(57)【要約】【課題】予め原音響信号についての周波数信号成分を記憶するように構成することにより、簡便に且つ短時間のうちに音場の周波数特性を測定して、音場補正を行うことができる音場補正装置を提供する。【解決手段】原音響信号をスピーカ１６で音響化して形成した音場の音響をマイクロホン１７で音響信号に変換し、変換した音響信号をＦＦＴ演算器２０で分析する。分析したスペクトルデータ及び前記原音響信号のスペクトルデータを比較した結果に基づいて、音響イコライザ１０の補正値を設定し、その音場での音響信号に対する音場補正を行う音場補正装置。予めＦＦＴ演算器２０が複数の原音響信号について分析したスペクトルデータを外部メモリ１４に記憶し、音場補正に際して、選択された原音響信号のスペクトルデータを外部メモリ１４から読み出す構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響源の原音響信号を音響化して形成した音場の音響を音響信号に変換し、変換した音響信号について複数の周波数域の信号成分を分析する分析手段を有し、該分析手段が分析した信号成分及び前記原音響信号に係る信号成分を比較した結果に基づいて、他の音響源の音響信号に対し音場補正を行う音場補正装置において、
予め複数の原音響信号に係る信号成分を記憶する記憶手段と、
前記音響化に際し、前記原音響信号の選択を受け付ける受付手段と、
選択された原音響信号に係る信号成分を前記記憶手段より読み出す手段と
を備えることを特徴とする音場補正装置。
【請求項２】
前記分析手段は、音響信号を時間軸から周波数軸に変換して分析するようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の音場補正装置。
【請求項３】
予め前記音響源の複数の原音響信号を所定の分類に従って記憶する手段を備え、
前記受付手段は、前記分類の選択及び該分類ごとの原音響信号の選択を受け付けるようにしてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の音場補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオシステムによって形成される音場の周波数特性を音場補正する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＶ機器の高性能化が進み、音場に着目した音質性能の向上が図られている。使用場所に応じた音質性能向上のためには、視聴環境の変化の都度、音質を最適化する必要があり、視聴環境における音場の周波数特性の測定が欠かせないものとなる。
【０００３】
視聴環境における音場の周波数特性の測定は、スピーカから出力される測定用の音響を視聴場所に設置したマイクロホンで音響信号に変換し、当該音響信号を、例えば複数の周波数域毎にフィルタリングすること又は高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴという）することにより行われる。これにより、視聴環境における音場の各周波数域についての振幅及び／又は位相特性が得られ、音響イコライザで振幅及び／又は位相を音場補正することが可能となる。この場合、測定用の信号としては、測定対象となる全帯域に均等なエネルギー成分を有するホワイトノイズが最適であるが、当該視聴場所に居合わせたユーザには耳障りなものとなる。そこで、特許文献１では、ホワイトノイズに代えて一般の放送又はＣＤ等の音響源による原音響信号を用い、音場の測定及び音場補正を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−１６６６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、音響源の原音響信号において、測定対象となる各周波数域に、測定に要するエネルギー成分が分布しているとは限らないため、所定の測定時間を比較的長時間（例えば２０〜６０秒程度）確保する必要があった。また、測定に際し、音響源の原音響信号を選択する都度、原音響信号及びマイクロホンから入力した音響信号の両方についてＦＦＴを施す必要があり、回路及び信号処理の制御が複雑になるという問題があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、予め音響源の複数の原音響信号について夫々複数の周波数域の信号成分を分析し、分析した信号成分を記憶するように構成することにより、簡便に且つ短時間のうちに音場の周波数特性を測定して、音場補正を行うことができる音場補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る音場補正装置は、音響源の原音響信号を音響化して形成した音場の音響を音響信号に変換し、変換した音響信号について複数の周波数域の信号成分を分析する分析手段を有し、該分析手段が分析した信号成分及び前記原音響信号に係る信号成分を比較した結果に基づいて、他の音響源の音響信号に対し音場補正を行う音場補正装置において、予め複数の原音響信号に係る信号成分を記憶する記憶手段と、前記音響化に際し、前記原音響信号の選択を受け付ける受付手段と、選択された原音響信号に係る信号成分を前記記憶手段より読み出す手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明にあっては、予め複数の原音響信号に係る信号成分を記憶手段に記憶する。音場測定のための音響化に先立ち、何れかの原音響信号の選択を受け付け、選択された原音響信号に係る信号成分を記憶手段より読み出す。次いで、選択された原音響信号を音響化して形成した音場の音響を音響信号に変換し、変換した音響信号について複数の周波数域の信号成分を分析する。そして、記憶手段より読み出した信号成分及び分析手段が分析した信号成分を比較して、その音場での音響信号に対する補正値を算出する。これにより、音場補正に際し、例えば使用者が補正対象である音響信号の補正値算出に適した原音響信号を選択した場合、選択された原音響信号に係る信号成分をその都度分析する必要性がない。また、各周波数域のエネルギー成分が適当に含まれている原音響信号が用意されている場合は、短時間のうちに音場補正に必要な測定を行うことができる。
【０００８】
本発明に係る音場補正装置は、前記分析手段は、音響信号を時間軸から周波数軸に変換して分析するようにしてあることを特徴とする。
【０００９】
本発明にあっては、音響信号を時間軸から周波数軸に変換して、各周波数域の信号成分についての分析を行う。これにより、音響信号の各周波数域についての成分分析を簡便な回路で高速に行うことができる。
【００１０】
本発明に係る音場補正装置は、予め前記音響源の複数の原音響信号を所定の分類に従って記憶する手段を備え、前記受付手段は、前記分類の選択及び該分類ごとの原音響信号の選択を受け付けるようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明にあっては、予め音響源の複数の原音響信号を所定の分類（カテゴリー又はジャンル）に従って記憶し、音響化に先立って、使用者が行う分類の選択及び当該分類ごとの原音響信号の選択を受け付ける。これにより、使用者の好みによる原音響信号を用いた測定ができ、その音場での補正の対象となる音響信号の分類に合わせて、測定用の原音響信号を選択することも可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、予め複数の原音響信号に係る信号成分を記憶手段に記憶する。音場測定に際し、選択された原音響信号に係る信号成分を記憶手段より読み出すと共に、選択された原音響信号を音響化し、形成した音場の音響に基づく音響信号について信号成分を分析する。そして、読み出した信号成分及び分析した信号成分を比較して、その音場での音響信号に対する補正値を算出する。これにより、音場補正に際し、選択された原音響信号に係る信号成分をその都度分析する必要性がなくなる。また、各周波数域にエネルギー成分が適当に含まれている原音響信号が用意されている場合は、短時間のうちに音場補正に必要な測定を行うことができる。従って、簡便に且つ短時間のうちに音場の周波数特性を測定して、音場補正を行うことができる。また、不快な音響を聞くことなく、聞き慣れた好みの音響信号により音場補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係る音場補正装置の全体構成を示すブロック図である。この音場補正装置は、音響信号を扱う系統に、音響信号の周波数特性を補正する音響イコライザ１０、測定時に音響信号を切り替える信号切替器１１、測定用の原音響信号を再生するプログラム信号処理回路１２、測定用の原音響信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器１３、原音響信号並びに原音響信号の分析結果を記憶する外部メモリ１４、測定用の音響に基づいた音響信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１９、及びデジタル化された音響信号にＦＦＴを施すＦＦＴ演算器２０を備える。
音響信号を増幅するパワーアンプ１５、音響を拡声するスピーカ１６、音響を電気信号に変換するマイクロホン１７、及びマイクロホン１７の音声信号を増幅するプリアンプ１８は、音場に準備されたものである。
【００１４】
それ自体公知の音響イコライザ１０は、プログラム信号処理回路１２より周波数特性の補正値を与えられ、入力された音響信号を当該補正値に基づいて補正して信号切替器１１に与える。信号切替器１１は、音響イコライザ１０で補正された音響信号と、Ｄ／Ａ変換器１３で変換された測定用の原音響信号とを、プログラム信号処理回路１２から与えられる切替信号に基づいて切替えるためのものであり、切替えた音響信号をパワーアンプ１５に与える。
【００１５】
パワーアンプ１５は、信号切替器１１で切り替えられた音響信号を増幅してスピーカ１６に与える。スピーカ１６は、増幅された音響信号を音響に変換して音場に拡声する。マイクロホン１７は、音場の音響を音響信号に変換してプリアンプ１８に与える。プリアンプ１８は、マイクロホン１７から与えられた音響信号を増幅してＡ／Ｄ変換器１９に与える。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換器１９は、プリアンプ１８から与えられた音響信号をサンプリングしてデジタル化し、デジタル化した音響信号をＦＦＴ演算器２０及びプログラム信号処理回路１２に与える。ＦＦＴ演算器２０は、Ａ／Ｄ変換器１９から与えられたデジタル化された音響信号について、内蔵するＤＳＰにより、一定周期で時間軸データを周波数軸データ（以下、スペクトルデータという）に変換し、変換したスペクトルデータを前記一定周期でプログラム信号処理回路１２に与える。
【００１７】
プログラム信号処理回路１２は、後述する操作によって選択された測定用の原音響信号データ、及び当該原音響信号データを予めＦＦＴ演算器２０で変換したスペクトルデータを、不揮発性の外部メモリ１４から読み出し、原音響信号データをＤ／Ａ変換器１３に与えると共に、スペクトルデータを当該回路内部の一時記憶メモリに記憶する。プログラム信号処理回路１２はまた、ＦＦＴ演算器２０から一定周期で与えられたスペクトルデータを当該回路内部の一時記憶メモリに記憶する。Ｄ／Ａ変換器１３は、プログラム信号処理回路１２から与えられた測定用の原音響信号データをＤ／Ａ変換し、変換した測定用の原音響信号を信号切替器１１に与える。
【００１８】
制御部２１は、マイクロコンピュータからなり、内蔵されたＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、ＦＦＴ演算器２０、プログラム信号処理回路１２、操作部２２及び表示部２３に対する処理を実行する。制御部２１は、プログラム信号処理回路１２に内蔵された一時記憶メモリより、測定用の原音響信号のスペクトルデータ及び音場の音響に基づく音響信号のスペクトルデータを読み出して比較する。制御部２１は、当該比較結果に基づき、プログラム信号処理回路１２を介して、音響イコライザ１０に周波数特性の補正値を与える。制御部２１はまた、測定に際し、プログラム信号処理回路１２を介して、信号切替器１１に対する切替信号を与える。
【００１９】
操作部２２は、ファンクションキー２２ａを有し、ファンクションキー２２ａに対する操作は、制御部２１によって受け付けられる。
表示部２３は液晶表示器であり、制御部２１が受け付けた操作の内容、及び原音響信号による測定結果に基づく補正値を表示する。
【００２０】
上記構成において、予め原音響信号データ及び当該信号にＦＦＴを施した結果を外部メモリ１４に記憶する場合は、使用者がＡ／Ｄ変換器１９の入力からプリアンプ１８の出力を外し、Ａ／Ｄ変換器１９に原音響信号が入力されるようにした後、操作部２２のファンクションキー２２ａより記録処理を起動させる。この場合、原音響信号は、Ａ／Ｄ変換器１９でデジタル化されてＦＦＴ演算器２０及びプログラム信号処理回路１２に与えられる。ＦＦＴ演算器２０は、Ａ／Ｄ変換器１９から与えられた原音響信号データにＦＦＴを施して、スペクトルデータをプログラム信号処理回路１２へ与える。プログラム信号処理回路１２は、Ａ／Ｄ変換器１９から与えられた原音響信号データ及びＦＦＴ演算器２０から与えられたスペクトルデータを１組にして外部メモリ１４に書き込む。
尚、外部メモリ１４には、測定に適した音響信号データ及びそのスペクトルデータを、製造時に書き込んでもよい。
【００２１】
図２は、原音響信号の一例について周波数スペクトル（周波数特性）を模式的に示す説明図であり、図３は、当該原音響信号を一旦音響に変換して音場に拡声し、再び音響信号に変換した場合の周波数スペクトルを模式的に示す説明図である。図４は、図２及び図３の周波数スペクトルを正規化して重ね合わせた説明図である。図２乃至図４において、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は振幅（ｄＢ）を表す。
図４において、実線は原音響信号の周波数スペクトルであり、破線は音場の音響に基づく音響信号の周波数スペクトルを表す。図４に示す上向きの矢印の長さ（ｄＢ値）は、音場における周波数特性のディップに相当する。
【００２２】
図５は、図２に対応する原音響信号のスペクトルデータを示す図表であり、図６は、図３に対応する音響信号のスペクトルデータ及び図５のスペクトルデータに対する補正量を示す図表である。図６の各周波数における補正量は、夫々の周波数に対する図５及び図６のスペクトルデータの差分を表している。つまり、原音響信号のスペクトルデータに対して、音場に基づく音響信号のスペクトルデータの減衰する量（負の値）を正負反転させた値が補正量となる。制御部２１は、プログラム信号処理回路１２を介して前記補正量を音響イコライザ１０に設定することにより、音場補正を行う。
【００２３】
図７は、外部メモリ１４のデータ構造の説明図である。図７（ａ）は、外部メモリ１４の先頭に書き込まれる固定サイズの管理テーブルの概念図である。管理テーブルの列はジャンル番号及びジャンル名（文字列）を示し、行は当該ジャンルに収容されている音響信号の通番を示す。また、管理テーブル中の値（Ａｉ，ｊ；ｉ＝１〜ｎ、ｊ＝１〜ｍ）は、各音響信号の音響信号データ及びスペクトルデータを収容するブロックの先頭アドレスを示すもの（ポインタ）である。
外部メモリ１４には、「ジャンル１」を先頭として、ジャンル番号順及び通番順に、夫々のジャンルのジャンル名及び音響信号のポインタが書き込まれる。
【００２４】
図７（ｂ）は、各音響信号のポインタが示すブロックの内容の説明図である。各ブロックの先頭部（ヘッダ）には、当該音響信号の名称（文字列）、音響信号データのデータ長及びスペクトルデータのデータ長が書き込まれている。更に、ヘッダに続いて音響信号データ及びスペクトルデータが書き込まれている。スペクトルデータは、ＦＦＴの変換周期毎に、図５及び図６に示す各周波数に対応して演算される振幅値の集合である。
【００２５】
図８は、音響イコライザ１０の補正値設定に係る制御部２１の処理手順を示すフローチャートである。制御部２１は、操作部２２のファンクションキー２２ａにより、使用者が原音響信号の選択処理を起動させた場合に以下の処理をスタートさせる。
【００２６】
制御部２１は、外部メモリ１４に記憶している原音響信号のジャンル一覧を表示部２３に表示する（ステップＳ１０）。そして、制御部２１は、操作部２２のファンクションキー２２ａよりジャンルの選択が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１１）、入力されていないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、待機する。
【００２７】
ジャンルの選択が入力されたと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、制御部２１は、選択されたジャンルを操作部２２から取り込む（ステップＳ１２）。その後、制御部２１は、選択されたジャンルに含まれる原音響信号の一覧を表示部２３に表示する（ステップＳ１３）。そして、制御部２１は、ファンクションキー２２ａより原音響信号の選択が入力されたか否かを判定し（ステップＳ１４）、選択されていないと判定した場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、待機する。
【００２８】
原音響信号の選択が入力されたと判定した場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、制御部２１は、原音響信号の選択を操作部２２から取り込む（ステップＳ１５）。その後、制御部２１は、プログラム信号処理回路１２を制御して、選択された原音響信号に対応するスペクトルデータの外部メモリ１４からの読み出し、及び当該データの一時記憶メモリへの書き込みを行わせる（ステップＳ１６）。そして、制御部２１は、当該スペクトルデータを読み出して表示部２３に表示する（ステップＳ１７）。これにより、使用者は、選択した原音響信号が、補正対象である音響信号の補正算出に適したスペクトルを有するものであるか否かを確認することができる。
【００２９】
次いで、制御部２１は、ファンクションキー２２ａより原音響信号の「選択完了」又は「再選択」の何れかが入力されたか否かを判定し（ステップＳ１８）、何れも入力されていないと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、待機する。原音響信号の「選択完了」又は「再選択」の何れかが入力されたと判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御部２１は、「選択完了」が入力されていたか否かを判定する。「選択完了」が入力されていない（即ち、「再選択」が入力されていた）と判定した場合、制御部２１は、処理をステップＳ１３に戻して、再び原音響信号の一覧を表示部２３に表示する。
【００３０】
ファンクションキー２２ａより原音響信号の「選択完了」が入力されていたと判定した場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、制御部２１は、プログラム信号処理回路１２を制御して、選択された原音響信号に対応する原音響信号データ及びスペクトルデータの外部メモリ１４からの読み出し、及び当該データの一時記憶メモリへの書き込みを行わせる（ステップＳ２０）。そして、制御部２１は、プログラム信号処理回路１２を介して、信号切替器１１の切り替えを行う（ステップＳ２１）。これにより、信号切替器１１の入力は、Ｄ／Ａ変換器１３の出力側に切り替わる。
【００３１】
次いで、制御部２１は、プログラム信号処理回路１２に原音響信号の再生を開始させると共に、ＦＦＴ演算器２０に演算を開始させる（ステップＳ２２）。この場合、再生された原音響信号は、Ｄ／Ａ変換器１３でアナログの原音響信号に変換され、信号切替器１１を経てパワーアンプ１５で増幅される。そして、測定用の音響がスピーカ１６により音場に拡声される。音場において直進及び反射した音響は、マイクロホン１７で集音されて音響信号に変換され、プリアンプ１８で増幅された後にＡ／Ｄ変換器１９でデジタル化されて、ＦＦＴ演算器２０に入力される。
【００３２】
制御部２１は、プログラム信号処理回路１２が原音響信号の再生を終了したか否かを判定し（ステップＳ２３）、終了していないと判定した場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、待機する。原音響信号の再生を終了したと判定した場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、制御部２１は、ＦＦＴ演算器２０に演算を終了させ（ステップＳ２４）、プログラム信号処理回路１２を介して、信号切替器１１を切り戻す（ステップＳ２５）。これにより、信号切替器１１の入力は、音響イコライザ１０の出力側に切り戻される。
【００３３】
次いで、制御部２１は、プログラム信号処理回路１２の一時記憶メモリより、原音響信号のスペクトルデータ及びＦＦＴ演算器２０が一定周期で演算したスペクトルデータを読み出して比較し、補正値を算出する（ステップＳ２６）。そして、制御部２１は、プログラム信号処理回路１２を介して、音響イコライザ１０に周波数特性の補正値を設定する（ステップＳ２７）。これにより、音響イコライザ１０は、設定された補正値に基づいて、音場補正装置に入力された音響信号の周波数特性を補正する。このため、補正された音響信号は、音響として音場に再生されたときに、聴感上の周波数特性が略フラットとなる。
最後に、制御部２１は、設定した補正値を表示部２３に表示する（ステップＳ２８）。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、予め複数の原音響信号のスペクトルデータを外部メモリに記憶する。音場測定に際し、選択された原音響信号に係るスペクトルデータを外部メモリから読み出すと共に、選択された原音響信号を音響化し、形成した音場の音響に基づく音響信号についてスペクトルを分析する。そして、読み出したスペクトルデータ及び分析したスペクトルデータの差分を算出して、その音場での補正対象である音響信号に対する補正値とする。これにより、音場補正に際し、選択された原音響信号に係るスペクトルをその都度分析する必要性がなくなる。また、各周波数域にエネルギー成分が適当に含まれている原音響信号が用意されている場合は、短時間のうちに音場補正に必要な測定を行うことができる。従って、簡便に且つ短時間のうちに音場の周波数特性を測定して、音場補正を行うことができる。
更にまた、外部メモリから読み出したスペクトルデータを表示部に表示する。従って、補正対象の音響信号の補正値算出に適した原音響信号であるか否かを、原音響信号の選択の際に確認することもできる。
【００３５】
更に、音響信号をＦＦＴ演算器により時間軸から周波数軸に変換して、スペクトルの分析を行う。
これにより、音響信号のスペクトルの分析を簡便な回路で高速に行うこともできる。
【００３６】
更に、予め複数の原音響信号を所定の分類に従って外部メモリに記憶し、音響化に先立って、操作部より分類の選択及び当該分類ごとの原音響信号の選択を受け付ける。
これにより、使用者の好みによる原音響信号を用いた測定ができ、音場補正の対象となる音響信号の分類に合わせて測定用の原音響信号を選択することもできる。
【００３７】
尚、本実施の形態にあっては、音響信号のスペクトルを分析する際にＦＦＴ演算器を用いているが、これに限るものではなく、それ自体公知のフィルタリング回路により分析するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る音場補正装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】原音響信号の一例について周波数スペクトルを模式的に示す説明図である。
【図３】原音響信号を一旦音響に変換して音場に拡声し、再び音響信号に変換した場合の周波数スペクトルを模式的に示す説明図である。
【図４】図２及び図３の周波数スペクトルを正規化して重ね合わせた説明図である。
【図５】図２に対応する原音響信号のスペクトルデータを示す図表である。
【図６】図３に対応する音響信号のスペクトルデータ及び図５のスペクトルデータに対する補正量を示す図表である。
【図７】外部メモリのデータ構造の説明図である。
【図８】音響イコライザの補正値設定に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  音響イコライザ
１１  信号切替器
１２  プログラム信号処理回路
１３  Ｄ／Ａ変換器
１４  外部メモリ
１５  パワーアンプ
１６  スピーカ
１７  マイクロホン
１８  プリアンプ
１９  Ａ／Ｄ変換器
２０  ＦＦＴ演算器
２１  制御部
２２  操作部
２２ａ  ファンクションキー
２３  表示部
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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