(57)【要約】【課題】音響再生システムの信号処理装置の負担を低減させるため、基準フィルタと略同一の特性を有し、かつタップ数の少ない近似フィルタを生成するシステムを提供する。【解決手段】近似フィルタ作成システム６０は、ホワイトノイズｕ（ｋ）を出力するノイズジェネレータ６１と、ホワイトノイズｕ（ｋ）を基準フィルタｈｃ´（ｋ）により処理して目的信号ｄ（ｋ）を出力するフィルタ装置６２と、ホワイトノイズｕ（ｋ）を通過させて適応信号ｙ（ｋ）を出力する、基準フィルタｈｃ´（ｋ）よりもタップ数の少ない適応フィルタｈｃ（ｋ）と、目的信号ｄ（ｋ）より適応信号ｙ（ｋ）を減算して誤差信号ｅ（ｋ）を算出する演算装置６５と、誤差信号ｅ（ｋ）が最小となるように、適応フィルタｈｃ（ｋ）を逐次更新する手段と、適応フィルタｈｃ（ｋ）が略一定となった後に、適応フィルタｈｃ（ｋ）を近似フィルタとして出力する手段と、を備える。【選択図】図１０
2007174224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準フィルタと略同一の特性を有し、かつタップ数の少ない近似フィルタを作成する方法であって、
前記基準フィルタを未知システムとして、前記基準フィルタよりもタップ数の少ないフィルタが初期値として設定された適応フィルタにより前記未知システムを同定し、
前記未知システムを同定することにより得られた適応フィルタのフィルタ係数を近似フィルタとして出力することを特徴とするフィルタの作成方法。
【請求項２】
基準フィルタと略同一の特性を有し、かつタップ数の少ない近似フィルタを生成する方法であって、
測定用信号を出力するノイズジェネレータと、
前記測定用信号を、前記基準フィルタを通過させ、第１の信号を出力する基準フィルタ装置と、
前記測定用信号を、初期値として前記基準フィルタよりもタップ数の少ないフィルタが設定された適応フィルタを通過させ、第２の信号を出力する適応フィルタ装置と、
前記第１の信号より前記第２の信号を減算して誤差信号を算出する演算処理手段と、を設け、
前記適応フィルタ装置が、前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタを更新し、前記誤差信号が最小となった適応フィルタを前記近似フィルタとすることを特徴とする近似フィルタ作成方法。
【請求項３】
基準フィルタと略同一の特性を有し、かつタップ数の少ない近似フィルタを生成するシステムであって、
測定用信号を出力するノイズジェネレータと、
前記測定用信号を、前記基準フィルタを通過させ、第１の信号を出力する基準フィルタ装置と、
前記測定用信号を、初期値として前記基準フィルタよりもタップ数の少ないフィルタが設定された適応フィルタを通過させ、第２の信号を出力する適応フィルタ装置と、
前記第１の信号より前記第２の信号を減算して誤差信号を算出する演算処理手段と、を備え、
前記適応フィルタ装置は、前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタを更新し、前記誤差信号が最小となった適応フィルタを前記近似フィルタとして出力することを特徴とする近似フィルタ作成システム。
【請求項４】
前記測定用信号は、ホワイトノイズであることを特徴とする請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記適応フィルタ装置は、ＬＭＳアルゴリズムにより前記誤差信号を最小化することを特徴とする請求項３又は４記載のシステム。
【請求項６】
左右チャンネルの入力信号を、複数の所定の周波数帯域の夫々について予め設定された帯域通過特性を有するフィルタに通過させ、左右各チャンネルの入力信号から、前記フィルタを通過した他チャンネルの信号を減算し、この減算した結果の信号を前記スピーカの対応するチャンネルの信号として出力する音響信号処理装置の前記フィルタを設計する方法であって、
複数の周波数帯域ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｎ；Ｎは帯域の数）の夫々に対応したバンドパスフィルタＢＰｉのインパルス応答δｉを第１試験信号Ｓｍｉとするステップと、
前記第１試験信号Ｓｍｉの位相を反転して第２試験信号Ｓｃｉとするステップと、
前記第１試験信号Ｓｍｉを前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第２試験信号Ｓｃｉを、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号ＳＬｉ，ＳＲｉを取得するステップと、
前記第１試験信号Ｓｍｉ又は前記第２試験信号Ｓｃｉに応じた音を発生する音源を前記スピーカよりも左側又は右側の位置に設置した時の音を表す信号を基準信号ＳＬ＊ｉ，ＳＲ＊ｉとして取得するステップと、
前記測定信号ＳＬｉ，ＳＲｉが前記基準信号ＳＬ＊ｉ，ＳＲ＊ｉに近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整するステップと、
前記調整した時間遅れを調整時間遅れτｉとするステップと、
前記調整したレベルの前記第１試験信号Ｓｍｉに対するゲインを調整ゲインｋｉとするステップと、
前記インパルス応答δｉに前記調整ゲインｋｉを掛けると共に前記調整時間遅れτｉだけ遅らせてインパルス応答ｈｃｉとするステップと、
このインパルス応答ｈｃｉを全周波数帯域について足し合わせてインパルス応答ｈｃ´とするステップと、
前記インパルス応答ｈｃ´を未知システムとして、前記インパルス応答ｈｃ´よりもタップ数の少ないフィルタが初期値とした適応フィルタによりこの未知システムを同定するステップと、
前記同定した適応フィルタを前記フィルタｈｃとするステップとを備えることを特徴とするフィルタの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近似フィルタ作成方法に関し、特に、基となるフィルタと略同一な特性を有し、基となるフィルタに比べてタップ数が少ないフィルタの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、音響再生システムにおいて、左右のスピーカに供給する音響信号に信号処理を加えることにより、音像定位方向を左右のスピーカ一位置よりも広げることができるようにする音場拡大技術が知られている。例えば、非特許文献１に開示される技術では、左右各チャンネルの音響信号に、音源から聴取者の左右の耳の位置までの伝達関数（ＨＲＴＦ）を畳み込むことにより、聴取者にあたかもその音源位置から音が出ているかのような音場を知覚させることができる。
【０００３】
また、非特許文献２には、スピーカで音響を再生する場合に、左右チャンネル間のクロストークをキャンセルする技術が開示されている。このようなクロストークキャンセル技術を非特許文献１に開示される技術と組み合わせて、左右スピーカのクロストークをキャンセルしながら、非特許文献１の音場拡大技術を用いることにより、より効果的に音像定位方向を拡げることができる。
【非特許文献１】D.B.Anderson et al, "The sound dimension", IEEE SPECTRUM, March 1997.
【非特許文献２】M.R.Shcroeder et al, "Comparative study of European concert halls: correlation of subjective preference with geometric and acoustic parameters", J. Accoust. Soc. Am., Vol.55, No.4, October 1974.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような音響再生システムの信号処理に用いられるフィルタ係数は、例えば、周波数帯域ごとに、インパルスをバンドパスフィルタに通過させて得られたバンドパルスに遅延処理及び増幅処理を行い周波数帯域ごとのインパルス応答を算出し、全周波数帯域をカバーするように各周波数帯域のインパルス応答を加算することにより算出される。
【０００５】
上記のようにして得られたインパルス応答は、遅延処理や加算処理の際にタップ数が増加するため、タップ数が非常に多い。このようなタップ数の多いフィルタを用いると、演算回数がフィルタのタップ数に比例して増加するため、信号処理装置のＣＰＵに過大な負担が生じてしまう。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、信号処理装置の負担を低減させるため、基準となるフィルタと略同一の周波数特性を有し、かつ基準となるフィルタよりもタップ数の少ない近似フィルタを作成する方法及びシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の近似フィルタの作成方法は、基準フィルタと略同一の特性を有し、かつタップ数の少ない近似フィルタを作成する方法であって、前記基準フィルタを未知システムとして、前記基準フィルタよりもタップ数の少ないフィルタが初期値として設定された適応フィルタにより前記未知システムを同定し、前記未知システムを同定することにより得られた適応フィルタのフィルタ係数を近似フィルタとして出力することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の近似フィルタの作成方法は、基準フィルタと略同一の特性を有し、かつタップ数の少ない近似フィルタを生成する方法であって、測定用信号を出力するノイズジェネレータと、前記測定用信号を、前記基準フィルタを通過させ、第１の信号を出力する基準フィルタ装置と、前記測定用信号を、前記基準フィルタよりもタップ数の少ないフィルタが初期値として設定された適応フィルタを通過させ、第２の信号を出力する適応フィルタ装置と、前記第１の信号より前記第２の信号を減算して誤差信号を算出する演算処理手段と、を設け、前記適応フィルタ装置が、前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタを更新し、前記誤差信号が最小となった適応フィルタを前記近似フィルタとすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の近似フィルタの作成システムは、基準フィルタと略同一の特性を有し、かつタップ数の少ない近似フィルタを生成するシステムであって、測定用信号を出力するノイズジェネレータと、前記測定用信号を、前記基準フィルタを通過させ、第１の信号を出力する基準フィルタ装置と、前記測定用信号を、前記基準フィルタよりもタップ数の少ないフィルタが初期値として設定された適応フィルタを通過させ、第２の信号を出力する適応フィルタ装置と、前記第１の信号より前記第２の信号を減算して誤差信号を算出する演算処理手段と、を備え、前記適応フィルタ装置は、前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタを更新し、前記誤差信号が最小となった適応フィルタを前記近似フィルタとして出力することを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記測定用信号は、ホワイトノイズであってもよい。また、前記適応フィルタ装置は、ＬＭＳアルゴリズムにより前記誤差信号を最小化してもよい。
【００１１】
上述の近似フィルタの作成方法によれば、基となるインパルス応答と略同一の特性を有し、かつ、基となるインパルス応答よりタップ数の少ない近似フィルタを作成することができる。
【００１２】
また、本発明のフィルタの設計方法は、左右チャンネルの入力信号を、複数の所定の周波数帯域の夫々について予め設定された帯域通過特性を有するフィルタに通過させ、左右各チャンネルの入力信号から、前記フィルタを通過した他チャンネルの信号を減算し、この減算した結果の信号を前記スピーカの対応するチャンネルの信号として出力する音響信号処理装置の前記フィルタを設計する方法であって、複数の周波数帯域ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｎ；Ｎは帯域の数）の夫々に対応したバンドパスフィルタＢＰｉのインパルス応答δｉを第１試験信号Ｓｍｉとするステップと、前記第１試験信号Ｓｍｉの位相を反転して第２試験信号Ｓｃｉとするステップと、前記第１試験信号Ｓｍｉを前記スピーカの一方のチャンネルに入力すると共に、前記第２試験信号Ｓｃｉを、時間遅れ調整器及びレベル調整器を通して前記スピーカの他方のチャンネルに入力し、前記スピーカが発生する音をステレオマイクロフォンで収音してその測定信号ＳＬｉ，ＳＲｉを取得するステップと、前記第１試験信号Ｓｍｉ又は前記第２試験信号Ｓｃｉに応じた音を発生する音源を前記スピーカよりも左側又は右側の位置に設置した時の音を表す信号を基準信号ＳＬ＊ｉ，ＳＲ＊ｉとして取得するステップと、前記測定信号ＳＬｉ，ＳＲｉが前記基準信号ＳＬ＊ｉ，ＳＲ＊ｉに近似するように前記時間遅れ調整器及びレベル調整器により夫々時間遅れ及びレベルを調整するステップと、前記調整した時間遅れを調整時間遅れτｉとするステップと、前記調整したレベルの前記第１試験信号Ｓｍｉに対するゲインを調整ゲインｋｉとするステップと、前記インパルス応答δｉに前記調整ゲインｋｉを掛けると共に前記調整時間遅れτｉだけ遅らせてインパルス応答ｈｃｉとするステップと、このインパルス応答ｈｃｉを全周波数帯域について足し合わせてインパルス応答ｈｃ´とするステップと、  前記インパルス応答ｈｃ´を未知システムとして、前記インパルス応答ｈｃ´よりもタップ数の少ないフィルタが初期値とした適応フィルタによりこの未知システムを同定するステップと、前記同定した適応フィルタを前記フィルタｈｃとするステップとを備えることを特徴とする。
上述のフィルタの設計方法によれば、近似フィルタを音響再生システムのフィルタとして用いることで、信号処理装置のＣＰＵに対する負担を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基準となるフィルタと略同一の特性を有し、かつ、基準となるフィルタに比べてタップ数の少ない近似フィルタを作成することができる。このような近似フィルタを音響再生システムのフィルタとして用いることで、信号処理装置の処理負担を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のフィルタの設計方法の一実施形態について図面に基づき説明する。
【００１５】
図１は、フィルタ作成の対象となる音響再生システムを示す図である。同図に示すように、音響再生システム１０は、音響信号処理装置３０と、音響信号処理装置３０に接続された左右のスピーカ２０Ｌ，２０Ｒからなる。音響信号処理装置３０は、左右各チャンネルの音響信号が入力される入力端子３２（３２Ｌ，３２Ｒ）、遅延回路３４（３４Ｌ，３４Ｒ）、演算出力器３６（３６Ｌ，３６Ｒ）、及び音場調整フィルタ３８（３８Ｌ，３８Ｒ）を備えている。
【００１６】
音響信号処理装置３０の左チャンネルの入力端子３２Ｌに入力された入力信号は、音場調整フィルタ３８Ｌを通して右チャンネルの演算出力器３６Ｒに供給され、演算出力器３６Ｒは、遅延回路３４Ｒを通過した右チャンネルの信号から、音場調整フィルタ３８Ｌを通過した左チャンネルの信号を減算（あるいは、位相を反転して加算）した信号を出力する。同様に、右チャンネルの入力端子３２Ｒに入力された入力信号は、音場調整フィルタ３８Ｒを通して左チャンネルの演算出力器３６Ｌに供給され、演算出力器３６Ｌは、遅延回路３４Ｌを通過した左チャンネルの信号から、音場調整フィルタ３８Ｒを通過した右チャンネルの信号を減算（あるいは、位相を反転して加算）して出力する。各演算出力器３６Ｌ，３６Ｒからの出力信号はＤＡ変換されてスピーカ２０Ｌ，２０Ｒに供給される。
【００１７】
このような音響信号処理装置３０において、音場調整フィルタ３８Ｌ，３８Ｒにおける演算回数は、音場調整フィルタ３８Ｌ，３８Ｒに設定されたフィルタ係数のタップ数に比例して増加し、音響信号処理装置３０への負担となる。このため、音響信号処理装置３０に対する負担を低減するため、音場調整フィルタ３８Ｌ，３８Ｒのフィルタ係数のタップ数が少ないことが望まれる。
【００１８】
本実施形態の音場調整フィルタの設計方法は、上述した音響信号処理装置３０の音場調整フィルタ３８（３８Ｌ、３８Ｒ）として最適な音響特性を有するインパルス応答を算出し、このインパルス応答を未知システムとして、適応フィルタにより同定することにより、このインパルス応答と略同一の特性を備え、かつ、インパルス応答よりもタップ数の少ない近似フィルタを算出することに特徴を有する。
【００１９】
以下、音場調整フィルタ３８を設計する方法について説明する。
図２は、音場調整フィルタ３８を設計する手順を示すフローチャートである。また、図３〜図１０は、図２の各手順を説明するための図である。先ず、図２のステップ１００において、図３に示すように、例えば１／４オクターブ程度の狭帯域のバンドパスフィルタＢＰｉ（ｉは帯域を表す番号であり、ｉ＝１〜Ｎ；Ｎはバンドパスフィルタの個数）のインパルス応答を計算し、それらインパルス応答を第１試験信号Ｓｍｉとする。各バンドパスフィルタＢＰｉの中心周波数ｆｃｉ、帯域幅ｆΔｉ、及び個数Ｎは、音響信号処理の対象となる周波数領域（例えば１０００Ｈｚ〜３０００Ｈｚ）をカバーできるように設定する。なお、本実施形態では、バンドパスフィルタＢＰｉとして例えば直線位相形ＦＩＲバンドパスフィルタを用いるものとする。
【００２０】
次にステップ１０２において、図４に示すように、各第１試験信号Ｓｍｉを逆位相に位相反転して、第２試験信号Ｓｃｉとする。
次に、ステップ１０４において、図５に示すように、第１試験信号Ｓｍｉをスピーカ２０の左チャンネルのスピーカ２０Ｌに入力すると共に、第２試験信号Ｓｃｉを時間遅れ調整器５０及びレベル調整器５２を通して右チャンネルのスピーカ２０Ｒに入力し、スピーカ２０から発生する音をその前方に設置したダミーヘッドマイクロフォン５４で収音して、その測定信号をＳＬｉ，ＳＲｉとする。なお、ダミーヘッドマイクロフォン５４は、人の左右両耳の位置の音圧を測定可能なマイクロフォンである。
【００２１】
次にステップ１０６において、ダミーヘッドマイクロフォン５４による左右両耳の測定信号ＳＬｉ，ＳＲｉの時間差及びレベル差が、左側のスピーカ２０Ｌよりも更に左側の位置に単独のスピーカを設置した場合に測定される左右の信号（以下、基準信号という）ＳＬ＊ｉ，ＳＲ＊ｉの時間差及びレベル差に最も近似するように、時間遅れ調整器５０及びレベル調整器５２で第２試験信号Ｓｃｉの時間遅れ及びレベルを調整する。こうして調整した時間遅れを調整時間遅れτｉとし、また、調整した第２試験信号Ｓｃｉの最大値Ｍｃｉと、第１試験信号Ｓｍｉの最大値Ｍｍｉとの比率（Ｍｃｉ／Ｍｍｉ）を調整ゲインｋｉとする。なお、基準信号ＳＬ＊ｉ、ＳＲ＊ｉは、図６に示すように、例えばダミーヘッドマイクロフォン５４の左真横に、左右チャンネルが独立した通常タイプのスピーカである基準スピーカ５６を設置し、この基準スピーカ５６に第１試験信号Ｓｍｉを入力することにより予め測定しておくものとする。なお、基準スピーカ５６に第２試験信号Ｓｃｉを入力して基準信号ＳＬ＊ｉ、ＳＲ＊ｉを測定してもよい。
【００２２】
なお、第１試験信号Ｓｍｉと、該当する周波数帯域についての聴取者の左真横の位置から聴取者の頭部までの伝達関数ＨＲＴＦのフーリエ逆変換である両耳のインパルス応答とを畳み込むことにより、音源を左真横に置いたときと同様の信号を得ることができ、この信号を基準信号ＳＬ＊ｉ，ＳＲ＊ｉとしてもよい。
また、上記の説明では、音源を左真横に配置するものとしたが、これに限らず、拡げたい音像定位方向に応じてスピーカ２０よりも左側又は右側の位置に配置すればよい。
【００２３】
次にステップ１０８において、上記ステップ１０４，１０６で求めた各周波数帯域ｉの調整時間遅れτｉ及び調整ゲインｋｉについて、隣接する２つ以上の周波数帯域で時間遅れ及びゲインが共に一致しあるいは所定の許容誤差範囲（例えば±１０％）である場合には、それら周波数帯域を統合して一つの帯域とし共通の調整時間遅れ及び調整ゲインの値を用いる。例えば、帯域ｓと帯域（ｓ＋１）とで調整時間遅れτｓ，τｓ＋１及び調整ゲインｋｓ，ｋｓ＋１が夫々一致した場合、図７に示すように、これら帯域を統合して、統合前の各帯域ｓ，（ｓ＋１）のバンドパスフィルタの通過帯域をカバーできる特性のバンドパスフィルタとする。このように帯域を統合した場合は、統合後の帯域を１つの帯域として帯域番号ｉを振り直す。
【００２４】
次にステップ１１０において、インパルスを各帯域ｉのバンドパスフィルタＢＰｉを通してインパルス応答δｉを計算する。
次にステップ１１２において、図８に示すように、各帯域のインパルス応答δｉを該当する帯域ｉの調整時間遅れτｉだけ遅らせると共に調整ゲインｋｉを掛けて、インパルス応答ｈｃｉとする。  
そしてステップ１１４において、図９に示すように、インパルス応答ｈｃｉを全て足し合わせて一つのインパルス応答ｈｃ´を求める。
【００２５】
ここで、このように算出したインパルス応答ｈｃ´のタップ数は一般的に非常に大きい。そこで、ステップ１１６において、得られたインパルス応答のタップ数を低減するため、図１０に示す近似フィルタ作成システムにより、インパルス応答と略同一の特性を有する近似フィルタを作成する。
【００２６】
図１０に示すように、近似フィルタ作成システム６０は、ノイズジェネレータ６１と、フィルタ装置６２と、適応フィルタ６６を有する適応フィルタ装置６４と、遅延処理装置６３とからなる。
ノイズジェネレータ６１は、ホワイトノイズｕ（ｋ）を出力する装置である。ノイズジェネレータ６１より出力されたホワイトノイズｕ（ｋ）は、フィルタ装置６４と、遅延処理装置６３とに入力される。
【００２７】
フィルタ装置６２は、入力されたホワイトノイズｕ（ｋ）に対して、フィルタ処理を行うことにより目的信号ｄ（ｋ）（請求項における第１の信号に相当）を出力する。このフィルタ処理に用いられるフィルタ係数として、上述のように算出されたインパルス応答ｈｃ´（ｋ）が設定されている。
【００２８】
遅延処理装置６３は、入力されたホワイトノイズｕ（ｋ）に対して遅延処理を行う。この遅延処理の遅れ時間Δｋは、後述する適応フィルタ６６の信号処理による遅れ時間と、遅延処理装置６３による遅れ時間の合計が、フィルタ装置６２による遅れ時間と等しくなるように設定されている。
【００２９】
適応フィルタ装置６４は、適応フィルタ６６と、演算処理部６５とを備える。適応フィルタ６６は、所望のタップ数のフィルタ係数を初期値として設定することができ、初期値として音響処理装置３０のＣＰＵの負担とならない程度のタップ数のフィルタ係数を設定しておく。
【００３０】
適応フィルタ装置６４には、遅延処理装置６３により遅延処理が行われたホワイトノイズｕ（ｋ＋Δｋ）及びフィルタ装置６２より出力された目的信号ｄ（ｋ）が入力される。適応フィルタ装置６４は、入力されたホワイトノイズｕ（ｋ＋Δｋ）を適応フィルタ６６において信号処理することで基準信号ｙ（ｋ）（第２の信号に相当）を算出し、さらに、演算処理部６５において基準信号ｙ（ｋ）と目的信号ｄ（ｋ）との差である誤差信号ｅ（ｋ）を算出する。そして、適応フィルタ装置６４は、ＬＭＳアルゴリズムなどにより、適応フィルタｈｃ（ｋ）を誤差信号ｅ（ｋ）が最小になるように更新していく。この更新処理を、適応フィルタ装置６４のフィルタ係数が略一定となるまで繰り返すことにより、適応フィルタ６６は、フィルタ装置６２のフィルタ係数ｈｃ´（ｋ）と略同一の特性となる。
【００３１】
また、適応フィルタ６６のフィルタ係数は、更新されても、そのタップ数は変化しない。このため、フィルタ係数ｈｃ（ｋ）が略一定となった適応フィルタ６６は、フィルタ係数ｈｃ´を有するフィルタ装置６２と略同一の特性を有し、また、そのタップ数は適応フィルタ６６のフィルタ係数の初期値と等しいタップ数になる。近似フィルタ作成システム６０は、この適応フィルタ６６のフィルタ係数ｈｃ（ｋ）を近似フィルタとして出力する。
【００３２】
再び図２に戻り、ステップ１１８において、得られた近似フィルタｈｃのピーク値までの位相遅延時間Ｔを算出する。この位相遅延時間Ｔを遅延回路３４の遅延時間とする。また、得られた近似フィルタｈｃを音場調整フィルタ３８のフィルタ係数として設定する。
【００３３】
上述したように、近似フィルタ作成システム６０によれば、インパルス応答と同一の特性を有するとともに、タップ数の少ない近似フィルタを作成することができる。これにより本実施形態のフィルタ設計方法によれば、この近似フィルタを音場調整フィルタ３８のフィルタ係数として用いることにより、音響信号処理装置３０の演算処理部への負担を削減することができる。
本発明のフィルタ作成システム４０によりフィルタ作成の対象となる音響再生システム１０は、フィルタ処理機能を有する市販の音響再生システムなどである。特に、左右のスピーカに対し、受聴者が左右のスピーカの中心線から横にずれているような場合でも夫々のチャンネルについて最適なフィルタを設計することにより、スピーカの配置が対称な音響再生システムと同様の音場を再現することができることを実験的に確認した。
特に、例えばカーステレオなどの受聴者の位置が一方のスピーカに極端に近接しているような音響再生システムの場合には、近接しているスピーカのチャンネルのみにフィルタ処理を行えば、スピーカの配置が対称な音響再生システムと同様の音場を再現することができ、このような場合には、フィルタは一方のチャンネルのみに設ければよい。
【００３４】
なお、上記の適応フィルタ装置６４において、フィルタ係数を同定するアルゴリズムは、ＬＭＳアルゴリズムに限定されず、その他のアルゴリズムを用いてもよく、収束の遅いアルゴリズムを用いてもよい。また、本発明のフィルタ設計方法に用いた近似フィルタの作成システム６０は、音響再生システムのフィルタ設計のみならず、音響信号処理のためのフィルタを有するテレビや携帯電話等のフィルタ設計にも用いることができる。
【００３５】
ここで、上述したフィルタ設計方法における近似フィルタの作成を行う前（すなわち、図２のステップ１１４）のインパルス応答と、このインパルス応答を基に近似フィルタ作成システムにより作成した近似フィルタと、について比較したので説明する。
図１１（Ａ）は近似フィルタ作成システムにより作成された近似フィルタの波形の一例を示す図であり、同図（Ｂ）は近似の基となったインパルス応答の波形である。同図に示すように、タップ数が４０００以上のインパルス応答を、タップ数が２５６の近似フィルタにより近似している。
【００３６】
図１２（Ａ）は、近似フィルタのピークを含む１００ステップの波形を表す図であり、同図（Ｂ）は、インパルス応答のピークを含む１００ステップの波形を拡大して表示した図である。図１２（Ａ）及び（Ｂ）を比較すると、近似フィルタは、インパルス応答の波形を高精度で近似していることがわかる。
【００３７】
また、図１３（Ａ）は、近似フィルタの周波数特性を、同図（Ｂ）は、インパルス応答の周波数特性を示すグラフである。図１３（Ａ）及び（Ｂ）を比較することにより、近似フィルタは、基となるインパルス応答と略同一の周波数特性を有することが確認できる。
【００３８】
さらに、基となるインパルス応答と、近似フィルタとを実際に試聴して比較する実験を行ったところ、被験者は両者を区別できなかった。これにより、本実施形態の近似フィルタ作成システムによれば、インパルス応答と同一の特性を有するとともに、タップ数の少ない近似フィルタを作成することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】フィルタ作成の対象となる音響再生システムを示す図である。
【図２】音場調整フィルタを設計する手順を示すフローチャートである。
【図３】音場調整フィルタの設計方法において各帯域のバンドパスフィルタのインパルス応答から第１試験信号を得る手順を説明するための図である。
【図４】第１試験信号から第２試験信号を得る手順を説明するための図である。
【図５】測定信号ＳＬｉ，ＳＲｉの測定手順を説明するための図である。
【図６】基準信号ＳＬ＊ｉ、ＳＲ＊ｉの測定手順を説明するための図である。
【図７】帯域の統合処理を説明するための図である。
【図８】各帯域ｉについてバンドパスフィルタのインパルス応答δｉからインパルス応答ｈｃｉを求める手順を説明するための図である。
【図９】インパルス応答ｈｃｉから音場調整フィルタの特性であるインパルス応答ｈｃを求める手順を説明するための図である。
【図１０】近似フィルタ作成システムを示す図である。
【図１１】（Ａ）は近似フィルタ作成システムにより作成された近似フィルタの波形の一例を示す図であり、（Ｂ）は近似の基となったインパルス応答を示す図である。
【図１２】（Ａ）は、近似フィルタのフィルタ係数のピークを含む１００ステップを表す図であり、（Ｂ）は、インパルス応答のピークを含む１００ステップを拡大して表示した図である。
【図１３】（Ａ）は、近似フィルタの周波数特性を、（Ｂ）は、近似フィルタ係数の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
ＢＰｉ  バンドパスフィルタ
Ｓｍｉ  第１試験信号
Ｓｃｉ  第２試験信号
ＳＬｉ，ＳＲｉ  測定信号
ＳＬ＊ｉ，ＳＲ＊ｉ  基準信号
τｉ  調整時間遅れ
ｋｉ  調整ゲイン
δｉ，ｈｃｉ、ｈｃ  インパルス応答
１０  音響再生システム
２０（２０Ｌ，２０Ｒ）  スピーカ
３０  音響信号処理装置
３２  入力端子
３４  遅延回路
３０  音響信号処理装置
３２（３２Ｌ，３２Ｒ）  入力端子
３４（３４Ｌ，３４Ｒ）  遅延回路
３６（３６Ｌ，３６Ｒ）  演算出力器
３８（３８Ｌ，３８Ｒ）  音場調整フィルタ
５０  時間遅れ調整器
５２  レベル調整器
５４  ダミーヘッドマイクロフォン
５６  基準スピーカ
６０  近似フィルタ作成システム
６１  ノイズジェネレータ
６２  フィルタ装置
６３  遅延処理装置
６４  適応フィルタ装置
６５  演算処理部
６６  適応フィルタ
【図１】
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【図２】
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【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】
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