(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストかつ簡単な作業でイヤフォンの特性を補正することのできる情報処理装置および音響信号処理方法を提供する。【解決手段】音声信号を出力するための出力端子から出力されてマイクロフォンによって収音された測定用の音声信号から前記出力端子に接続されたイヤフォンの周波数特性を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記イヤフォンの周波数特性と、予め定められた目標周波数特性とに基づき、低音域から高音域に切り替わる周波数帯域であるクロスオーバー帯域よりも高い高音域または前記クロスオーバー帯域よりも低い低音域の一方の音域について、前記イヤフォンから出力される音声の周波数特性を前記予め定められた目標周波数特性に補正するための補正フィルタを設計する補正フィルタ設計手段と、外部からの指定に基づき前記高音域と前記低音域との音量バランスを調整する調整手段と、を具備する情報処理装置。【選択図】図４
2013157960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を出力するための出力端子と、
マイクロフォンと、
前記出力端子から出力されて前記マイクロフォンによって収音された測定用の音声信号
から前記出力端子に接続されたイヤフォンの周波数特性を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記イヤフォンの周波数特性と、予め定められた目標周
波数特性とに基づき、低音域から高音域に切り替わる周波数帯域であるクロスオーバー帯
域よりも高い高音域または前記クロスオーバー帯域よりも低い低音域の一方の音域につい
て、前記イヤフォンから出力される音声の周波数特性を前記予め定められた目標周波数特
性に補正するための補正フィルタを設計する補正フィルタ設計手段と、
外部からの指定に基づき前記高音域と前記低音域との音量バランスを調整する調整手段
と、
を具備する情報処理装置。
【請求項２】
前記補正フィルタ設計手段は、前記クロスオーバー帯域における前記測定手段により測
定された前記イヤフォンの周波数特性と前記目標周波数特性との差に基づき、前記クロス
オーバー帯域よりも高い高音域または前記クロスオーバー帯域よりも低い低音域の他方の
音域について、前記イヤフォンの周波数特性と前記目標周波数特性との差を予測し、当該
予測した差を補正量とする補正をさらに施すべく前記補正フィルタを設計する請求項１に
記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記クロスオーバー帯域よりも高い高音域を対象として前記イヤフォンの周波数特性を
補正する場合、前記イヤフォンと前記マイクロフォンとの間に空隙が設けられるように前
記イヤフォンを前記マイクロフォンに接触させた状態で、前記出力端子から出力した測定
用の音声信号を前記マイクロフォンによって収音する請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記クロスオーバー帯域よりも低い低音域を対象として前記イヤフォンの周波数特性を
補正する場合、前記イヤフォンと前記マイクロフォンとが密着するように前記イヤフォン
を前記マイクロフォンに接触させた状態で、前記出力端子から出力した測定用の音声信号
を前記マイクロフォンによって収音する請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
音声信号を符号化した音声データを再生して得られる前記音声信号に対して前記補正フ
ィルタによる補正を施して再符号化した補正音声データを生成する補正音声データ生成手
段をさらに具備する請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
音声信号を出力するための出力端子から出力されてマイクロフォンによって収音された
測定用の音声信号から前記出力端子に接続されたイヤフォンの周波数特性を測定し、
前記測定した前記イヤフォンの周波数特性と、予め定められた目標周波数特性とに基づ
き、低音域から高音域に切り替わる周波数帯域であるクロスオーバー帯域よりも高い高音
域または前記クロスオーバー帯域よりも低い低音域の一方の音域について、前記イヤフォ
ンから出力される音声の周波数特性を前記予め定められた目標周波数特性に補正するため
の補正フィルタを設計し、
外部からの指定に基づき前記高音域と前記低音域との音量バランスを調整する、
情報処理装置の音響信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イヤフォンを接続可能な出力端子を有する情報処理装置に好適な
音響信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートＰＣ（Personal computer）などと称される、バッテリ駆動可能で可搬性
を有する情報処理装置が広く普及している。この種の情報処理装置の中には、高精細の画
像を出力可能であったり、高音質の音声を出力可能であったり等、据え置き型の情報処理
装置と同等の高度なＡＶ（Audio and visual）機能を備えたものも少なくない。このよう
な高機能モデルのノートＰＣは、ＤＶＤ（Digital versatile disc）プレーヤや音楽プレ
ーヤとして用いられる機会も多い。
【０００３】
また、このような高機能モデルのノートＰＣは、スピーカと共に、イヤフォンを接続可
能な音声信号出力用の出力端子を備えている。例えばスピーカから音声を出力させること
ができない環境下においては、ユーザーは、イヤフォンを出力端子に接続して、ノートＰ
Ｃによって再生された音声を視聴する。
【０００４】
ユーザーによって使用され得る不特定多数のイヤフォンは、各々特性を有している。そ
のため、不特定多数のイヤフォンの特性を各々適切に補正するための仕組みがこれまでも
種々提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これまでに提案されたイヤフォンの特性を補正する仕組みには、コスト
アップを招いたり、ユーザに煩雑な作業を強いたり等の課題があった。
本発明は、低コストかつ簡単な作業でイヤフォンの特性を補正することのできる情報処
理装置および同装置の音響信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、実施形態によれば情報処理装置は、音声信号を出力するた
めの出力端子と、マイクロフォンと、前記出力端子から出力されて前記マイクロフォンに
よって収音された測定用の音声信号から前記出力端子に接続されたイヤフォンの周波数特
性を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記イヤフォンの周波数特性と
、予め定められた目標周波数特性とに基づき、低音域から高音域に切り替わる周波数帯域
であるクロスオーバー帯域よりも高い高音域または前記クロスオーバー帯域よりも低い低
音域の一方の音域について、前記イヤフォンから出力される音声の周波数特性を前記予め
定められた目標周波数特性に補正するための補正フィルタを設計する補正フィルタ設計手
段と、外部からの指定に基づき前記高音域と前記低音域との音量バランスを調整する調整
手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
発明の効果は特には記載しない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の情報処理装置の外観を示す図。
【図２】実施形態の情報処理装置のシステム構成を示す図。
【図３】実施形態の情報処理装置上で動作するメディアプレーヤの機能ブロックを示す図。
【図４】実施形態の高域（図中点線より右側）のみでイコライザーを設計した場合を示す図。
【図５】図４に示した状態で測定されるイヤフォンの周波数特性を示す図。
【図６】実施形態の高域側を抑えて聴覚的なうるささを軽減させた状態を示す図。
【図７】実施形態の高域（図中点線より右側）のみでイコライザーを設計した場合を示す図。
【図８】図４に示した状態で測定されるイヤフォンの周波数特性を示す図。
【図９】実施形態の高域側を抑えて聴覚的なうるささを軽減させた状態を示す図。
【図１０】実施形態の情報処理装置がスライダーバーＳＢの値の増減と共に全体の増減量が変化する形状とする効果について説明するための図。
【図１１】実施形態の情報処理装置がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音響信号処理の一応用例を説明するための図。
【図１２】実施形態の情報処理装置がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音響信号処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１乃至図６及び図１１乃至１２を参照して説明する。
図１は、本実施形態の情報処理装置のディスプレイユニットを開いた状態における外観
を示す図である。この情報処理装置は、例えば、バッテリ駆動可能で可搬性を有するノー
トブックタイプのＰＣ１として実現される。
【００１１】
図１に示すように、ＰＣ１は、コンピュータ本体１１と、ディスプレイユニット１２と
から構成されている。ディスプレイユニット１２には、ＬＣＤ（Liquid crystal display
）１３が組み込まれている。ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１に対し
、コンピュータ本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体１１の上面を覆
う閉塞位置との間を回動自在に取り付けられている。
【００１２】
コンピュータ本体１１は、薄い箱形の筐体を有しており、その上面には、キーボード１
４やタッチパッド１５などが配置されている。コンピュータ本体１１は、マイクロフォン
を内蔵しており、当該マイクロフォンが効率良く収音できるようにするために、筐体正面
部にマイク穴が設けられている。また、コンピュータ本体１１の筐体側面部には、イヤフ
ォン１６を接続可能な音声信号出力用の出力端子が設けられている。
【００１３】
イヤフォン１６をマイク穴に接触させた状態で、（イヤフォン１６が接続された）出力
端子に測定用の音声信号を出力すると、この測定用の音声信号がマイクロフォンによって
収音されるので、イヤフォン１６の特性を測定することができる。本実施形態の情報処理
装置（ＰＣ１）は、このようにして測定可能なイヤフォン１６の特性を、低コストかつ簡
単な作業で補正する仕組みを備えたものであり、以下、この点について詳述する。
【００１４】
図２は、ＰＣ１のシステム構成を示す図である。
図２に示すように、ＰＣ１は、ＣＰＵ（Central processing unit）１０１、ノースブ
リッジ１０２、主メモリ１０３、サウスブリッジ１０４、ＧＰＵ（Graphics processing 
unit）１０５を有している。また、ＰＣ１は、サウンドコントローラ１０６、ＢＩＯＳ（
Basic input/output system）−ＲＯＭ（Read only memory）１０７、ＬＡＮ（Local are
a network）コントローラ１０８、ＨＤＤ（Hard disk drive）１０９、ＯＤＤ（Optical 
disc drive）１１０およびＥＣ／ＫＢＣ（Embedded controller/Keyboard controller）
１１１を有している。
【００１５】
ＣＰＵ１０１は、ＰＣ１の動作を制御するプロセッサであり、ＨＤＤ１０９から主メモ
リ１０３にロードされる各種プログラムを実行する。ＣＰＵ１０１によって実行される各
種プログラムの中には、リソース管理を司るＯＳ（Operating system）１２１や、当該Ｏ
Ｓ１２１の配下で動作する、後述するメディアプレーヤ１２２等のアプリケーションが存
在する。メディアプレーヤ１２２は、動画（映像）や音声のファイルを再生するためのア
プリケーションソフトウェアである。また、ＣＰＵ１０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０７に
格納されたＢＩＯＳも実行する。ＢＩＯＳは、ハードウェア制御のためのプログラムであ
る。
【００１６】
ノースブリッジ１０２は、ＣＰＵ１０１とサウスブリッジ１０４との間を接続するブリ
ッジデバイスとして動作すると共に、主メモリ１０３をアクセス制御するメモリコントロ
ーラとして動作する。また、ノースブリッジ１０２は、ＧＰＵ１０５との通信を実行する
機能を有している。
【００１７】
ＧＰＵ１０５は、ディスプレイユニット１２に組み込まれたＬＣＤ１３への画像表示を
実行する表示コントローラである。また、ＧＰＵ１０５は、各種プログラムが表示しよう
とする画像をＣＰＵ１０１に代わって描画するアクセラレータを搭載する。
【００１８】
サウスブリッジ１０４は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０７をアクセス制御するメモリコントロ
ーラとして動作する。また、サウスブリッジ１０４は、ＨＤＤ１０９およびＯＤＤ１１０
を制御するためのＩＤＥ（Integrated Device Electronics）コントローラを内蔵してい
る。さらに、サウスブリッジ１０４は、サウンドコントローラ１０６との通信を実行する
機能を有している。
【００１９】
サウンドコントローラ１０６は、音源デバイスであり、再生対象のオーディオデータを
スピーカ１１２または（前述のコンピュータ本体１１の筐体側面部に設けられる）出力端
子１１３に出力するために、デジタル信号を電気信号に変換するＤ／Ａコンバータや、電
気信号を増幅するアンプリファイアなどの回路を有する。また、サウンドコントローラ１
０６は、（前述のコンピュータ本体１１に内蔵される）マイクロフォン１１４から入力さ
れた電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータなどの回路を有する。
【００２０】
ＥＣ／ＫＢＣ１１１は、ＰＣ１の電力管理を行うためのエンベデッドコントローラと、
キーボード１４およびタッチパッド１５を制御するためのキーボードコントローラとが集
積された１チップマイクロコンピュータである。
【００２１】
また、図３は、以上のようなシステム構成を持つＰＣ１上で動作するメディアプレーヤ
１２２の機能ブロックを示す図である。
図３に示すように、メディアプレーヤ１２２は、信号測定部２１０と、補正・再生部２
２０とを有している。また、信号測定部２１０は、測定部２１１、補正フィルタ設計部２
１２および目標特性生成部２１３を有し、補正・再生部２２０は、補正フィルタ２２１お
よび音響信号再生部２２２を有している。
【００２２】
ここで、本願の中心となる内容の理解を助けるために、まず、本願と同一の発明者らに
よる特願2011-166782と本願との関係について述べる。この先願は、イヤフォンの音響特性をイコライザーで補正する場合に必要となるイヤフォン特性の測定を、ユーザーでも測定可能な形態で、かつ、低コストで提供するものである。
【００２３】
即ちイヤフォンを機器のヘッドフォン端子等に挿し、ここから測定用の信号を出力し、
前記機器に装着されているマイクロフォンを用いて前記測定用信号を集音し、この集音信
号からイヤフォンの特性を算出する方法であって、補正周波数を制限することで、密着測
定のみ、または、開放測定のみのいずれか片方の１回測定で対象帯域のイヤフォン周波数
特性を得て、補正を行うものである。
【００２４】
しかしながらこの方法では、開放測定の場合、高域のみの測定に基づき、高域のみを補
正するイコライザーを設計するため、設計帯域内（高域）で音量が変化しないようにイコ
ライザーを設計しても、聴覚的には低域と高域のバランスが崩れて聞こえる場合があると
いう問題があった。そこでイコライザーを設計後、低域と高域のバランスを調整する機能
を設け、ユーザーが好みに応じてバランスを調整することを以下のように可能とした。
【００２５】
＜実施例１：  高域を下げる補正＞
図１の実施形態でイヤフォン１６は機器（コンピュータ本体１１）の図示せぬヘッドフ
ォン出力端子に挿され、このヘッドフォン出力端子からは測定用の信号が送出され、この
信号をマイクロフォンで集音することでイヤフォンの特性を測定する。測定用信号の例と
して白色雑音、ピンクノイズ、ＴＳＰ信号等があげられる。マイクロフォンで取得された
測定用信号から周波数特性(計測特性)が得られる。
【００２６】
図４は計測特性と目標特性とイコライザー特性を周波数を横軸、振幅を縦軸として図示
したものである。目標特性は予め機器に搭載されているイヤフォンの理想的な周波数特性
である。イコライザーは、計測特性を目標特性に合わせるように設計される。設計された
イコライザーを再生する信号にかけることにより、測定に用いたユーザーのイヤフォンで
目標特性のような音質を得ることができる。
【００２７】
ところで、前述の先願のように、イコライザーを設計する周波数領域を制限した場合、
低域と高域の音量バランスが崩れる場合がある。図４は高域（図中点線より右側）のみで
イコライザーを設計した場合である。この場合、イコライザー特性は低域では平坦（利得
０）で補正がかからず、高域で計測特性を目標特性に近づけるような形状となる。その結
果、設計されたイコライザーをかけたイヤフォンの周波数特性は図５のようになる。高域
に関しては目標特性と形状が一致し、設計通りの音になっているが、低域に関しては、補
正量がゼロのため元のユーザーイヤフォンの特性のままである。帯域を制限して設計する
条件では合理的な結果ではあるが、聴覚的に高音がうるさく聞こえる場合がある。その原
因として低域と高域の音量のバランスが崩れている問題がある。図４の目標特性では低域
A付近のレベルと高域B付近のレベルではAの方が高くなっている。一方で図５では高域Bの
方が高くなっている。これは、本来AとBのバランスを保った状態で補正をすべきところを
、Bのみ持ち上げたためである。Aは対象帯域の外にあるため帯域を制限した補正では考慮
することが難しい。
【００２８】
そこで、イコライザーを設計した後、ユーザーの操作で高域を制御するフィルタを追加
し、聴覚的な印象に基づき調整する機能を追加する。例えば図２で述べたアプリケーショ
ンの中にスライダーバー（目盛値表示付）のＬＣＤ１３への表示手段を備え、イコライザ
ー設計後にユーザーが音を聞きながら調整できる仕組みを構成する。高域を制御するフィ
ルタの形状は実験的に求められるが、周波数の増加と共に利得がより大きく増加または減
少する形状のものを用意し、スライダーバーＳＢの値の増減と共に全体の増減量が変化す
る形状とすると効果的である(図１０参照)。
【００２９】
また、対象帯域外の形状が変化することを抑止するため、利得を増減させる周波数範囲
は対象帯域のみとすることも効果的である。さらに、対象帯域が高域の場合、うるささが
気になり始める2kHz以上の帯域のみを増減させることも効果的である。スライダーバーの
他に、ダイヤルや数値の入力、あるいは普通、高め、低めと３段階の押しボタンなど他の
UIでもかまわない。このような構成にすることで図６に白抜き矢印で示すように高域側を
抑えて聴覚的なうるささを軽減することが可能になる。また、マイクロフォン特性の製品
ごとのバラつきによるイコライザーの設計誤差をユーザー側である程度修正できる利点も
ある。
【００３０】
図１１は、本実施形態のＰＣ１がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音
響信号処理の一応用例を説明するための図である。
ここでは、例えば携帯オーディオプレーヤ（音響再生装置２）のように、任意の補正フ
ィルタを備えることが困難な機器においても、ユーザがイヤフォン１６を使用して音楽を
視聴する場合に、前述した補正の効果を得られるようにする例を説明する。
【００３１】
この場合、図３に示したメディアプレーヤ１２２の補正・再生部２２０が、補正部２２
０Ａと再生部２２０Ｂとに分かれ、再生部２２０Ｂが、ＰＣ１と外部接続される音響再生
装置２側に配置される。
【００３２】
前述した例では、音響信号再生部２２２によって再生された音を（信号測定部２１０の
補正フィルタ設計部２１２で作られた係数が適用された）補正フィルタ２２１を使って補
正して、当該補正後の音声信号を出力端子１１３から出力した。これに対して、図１１に
示す応用例では、補正フィルタ２２１を使って補正した音声信号を、補正音響データ生成
部２２３に供給する。補正音響データ生成部２２３は、供給された音声信号を符号化して
補正音響データを生成し、当該生成した補正音響データを音響再生装置２の音響データ記
憶部２２４に格納する。そして、音響再生装置２に配置された再生部２２０Ｂの再生処理
部２２５は、音響データ記憶部２２４に格納された補正音響データを再生して、出力端子
から出力する。
【００３３】
つまり、補正を施したデータを再生部２２０Ｂに転送しておくことで、任意の補正を施
すことのできない機器（音響再生装置２）においても、再生時に補正の効果を得ることを
実現する。
【００３４】
図１２は、ＰＣ１がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音響信号処理の
流れを示すフローチャートである。
ここでは、主たる補正対象をクロスオーバー帯域以上の周波数帯域とした場合を想定す
る。
測定部２１１は、測定用の音声信号を出力端子１１３に出力し（ブロックＡ１）、当該
測定用の音声信号をマイクロフォン１１４によって収音することによって測定データを取
得する（ブロックＡ２）。
【００３５】
補正フィルタ設計部２１２は、測定部２１１によって取得された測定データに基づき、
クロスオーバー帯域以上の高音域を補正するイコライザーを設計する（ブロックＡ３）。
これと共に、補正フィルタ設計部２１２は、クロスオーバー帯域での目標値と測定値との
差に基づく予測により、非対象領域（低音域）を補正するイコライザを設計する（ブロッ
クＡ４）。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明による第２の実施形態を図７乃至図９を参照して説明する。実施形態１と共通す
る部分は説明を省略する。
＜実施例２：  高域を上げる補正＞
図７は図４と目標特性が異なる例である。この例ではAの位置よりもBの位置の方が高い
。これまでと同様に高域に対してのみイコライザーを設計すると図８のようになり、Bの
位置が下がってしまう。そこで、実施例１と同様にユーザー調整により高域を持ち上げる
ことで図９のようにバランスを修正することができる。
【００３７】
バランス調整機能を用いることで、帯域を制限したイコライザー設計により生じた低域
と高域の音量バランスのズレをユーザーが調整可能となった。以上説明した実施例によれ
ば以下のように課題を解決することができる。
【００３８】
課題：ユーザーのイヤフォンの特性を機器で測定し、その結果に基づき高音質になるよ
うなイコライザーを設計し、このイコライザーを通した音を測定したイヤフォンで聞くこ
とで高音質化を実現する技術において、例えば2回の測定の合成で周波数全帯域を補正す
るイコライザーを設計する構成であったのに対し、測定は１回とし、高域または低域のい
ずれかの帯域を補正する方法もある。
【００３９】
が後者の場合、対象帯域においてイコライザーが正しく設計されても対象外の帯域に関
しては補正が行えない問題があった。この問題を緩和する方法として、境界帯域に予測に
基づくイコライザーを設計する方法あるが、予測が当たらない場合も想定され、完全とは
いえない課題があった。
【００４０】
解決方法：実施形態では、例えば高域を対象帯域とした場合に、低域の補正が不完全な
ために生じる低域と高域の音量バランスの崩れを、ユーザー側で調整できる手段を提供す
るものである。
【００４１】
具体的には、イヤフォンを機器のヘッドフォン端子等に挿し、ここから測定用の信号を
出力し、前記機器に装着されているマイクロフォンを用いて前記測定用信号を収音し、こ
の収音信号からイヤフォンの特性を算出する方法であって、開放測定に基づき、低音域か
ら高音域に切り替わる周波数帯域（境界帯域）以上の高音域を補正し、さらに、低域と高
域の音量バランスをユーザーが音を聞きながら調整できるバランス調整手段を備える。例
えば、アプリケーションに表示されたスライダーバーを動かすことで低域と高域の強弱を
調整できることを特徴とする。
【００４２】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形して実施することができる。高音調整が可能なイヤフォン音響信号処理
方法を説明したが、低音調整が可能なイヤフォン音響信号処理方法を利用しても良い。利
得を増減させる周波数範囲は対象帯域が高域の場合を説明したが、逆に低域を対象帯域と
してもよい。
【００４３】
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせること
により、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素
から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる
構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００４４】
１…情報処理装置（ＰＣ）、２…音響再生装置、１１…コンピュータ本体、１１ａ…キ
ャビネット、１１ｂ…マイク穴、１２…ディスプレイユニット、１３…ＬＣＤ、１４…キ
ーボード、１５…タッチパッド、１６…イヤフォン、１０１…ＣＰＵ、１０２…ノースブ
リッジ、１０３…主メモリ、１０４…サウスブリッジ、１０５…ＧＰＵ、１０６…サウン
ドコントローラ、１０７…ＢＩＯＳ−ＲＯＭ、１０８…ＬＡＮコントローラ、１０９…Ｈ
ＤＤ、１１０…ＯＤＤ、１１１…ＥＣ／ＫＢＣ、１１２…スピーカ、１１３…出力端子、
１１４…マイクロフォン、１２１…ＯＳ、１２２…メディアプレーヤ、２１０…信号測定
部、２１１…測定部、２１２…補正フィルタ設計部、２１３…目標特性生成部、２２０…
補正・再生部、２２０Ａ…補正部、２２０Ｂ…再生部、２２１…補正フィルタ、２２２…
音響信号再生部、２２３…補正音響データ生成部、２２４…音響データ記憶部、２２５…
再生処理部。
【図１】
2013157960.tif 000003
【図２】
2013157960.tif 000004
【図３】
2013157960.tif 000005
【図４】
2013157960.tif 000006
【図５】
2013157960.tif 000007
【図６】
2013157960.tif 000008
【図７】
2013157960.tif 000009
【図８】
2013157960.tif 000010
【図９】
2013157960.tif 000011
【図１０】
2013157960.tif 000012
【図１１】
2013157960.tif 000013
【図１２】
2013157960.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月27日(2012.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明の実施形態は、イヤフォンを接続可能な出力端子を有する情報処理装置に好適な音響信号処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、ノートＰＣ（Personal computer）などと称される、バッテリ駆動可能で可搬性を有する情報処理装置が広く普及している。この種の情報処理装置の中には、高精細の画像を出力可能であったり、高音質の音声を出力可能であったり等、据え置き型の情報処理装置と同等の高度なＡＶ（Audio and visual）機能を備えたものも少なくない。このような高機能モデルのノートＰＣは、ＤＶＤ（Digital versatile disc）プレーヤや音楽プレーヤとして用いられる機会も多い。【０００３】  また、このような高機能モデルのノートＰＣは、スピーカと共に、イヤフォンを接続可能な音声信号出力用の出力端子を備えている。例えばスピーカから音声を出力させることができない環境下においては、ユーザーは、イヤフォンを出力端子に接続して、ノートＰＣによって再生された音声を視聴する。【０００４】  ユーザーによって使用され得る不特定多数のイヤフォンは、各々特性を有している。そのため、不特定多数のイヤフォンの特性を各々適切に補正するための仕組みがこれまでも種々提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、これまでに提案されたイヤフォンの特性を補正する仕組みには、コストアップを招いたり、ユーザに煩雑な作業を強いたり等の課題があった。  本発明は、低コストかつ簡単な作業でイヤフォンの特性を補正することのできる情報処理装置および同装置の音響信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記課題を解決するために、実施形態によれば情報処理装置は、音声信号を出力するための出力端子と、マイクロフォンと、前記出力端子から出力されて前記マイクロフォンによって収音された測定用の音声信号から前記出力端子に接続されたイヤフォンの周波数特性を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記イヤフォンの周波数特性と、予め定められた目標周波数特性とに基づき、低音域から高音域に切り替わる周波数帯域であるクロスオーバー帯域よりも高い高音域または前記クロスオーバー帯域よりも低い低音域の一方の音域について、前記イヤフォンから出力される音声の周波数特性を前記予め定められた目標周波数特性に補正するための補正フィルタを設計する補正フィルタ設計手段と、外部からの指定に基づき前記高音域と前記低音域との音量バランスを調整する調整手段とを具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の情報処理装置の外観を示す図。
【図２】実施形態の情報処理装置のシステム構成を示す図。
【図３】実施形態の情報処理装置上で動作するメディアプレーヤの機能ブロックを示す図。
【図４】実施形態の高域（図中点線より右側）のみでイコライザーを設計した場合を示す図。
【図５】図４に示した状態で測定されるイヤフォンの周波数特性を示す図。
【図６】実施形態の高域側を抑えて聴覚的なうるささを軽減させた状態を示す図。
【図７】実施形態の高域（図中点線より右側）のみでイコライザーを設計した場合を示す図。
【図８】図４に示した状態で測定されるイヤフォンの周波数特性を示す図。
【図９】実施形態の高域側を抑えて聴覚的なうるささを軽減させた状態を示す図。
【図１０】実施形態の情報処理装置がスライダーバーＳＢの値の増減と共に全体の増減量が変化する形状とする効果について説明するための図。
【図１１】実施形態の情報処理装置がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音響信号処理の一応用例を説明するための図。
【図１２】実施形態の情報処理装置がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音響信号処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明の一実施形態を説明する。（第１の実施形態）  第１の実施形態を図１乃至図６及び図１１乃至１２を参照して説明する。  図１は、本実施形態の情報処理装置のディスプレイユニットを開いた状態における外観を示す図である。この情報処理装置は、例えば、バッテリ駆動可能で可搬性を有するノートブックタイプのＰＣ１として実現される。
【００１０】  図１に示すように、ＰＣ１は、コンピュータ本体１１と、ディスプレイユニット１２とから構成されている。ディスプレイユニット１２には、ＬＣＤ（Liquid crystal display）１３が組み込まれている。ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１に対し、コンピュータ本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体１１の上面を覆う閉塞位置との間を回動自在に取り付けられている。
【００１１】  コンピュータ本体１１は、薄い箱形の筐体を有しており、その上面には、キーボード１４やタッチパッド１５などが配置されている。コンピュータ本体１１は、マイクロフォンを内蔵しており、当該マイクロフォンが効率良く収音できるようにするために、筐体正面部にマイク穴が設けられている。また、コンピュータ本体１１の筐体側面部には、イヤフォン１６を接続可能な音声信号出力用の出力端子が設けられている。
【００１２】  イヤフォン１６をマイク穴に接触させた状態で、（イヤフォン１６が接続された）出力端子に測定用の音声信号を出力すると、この測定用の音声信号がマイクロフォンによって収音されるので、イヤフォン１６の特性を測定することができる。本実施形態の情報処理装置（ＰＣ１）は、このようにして測定可能なイヤフォン１６の特性を、低コストかつ簡単な作業で補正する仕組みを備えたものであり、以下、この点について詳述する。
【００１３】  図２は、ＰＣ１のシステム構成を示す図である。  図２に示すように、ＰＣ１は、ＣＰＵ（Central processing unit）１０１、ノースブリッジ１０２、主メモリ１０３、サウスブリッジ１０４、ＧＰＵ（Graphicsprocessing unit）１０５を有している。また、ＰＣ１は、サウンドコントローラ１０６、ＢＩＯＳ（Basic input/output system）−ＲＯＭ（Read only memory）１０７、ＬＡＮ（Local area network）コントローラ１０８、ＨＤＤ（Hard disk drive）１０９、ＯＤＤ（Optical disc drive）１１０およびＥＣ／ＫＢＣ（Embeddedcontroller/Keyboard controller）１１１を有している。
【００１４】  ＣＰＵ１０１は、ＰＣ１の動作を制御するプロセッサであり、ＨＤＤ１０９から主メモリ１０３にロードされる各種プログラムを実行する。ＣＰＵ１０１によって実行される各種プログラムの中には、リソース管理を司るＯＳ（Operating system）１２１や、当該ＯＳ１２１の配下で動作する、後述するメディアプレーヤ１２２等のアプリケーションが存在する。メディアプレーヤ１２２は、動画（映像）や音声のファイルを再生するためのアプリケーションソフトウェアである。また、ＣＰＵ１０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０７に格納されたＢＩＯＳも実行する。ＢＩＯＳは、ハードウェア制御のためのプログラムである。
【００１５】  ノースブリッジ１０２は、ＣＰＵ１０１とサウスブリッジ１０４との間を接続するブリッジデバイスとして動作すると共に、主メモリ１０３をアクセス制御するメモリコントローラとして動作する。また、ノースブリッジ１０２は、ＧＰＵ１０５との通信を実行する機能を有している。
【００１６】  ＧＰＵ１０５は、ディスプレイユニット１２に組み込まれたＬＣＤ１３への画像表示を実行する表示コントローラである。また、ＧＰＵ１０５は、各種プログラムが表示しようとする画像をＣＰＵ１０１に代わって描画するアクセラレータを搭載する。
【００１７】  サウスブリッジ１０４は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０７をアクセス制御するメモリコントローラとして動作する。また、サウスブリッジ１０４は、ＨＤＤ１０９およびＯＤＤ１１０を制御するためのＩＤＥ（Integrated Device Electronics）コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ１０４は、サウンドコントローラ１０６との通信を実行する機能を有している。
【００１８】  サウンドコントローラ１０６は、音源デバイスであり、再生対象のオーディオデータをスピーカ１１２または（前述のコンピュータ本体１１の筐体側面部に設けられる）出力端子１１３に出力するために、デジタル信号を電気信号に変換するＤ／Ａコンバータや、電気信号を増幅するアンプリファイアなどの回路を有する。また、サウンドコントローラ１０６は、（前述のコンピュータ本体１１に内蔵される）マイクロフォン１１４から入力された電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータなどの回路を有する。
【００１９】  ＥＣ／ＫＢＣ１１１は、ＰＣ１の電力管理を行うためのエンベデッドコントローラと、キーボード１４およびタッチパッド１５を制御するためのキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータである。
【００２０】  また、図３は、以上のようなシステム構成を持つＰＣ１上で動作するメディアプレーヤ１２２の機能ブロックを示す図である。  図３に示すように、メディアプレーヤ１２２は、信号測定部２１０と、補正・再生部２２０とを有している。また、信号測定部２１０は、測定部２１１、補正フィルタ設計部２１２および目標特性生成部２１３を有し、補正・再生部２２０は、補正フィルタ２２１および音響信号再生部２２２を有している。
【００２１】  ここで、本願の中心となる内容の理解を助けるために、まず、本願と同一の発明者らによる出願P2011-166782と本願との関係について述べる。この先願は、イヤフォンの音響特性をイコライザーで補正する場合に必要となるイヤフォン特性の測定を、ユーザーでも測定可能な形態で、かつ、低コストで提供するものである。
【００２２】  即ちイヤフォンを機器のヘッドフォン端子等に挿し、ここから測定用の信号を出力し、前記機器に装着されているマイクロフォンを用いて前記測定用信号を集音し、この集音信号からイヤフォンの特性を算出する方法であって、補正周波数を制限することで、密着測定のみ、または、開放測定のみのいずれか片方の１回測定で対象帯域のイヤフォン周波数特性を得て、補正を行うものである。
【００２３】  しかしながらこの方法では、開放測定の場合、高域のみの測定に基づき、高域のみを補正するイコライザーを設計するため、設計帯域内（高域）で音量が変化しないようにイコライザーを設計しても、聴覚的には低域と高域のバランスが崩れて聞こえる場合があるという問題があった。そこでイコライザーを設計後、低域と高域のバランスを調整する機能を設け、ユーザーが好みに応じてバランスを調整することを以下のように可能とした。
【００２４】＜実施例１：  高域を下げる補正＞  図１の実施形態でイヤフォン１６は機器（コンピュータ本体１１）の図示せぬヘッドフォン出力端子に挿され、このヘッドフォン出力端子からは測定用の信号が送出され、この信号をマイクロフォンで集音することでイヤフォンの特性を測定する。測定用信号の例として白色雑音、ピンクノイズ、ＴＳＰ信号等があげられる。マイクロフォンで取得された測定用信号から周波数特性(計測特性)が得られる。
【００２５】  図４は計測特性と目標特性とイコライザー特性を周波数を横軸、振幅を縦軸として図示したものである。目標特性は予め機器に搭載されているイヤフォンの理想的な周波数特性である。イコライザーは、計測特性を目標特性に合わせるように設計される。設計されたイコライザーを再生する信号にかけることにより、測定に用いたユーザーのイヤフォンで目標特性のような音質を得ることができる。
【００２６】  ところで、前述の先願のように、イコライザーを設計する周波数領域を制限した場合、低域と高域の音量バランスが崩れる場合がある。図４は高域（図中点線より右側）のみでイコライザーを設計した場合である。この場合、イコライザー特性は低域では平坦（利得０）で補正がかからず、高域で計測特性を目標特性に近づけるような形状となる。その結果、設計されたイコライザーをかけたイヤフォンの周波数特性は図５のようになる。高域に関しては目標特性と形状が一致し、設計通りの音になっているが、低域に関しては、補正量がゼロのため元のユーザーイヤフォンの特性のままである。帯域を制限して設計する条件では合理的な結果ではあるが、聴覚的に高音がうるさく聞こえる場合がある。その原因として低域と高域の音量のバランスが崩れている問題がある。図４の目標特性では低域A付近のレベルと高域B付近のレベルではAの方が高くなっている。一方で図５では高域Bの方が高くなっている。これは、本来AとBのバランスを保った状態で補正をすべきところを、Bのみ持ち上げたためである。Aは対象帯域の外にあるため帯域を制限した補正では考慮することが難しい。
【００２７】  そこで、イコライザーを設計した後、ユーザーの操作で高域を制御するフィルタを追加し、聴覚的な印象に基づき調整する機能を追加する。例えば図２で述べたアプリケーションの中にスライダーバー（目盛値表示付）のＬＣＤ１３への表示手段を備え、イコライザー設計後にユーザーが音を聞きながら調整できる仕組みを構成する。高域を制御するフィルタの形状は実験的に求められるが、周波数の増加と共に利得がより大きく増加または減少する形状のものを用意し、スライダーバーＳＢの値の増減と共に全体の増減量が変化する形状とすると効果的である(図１０参照)。
【００２８】  また、対象帯域外の形状が変化することを抑止するため、利得を増減させる周波数範囲は対象帯域のみとすることも効果的である。さらに、対象帯域が高域の場合、うるささが気になり始める2kHz以上の帯域のみを増減させることも効果的である。スライダーバーの他に、ダイヤルや数値の入力、あるいは普通、高め、低めと３段階の押しボタンなど他のUIでもかまわない。このような構成にすることで図６に白抜き矢印で示すように高域側を抑えて聴覚的なうるささを軽減することが可能になる。また、マイクロフォン特性の製品ごとのバラつきによるイコライザーの設計誤差をユーザー側である程度修正できる利点もある。
【００２９】  図１１は、本実施形態のＰＣ１がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音響信号処理の一応用例を説明するための図である。  ここでは、例えば携帯オーディオプレーヤ（音響再生装置２）のように、任意の補正フィルタを備えることが困難な機器においても、ユーザがイヤフォン１６を使用して音楽を視聴する場合に、前述した補正の効果を得られるようにする例を説明する。
【００３０】  この場合、図３に示したメディアプレーヤ１２２の補正・再生部２２０が、補正部２２０Ａと再生部２２０Ｂとに分かれ、再生部２２０Ｂが、ＰＣ１と外部接続される音響再生装置２側に配置される。
【００３１】  前述した例では、音響信号再生部２２２によって再生された音を（信号測定部２１０の補正フィルタ設計部２１２で作られた係数が適用された）補正フィルタ２２１を使って補正して、当該補正後の音声信号を出力端子１１３から出力した。これに対して、図１１に示す応用例では、補正フィルタ２２１を使って補正した音声信号を、補正音響データ生成部２２３に供給する。補正音響データ生成部２２３は、供給された音声信号を符号化して補正音響データを生成し、当該生成した補正音響データを音響再生装置２の音響データ記憶部２２４に格納する。そして、音響再生装置２に配置された再生部２２０Ｂの再生処理部２２５は、音響データ記憶部２２４に格納された補正音響データを再生して、出力端子から出力する。
【００３２】  つまり、補正を施したデータを再生部２２０Ｂに転送しておくことで、任意の補正を施すことのできない機器（音響再生装置２）においても、再生時に補正の効果を得ることを実現する。
【００３３】  図１２は、ＰＣ１がイヤフォンの周波数特性を補正するために実行する音響信号処理の流れを示すフローチャートである。  ここでは、主たる補正対象をクロスオーバー帯域以上の周波数帯域とした場合を想定する。  測定部２１１は、測定用の音声信号を出力端子１１３に出力し（ブロックＡ１）、当該測定用の音声信号をマイクロフォン１１４によって収音することによって測定データを取得する（ブロックＡ２）。
【００３４】  補正フィルタ設計部２１２は、測定部２１１によって取得された測定データに基づき、クロスオーバー帯域以上の高音域を補正するイコライザーを設計する（ブロックＡ３）。これと共に、補正フィルタ設計部２１２は、クロスオーバー帯域での目標値と測定値との差に基づく予測により、非対象領域（低音域）を補正するイコライザを設計する（ブロックＡ４）。
【００３５】（第２の実施形態）  本発明による第２の実施形態を図７乃至図９を参照して説明する。実施形態１と共通する部分は説明を省略する。＜実施例２：  高域を上げる補正＞  図７は図４と目標特性が異なる例である。この例ではAの位置よりもBの位置の方が高い。これまでと同様に高域に対してのみイコライザーを設計すると図８のようになり、Bの位置が下がってしまう。そこで、実施例１と同様にユーザー調整により高域を持ち上げることで図９のようにバランスを修正することができる。
【００３６】  バランス調整機能を用いることで、帯域を制限したイコライザー設計により生じた低域と高域の音量バランスのズレをユーザーが調整可能となった。以上説明した実施例によれば以下のように課題を解決することができる。
【００３７】  課題：ユーザーのイヤフォンの特性を機器で測定し、その結果に基づき高音質になるようなイコライザーを設計し、このイコライザーを通した音を測定したイヤフォンで聞くことで高音質化を実現する技術において、例えば2回の測定の合成で周波数全帯域を補正するイコライザーを設計する構成であったのに対し、測定は１回とし、高域または低域のいずれかの帯域を補正する方法もある。
【００３８】  が後者の場合、対象帯域においてイコライザーが正しく設計されても対象外の帯域に関しては補正が行えない問題があった。この問題を緩和する方法として、境界帯域に予測に基づくイコライザーを設計する方法あるが、予測が当たらない場合も想定され、完全とはいえない課題があった。
【００３９】  解決方法：実施形態では、例えば高域を対象帯域とした場合に、低域の補正が不完全なために生じる低域と高域の音量バランスの崩れを、ユーザー側で調整できる手段を提供するものである。
【００４０】  具体的には、イヤフォンを機器のヘッドフォン端子等に挿し、ここから測定用の信号を出力し、前記機器に装着されているマイクロフォンを用いて前記測定用信号を収音し、この収音信号からイヤフォンの特性を算出する方法であって、開放測定に基づき、低音域から高音域に切り替わる周波数帯域（境界帯域）以上の高音域を補正し、さらに、低域と高域の音量バランスをユーザーが音を聞きながら調整できるバランス調整手段を備える。例えば、アプリケーションに表示されたスライダーバーを動かすことで低域と高域の強弱を調整できることを特徴とする。
【００４１】  なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。高音調整が可能なイヤフォン音響信号処理方法を説明したが、低音調整が可能なイヤフォン音響信号処理方法を利用しても良い。利得を増減させる周波数範囲は対象帯域が高域の場合を説明したが、逆に低域を対象帯域としてもよい。
【００４２】  また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
【符号の説明】
【００４３】  １…情報処理装置（ＰＣ）、２…音響再生装置、１１…コンピュータ本体、１１ａ…キャビネット、１１ｂ…マイク穴、１２…ディスプレイユニット、１３…ＬＣＤ、１４…キーボード、１５…タッチパッド、１６…イヤフォン、１０１…ＣＰＵ、１０２…ノースブリッジ、１０３…主メモリ、１０４…サウスブリッジ、１０５…ＧＰＵ、１０６…サウンドコントローラ、１０７…ＢＩＯＳ−ＲＯＭ、１０８…ＬＡＮコントローラ、１０９…ＨＤＤ、１１０…ＯＤＤ、１１１…ＥＣ／ＫＢＣ、１１２…スピーカ、１１３…出力端子、１１４…マイクロフォン、１２１…ＯＳ、１２２…メディアプレーヤ、２１０…信号測定部、２１１…測定部、２１２…補正フィルタ設計部、２１３…目標特性生成部、２２０…補正・再生部、２２０Ａ…補正部、２２０Ｂ…再生部、２２１…補正フィルタ、２２２…音響信号再生部、２２３…補正音響データ生成部、２２４…音響データ記憶部、２２５…再生処理部。
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月7日(2012.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を出力し、イヤフォンが接続される出力端子と、
マイクロフォンと、
前記音声信号からイヤフォンで生成され、前記マイクロフォンによって検出される音の周波数特性を測定する測定手段と、
前記測定された周波数特性と目標周波数特性に基づき、低周波数域から高周波数域へ切り替わる周波数帯域であるクロスオーバー帯域よりも高い周波数域および前記クロスオーバー帯域よりも低い周波数域の内の一方の周波数域について、前記測定された周波数特性の一部を前記目標周波数特性の一部に補正するための補正フィルターを設計する補正フィルター設計手段と、
外部からの指示に応じて、前記低周波域と前記高周波域との音量バランスを調整する調整手段と、
を具備することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記補正フィルター設計手段は、前記測定された周波数特性の一部と前記目標周波数特性の一部との差に基づき、前記クロスオーバー帯域よりも高い周波数域および前記クロスオーバー帯域よりも低い周波数域の内の他方の周波数域について、前記測定された周波数特性の一部と前記目標周波数特性の一部との差を予測し、当該予測した差によって前記補正フィルターを補正することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記測定された周波数特性の一部を、前記クロスオーバー帯域よりも高い周波数域において補正する場合、前記マイクロフォンが、前記イヤフォンを前記マイクロフォンとの間に間隙が設けられるように接近して配置させた状態で前記イヤフォンにより前記音声信号から生成された音を検出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記測定された周波数特性の一部を、前記クロスオーバー帯域よりも低い周波数域において補正する場合、前記マイクロフォンが、前記イヤフォンを前記マイクロフォンに密着して配置させた状態で前記イヤフォンにより前記音声信号から生成された音を検出することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
音声信号を符号化することによって生成された音声データを再生して得られる音声信号を前記補正フィルターを用いて補正し、補正された音声信号を再符号化して補正音声データを生成する補正音声データ生成手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
情報処理装置の出力端子に接続されたイヤフォンから生成され、前記情報処理装置のマイクロフォンによって検出された音の周波数特性を測定し、
前記測定した周波数特性および目標周波数特性とに基づき、低周波数域から高周波数域に切り替わる周波数帯域であるクロスオーバー帯域よりも高いまたは低い周波数域について、前記測定された周波数特性の一部を目標周波数特性の一部に補正するための補正フィルターを設計し、
外部からの指示に応じて前記低周波数域と前記高周波数域との音量バランスを調整することを特徴とする音響信号処理方法。