(57)【要約】【課題】  電子楽器等の音響機器において、部屋の素材や寸法に対応する音場補正を簡単に行えるようにする。【解決手段】  部屋の各壁および床、天井の表面素材を素材選択リストボックス１０２，１１２，１２２，１３２，１４０，１４２において入力し、各壁の窓ガラスの有無および大きさを窓ガラス選択リストボックス１０４，１１４，１２４，１３４において入力し、電子楽器から各壁までの距離および天井の高さをテキストボックス１０６，１１６，１２６，１３６，１４４に入力すると、その部屋の周波数特性を計算し、その周波数特性を補償する周波数特性を音場補正フィルタに自動的に設定するようにした。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響機器に用いられる音場補正装置であって、
前記音響機器から出力される音声の周波数特性を調節する音場補正フィルタと、
前記音響機器が設置される部屋を構成する天井、床および各壁の素材と、前記天井の高さと、前記音響機器から前記各壁までの距離とをユーザ操作によって入力するデータ入力手段と、
前記データ入力手段を介して入力されたデータに基づいて、前記天井、前記床および前記各壁に音声信号が反射されることによって生じる合成周波数特性を予測する合成周波数特性予測手段と、
予測された前記合成周波数特性を補償する周波数特性を前記音場補正フィルタに設定する周波数特性設定手段と
を有することを特徴とする音場補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子楽器、その他の音響機器に用いて好適な音場補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子楽器等の音響機器においては、音声を放音するスピーカが設けられており、放音された音声はリスニングルームの各部において反射され、ユーザの耳に到達する。ここで、リスニングルームを構成する床、壁、天上等の大きさや材質に応じて、リスニングルーム毎に音響特性は相違する。この音響特性の違いを補償するには、グラフィックイコライザ等を用いて、放音する音声信号の周波数特性を調整することが一般的である。非特許文献１には、このようなグラフィックイコライザを音響機器（ミキサ）に内蔵する技術が開示されている。また、特許文献１，２は、建築設計に関するものであるが、部屋の大きさや壁の材質をパラメータとして入力すると、騒音源（人間、エアコン等）から生じた音が部屋の各部においてどのように伝播されるかをシミュレートする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２３９６７４号公報
【特許文献２】特開平７−２８４８１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「PM5D/PM5D-RH V2 DSP5D 取扱説明書」  ヤマハ株式会社，２００４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、グラフィックイコライザ等を操作して音場補正を行うためには、それなりの知識とスキルとが必要であり、一般消費者であるユーザがグラフィックイコライザ等によって音場補正を行うことは困難な場合が多かった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、リスニングルームの音場補正を簡易に実現できる音場補正装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明にあっては、下記構成を具備することを特徴とする。なお、括弧内は例示である。
請求項１記載の音場補正装置にあっては、音響機器（１）に用いられる音場補正装置であって、前記音響機器（１）から出力される音声の周波数特性を調節する音場補正フィルタ（１０）と、前記音響機器（１）が設置される部屋を構成する天井、床および各壁の素材と、前記天井の高さと、前記音響機器（１）から前記各壁までの距離とをユーザ操作によって入力するデータ入力手段（１００）と、前記データ入力手段（１００）を介して入力されたデータに基づいて、前記天井、前記床および前記各壁に音声信号が反射されることによって生じる合成周波数特性を予測する合成周波数特性予測手段（ＳＰ１２）と、予測された前記合成周波数特性を補償する周波数特性を前記音場補正フィルタに設定する周波数特性設定手段（ＳＰ１４）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、天井、床、および各壁の素材と、該天井の高さと、音響機器から各壁までの距離とを入力するという簡単な操作によって、音場補正フィルタに周波数特性を設定することができるから、知識とスキルとを有しないユーザであっても適切な音場補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例の電子楽器１のブロック図である。
【図２】電子楽器１が設置される部屋５０の一部切欠斜視図である。
【図３】電子楽器１に表示される入力画面１００を示す図である。
【図４】ＯＫボタン１４６が押下された際に実行されるプログラムのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
1．実施例のハードウエア構成
次に、本発明の一実施例の電子楽器１のハードウエア構成を図１を参照し説明する。
図１において２はＡＤコンバータであり、マイク３等、外部から入力されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換し、音声バス８を介して供給する。４はＤＡコンバータであり、音声バス８を介して供給された複数系統のデジタル楽音信号をアナログ楽音信号に変換し出力する。５はサウンドシステムであり、アンプおよびスピーカから構成され、ＤＡコンバータ４から出力された楽音信号を放音する。６はデジタル入力部であり、外部から供給されたデジタル音声信号を内部用のフォーマットのデジタル音声信号に変換し、音声バス８を介して出力する。７はデジタル出力部であり、音声バス８を介して供給された複数系統のデジタル音声信号を、外部機器用のフォーマット（ＡＥＳ／ＥＢＵ，ＡＤＡＴ，ＴＡＳＣＡＭ等）のデジタル音声信号に変換し、該外部機器に出力する。１０はエフェクタであり、音声バス８上の音声信号のうち指定されたものに対してエフェクト処理を施し、音声バス８を介して出力する。エフェクタ１０においては、特に音場補正用のエフェクタも設けられており、当該エフェクタは、ＤＡコンバータ４に供給される直前の楽音信号に対して音場補正（フィルタリング処理）を行う。１２はＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）であり、楽音信号を合成するとともに、そのエンベロープ調節およびミキシング等の処理を行い、その結果を音声バス８を介して出力する。
【００１０】
１８は通信Ｉ／Ｏ部であり、外部機器から供給されたＭＩＤＩ信号等の制御信号を通信インタフェース１６および通信バス１４を介して出力するとともに、通信バス１４および通信インタフェース１６を介して供給された制御信号を外部機器に対して出力する。２２は操作子群であり、鍵盤、フェーダ、ノブおよびキー等の操作子から構成される。２０は検出インタフェースであり、これら操作子の操作状態を検出し、通信バス１４を介して出力する。２６は表示器群であり、フラットパネルディスプレイおよびＬＥＤ等によって構成されている。なお、フラットパネルディスプレイの表面には無色のタッチパネルが貼付されている。このタッチパネルは上記操作子群２２に属するものであり、タッチパネルに対するユーザの操作は、検出インタフェース２０によって検出される。２４は表示インタフェースであり、通信バス１４を介して指定された画像をフラットパネルディスプレイに表示するとともに、ＬＥＤの点灯／消灯等の制御を行う。２８はＣＰＵであり、ＲＯＭ３０に記憶された制御プログラムに基づいて、通信バス１４を介して各部を制御する。３２はＲＡＭであり、ＣＰＵ２８のワークメモリとして使用される。
【００１１】
2．実施例の原理
ここで、上記電子楽器１が設置される部屋５０の構成を図２を参照し説明する。
部屋５０は、直方体状に構成され、電子楽器１は何れかの壁と平行になるように部屋５０の床５２上に載置される。なお、実際の部屋の形は直方体に限られるものではないが、一般ユーザの家庭における部屋は直方体状のものが大部分であるため、本実施例では部屋の形は直方体であることとしている。部屋５０の内部において電子楽器１の正面に対向する壁を正面壁５３といい、正面壁５３に対向する壁を後壁５５という。また、電子楽器１の正面に向かって右側の壁を右壁５４といい、左側の壁を左壁５６という。ここで、床５２から天井５１までの距離を「高さＨ」といい、電子楽器１の正面から正面壁５３までの距離を「正面距離ＤＦ」という。また、電子楽器１の背面から後壁５５までの距離を「背面距離ＤＢ」といい、電子楽器１の左端から左壁５６までの距離を「左距離ＤＬ」といい、電子楽器１の右端から右壁５４までの距離を「右距離ＤＲ」という。なお、床５２から電子楽器１のスピーカまでの高さは既知であり、これを「スピーカ高さＤＳ」とすると、スピーカから天井５１までの距離は「Ｈ−ＤＳ」になる。
【００１２】
電子楽器１のスピーカから「１ｍ」の距離を隔てた場所において、該スピーカから伝播される直接音の音圧をＬs（リニアスケール）とする。実際にユーザが電子楽器１の正面に向かって座ったとき、スピーカとユーザとの距離をＤＵ（ＤＵは例えば「０．５ｍ」）とすると、ユーザに到達する直接音の音圧は、（距離ＤＵの２乗に反比例するから）「Ｌs・ＤＵ-2」になる。また、右壁５４からの反射音は、右距離ＤＲの２倍の距離だけ伝播される。右壁５４における反射率は、音の周波数fの関数であり、この関数を「反射率関数ｇr(f)」という。また、電子楽器１のスピーカは、正面方向に対して最も指向性が高いため、正面以外の方向においては音圧が下がる。右方向における正面方向に対する音圧比（指向性係数）をＫとすると、右壁５４に反射されユーザに達する反射音の音圧は、「Ｌs ・Ｋ・（２ＤＲ）-2・ｇr(f)」になる。
【００１３】
電子楽器１のメーカーにおいては、スピーカの指向性係数は既知であるから、天井５１、床５２、正面壁５３、後壁５５、左壁５６からの反射音の音圧は、天井、床および各壁の反射率と電子楽器１からの距離とが特定されれば求めることができる。そして、電子楽器１の前に座ったユーザに届く受信音圧Ｌrは、「１」系統の直接音と、各々天井５１、床５２、壁５３〜５６から反射される「６」系統の反射音との総和によって求めることができる（但し、ここでは２次以上の反射音は無視する）。従って、上記音圧Ｌsに対する受信音圧Ｌrの伝達関数の逆伝達関数を実現するように、エフェクタ１０における音場補正フィルタの周波数特性を設定しておくと、受信音圧Ｌrの周波数特性をフラットなものにすることができる。
【００１４】
3．実施例の動作
電子楽器１の操作子群２２においてユーザが所定の操作を行うと、図３に示す部屋パラメータ入力画面１００がフラットパネルディスプレイに表示される。入力画面１００において、１０２，１１２，１２２，１３２は素材選択リストボックスであり、ユーザ操作に基づいて、左壁５６，後壁５５，右壁５４および正面壁５３の表面材質として、「木」、「石膏」、「コンクリート」、「布」、「土壁」、「タイル」等の材質の中から各々一の材質を選択する。同様に、１４０，１４２は床用の素材選択リストボックスであり、床５２および天井５１の表面材質として、「木」、「コンクリート」、「カーペット」、「タイル」等の材質の中から各々一の材質を選択する。
【００１５】
１０４，１１４，１２４，１３４は窓ガラス選択リストボックスであり、ユーザ操作に基づいて、左壁５６，後壁５５，右壁５４および正面壁５３に設けられている窓ガラスの有無および大きさとして、「なし」、「小」、「中」、「大」の選択肢の中から各々一の選択肢を選択する。１０６，１１６，１２６，１３６は距離入力テキストボックスであり、ユーザ操作に基づいて、左距離ＤＬ、背面距離ＤＢ、右距離ＤＲおよび正面距離ＤＦを設定する。１４４は高さ入力テキストボックスであり、ユーザ操作に基づいて、高さＨを設定する。１４８はキャンセルボタンであり、押下されると、当該入力画面１００の入力結果が破棄され、入力画面１００が閉じられる。１４６はＯＫボタンであり、押下されると、当該入力画面１００の入力結果に基づいて音場補正用のエフェクタのパラメータが更新され、入力画面１００が閉じられる。
【００１６】
ここで、上記ＯＫボタン１４６が押下された場合に実行される処理内容を図４を参照し説明する。図４において処理がステップＳＰ１０に進むと、上記各素材選択リストボックスに設定された素材に応じて、これら各素材の反射率関数ｇr(f)が取得される。なお、反射率関数ｇr(f)は、各素材と窓の有無および大きさとに応じて、予め決定されており、ＲＯＭ３０に記憶されている。次に、処理がステップＳＰ１２に進むと、まず高さ入力テキストボックス１４４に入力された高さＨから電子楽器１のスピーカ高さＤＳ（既知の値）が減算され、スピーカから天井５１までの距離である「Ｈ−ＤＳ」が求められる。そして、床、天井および各壁の各反射率関数ｇr(f)と、各距離ＤＦ，ＤＬ，ＤＲ，ＤＢ，ＤＳ，Ｈ−ＤＳとに基づいて、電子楽器１の前に座ったユーザの耳に到達すると予測される音声信号の周波数特性（合成周波数特性）が取得される。この合成周波数特性は、上述したように、「１」系統の直接音と、「６」系統の反射音との総和によって求めることができる。
【００１７】
次に、処理がステップＳＰ１４に進むと、合成周波数特性を為す伝達関数の逆伝達関数が求められる。この逆伝達関数が、エフェクタ１０における音場補正フィルタの基本的な周波数特性になる。例えば、床や壁の素材が「コンクリート」、「土壁」、「タイル」などの硬い素材であれば、特に高音域の反射率が高くなるから、音場補正フィルタの特性は、高音域のゲインを下げるような特性になる。逆に、床や壁の素材が「布」、「カーペット」など柔らかい素材であれば、高音域の反射率が低くなるため、音場補正フィルタの特性は、高音域のゲインを上げるような特性になる。また、背面距離ＤＢが短い場合には、低音域がかぶりやすくなるため、音場補正フィルタの特性は、低音域のゲインを下げるような特性になる。
【００１８】
また、本実施例においては、原則的には２次以上の反射音は無視するが、正面壁５３と後壁５５との間に定在波が発生する場合も考えられるため、その対策については講じておくこととする。正面壁５３と後壁５５との間の距離は、正面距離ＤＦと、背面距離ＤＢと、電子楽器１の幅（前後方向の長さ）との和であり、波長の整数倍がこの距離に等しくなる周波数は、定在波が発生する虞が高くなる。そこで、ステップＳＰ１４においては、このような定在波が生じる虞のある周波数については、ゲインを若干下げるように、上記「基本的な周波数特性」が修正される。この修正を行った結果が、音場補正フィルタの周波数特性としてエフェクタ１０に設定され、本ルーチンの処理が終了する。
【００１９】
以上のように本実施例によれば、天井、床、および各壁の素材、窓の有無および大きさ、天井の高さ、および電子楽器１から各壁までの距離等のデータを入力するという簡単な操作によって、エフェクタ１０における音場補正フィルタに周波数特性を設定することができるから、知識とスキルとを有しないユーザであっても適切な音場補正を行うことができる。
【００２０】
4．変形例
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能である。
(1)上記実施例においては、電子楽器１上で動作するプログラムによってエフェクタの周波数特性を設定する処理を行ったが、このプログラムのみをＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体に格納して頒布し、あるいは伝送路を通じて頒布することもできる。
(2)上記実施例においては、反射率関数ｇr(f)は、床、天井および各壁の各素材と窓の有無および大きさとに応じて決定されたが、さらにこれら以外のパラメータを用いて反射率関数ｇr(f)を決定してもよい。例えば、壁に窓がある場合には、カーテンの開閉状態も部屋パラメータ入力画面１００において入力できるようにしておき、カーテンの開閉状態によって異なる反射率関数ｇr(f)を適用してもよい。
(3)上記実施例は、本発明を電子楽器１に適用した例を説明したが、本発明は、ステレオ再生装置、あるいはカラオケ装置等、電子楽器以外の各種音響機器に適用してもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２１】
１：電子楽器（音響機器）、２：ＡＤコンバータ、３：マイク、４：ＤＡコンバータ、５：サウンドシステム、６：デジタル入力部、７：デジタル出力部、８：音声バス、１０：エフェクタ（音場補正フィルタ）、１２：ＤＳＰ、１４：通信バス、１６：通信インタフェース、１８：通信Ｉ／Ｏ部、２０：検出インタフェース、２２：操作子群、２４：表示インタフェース、２６：表示器群、２８：ＣＰＵ、３０：ＲＯＭ、３２：ＲＡＭ、５０：部屋、５１：天井、５２：床、５３：正面壁、５４：右壁、５５：後壁、５６：左壁、１００：部屋パラメータ入力画面、１００：入力画面、１０２，１１２，１２２，１３２，１４０，１４２：素材選択リストボックス、１０４，１１４，１２４，１３４：窓ガラス選択リストボックス、１０６，１１６，１２６，１３６：距離入力テキストボックス、１４４：高さ入力テキストボックス、１４６：ＯＫボタン、１４８：キャンセルボタン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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