(57)【要約】【課題】  聴取点において、音の定位感や臨場感の向上を図る音場補正装置を提供する。【解決手段】  音場補正装置１は複数のスピーカ１１にそれぞれ別個に出力音信号９としてのパルス信号を出力し、各スピーカ１１から出力される音を聴取点で採取することにより得られる擬似雑音信号１３に基づいて、スピーカ１１から聴取点までのインパルス応答を演算する相関演算部２と、インパルス応答の平均遅延時間を算出する平均遅延時間演算部３と、平均遅延時間演算部３で算出された、インパルス応答の平均遅延時間に基づいて外部からの入力音信号８をそれぞれ遅延させて各スピーカ１１に出力音信号９として出力する遅延部とを備えた。【選択図】      図１
2005106880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスピーカにそれぞれ別個に出力音信号としてのパルス信号を出力し、各スピーカから出力される音を聴取点で採取することにより得られる擬似雑音信号に基づいて、
前記スピーカから前記聴取点までのインパルス応答を演算する相関演算部と、
前記インパルス応答の平均遅延時間を算出する平均遅延時間演算部と、
前記平均遅延時間演算部で算出された、インパルス応答の平均遅延時間に基づいて外部からの入力音信号をそれぞれ遅延させて前記各スピーカに出力音信号として出力する遅延部とを備えたことを特徴とする音場補正装置。
【請求項２】
請求項１記載の音場補正装置において、
前記各スピーカに対応するインパルス応答の平均遅延時間を記憶する記憶部を備え、
前記遅延部は、前記記憶部に記憶された前記各インパルス応答の平均遅延時間に基づいて前記各スピーカ毎に対応する前記入力音信号を遅延させることを特徴とする音場補正装置。
【請求項３】
請求項１ないし請求項２いずれかに記載の音場補正装置において、
前記遅延部は、前記各スピーカに対応するインパルス応答の平均遅延時間のうち最大値を基準として、各スピーカに対応する入力音信号を、前記平均遅延時間の最大値と各平均遅延時間との差分に相当する時間だけ遅延させることを特徴とする音場補正装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３いずれかに記載の音場補正装置において、
前記平均遅延時間演算部はインパルス応答の平均遅延時間ａｄを（１）式により計算することを特徴とする音場補正装置。
【数１】
2005106880.tif 000005
ここで、ｆｓは前記インパルス応答のサンプリング速度、ｔはサンプリング番号、Ｐｔは各サンプリング番号におけるインパルス応答の電力値、ｎはサンプリング番号の最大値である。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４いずれかに記載の音場補正装置において、
前記遅延部は、前記平均遅延時間の最大値と各平均遅延時間との差分を演算する遅延演算部と、
前記制御部で算出された前記平均遅延時間の最大値と各平均遅延時間との差分を遅延設定値として記憶させる遅延処理部とを備えることを特徴とする音場補正装置。
【請求項６】
請求項５記載の遅延処理部において、複数の聴取点に対応する前記各スピーカそれぞれの遅延設定値を遅延設定値群として、当該各々の聴取点に対応させて記憶させることを特徴とする音場補正装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の音場補正装置と、
前記入力音信号を発生させるオーディオ装置と、
前記出力音信号を入力する複数のスピーカと、
前記聴取点に配置され、前記スピーカから出力された音を検出するマイクとを備えることを特徴とする音響装置。
【請求項８】
請求項７記載の音響装置は車両に搭載されるものであることを特徴とする車両音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場補正装置に係り、特に各スピーカの入力信号を遅延させ、聴取点における各スピーカからの音が聴感的ほぼ同時に聞こえるようにする音場補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射波（反射音）がほとんど発生しない場所において、各スピーカが聴取点に対して対称に配置されている場合は、各スピーカから出力された音は、聴取点においてほぼ同時に聞こえることとなり定位感や臨場感が得られる。
【０００３】
しかしながら、車両に搭載された音響装置を用いて車室内の密閉された狭い空間においてスピーカから音を発生する場合等においては、複数の遅延時間の短い反射波（反射音）が発生し、それぞれの反射波が干渉しあうこととなり、聴取点における音の伝達特性は複雑なものとなり音の定位感や臨場感が劣化する。さらに、聴取点に対し、各スピーカの位置が非対称である場合には、音の伝達特性はより複雑なものとなり、音の定位感や臨場感のさらなる劣化につながっていた。
【０００４】
このような、車室内の密閉された狭い空間、且つ各スピーカと聴取点との位置が非対称である場合の各スピーカから聴取点までの音の伝搬特性を補正する方法として、聴取点において各スピーカからの音が同時に届くように、前もってスピーカに出力される信号を遅延させるタイムアライメントと呼ばれる方法が知られている。このタイムアライメントと呼ばれる方法における遅延時間の設定としては、各スピーカと聴取点との距離をもとに各スピーカに入力される出力音信号に各々遅延時間を設定するものや、各スピーカから聴取点までのインパルス応答を演算して最初に到来する音波の到達時間をもとに各スピーカに入力される出力音信号に各々遅延時間を設定するもの、および各スピーカから聴取点までのインパルス応答を演算し、その最大音圧値（ピーク値）をもとに各スピーカに入力される出力音信号に各々遅延時間を設定するものが知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１６１６６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の構成では、各スピーカと聴取点との位置が非対称であることに加えて、聴取点やスピーカの設置位置によっては、スピーカと聴取点との間に遮蔽物が存在する場合がある（例えば運転席が聴取点で、スピーカが後部ドアの下部に設置されている場合は、運転座席や助手座席により音波が遮蔽される）。この場合のインパルス応答の演算結果においては、最初に到来する音波よりも反射波のほうが相対的に大きくなり、反射波が支配的な音波となる場合がある。
【０００６】
このような場合においては、各スピーカと聴取点との距離をもとに各スピーカに入力される出力音信号に各々遅延時間を設定すると、この設定値と実際に到来する支配的な音波（反射波）との差が大きくなるため、聴感的に各スピーカからの音が聴取点に同時に届くことにはならず、音の定位感や臨場感が劣化することとなる。
【０００７】
また、各スピーカから聴取点までのインパルス応答を演算して最初に到来する音波の到達時間をもとに各スピーカに入力される出力音信号に各々遅延時間を設定する場合においては、支配的な音波が反射波であるため、聴感的に各スピーカからの音が同時に届くようにはならない。
【０００８】
さらに、各スピーカから聴取点までのインパルス応答を演算し、その最大音圧値（ピーク値）をもとに各スピーカに入力される出力音信号に各々遅延時間を設定する場合においては、支配的な音波が複数あり、インパルス応答におけるピーク値がかなり遅れて到来することとなり、遅延時間の設定値と実際に到来する支配的な音波との差が大きくなるため、聴感的に各スピーカからの音が同時に届くようにはならず、音の定位感や臨場感が劣化することになる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、聴取点において、音の定位感や臨場感の向上を図る音場補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、音場補正装置は複数のスピーカにそれぞれ別個に出力音信号としてのパルス信号を出力し、各スピーカから出力される音を聴取点で採取することにより得られる擬似雑音信号に基づいて、前記スピーカから前記聴取点までのインパルス応答を演算する相関演算部と、前記インパルス応答の平均遅延時間を算出する平均遅延時間演算部と、前記平均遅延時間演算部で算出された、インパルス応答の平均遅延時間に基づいて外部からの入力音信号をそれぞれ遅延させて前記各スピーカに出力音信号として出力する遅延部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
この場合において、前記各スピーカに対応するインパルス応答の平均遅延時間を記憶する記憶部を備え、前記遅延部は、前記記憶部に記憶された前記各インパルス応答の平均遅延時間に基づいて前記各スピーカ毎に対応する前記入力音信号を遅延させるようにしてもよい。
【００１２】
また、前記遅延部は、前記各スピーカに対応するインパルス応答の平均遅延時間のうち最大値を基準として、各スピーカに対応する入力音信号を、前記平均遅延時間の最大値と各平均遅延時間との差分に相当する時間だけ遅延させるようにしてもよい。
【００１３】
さらに、前記平均遅延時間演算部はインパルス応答の平均遅延時間ａｄを（１）式により計算するようにしてもよい。
【００１４】
【数１】
2005106880.tif 000003
ここで、ｆｓは前記インパルス応答のサンプリング速度、ｔはサンプリング番号、Ｐｔは各サンプリング番号におけるインパルス応答の電力値、ｎはサンプリング番号の最大値である。
【００１５】
さらにまた、前記遅延部は、前記平均遅延時間の最大値と各平均遅延時間との差分を演算する遅延演算部と、前記制御部で算出された前記平均遅延時間の最大値と各平均遅延時間との差分を遅延設定値として記憶される遅延処理部とを備えるようにしてもよい。
【００１６】
この場合において、遅延処理部は、複数の聴取点に対応する前記各スピーカそれぞれの遅延設定値を遅延設定値群として、当該各々の聴取点に対応させて記憶されるようにしてもよい。
【００１７】
また、音響装置は前記音場補正装置と、前記入力音信号を発生させるオーディオ装置と、前記出力音信号を入力する複数のスピーカと、前記聴取点に配置され、前記スピーカから出力された音を検出するマイクとを備えるようにしてもよい。
【００１８】
この場合において、前記音響装置は車両に搭載されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、各スピーカから出力される音が聴感的にほぼ同時に聴取点に届くこととなり、音の定位感や臨場感の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は本実施形態における音響装置２０の構成を示す図である。図１に示すように、音響装置２０は音場補正装置１と、聴取点に設置されたマイク１０と、音場補正装置１から出力される出力音信号９を音として出力するスピーカ１１と、ＣＤやＭＤ等の音楽データを入力音信号８に変換し音場補正装置１に入力させるオーディオ装置１５とを備えている。オーディオ装置１５は、ＣＤやＭＤ等の音楽データ以外にもラジオやＴＶ等の音を入力音信号８に変換するものである。
【００２２】
スピーカ１１は複数のスピーカを有し、例えば車両のドア等に配置される。本実施形態では、運転席ドアスピーカ１１ａ、助手席ドアスピーカ１１ｂ、後部右側ドアスピーカ１１ｃ、後部左側ドアスピーカ１１ｄと４つのスピーカを有している。このスピーカ１１は４つに限定されるものではなく、例えば、後部座席の裏側等にスピーカを追加したり、後部ドアスピーカ１１ｃ、１１ｄを設けないようにしたりすることも可能である。
【００２３】
音場補正装置１は制御部６を備え、この制御部６に制御される、インパルス応答を演算する相関演算部２と、この演算されたインパルス応答の平均遅延時間を算出する平均遅延時間演算部３と、この算出した平均遅延時間の値を記憶する記憶部４と、インパルス応答の演算時にスピーカ１１に入力されるパルス信号１２を生成する信号生成部５と、聴取点において各スピーカから出力される音が聴感的にほぼ同時に届くように、各スピーカに対応する入力音信号８を遅延させる遅延処理部７とを備えている。この音場補正装置１は制御部６と遅延処理部７とで遅延部を構成している。
【００２４】
図２は本実施形態における遅延時間設定処理を示すフローチャートである。この遅延時間設定処理は制御部６により制御される。
【００２５】
この遅延時間設定処理が開始されると、制御部６は信号生成部５に計測開始信号を送り、この計測開始信号を受けた信号生成部５は、Ｍ系列符号を用いたパルス信号１２を生成し遅延処理部７、スピーカ１１を介して音波（音）を発生させる（ステップＳ１）。ここで、計測開始時点においては、遅延処理部７に設定される各パルス信号１２に対する遅延時間はゼロとされる。
【００２６】
次に、相関演算部２は、マイク１０で検出された擬似雑音信号１３と信号生成部５で生成されたパルス信号１２とにより相関演算を行い、車室内の音波の伝搬特性、すなわちインパルス応答を演算する（ステップＳ２）。このときの擬似雑音信号１３のサンプリング速度ｆｓは、音波の帯域を考慮して、例えば４４．１ｋＨｚ（帯域幅２０ｋＨｚ程度）となる。
【００２７】
次に、平均遅延時間演算部３は、ステップＳ２の処理で演算されたインパルス応答をもとに、インパルス応答の平均遅延時間ａｄを算出する（ステップＳ３）。この平均遅延時間ａｄ［ｓｅｃ］は（１）式により計算される。
【００２８】
【数２】
2005106880.tif 000004
ここで、ｔはサンプリング番号であり、ｆｓはサンプリング速度（周波数）であり、Ｐｔ（ｔ＝０，１，２，３・・・ｎ）は各サンプリング番号におけるインパルス応答の電力値（＝音圧）であり、ｔ＝０は擬似雑音信号１３のサンプリング開始点（パルス信号１２の開始点）であり、ｔ＝ｎは擬似雑音信号１３のサンプリング終了点である。
【００２９】
ステップＳ２の処理で演算されたインパルス応答の演算結果が、例えば図３に示すように支配的な音波が複数ある場合に、上述した（１）式で各インパルス応答の重心すなわちインパルス応答の平均遅延時間を算出し、後述する遅延処理部７で各入力音信号８を各々遅延させることで、聴感的にスピーカ１１から出力される音がほぼ同時に聞こえるようにすることができる。
【００３０】
記憶部４は、スピーカ１１ａ〜１１ｄと対応つけて、ステップＳ３の処理で算出したインパルス応答の平均遅延時間を記憶する（ステップＳ４）。例えば、図４に示すように、運転席ドアスピーカ１１ａにおけるインパルス応答の平均遅延時間は０．００８８５［ｓｅｃ］と記憶され、助手席ドアスピーカ１１ｂにおけるインパルス応答の平均遅延時間は０．００７８２［ｓｅｃ］と記憶される。
【００３１】
次に制御部６は、インパルス応答の平均遅延時間の算出処理が全スピーカに対して行われたかを判断する（ステップＳ５）。全てのスピーカについてインパルス応答の平均遅延時間の算出処理が終了していない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）は、ステップＳ１に移行し、スピーカ毎にステップＳ１〜Ｓ４の処理を行うこととなる。全てのスピーカについてインパルス応答の平均遅延時間の算出処理が終了すると（ステップＳ５；Ｙｅｓ）次の処理に移行する。
【００３２】
次に制御部６は、ユーザーにステップＳ４の処理において記憶されたインパルス応答の平均遅延時間を用いて遅延設定値を算出するか否かを判別する（ステップＳ５）。ここで遅延設定値を算出しない場合とは、例えばユーザーがマイクの配置位置を変更することで、聴取点を変更する場合や、この遅延時間設定処理中にマイクにスピーカ以外からの音が入力され、遅延時間設定処理が正しく行われていないとユーザーが感じた場合などがある。
【００３３】
ステップＳ５の判別において遅延設定値を算出しない場合（ステップＳ５；Ｎｏ）は、ステップＳ１に移行し、再度スピーカ毎にステップＳ１〜ステップＳ４の処理を行うこととなる。
【００３４】
ステップＳ５の判別において、ステップＳ４の処理において記憶されたインパルス応答の平均遅延時間を用いて遅延設定値を遅延処理部７に設定する場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）は、制御部６は、記憶部４に記憶されたインパルス応答の平均遅延時間の最大値を基準にその差分を遅延設定値として遅延処理部７に設定し（ステップＳ７）、遅延時間設定処理を終了する。
【００３５】
本実施例では、制御部６は遅延演算部として機能しており、遅延設定値は遅延演算部で演算される。図４に示すようにインパルス応答の平均遅延時間の最大値とは後部左側ドアスピーカ１１ｄの平均遅延時間は０．０１１８１［ｓｅｃ］であるので、この値を基準として、運転席ドアスピーカ１１ａの差分は
０．０１１８１−０．００８８５＝０．００２９６［ｓｅｃ］
となり、０．００２９６［ｓｅｃ］が運転席ドアスピーカ１１ａの遅延設定値として遅延処理部７に記憶、設定される。遅延処理部７は、各スピーカに対応する入力音信号８に対して、この設定された遅延設定値の時間だけ遅延させることとなる。
【００３６】
上述した遅延時間設定処理では、平均遅延時間演算部３により（１）式で各インパルス応答の重心すなわちインパルス応答の平均遅延時間を算出するという簡単な方法で、このインパルス応答の平均遅延時間をもとに聴取点における各スピーカからの音をほぼ同時に届くように各スピーカに対応する入力音信号８を遅延させることができる。このことにより、音場補正装置１は音楽等を再生する場合には、各スピーカからの音は聴取点において、聴感的にほぼ同時にとどくこととなり、音の定位感や臨場感の向上を図ることができる。
【００３７】
本実施形態ではマイク１０は１つであるが、複数のマイクを用い聴取点を複数持ち、各聴取点における各スピーカの遅延設定値を遅延処理部７に記憶、設定してもよい。例えば、運転席と助手席にマイク１０を配置し、運転席を聴取点とした時における各スピーカの遅延設定値を、聴取点と対応させた第１の遅延設定値群として遅延処理部７に記憶し、次に助手席を聴取点とした時における各スピーカの遅延設定値を、聴取点と対応させた第２の遅延設定値群として遅延処理部７に記憶し、音楽等を再生する場合には、この記憶された第１の遅延設定値群もしくは、第２の遅延設定値群を遅延処理部７から呼び出す処理をすることで、聴取点を変えても遅延時間設定処理を再度実行する必要はない。
【００３８】
この場合のフローチャートはステップＳ７の処理後に、聴取点を変更する場合は、聴取点を変更しステップＳ１〜ステップＳ７の処理を行い、変更された聴取点に対応するスピーカ毎の遅延設定値を算出し、この算出された聴取点に対応した遅延設定値郡を遅延処理部７に記憶するステップを追加することとなる。
【００３９】
また、本実施形態の音場補正装置１は車両に搭載されているが、車両以外にも室内などの反射波が発生するような場所で使用してもよい。さらに、反射波が最初に到来する音波よりも相対的に大きくなり、支配的な音波が複数発生するような場所で使用することでより効果を得られることとなる。
【００４０】
本実施形態は、あくまでも本発明の一態様にすぎず、本発明の範囲内で任意に変形可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明による音響装置の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明による遅延時間設定フローを示す図である。
【図３】車室内のインパルス応答例を示す図である。
【図４】本発明による遅延時間設定例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  音場補正装置
２  相関演算部
３  平均遅延時間演算部
４  記憶部
５  信号生成部
６  制御部（遅延演算部、遅延部）
７  遅延処理部（遅延部）
１０  マイク
１１  スピーカ
１５  オーディオ装置
２０  音響装置
【図１】
2005106880.tif 000006
【図２】
2005106880.tif 000007
【図３】
2005106880.tif 000008
【図４】
2005106880.tif 000009