｔに等しく含まれるボーカル成分・低域成分の音像定位に偏りが生じたりボケが発生したりする。これに対して、本実施形態に係る音声信号処理装置３００による音声信号の補正によって、各スピーカ３１〜３７の特性が一致され、良好な音像定位を得ることができる。
【０１０１】
また、音声信号処理装置に入力される音声信号がモノラル信号の場合も同様である。すなわち、本実施形態に係る音声信号処理装置３００による音声信号の補正が行われない場合、例えば運転席においては左ドアウーハー３２、左ドアツィーター３４および左ドアスコーカー３６の合成特性とセンタースピーカ３１の特性とが一致しなくなる。このため、モノラル信号の音像定位の偏りやボケが発生する。これに対して、本実施形態に係る音声信号処理装置による音声信号の補正によって、各スピーカ３１〜３７の特性が一致され、良好な音像定位を得ることができる。
【０１０２】
なお、左右のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５あるいはドアスコーカー３６、３７に対して音響特性を補正する際、上述のように逆フィルタ処理部３２２〜３７２によってインパルスに近いインパルス応答特性および平坦な振幅周波数特性を得る処理を行う。本実施形態では、さらにその後、補正された音声信号に対してあるリファレンスとなるターゲット特性を持たせるようにその音響特性を補正してもよい。すなわち、各スピーカ３２〜３７の各フィルタ信号処理部３２０〜３７０に、フィルタ信号処理部３１０のスピーカ特性付加処理部３１４を備える構成としてもよい。
【０１０３】
この場合、まず、左右のドアウーハー３２、３３から出力される音声信号に対して、逆フィルタ処理部３２２、３３２によりインパルスに近いインパルス応答特性および平坦な振幅周波数特性を得る第１の処理を行う。そして、第１の処理にて得られた補正後の音声信号を、スピーカ特性付加処理部３１４によって、あるターゲット特性に近づけるように補正する第２の処理を行う。これにより、音の高さによる出力のばらつきをなくした自然な再生音による原音忠実再生や明瞭な音像定位を実現することができるとともに、所望のスピーカの音響特性を実現することも可能となる。ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７に対しても同様に処理すればよい。
【０１０４】
［４．４．実施例（音声信号処理装置による音響特性の補正）］
図１６および図１７に基づいて、本実施形態に係る音声信号処理装置３００を適用した場合の、運転席側のリスニングポイントにおける音響特性測定結果の一例を説明する。図１６には、補正前の左右のドアウーハー３２、３３から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front woofer）、左右のドアツィーター３４、３５から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front
tweeter）、左右のドアスコーカー３６、３７から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front
squawker）、およびセンタースピーカ３１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（center）を示す。図１７には、補正後の左右のドアウーハー３２、３３、左右のドアツィーター３４、３５、および左右のドアスコーカー３６、３７の合成音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（front）と、センタースピーカ２１から出力される音声信号のインパルス応答特性および振幅周波数特性（center）とを示す。
【０１０５】
図１６および図１７より、左右のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の合成音声信号と、センタースピーカ３１から出力される音声信号とのインパルス応答特性および振幅周波数特性は、補正前と補正後において波形が変化している。インパルス応答においては、左右のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７との合成音声信号およびセンタースピーカ３１から出力される音声信号のいずれもインパルスにより近い特性が現れている。また、その波形は、センタースピーカ３１の音声信号と左右のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の合成音声信号とで近いものとなっている。
【０１０６】
振幅周波数特性については、特に、３００Ｈｚ以上の帯域において、補正後のセンタースピーカ３１の音声信号と左右のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の合成音声信号との波形が近いものとなっている。これより、音声信号処理装置３００によってこれらの音響特性が一致し、センタースピーカ３１の音響特性が左右のドアウーハー３２、３３、ドアツィーター３４、３５およびドアスコーカー３６、３７の合成音声信号の音響特性に近づけられたことがわかる。
【０１０７】
＜５．まとめ＞
以上、本開示の各実施形態によれば、特性の異なるスピーカが多数配置された車内空間において、再生音に含まれる全周波数が、運転席と助手席の各ヘッドレスト付近のリスニングポイントへ、同時に、同一レベルで到達される。これにより、運転席と助手席で同時に良好な音像定位を得ることができる。
【０１０８】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０９】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１１０】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）同じ振幅周波数特性および位相特性を有する左スピーカおよび右スピーカと、前記左スピーカと前記右スピーカとの間に配置された１つのセンタースピーカとからの音声信号を出力する際に、
前記左スピーカと前記センタースピーカとの間、および前記左スピーカと前記センタースピーカとの間にリスニングポイントを設定する音声信号処理装置であって、
前記センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性の逆特性を付与する逆フィルタ処理部と、
前記逆フィルタ処理部により処理された前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカおよび前記右スピーカの特性に合わせるように補正するスピーカ特性付加処理部と、
を備える、音声信号処理装置。
（２）前記センタースピーカは、中高音域用スピーカである、前記（１）に記載の音声信号処理装置。
（３）前記センタースピーカは、前記左スピーカから出力される音声信号と前記右スピーカから出力される音声信号との和を出力する、前記（１）または（２）に記載の音声信号処理装置。
（４）前記スピーカ特性付加処理部は、前記左スピーカ、前記右スピーカ、および前記センタースピーカから出力される各音声信号を、所定の振幅周波数特性および位相特性にそれぞれ補正する、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
（５）前記左スピーカおよび前記右スピーカは、それぞれ中低音域用スピーカと高音域用スピーカからなり、
前記スピーカ特性付加処理部は、前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカまたは前記右スピーカの中低音域用スピーカおよび高音域用スピーカの振幅周波数特性および位相特性の合成特性に合わせるように補正する、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
（６）前記左スピーカおよび前記右スピーカは、それぞれ低音域用スピーカ、中音域用スピーカおよび高音域用スピーカからなり、
前記スピーカ特性付加処理部は、前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカまたは前記右スピーカの低音域用スピーカ、中音域用スピーカおよび高音域用スピーカの各振幅周波数特性および位相特性の合成特性に合わせるように補正する、前記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
（７）前記各スピーカの音声信号はモノラル信号である、前記（１）〜（６）のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
（８）前記音声信号処理装置は、車両の運転席および助手席をリスニングポイントとして、車内空間に設けられる前記各スピーカの音声信号を処理する、前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の音声信号処理装置。
（９）同じ振幅周波数特性および位相特性を有する左スピーカおよび右スピーカと、前記左スピーカと前記右スピーカとの間に配置された１つのセンタースピーカとからの音声信号を出力する際に、
前記左スピーカと前記センタースピーカとの間、および前記左スピーカと前記センタースピーカとの間にリスニングポイントを音声情報処理装置により設定する音声情報処理方法であって、
前記センタースピーカの振幅周波数特性および位相特性の逆特性を付与すること、
逆特性が付与された前記センタースピーカの音声信号の振幅周波数特性および位相特性を、前記左スピーカおよび前記右スピーカの特性に合わせるように補正すること、
を含む、音声信号処理方法。
【符号の説明】
【０１１１】
１１、２１、３１                    センタースピーカ
１２、１３                          ドアスピーカ
２２、２３、３２、３３              ドアウーハー
２４、２５、３４、３５              ドアツィーター
３６、３７                          ドアスコーカー
１００、１００Ａ、２００、３００    音声信号処理装置
１１０、１２０、１３０、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０    フィルタ信号処理部
１１２、１２２、１３２、２１２、２２２、２３２、２４２、２５２、３１２、３２２、３３２、３４２、３５２、３６２、３７２    逆フィルタ処理部
１１４、２１４、３１４              スピーカ特性付加処理部
【図１】
2015103881.tif 000003
【図２】
2015103881.tif 000004
【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】
2015103881.tif 000015
【図１４】
2015103881.tif 000016
【図１５】
2015103881.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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