WO2018011923A1 - 音量制御装置、音量制御方法及びプログラム - Google Patents

音量制御装置、音量制御方法及びプログラム Download PDF

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晃広 井関
井上　裕介
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パイオニア株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a technique for adjusting sound heard by a listener in a passenger compartment space.
  • Patent Document 1 discloses a plurality of speakers, a plurality of microphones, a mode decomposition filter for mode-decomposing sound pressure distribution, and input signals to the plurality of speakers so that the mode amplitude of each divided mode becomes a predetermined value.
  • the sound field control apparatus provided with the filter for control which controls is described.
  • This sound field control device measures the sound pressure distribution in the acoustic space, expresses the sound pressure distribution in the acoustic space using the sine function and cosine function of the spatial frequency of the mode to be amplitude controlled, and the expressed sound pressure distribution is
  • the mode spatial frequency is corrected to be equivalent to the measured sound pressure distribution, and the filter coefficient of the mode decomposition filter is determined based on the corrected mode spatial frequency.
  • the invention according to claim 1 is a volume control device connected to an output unit disposed symmetrically with respect to the positions of the two left and right seats of the moving body, and outputs sound output from each of the output units.
  • An estimation unit that estimates a common frequency to be controlled when listening at the listening positions of the two left and right seats, and a correction unit that corrects a level at the frequency based on the common frequency. It is characterized by.
  • the invention according to claim 8 is a volume control method executed by a volume control device connected to an output unit disposed symmetrically with respect to the positions of the two left and right seats of the moving body, An estimation step for estimating a common frequency to be controlled when the sound output from each is listened to at the listening positions of the two left and right seats, and the level at the frequency is corrected based on the common frequency. And a correction step.
  • the invention according to claim 9 is a program that is connected to an output unit that is disposed symmetrically with respect to the positions of the two left and right seats of the moving body, and that is executed by a volume control device including a computer, the output unit An estimation unit that estimates a common frequency to be controlled when the sound output from each of the left and right two seats is listened to, and the level at the frequency is corrected based on the common frequency.
  • the computer is caused to function as a correction unit.
  • An example of the interior layout of a typical sedan car is shown.
  • the structure of a volume control apparatus is shown schematically.
  • a method for determining a control band based on an in-vehicle layout will be described.
  • the frequency characteristic of the direct sound in a typical vehicle is shown.
  • the frequency characteristic measured with a typical vehicle is shown.
  • the sound pressure distribution before correction in the FL seat is shown.
  • the sound pressure distribution before correction in the FR seat is shown.
  • the equalizer characteristic by a prior art example and an Example is shown.
  • the sound pressure distribution after correction by the conventional example in the FL seat is shown.
  • the corrected sound pressure distribution according to the conventional example in the FR seat is shown.
  • amendment by the Example in FL seat is shown.
  • the sound pressure distribution after correction according to the embodiment in the FR seat is shown.
  • the structural example of an equalizer is shown. It is a flowchart of a volume control process.
  • the volume control device is connected to an output unit disposed symmetrically with respect to the positions of the two left and right seats of the moving body, and the sound output from each of the output units is output.
  • An estimation unit that estimates a common frequency to be controlled when listening at each listening position of the two left and right seats, and a correction unit that corrects a level at the frequency based on the common frequency.
  • the volume control device is connected to an output unit arranged symmetrically with respect to the positions of the two left and right seats of the moving body.
  • the volume control device estimates a common frequency to be controlled when the sound output from each of the output units is listened to at the listening positions of the two left and right seats, and based on the common frequency, Correct the level. Thereby, the sound volume at the listening position of the two left and right seats can be controlled simultaneously.
  • the estimation unit may calculate a frequency at which the direct sounds output from each of the output units have the same phase at the listening positions of the two left and right seats. Estimated.
  • the level correction is performed at a frequency at which the direct sound from the output unit has the same phase and the sound pressure level increases.
  • the estimation unit estimates the common frequency based on a distance from each of the output units to one of the left and right listening positions. Preferably, the estimation unit estimates the common frequency by a calculation formula based on the difference in distance. As a result, it is possible to correct the sound volume at the two left and right seats without the need to measure the acoustic characteristics of the room or perform complicated calculations.
  • Another aspect of the sound volume control device further includes a phase control unit that controls the phase of the sound output from each of the left and right output units so that the phase is the same in the two left and right seats.
  • a phase control unit that controls the phase of the sound output from each of the left and right output units so that the phase is the same in the two left and right seats.
  • the correction unit corrects a level in a frequency band within a predetermined range from the common frequency. As a result, the volume is controlled for a certain bandwidth centered on a common frequency.
  • the correction unit does not correct the level for the common frequency that is equal to or higher than a predetermined frequency.
  • the effect of correcting the level is reduced on human hearing, so that the level correction is unnecessary.
  • the volume control method executed by the volume control device connected to the output unit arranged symmetrically with respect to the positions of the two left and right seats of the moving body is the output unit.
  • An estimation step for estimating a common frequency to be controlled when the sound output from each is listened to at the listening positions of the two left and right seats, and the level at the frequency is corrected based on the common frequency.
  • a program that is connected to an output unit that is arranged symmetrically with respect to the positions of the two left and right seats of the moving body and that is executed by a volume control device including a computer is the output unit.
  • An estimation unit that estimates a common frequency to be controlled when the sound output from each of the left and right two seats is listened to, and the level at the frequency is corrected based on the common frequency.
  • the computer is caused to function as a correction unit.
  • the sound volume control device described above can be realized by executing this program on a computer.
  • This program can be stored and handled in a storage medium.
  • each seat in the passenger compartment has a high and low sound pressure level band. For this reason, it is required to simultaneously correct the sound pressure level of each band in the left and right two seats in the passenger compartment, for example, the driver seat and the passenger seat.
  • a large-scale analysis is performed on measurement data using a plurality of speakers, a plurality of microphones, and the like to obtain a frequency characteristic, and an equalizer is applied to a specific band based on the obtained frequency characteristic.
  • the correction process is performed. Specifically, the sound pressure level is corrected so as to attenuate the peak in the frequency characteristic.
  • the frequency characteristics obtained by measuring the sound field of the passenger compartment include many reflected sounds from the inner walls of the passenger compartment and the interior structures (seats, steering, etc.). Is different. For this reason, robust adjustment cannot be performed by correction based on the frequency characteristics measured in this way.
  • the frequency band in which the sound pressure level is to be corrected is determined based on the interior layout of the vehicle.
  • the left and right two seats are arranged substantially line-symmetrically, and the left and right speakers are provided symmetrically with respect to the two seats.
  • FIG. 1 shows an example of an interior layout of a general sedan vehicle. If the vehicle 1 is a right-hand drive vehicle, the driver 5 sits in the driver seat 2a, and the passenger 6 sits in the passenger seat 2b. A right speaker FR is provided on the right side of the driver seat 2a, and a left speaker FL is provided on the left side of the passenger seat.
  • the sound from the right speaker FR reaches the listening position of the driver 5, that is, the driver's seat 2a, as indicated by the arrow Y1, and the left speaker as indicated by the arrow Y2.
  • Sound from FL arrives.
  • This in-phase band is determined by the distance from the two speakers to the driver's seat 2a, more specifically the distance difference.
  • the sound pressure level increases because the sounds from the two speakers strengthen each other.
  • this phenomenon also occurs in the passenger seat 2b. Since the general interior layout is symmetrical, the frequency at which the sound from the two speakers is in phase with the driver's seat 2a and the frequency at which the sound from the two speakers are in phase with the passenger's seat 2b Match. Therefore, the frequency at which the sound output from the two speakers is in phase based on the in-vehicle layout is determined as the control frequency, and a band having a certain width centered on the control frequency is set as the control band. If the sound pressure level in the control band is controlled, it is possible to simultaneously control the sound volume in the two left and right seats.
  • FIG. 2 schematically shows a configuration of a volume control device based on the above basic principle.
  • the audio signal supplied to each speaker is attenuated in a specific control band.
  • the volume control device 10 includes a sound source 11, an equalizer 12, a control unit 16, and an input unit 17.
  • the input unit 17 receives in-vehicle layout information, specifically the distance between the left and right speakers FL, FR and the two left and right seats, and the like.
  • the control unit 16 is configured by a computer or the like, determines a control band as described later based on in-vehicle layout information input to the input unit 17, and sets the control band in the equalizer 12.
  • the audio signal output from the sound source 11 is supplied to the equalizer 12.
  • the equalizer 12 attenuates the level of the audio signal in the control band, and supplies the attenuated audio signal to the left and right speakers FL and FR, respectively.
  • the left and right speakers FL and FR reproduce the supplied audio signal and output audio.
  • the control unit 16 is an example of an estimation unit in the present invention
  • the equalizer 12 is an example of a correction unit in the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method of determining the control band based on the in-vehicle layout.
  • the control frequency is a frequency at which the direct sound from the two speakers is in phase with the driver seat 2a and the passenger seat 2b.
  • the “direct sound” is a sound that reaches the driver's seat 2a and the passenger seat directly from the speaker, and means that the reflected sound from the inner wall of the passenger compartment or the structure in the vehicle is excluded.
  • the control band is set in a range of ⁇ 1/6 octave around the control frequency Fp. That is, the equalizer 12 is set to attenuate the audio signal with the control frequency Fp as the center frequency, that is, with a bandwidth of 1/3 octave.
  • DL 1.4 m
  • the dip portion is generated when the sounds from the two speakers cancel each other out of phase, and the peak portion is generated when the sounds from the two speakers are in-phase and intensified.
  • the control frequency calculated by the above equation (2) is 1150 Hz, which substantially coincides with the peak center in FIG. In this way, by determining the control band based on the distance between the two speakers and the listening position, the direct sound peak, that is, the sound from the two speakers is strengthened in phase without being affected by the reflected sound.
  • the center of the matching band can be determined as the control frequency.
  • FIG. 5 shows frequency characteristics measured in the in-vehicle sound field before correction.
  • the solid line graph in the figure shows the frequency characteristic of the driver's seat (hereinafter referred to as “FR seat”), and the broken line graph shows the frequency characteristic of the passenger seat (hereinafter referred to as “FL seat”).
  • FR seat the frequency characteristic of the driver's seat
  • FL seat the frequency characteristic of the passenger seat
  • FIGS. 6 and 7 show the sound pressure distribution for each frequency band in the in-vehicle sound field before correction.
  • FIG. 6 shows the sound pressure distribution of the FL seat
  • FIG. 7 shows the sound pressure distribution of the FR seat.
  • FIGS. 6 and 7 show the sound pressure levels in shades, where dark and dark areas have low sound pressure levels, and light and light areas have high sound pressure levels.
  • the sound pressure distribution in each frequency band shows the average of the sound pressure level every 1/3 octave centering on each frequency.
  • a rectangular area 60 included in each sound pressure distribution indicates the area of the face of the listener sitting at the listening position. That is, the rectangular area 60 in the sound pressure distribution of the FL seat indicates the face area of the passenger sitting in the passenger seat, and the rectangular area 60 in the sound pressure distribution of the FR seat indicates the face of the driver sitting in the driver seat. Indicates the area.
  • a region with a high sound pressure level is formed in a band of 1250 to 1600 Hz indicated by an ellipse 72 in FIG.
  • a region having a high sound pressure level is formed in a band of 800 to 1600 Hz indicated by an ellipse 73 in FIG.
  • the conventional method will be described.
  • the frequency characteristics of the in-vehicle sound field are measured using a plurality of speakers and microphones, and correction is performed by putting an equalizer in the peak band of the frequency characteristics.
  • the frequency characteristics of the in-vehicle sound field targeted this time are shown in FIG. 5, and the characteristics of the FL seat and the FR seat are both close to the peak in the band indicated by the ellipse 71. Therefore, in the conventional method, the band indicated by the ellipse 71, that is, the band near 1600 Hz is attenuated by the equalizer.
  • an equalizer having characteristics as shown in FIG.
  • FIGS. 9 and 10 show the sound pressure distribution for each frequency band in the in-vehicle sound field after correction according to the conventional example.
  • FIG. 9 shows the sound pressure distribution of the FL seat
  • FIG. 10 shows the sound pressure distribution of the FR seat.
  • the sound pressure level is high in the 1250 to 1600 Hz band for the FL seat and in the 800 to 1600 Hz band for the FR seat. The sound pressure level was high.
  • the sound pressure level near 1600 Hz is lowered by an equalizer having the characteristic shown in FIG.
  • the sound pressure level can be reduced in the band of 1250 to 1600 Hz indicated by the ellipse 74.
  • the sound pressure level can be lowered in the 1250 to 1600 Hz band indicated by the ellipse 75 in the same manner.
  • the FR seat has a high sound pressure level region in the vicinity of the side of the head as shown by ellipses 76 and 77 in the band of 800 to 1000 Hz.
  • the sound pressure level is not fully controlled in some areas in the conventional technique.
  • the conventional method determines the control band based on the frequency characteristics of the in-vehicle sound field, so the control band should be controlled under the influence of the peak of the reflected sound included in the frequency characteristics. The cause is considered to be out of band.
  • the control band is determined based on the interior layout, that is, the distance between the left and right speakers FL and FR in the vehicle interior and the listening positions of the two left and right seats.
  • the control band is determined to be a band centered around about 1150 Hz based on the equation (2), and an equalizer that attenuates the audio signal in the vicinity of 1150 Hz as shown in FIG. 8B is used.
  • the characteristic shown in FIG. 8B is different from the characteristic shown in FIG. 8A in the frequency band in which the signal is attenuated, but the attenuation width and the attenuation amount are the same.
  • FIG. 11 and 12 show the sound pressure distribution for each frequency band in the in-vehicle sound field after correction according to the embodiment.
  • FIG. 11 shows the sound pressure distribution of the FL seat
  • FIG. 12 shows the sound pressure distribution of the FR seat.
  • the sound pressure level can be lowered in the 1250 to 1600 Hz band indicated by the ellipse 78 in the sound pressure distribution of the FL seat shown in FIG.
  • the sound pressure level can be lowered in the band of 800 to 1600 Hz shown by the ellipse 79. That is, even in the sound pressure portion of the FR seat, the sound pressure level can be lowered in a wide band of 800 to 1600 Hz.
  • a band in which the sound output from two speakers is in phase is determined as a control band based on the interior layout, and the sound pressure level in the band is controlled.
  • the sound pressure level in the band is controlled.
  • the sound pressure distribution is evaluated using the center point of the listening position of the FL seat and the FR seat as an evaluation point. Instead, the left and right ears of the listener sitting in the FL seat and the FR seat are used.
  • the sound pressure distribution may be evaluated using the sum of the sound pressure levels at the position (a binaural sum).
  • FIG. 13 shows a configuration example of the equalizer 12.
  • the equalizer 12 includes a band pass filter 13 and an amplifier 14 provided for each of a plurality of frequency bands, and an adder 15.
  • the audio signal input from the sound source 11 is divided into a plurality of band signals by the band-pass filter 13 and supplied to the corresponding amplifier 14 for each band.
  • Each amplifier 14 amplifies the input signal with an amplification factor set for each band and outputs the amplified signal to the adder 15.
  • the amplifier 14 corresponding to the control band centered on 1000 Hz is set to attenuate the input signal.
  • the adder 15 adds the signals input from the amplifiers 14 and supplies the added signals to the left and right speakers FL and FR.
  • the equalizer 12 controls the volume of the control band.
  • FIG. 14 is a flowchart of the volume control process performed by the volume control apparatus 10. This process is realized by the control unit 16 shown in FIG. 2 executing a program prepared in advance.
  • the control unit 16 receives in-vehicle layout information input to the input unit 17 by the user (step S10).
  • the in-vehicle layout information is, for example, a distance “DL” from the left speaker FL to the driver's seat 2a and a distance “DR” from the right speaker FR to the driver's seat 2a.
  • the control unit 16 calculates the frequency at which the sound from the left and right speakers is in phase between the left and right seats, that is, the control frequency Fp, according to the above equation (1) (step S11). ). And the control part 16 determines the control band of a fixed width based on the calculated control frequency Fp, and inputs it to the equalizer 12 (step S12). Thereby, the equalizer 12 is set to attenuate the audio signal in the control band centered on the control frequency Fp.
  • the equalizer 12 is set to have a control frequency Fp as a center frequency, a range of ⁇ 1/6 octave, that is, a band of 1/3 octave, and a sound signal is attenuated in this band.
  • the band in which the sound from the two speakers is in phase with the two left and right seats is determined as the control band, but in reality the band in which the sound from the two speakers is in phase with the two left and right seats is There are multiple. For example, if the sound from two speakers is in phase in a 1000 Hz band, it will be in phase even at 2000 Hz. However, when the band becomes high, the width of the interference fringes produced by the sound from the two speakers is smaller than the width of the general listener's head (usually about 16 cm), so the sound pressure for the listener's audibility is low. The effect of controlling the level is small compared to the 1000 Hz band. Therefore, in a band of a predetermined frequency (for example, 2000 Hz) or more, even if the sound from the two speakers is in phase, control of the sound pressure level by the equalizer is not necessary.
  • a predetermined frequency for example, 2000 Hz
  • the audio signal output from the sound source 11 is supplied to the equalizer 12 as it is, but a system is also known in which at least one of the output signals from the sound source is phase-processed and output.
  • the frequency band in which the audio signals output from the two speakers after phase processing are in phase at the listening positions at the two left and right seats may be set as the control band.
  • the present invention can be used for a sound reproducing device mounted on a vehicle.

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Abstract

音量制御装置は、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続されている。音量制御装置は、出力部の各々から出力される音声を、左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定し、その共通の周波数に基づいて、その周波数におけるレベルを補正する。好適には、出力部の各々から左右２席のうちの一方の聴取位置までの距離に基づき、出力部の各々から出力される音声の直接音同士が左右２席の各々の聴取位置において同位相となる周波数が共通の周波数に決定される。

Description

音量制御装置、音量制御方法及びプログラム
　本発明は、車室空間において聴取者が聴く音を調整する技術に関する。
　車室などの音響空間において、再生音の音圧レベルを調整する手法が提案されている。例えば特許文献１は、複数のスピーカ、複数のマイクロホン、音圧分布をモード分解するモード分解フィルタ、及び、分割された各モードのモード振幅が所定値となるように、複数のスピーカへの入力信号を制御する制御用フィルタを備える音場制御装置を記載している。この音場制御装置は、音響空間における音圧分布を測定し、振幅制御すべきモードの空間周波数の正弦関数及び余弦関数を用いて音響空間における音圧分布を表現し、表現した音圧分布が測定した音圧分布と同等となるようにモード空間周波数を補正し、補正されたモード空間周波数に基づいてモード分解フィルタのフィルタ係数を決定している。
特開２００９－１５９３８５号公報
　しかし、特許文献１の方法では、周波数特性の解析のために大規模な計算を行う必要がある。また、車室内の左右２席では周波数特性が異なるため、どの周波数帯域の音を補正すればよいかを決めることが難しい。
　本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、大規模な計算を行う必要なく、車室内の左右２席における音量を同時に制御することが可能な音量制御装置を提供することを目的とする。
　請求項１に記載の発明は、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続される音量制御装置であって、前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定部と、前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正部と、を備えることを特徴とする。
　請求項８に記載の発明は、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続される音量制御装置により実行される音量制御方法であって、前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定工程と、前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正工程と、を備えることを特徴とする。
　請求項９に記載の発明は、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続され、コンピュータを備える音量制御装置により実行されるプログラムであって、前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定部、前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正部、として前記コンピュータを機能させることを特徴とする。
一般的なセダン車の車内レイアウトの例を示す。 音量制御装置の構成を概略的に示す。 車内レイアウトに基づいて制御帯域を決定する方法を示す。 典型的な車両における直接音の周波数特性を示す。 典型的な車両で測定した周波数特性を示す。 ＦＬ席における補正前の音圧分布を示す。 ＦＲ席における補正前の音圧分布を示す。 従来例及び実施例によるイコライザ特性を示す。 ＦＬ席における従来例による補正後の音圧分布を示す。 ＦＲ席における従来例による補正後の音圧分布を示す ＦＬ席における実施例による補正後の音圧分布を示す。 ＦＲ席における実施例による補正後の音圧分布を示す イコライザの構成例を示す。 音量制御処理のフローチャートである。
　本発明の好適な実施形態では、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続される音量制御装置であって、前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定部と、前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正部と、を備える。
　上記の音量制御装置は、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続されている。音量制御装置は、出力部の各々から出力される音声を、左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定し、その共通の周波数に基づいて、その周波数におけるレベルを補正する。これにより、左右２席の聴取位置における音量を同時に制御することができる。
　上記の音量制御装置の一態様では、前記推定部は、前記出力部の各々から出力される音声の直接音同士が左右２席の各々の聴取位置において同位相となる周波数を、前記共通の周波数と推定する。この態様では、出力部からの音声の直接音が同位相となり、音圧レベルが高くなる周波数でレベルの補正が行われる。
　上記の音量制御装置の他の一態様では、前記推定部は、前記出力部の各々から左右２席のうちの一方の聴取位置までの距離に基づいて、前記共通する周波数を推定する。好適には、前記推定部は、前記距離の差に基づく計算式によって、前記共通する周波数を推定する。これにより、室内の音響特性の測定や複雑な計算を行う必要なく、左右２席における音量を補正することが可能となる。
　上記の音量制御装置の他の一態様は、前記左右の出力部の各々から出力される音声の位相を前記左右２席で同位相になるように制御する位相制御部を更に備える。この態様では、出力部から出力される音声信号の位相が制御されている場合には、位相制御後の音声信号について共通の周波数が推定されてレベルの補正がなされる。
　上記の音量制御装置の他の一態様では、前記補正部は、前記共通する周波数から所定の範囲内の周波数帯域におけるレベルを補正する。これにより、共通する周波数を中心とする一定の帯域幅について音量が制御される。
　上記の音量制御装置の他の一態様では、前記補正部は、所定の周波数以上の前記共通する周波数については、レベルを補正しない。この態様では、所定の周波数以上の高域においては、人間の聴覚上、レベルを補正する効果が薄くなるため、レベルの補正を不要とする。
　本発明の他の好適な実施形態では、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続される音量制御装置により実行される音量制御方法は、前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定工程と、前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正工程と、を備える。この方法によっても、左右２席の聴取位置における音量を同時に制御することができる。
　本発明の他の好適な実施形態では、移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続され、コンピュータを備える音量制御装置により実行されるプログラムは、前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定部、前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正部、として前記コンピュータを機能させる。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記の音量制御装置を実現することができる。このプログラムは、記憶媒体に記憶して取り扱うことができる。
　以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。
　［基本原理］
　まず、実施例による音量制御の基本原理について説明する。車室内で音声を再生した場合、車室内の各席では音圧レベルの高い帯域と低い帯域ができる。このため、車室内の左右２席、例えば運転席と助手席において、各帯域の音圧レベルを同時に補正することが求められる。
　この点、従来技術の手法では、複数のスピーカ、複数のマイクなどを利用した測定データに対して大規模解析を行って周波数特性を求め、得られた周波数特性に基づいて、特定の帯域にイコライザによる補正処理を施している。具体的には、周波数特性におけるピークを減衰させるように音圧レベルを補正している。しかし、車室の音場を測定して得られた周波数特性は車室の内壁及び車室内の構造物（シート、ステアリングなど）による多くの反射音を含んでおり、左右の２席における周波数特性は異なっている。このため、このようにして測定した周波数特性に基づく補正ではロバストな調整ができない。
　そこで、本発明の実施例では、車両の車内レイアウトに基づいて音圧レベルを補正すべき周波数帯域を決定する。一般的な車両においては、左右の２席はほぼ線対称に配置されており、左右のスピーカは２席に対して左右対称に設けられている。図１は、一般的なセダン車の車内レイアウトの例を示す。仮に車両１が右ハンドル車であるとすると、運転席２ａには運転者５が座り、助手席２ｂには同乗者６が座る。運転席２ａの右側には右スピーカＦＲが設けられ、助手席の左側には左スピーカＦＬが設けられる。
　図１（Ａ）に示すように、運転者５の聴取位置、即ち、運転席２ａには、矢印Ｙ１で示すように右スピーカＦＲからの音が到達するとともに、矢印Ｙ２で示すように左スピーカＦＬからの音が到達する。ここで、２つのスピーカから出た音が運転席２ａで同相となる帯域がある。この同相となる帯域は、２つのスピーカから運転席２ａまでの距離、より詳しくは距離差によって決まる。左右のスピーカから出た音が同相となる帯域では、２つのスピーカからの音が強め合うため、音圧レベルは高くなる。
　図１（Ｂ）に示すように、この現象は助手席２ｂでも生じる。そして、一般的な車内レイアウトは左右対称であるため、２つのスピーカから出た音が運転席２ａで同相となる周波数と、２つのスピーカから出た音が助手席２ｂで同相となる周波数とは一致する。よって、車内レイアウトに基づいて２つのスピーカから出た音が同相となる周波数を制御周波数と決定し、その制御周波数を中心とする一定幅の帯域を制御帯域とする。そして、制御帯域における音圧レベルを制御すれば、左右２席における音量を同時に制御することが可能となる。
　［音量制御装置］
　（構成）
　図２は、上記の基本原理に基づく音量制御装置の構成を概略的に示す。本実施例では、車両の左右２席に対してフロントドアに設けられた左右のスピーカから音声を出力する際に、各スピーカに供給される音声信号を特定の制御帯域で減衰させる。
　具体的に、図２に示すように、音量制御装置１０は、音源１１と、イコライザ１２と、制御部１６と、入力部１７とを備える。入力部１７には、ユーザにより車内レイアウト情報、具体的には左右のスピーカＦＬ、ＦＲと左右２席との距離などが入力される。制御部１６は、コンピュータなどにより構成され、入力部１７に入力された車内レイアウト情報に基づいて後述するように制御帯域を決定し、イコライザ１２に設定する。
　一方、音源１１から出力される音声信号はイコライザ１２に供給される。イコライザ１２は、制御帯域において音声信号のレベルを減衰させ、減衰後の音声信号を左右のスピーカＦＬ、ＦＲにそれぞれ供給する。左右のスピーカＦＬ、ＦＲは、供給された音声信号を再生して音声を出力する。これにより、本実施例の音声制御装置１０では、複雑な計算を行う必要なく、左右２席で聴取される音が共に大きい帯域において音量を低下させることができる。なお、制御部１６は本発明における推定部の一例であり、イコライザ１２は本発明における補正部の一例である。
　（制御帯域の決定方法）
　次に、イコライザ１２により音声信号を減衰させる帯域である制御帯域の決定方法について説明する。図３は、車内レイアウトに基づいて制御帯域を決定する方法を説明する図である。制御周波数は、前述のように、２つのスピーカから出た直接音が運転席２ａ及び助手席２ｂで同相となる周波数である。なお、「直接音」とは、スピーカから直接に運転席２ａ及び助手席に到達する音であり、車室の内壁や車内の構造物による反射音を除外する意味である。
　いま、図３に示すように、運転席２ａを聴取位置とし、左スピーカＦＬから運転席２ａまでの距離を「ＤＬ」とし、右スピーカＦＲから運転席２ａまでの距離を「ＤＲ」とすると、制御周波数Ｆｐは、
　　　Ｆｐ＝Ｃ／｜ＤＬ－ＤＲ｜　　　（１）
で得られる。「Ｃ」は音速（３４４ｍ／ｓ）である。
　典型的な車両の例として、距離ＤＬ＝１．４ｍ、距離ＤＲ＝１．１ｍとすると、制御周波数Ｆｐは、
　　　Ｆｐ＝３４４／｜１．４－１．１｜　≒　１１５０［Ｈｚ］　　（２）
となる。従って、約１１５０［Ｈｚ］を中心とする一定幅の帯域を制御帯域とし、この制御帯域にイコライザ処理を適用すれば、左右２席での音場を同時に制御することが可能となる。なお、車内レイアウトは左右対称であるため、助手席２ｂについて制御周波数Ｆｐを算出しても同じ値となる。好適には、制御帯域は、制御周波数Ｆｐを中心として±１／６オクターブの範囲に設定される。即ち、イコライザ１２は、制御周波数Ｆｐを中心周波数として、即ち１／３オクターブの帯域幅で音声信号を減衰するように設定される。
　次に、上記のように車内レイアウト、具体的には２つのスピーカと聴取位置との距離に基づいて制御帯域を決定する方法がなぜ有効であるかについて説明する。図４は、上記の数値例（ＤＬ＝１．４ｍ、ＤＲ＝１．１ｍ）の車両において、運転席の右耳位置で測定した直接音の周波数特性を示す。即ち、この周波数特性は、車室内における反射音を含まない。図示のように、運転席における周波数特性では、６００Ｈｚ付近にディップがあり、１０００Ｈｚ付近に一定の幅でピークがある。ディップの部分は２つのスピーカからの音が逆相となって打ち消し合って生じたものであり、ピークの部分は２つのスピーカからの音が同相で強め合って生じたものである。上記の式（２）で算出した制御周波数は、１１５０Ｈｚであり、図４におけるピークの中心とほぼ一致している。このように、２つのスピーカと聴取位置との距離に基づいて制御帯域を決定することにより、反射音の影響を受けることなく、直接音のピーク、即ち、２つのスピーカからの音が同相で強め合う帯域の中心を制御周波数に決定することが可能となる。
　（効果）
　次に、本実施例による効果を従来例と比較しつつ説明する。図５は、補正前の車内音場で測定された周波数特性を示す。図中の実線のグラフは運転席（以下、「ＦＲ席」と呼ぶ。）の周波数特性を示し、破線のグラフは助手席（以下、「ＦＬ席」と呼ぶ。）の周波数特性を示す。これらの周波数特性は、図１、２などに示す典型的なセダン車の車室内において測定したものであり、左右のスピーカＦＬ、ＦＲから左右２席に至る直接音のみならず、車室の内壁や構造物による反射音の成分も含んでいる。
　図６、７は、補正前の車内音場における周波数帯域別の音圧分布を示す。図６はＦＬ席の音圧分布を示し、図７はＦＲ席の音圧分布を示す。図６、７は音圧レベルを濃淡で示しており、色が濃く暗い領域は音圧レベルが低く、色が薄く明るい領域は音圧レベルが高い。
　各周波数帯域の音圧分布は、各周波数を中心とする１／３オクターブ毎の音圧レベルの平均を示している。また、各音圧分布に含まれる矩形領域６０は、聴取位置に座っている聴取者の顔の領域を示している。即ち、ＦＬ席の音圧分布における矩形領域６０は助手席に座っている同乗者の顔の領域を示し、ＦＲ席の音圧分布における矩形領域６０は運転席に座っている運転者の顔の領域を示している。
　補正前のＦＬ席の音圧分布では、図６の楕円７２で示す１２５０～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルの高い領域ができている。また、補正前のＦＲ席の音圧分布では、図７の楕円７３で示す８００～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルの高い領域ができている。
　次に、従来例の手法について説明する。従来例の手法では、先に述べたように、複数のスピーカやマイクを用いて車内音場の周波数特性を測定し、周波数特性におけるピークの帯域にイコライザを入れて補正を行う。今回対象としている車内音場の周波数特性は図５に示されるものであり、楕円７１で示す帯域でＦＬ席とＦＲ席の特性がともにピークに近い値となっている。よって、従来例の手法では、楕円７１で示す帯域、即ち１６００Ｈｚ付近の帯域をイコライザで減衰させる。具体的には、従来では、図８（Ａ）に示すような特性のイコライザを適用する。
　図９、１０は、従来例による補正後の車内音場における周波数帯域別の音圧分布を示す。図９はＦＬ席の音圧分布を示し、図１０はＦＲ席の音圧分布を示す。図６、７を参照して説明したように、補正前の音圧分布では、ＦＬ席については１２５０～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルが高くなっており、ＦＲ席については８００～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルが高くなっていた。
　従来例による補正では、図８（Ａ）に示す特性のイコライザにより１６００Ｈｚ付近の音圧レベルを低下させる。これにより、図９に示すＦＬ席の音圧分布においては楕円７４で示す１２５０～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルを低下させることができている。また、図１０に示すＦＲ席の音圧分布においても、同様に楕円７５に示す１２５０～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルを低下させることができている。しかしながら、ＦＲ席については８００～１０００Ｈｚの帯域で、楕円７６、７７で示すように頭部の横付近に未だ音圧レベルの高い領域が残っている。即ち、従来例の手法では、一部の領域で音圧レベルを制御しきれていないことがわかる。これは、従来例の手法は、車内音場の周波数特性に基づいて制御帯域を決定しているため、周波数特性に含まれる反射音のピークなどの影響を受けて、制御帯域が本来制御すべき帯域からずれてしまっていることが原因と考えられる。
　次に、実施例の手法について説明する。実施例の手法では、前述のように車内レイアウト、即ち車室内における左右のスピーカＦＬ、ＦＲと、左右２席の聴取位置との距離に基づいて制御帯域を決定する。具体的には、式（２）に基づいて制御帯域を約１１５０Ｈｚを中心とする帯域と決定し、図８（Ｂ）に示すように１１５０Ｈｚ付近で音声信号を減衰させるイコライザを使用する。なお、図８（Ｂ）に示す特性は、図８（Ａ）に示す特性と比較して、信号を減衰させる周波数帯域は異なるが、減衰幅及び減衰量は同一としている。
　図１１、１２は、実施例による補正後の車内音場における周波数帯域別の音圧分布を示す。図１１はＦＬ席の音圧分布を示し、図１２はＦＲ席の音圧分布を示す。実施例の手法では、図１１に示すＦＬ席の音圧分布において、楕円７８に示す１２５０～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルを低下させることができている。また、図１２に示すＦＲ席の音圧分布においても、楕円７９に示す８００～１６００Ｈｚの帯域で音圧レベルを低下させることができている。即ち、ＦＲ席の音圧部分においても、８００～１６００Ｈｚの広い帯域で音圧レベルを低下させることができている。このように、実施例の手法では、車内レイアウトに基づいて２つのスピーカから出た音が同相となる帯域を制御帯域と決定し、その帯域における音圧レベルを制御するので、複雑な計算を必要とすることなく、広い帯域において左右２席における音量を同時に制御することが可能となる。
　なお、上記の例では、ＦＬ席及びＦＲ席の聴取位置の中心点を評価点として音圧分布を評価しているが、その代わりに、ＦＬ席及びＦＲ席に座った聴取者の左右の耳の位置における音圧レベルの和（両耳和）を用いて音圧分布を評価してもよい。
　（イコライザの構成例）
　図１３は、イコライザ１２の構成例を示す。この例では、イコライザ１２は、複数の周波数帯域毎に設けられたバンドパスフィルタ１３及び増幅器１４と、加算器１５とを備える。音源１１から入力された音声信号は、バンドバスフィルタ１３により複数の帯域の信号に分割され、各帯域毎に対応する増幅器１４に供給される。各増幅器１４は、入力された信号を帯域毎に設定された増幅度で増幅して加算器１５に出力する。例えば、イコライザ１２の特性が図８（Ｂ）のように設定される場合、１０００Ｈｚを中心とする制御帯域に対応する増幅器１４は、入力信号を減衰するように設定される。加算器１５は、各増幅器１４から入力された信号を加算して左右のスピーカＦＬ、ＦＲに供給する。こうして、イコライザ１２により制御帯域の音量が制御される。
　（音量制御処理）
　図１４は、音量制御装置１０による音量制御処理のフローチャートである。この処理は、図２に示す制御部１６が、予め用意されたプログラムを実行することにより実現される。まず、制御部１６は、ユーザが入力部１７に入力した車内レイアウト情報を受け取る（ステップＳ１０）。車内レイアウト情報は、例えば左スピーカＦＬから運転席２ａまでの距離「ＤＬ」と右スピーカＦＲから運転席２ａまでの距離「ＤＲ」である。次に、制御部１６は、車内レイアウト情報に基づいて、上述の式（１）により、左右のスピーカからの音が左右２席で同相となる周波数、即ち、制御周波数Ｆｐを算出する（ステップＳ１１）。そして、制御部１６は、算出された制御周波数Ｆｐに基づいて一定幅の制御帯域を決定し、イコライザ１２に入力する（ステップＳ１２）。これにより、イコライザ１２は、制御周波数Ｆｐを中心とする制御帯域において音声信号を減衰させるように設定される。好適な例では、イコライザ１２は、制御周波数Ｆｐを中心周波数として、±１／６オクターブの範囲、即ち、１／３オクターブの帯域を制御帯域とし、この帯域で音声信号を減衰するように設定される。
　（応用例）
　次に、上記の実施例の応用例について説明する。上記の実施例では、図４に示すように１０００Ｈｚ付近で音圧レベルのピークが生じるため、図８（Ｂ）に例示する特性のイコライザ１２によりその帯域の信号を減衰させている。ここで、図４に示すように、６００Ｈｚ付近の帯域では逆に音圧レベルのディップが生じている。従って、イコライザ１２により、１０００Ｈｚ付近を減衰させるのに加えて、６００Ｈｚ付近のディップを補うために６００Ｈｚ付近の信号を多少増幅することとしても良い。
　上記の実施例では、２つのスピーカからの音が左右２席で同相となる帯域を制御帯域として決定しているが、実際には２つのスピーカからの音が左右２席で同相となる帯域は複数存在する。例えば、１０００Ｈｚの帯域で２つのスピーカからの音が同相になる場合には、２０００Ｈｚでも同相になる。しかしながら、帯域が高域になると２つのスピーカからの音が作る干渉縞の幅が一般的な聴取者の頭の幅（通常、１６ｃｍ程度）よりも小さくなるため、聴取者の聴感上は音圧レベルを制御する効果が１０００Ｈｚの帯域と比べて小さくなる。よって、所定周波数（例えば、２０００Ｈｚ）以上の帯域では、２つのスピーカからの音が同相になったとしても、イコライザによる音圧レベルの制御は不要となる。
　［変形例］
　上記の実施例では、音源１１から出力された音声信号をそのままイコライザ１２に供給しているが、音源からの出力信号の少なくとも一方を位相処理して出力するシステムも知られている。そのようなシステムにおいては、位相処理後に２つのスピーカから出力された音声信号が左右２席の聴取位置で同相となる周波数帯域を制御帯域として設定すればよい。
　本発明は、車両に搭載される音響再生装置に利用することができる。
　１　車両
　２ａ、２ｂ　座席
　１０　音量制御装置
　１１　音源
　１２　イコライザ
　１６　制御部
　１７　入力部
　ＦＬ、ＦＲ　スピーカ

Claims (10)

  1. 　移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続される音量制御装置であって、
    　前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定部と、
    　前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正部と、
    　を備えることを特徴とする音量制御装置。
  2. 　前記推定部は、前記出力部の各々から出力される音声の直接音同士が左右２席の各々の聴取位置において同位相となる周波数を、前記共通の周波数と推定することを特徴とする請求項１に記載の音量制御装置。
  3. 　前記推定部は、前記出力部の各々から左右２席のうちの一方の聴取位置までの距離に基づいて、前記共通する周波数を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の音量制御装置。
  4. 　前記推定部は、前記距離の差に基づく計算式によって、前記共通する周波数を推定することを特徴とする請求項３に記載の音量制御装置。
  5. 　前記左右の出力部の各々から出力される音声の位相を前記左右２席で同位相になるように制御する位相制御部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の音量制御装置。
  6. 　前記補正部は、前記共通する周波数から所定の範囲内の周波数帯域におけるレベルを補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の音量制御装置。
  7. 　前記補正部は、所定の周波数以上の前記共通する周波数については、レベルを補正しないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音量制御装置。
  8. 　移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続される音量制御装置により実行される音量制御方法であって、
    　前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定工程と、
    　前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正工程と、
    　を備えることを特徴とする音量制御方法。
  9. 　移動体の左右２席の位置に対して左右対称に配置される出力部に接続され、コンピュータを備える音量制御装置により実行されるプログラムであって、
    　前記出力部の各々から出力される音声を、前記左右２席の各々の聴取位置で聴取した場合に制御すべき共通の周波数を推定する推定部、
    　前記共通の周波数に基づいて、前記周波数におけるレベルを補正する補正部、
    　として前記コンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
  10. 　請求項９に記載のプログラムを記憶した記憶媒体。
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