(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉鎖的な空間内で行われる拡声の明瞭度を改善する拡声明瞭度改善装置であって、
前記閉鎖的な空間内に設置されたスピーカから出力されたインパルス応答である測定インパルス応答を取得する測定インパルス応答取得手段、インパルス応答を計算によって求める計算インパルス応答算出手段、および前記スピーカから出力される音声の出力レベルを各周波数帯域で調整可能なイコライザ手段を有するプロセッサと、
前記測定インパルス応答から残響時間が所定時間を超えているかを判定する残響時間判定手段、残響時間が前記所定時間を超す周波数帯域の前記測定インパルス応答と前記周波数帯域の前記計算インパルス応答との差分エネルギーを各周波数帯域毎に計算する差分エネルギー計算手段、および前記差分エネルギー計算手段が算出した各周波数帯域の差分エネルギーに基づいて、前記差分エネルギーを消去可能な逆伝達関数を作成する逆伝達関数作成手段を有し、前記プロセッサの前記イコライザ手段に対して、前記逆伝達関数作成手段が作成した逆伝達関数を満たすイコライザパラメータを設定するアナライザと、
を備えたことを特徴とする拡声明瞭度改善装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、前記計算インパルス応答を、前記測定インパルス応答の最大値で正規化する計算インパルス応答正規化手段を有し、
前記差分エネルギー計算手段は、残響時間が前記所定時間を超す各周波数帯域の測定インパルス応答と前記周波数帯域の正規化された計算インパルス応答との差分エネルギーを計算することを特徴とする請求項１記載の拡声明瞭度改善装置。
【請求項３】
前記アナライザは、前記差分エネルギー計算手段が算出した差分エネルギーを各周波数帯域毎に示したグラフを作成するグラフ作成手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の拡声明瞭度改善装置。
【請求項４】
閉鎖的な空間内で行われる拡声の明瞭度を改善する拡声明瞭度改善方法であって、
前記閉鎖的な空間内に設置されたスピーカから出力されたインパルス応答である測定インパルス応答を取得する測定インパルス応答取得ステップと、
インパルス応答を計算によって求める計算インパルス応答算出ステップと、前記測定インパルス応答から残響時間が所定時間を超えているかを判定する残響時間判定ステップと、残響時間が前記所定時間を超す周波数帯域毎の測定インパルス応答と前記各周波数帯域の計算インパルス応答との差分エネルギーを計算する差分エネルギー計算ステップと、前記差分エネルギー計算ステップで計算された各周波数帯域の差分エネルギーに基づいて、前記差分エネルギーを消去可能な逆伝達関数を作成する逆伝達関数作成ステップと、前記スピーカから出力される音声の出力レベルを各周波数帯域毎に調整可能なイコライザ手段に対して、前記逆伝達関数作成ステップで作成された逆伝達関数を満たすイコライザパラメータを設定するイコライザパラメータ設定ステップとを有することを特徴とする拡声明瞭度改善方法。
【請求項５】
前記計算インパルス応答を前記測定インパルス応答の最大値で正規化する計算インパルス正規化ステップを有し、前記差分エネルギー計算ステップは、残響時間が前記所定時間を超す各周波数帯域の測定インパルス応答と前記各周波数帯域の正規化された計算インパルス応答との差分エネルギーを計算することを特徴とする請求項４記載の拡声明瞭度改善方法。
【請求項６】
前記差分エネルギー計算ステップで算出された差分エネルギーを各周波数帯域毎に示したグラフを作成するグラフ作成ステップを有することを特徴とする請求項４または５記載の拡声明瞭度改善方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル等の残響が生じやすい環境において明瞭度の高い拡声を行うに適した拡声明瞭度改善装置および拡声明瞭度改善方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、残響や反射音が生じやすいトンネル等の環境において、電気音響設備を用いて高明瞭度の放送を行うための技術としては、ＦＩＲフィルタ等から構成される音場制御用のフィルタを増幅器の前段に配置して入力を制御する方法が実施されていた。当該ＦＩＲフィルタの係数は、実際に放送音を聞き取る場所である制御対象点の目標特性と、スピーカから制御対象点に至る経路（音場）の伝達係数をパラメータとして、予め算出されている。
【０００３】
この分野の技術として、例えば、特開平１１−２６２０８３号公報に開示されている「明瞭度改善方法および音場制御装置」は、直接音を含む初期入力の一部のみから目標特性を設定することにより、この目標特性と伝達係数とが大きく異なる場合であっても、音場制御用フィルタのフィルタ長を長くすることなく広い領域で明瞭度を改善している。
【０００４】
また、特開２０００−１６５９８４号公報に開示されている「音響拡声装置とその明瞭度改善方法」は、ＦＩＲフィルタの係数を決めるに際して、スピーカとその制御対象点との間のインパルスレスポンスを求め、各周波数毎に音響伝達関数行列を算出することにより、音場制御用フィルタの演算量を削減して音場制御用フィルタの数を削減しても明瞭度を改善している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したＦＩＲフィルタ等の音場制御用フィルタを用いる拡声技術は、音場（音声の伝達経路）にＦＩＲフィルタの係数決定時とは異なる何らかの変更が生じた場合（例えば、トンネル内の車の通行量が変化し、伝達関数が変化した場合）等においては、残響音が減らない、すなわち残響成分が除去されないことがあるという問題点を有していた。
【０００６】
さらに、前述した特開平１１−２６２０８３号公報の「明瞭度改善方法および音場制御装置」や、特開２０００−１６５９８４号公報の「音響拡声装置とその明瞭度改善方法」のように、ＦＩＲフィルタ等の音場制御用フィルタを用いる拡声技術は、基本的には制御対象点のエリアに対してのみ効果を有するといった問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、残響が生じやすい環境において明瞭度の高い拡声を実現可能な拡声明瞭度改善装置および拡声明瞭度改善方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る拡声明瞭度改善装置は、閉鎖的な空間内で行われる拡声の明瞭度を改善する拡声明瞭度改善装置であって、前記閉鎖的な空間内に設置されたスピーカから出力されたインパルス応答である測定インパルス応答を取得する測定インパルス応答取得手段、インパルス応答を計算によって求める計算インパルス応答算出手段、および前記スピーカから出力される音声の出力レベルを各周波数帯域で調整可能なイコライザ手段を有するプロセッサと、前記測定インパルス応答から残響時間が所定時間を超えているかを判定する残響時間判定手段、残響時間が前記所定時間を超す周波数帯域の前記測定インパルス応答と前記周波数帯域の前記計算インパルス応答との差分エネルギーを各周波数帯域毎に計算する差分エネルギー計算手段、および前記差分エネルギー計算手段が算出した各周波数帯域の差分エネルギーに基づいて、前記差分エネルギーを消去可能な逆伝達関数を作成する逆伝達関数作成手段を有し、前記プロセッサの前記イコライザ手段に対して、前記逆伝達関数作成手段が作成した逆伝達関数を満たすイコライザパラメータを設定するアナライザと、を備えたものである。
【０００９】
また、本発明に係る拡声明瞭度改善装置は、前記プロセッサは、前記計算インパルス応答を、前記測定インパルス応答の最大値で正規化する計算インパルス応答正規化手段を有し、前記差分エネルギー計算手段は、残響時間が前記所定時間を超す各周波数帯域の測定インパルス応答と前記周波数帯域の正規化された計算インパルス応答との差分エネルギーを計算する。
【００１０】
したがって、明瞭性に影響を及ぼす残響時間の長い周波数帯域に対して、スピーカが有する本来の音質をあまり変化させずに上記周波数帯域の音量レベルを低減できるため、残響が生じやすい環境であっても明瞭度の高い拡声を実現することができる。
【００１１】
また、本発明に係る拡声明瞭度改善装置は、前記アナライザは、前記差分エネルギー計算手段が算出した差分エネルギーを各周波数帯域毎に示したグラフを作成するグラフ作成手段を有する。したがって、作成されたグラフを参照すればどの周波数帯域で残響・反射成分が大きいかを知ることができる。
【００１２】
また、本発明に係る拡声明瞭度改善方法は、閉鎖的な空間内で行われる拡声の明瞭度を改善する拡声明瞭度改善方法であって、前記閉鎖的な空間内に設置されたスピーカから出力されたインパルス応答である測定インパルス応答を取得する測定インパルス応答取得ステップと、インパルス応答を計算によって求める計算インパルス応答算出ステップと、前記測定インパルス応答から残響時間が所定時間を超えているかを判定する残響時間判定ステップと、残響時間が前記所定時間を超す周波数帯域毎の測定インパルス応答と前記各周波数帯域の計算インパルス応答との差分エネルギーを計算する差分エネルギー計算ステップと、前記差分エネルギー計算ステップで計算された各周波数帯域の差分エネルギーに基づいて、前記差分エネルギーを消去可能な逆伝達関数を作成する逆伝達関数作成ステップと、前記スピーカから出力される音声の出力レベルを各周波数帯域毎に調整可能なイコライザ手段に対して、前記逆伝達関数作成ステップで作成された逆伝達関数を満たすイコライザパラメータを設定するイコライザパラメータ設定ステップと、を有する。
【００１３】
また、本発明に係る拡声明瞭度改善方法は、前記計算インパルス応答を前記測定インパルス応答の最大値で正規化する計算インパルス正規化ステップを有し、前記差分エネルギー計算ステップは、残響時間が前記所定時間を超す各周波数帯域の測定インパルス応答と前記各周波数帯域の正規化された計算インパルス応答との差分エネルギーを計算する。
【００１４】
さらに、本発明に係る拡声明瞭度改善方法は、前記差分エネルギー計算ステップで算出された差分エネルギーを各周波数帯域毎に示したグラフを作成するグラフ作成ステップを有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る拡声明瞭度改善装置および拡声明瞭度改善方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る拡声明瞭度改善装置を示す構成図である。同図に示す拡声明瞭度改善装置は、アナライザ１と、プロセッサ２と、プリアンプ３と、アンプ４と、スピーカ５と、放送用マイク６と、測定用マイク７とを備えて構成されている。なお、スピーカ５、放送用マイク６および測定用マイク７は、残響が生じやすいトンネルや地下道等の内部空間に設置される。
【００１７】
以下、本実施形態の拡声明瞭度改善装置が有する各構成要素について説明する。
まず、アナライザ１は、音響シミュレーションシステムを内蔵し、測定データとシミュレーションによって得られたデータの差分より明瞭度を向上させるために必要な計算によって得られたＥＱパラメータを送出すると共に、プロセッサ２を介して音場（スピーカ５と測定用マイク７との間の経路において形成される音場）から採取された音声データを解析するものであり、主に、解析部１１および表示部１２を有している。解析部１１は、プロセッサ２から送られた音声データを解析し、プロセッサ２のイコライザ機能を実現するために必要なパラメータを算出するものである。また、表示部１２は音声データ解析の途中結果等を表示するものである。なお、解析部１１が行う音声データの解析とパラメータの算出についての詳細な説明は、図２に示すフローチャートを参照して行う。
【００１８】
また、プロセッサ２は、音声信号が放送された際に測定用マイク７を介して音場から採取された音声信号を計量化して音声データに変換すると共に、アナライザ１の解析結果に応じて音量レベルを周波数帯域毎に調整するためのイコライザ機能を形成するものである。また、プリアンプ３は、放送音声信号を前段増幅するものである。また、アンプ４は、プロセッサ２から出力される音声信号出力を増幅するものである。また、スピーカ５は、アンプ４の出力を音声に変換するものである。また、放送用マイク６は、放送すべき音声を放送音声信号に変換するものである。さらに、測定用マイク７は、スピーカ５に対応する音場から採取される音声を音声信号に変換するものである。
【００１９】
以下、本実施形態の拡声明瞭度改善方法について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る拡声明瞭度改善方法を示すフローチャートである。
まず、アナライザ１を操作する者は、残響の改善を行う音場を形成するスピーカを選択する（ステップＳ１）。本実施形態ではスピーカ５が選択されたものとして説明する。その後、選択したスピーカ５の位置を設定する（ステップＳ２）。また、受音位置（測定用マイク７の位置）を設定することによって、測定する音場の条件と一致させる（ステップＳ３）。
【００２０】
次に、アナライザ１の解析部１１は、内蔵されている音響シミュレータを用いて、直接音信号を発生しプロセッサ２に送出することによって、解析を開始する（ステップＳ４）。すると、プロセッサ２は、解析部１１から送出された直接音をアンプ４およびスピーカ５を介して放送するよう処理し、スピーカ５から出力される直接音を測定用マイク７で測定して、当該直接音のインパルス応答を取得する（ステップＳ５）。こうして取得されたインパルス応答を、以下「測定インパルス応答」という。測定インパルス応答はプロセッサ２を介してアナライザ１に送られる。
【００２１】
一方、プロセッサ２は、音響シミュレーション等を用いて、解析部１１から送出された直接音のみのインパルス応答を計算によって求める（ステップＳ６）。こうして求められたインパルス応答を、以下「計算インパルス応答」という。計算インパルス応答は、プロセッサ２において測定インパルス応答の最大値で正規化され解析部１１に送られる。
【００２２】
次に、アナライザ１の解析部１１は、上記ステップＳ５で取得された測定インパルス応答から残響時間を計算し、残響時間が所定時間（例えば、３秒間）を超えているかを判定する（ステップＳ７）。解析部１１は、残響時間が所定時間を超えていれば、同一周波数帯域において、ステップＳ５で取得された測定インパルス応答とステップＳ６で求められた計算インパルス応答との差分エネルギーを計算して、計算結果を内部メモリ（図示せず）にスタックする（ステップＳ８）。なお、差分エネルギーは、音場での残響・反射によって増加したエネルギー分を意味する。
【００２３】
次に、全ての１／ｎ帯域について上記ステップＳ７およびステップＳ８の処理を行ったかを判断する（ステップＳ９）。１／ｎ帯域について全て行っていなければ次の１／ｎ帯域におけるステップＳ５およびステップＳ６の処理を行い、全て行われたのであれば次のステップＳ１０に進む。
【００２４】
ステップＳ１０では、アナライザ１の解析部１１が、上記ステップＳ８で計算された差分エネルギーを各１／ｎ帯域毎に示すグラフを生成し、表示部１２に表示する。当該ステップで生成されるグラフの一例を図３に示す。当該グラフでは、Ｘ軸を１／ｎ帯域の直接音の周波数、Ｙ軸を差分エネルギーとした直交座標である。
【００２５】
次に、解析部１１は、ステップＳ１０で生成されたグラフに基づいて、当該グラフに示されている差分エネルギーを消去可能な逆伝達関数を作成し、当該逆伝達関数を満たすイコライザパラメータ（以下「ＥＱパラメータ」という。）を算出する（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ７では、残響時間が所定時間を超した周波数帯域についてのみ差分エネルギーを計算しているが、これはすなわち、差分エネルギーが所定時間を超えて残響または反射する周波数のみが、イコライザで消去される対象の周波数帯域となる。
【００２６】
次に、解析部１１は、ステップＳ１２で算出されたＥＱパラメータをプロセッサ２に送出し、プロセッサ２が当該ＥＱパラメータを特許請求の範囲のイコライザ手段に該当するイコライザ回路またはイコライザ機能を実現するフィルタに設定して（ステップＳ１２）、一連の処理を終了する。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態の拡声明瞭度改善装置および拡声明瞭度改善方法によれば、音場に対して１／ｎ〔オクターブ〕周波数帯域で残響時間を測定し、明瞭性に影響を及ぼす残響時間の長い周波数帯域に対して、スピーカ５が有する本来の音質をあまり変化させずに上記周波数帯域の音量レベルを低減しているため、残響が生じやすい環境であっても明瞭度の高い拡声を実現することができる。また、周波数帯域毎に差分エネルギー（音場での残響・反射によって増加したエネルギー分）を示したグラフを参照すれば、どの周波数帯域で残響・反射成分が大きいかを知ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、解析部１１が音響シミュレータを備えて直接音をプロセッサ２に送出する構成としたが、アナウンスやＣＤ音源等による音楽演奏を放送用マイク６を介して音声信号に変換し、これを直接音としてプロセッサ２に送出しても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る拡声明瞭度改善装置および拡声明瞭度改善方法によれば、明瞭性に影響を及ぼす残響時間の長い周波数帯域に対して、スピーカが有する本来の音質をあまり変化させずに上記周波数帯域の音量レベルを低減できるため、残響が生じやすい環境であっても明瞭度の高い拡声を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る拡声明瞭度改善装置を示す構成図
【図２】本発明の一実施形態に係る拡声明瞭度改善方法を示すフローチャート
【図３】１／ｎ〔オクターブ〕周波数帯域の直接音の周波数（Ｘ軸）と差分エネルギー差（Ｙ軸）との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１  アナライザ
２  プロセッサ
３  プリアンプ
４  アンプ
５  スピーカ
６  放送用マイク
７  測定用マイク
１１  解析部
１２  表示部
【図１】
0004080210.tif 000002
【図２】
0004080210.tif 000003
【図３】
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