(57)【要約】【課題】ＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できない周波数でも良好な音圧周波数特性（平坦な音圧周波数特性）を再現できる音響再生装置を得る。【解決手段】オーディオ信号のスピーカー４の出力音の音圧周波数特性を補正する音響再生装置であって、有限のタップ数およびフィルタ係数を有し、前記オーディオ信号における前記タップ数で決まる各周波数での音圧部分に対し、前記フィルタ係数で決まる補正量の補正を行うＦＩＲデフィルタ２と、スピーカー４の前面および後面のうちの一方の面に配設され、前記一方の面が面する空洞および前記空洞に繋がる共振用開口部５ｂを有し、前記タップ数で決まる前記各周波数と異なる周波数である共振周波数を有し、スピーカー４の出力音により前記共振周波数の共振を起こし、その共振によりスピーカー４の出力音における前記共振周波数での音圧を増強補正するヘルムホルツ共振手段５とを備える。【選択図】        図１
2009118366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号のスピーカーからの出力音の音圧周波数特性を補正する音響再生装置であって、
有限のタップ数およびフィルタ係数を有し、前記オーディオ信号における前記タップ数で決まる各周波数での音圧部分に対し、前記フィルタ係数で決まる補正量の補正を行う非巡回型デジタルフィルタと、
前記スピーカーの前面および後面のうちの一方の面に配設され、前記一方の面が面する空洞および前記空洞に繋がる共振用開口部を有し、前記タップ数で決まる前記各周波数と異なる周波数である共振周波数を有し、前記スピーカーの出力音により前記共振周波数の共振を起こし、その共振により前記スピーカーの出力音における前記共振周波数での音圧を増強補正するヘルムホルツ共振手段と、
を備えることを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】
前記スピーカーの前面および後面のうちの他方の面に配設され、前記他方の面が面する空洞および前記空洞に繋がる共振用開口部を有し、前記タップ数で決まる前記各周波数と異なる周波数である共振周波数を有し、前記スピーカーの出力音により前記共振周波数の共振を起こし、その共振により前記スピーカーの出力音における前記共振周波数での音圧を増強補正するヘルムホルツ共振手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】
前記共振周波数は、前記タップ数で決まる前記各周波数のうちの最低の周波数よりも低い周波数であることを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項４】
前記タップ数で決まる前記各周波数と異なる周波数である共振周波数を有し、前記スピーカーの出力音により前記共振周波数の共振を起こし、その共振により前記スピーカーの出力音における前記共振周波数での音圧を低減補正するレゾネータを更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項５】
前記スピーカーの後面に配設された場合の前記ヘルムホルツ共振手段は、
その前面壁に前記スピーカーが配設されたキャビネットと、
前記キャビネットの前面壁に形成されたバスレフポートと、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項６】
前記スピーカーの前面に配設された場合の前記ヘルムホルツ共振手段は、
その後面開口部が前記スピーカーの前面に配設され、その開口面積がその前面開口部に行くほど小さく絞られた逆ホーン形状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項７】
前記スピーカーの前面に配設された場合の前記ヘルムホルツ共振手段は、
その後面開口部が前記スピーカーの前面に配設され、その開口面積がその前面開口部に行くほど大きく拡げられたホーン形状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【請求項８】
前記スピーカーの前面に配設された場合の前記ヘルムホルツ共振手段は、
その後面に形成された開口部に前記スピーカーの前面が配設され、その前面に開口部が形成された箱状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の音響再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、聴取位置において良好な音響特性（音圧周波数特性）を再現する音響再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の音響再生装置は、その多くがダイナミック型と呼ばれるコーン型の振動板を磁気回路で駆動するスピーカーユニットを使用したスピーカーシステムであり、この様なシステムには、スピーカーユニット自体のリニアリティや、振動板の背面側に放射される逆位相の放射音を閉じ込めるキャビネット（あるいはエンクロージャー）構造や、スピーカーユニットの取り付け構造の制約などより、本来のオーディオ信号に忠実な（即ち平坦な）音圧周波数特性の再現を阻害する様々な要因が存在していた。
【０００３】
例えば、コーン型の振動板を駆動して音を再生する場合、低い周波数の音を再生するには、振動板を長い周期で且つ大きな振幅で駆動する必要があるのに対し、高い周波数の音を再生するには、振動板を短い周期で且つ小さな振幅で駆動する必要がある。そのため、広い周波数帯域の音を同時に鳴らすと、聴取位置には高い周波数の音の方が速く到達し、低い周波数の音が遅れて到達することで（即ち、聴取位置においてそれらの音の位相にずれが生じることで）、音像がぼやける等の音質の劣化が生じていた。
【０００４】
また例えば、キャビネットの容積を充分に確保できないと、キャビネット内部の空気圧が振動板の駆動を妨げることでオーディオ信号に対するリニアリティが損なわれたり、キャビネット内部で生じる定在波によって不要な共振が発生したりして、音圧周波数特性に乱れが生じていた。
【０００５】
また例えば、スピーカーユニットの前面に音導管や衝突破損防止用の多孔のパンチングメタルを設けることで、キャビネット構造などに起因する音圧周波数特性のピークやディップが発生したり、音響的なローパスフィルタの作用が発生して高音域の出力が減衰したりして、オーディオ信号に対するリニアリティが損なわれていた。
【０００６】
これらの改善策として、従来から、デジタルフィルタを使用して、スピーカーから聴取位置までの伝達特性を補正して、具体的には伝達空間を含めたスピーカーシステムの音圧周波数特性を平坦化し且つ位相特性がリニアであることを意味する群遅延特性を平坦化して、本来のオーディオ信号に忠実な音響特性を再現する試みがなされている。
【０００７】
例えば、非巡回型デジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）を用いて、本来のオーディオ信号に、スピーカーから聴取位置までの音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達特性に基づく補正を行って、音圧周波数特性を補正するものがある（特許文献２）。
【０００８】
また例えば、スピーカー前面の音導管から聴取位置までの伝達関数を逆補正することにより、また、スピーカーユニット自身の再生特性の影響を排除することにより、音圧周波数特性を補正するものもある（特許文献１）。
【０００９】
また例えば、聴取位置での高音域と低音域との位相を揃えるために、聴取位置への到達の速い高音域を専用に再生するツィーターユニットを、低音域を専用に再生するウーファーユニットよりも後方に取り付ける構造を持つものもある（非特許文献１）。
【００１０】
また例えば、低音域を増強する方式としては、音響共振を利用したバスレフ型スピーカーシステムが広く知られている（非特許文献２）。
【００１１】
また特許文献１では、スピーカーから聴取位置までの音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達特性の生成を自動化する音響再生装置を示している。
【００１２】
【特許文献１】特開平８−２２８３９６号公報
【特許文献２】特開昭５８−５０８１２号公報
【非特許文献１】PoorAudio Life、SB-007(Technics 007)、「２００７年７月２４日検索」、インターネット＜URL: http://www.maugoten.com/~kumayas/poor_audio/SB007/SB007.html＞
【非特許文献２】山本武夫著、「スピーカー・システム（下）」ラジオ技術社、１９７７年７月１５日、ｐ．２６５−２８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の音響再生装置では、上記の様に、ＦＩＲフィルタを用いて、オーディオ信号に、スピーカーから聴取位置までの音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達特性に基づく補正を行って、聴取位置での音圧周波数特性を補正している。
【００１４】
しかしながら、ＦＩＲフィルタは一般に、遅延器とフィルタ係数を持つ乗算器とを組み合わせた基本要素（タップ）を多段連結する構成を取り、有限個のタップ数によって音圧周波数特性の補正の分解能が決定されている。即ちタップ数に応じてＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できる周波数が制限されている。そのため、ＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できない周波数に対しては、聴取位置において、本来のオーディオ信号に忠実な音圧周波数特性を再現できないという問題点があった。
【００１５】
また、ＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できる周波数が制限されているので、聴取位置において、低音再生域を拡大して広帯域に渡って良好な音圧周波数特性を再現する事ができないという問題点もあった。
【００１６】
この発明は、上述のような問題点を解消するためになされたものであり、第１の目的は、ＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できない周波数でも良好な音圧周波数特性（平坦な音圧周波数特性）を再現できる音響再生装置を得ることである。また第２の目的は、低音再生域を拡大して広帯域に渡って良好な音圧周波数特性を再現できる音響再生装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決する為に、本発明の第１の形態は、オーディオ信号のスピーカーからの出力音の音圧周波数特性を補正する音響再生装置であって、有限のタップ数およびフィルタ係数を有し、前記オーディオ信号における前記タップ数で決まる各周波数での音圧部分に対し、前記フィルタ係数で決まる補正量の補正を行う非巡回型デジタルフィルタと、前記スピーカーの前面および後面のうちの一方の面に配設され、前記一方の面が面する空洞および前記空洞に繋がる共振用開口部を有し、前記タップ数で決まる前記各周波数と異なる周波数である共振周波数を有し、前記スピーカーの出力音により前記共振周波数の共振を起こし、その共振により前記スピーカーの出力音における前記共振周波数での音圧を増強補正するヘルムホルツ共振手段とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の第１の形態によれば、ＦＩＲフィルタとヘルムホルツ共振手段とを備え、ヘルムホルツ共振手段の共振周波数が、ＦＩＲフィルタのタップ数で決まる各周波数（即ちＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できる各周波数）と異なる周波数に設定されるので、ＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できる各周波数での音圧に対しては、ＦＩＲフィルタにより補正でき、他方、ＦＩＲフィルタにより直接的に補正量を設定できない周波数での音圧が低過ぎる場合には、ヘルムホルツ共振手段により増強補正でき、これにより聴取位置において良好な音圧周波数特性（再生域全体に渡って平坦な音圧周波数特性）を再現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
この実施の形態に係る音響再生装置は、聴取位置において良好な音響特性（音圧周波数特性）を再現するものであり、図１の様に、入力端子１０に入力された非巡回型デジタルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）用のフィルタ係数を保持するメモリー等のフィルタ係数保持手段９と、入力端子１に入力されたオーディオ信号をフィルタ係数保持手段９に保持されたフィルタ係数に基づき補正するＦＩＲフィルタ２と、ＦＩＲフィルタ２で補正されたオーディオ信号を増幅する電力増幅器３と、電力増幅器３で増幅されたオーディオ信号を出力するスピーカー４と、スピーカー４の前面に配設された多孔性のパンチング板７と、スピーカー４が配設された箱状のキャビネット（エンクロージャーとも呼ぶ）５ａと、キャビネット５ａに形成されたバスレフポート（例えば筒状の開口部）５ｂとを備えている。
【００２０】
スピーカー４は、その後面がキャビネット５ａ内の空洞５ｃに面する様にキャビネット５ａの前面壁に配設されている。バスレフポート５ｂは、キャビネット５ａの前面壁に形成されており、共振用の開口部として機能するものである。尚、キャビネット５ａおよびバスレフポート５ｂによりヘルムホルツ共振手段５が構成されている。
【００２１】
即ちこの音響再生装置は、音圧周波数特性におけるＦＩＲフィルタ２により補正できない周波数での音圧を、ヘルムホルツ共振手段５により補正することで、聴取位置８において良好な音圧周波数特性（例えば低音再生域が拡大されて広帯域に渡って平坦化された音圧周波数特性）を再現するものである。
【００２２】
尚、パンチング板７は、例えばテレビについて言えば、フロントパネルのスピーカー前面に設けた多孔性の部材にあたり、スピーカーを保護する目的で用いられる。多孔性の穴は音響的な抵抗を生み、周波数特性を持つことになる。尚、スピーカー４の構成によってはパンチング板７を有しないものもある。
【００２３】
尚、図１中、符号Ｈ０は、スピーカー４から聴取位置８までの音響空間全体の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示し、符号Ｈ１は、スピーカー４の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示し、符号Ｈ２は、パンチング板７の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示し、符号Ｈ３は、パンチング板７の前面から聴取位置８までの音響空間の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示している。
【００２４】
尚、上記のフィルタ係数としては、伝達関数Ｈ０を規定する係数データが使用される。これにより、ＦＩＲフィルタ２により、オーディオ信号に対して、伝達関数Ｈ０（即ちスピーカー４から聴取位置８までの音響空間全体の状態）に応じた補正が行われる。
【００２５】
伝達関数Ｈ０は、各伝達関数Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を個別に導出しそれらを連結して導出してもよく、または直接的に導出してよい。ここでは、図２に基づき直接的に導出する方法で、伝達関数Ｈ０の導出方法を説明する。
【００２６】
図２は、伝達関数Ｈ０を導出するシステムの構成概略図である。このシステムは、オーディオ信号（例えばインパルス信号、Ｍ系列ノイズ、ホワイトノイズ、ピンクノイズなど）が入力される入力端子２０と、入力端子２０に入力されたオーディオ信号を所定時間Δｔだけ遅延して出力する遅延器２４と、入力端子２０に入力された前記オーディオ信号を増幅する電力増幅器１１と、電力増幅器１１で増幅されたオーディオ信号を出力するスピーカー４と、スピーカー４の前面に配設された多孔性のパンチング板７と、スピーカー４が配設されたキャビネット５ａと、聴取位置８に配置されてスピーカー４からの出力音を集音するマイクロフォン１２と、マイクロフォン１２の出力信号を増幅する電力増幅器１３と、電力増幅器１３の出力信号をデジタルフィルタ処理する適応フィルタ２３と、適応フィルタ２３の出力信号と遅延器２４の出力信号との差分を計算して出力する加算器２７とを備えている。
【００２７】
より詳細には、適応フィルタ２３は、加算器２７の出力信号に基づき加算器２７の出力信号が最小（所定値以下の値）になる様に、電力増幅器１３の出力信号に対してデジタルフィルタ処理を行っている。
【００２８】
尚、このシステムのスピーカー４、キャビネット５ａ、パンチング板７および聴取位置８は、図１の音響再生装置の各構成要素４，５ａ，７，８と同じ（同一または再現したもの）ものである。
【００２９】
即ちこのシステムでは、入力端子２０に入力されたオーディオ信号に対し、各構成要素１１，４，７，１２，１３，２３を経由した信号（即ち元のオーディオ信号の情報と各構成要素４，８間の音響空間に関する情報とを含む信号）と、遅延器２４を経由した信号（元のオーディオ信号の情報だけを含む）との２種類の信号が作成され、加算器２７でそれら２種類の信号の差分が計算される。その際、加算器２７でのその差分が最小になる様に、適応フィルタ２３により電力増幅器１１の出力信号がデジタルフィルタ処理される。そして加算器２７での差分が最小になった際に、適応フィルタ２３のデジタルフィルタ処理で得られた信号（各構成要素４８間の音響空間に関する情報だけ含む信号）が伝達関数Ｈ０と同定される。この様にして直接的に伝達関数Ｈ０が求められる。そしてその求められた伝達関数Ｈ０を規定する係数データが、上記のフィルタ係数として使用される。
【００３０】
尚、適応フィルタ２３のデジタルフィルタ処理では、例えば最小二乗平均（ＬＭＳ）アルゴリズを使用してもよい。
【００３１】
尚、ここでは伝達関数Ｈ０を導出するシステムに、ターゲットとなるスピーカーシステムを組み入れてリアルタイム処理にて適応フィルタ３２を動作させていたが、本処理はリアルタイムで行う必要はなく、例えばターゲットとなるスピーカーシステムのインパルス応答特性を測定（図示無し）したデータを採取した後に、そのデータからＰＣ（パソコン）などの別のシステムで算出しても構わない。
【００３２】
ＦＩＲフィルタ２は、例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）等で構成されている。このＦＩＲフィルタ２は、例えば図３の様に、入力端子１と、その入力端子１の後段に直列接続されたＮ個の遅延器３０と、入力端子１に入力されたオーディオ信号、各遅延器３０の間から分岐された出力信号および最後の遅延器３０からの出力信号にそれぞれ定数ｈ０，ｈ１，…，ｈＮを乗算する（Ｎ＋１）個の係数乗算器３１と、それら係数乗算器３１の出力信号を加算する加算器３２とを備えている。上記の定数ｈ０，ｈ１，…，ｈＮには、フィルタ係数保持手段９に保持されたフィルタ係数が使用される。
【００３３】
この構成により、入力端子１に入力されたオーディオ信号と、フィルタ係数保持手段９に保持されたフィルタ係数とが畳み込み演算されて、そのオーディオ信号の音圧周波数特性が補正される。
【００３４】
このＦＩＲフィルタ２では、遅延器３０と係数乗算器３１との組み合わせの基本要素（タップ）Ｃを多段連結する構成を取り、有限個のタップ数によってオーディオ信号の音圧周波数特性の補正の分解能が決定されている。即ち、上記の分解能の整数倍の周波数（即ちタップ数で決まる各周波数）に対してのみ、フィルタ係数で決まる補正量を直接的に設定でき、オーディオ信号におけるそれら各周波数での音圧部分に対してのみ、それら各周波数に設定された補正量で直接的に補正できる。
【００３５】
例えばタップ数２５６のＦＩＲフィルタ２でサンプリング周波数４８ｋＨｚのオーディオ信号を補正する場合は、その補正の分解能は４８ｋＨｚ÷２５６＝１８７．５Ｈｚステップとなるので、その分解能の整数倍の周波数での音圧部分に対してのみ、直接的に補正できることになる。タップ数を増加することで補正の分解能は上昇するが、デジタルシグナルプロセッサの演算負荷が増大することから、ある程度のタップ数に制限して設計するのが一般的である。
【００３６】
例えば上記の様にタップ数を２５６に設定すると、ＤＶＤビデオのオーディオ信号で広く使われる４８ｋＨｚの場合には、補正の分解能は１８７．５Ｈｚステップになるので、重低音再生などと呼ばれる低音再生に効果が高い１００Ｈｚ以下の低い周波数に対しては、補正の分解能よりも周波数が小さすぎて直接的に補正量を設定できない（即ち直接的に補正できない）ことになる。換言すると、補正量を設定できる周波数の中間に位置する周波数（例えば使用周波数４８ｋＨｚ、タップ数２５６の場合には、１８７．５Ｈｚの（２・Ｎ−１）／２倍（Ｎ＝１、２、・・・）となる９３．７５Ｈｚ、２８１．２５Ｈｚ、４６８．７５Ｈｚ、６５６．２５Ｈｚ、・・・など）については、直接的に補正量を設定できないことになる。
【００３７】
この音響再生装置では、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できない周波数での音圧に対しては、ヘルムホルツ共振手段５により直接的に補正することで、聴取位置８において良好な音圧周波数特性を再現する様になっている。
【００３８】
ヘルムホルツ共振手段５は、バネ振動の錘に対応するバスレフポート５ｂ内の空気の質量と、バネ振動のバネに対応するキャビネット５ａの容積（開口面積×長さ）とで決まる共振振動数を有している。この共振周波数は、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数（即ちタップ数で決まる各周波数）と異なる周波数に設定されている。このヘルムホルツ共振手段５は、スピーカー４の出力音により上記の共振周波数の共振を起こし、その共振によりスピーカー４の出力音における上記の共振周波数での音圧を増強補正する様になっている。
【００３９】
尚、上記の共振周波数を任意に設計する方法は非特許文献２に詳細に記載されているので、ここではその説明を省略する。尚、ここではヘルムホルツ共振手段５としてバスレフポート５ｂを用いたバスレフ方式を例に挙げたが、磁気回路を持たない振動板（ドローンコーンとも呼ばれる）を受動的に振動させるパッシブラジエータ方式であっても、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
次に、図４を用いてＦＩＲフィルタ２およびヘルムホルツ共振手段５による音圧周波数特性の補正方法について説明する。
【００４１】
図４（ａ）の音圧周波数特性４０は、これから得ようとする目標の音圧周波数特性であり、低音再生域が拡大されて広帯域に渡って平坦化されている。また音圧周波数特性４１は、ＦＩＲフィルタ２の処理を省略するか、またはＦＩＲフィルタ２に対して伝達関数Ｈ０の伝達特性が１となるフィルタ係数を与え、且つヘルムホルツ共振手段５による増強補正効果を加算しない条件の下に、スピーカー４の出力音を聴取位置８で測定したものである。音圧周波数特性４１に示すように、一般的にスピーカー４の出力音は、周波数によって音圧が高く乱れるピークや音圧が低く乱れるディップが生じ、入力されたオーディオ信号に対するリニアリティが損なわれている。
【００４２】
尚、図４中のｆｎは、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数のうち、最低の周波数を示している。例えばタップ数２５６のＦＩＲフィルタ２でサンプリング周波数４８ｋＨｚのオーディオ信号を補正する場合では、１８７．５Ｈｚとなる。
【００４３】
図４（ｂ）の音圧周波数特性４２は、図４（ａ）の音圧周波数特性４１の逆特性を示したものであり、音圧周波数特性４１と比べてピークおよびディップが反転した対称的な特性となっており、上記の伝達関数Ｈ０の伝達特性に相当する。
【００４４】
図４（ｃ）の音圧周波数特性４３は、図４（ｂ）の音圧周波数特性４２を規定する係数データ（即ち伝達関数Ｈ０を規定する係数データ）を用いて、ＦＩＲフィルタ２によりオーディオ信号を補正した場合の聴取位置８での音圧周波数特性である。
【００４５】
この音圧周波数特性４３では、例えば周波数ｆｎでは、音圧レベル４４の様に直接的に設定された補正量に応じた補正がオーディオ信号に行われることで、目標の音圧周波数特性４０にほぼ一致する様に補正され、同様に、直接的に補正量を設定できる他の周波数でも目標の音圧周波数特性４０にほぼ一致する様に補正され、これにより周波数ｆｎ以上の周波数では、目標の音圧周波数特性４０にほぼ一致して平坦化されている。ところが、周波数ｆｎよりも低い周波数では、直接的に補正量を設定できる周波数の下限を下回っているので、補正できず、目標の音圧周波数特性４０と比べてかなり低いままになっている。
【００４６】
図４（ｄ）の音圧周波数特性４５は、図４（ｃ）の音圧周波数特性４３に、共振周波数をｆｒ（＜ｆｎ）に設定したヘルムホルツ共振手段５による増強補正効果を加算した場合の聴取位置８での音圧周波数特性である。この音圧周波数特性４５では、図４（ｃ）の音圧周波数特性４３と比べて、ヘルムホルツ共振手段５により、音圧レベル４６の様にスピーカー４の出力音の周波数ｆｒでの音圧が増強補正されることで、周波数ｆｎより低い周波数でも目標の音圧周波数特性４０にほぼ一致する様に補正されている。これによりこの音圧周波数特性４５は、低音再生域が拡大されて広帯域に渡って平坦化されたものになっている。
【００４７】
以上の様に構成された音響再生装置によれば、ＦＩＲフィルタ２とヘルムホルツ共振手段５とを備え、ヘルムホルツ共振手段５の共振周波数が、ＦＩＲフィルタ２のタップ数で決まる各周波数（即ちＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数）と異なる周波数に設定されるので、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数での音圧に対しては、ＦＩＲフィルタ２により補正でき、他方、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できない周波数での音圧が低過ぎる場合には、ヘルムホルツ共振手段５により増強補正でき、これにより聴取位置において良好な音圧周波数特性（再生域全体に渡って平坦な音圧周波数特性）を再現できる。
【００４８】
またヘルムホルツ共振手段５の共振周波数は、タップ数で決まる各周波数（即ちＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数）のうちの最低の周波数よりも低い周波数であるので、低音再生域を拡大できて広帯域に渡って良好な音圧周波数特性を再現できる。
【００４９】
またヘルムホルツ共振手段５は、その前面壁にスピーカー４が配設されたキャビネット５ａと、キャビネット５ａの前面壁に形成されたバスレフポート５ｂとを備えるので、キャビネット５ａを利用して、キャビネット５ａにバスレフポート５ｂを配設しただけの簡単な構造で構成できる。
【００５０】
尚、この実施の形態では、聴取位置８の値については特に記載しなかったが、例えばテレビ用のスピーカーの場合では、スピーカーから３〜５メートル離れた位置となるが、伝達関数Ｈ０を導出する際は、聴取位置８ではなく、スピーカーの近傍位置やスピーカーから１メートル離れた位置など音響測定で一般的に使われる距離にマイクロフォン１２を配置してスピーカーからの放射音を測定してもよい。これはスピーカーからマイクロフォン１２までの距離が伸びるほど、周囲雑音による影響やキャビネット背面からの不要な放射音による影響が大きくなるためである。
【００５１】
尚、この実施の形態では、ヘルムホルツ共振手段５として、キャビネット５ａとバスレフポート５ｂとから構成されるものを使用したが、一般には、スピーカー４の前面または後面のうちの一方の面に配設され、その一方の面に面する空洞とその空洞に繋がる共振用開口部を有するヘルムホルツ共振手段であれば、どの様なものでもよい。
【００５２】
実施の形態２．
この実施の形態に係る音響再生装置は、図５の様に、実施の形態１において、パンチング板７が省略されると共に、更にスピーカー４の前面にヘルムホルツ共振手段５０が追加されたものである。
【００５３】
このヘルムホルツ共振手段５０は、逆ホーン形状（より詳細には、その後面開口部がスピーカー４の前面に配設され、その前面開口部５０ａに行くほど開口面積が小さく絞られた形状）の音導管に形成されている。
【００５４】
このヘルムホルツ共振手段５０は、ヘルムホルツ共振手段５と同様、バネ振動の錘に対応する開口部５０ａ付近の空気の質量と、バネ振動のバネに対応するその空洞内の容積とで決まる共振振動数を有している。このヘルムホルツ共振手段５０は、スピーカー４の出力音により上記の共振周波数の共振を起こし、その共振によりスピーカー４の出力音における上記の共振周波数での音圧を増強補正する様になっている。尚、ヘルムホルツ共振手段５０は、その空洞の容積と開口部５０ａの長さおよび開口面積とを変更することで、上記の共振周波数を調整することができる。
【００５５】
尚、図５中の符号Ｈ２ａは、ヘルムホルツ共振手段５０の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示し、符号Ｈ３ａは、ヘルムホルツ共振手段５０の前面から聴取位置８までの音響空間の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示し、符号Ｈ０ａは、スピーカー４から聴取位置８までの音響空間全体の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示している。この実施の形態では、伝達関数Ｈ０ａを規定する係数データが、フィルタ係数としてフィルタ係数保持手段９に保持されることになる。
【００５６】
尚、ヘルムホルツ共振手段５０の前面に、ヘルムホルツ共振手段５０への異物混入を防ぐためやデザイン上の理由により多孔性のパンチング板を設けたり、補強目的にヘルムホルツ共振手段５０を支えるための支柱などを設けても構わない。その場合に生じる周波数特性は、伝達関数Ｈ０ａに加味されることになる。
【００５７】
次に、図７を用いてＦＩＲフィルタ２および各ヘルムホルツ共振手段５，５０を用いた音圧周波数特性の補正方法について説明する。
【００５８】
図７（ａ）の音圧周波数特性７０は、これから得ようとする目標の音圧周波数特性であり、低音再生域が拡大されて広帯域に渡って平坦化されたものである。また音圧周波数特性７１は、ＦＩＲフィルタ２の処理を省略するか、またはＦＩＲフィルタ２に対して伝達関数Ｈ０ａの伝達特性が１となるフィルタ係数を与え、且つ各ヘルムホルツ共振手段５，５０の増強補正効果を加算しない条件の下で、スピーカー４の出力音を聴取位置８で測定してものである。
【００５９】
ヘルムホルツ共振手段５０の共振周波数よりも高い中高音域の音は、ヘルムホルツ共振手段５０から放射されて聴取位置８で聴取できるものとした場合、音圧周波数特性７１に示すように、一般的にスピーカー４の出力音は、周波数によって音圧が高く乱れるピークや音圧が低く乱れるディップが生じ、入力されたオーディオ信号に対するリニアリティが損なわれている。特にヘルムホルツ共振手段５０によって定在波など不要なピークやディップが高次共振となって現れる。図７では、一例として、各周波数ｆｎ１，ｆｎ２の間の周波数ｆｒ２にディップが示されている。尚、図中の周波数ｆｎ１，ｆｎ２はそれぞれ、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数のうちの最低の周波数および２番目に低い周波数を示している。例えばタップ数２５６のＦＩＲフィルタ２でサンプリング周波数４８ｋＨｚのオーディオ信号を補正する場合は、ｆｎ１＝１８７．５Ｈｚ、ｆｎ２＝３７５Ｈｚとなる。
【００６０】
図７（ｂ）の音圧周波数特性７２は、図７（ａ）の音圧周波数特性７１の逆特性を示したものであり、音圧周波数特性７１と比べてピークおよびディップが反転した対称的な特性となっており、上記の伝達関数Ｈ０ａの伝達特性に相当する。
【００６１】
図７（ｃ）の音圧周波数特性７３は、図７（ｂ）の音圧周波数特性７２を規定する係数データ（即ち伝達関数Ｈ０ａを規定する係数データ）を用いて、ＦＩＲフィルタ２によりオーディオ信号を補正した場合の聴取位置８での音圧周波数特性である。
【００６２】
この音圧周波数特性７３では、例えば各周波数ｆｎ１，ｆｎ２ではそれぞれ、音圧レベル７４，７５の様に直接的に設定された補正量に応じた補正がオーディオ信号に行われることで、目標の音圧周波数特性７０にほぼ一致する様に補正され、同様に、直接的に補正量を設定できる他の周波数でも目標の音圧周波数特性７０にほぼ一致する様に補正され、これにより周波数ｆｎ１以上の周波数では、目標の音圧周波数特性７０にほぼ一致して平坦化されている。
【００６３】
ところが、周波数ｆｒ２の様に大きなディップが在る周波数や、周波数ｆｎ１よりも低い周波数の様に直接的に補正量を設定できる周波数の下限を下回っている周波数では、十分に補正されず、目標の音圧周波数特性７０と比べてかなり低いままになっている。
【００６４】
そのような場合、例えば周波数ｆｒ２のディップに対しては、その近傍の周波数ｆｎ１またはｆｎ２の音圧レベル７４，７５を更に増加させることで、周波数ｆｒ２の音圧レベルを付随的に上昇させることも可能であるが、そうすると今度は、その増加させた周波数ｆｎ１またはｆｎ２で目標の音圧周波数特性７０を大幅に超えるピークが生じてしまう。またこの様なＦＩＲフィルタ２による過度の補正は、スピーカー４に過大のエネルギーを与えることになって破損の原因になるので、望ましくない。
【００６５】
図７（ｄ）の音圧周波数特性７６は、図７（ｃ）の音圧周波数特性７３に、共振周波数をｆｒ１（＜ｆｎ１）に設定したヘルムホルツ共振手段５による増強補正効果、および共振周波数をｆｒ２に設定したヘルムホルツ共振手段５０による増強補正効果を加算した場合の聴取位置８での音圧周波数特性である。この音圧周波数特性７６では、図７（ｃ）の音圧周波数特性７３と比べて、各ヘルムホルツ共振手段５，５０により、各音圧レベル７７，７８の様にスピーカー４の出力音の周波数ｆｒ１，ｆｒ２での音圧が増強補正されることで、周波数ｆｒ２付近および周波数ｆｎ１より低い周波数でも、目標の音圧周波数特性７０にほぼ一致する様に補正されている。これによりこの音圧周波数特性７６は、低音再生域が拡大されて広帯域に渡って平坦化されたものになっている。
【００６６】
以上の様に構成された音響再生装置によれば、実施の形態１の場合と同様の効果を得る他に、スピーカーの両面に計２個のヘルムホルツ共振手段５，５０を備えるので、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できない周波数のうちの２箇所の周波数（ここではｆｒ１，ｆｒ２）で音圧が低過ぎる場合でも、それぞれ各ヘルムホルツ共振手段５，５０により増強補正でき、これにより、上記の様な場合でも聴取位置８において良好な音圧周波数特性（再生域全体に渡って平坦な音圧周波数特性）を再現できる。このヘルムホルツ共振手段５０は、定在波が発生して音圧周波数特性に大きなディップが生じる場合の補正に有効である。
【００６７】
またヘルムホルツ共振手段５０は、逆ホーン形状に形成されるので、簡単な構造で形成できると共に、その開口面積が小さく絞られることでスピーカー４の存在を隠し、よりスタイリッシュなデザインが可能になる。
【００６８】
尚、この実施の形態では、ヘルムホルツ共振手段５０が逆ホーン形状の音導管の場合で説明したが、その様な形状に限定されるものではない。例えば、ホーン形状（即ちその後面開口部がスピーカー４の前面に配設され、その開口面積がその前面開口部に行くほど大きく拡げられた形状）の音導管でもよい。または箱状（例えば図６の様に、その後面に形成された開口部にスピーカー４の前面が配設され、その前面に筒状の開口部５０ａが形成された箱状）の音導管でもよい。この様な形状にすれば、ヘルムホルツ共振手段５０を簡単な構造で形成できる。
【００６９】
またこの実施の形態では、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる周波数のうち、最低の周波数と２番目に低い周波数との中間の周波数に対してヘルムホルツ共振手段５０による増強補正を行ったが、それら以外の中間の周波数に対して行っても構わない。
【００７０】
またこの実施の形態では、各ヘルムホルツ共振手段５，５０の共振周波数ｆｒ１，ｆｒ２の関係をｆｒ１＜ｆｒ２と設定して説明したが、ｆｒ１＞ｆｒ２またはｆｒ１＝ｆｒ２と設定しても構わない。
【００７１】
またこの実施の形態では、スピーカー４の前面および後面にそれぞれヘルムホルツ共振手段５０，５が配設される場合で説明したが、スピーカー４の後面のヘルムホルツ共振手段５を無くして（例えばバスレフポート５ｂを無くしてヘルムホルツ共振手段５が機能しない様にして）、スピーカー４の後面のヘルムホルツ共振手段５０だけにしてもよい。その場合は、実施の形態１と同様の効果を得る。
【００７２】
実施の形態３．
この実施の形態に係る音響再生装置は、図８の様に、実施の形態１において更に、キャビネット５内にレゾネータ８０が追加されたものである。
【００７３】
このレゾネータ８０は、その１つの面（例えば前面）に例えば筒状の開口部８０ａを有する箱状に形成されている。
【００７４】
このレゾネータ８０は、ヘルムホルツ共振手段５と同様、バネ振動の錘に対応する開口部８０ａ付近の空気の質量と、バネ振動のバネに対応するその箱内の容積とで決まる共振振動数（吸音周波数）を有している。この共振周波数は、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数（即ちタップ数で決まる各周波数）と異なる周波数に設定されている。このレゾネータ８０は、スピーカー４の出力音により上記の共振周波数の共振を起こして上記の出力音の音響エネルギーを熱エネルギーとして消費することで、スピーカー４の出力音における上記の共振周波数での音圧を低減補正する様になっている。
【００７５】
尚、図８中の符号Ｈ０ｂは、スピーカー４から聴取位置８までの音響空間全体の音圧周波数特性の逆特性に相当する伝達関数を示している。この施の形態では、伝達関数Ｈ０ｂを規定する係数データが、フィルタ係数としてフィルタ係数保持手段９に保持されることになる。
【００７６】
次に、図９を用いてＦＩＲフィルタ２、ヘルムホルツ共振手段５およびレゾネータ８０を用いた音圧周波数特性の補正方法について説明する。
【００７７】
図９（ａ）の音圧周波数特性９０は、これから得ようとする目標の音圧周波数特性であり、低音再生域が拡大されて広帯域に渡って平坦化されたものである。また音圧周波数特性９１は、ＦＩＲフィルタ２の処理を省略するか、またはＦＩＲフィルタ２に対して伝達関数Ｈ０ｂの伝達特性が１となるフィルタ係数を与え、且つヘルムホルツ共振手段５による増強補正効果およびリゾネータ８０による低減補正効果を加算しない条件の下で、スピーカー４の出力音を聴取位置８で測定したものである。
【００７８】
音圧周波数特性９１に示すように、一般的にスピーカー４の出力音は、周波数によって音圧が高く乱れるピークや音圧が低く乱れるディップが生じ、入力されたオーディオ信号に対するリニアリティが損なわれている。特にヘルムホルツ共振手段５０によって定在波など不要なピークやディップが高次共振となって現れる。図９では、一例として、各周波数ｆｎ１，ｆｎ２の間の周波数ｆｒ３にピークが示されている。尚、図中の周波数ｆｎ１，ｆｎ２はそれぞれ、ＦＩＲフィルタ２で直接的に補正量を設定できる各周波数のうちの最低の周波数と２番目に低い周波数とを示している。例えばタップ数２５６のＦＩＲフィルタ２でサンプリング周波数４８ｋＨｚのオーディオ信号を補正する場合は、ｆｎ１＝１８７．５Ｈｚ、ｆｎ２＝３７５Ｈｚとなる。
【００７９】
図９（ｂ）の音圧周波数特性９２は、図９（ａ）の音圧周波数特性９１の逆特性を示したものであり、音圧周波数特性９１と比べてピークおよびディップが反転した対称的な特性となっており、上記の伝達関数Ｈ０ｂの伝達特性に相当する。
【００８０】
図９（ｃ）の音圧周波数特性９３は、図９（ｂ）の音圧周波数特性９２を規定する係数データ（即ち伝達関数Ｈ０ｂを規定する係数データ）を用いて、ＦＩＲフィルタ２によりオーディオ信号を補正した場合の聴取位置８での音圧周波数特性である。
【００８１】
この音圧周波数特性９３では、例えば各周波数ｆｎ１，ｆｎ２ではそれぞれ、音圧レベル９４，９５の様に直接的に設定された補正量に応じた補正がオーディオ信号に行われることで、目標の音圧周波数特性９０にほぼ一致する様に補正され、同様に、直接的に補正量を設定できる他の周波数でも標の音圧周波数特性９０にほぼ一致する様に補正され、これにより周波数ｆｎ１以上の周波数では、目標の音圧周波数特性９０にほぼ一致して平坦化されている。
【００８２】
ところが、周波数ｆｒ３の様に大きなトップの在る周波数や、周波数ｆｎ１よりも低い周波数の様に直接的に補正量を設定できる周波数の下限を下回っている周波数では、十分に補正されず、目標の音圧周波数特性７０と比べて、かなり高いままであったり、かなり低いままになっている。
【００８３】
そのような場合、例えば周波数ｆｒ３のトップに対しては、その近傍の周波数ｆｎ１またはｆｎ２の音圧レベル９４，９５を更に低減させることで、周波数ｆｒ３の音圧レベルを付随的に低減させることも可能であるが、そうすると今度は、その低減させた周波数ｆｎ１またはｆｎ２で目標の音圧周波数特性９０を大幅に下回るディップが生じてしまう。
【００８４】
図９（ｄ）の音圧周波数特性９６は、図９（ｃ）の音圧周波数特性９３に、共振周波数をｆｒ１（＜ｆｎ１）に設定したヘルムホルツ共振手段５による増強補正効果、および共振周波数（吸音周波数）をｆｒ３に設定したレゾネータ８０による低減補正効果を加算した場合の聴取位置８での音圧周波数特性である。この音圧周波数特性９６では、図９（ｃ）の音圧周波数特性９３と比べて、ヘルムホルツ共振手段５により、音圧レベル９７の様にスピーカー４の出力音の周波数ｆｒ１での音圧が増強補正されると共に、レゾネータ８０により、音圧レベル９８の様にスピーカー４の出力音の周波数ｆｒ３での音圧が低減補正されることで、周波数ｆｒ３付近および周波数ｆｎ１より低い周波数でも、目標の音圧周波数特性９０にほぼ一致する様に補正されている。これにより音圧周波数特性９６は、低音再生域が拡大されて広帯域に渡って平坦化されたものになっている。
【００８５】
以上の様に構成された音響再生装置によれば、実施の形態１の場合と同様の効果を得る他に、レゾネータ８０を更に備え、そのレゾネータ８０の共振周波数が、ＦＩＲフィルタ２のタップ数で決まる各周波数（即ちＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる各周波数）と異なる周波数に設定されるので、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できない周波数での音圧が高過ぎる場合でも、レゾネータ８０により低減補正でき、これにより聴取位置８において良好な音圧周波数特性（再生域全体に渡って平坦な音圧周波数特性）を再現できる。特に逆ホーン形状のヘルムホルツ共振手段５０などがある場合の様に定在波が発生して音圧周波数特性に大きなディップが生じる場合の補正に有効である。
【００８６】
尚、この実施の形態では、ＦＩＲフィルタ２により直接的に補正量を設定できる周波数のうち、最低の周波数と２番目に低い周波数との中間の周波数に対してレゾネータ８０による補正を行ったが、それら以外の中間の周波数に対して行っても構わない。
【００８７】
またこの実施の形態では、レゾネータ８０をキャビネット５内に配設したが、スピーカー４の外壁に配設したり、独立した構造物としてリスニングルームに別途設置してもよく、また実施の形態２の様にスピーカー４の前面にヘルムホルツ共振手段５０を備える場合は、そのヘルムホルツ共振手段５０内に配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施の形態１に係る音響再生装置の構成概略図である。
【図２】実施の形態１での伝達関数の導出方法を説明する図である。
【図３】一般的なＦＩＲフィルタ２の構成概略図である。
【図４】実施の形態１での音圧周波数特性の一例図であり、（ａ）は、聴取位置８での目標の音圧周波数特性４０および補正前の音圧周波数特性４１を示した図であり、（ｂ）は、音圧周波数特性４１の逆特性の音圧周波数特性４２を示した図であり、（ｃ）は、音圧周波数特性４１に対してＦＩＲフィルタ２の補正だけを行った場合の音圧周波数特性４３を示した図であり、（ｄ）は、音圧周波数特性４１に対してＦＩＲフィルタ２およびヘルムホルツ共振手段５の補正を行った場合の音圧周波数特性４５を示した図である。
【図５】実施の形態２に係る音響再生装置の構成概略図である。
【図６】実施の形態２のヘルムホルツ共振手段５０の変形例の断面図である。
【図７】実施の形態２での音圧周波数特性の一例図であり、（ａ）は、聴取位置８での目標の音圧周波数特性７０および補正前の音圧周波数特性７１を示した図であり、（ｂ）は、音圧周波数特性７１の逆特性の音圧周波数特性７２を示した図であり、（ｃ）は、音圧周波数特性７１に対してＦＩＲフィルタ２の補正だけを行った場合の音圧周波数特性７３を示した図であり、（ｄ）は、音圧周波数特性７１に対してＦＩＲフィルタ２およびヘルムホルツ共振手段５，５０の補正を行った場合の音圧周波数特性４５を示した図である。
【図８】実施の形態３に係る音響再生装置の構成概略図である。
【図９】実施の形態３での音圧周波数特性の一例図であり、（ａ）は、聴取位置８での目標の音圧周波数特性９０および補正前の音圧周波数特性９１を示した図であり、（ｂ）は、音圧周波数特性９１の逆特性の音圧周波数特性９２を示した図であり、（ｃ）は、音圧周波数特性９１に対してＦＩＲフィルタ２の補正だけを行った場合の音圧周波数特性９３を示した図であり、（ｄ）は、音圧周波数特性９１に対してＦＩＲフィルタ２、ヘルムホルツ共振手段５およびリゾネータ８０の補正を行った場合の音圧周波数特性９６を示した図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  オーディオ信号入力端子、２  ＦＩＲフィルタ、３  電力増幅器、４  スピーカー、５  ヘルムホルツ共振手段、５ａ  キャビネット、５ｂ  バスレフポート、５ｃ  空洞、７  パンチング板、８  聴取位置、９  フィルタ係数保持手段、１０  入力端子、１１  電力増幅器、１２  マイクロフォン、１３  電力増幅器、２０  入力端子、２３  適応フィルタ、２４  遅延器、３０  遅延器、３１  係数乗算器、３２  加算器、５０  ヘルムホルツ共振手段（逆ホーン形状の音導管）、５０ａ  開口部、８０  レゾネータ、Ｃ  タップ、Ｈ０〜Ｈ３，Ｈ０ａ〜Ｈ３ａ，Ｈ０ｂ〜Ｈ３ｂ  伝達関数。
【図１】
2009118366.tif 000003
【図２】
2009118366.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009118366.tif 000009
【図８】
2009118366.tif 000010
【図９】
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