(57)【要約】【課題】  マルチウェイスピーカシステムにおいて、各ドライブユニットの駆動面を揃える必要なく、スピーカユニット間の遅延時間差を改善し、ひいては音像定位を改善することができる音声信号処理装置を提供する。【解決手段】  音声信号再生システム１は、入力端子２から入力されたデジタル音声信号に対して信号処理装置３が、スピーカシステム７のインパルス応答の補正特性として、例えば逆特性を付加した後、Ｄ／Ａ変換器がアナログ信号に戻し、電力増幅器５が増幅してからスピーカシステム７に供給する。スピーカシステム７は、ＬＰＦ８が通過させた低周波数帯域を低域ドライブユニット９の駆動面９ａから低音の音波として出力すると共に、ＨＰＦ１０が通過させた高周波数帯域を高域ドライブユニット１１の駆動面１１ａから高音の音波として出力する。【選択図】  図１
2005184040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、
上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性に基づいて上記入力音声信号を処理するフィルタ手段を備え、
上記フィルタ手段により信号処理された音声出力信号を上記スピーカシステムに供給することを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項２】
上記２個以上のドライブユニットは、高域周波数を再生するドライブユニットと低域周波数を再生するドライブユニットとが同軸配置して取り付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の音声信号処理装置。
【請求項３】
上記フィルタ手段はＦＩＲフィルタにより上記インパルス応答の補正特性を実現して上記入力音声信号を処理することを特徴とする請求項１又は２記載の音声信号処理装置。
【請求項４】
周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、
予め測定あるいは計算によって求めた任意の伝送特性を有する第１のフィルタ手段と、
上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備え、
上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給することを特徴とする音声信号処理装置。
【請求項５】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性は、群遅延特性が一定である周波数特性であることを特徴とする請求項４記載の音声信号処理装置。
【請求項６】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性は、入力音声信号を複数のスピーカにより再生した場合の音像定位位置を任意の位置に制御するための特性であることを特徴とする請求項４記載の音声信号処理装置。  
【請求項７】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性は、任意の部屋のインパルス応答特性であることを特徴とする請求項４記載の音声信号処理装置。
【請求項８】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性は、電気音響変換装置のインパルス応答特性であることを特徴とする請求項４記載の音声信号処理装置。
【請求項９】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性である電気音響変換装置のインパルス応答特性は、スピーカあるいはヘッドホンシステムのインパルス応答特性であることを特徴とする請求項８記載の音声信号処理装置。
【請求項１０】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性である電気音響変換装置のインパルス応答特性は、レコード針のインパルス応答特性であることを特徴とする請求項８記載の音声信号処理装置。
【請求項１１】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性である電気音響変換装置のインパルス応答特性は、録音再生機のインパルス応答特性であることを特徴とする請求項８記載の音声信号処理装置。
【請求項１２】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性である電気音響変換装置のインパルス応答特性は、周波数特性付加装置のインパルス応答特性であることを特徴とする請求項８記載の音声信号処理装置。
【請求項１３】
上記第１のフィルタ手段が有する伝送特性である電気音響変換装置のインパルス応答特性は、音声増幅機のインパルス応答特性であることを特徴とする請求項８記載の音声信号処理装置。
【請求項１４】
上記第１のフィルタ手段は、複数種類の電気音響変換装置のインパルス応答特性のうち選択的に切り換えられたインパルス応答特性を、上記入力音声信号に付加することを特徴とする請求項４記載の音声信号処理装置。
【請求項１５】
上記第１のフィルタ手段及び第２のフィルタ手段は、ＦＩＲフィルタよりなることを特徴とする請求項４記載の音声信号処理装置。
【請求項１６】
周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムと、
上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性に基づいて上記入力音声信号を処理するフィルタ手段を備える信号処理装置とを有し、
上記信号処理装置は上記フィルタ手段により信号処理された音声出力信号を上記スピーカシステムに供給することを特徴とする音声信号再生システム。
【請求項１７】
周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムと、
予め測定あるいは計算によって求めた任意の伝送特性を有する第１のフィルタ手段と上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備える信号処理装置とを有し、
上記信号処理装置は上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給することを特徴とする音声信号再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、良好な音像定位特性を有するスピーカおよびヘッドホンシステム、および任意の位置に良好な音像を定位させる場合の音声信号処理装置及び音声信号再生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音声或いは音響信号をスピーカ装置にて再生する場合、広い周波数帯域に渡って良好な周波数特性を得ようとするためには、ドライブユニット（或いはスピーカユニット）毎に各口径に応じて良好に再生できる周波数帯域が異なることから、口径が相互に異なるウーハー、ツィータ、スーパーツィータ等の複数のドライブユニットを有するマルチウェイ・スピーカシステムが多く用いられている。
【０００３】
しかしながら、マルチウェイ・スピーカシステムでは各ドライブユニットの駆動面が揃っていないと、それぞれの再生周波数帯域の再生音の間で伝播遅延時間差が発生する。例えば、図１３に示すような、入力端子１００から供給されるアナログ音声信号の低周波数帯域を通過させるＬＰＦ１０１に接続した低域ドライブユニット１０２と、入力端子１００からのアナログ音声信号の高周波数帯域を通過させるＨＰＦ１０３に接続した高域ドライブユニット１０４よりなる２ウェイスピーカシステム１０６を例に挙げて説明する。図１３の２ウェイスピーカシステム１０６では、低域ドライブユニット１０２の駆動面（音響中心）１０２ａと高域ドライブユニット１０４の駆動面（音響中心）１０４ａが揃っていないので、再生周波数の低域と高域とで伝播遅延時間差Δtが発生する。このように各ドライブユニット１０２、１０４の駆動面１０２ａ、１０４ａが揃っていないと、再生周波数帯域によって音波の波面の位相がずれてしまい、良好な音像定位を得るためには好ましくない。
【０００４】
このため、実際のマルチウェイ・スピーカシステムにおいては、この問題を解決するため各ドライブユニットの駆動面を揃える工夫を施している場合がある。例えば、２ウェイスピーカシステム１０７では、図１４に示すように、ＨＰＦ１０３に接続した高域ドライブユニット１０４の駆動面１０４ａを、ＬＰＦ１０１に接続した低域ドライブユニット１０２の駆動面１０２ａに揃えるように、上記高域ドライブユニット１０４の取付位置を矢印Ｋで示す後方にずらしている。この場合は、伝播遅延時間差Δｔは０に近づけることができ、改善される。しかしながら、上記高域ドライブユニット１０４の取付位置を矢印Ｋで示した後方にずらすために、スピーカボックスのエンクロージャ１０８の構造が複雑になる。このため、スピーカシステム作成が高コストとなり、スピーカシステムが高価になる。また、上記高域ドライブユニット１０４、低域ドライブユニット１０２等の各ドライブユニットへの入力信号の分割フィルタの特性によるクロスオーバ周波数での位相特性の劣化などの問題があった。
【０００５】
また、図１５に別のマルチウェイ・スピーカシステムの例を示す。このスピーカシステム１０９に於いては、高域周波数を駆動するドライブユニット１０４と、低域周波数を駆動するドライブユニット１０２とが、その駆動軸が揃うように同軸に配置され、高域ユニット１０４は、この例では支柱１０４ｂによりエンクロージャ（スピーカボックス）１０８に固定されている。この様な同軸配置のマルチウェイ・スピーカシステ１０９ムに於いては、構造上高域ユニット１０４が低域ユニット１０２の前面に配置されるため、高域ユニット１０４と、低域ユニット１０２の音波の駆動面がずれ、伝播遅延時間差Δｔが発生する。このため再生周波数帯域によって必ず音波の波面の位相がずれてしまい、良好な音像定位を得るためには好ましくない。
【０００６】
次に、例えば２個のスピーカで、任意の音像定位を実現するシステムについて説明する。映画などの映像に伴う音声は、多チャンネル音声信号が多く用いられており、映像が表示されるスクリーンやディスプレイの両側およびセンターに置かれたスピーカ、およびリスナの後方または両横に置かれたスピーカなどによって再生されることを想定して記録されている。しかし、スピーカレイアウトの制約があり、多チャンネルの音声を再生する多数のスピーカをリスニングルームに設置できるリスナは限られるという問題がある。そこで、少ないスピーカ、例えば２個のスピーカで、多チャンネルの入力音声信号による多数の音像を、リスナの周りの任意の位置に定位させることが考えられている。
【０００７】
この２つのスピーカを用いて多くの仮想スピーカ音源を構成する例を図１６及び図１７を参照して説明する。図１６に示すスピーカ装置１１０には、入力端子１１１からアナログオーディオ信号が供給される。アナログオーディオ信号は、Ａ／Ｄコンバータ回路１１２にてデジタルオーディオ信号とされてから、信号処理装置１１３に供給される。信号処理装置１１３では、Ｌｃｈ用のオーディオ信号とＲｃｈ用のオーディオ信号について図１７を参照して後述する原理に基づいて処理し、処理出力をＤ／Ａコンバータ１１４Ｌ及びＤ／Ａコンバータ１１４Ｒでアナログオーディオ信号に変換したのち、増幅器１１５Ｌ及び増幅器１１５Ｒにて増幅してから、スピーカ１１６Ｌ及びスピーカ１１６Ｒに供給する。これにより、スピーカ１１６Ｌ及びスピーカ１１６Ｒから音波が出力される。
【０００８】
次に、スピーカ装置１１０の原理について図１７を参照して説明する。音源ＳＬ及び音源ＳＲを用いて仮想的に音源ＳＯを再現するには、音源ＳＬから聴取者Ｍの左耳ＹＬ、右耳ＹＲに至る音声信号の伝達関数をそれぞれＨＬＬ，ＨＬＲとし、音源ＳＲから聴取者Ｍの左耳ＹＬ、右耳ＹＲに至る音声信号の伝達関数をそれぞれＨＲＬ，ＨＲＲとし、音源ＳＯから聴取者Ｍの左耳ＹＬ、右耳ＹＲに至る音声信号の伝達関数をそれぞれＨＯＬ，ＨＯＲとすると、音源ＳＬと音源ＳＯの伝達関係は、下記に示す式（１）のように表され、音源ＳＲと音源ＳＯの伝達関係は下記に示す式（２）のように表される。
ＳＬ＝｛（ＨＯＬ×ＨＲＲ−ＨＯＲ×ＨＲＬ）／（ＨＬＬ×ＨＲＲ−ＨＬＲ×ＨＲＬ）｝×ＳＯ ・・・・（１） 
ＳＲ＝｛（ＨＯＲ×ＨＬＬ−ＨＯＬ×ＨＬＲ）／（ＨＬＬ×ＨＲＲ−ＨＬＲ×ＨＲＬ）｝×ＳＯ ・・・・（２） 
したがって、音源ＳＯの音声信号Ｓａｏを式（１）の伝達関数部分を実現するフィルタを通して左耳用合成音声信号Ｓｂｌを得るとともに、音声信号Ｓａｏを式（２）の伝達関数部分を実現するフィルタを通して右耳用合成音声信号Ｓｂｒを得、これら左耳用及び右耳用の合成音声信号Ｓｂｌ，Ｓｂｒによって音源ＳＬ，ＳＲの位置に配された２つのスピーカを駆動することにより、あたかも音源ＳＯの位置から音声信号Ｓａｏが発生しているかのような仮想音源を定位させることができる。
【０００９】
さらに多数の仮想音源に対しては、上述の処理を仮想音源の数だけ設けるようにすればよい。この方法により、少ないスピーカ音源から多くの仮想スピーカ音源を構成することができるので、実スピーカの数を減らすことができる。
【００１０】
しかしながら、この様な方法を用いる場合、再生するスピーカの特性によって効果が異なるという問題がある。すなわち、式（１）、（２）に示した伝達関数で所望の特性が得られるのは、再生するスピーカの特性が伝達関数Ｈ＝１の場合であり、一般的なスピーカにおける再生においては、そのスピーカの特性が付加される為特性のずれを発生することになる。この結果、音質や定位する音像の質が劣化するという問題があった。
【００１１】
また、本件出願人は、特開平９−２１５０８４号公報にて、受聴者の耳の近傍に、耳とは非接触の状態でスピーカを配置し、このスピーカにユーザの耳との間の伝達特性の逆特性を付加した音声信号を与え、耳とは非接触でありながら再生音声の周波数特性が上記伝達特性の影響を受けずにフラットになるようにした音響再生装置を開示した。
【００１２】
【特許文献１】特開平９−２１５０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上述べたように、マルチウェイ・スピーカシステムでは各ドライブユニットの駆動面がそろっていないと、それぞれの再生周波数帯域に伝播遅延時間差が発生し、波面の位相がずれるため、良好な音像定位の妨げになるという問題があった。
【００１４】
また、この問題を回避するために各ドライブユニットの駆動面をずらして取り付け、機械的に位相をそろえる方法をとった場合でも、スピーカユニットの複雑な取り付け構造によるコストアップや各スピーカユニットに対する帯域制限フィルタによりクロスオーバ周波数での位相特性が乱れ、音質、音像定位に悪影響を与えるという問題があった。また、２個のスピーカを使ってスピーカ外の任意の位置に音像を定位させるシステムにおいては、再生スピーカの特性の差によって音像定位の質が劣化するという問題があった。
【００１５】
また、上記特許文献１に記載されている音響再生装置は、ヘッドホン装置のように、受聴者個人のみが使用する音響装置において、スピーカ部分を直接受聴者の耳に装着しないようにし、受聴者の耳への伝達特性の逆特性を付加してスピーカ部分に音声信号を供給しているものの、マルチウェイ・スピーカシステムにおけるクロスオーバ周波数での位相特性への影響については何ら開示されていない。
【００１６】
本発明に係る音声信号処理装置は、マルチウェイ・スピーカシステムにおいて、各ドライブユニットの駆動面を揃える必要なく、スピーカユニット間の遅延時間差を改善し、ひいては音像定位を改善することのできる音声信号処理装置及び音声信号再生システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る音声信号処理装置は、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性に基づいて上記入力音声信号を処理するフィルタ手段を備え、上記フィルタ手段により信号処理された音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００１８】
フィルタ手段は、スピーカシステムのインパルス応答の補正特性、例えばインパルス応答の逆特性に基づいて入力音声信号を処理する。
【００１９】
本発明に係る音声信号処理装置は、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性に基づいて上記入力音声信号を処理するＦＩＲフィルタよりなるフィルタ手段を備え、上記ＦＩＲフィルタよりなるフィルタ手段により信号処理された音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００２０】
ＦＩＲフィルタよりなるフィルタ手段は、スピーカシステムのインパルス応答の補正特性、例えばインパルス応答の逆特性に基づいて入力音声信号を処理する。
【００２１】
本発明に係る音声信号処理装置は、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、予め測定あるいは計算によって求めた任意の伝送特性を有する第１のフィルタ手段と、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備え、上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００２２】
第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた任意の伝送特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加する。
【００２３】
本発明に係る音声信号処理装置は、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、予め測定あるいは計算によって求めた群遅延特性が一定である周波数特性を有する第１のフィルタ手段と、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備え、上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００２４】
第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた群遅延特性が一定である周波数特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加する。
【００２５】
本発明に係る音声信号処理装置は、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、予め測定あるいは計算によって求めた、入力音声信号を複数のスピーカにより再生した場合の音像定位位置を任意の位置に制御するための特性を有する第１のフィルタ手段と、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備え、上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００２６】
第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた、入力音声信号を複数のスピーカにより再生した場合の音像定位位置を任意の位置に制御するための特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加する。
【００２７】
本発明に係る音声信号処理装置は、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、予め測定あるいは計算によって求めた、任意の部屋のインパルス応答特性を有する第１のフィルタ手段と、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備え、上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００２８】
第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた、任意の部屋のインパルス応答特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加する。
【００２９】
本発明に係る音声信号処理装置は、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムに音声信号を供給する音声信号処理装置において、予め測定あるいは計算によって求めた、電気音響変換装置のインパルス応答特性を有する第１のフィルタ手段と、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備え、上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００３０】
第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた、電気音響変換装置のインパルス応答特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加する。
【００３１】
従って本発明によれば、再生周波数帯域に伝播遅延時間差が発生せず、波面の位相がずれないため、良好な音像定位を得ることができる。また、付加する任意の伝送特性を特性の劣化なく再生することが可能となる。また、付加する群遅延特性が一定である任意の周波数特性を有するフィルタを特性の劣化なく再生することが可能となる。また、付加する入力音声信号を複数のスピーカにより再生した場合の音像定位位置を任意の位置に制御するフィルタを特性の劣化なく再生することが可能となり良好な音像定位特性を得ることができる。また、付加する任意の部屋のインパルス応答を特性の劣化なく再生することが可能となり測定したものと等価の部屋のインパルス応答を再生することが可能となる。また、付加する電気音響変換装置のインパルス応答を特性の劣化なく再生することが可能となり電気音響変換装置と等価な再生音を再現することが可能となる。
【００３２】
本発明に係る音声信号再生システムは、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムと、上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性に基づいて上記入力音声信号を処理するフィルタ手段を備える信号処理装置とを有し、上記信号処理装置は上記フィルタ手段により信号処理された音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【００３３】
本発明に係る音声信号再生システムは、上記課題を解決するために、周波数帯域によって分けられた少なくとも２個以上のドライブユニットを有するスピーカシステムと、予め測定あるいは計算によって求めた任意の伝送特性を有する第１のフィルタ手段と上記スピーカシステムの上記２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために上記スピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備える信号処理装置とを有し、上記信号処理装置は上記第２のフィルタ手段からの音声出力信号を上記スピーカシステムに供給する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の音声信号処理装置によれば、フィルタ手段は、スピーカシステムのインパルス応答の補正特性、例えばインパルス応答の逆特性に基づいて入力音声信号を処理するので、スピーカシステムの再生周波数帯域に伝播遅延時間差が発生せず、波面の位相がずれないため、良好な音像定位を得ることができる。
【００３５】
本発明の音声信号処理装置によれば、第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた任意の伝送特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加するので、再生周波数帯域に伝播遅延時間差が発生せず、波面の位相がずれないため、良好な音像定位を得ることができる。また、付加する任意の伝送特性を特性の劣化なく再生することが可能となる。
【００３６】
本発明の音声信号処理装置によれば、第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた群遅延特性が一定である周波数特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加するので、付加する群遅延特性が一定である任意の周波数特性を有するフィルタを特性の劣化なく再生することが可能となる。
【００３７】
本発明の音声信号処理装置によれば、第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた、入力音声信号を複数のスピーカにより再生した場合の音像定位位置を任意の位置に制御するための特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加するので、付加する入力音声信号を複数のスピーカにより再生した場合の音像定位位置を任意の位置に制御するフィルタを特性の劣化なく再生することが可能となり良好な音像定位特性を得ることができる。
【００３８】
本発明の音声信号処理装置によれば、第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた、任意の部屋のインパルス応答特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加するので、付加する任意の部屋のインパルス応答を特性の劣化なく再生することが可能となり測定したものと等価の部屋のインパルス応答を再生することが可能となる。
【００３９】
本発明の音声信号処理装置によれば、第１のフィルタ手段は予め測定あるいは計算によって求めた、電気音響変換装置のインパルス応答特性を入力音声信号に付加し、第２のフィルタ手段は上記第１のフィルタ手段の出力信号にスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を付加するので、付加する電気音響変換装置のインパルス応答を特性の劣化なく再生することが可能となり、例えば名器といわれたり、入手が困難となったような電気音響変換装置と等価な再生音を再現することが可能となる。
【００４０】
本発明に係る音声信号再生システムによれば、スピーカシステムの２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するために、スピーカシステムのインパルス応答の補正特性に基づいて入力音声信号を処理するフィルタ手段を備える信号処理装置とを有してなるので、スピーカシステムの再生周波数帯域に伝播遅延時間差が発生せず、波面の位相がずれないため、良好な音像定位を得ることができる。
【００４１】
本発明に係る音声信号再生システムによれば、予め測定あるいは計算によって求めた任意の伝送特性を有する第１のフィルタ手段とスピーカシステムの２個以上のドライブユニットの各駆動面から放射される各音波の位相のずれを補正するためにスピーカシステムのインパルス応答の補正特性を有する第２のフィルタ手段とを備える信号処理装置とを有してなるので、付加する任意の伝送特性を特性の劣化なく再生することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明を実施するためのいくつかの最良の形態を説明する。第１の実施の形態は、図１に示すような音声信号再生システム１である。この音声信号再生システム１にあっては、入力信号としてデジタル音声信号を想定して説明するが、アナログ音声信号の場合も、Ａ／Ｄ変換処理を最初に行うことにより、まったく同様に扱える。
【００４３】
図１において、この音声信号再生システム１は、入力端子２から入力されたデジタル音声信号に後述する特性を付加する信号処理装置３と、信号処理装置３からの処理出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器４と、Ｄ／Ａ変換器４からのアナログ信号を増幅する電力増幅器５と、ＬＰＦ８に接続した低域ドライブユニット９と、ＨＰＦ１０に接続した高域ドライブユニット１１よりなる２ウェイスピーカシステム７を備えてなる。
【００４４】
２ウェイスピーカシステム７は、上記図１３に示した２ウェイスピーカシステム１０６と同様に低域ドライブユニット９の駆動面９ａと高域ドライブユニット１１の駆動面１１ａが揃っておらず、再生周波数の低域と高域とで伝播遅延時間差Δtが発生してしまう、音波の位相差が生じてしまうスピーカである。
【００４５】
このような構成の音声信号再生システム１は、入力端子２から入力されたデジタル音声信号に対して信号処理装置３が、スピーカシステム７のインパルス応答の補正特性として、例えば逆特性を付加した後、Ｄ／Ａ変換器がアナログ信号に戻し、電力増幅器５が増幅してからスピーカシステム７に供給する。スピーカシステム７は、ＬＰＦ８が通過させた低周波数帯域を低域ドライブユニット９の駆動面９ａから低音の音波として出力すると共に、ＨＰＦ１０が通過させた高周波数帯域を高域ドライブユニット１１の駆動面１１ａから高音の音波として出力する。
【００４６】
付加される補正特性は、高域ドライブユニット１１と低域ドライブユニット９の両方が同時にドライブされた場合のスピーカシステム７の総合インパルス応答を事前に測定し、演算により求められその逆特性を用いる。
【００４７】
例えば、図１のスピーカシステム７が図２（ａ）のインパルス応答と、その周波数領域での表現である図２（ｂ）の周波数特性を有しているとする。図２（ａ）のインパルス応答の逆特性を算出すると、図３（ａ）のインパルス応答（逆インパルス応答）が得られる。この場合の図３（ｂ）は振幅周波数特性である。
【００４８】
インパルス応答の逆特性の算出は以下のような原理に基づいて行われる。図４（ａ）に示すインパルスＩＰを関数Ａに入力するとインパルス応答ＲＩが得られる。このインパルス応答ＲＩを図４（ｂ）のようにインパルスＩＰに戻す伝達関数を逆関数Ａ−１とする。この逆関数Ａ−１に図４（ｃ）のようにインパルスＩＰを入力すると、逆インパルス応答ＩＲＩが得られる。ただし、低音域においては、低域ドライブユニット９の再生能力、例えば非線形歪み特性や許容入力レベルなどの制約に基づいてロールオフさせている。
【００４９】
このインパルス応答の逆特性（逆インパルス応答）ＩＲＩを信号処理装置３においてデジタルフィルタにより実現する。この逆インパルス応答を、関数Ａを持つスピーカシステム７に入力すれば、インパルスＩＰが得られることになる。これにより、同じ測定点でスピーカの特性を図った場合、図５（ｂ）に示すような平坦な振幅周波数特性と、図５（ａ）に示すインパルスに近いインパルス応答特性を得ることができる。
【００５０】
次に、上記インパルス応答の逆特性を実現する音声信号再生システム１の信号処理装置３について説明する。具体的に、信号処理装置３は、上記インパルス応答の逆特性を例えば図６に示すようなデジタルフィルタ２０を用いて実現する。
【００５１】
図６に示すデジタルフィルタ２０において、デジタルオーディオ信号ＳＤは入力端子２１を通じて複数の遅延回路２２〜２２に直列に供給されるとともに、端子２１および遅延回路２２ 〜２２から得られる信号が乗算回路２３〜２３に供給され、その乗算出力が加算回路２４〜２４を通じて出力端子２５に取り出される。この場合、遅延回路２２〜２２は、デジタルオーディオ信号ＳＤに、その１サンプリング期間（１単位期間）τの遅延を与えるものであり、乗算回路２３〜２３は、上記インパルス応答の逆特性を係数として有するものである。
【００５２】
上記図１４に示したような低域ドライブユニット１０２の駆動面１０２ａと高域ドライブユニット１０４の駆動面１０４ａが揃った理想的な２ウェイスピーカシステム１０７では、個々のドライブユニット自体が持つインパルス応答の時間的な広がりを無視するとき、上記位相のずれは生じないはずであるので、インパルスを入力すれば、図２（ａ）のように時間的な広がりを持つインパルス応答ではなく、そのままインパルスが出てくるはずである。
【００５３】
このことは、図１に示したマルチウェイ・スピーカシステム７にあっても、インパルスを入れてインパルスが出るのであれば、低域ドライブユニット９の駆動面９ａと高域ドライブユニット１１の駆動面１１ａが揃っているのと等価となることを示す。
【００５４】
したがって、マルチウェイ・スピーカシステム７でも、複数のスピーカ・ドライブユニットによる伝送遅延時間の差による伝送特性の劣化が改善され実質的に各ユニットの同位相性が確保されたことになる。このため、上記図６に示したデジタルフィルタ２０を信号処理装置３によって構成する音声信号再生システム１からなる系に音声信号を入力することにより、良好な音像定位および音質を有するスピーカ再生システムを得ることが可能となる。
【００５５】
なお、この実施の形態においては、説明の都合上、ＬＰＦ８およびＨＰＦ１０を備えたマルチウェイ・スピーカシステムとしたが、各ドライブユニットの再生周波数特性によっては、いずれか一方あるいは両方のフィルタを省略することができ、その場合においても本発明を適用することができる。
【００５６】
次に、第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、システム構成が上記図１に示したのと同様の音声信号再生システム３０である。この音声信号再生システム３０が第１の実施の形態の音声信号再生システム１と異ならせるのは、信号処理装置３１内部での信号処理である。信号処理装置３１で行われる信号処理は、図７に示すように、予め測定あるいは、計算によって求めた任意の伝送特性を有するフィルタ部３３と、マルチウェイ・スピーカシステムのインパルス応答の逆特性を実現するフィルタ部３４からなる。入力端子３２から入力されたデジタル音声信号ＳＤにフィルタ部３３が計算によって求めた任意の伝送特性を付加し、フィルタ部３４がインパルス応答の逆特性を付加する。具体的には、図８に示すようにフィルタ部３３はイコライザ部として機能し、デジタル音声信号ＳＤにユーザが任意に設定した周波数特性を付加する。また、フィルタ部３４は上記第１の実施の形態で説明したマルチウェイ・スピーカシステム７の逆特性をフィルタ部３３の出力デジタル音声信号に付加する。
【００５７】
フィルタ部３３が行うイコライザ機能について説明する。フィルタ部３３は、イコライザ処理、例えば図９（ａ）に示すような周波数１ｋＨｚ付近でピークとなる振幅周波数特性を付加する処理を行うにあたって群遅延特性が一定となるような周波数特性をデジタル音声信号ＳＤに付加する。
【００５８】
群遅延特性が一定ということは、周波数帯域によって遅延時間が変わらず、よって位相関係が周波数帯域によって崩れないことを意味する。群遅延特性が一定であるフィルタとは、例えばタップ数が奇数であるＦＩＲフィルタの場合には、（タップ数＋１）／２番目の乗算回路を中心にして各乗算係数が左右対称となる。もちろん、タップ数が偶数の場合でも、左右対称となる。タップ数2tのＦＩＲフィルタでは、tタップに相当する群遅延時間を持つことになる。このような群遅延特性が一定であるフィルタは、上記図６に示すようなＦＩＲフィルタを用いて実現することが可能である。
【００５９】
フィルタ部３４が行うマルチウェイ・スピーカシステムの逆特性は既に説明した通りであり上記図６に示したＦＩＲフィルタ２０により、上記逆特性を入力信号に付加し、図９（ｂ）に示すようなインパルス応答を実現している。このため、マルチウェイ・スピーカシステム７固有の特性をほとんど無視することができる。
【００６０】
この結果、第２の実施の形態の音声信号再生システム３０は、信号処理装置３１にて、図７、図８に示す処理を機能させることにより、スピーカ出力におけるインパルス応答をマルチウェイ・スピーカシステム固有のインパルス応答を排除し、トータルとして群遅延特性一定のみの出力とすることができる。これにより、任意の周波数特性を付加した場合も特定の周波数だけ位相がずれることがなくなり、音質と、音像定位の両面で優れたマルチウェイ・スピーカシステムを得ることが可能となる。
【００６１】
次に、第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は、２個のスピーカを用いて仮想スピーカ音源を構成し、音像を任意の位置に定位させる、図１０に示す構成の音声信号再生システム４０である。上記図１７に示したように音源ＳＬ及び音源ＳＲを用いて仮想的に音源ＳＯを再現するときに、左右のスピーカシステムにおける固有のインパルス応答を排除し、良好な音声定位特性を得るシステムである。
【００６２】
このため、音声信号再生システム４０は、入力端子４１Ｌから入力されたＬｃｈ用のオーディオ信号及び入力端子４１Ｒから入力されたＲｃｈ用のオーディオ信号に、音像を任意の位置に定位させると共に２台のスピーカシステムの影響を無視させる処理を施す信号処理装置４２と、信号処理装置４２からのＬｃｈ用処理出力及びＲｃｈ用処理出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器４３Ｌ及びＤ／Ａ変換器４３Ｒと、Ｄ／Ａ変換器４３Ｌ及びＤ／Ａ変換器４３Ｒからのアナログ信号を増幅する増幅器４４Ｌ及び増幅器４４Ｒと、増幅器４４Ｌ及び増幅器４４Ｒからの増幅出力を音波に変換するマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ及び４５Ｒを備えている。                  
信号処理装置４２は、音像を任意の位置に定位させるために、図１１に示すように、フィルタ４７ａ、４７ｂ、４７ｃ及び４７ｄからなるフィルタ部４７を有する。フィルタ部４７は、フィルタ４７ａ、４７ｂ、４７ｃ及び４７ｄにより、２個のスピーカを使って音像を任意の位置に定位させる特性を持つ音像定位フィルタを構成する。フィルタ４７ａ、４７ｂは、上記（１）、（２）式の伝達関数部分と同様の伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答を入力端子４１Ｌからのデジタル信号ＳＬに畳み込む。フィルタ４７ｃ、４７ｄは、上記（１）、（２）式の伝達関数部分と同様の伝達関数を時間軸に変換したインパルス応答を入力端子４１Ｒからのデジタル信号ＳＲに畳み込む。加算器４８Ｌは、フィルタ４７ａのフィルタ出力とフィルタ４７ｃのフィルタ出力を加算する。加算器４８Ｒは、フィルタ４７ｂのフィルタ出力とフィルタ４７ｄのフィルタ出力を加算する。
【００６３】
加算器４８Ｌは、
ＨＯＬ×ＳＯ＝ＨＬＬ×ＳＬ＋ＨＲＬ×ＳＲ・・・（３）
に相当する加算出力を算出することになる。
【００６４】
加算器４８Ｒは、
ＨＯＲ×ＳＯ＝ＨＬＲ×ＳＬ＋ＨＲＲ×ＳＲ・・・（４）
に相当する加算出力を算出することになる。
【００６５】
上記（３）式×ＨＲＲ−（４）式×ＨＲＬは、
（ＨＯＬ×ＨＲＲ−ＨＯＲ×ＨＲＬ）ＳＯ＝（ＨＬＬ×ＨＲＲ−ＨＬＲ×ＨＲＬ）ＳＬとなり、これを変形すると上記（１）式となる。
上記（４）式×ＨＬＬ−（３）式×ＨＬＲは、
（ＨＯＲ×ＨＬＬ−ＨＯＲ×ＨＬＲ）ＳＯ＝（ＨＬＬ×ＨＲＲ−ＨＬＲ×ＨＲＬ）ＳＲとなり、これを変形すると上記（２）式となる。
【００６６】
したがって、音源ＳＯの音声信号Ｓａｏは、加算器４８Ｌの系を通して左耳用合成音声信号と、加算器４８Ｒの系を通して右耳用合成音声信号になる。つまり、音源ＳＬ，ＳＲの位置に配された２つのスピーカを駆動することにより、あたかも音源ＳＯの位置から音声信号Ｓａｏが発生しているかのような仮想音源を定位させることができる。
【００６７】
さらに、この信号処理装置４２では、上記左耳用合成音声信号をマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌの逆特性を付加するフィルタ４９Ｌに通し、上記右耳用合成音声信号をマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｒの逆特性を付加するフィルタ４９Ｒに通す。
【００６８】
スピーカ逆特性については、上記第１及び第２の実施の形態にて説明した通りである。したがって、実現した音像定位フィルタの出力をスピーカ逆特性をとおしてマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ、４５Ｒに供給することにより、スピーカ特性の影響が無視できるようになり、良好な音像定位特性を得ることが可能となる。
【００６９】
なお、フィルタ部では、２個のスピーカを用い、音像を任意の位置に定位させる特性もつ音像定位フィルタを構成したが、音源の数が１個あるいは３個以上の場合も同様に処理できる。各音像定位フィルタは上記図６に示すようなＦＩＲフィルタを用いて構成できる。
【００７０】
次に、第４の実施の形態について説明する。この第４の実施の形態は、システム構成が上記図１０に示したのと同様の音声信号再生システム５１である。この音声信号再生システム５１が上記第３の実施の形態の音声信号再生システム４０と異ならせるのは、信号処理装置５２内部での信号処理の一部である。信号処理装置５２の概略構成は、上記図１１と同様になるが、フィルタ部５３が測定あるいは計算によって求めたホールや任意の部屋のインパルス応答をＦＩＲフィルタで処理するという点が相違する。フィルタ部５３のフィルタ５３ａ、５３ｂが左側音源からリスナの左耳、右耳までの伝達関数を、上記測定あるいは計算によって求めたホールや任意の部屋のインパルス応答によって再現し、デジタル信号に畳み込む。また、フィルタ５３ｃ、フィルタ５３ｄは、右側音源からリスナの左耳、右耳までの伝達関数を、上記測定あるいは計算によって求めたホールや任意の部屋のインパルス応答によって再現し、デジタル信号に畳み込む。加算器５４Ｌは、フィルタ５３ａのフィルタ出力とフィルタ５３ｃのフィルタ出力を加算する。加算器５４Ｒは、フィルタ５３ｂのフィルタ出力とフィルタ５３ｄのフィルタ出力を加算する。このようにして、信号処理装置５２は、ホールや任意の部屋などの異なる環境下の音場特性を持つ音を再現することが可能となる。しかし、このままではこの音にさらに再生マルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ、４５Ｒの音が付加され、正しい音場再現が難しくなるので、信号処理装置５２はさらに、加算器５４Ｌの加算出力及び加算器５４Ｒの加算出力を、マルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌの逆特性を付加するフィルタ４９Ｌ及びマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｒの逆特性を付加するフィルタ４９Ｒに通している。
【００７１】
スピーカ逆特性については、上記第１及び第２の実施の形態にて説明した通りである。したがって、実現した音場フィルタをスピーカ逆特性を通して、マルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ，４５Ｒに供給することにより、スピーカ特性の影響が無視できるようになり、音場を測定した環境に近い良好な音場特性を得ることが可能となる。
【００７２】
次に、第５の実施の形態について説明する。この第５の実施の形態は、システム構成が上記図１に示したのと同様の音声信号再生システム６０である。この音声信号再生システム６０が第１及び第２の実施の形態の音声信号再生システム１及び３０と異ならせるのは、信号処理装置６１内部での信号処理である。
【００７３】
信号処理装置６１で行われる信号処理は、上記図７に示すように、予め測定あるいは、計算によって求めた任意の伝送特性を有するフィルタ部３３と、スピーカのインパルス応答の逆特性を実現するフィルタ部３４からなる。さらに詳細には、上記図８と同様に、フィルタ部３３はイコライザ部として機能し、デジタル音声信号にユーザが任意に設定した周波数特性を付加する。また、フィルタ部３４は上記第１の実施の形態で説明したマルチウェイ・スピーカシステム７の逆特性をフィルタ部３３の出力デジタル音声信号に付加する。
【００７４】
ただし、フィルタ部３３は、測定あるいは計算によって求めた他のスピーカのインパルス応答を上記図６に示したようなＦＩＲフィルタで構成する。所謂名器といわれるようなスピーカのインパルス応答をフィルタ部３３のＦＩＲフィルタにより実現する。そして、実現したスピーカ・インパルス応答を付加した音声信号をマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌの逆特性を付加するフィルタ４９Ｌ及びマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｒの逆特性を付加するフィルタ４９Ｒに通して、マルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ，４５Ｒに供給することにより、スピーカ特性の影響が無視できるようになり、他のいわゆる名器といわれるようなスピーカ特性をきわめて忠実に再現することができるようになる。
【００７５】
次に、第６の実施の形態について説明する。この第６の実施の形態も、システム構成が上記図１に示したのと同様の音声信号再生システム７０である。この音声信号再生システム７０が第１、第２及び第５の実施の形態の音声信号再生システム１、３０及び６０と異ならせるのは、信号処理装置７１内部での信号処理である。
【００７６】
信号処理装置７１で行われる信号処理も、上記図７に示したように、予め測定あるいは、計算によって求めた任意の伝送特性を有するフィルタ部３３と、スピーカのインパルス応答の逆特性を実現するフィルタ部３４からなる。さらに詳細には、上記図８と同様に、フィルタ部３３はイコライザ部として機能し、デジタル音声信号にユーザが任意に設定した周波数特性を付加する。また、フィルタ部３４は上記第１の実施の形態で説明したマルチウェイ・スピーカシステム７の逆特性をフィルタ部３３の出力デジタル音声信号に付加する。
【００７７】
ただし、フィルタ部３３は、測定あるいは計算によって求めたレコード針のインパルス応答をＦＩＲフィルタで構成する。所謂名器といわれるようなレコード針や現在では入手が困難なレコード針のインパルス応答をフィルタ部３３のＦＩＲフィルタにより実現する。そして、実現したレコード針のインパルス応答を付加した音声信号をマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌの逆特性を付加するフィルタ４９Ｌ及びマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｒの逆特性を付加するフィルタ４９Ｒに通して、マルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ，４５Ｒに供給することにより、スピーカ特性の影響が無視できるようになり、レコード針本来の特性をきわめて忠実に再現して聞くことができるようになる。
【００７８】
次に、第７の実施の形態について説明する。この第７の実施の形態も、システム構成が上記図１に示したのと同様の音声信号再生システム８０である。この音声信号再生システム８０が第１、第２、第５及び第６の実施の形態の音声信号再生システム１、３０、６０及び７０と異ならせるのは、信号処理装置８１内部での信号処理である。
【００７９】
信号処理装置８１で行われる信号処理も、上記図７に示したように、予め測定あるいは、計算によって求めた任意の伝送特性を有するフィルタ部３３と、スピーカのインパルス応答の逆特性を実現するフィルタ部３４からなる。さらに詳細には、上記図８と同様に、フィルタ部３３はイコライザ部として機能し、デジタル音声信号にユーザが任意に設定した周波数特性を付加する。また、フィルタ部３４は上記第１の実施の形態で説明したマルチウェイ・スピーカシステム７の逆特性をフィルタ部３３の出力デジタル音声信号に付加する。
【００８０】
ただし、フィルタ部３３は、測定あるいは計算によって求めた録音再生機のインパルス応答をＦＩＲフィルタで構成する。録音再生機は、レコードプレーヤ、テープレコーダ、ＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤ等である。いわゆる名器といわれるものや、現在では入手が困難である録音再生機でもよい。インパルス応答をフィルタ部３３のＦＩＲフィルタにより実現する。そして、実現した録音再生機のインパルス応答を付加した音声信号をマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌの逆特性を付加するフィルタ４９Ｌ及びマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｒの逆特性を付加するフィルタ４９Ｒに通して、マルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ，４５Ｒに供給することにより、スピーカ特性の影響が無視できるようになり、録音再生機本来の特性をきわめて忠実に再現して聞くことができるようになる。
【００８１】
次に、第８の実施の形態について説明する。この第８の実施の形態もシステム構成が上記図１に示したのと同様の音声信号再生システム９０である。この音声信号再生システム９０が第１、第２、第５、第６及び第７の実施の形態の音声信号再生システム１、３０、６０、７０及び８０と異ならせるのは、信号処理装置９１内部での信号処理である。
【００８２】
信号処理装置９１で行われる信号処理も、上記図７に示した通りであり、詳細には上記図８と同様である。ただし、フィルタ部３３は、測定あるいは計算によって求めた増幅機アンプ）のインパルス応答をＦＩＲフィルタで構成する。いわゆる名器といわれるものや、現在では入手が困難であるアンプでもよい。そのようなアンプのインパルス応答をフィルタ部３３のＦＩＲフィルタにより実現する。そして、実現したアンプのインパルス応答を付加した音声信号をマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌの逆特性を付加するフィルタ４９Ｌ及びマルチウェイ・スピーカシステム４５Ｒの逆特性を付加するフィルタ４９Ｒに通して、マルチウェイ・スピーカシステム４５Ｌ，４５Ｒに供給することにより、スピーカ特性の影響が無視できるようになり、増幅機本来の特性をきわめて忠実に再現して聞くことができるようになる。
【００８３】
次に、第９の実施の形態について説明する。この第９の実施の形態は、測定あるいは計算によって求めた複数の電気音響変換器のインパルス応答をＦＩＲフィルタで実現すると共に、インパルス応答を決定するフィルタの係数を可変できるように構成し、ユーザの選択により、あるいは上記係数を書き換えて、複数の電気音響変換器の特性を選択的に、かつ可変にして再現する音声信号再生システムである。電気音響変換器は、スピーカ及びヘッドホンシステムや、レコード針、録音再生機、周波数特性付装置、増幅機等である。
【００８４】
図１２に示すように、音声信号再生システム１２０は、入力端子１２１から入力されたデジタル音声信号に後述する特性を付加する信号処理装置１２２と、信号処理装置１２２からの処理出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１２３と、Ｄ／Ａ変換器１２３からのアナログ信号を増幅する電力増幅器１２４と、ＬＰＦ８に接続した低域ドライブユニット９と、ＨＰＦ１０に接続した高域ドライブユニット１１よりなる２ウェイスピーカシステム７を備えてなる。
【００８５】
さらに、音声信号再生システム１２０は、複数の電気音響変換機器のインパルス応答の特性を記憶すると共にインパルス応答特性書き換えのワークエリアとなる記憶装置１２５と、記憶装置１２５に記憶されている上記インパルス応答を選択すると共に書き換えるための制御を行う制御装置１２６と、制御装置１２６を介してユーザの好み等により上記インパルス応答による特性を選択するための特性選択手段１２７を備える。
【００８６】
信号処理装置１２２で行われる信号処理も、上記図７に示したように、予め測定あるいは、計算によって求めた任意の伝送特性を有するフィルタ部３３と、スピーカのインパルス応答の逆特性を実現するフィルタ部３４からなる。さらに詳細には、上記図８と同様に、フィルタ部３３はイコライザ部として機能し、デジタル音声信号にユーザが任意に設定した周波数特性を付加する。また、フィルタ部３４は上記第１の実施の形態で説明したマルチウェイ・スピーカシステム７の逆特性をフィルタ部３３の出力デジタル音声信号に付加する。
【００８７】
ただし、フィルタ部３３では、測定あるいは計算によって求めた複数の電気音響変換器のインパルス応答をＦＩＲフィルタで構成する。このフィルタで用いる複数の電気音響変換器のインパルス応答は、制御装置１２６からの制御により自由に可変できるようにされている。記憶装置１２５には、複数のインパルス応答データが記憶されているので、ユーザは制御装置１２６の制御の下に特性選択手段１２７により音源や好みに応じてその中の特性を選択する。記憶装置１２５から選ばれたインパルス応答特性により信号処理装置内の係数を書き換え、新しい係数で音を聞けるようにする。この出力をマルチウェイ・スピーカシステム７の逆特性を付加するフィルタ３４を通して、マルチウェイ・スピーカシステム７に供給することにより、スピーカ特性の影響が無視できるようになり、複数の電気音響変換器本来の特性を選択的に極めて忠実に再現して聞くことができるようになる。
【００８８】
例えば、電気音響変換器としてスピーカを用いた場合、音楽ソースなどに応じて好ましいとされるスピーカ特性を自由に選んで付加することができることになり、複数のスピーカを所有し切り替えて聞く場合と比べて著しく簡便な方法で、実現することが可能となる。
【００８９】
上記一連の説明では、説明の便宜上図７のフィルタ部とスピーカ逆特性部を分けて説明したが、両方の特性を合成（畳み込み積分）する事によって得られる合成特性を１個のフィルタ手段を用いても実現できるのは当然である。
【００９０】
なお、上述の実施例において、図７、図８、および図１１を参照して説明したものは、そのフィルタ配置を交換してもよく、例えば図８のフィルタ部３３の前段にスピーカ逆特性フィルタ３４を置くようにしてもよい。また、これらのフィルタ特性を合体させて１つのフィルタとして構成してもよいことはもちろんである。
【００９１】
また、上記各実施の形態では、上記図１３に示した２ウェイスピーカシステム１０６と同様に低域ドライブユニット９の駆動面９ａと高域ドライブユニット１１の駆動面１１ａが揃っていないマルチウェイ・スピーカシステムを用いたが、上記図１５に示したような同軸配置２ウェイスピーカシステムを用いてもよい。同軸配置２ウェイスピーカシステムは、上述したように高域ドライブユニット１０４と、低域ドライブユニット１０２とが、その駆動軸が揃うように同軸に配置されてなるものであり、構造上高域ユニット１０４が低域ユニット１０２の前面に配置されるため、高域ユニット１０４と、低域ユニット１０２の音波の駆動面がずれ、伝播遅延時間差Δｔが発生してしまう。このため再生周波数帯域によって必ず音波の波面の位相がずれてしまい、良好な音像定位を得るためには好ましくない。
【００９２】
しかし、上記各実施の形態では、例え上記図１５に示す複数のスピーカ・ドライブユニットによる伝送遅延時間の差による伝送特性の劣化でも、改善することができ実質的に各ユニットの同位相性が確保されたことになる。このため、上記デジタルフィルタ２０を信号処理装置３等によって構成する音声信号再生システム１等からなる系に音声信号を入力することにより、良好な音像定位および音質を有するスピーカ再生システムを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の実施の形態の音声信号再生システムの構成図である。
【図２】上記音声信号再生システムを構成するマルチウェイ・スピーカシステムのインパルス応答と振幅周波数特性を示す特性図である。
【図３】上記マルチウェイ・スピーカシステムの逆インパルス応答と振幅周波数特性を示す特性図である。
【図４】インパルス応答の逆特性の算出原理を説明するための図である。
【図５】インパルスに近いインパルス応答と振幅周波数特性を示す特性図である。
【図６】デジタルフィルタの具体例を示す回路図である。
【図７】第２の実施の形態の音声信号再生システムを構成する信号処理装置内部で行われる信号処理を概略的に示すブロック図である。
【図８】上記信号処理装置内部で行われる信号処理の具体例を示すブロック図である。
【図９】群遅延特性が一定であるフィルタの振幅特性、インパルス応答を示す特性図である。
【図１０】第３の実施の形態の音声信号再生システムの構成図である。
【図１１】第３の実施の形態の音声信号再生システムを構成する信号処理装置の内部構成図である。
【図１２】第９の実施の形態の音声信号再生システムの構成図である。
【図１３】各ドライブユニットの駆動面が揃っていない２ウェイスピーカシステムの構成図である。
【図１４】各ドライブユニットの駆動面が揃っている２ウェイスピーカシステムの構成図である。
【図１５】同軸配置２ウェイスピーカシステムの構成図である。
【図１６】２個のスピーカで任意の音像定位を実現するシステムの構成図である。
【図１７】２個のスピーカで任意の音像定位を実現するシステムの原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９４】
１，３０，４０，５１，６０，７０，８０，９０，１２０  音声信号再生システム、３，３１，４２，５２，６１，７１，８１，９１，１２２  信号処理装置、４  Ｄ／Ａ変換器、５  増幅器、７  マルチウェイ・スピーカシステム、９  低域ドライブユニット、１１  高域ドライブユニット、２０  デジタルフィルタ
【図１】
2005184040.tif 000003
【図２】
2005184040.tif 000004
【図３】
2005184040.tif 000005
【図４】
2005184040.tif 000006
【図５】
2005184040.tif 000007
【図６】
2005184040.tif 000008
【図７】
2005184040.tif 000009
【図８】
2005184040.tif 000010
【図９】
2005184040.tif 000011
【図１０】
2005184040.tif 000012
【図１１】
2005184040.tif 000013
【図１２】
2005184040.tif 000014
【図１３】
2005184040.tif 000015
【図１４】
2005184040.tif 000016
【図１５】
2005184040.tif 000017
【図１６】
2005184040.tif 000018
【図１７】
2005184040.tif 000019