(57)【要約】【課題】  本発明は、計測装置及び計測方法に関し、例えばカーオーディオ装置に適用して、種々の環境下でもスピーカの周波数特性を正しく計測することができるようにする。【解決手段】  本発明は、異なる信号レベルによる周波数特性の差分の特性によりスピーカの周波数特性を検出する。【選択図】        図１
2007049447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカの出力の解析により、前記スピーカの周波数特性を計測する計測装置において、
前記スピーカからの出力を収音するマイクと、
前記マイクの出力信号の周波数特性を検出する周波数特性の検出部と、
前記周波数特性の検出結果を処理すると共に、各部を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、
第１の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第１の周波数特性の検出結果を取得し、
前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第２の周波数特性の検出結果を取得し、
前記第１の周波数特性の検出結果と前記第２の周波数特性の検出結果との差分の特性を検出して、前記スピーカの周波数特性を取得する
ことを特徴とする計測装置。
【請求項２】
テスト信号を発生する信号発生部を有し、
前記制御部は、
前記第１の信号レベルに対応する第１の音量による前記テスト信号により前記スピーカを駆動することにより、前記第１の周波数検出結果を取得し、
前記第２の信号レベルに対応する第２の音量による前記テスト信号により前記スピーカを駆動することにより、前記第２の周波数検出結果を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記スピーカの周波数特性に基づいて、音楽コンテンツのソースより得られるオーディオデータの周波数特性を補正し、前記テスト信号に代えて該補正したオーディオデータにより前記スピーカを駆動する
ことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記スピーカが複数個設けられ、
前記各スピーカをそれぞれ駆動する駆動系が設けられ、
前記制御部は、
前記駆動系を順次切り換えて、前記テスト信号により前記スピーカを駆動して前記スピーカの周波数特性を計測する
ことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項５】
スピーカの出力の解析により、前記スピーカの周波数特性を計測する計測方法において、
第１の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第１の周波数特性の検出結果を取得する第１の周波数特性検出ステップと、
前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第２の周波数特性の検出結果を取得する第２の周波数特性検出ステップと、
前記第１の周波数特性の検出結果と前記第２の周波数特性の検出結果との差分の特性を検出して、前記スピーカの周波数特性を取得する周波数特性の処理ステップとを有する
ことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置及び計測方法に関し、例えばカーオーディオ装置に適用することができる。本発明は、異なる信号レベルによる周波数特性の差分の特性によりスピーカの周波数特性を検出することにより、種々の環境下でもスピーカの周波数特性を正しく計測することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーオーディオシステムは、サブウーハーの採用、ディジタルシグナルプロセッサによる各種特性の補正等により、一段と高音質により音楽コンテンツを提供できるように構成されている。
【０００３】
このような音場の調整に関して、実開平６−１３２９２号公報等には、スピーカをテスト信号により駆動してスピーカ出力を解析することにより、音場の各種特性を計測し、さらにはこの計測結果に基づいて音場の特性を調整する方法が提案されている。
【０００４】
ところでカーオーディオシステムでは、密閉された狭い空間で使用されることにより、搭載される車両に応じて音場の特性が大きく変化し、これにより車両に応じて音場に係る特性を種々に調整することが必要になる。このためカーオーディオシステムは、ユーザーの操作により音場を種々に調整できるように設定されている。このような音場の調整作業に実開平６−１３２９２号公報等に開示の手法を適用すれば、ユーザーの負担を軽減して音場の特性を適切に調整することができ、ユーザーの使い勝手を一段と向上することができると考えられる。
【０００５】
このためにはこのような調整の前提として、スピーカシステムの周波数特性を正確に測定することが求められる。しかしながらカーオーディオシステムは、車両の密閉された狭い空間に設けられることにより、定在波や反射波の影響が顕著に表れ、単にテスト信号を印加してその応答をマイクにより収音して周波数特性を測定したのでは、図８に示すように、周波数特性に大きなピーク、落ち込みが発生する。またエアコン等によるノイズレベルも大きい。これによりスピーカシステムの周波数特性を正しく測定することが困難な問題がある。なおこの図８に示す例は、運転席のヘッドレストにマイクを設置し、５．１チャンネルのフロントセンター出力の周波数特性を計測したものであり、縦軸の０〔ｄＢ〕は、周波数特性変化の影響を受けなかった場合のゲイン値を表している。
【特許文献１】実開平６−１３２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、種々の環境下でもスピーカの周波数特性を正しく計測することができる計測装置及び計測方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため請求項１の発明は、スピーカの出力の解析により、前記スピーカの周波数特性を計測する計測装置に適用して、前記スピーカからの出力を収音するマイクと、前記マイクの出力信号の周波数特性を検出する周波数特性の検出部と、前記周波数特性の検出結果を処理すると共に、各部を制御する制御部とを有し、前記制御部は、第１の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第１の周波数特性の検出結果を取得し、前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第２の周波数特性の検出結果を取得し、前記第１の周波数特性の検出結果と前記第２の周波数特性の検出結果との差分の特性を検出して、前記スピーカの周波数特性を取得する。
【０００８】
また請求項５の発明は、スピーカの出力の解析により、前記スピーカの周波数特性を計測する計測方法に適用して、第１の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第１の周波数特性の検出結果を取得する第１の周波数特性検出ステップと、前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第２の周波数特性の検出結果を取得する第２の周波数特性検出ステップと、前記第１の周波数特性の検出結果と前記第２の周波数特性の検出結果との差分の特性を検出して、前記スピーカの周波数特性を取得する周波数特性の処理ステップとを有するようにする。
【０００９】
請求項１の構成により、スピーカの出力の解析により、前記スピーカの周波数特性を計測する計測装置に適用して、前記スピーカからの出力を収音するマイクと、前記マイクの出力信号の周波数特性を検出する周波数特性の検出部と、前記周波数特性の検出結果を処理すると共に、各部を制御する制御部とを有し、前記制御部は、第１の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第１の周波数特性の検出結果を取得し、前記第１の信号レベルとは異なる第２の信号レベルにより前記スピーカを駆動した際の第２の周波数特性の検出結果を取得し、前記第１の周波数特性の検出結果と前記第２の周波数特性の検出結果との差分の特性を検出して、前記スピーカの周波数特性を取得すれば、環境による種々の影響を等しく受けている第１の周波数特性の検出結果と前記第２の周波数特性の検出結果とから、この環境による影響を除去してスピーカの周波数特性を取得することができ、これにより種々の環境下でもスピーカの周波数特性を正しく計測することができる。
【００１０】
これにより請求項５の構成によれば、種々の環境下でもスピーカの周波数特性を正しく計測することができる計測方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、種々の環境下でもスピーカの周波数特性を正しく計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００１３】
（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例に係るカーオーディオシステムを示すブロック図である。このカーオーディオシステム１は、５．１チャンネルにより音楽コンテンツをユーザーに提供する。このためこのカーオーディオシステム１は、図３に示すように、前席の正面、中央に、前方中央チャンネルのスピーカＦＣが設けられ、さらに前席、左右のドアに、それぞれ前方右チャンネル及び前方左チャンネルのスピーカＦＲ及びＦＬが設けられる。また後席、左右のドアに、それぞれ後方右チャンネル及び後方左チャンネルのスピーカＲＲ及びＲＬが設けられ、さらに後席の後方、中央にサブウーハーＲＣが設けられる。またこれらスピーカＦＣ〜ＲＲの出力を収音するマイクＭＣが、運転者の座席、運転者の頭部が位置する近傍に配置される。
【００１４】
これによりカーオーディオシステム１は、各スピーカＦＣ〜ＲＲ毎に、オーディオデータをディジタルアナログ変換処理してオーディオ信号を出力するディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）２、このディジタルアナログ変換回路２から出力されるオーディオ信号の音量等を設定するプリアンプ３、プリアンプ３の出力信号によりスピーカを駆動するアンプ４が設けられる。また光ディスクプレイヤー等の音楽コンテンツのソース５が設けられ、このソース５から出力されるオーディオデータを処理して各スピーカの系統に出力するディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）６が設けられる。
【００１５】
ここでディジタルシグナルプロセッサ６は、このオーディオデータの処理において、オーディオデータの周波数特性等を補正し、これによりスピーカＦＣ〜ＲＲにより形成される音場が最適となるように、これらスピーカＦＣ〜ＲＲの音場を補正する。ディジタルシグナルプロセッサ６は、ユーザーによる指示により、事前に、音場設定に係る処理プログラムを実行することにより、このオーディオデータの補正基準を、マイクＭＣで取得される各スピーカＦＣ〜ＲＲの出力に基づいて設定する。なおこれによりこの実施例において、この処理プログラムは、このカーオーディオシステム１に事前にインストールされて提供されるものの、このような事前のインストールに代えて、インターネット等のネットワークを介してダウンロードにより提供してもよく、また光ディスク、磁気ディスク、メモリカード等の各種記録媒体に記録して提供するようにしてもよい。
【００１６】
これによりこのカーオーディオシステム１において、マイクアンプ７は、マイクＭＣの出力信号を所定利得で増幅して出力し、アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）８は、このマイクアンプ７の出力信号をアナログディジタル変換処理して収音データＤ１を出力する。
【００１７】
ここで図４は、この音場設定に係る処理プログラムによるディジタルシグナルプロセッサ６の処理手順を示すフローチャートである。ディジタルシグナルプロセッサ６は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、スピーカの存在確認処理を実行する。ここでディジタルシグナルプロセッサ６は、各系統に順次選択的にテスト信号を出力すると共に、このテスト信号の出力に対応する収音データＤ１の信号レベルの変化を判定することにより、マイクＭＣから応答が得られるか否か判定してスピーカの存在を各系統毎に確認する。
【００１８】
続いてディジタルシグナルプロセッサ６は、ステップＳＰ３に移り、各系統について、特性測定に供する音量を設定する。ここでディジタルシグナルプロセッサ６は、この場合も、各系統に順次選択的にテスト信号を出力すると共に、このテスト信号の出力に対応する収音データＤ１の信号レベルを判定し、この判定結果により特性測定に供する音量を各系統毎に設定する。
【００１９】
続いてディジタルシグナルプロセッサ６は、ステップＳＰ４に移り、本測定の処理を実行する。ここでディジタルシグナルプロセッサ６は、この場合も、各系統に順次選択的にテスト信号を出力すると共に、このテスト信号の出力に対応する収音データＤ１を取得してメモリに記録し、続くステップＳＰ５において、このメモリに記録した収音データＤ１を解析する。ディジタルシグナルプロセッサ６は、このステップＳＰ５における解析により、各スピーカ出力のマイクＭＣまでの伝搬時間を計測し、また各スピーカ出力の周波数特性を計測する。
【００２０】
続いてディジタルシグナルプロセッサ６は、ステップＳＰ６に移り、ステップＳＰ５による各種計測結果により各系統に係るオーディオデータの補正量を設定する。ここでディジタルシグナルプロセッサ６は、ステップＳＰ５による計測結果のうちの、各スピーカ出力のマイクＭＣまでの伝搬時間の計測結果により、スピーカ出力が運転手の耳に到達するまでの系統間の時間差を補正するように、各系統のオーディオデータに遅延時間を設定して出力し、これによりいわゆるタイムアライメントの調整処理を実行する。またステップＳＰ５による周波数特性の計測結果により、各スピーカから出力されるオーディオ信号の周波数特性が目標の周波数特性になるように、オーディオデータの補正に係る周波数特性を設定する。なおここでこの目標の周波数特性は、例えば平坦な周波数特性である。
【００２１】
このようにして各種特性を設定すると、ディジタルシグナルプロセッサ６は、ステップＳＰ７に移ってこの処理手順を終了し、この一連の処理により設定した特性により各系統のオーディオデータを処理する。
【００２２】
図１は、図４のステップＳＰ４、ステップＳＰ５に係る本測定処理、測定結果解析処理のうちの、周波数特性の測定に係る処理手順を示すフローチャートである。ディジタルシグナルプロセッサ６は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１１からステップＳＰ１２に移り、スピーカＦＣ〜ＲＲに係る６系統のうちの１系統に周波数特性の測定用テスト信号を出力する。ここでこの実施例では、スピーカＦＣ〜ＲＲの再生帯域より広い周波数帯域（例えば２０〔Ｈｚ〕〜２０〔ｋＨｚ〕）に信号成分の分布するピンクノイズが適用される。なおピンクノイズに代えてホワイトノイズを適用してもよい。ディジタルシグナルプロセッサ６は、プリアンプ３の制御によりステップＳＰ３の処理で設定された音量Ｘ〔ｄＢ〕によりこのテスト信号で一定時間、スピーカを駆動する。またこのテスト信号の出力によりマイクＭＣを介して得られる収音データＤ１をメモリに記録し、この記録した収音データＤ１の解析により、図５に特性曲線図により示すように、この収音データＤ１の周波数特性を計測する。なおこの実施例では、高速フーリエ変換により収音データＤ１を周波数解析した。
【００２３】
ディジタルシグナルプロセッサ６は、続くステップＳＰ１３において、ステップＳＰ１２で検出した周波数特性をメモリに記録して保持し、続くステップＳＰ１４において、再び一定時間、テスト信号によりこのスピーカを駆動して周波数特性を検出する。このときディジタルシグナルプロセッサ６は、音量を所定値ΔＸだけ低減してスピーカを駆動し、これにより図５との対比により図６に特性曲線図により示すように、音量を切り換えた場合の収音データＤ１の周波数特性を検出する。また続くステップＳＰ１５において、このステップＳＰ１４で取得した周波数特性をメモリに記録して保持する。なおこの図６の例は、周波数１〔ｋＨｚ〕で信号レベルが６〔ｄＢ〕増大するように音量を増大させた場合の例である。
【００２４】
ディジタルシグナルプロセッサ６は、続くステップＳＰ１６において、ステップＳＰ１３、ＳＰ１５で保存した周波数特性のデータをメモリからロードし、図５及び図６との対比により図７に特性曲線図により示すように、これらの周波数特性間の差分の特性を計算する。また続くステップＳＰ１７において、全ての系統について処理を完了したか否か判断し、ここで否定結果が得られると、ステップＳＰ１７からステップＳＰ１８に移り、処理対象を続く系統に切り換えた後、ステップＳＰ１２に戻る。
【００２５】
これによりディジタルシグナルプロセッサ６は、スピーカＦＣ〜ＲＲに係る６系統の全てについて、ステップＳＰ１２−ＳＰ１３−ＳＰ１４−ＳＰ１５−ＳＰ１６の処理手順を繰り返し、異なる信号レベルによるテスト信号の印加による応答の周波数特性を２種類検出し、この異なる信号レベルによる２種類の周波数特性による差分の特性によりスピーカの周波数特性を求め、全ての系統について処理を完了すると、ステップＳＰ１７からステップＳＰ１９に移り、元の処理手順に戻る。
【００２６】
しかしてディジタルシグナルプロセッサ６は、この一連の処理により検出される周波数特性に基づいて、各スピーカが再生を受け持つ周波数帯域を設定し、さらには各スピーカの駆動に係るオーディオデータの周波数特性を補正する。
【００２７】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このカーオーディオシステム１では（図２）、ソース５により提供される音楽コンテンツに係るオーディオデータがディジタルシグナルプロセッサ６により処理されてスピーカＦＣ〜ＲＲに係る駆動系に出力される。ここで各駆動系では、ディジタルアナログ変換回路６によりディジタルシグナルプロセッサ６から出力されるオーディオデータがアナログ信号に変換された後、プリアンプ３により音量が設定され、このプリアンプ３の出力信号により対応するスピーカが駆動され、これによりこのカーオーディオシステム１では、ソース５による音楽コンテンツがユーザーに提供される。
【００２８】
しかしてこのようなオーディオシステム１では、車両に搭載されて使用され、この車両の空間が密閉された狭い空間であることにより、特定周波数で共振が表れたりし、これにより屋内で視聴する場合に比して、著しく周波数特性が劣化する。またリスニングポイントも必ずしも最適ではなく、例えば運転手にあっては、右側フロントのスピーカＦＲに接近した位置で音楽コンテンツを視聴することになり、これにより音像の定位も不確かなものとなる（図３）。
【００２９】
このためこのカーオーディオシステム１では、ユーザーによる操作により、ディジタルシグナルプロセッサ６で音場設定の処理が実行され（図４）、これにより音場の特性が計測され、この計測結果に基づいて、各スピーカの駆動に係る周波数特性、各スピーカに係るオーディオデータの遅延時間が設定され、これにより最適な音場となるように音場の特性が設定される。
【００３０】
具体的に、カーオーディオシステム１では、始めにスピーカＦＣ〜ＲＲの駆動に係る系統毎に、順次選択的にテスト信号を出力してマイクＭＣより得られる応答の確認により、各系統へのスピーカの接続が確認され、このスピーカの接続が確認された系統毎に、順次選択的にテスト信号を出力してマイクＭＣにより得られる応答が確認されて音量が設定される。またこの音量により、特性測定用のテスト信号により順次選択的に各系統が駆動され、マイクＭＣにより得られる応答の解析により音場に係る特性が順次計測される。
【００３１】
この一連の処理において（図１）、カーオーディオシステム１では、広い周波数帯域によるピンクノイズによりスピーカが駆動されて、マイクＭＣにより収音された収音データＤ１の周波数特性が検出される（図５）。また音量が切り換えられて、同様にして、マイクＭＣにより収音された収音データＤ１の周波数特性が検出され（図６）、これら２つの周波数特性の差分の特性が検出される（図７）。
【００３２】
ここで測定対象のスピーカにおいて、再生能力の無い周波数帯域にあっては、音量を可変しても、この音量の変化が収音データＤ１には表れないことになり、またこれにより当然に差分の特性による周波数特性には出力が表れないことになる。これにより図５及び図６の特性曲線が６〔ｄＢ〕の音量の切り換えによるものであることにより、この図５及び図６の特性曲線の差分の特性曲線である図７において、６〔ｄＢ〕以下の範囲にあっては、このスピーカが十分に再生能力を備えていない周波数帯域であることが判る。
【００３３】
しかしてこのような差分による周波数特性の測定にあっては、入力レベルに対してスピーカ出力がリニアに変化する範囲であれば、このスピーカの存在する空間に種々の周波数による定在波が発生している場合でも、また種々の反射波が存在する場合でも、正しくスピーカの周波数特性を表すことができる。また差分の特性であることにより、個々の周波数特性が環境による影響を受けている場合でも、この環境の影響を除去してスピーカの周波数特性を検出することができ、これによりエアコン等のノイズの影響も十分に回避することができる。
【００３４】
これによりこのカーオーディオシステム１では、このような差分の特性により各スピーカの周波数特性の測定を繰り返し、この測定結果により各スピーカの駆動に係るオーディオデータの周波数特性を設定して、最適な音場をユーザーに提供する。
【００３５】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、異なる信号レベルによる周波数特性の差分の特性によりスピーカの周波数特性を検出することにより、種々の環境下でもスピーカの周波数特性を正しく計測することができる。
【００３６】
また第１及び第２の音量による音量を異ならせたテスト信号によりスピーカを駆動して、このような異なる信号レベルによる周波数特性を検出することにより、簡易かつ確実にスピーカの周波数特性を検出することができる。
【００３７】
またこのようにして検出したスピーカの周波数特性に基づいて、音楽コンテンツのソースより得られるオーディオデータの周波数特性を補正することにより、快適な音場により音楽コンテンツを提供することができる。
【００３８】
また複数のスピーカに係る各複数系統を順次切り換えてスピーカの周波数特性を計測することにより、サブウーハー等を採用したシステムにおいて、適切な音場を形成することができる。
【実施例２】
【００３９】
なお上述の実施例においては、ピンクノイズによりテスト信号を印加して周波数特性を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、周波数を順次変化させた単一周波数による正弦波信号、時間軸方向に位相をずらした多数の信号の加算信号（Time Stretch Pulse）等、種々のテスト信号を広く適用することができる。
【００４０】
また上述の実施例においては、テスト信号を印加して周波数特性を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ソースによるオーディオデータを利用して周波数特性を検出するようにしてもよい。
【００４１】
また上述の実施例においては、５．１チャンネルによるオーディオシステムに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々のチャンネル数のオーディオシステムに広く適用することができる。
【００４２】
また上述の実施例においては、ディジタルシグナルプロセッサにより複数のチャンネルの周波数特性、遅延時間をまとめて調整する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各チャンネル毎に調整する場合にも広く適用することができる。
【００４３】
また上述の実施例においては、カーオーディオシステムに適用して音場を補正する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、屋内のオーディオシステムに適用して音場を補正する場合にも広く適用することができ、さらには単にスピーカの周波数特性を測定するだけの場合にも広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、例えばカーオーディオシステムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１に係るカーオーディオシステムのディジタルシグナルプロセッサの本測定等の処理手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１に係るカーオーディオシステムを示すブロック図である。
【図３】図２のカーオーディオシステムにおけるスピーカシステムを示す平面図である。
【図４】図２のカーオーディオシステムのディジタルシグナルプロセッサの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図２のカーオーディオシステムにおけるスピーカの周波数特性を示す特性曲線図である。
【図６】音量を変化させた場合のスピーカの周波数特性を示す特性曲線図である。
【図７】２つの周波数特性の差分の周波数特性を示す特性曲線図である。
【図８】カーオーディオシステムにおけるスピーカの周波数特性の測定例を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
【００４６】
１……カーオーディオシステム、２……ディジタルアナログ変換回路、３……プリアンプ、４……アンプ、５……ソース、６……ディジタルシグナルプロセッサ、７……マイクアンプ、８……ディジタルアナログ変換回路、ＦＣ〜ＲＲ……スピーカ、ＭＣ……マイク
【図１】
2007049447.tif 000003
【図２】
2007049447.tif 000004
【図３】
2007049447.tif 000005
【図４】
2007049447.tif 000006
【図５】
2007049447.tif 000007
【図６】
2007049447.tif 000008
【図７】
2007049447.tif 000009
【図８】
2007049447.tif 000010