(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させるテスト信号発生装置であって、
前記残響特性を解析すべき周波数範囲内における周波数成分が連続的に変化する複数のスイープ音であって、当該周波数範囲内において予め設定された一定の周波数間隔を有し、且つ前記テスト信号を発生させる全ての時間に渡って、前記周波数範囲内の全ての周波数に渡り発生される複数のスイープ音に相当するスイープ音信号によって構成され、当該周波数範囲内における複数の前記スイープ信号全体のエネルギー成分が時間的に且つ周波数的に規則的である信号を前記テスト信号として発生させる信号発生手段と、
前記発生させたテスト信号を拡声させる拡声手段を制御する拡声制御手段と、
を備えることを特徴とするテスト信号発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のテスト信号発生装置であって、
前記信号発生手段が、
前記解析すべき周波数範囲内にて、各前記スイープ音の周波数を低周波数から高周波数まで単調増加且つ連続的に変化させた当該各記スイープ音に夫々相当する各前記スイープ音信号を前記テスト信号として発生させることを特徴とするテスト信号発生装置。
【請求項３】
請求項１に記載のテスト信号発生装置であって、
前記信号発生手段が、
前記解析すべき周波数範囲内にて、各前記スイープ音の周波数を低周波数成分から高周波数成分まで、および、高域周波数成分から低域周波数成分まで、予め定められた周期で繰り返して連続的に変化させた当該各スイープ音に夫々相当する各前記スイープ音信号を前記テスト信号として発生させることを特徴とするテスト信号発生装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のテスト信号発生装置であって、
前記信号発生手段が、
前記一定の周波数間隔がオクターブの関係を有する各前記スイープ音に夫々相当する前記スイープ音信号を前記テスト信号として発生させることを特徴とするテスト信号発生装置。
【請求項５】
請求項２乃至４の何れか一項に記載のテスト信号発生装置であって、
前記信号発生手段が、
各前記スイープ音によって和音が形成される当該スイープ音に夫々相当する前記スイープ音信号を前記テスト信号として発生させることを特徴とするテスト信号発生装置。
【請求項６】
請求項２乃至４の何れか一項に記載のテスト信号発生装置であって、
前記信号発生手段が、
前記一定の周波数間隔が１／４オクターブ以上のオクターブ差を有する各前記スイープ音に夫々相当する前記スイープ音信号をテスト信号として発生させることを特徴とするテスト信号発生装置。
【請求項７】
音場空間に設置されたスピーカによって音源を拡声させる音響再生システムであって、
前記音場空間の残響特性に基づいて当該音源の残響制御を行い、前記音源を前記スピーカによって拡声させる音響再生装置と、
前記スピーカから前記音場空間に拡声された際の当該音場空間の特定の聴取位置における拡声音を集音する集音手段と、
を備え、
前記音響再生装置が、
前記残響特性を解析すべき周波数範囲内における周波数成分が連続的に変化する複数のスイープ音であって、当該周波数範囲内において予め設定された一定の周波数間隔を有し、且つ前記テスト信号を発生させる全ての時間に渡って、前記周波数範囲内の全ての周波数に渡り発生される複数のスイープ音に相当するスイープ音信号によって構成され、当該周波数範囲内における前記スイープ信号全体のエネルギー成分が時間的に且つ周波数的に規則的である信号を前記テスト信号として発生させる信号発生手段と、
前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、
前記音信号またはテスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカから拡声させる拡声制御手段と、
前記集音手段によって集音された拡声音を示す拡声音信号を取得する第２取得手段と、
前記取得された拡声音信号に基づいて当該拡声音信号の前記聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す前記残響特性を認識する認識手段と、
前記認識された残響特性に基づいて前記スピーカに拡声すべきテスト信号の再生特性を調整することによって残響制御を行うとともに、前記テスト信号に対して調整された再生特性に基づいて、前記音源として取得され、前記スピーカから拡声すべき音信号の再生特性を調整する調整手段と、
を有することを特徴とする音響再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場空間の残響特性を測定する際に用いられるテスト信号を発生させるテスト信号発生装置及びそれが搭載された音響再生システムの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音楽などの音源を再生する際に、当該音源が再生される音場空間の音場補正を行うＡＶアンプなどの再生装置が実用に供されている。特に、最近では、予め音場空間の音場特性を測定し、当該測定された特性に基づいて再生すべき音源の周波数特性など当該音源を再生する際の各種特性（以下、再生特性という。）を補正して再生する音響再生システムが実用化されている。
【０００３】
従来、このような音響再生システムは、音源を再生する前に、単位周波数帯域（１ｋＨｚ）に含まれている成分の強さが周波数に無関係に一定である性質、すなわち、不規則に変動する波形を有するホワイトノイズ（白色雑音信号）やホワイトノイズに対して１オクターブ当たり３ｄＢ減衰させてあるピンクノイズ（１／ｆ雑音信号）などのテスト信号を、音源を再生すべき音場空間に拡声するとともに、当該テスト信号における拡声音をマイクロホンによって集音するようになっている。そして、このような音響再生システムは、集音されたテスト信号における拡声音を解析することによって、音場空間の音場特性を特定し、特定された音場特性に基づいて再生すべき音源の再生特性を補正するようになっている。
【０００４】
具体的には、このような音響再生システムは、
（１）テスト信号による拡声、
（２）当該テスト信号の拡声音に基づく音場空間の音場解析、すなわち、空間特性の解析、
（３）空間特性の解析結果に基づくテスト信号の再生特性の補正
を行うようになっており、（１）〜（３）の各種の処理を複数回繰り返すことによって、音源を再生する際の再生特性に関する各種の補正量を決定するようになっている。そして、この音響再生システムは、決定された補正量に基づいて再生すべき音源を再生するようになっている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】
特開平２００３−２５５９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
［０００５］
しかしながら、従来の音響再生システムにあっては、再生すべき音源の残響特性を補正する場合に、ホワイトノイズやピンクノイズなどの不規則に変動する波形を有するノイズ信号をテスト信号として用いているので、残響成分の調整量が決定するまでの間に、残響特性が調整されたテスト信号が音場空間に拡声されたとしても、調整前の拡声音と聴感上の差異点を体感することができない。すなわち、従来の音響再生システムにあっては、テスト信号による音場解折が終了した後に、実際に音源が再生されるまで、当該残響特性の調整前後における音源の拡声音の変化を聴感上認識することが困難である。
［０００６］
本発明は、上記の各問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例としては、テスト信号によって再生すべき音源の残響特性に関する残響時間などの調整量を決定する際に、残響特性の補正前後におけるテスト信号の拡声音によっても聴感上その差異を認識することができ、かつ、短時間にて各種の調整を行うことができる音響再生システムおよび当該テスト信号を発生させるテスト信号発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、音場空間の残響特性を解析するためのテスト信号を発生させるテスト信号発生装置であって、前記残響特性を解析すべき周波数範囲内における周波数成分が連続的に変化する複数のスイープ音であって、当該周波数範囲内において予め設定された一定の周波数間隔を有し、且つ前記テスト信号を発生させる全ての時間に渡って、前記周波数範囲内の全ての周波数に渡り発生される複数のスイープ音に相当するスイープ音信号によって構成され、当該周波数範囲内における前記スイープ信号全体のエネルギー成分が時間的に且つ周波数的に規則的である信号を前記テスト信号として発生させる信号発生手段と、前記発生させたテスト信号を拡声させる拡声手段を制御する拡声制御手段と、を備える構成を有している。
【０００８】
また、請求項７に記載の発明は、音場空間に設置されたスピーカによって音源を拡声させる音響再生システムであって、前記音場空間の残響特性に基づいて当該音源の残響制御を行い、前記音源を前記スピーカによって拡声させる音響再生装置と、前記スピーカから前記音場空間に拡声された際の当該音場空間の特定の聴取位置における拡声音を集音する集音手段と、を備え、前記音響再生装置が、前記残響特性を解析すべき周波数範囲内における周波数成分が連続的に変化する複数のスイープ音であって、当該周波数範囲内において予め設定された一定の周波数間隔を有し、且つ前記テスト信号を発生させる全ての時間に渡って、前記周波数範囲内の全ての周波数に渡り発生される複数のスイープ音に相当するスイープ音信号によって構成され、当該周波数範囲内における前記スイープ信号全体のエネルギー成分が時間的に且つ周波数的に規則的である信号を前記テスト信号として発生させる信号発生手段と、前記音源として音信号を取得する第１取得手段と、前記音信号またはテスト信号の少なくとも何れか一方の信号を前記スピーカから拡声させる拡声制御手段と、前記集音手段によって集音された拡声音を示す拡声音信号を取得する第２取得手段と、前記取得された拡声音信号に基づいて当該拡声音信号の前記聴取位置における音の強度に関する前記音場空間の時間的な減衰を示す前記残響特性を認識する認識手段と、前記認識された残響特性に基づいて前記スピーカに拡声すべきテスト信号の再生特性を調整することによって残響制御を行うとともに、前記テスト信号に対して調整された再生特性に基づいて、前記音源として取得され、前記スピーカから拡声すべき音信号の再生特性を調整する調整手段と、を有する構成をしている。
【図面の簡単な説明】
［０００９］
［図１］本願に係る第１実施形態のサラウンドシステムの構成を示すブロック図である。
［図２］一実施形態における信号処理部の構成を示すブロック図である。
［図３］一実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号を説明するための図であり、各周波数成分の確率分布が一定となる雑音信号の特性を示す図である。
［図４］一実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号を説明するための図であり、音声波形の基準となる周波数成分と残響成分の関係を示す図（Ｉ）である。
［図５］一本実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号を説明するための図であり、音声波形の基準となる周波数成分と残響成分の関係を示す図（ＩＩ）である。
【図６】一本実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号を説明するための図であり、音声波形の基準となる周波数成分と残響成分の関係を示す図（III）である。
【図７】一実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号を説明するための図であり、テスト信号における減衰特性を説明するための図（Ｉ）である。
【図８】一実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号を説明するための図であり、テスト信号における減衰特性を説明するための図（II）である。
【図９】一実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号の例（Ｉ）である。
【図１０】一実施形態のテスト信号発生部において生成されるテスト信号の例（II）である。
【符号の説明】
【００１０】
１００  …  サラウンドシステム
１２０  …信号処理装置
１３０  …  スピーカシステム
１４０  …マイクロホン
１２７  …空間解析部
１２７Ｃ  …  残響特性解析部
１２８  …  操作部
１２９  …  システム制御部
２００  …  信号処理部
２５０  …  残響制御回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本願に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
なお、以下に説明する実施形態は、５．１ｃｈのサラウンドシステム（以下、単に、サラウンドシステムという。）に対して本願のテスト信号発生装置または音場補正システムを適用した場合の実施形態である。
【００１３】
まず、図１を用いて本実施形態におけるサラウンドシステムの構成について説明する。なお、図１は、本実施形態のサラウンドシステムの構成を示すブロック図である。
【００１４】
本実施形態のサラウンドシステム１００は、図１に示すように、リスニングルーム１０、すなわち、聴取者に対して再生される音を提供する音場空間に設置されるようになっており、音源の再生または取得を行うとともに、当該再生された音または取得された音に対して所定の信号処理を行うようになっている。そして、このサラウンドシステム１００は、５．１ｃｈのスピーカシステム１３０によって、信号処理された音を各スピーカ毎に拡声し、聴取者に対して臨場感（サラウンド感）のある音場空間を提供するようになっている。
【００１５】
このサラウンドシステム１００は、記録メディアなどの音源を再生することにより、または、テレビジョン信号などの外部から音源を取得することにより、各スピーカに対応するチャンネル（チャネルとも言う。）成分を有する一定の形式のビットストリームデータを出力する音源出力装置１１０と、当該音源出力装置１１０から出力されたビットストリームを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードし、各チャンネルのオーディオ信号毎に信号処理を行うとともにリスニングルーム１０の残響特性その他の空間特性を解析する信号処理装置１２０と、各チャンネルに対応する各種のスピーカからなるスピーカシステム１３０と、リスニングルーム１０の空間特性その他の再生特性を解析する際に用いられるマイクロホン１４０と、から構成される。
【００１６】
なお、チャンネルとは、各スピーカに出力されるオーディオ信号の信号伝送路をいい、各チャンネルは、他のチャンネルと基本的には異なるオーディオ信号を伝送するようになっている。
【００１７】
また、例えば、本実施形態の信号処理装置１２０は、本発明の音響再生装置およびテスト信号発生装置を構成するとともに、スピーカシステム１３０は、本発明のスピーカを構成し、マイクロホン１４０は、本発明の集音手段を構成する。
【００１８】
音源出力装置１１０は、例えば、ＣＤ（Compact disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのメディア再生装置またはデジタルテレビジョン放送を受信する受信装置から構成される。この音源出力装置１１０は、ＣＤなどの音源を再生することにより、または、放送された音源を取得し、５．１ｃｈに対応する各チャンネル成分を有するビットストリームデータを信号処理装置１２０に出力するようになっている。
【００１９】
信号処理装置１２０には、音源出力装置１１０から出力された各チャンネル成分を有するビットストリームデータが入力されるようになっており、この信号処理装置１２０は、入力されたビットストリームデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするようになっている。
【００２０】
また、この信号処理装置１２０は、
（１）デコードされた各オーディオ信号に対して周波数特性の調整、
（２）デコードされた各オーディオ信号に対して予め設定された周波数帯域毎に残響成分の生成およびその付加、
（３）デコードされた各オーディオ信号における信号レベルおよび遅延量の調整、
（４）リスニングルーム１０の聴取位置における周波数特性、残響特性などの空間特性の解析、
を行うようになっており、解析された空間特性に基づいて信号処理された各オーディオ信号をアナログ信号に変換して音量レベルを調整するようになっている。そして、この信号処理装置１２０は、音量レベルが調整された各オーディオ信号をスピーカシステム１３０の各スピーカに出力するようになっている。
【００２１】
なお、本実施形態における信号処理装置１２０の構成およびその動作の詳細については、後述する。
【００２２】
スピーカシステム１３０は、聴取者の前方正面に配置されるセンタースピーカ１３１と、聴取者の前方に配置されるとともにセンタースピーカ１３１の右側または左側に配置されるフロント左スピーカ（以下、ＦＬスピーカという。）１３２ＦＬおよびフロント右スピーカ（以下、ＦＲスピーカという。）１３２ＦＲと、聴取者の後方に配置されるとともに、ＦＬスピーカ１３２ＦＬおよびＦＲスピーカ１３２ＦＲのそれぞれの右側または左側に配置されるサラウンド左スピーカ（以下、ＳＬスピーカという。）１３３ＳＬおよびサラウンド右スピーカ（以下、ＳＲスピーカという。）１３３ＳＲと、任意の位置に配置される低域再生用スピーカ（以下、サブウーハという。）１３４と、を有している。
【００２３】
具体的には、センタースピーカ１３１、ＦＬスピーカ１３２ＦＬおよびＦＲスピーカ１３２ＦＲ、ＳＬスピーカ１３３ＳＬおよびＳＲスピーカ１３３ＳＲは、オーディオ信号を拡声する際の周波数帯域のほぼ全域にわたって再生可能な周波数特性を有する全帯域型のスピーカにより構成されるとともに、その放射軸を聴取位置に向けて各信号を拡声するようになっている。また、サブウーハ１３４は、所定の低域の周波数帯域を拡声する際に用いられるようになっている。
【００２４】
マイクロホン１４０は、信号処理装置１２０と接続され、聴取者が聴取する位置である聴取位置に配置されるようになっており、後述するリスニングルーム１０の空間特性を解析する際に用いるようになっている。特に、本実施形態のマイクロホン１４０は、スピーカシステム１３０から出力されたテスト信号に基づく拡声音を集音するようになっており、当該集音された拡声音を電気信号に変換して集音信号（以下、拡声音信号ともいう。）として信号処理装置１２０に出力するようになっている。
【００２５】
次に、本実施形態の信号処理装置１２０の構成およびその動作について説明する。
【００２６】
本実施形態の信号処理装置１２０は、図１に示すように、各チャンネル成分を有する所定の形式のビットストリームデータが入力され、各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードする際に用いる信号形式のオーディオデータに変換する入力処理部１２１と、変換されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、各チャンネル毎に再生特性の調整、すなわち、信号処理を行う信号処理部２００と、各チャンネルのオーディオ信号に対してデジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａという。）変換を行うＤ／Ａ変換器１２２と、各チャンネル毎に各チャンネルの信号の再生レベルを増幅する電力増幅器１２３と、を有している。
【００２７】
また、この信号処理装置１２０は、リスニングルーム１０の残響特性を含むリスニングルーム１０の空間特性を解析する際に用いるテスト信号を発生させるテスト信号発生部１２４と、マイクロホン１４０によって集音された信号を予め設定された信号レベルまで増幅するマイク増幅器１２５と、増幅された集音信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログ／デジタル（以下、Ａ／Ｄという。）変換を行うＡ／Ｄ変換器１２６と、デジタル信号に変換された集音信号に基づいてリスニングルーム１０の空間特性を解析する空間特性解析部１２７と、各部を操作するための操作部１２８と、操作部１２８の操作に基づいて各部を制御するシステム制御部１２９と、を有している。
【００２８】
なお、例えば、本実施形態の入力処理部１２１は、本発明の第１取得手段を構成し、信号処理部２００は、本発明の調整手段を構成する。また、例えば、本実施形態の電力増幅器１２３は、本発明の拡声制御手段を構成し、テスト信号発生部１２４は、本発明の信号発生手段を構成する。さらに、例えば、本実施形態の空間特性解析部１２７は、本発明の第２取得手段および認識手段を構成する。
【００２９】
入力処理部１２１には、各チャンネル成分を有する所定の形式のビットストリームデータが入力されるようになっており、この入力処理部１２１は、入力されたビットストリームデータを所定形式のオーディオデータに変換し、当該変換されたオーディオデータを信号処理部２００に出力するようになっている。
【００３０】
例えば、入力処理部１２１は、入力されたビットストリームデータを３線式オーディオシリアルインターフェースのオーディオデータに変換するようになっており、変換されたオーディオデータを信号処理部２００に出力するようになっている。
【００３１】
信号処理部２００には、入力処理部１２１から出力されたオーディオデータおよびテスト信号発生部１２４において発生されたテスト信号が入力されるようになっており、この信号処理部２００は、入力されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、各チャンネル毎に所定の信号処理を行うことによって再生特性を調整し、各チャンネル毎にオーディオ信号をそれぞれ各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。また、この信号処理部２００は、システム制御部１２９の制御の下、入力されたテスト信号を各スピーカ毎に拡声させるための所定の処理を行い、テスト信号をオーディオ信号として各チャンネル毎に各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。
【００３２】
具体的には、信号処理部２００は、後述するように、空間特性解析部１２７から出力された各パラメータのデータに基づいて、入力された信号に対して、周波数特性の調整、遅延時間制御、信号レベル制御および残響制御などの各信号処理を行う際に必要となる係数を決定し、当該決定された各係数に基づいて各信号処理を行い、各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。
【００３３】
なお、本実施形態における信号処理部２００の構成およびその動作の詳細については、後述する。
【００３４】
Ｄ／Ａ変換器１２２には、各チャンネル毎にそれぞれ信号処理が行われた各オーディオ信号が入力されるようになっており、このＤ／Ａ変換器１２２は、入力されたデジタル信号である各オーディオ信号およびテスト信号をアナログ信号に変換して各電力増幅器１２３にそれぞれ出力するようになっている。
【００３５】
電力増幅器１２３には、各チャンネル毎に信号処理されたオーディオ信号が入力されるようになっており、この電力増幅器１２３は、システムシステム制御部１２９の制御の下、操作部１２８よって指定された音量の指示に基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号の再生レベルを増幅し、増幅された各オーディオ信号を各チャンネルに対応する各スピーカに出力するようになっている。
【００３６】
テスト信号発生部１２４は、リスニングルーム１０の周波数特性、再生レベルのレベル特性、遅延時間の解析および残響特性などの空間特性を解析する際に用いるテスト信号を発生させ、当該発生させたテスト信号を信号処理部２００に出力するようになっている。具体的には、テスト信号発生部１２４は、システム制御部１２９の下、リスニングルーム１０の空間特性を解析する処理（以下、空間特性解析処理という。）を行う際に、信号処理部２００および空間特性解析部１２７と連動し、テスト信号を発生させるようになっている。また、このテスト信号発生部１２４は、テスト信号を発生させる際には、当該特定された周波数範囲内の周波数成分を連続的に変化させたスイープ音を複数重畳させた信号を発生させるようになっている。
【００３７】
なお、本実施形態のテスト信号発生部１２４の動作および当該テスト信号発生部１２４において生成されるテスト信号の詳細については、後述する。
【００３８】
マイク増幅器１２５には、マイクロホン１４０から出力された集音信号が入力されるようになっており、このマイク増幅器１２５は、入力された集音信号を予め設定された信号レベルまで増幅し、当該増幅された集音信号をＡ／Ｄ変換器１２６に出力するようになっている。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換器１２６には、マイク増幅器１２５から出力された集音信号が入力されるようになっており、このＡ／Ｄ変換器１２６は、入力された集音信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、当該デジタル信号に変換された集音信号を空間特性解析部１２７に出力するようになっている。
【００４０】
空間特性解析部１２７には、デジタル信号に変換された集音信号が入力されるようになっており、この空間特性解析部１２７は、入力された集音信号に基づいて、各チャンネル毎に出力された拡声音の周波数特性の解析、その再生レベルの解析、その遅延時間の解析および、その残響特性の解析を行うようになっている。また、この空間特性解析部１２７は、信号処理部２００において各信号処理を行う際に必要となる係数を決定するため所定のパラメータを、各解析結果に基づいて算出し、当該算出された各パラメータのデータを信号処理部２００に出力するようになっている。特に、本実施形態の空間特性解析部１２７は、スピーカシステム１３０から出力されたテスト信号に基づく集音信号に基づいて各解析を行い、各パラメータを算出するようになっている。
【００４１】
操作部１２８は、各種確認ボタン、選択ボタン及び数字キー等の多数のキーを含むリモートコントロール装置または各種キーボタンにより構成されており、リスニングルーム１０の空間特性を解析する際の指示を入力するために用いられるようになっている。特に、本実施形態では、操作部１２８は、拡声するためのオーディオ信号に対して残響時間の設定を行う処理に関する操作を行うために用いられるようになっている。
【００４２】
システム制御部１２９は、スピーカシステム１３０によってリスニングルーム１０にオーディオ信号を拡声するための全般的な機能を総括的に制御するようになっている。また、このシステム制御部１２９は、リスニングルーム１０の空間特性解析処理を行う際に、（ａ）テスト信号を拡声させるスピーカの選択制御、
（ｂ）テスト信号発生部１２４におけるテスト信号の一定時間の発生とその拡声、
（ｃ）テスト信号の拡声およびその停止が行われた際に集音された集音信号およびその集音信号によるリスニングルーム１０の空間特性の解析制御および当該解析結果に基づく各パラメータの算出制御、
（ｄ）算出された各パラメータに基づいて、信号処理部２００において信号処理を行う際に必要となる各種係数の決定制御、
（ｅ）算出された各種係数の設定
を各部に実行させるようになっている。
【００４３】
特に、このシステム制御部１２９は、リスニングルーム１０の空間特性の一つである残響特性を解析するために、
（１）後述するようにテスト信号発生部１２４におけるテスト信号の発生、
（２）選択させたスピーカにおける発生させたテスト信号の拡声、
（３）発生させたテスト信号の停止および当該テスト信号の拡声の停止、
（４）マイクロホン１４０によって集音されたテスト信号およびその停止後の残響成分と予めユーザによって設定された残響時間に基づく、残響制御を行うために必要となる係数（以下、残響制御係数という。）を決定するために用いるパラメータ（以下、残響パラメータという。）の算出制御、
（５）算出されたパラメータに基づく残響制御係数の決定制御、
（６）空間特性解析部１２７に算出させた残響制御係数を信号処理部２００に設定
を、各部に実行させるようになっている。
【００４４】
なお、このように信号処理部２００における残響制御係数を含む各係数が設定された後に、再生すべき音源が信号処理装置１２０に入力されると、入力されたオーディオ信号は、後述するように、信号処理部２００によって残響制御その他の信号処理が実行されてスピーカシステム１３０から拡声されるようになっている。
【００４５】
また、特に、本実施形態では、後述するように、テスト信号に時間的にかつ周波数的にエネルギー分布が規則的に構成される信号を用いるようになっているので、原則的に、このシステム制御部１２９は、この（１）〜（５）の処理を一度実行すれば、ユーザの所望する残響時間によって音源を再生させるための残響制御係数を設定することができるようになっている。ただし、本実施形態では、システム制御部１２９は、（１）〜（５）の処理を２〜３回実行することによって、設定される残響制御係数を確実に設定するようになっている。
【００４６】
次に、図２を用いて本実施形態の信号処理部２００の構成およびその動作について説明する。なお、図２は、本実施形態における信号処理部２００の構成を示すブロック図である。
【００４７】
信号処理部２００は、上述のように、入力されたオーディオデータを各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするとともに、デコードされた各チャンネル毎のオーディオ信号とテスト信号発生部１２４から出力されたテスト信号との入力を切り換えるようになっている。そして、この信号処理部２００は、入力された信号に対して各チャンネル毎に所定の信号処理を行うことによって再生特性の調整を行うとともに、システム制御部１２９の制御の下、入力されたテスト信号を各スピーカ毎に拡声させるための所定の処理を行うようになっている。
【００４８】
具体的には、この信号処理部２００は、入力されたオーディオデータに基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードするデコーダ２１０と、データから出力された各チャンネルのオーディオ信号と入力されたテスト信号を切り換える入力切換部２２０と、各チャンネル毎のオーディオ信号またはテスト信号の周波数特性を調整する周波数特性調整回路２３０と、他のチャンネルとのチャンネル間における信号レベルを調整するとともに、各チャンネル毎に入力された信号を遅延させる信号レベル／遅延調整部２４０と、後述するように設定された残響制御係数に基づいて各チャンネル毎のオーディオ信号またはテスト信号の残響成分を生成し、当該オーディオ信号またはテスト信号に加算する残響制御回路２５０と、システム制御部１２９の制御の下、信号処理部２００内の各部を制御する信号処理制御部２６０と、を有している。
【００４９】
なお、この信号処理部２００は、各チャンネル毎に、周波数特性調整回路２３０、信号レベル／遅延調整部２４０および残響制御回路２５０を有しており、信号処理制御部２６０と各部は、バスＢにより接続されている。
【００５０】
デコーダ２１０には、オーディオデータが入力されるようになっており、このデコーダ２１０は、入力されたオーディオデータを、各チャンネル毎のオーディオ信号にデコードし、各チャンネル毎に入力切換部２２０に出力するようになっている。
【００５１】
入力切換部２２０には、各チャンネル毎にデコードされたオーディオ信号およびテスト信号発生部１２４から出力されたテスト信号が入力されるようになっており、この入力切換部２２０は、信号処理制御部２６０の制御の下、デコーダ２１０から出力されたオーディオ信号とテスト信号発生部１２４にて発生されたテスト信号の入力を切り換えて各周波数特性調整部に出力するようになっている。また、入力切換部２２０は、テスト信号を出力する際に、各チャンネルに、または、信号処理制御部２６０にて選択された一のチャンネルに当該テスト信号を出力するようになっている。
【００５２】
各周波数特性調整回路２３０には、信号処理制御部２６０の制御の下、各周波数帯域毎に、信号成分の利得（ゲイン）を調整するためのフィルタ係数が設定されるようになっている。また、この各周波数特性調整回路２３０には、入力された各チャンネル毎のオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっており、設定された各フィルタ係数に基づいて入力された信号に対して周波数特性の調整を行い、各信号レベル／遅延調整部２４０に出力するようになっている。
【００５３】
各信号レベル／遅延調整部２４０には、信号処理制御部２６０の制御の下、各チャンネル毎に、聴取位置におけるチャンネル間のレベル差を調整するための係数（以下、ゲイン係数という。）と、各チャンネルに該当するオーディオ信号またはテスト信号における遅延量（遅延時間）を調整するための係数（以下、遅延制御係数という。）と、が設定されるようになっている。また、この各信号レベル／遅延調整部２４０には、各周波数帯域毎に周波数特性が調整されたオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっており、この各信号レベル／遅延調整部２４０は、設定された減衰係数および遅延制御係数に基づいて、入力された信号に対してチャンネル間における減衰率および遅延量を調整し、当該減衰率および遅延量が調整されたオーディオ信号またはテスト信号を各残響制御回路２５０に出力するようになっている。
【００５４】
各残響制御回路２５０には、信号処理制御部２６０の制御の下、各チャンネル毎に、音の強度に関する時間的な減衰率を調整するための残響制御係数が設定されるようになっている。また、この残響制御回路２５０には、各周波数帯域毎に周波数特性が調整されたオーディオ信号またはテスト信号が入力されるようになっており、この残響制御回路２５０は、設定された残響制御係数に基づいて、入力された信号に対して残響制御、例えば、残響成分の付加を行い、当該残響制御が行われたオーディオ信号またはテスト信号を各Ｄ／Ａ変換器１２２に出力するようになっている。
【００５５】
信号処理制御部２６０は、システム制御部１２９の指示の下、各周波数特性調整回路２３０、各信号レベル／遅延調整部２４０および各残響制御回路２５０の各係数の決定およびその設定を行うようになっている。特に、この信号処理制御部２６０は、空間特性解析部１２７によって解析された各パラメータのデータに基づいて、フィルタ係数、ゲイン係数、遅延制御係数および残響制御係数を算出し、当該算出された各係数を、それぞれ、各周波数特性調整回路２３０、各信号レベル／遅延調整部２４０および各残響制御回路２５０に設定するようになっている。
【００５６】
次に、図３〜図１０を用いて本実施形態におけるテスト信号発生部１２４の動作および生成されるテスト信号について説明する。
【００５７】
なお、図３は、本実施形態のテスト信号発生部１２４において生成されるテスト信号を説明するための図であり、時間的、かつ、周波数的にエネルギー密度が一定となる雑音信号の特性を示す図である。図４および図５は、本実施形態のテスト信号発生部１２４において生成されるテスト信号を説明するための図であり、音声波形の基準となる周波数成分と残響成分の関係を示す図である。図６乃至図８は、本実施形態のテスト信号発生部１２４において生成されるテスト信号を説明するための図であり、マイクロホン１４０にて集音される音の減衰特性を説明するための図である。図９および図１０は、本実施形態のテスト信号発生部１２４において生成されるテスト信号の例である。
【００５８】
従来、リスニングルームなどの音場空間において、各空間特性、すなわち、各周波数成分毎に周波数特性、残響特性などの各種の特性の解析を行う場合には、当該音場空間（室）における全ての固有周波数を励振させる必要があるため、多数のスペクトルを持つノイズ信号がテスト信号として用いられるようになっている。
【００５９】
通常、室は多数の固有周波数を持つ振動系であるため、音源に純音を用いた場合には、残響課程で励振される固有周波数の数が少なくなり、残響成分を構成する波形に不規則な変動が現れるので、一の減衰率を決定することが非常に困難となっている。このため、従来では、室において励振される固有振動の数を増加させるために、図３に示すように、単位周波数帯域（１ｋＨｚ）に含まれている成分の強さが周波数に無関係に一定である性質を有し、時間的、かつ、周波数的に、エネルギー密度が一定となるホワイトノイズ、または、ピンクノイズなどの多数のスペクトルを持つノイズ信号がテスト信号として用いられるようになっている。
【００６０】
しかしながら、音場空間の空間特性に基づいて再生すべき音源の再生特性、特に、残響特性に基づく残響制御を行う場合に、このようなノイズ信号をテスト信号として用いると、残響制御を行う場合に必要となる残響制御係数の設定処理中に拡声されるテスト信号の変化を認識すること、例えば、残響成分が付加されたテスト信号の拡声と、当該残響成分が付加される前のテスト信号の拡声と、において、聴感上、その差異点を認識することが困難である。
【００６１】
通常、拡声された音声波形において、当該空間特性を解析することによって生成し、付加される残響成分は、音声波形の立ち下がり部分において、知覚されると考えられる。例えば、図４（ａ）に示すような振幅を有する音声波形において残響成分が付加させる場合には、図４（ｂ）に示すように各波形の減衰部分において残響成分が知覚されることになる。したがって、図５（ａ）に示すような、時間的、かつ、周波数的にエネルギー密度が一定となる雑音信号において、任意の周波数帯域の音声波形について残響成分が付加されると、図５（ｂ）に示すように、基になる音声波形に残響成分が埋没することなる。このため、残響成分が音声波形について明確に区分することができず、聴感上の差を認識することが困難になる。
【００６２】
一方、残響成分が付加された音声波形を、その残響成分が付加されていない音声波形との差を聴取者に対して認識させるためには、特定の周波数範囲内にて、時間的に、かつ、周波数的に、規則的にエネルギー成分が構成される音声波形が望ましい。すなわち、図６（ａ）に示すように、時間軸および周波数軸にて形成される平面において、規則的にその成分が構成される信号であることが望ましく、このような音声波形においては、図６（ｂ）に示されるように、任意の周波数帯域では、残響成分が基になる音声波形に埋没することがない。
【００６３】
また、音場空間の残響特性に基づいて再生すべき音源の残響特性を調整する場合に、上述のようなノイズ信号などの不規則に変動する波形を有するテスト信号を用いると、常に、集音信号として観測されるので、残響特性によって示される音成分の減衰が、一定の波形を示さないので、各周波数成分の集合平均によって残響特性を収束させる必要がある。したがって、この場合には、残響特性を解析するために、当該テスト信号の拡声とその拡声の停止を複数回繰り返す必要がある。
【００６４】
例えば、ピンクノイズなどのテスト信号の拡声を停止させると、残響特性は、図７（ａ）および（ｂ）に示すように、常に一定とならない。すなわち、当該テスト信号の拡声と停止、すなわち、図７に示す信号発生区間と停止区間を繰り返しても、拡声停止後の信号レベルの減衰（減衰曲線）は一定にならない。したがって、このようなテスト信号を用いる場合には、複数回において、テスト信号の発生とその停止を繰り返し、その結果を集合平均することによって信号レベルの減衰、すなわち、残響特性を収束させる必要がある。
【００６５】
一方、図８に示すように、特定の周波数範囲内にて、時間的に、かつ、周波数的に規則的に、エネルギー成分が構成される信号をテスト信号として用いると、テスト信号の拡声後に停止された場合に、テスト信号の拡声停止後の当該信号レベルの減衰は、常に定まる。したがって、この場合には、残響特性を解析するために、基本的には、一度のテスト信号の拡声およびその停止による残響成分を検出すれば、音場空間の残響特性を認識することができる。すなわち、上述のように、エネルギー成分が適切に一定の規則によって構成されるテスト信号を用いれば、残響特性を解析する際に得られる当該残響特性について実用上問題はない。
【００６６】
そこで、本実施形態では、時間的に、かつ、周波数的に規則的に、エネルギー成分が構成される信号をテスト信号として用いることによって、残響成分が付加されたテスト信号と残響成分が付加されていないテスト信号を聴感上、認識することができるとともに、少ない回数でかつ的確に音場空間の残響特性を認識することができるようになっている。
【００６７】
具体的には、本実施形態のテスト信号発生部１２４は、上述のように、システム制御部１２９の下、リスニングルーム１０の空間特性の解析を行う際に、信号処理部２００および空間特性解析部１２７と連動し、テスト信号を、一定期間、発生させるようになっている。特に、このテスト信号発生部１２４は、特定の周波数範囲において、当該周波数範囲内を連続的に変化させたスイープ音を一定の周波数間隔毎に複数重畳させるようになっており、当該重畳されたスイープ音をテスト信号として信号処理部２００に出力するようになっている。
【００６８】
例えば、本実施形態のテスト信号発生部１２４は、図９に示すように、８００Ｈｚ〜２０ｋＨｚまでの周波数範囲内において、１／２オクターブ内を低周波数から高周波数に連続的に変化させるスイープ音を１／３オクターブ毎に複数重畳することによってテスト信号を発生させるようになっている。
【００６９】
また、例えば、本実施形態のテスト信号発生部１２４は、図１０に示すように、８００Ｈｚ〜２０ｋＨｚまでの周波数範囲内において、１オクターブ内を低周波数から高周波数に、かつ、高周波数から低周波数に連続的に変化させるスイープ音を１／２オクターブ毎に複数重畳させることによってテスト信号を発生させるようになっている。
【００７０】
なお、このようなスイープ音によるテスト信号において、複数のスイープ音によって和音、例えば、メジャーセンブンスコードを構成する周波数間隔でテスト信号を発生するようにしてもよい。
【００７１】
以上のように、本実施形態のサラウンドシステム１００は、リスニングルーム１０に設置されたスピーカシステム１３０によって音源を拡声させる音響再生システムであって、リスニングルーム１０の残響特性に基づいて当該音源の残響成分を調整して音源をスピーカシステム１３０によって拡声させる信号処理装置１２０と、スピーカシステム１３０からリスニングルーム１０に拡声された際の当該リスニングルーム１０の特定の聴取位置における拡声音を集音するマイクロホン１４０と、を備え、信号処理装置１２０が、残響特性を解析すべき周波数範囲内における周波数成分が連続的に変化するスイープ音を予め設定された周波数間隔毎に複数重畳させることによって構成される信号をテスト信号として発生させるテスト信号発生部１２４と、音源としてオーディオ信号を取得する入力処理部１２１と、オーディオ信号またはテスト信号の少なくとも何れか一方の信号をスピーカシステム１３０から拡声させる電力増幅器１２３と、マイクロホン１４０によって集音された拡声音を示す集音信号を取得するとともに、取得された集音信号に基づいて当該集音信号の聴取位置における音の強度に関するリスニングルーム１０の時間的な減衰を示す残響特性を認識する空間特性解析部１２７と、認識された残響特性に基づいてスピーカシステム１３０に拡声すべきテスト信号の再生特性を調整することによって残響制御を行うとともに、テスト信号に対して調整された再生特性に基づいて、音源として取得され、スピーカシステム１３０から拡声すべきオーディオ信号の再生特性を調整する信号処理部２００と、を有する構成をしている。
【００７２】
この構成により、本実施形態のサラウンドシステム１００は、空間特性を解析すべき周波数範囲内における周波数成分が連続的に変化するスイープ音を予め設定された周波数間隔毎に複数重畳させることによって構成される信号をテスト信号として発生させ、マイクロホン１４０によって集音された集音信号に基づいて当該集音信号の聴取位置における音の強度に関するリスニングルーム１０の時間的な減衰を示す残響特性を認識する。そして、このサラウンドシステム１００は、認識された残響特性に基づいてスピーカシステム１３０に拡声すべきテスト信号の残響特性を調整するとともに、テスト信号に対して調整された残響特性に基づいて、音源として取得され、スピーカシステム１３０から拡声すべきオーディオ信号の残響特性の調整、すなわち、残響成分の生成およびその付加を行う。
【００７３】
したがって、本実施形態のサラウンドシステム１００は、本実施形態のサラウンドシステム１００は、残響特性を解析すべき周波数範囲内において、時間的に、かつ、周波数的に規則的に、エネルギー成分が構成される信号をテスト信号として用いることができ、かつ、当該テスト信号に基づいてリスニングルーム１０における残響特性を解析することができるので、当該テスト信号において残響成分が付加された場合であっても、当該テスト信号の音声波形において、残響成分が、当該残響成分の付加の基になる周波数成分に埋没することがない。この結果、本実施形態のサラウンドシステム１００は、聴感上、当該残響特性が制御されたテスト信号と残響成分が付加されていないテスト信号との差異を認識することができるので、音源の再生を行うことなく、テスト信号のみによって、設定された残響特性を評価することができる。さらに、本実施形態のサラウンドシステム１００は、テスト信号の拡声を停止してその残響成分を解析する場合に、当該残響成分は、常に一定の成分を有することになるので、少ない回数でかつ的確に音場空間の残響特性を認識することができる。
【００７４】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、テスト信号発生部１２４が、解析すべき周波数範囲内にて、低周波数から高周波数まで連続的に変化させ、予め設定された周波数間隔毎に複数重畳させたスイープ音をテスト信号として発生させる構成を有している。
【００７５】
この構成により、本実施形態のサラウンドシステム１００は、残響特性を解析すべき周波数範囲において、低周波数から高周波数まで連続的に変化させ、予め設定された周波数間隔毎に複数重畳させたスイープ音をテスト信号として発生させる。
【００７６】
したがって、本実施形態のサラウンドシステム１００は、解析すべき周波数範囲内にて、低周波数成分から高周波数成分まで確実に、かつ、的確に、テスト信号として発生させることができるので、確実に当該残響特性の解析を行うことができる。
【００７７】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、テスト信号発生部１２４が、低周波数成分から高周波数成分まで、および、高域周波数成分から低域周波数成分まで、予め定められた周期で繰り返して連続的に変化させ、前記予め設定された周波数間隔毎に複数重畳させたスイープ音を前記テスト信号として発生させる構成を有している。
【００７８】
この構成により、本実施形態のサラウンドシステム１００は、低周波数成分から高周波数成分まで、および、高域周波数成分から低域周波数成分まで、予め定められた周期で繰り返して連続的に変化させ、前記予め設定された周波数間隔毎に複数重畳させたスイープ音を前記テスト信号として発生させる。
【００７９】
したがって、本実施形態のサラウンドシステム１００は、上述と同様に、各周波数成分毎に低周波数成分から高周波数成分まで確実に、かつ、的確に、テスト信号として発生させることができるので、確実に当該残響特性の解析を行うことができる。
【００８０】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、テスト信号発生部１２４が、オクターブの関係を有する周波数間隔毎に複数重畳させたスイープ音をテスト信号として発生させる構成を有している。
【００８１】
この構成により、本実施形態のサラウンドシステム１００は、オクターブの関係を有する周波数間隔毎に複数重畳させたスイープ音をテスト信号として発生させるので、テスト信号を聴感上違和感なく、自然な音としてユーザに提供することができる。
【００８２】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、テスト信号発生部１２４が、複数重畳されたスイープ音によって和音が形成される信号をテスト信号として発生させる構成を有している。
【００８３】
この構成により、本実施形態のサラウンドシステム１００は、複数重畳されたスイープ音によって和音が形成される信号をテスト信号として発生させるので、上述と同様に、テスト信号を聴感上違和感なく、自然な音としてユーザに提供することができる。
【００８４】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、テスト信号発生部１２４が、１／４オクターブ以上のオクターブ差を有して複数重畳されたスイープ音をテスト信号として発生させる構成を有している。
【００８５】
この構成により、本実施形態のサラウンドシステム１００は、１／４オクターブ以上のオクターブ差を有して複数重畳されたスイープ音をテスト信号として発生させるので、上述と同様に、テスト信号を聴感上違和感なく、自然な音としてユーザに提供することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、５．１ｃｈのサラウンドシステム１００を用いて残響時間の設定処理について説明しているが、勿論、７．１ｃｈのサラウンドシステム、ＡＶアンプなどのステレオ用音響再生装置などの他の音響再生装置についても適用することができる。
【００８７】
また、本実施形態では、信号処理装置１２０において、音源出力装置１１０において出力されたデジタル信号に基づいて残響制御その他の信号処理を行うようになっているが、勿論、当該信号処理装置１２０において、音源出力装置１１０から出力されたアナログ信号またはその他の外部から入力されたアナログ信号に基づいて信号処理を行うようにしてもよい。
【００８８】
また、本実施形態において、上述のテスト信号を発生させる装置として、音響再生システムを用いて説明しているが、リスニングルームなどの任意の音場空間において、その音場空間の空間特性、特に残響特性を評価する際に用いる測定器その他の装置に適用するようにしてもよい。
【００８９】
この場合に、本実施形態のサラウンドシステム１００のように、上述したテスト信号を、オーディオ信号を拡声する際の残響特性を制御するために用いるだけでなく、逆フィルタなどにより、残響を抑制するために用いるようにしてもよい。
【００９０】
また、本実施形態のサラウンドシステム１００は、残響成分を付加させることによって残響制御を行うようになっているが、勿論、逆フィルタ等による残響除去や別音場特性の畳み込みなどによって残響制御を行うようにしてもよい。
【図１】
0004241828.tif 000002
【図２】
0004241828.tif 000003
【図３】
0004241828.tif 000004
【図４】
0004241828.tif 000005
【図５】
0004241828.tif 000006
【図６】
0004241828.tif 000007
【図７】
0004241828.tif 000008
【図８】
0004241828.tif 000009
【図９】
0004241828.tif 000010
【図１０】
0004241828.tif 000011