CN113825070A - 音响特性的校正方法及音响特性校正装置 - Google Patents

音响特性的校正方法及音响特性校正装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供将因安装条件引起的向输出特性的影响相对于目标特性而定量地进行校正、并减少校正的工作量的音响特性的校正方法及音响特性校正装置。音响特性的校正方法是，对配置于室的多个扬声器中的针对所述室的安装条件相同的多个扬声器进行分组，对进行了所述分组的多个扬声器的输出特性分别进行测定，对测定出的所述多个扬声器的输出特性的平均特性进行计算，基于所述平均特性，对进行了所述分组的多个扬声器各自的输出特性进行校正。

Description

音响特性的校正方法及音响特性校正装置
技术领域
本发明的一个实施方式涉及对扬声器及室内的音响特性进行校正的方法及音响特性校正装置。
背景技术
在专利文献1中公开了如下结构，即，通过将由传声器取得的音在FIR(FiniteImpulse Response)滤波器进行处理而生成回响音，从设置于室内的多个扬声器输出该回响音，由此进行辅助声场的处理。
在专利文献2中公开了使用设置于室内的传声器对扬声器的输出特性进行测定，进行频率特性的校正的方法。
专利文献1：日本特开平6-284493号公报
专利文献2：日本特开平2-193500号公报
在对音乐会等的设施导入了使声场电气性地可变的装置等的情况下，需要安装多个扬声器，所安装的个别的扬声器有时根据设置条件而无法发挥原本的扬声器的特性，因此需要个别地进行校正。但是，如果个别地对多个扬声器进行校正则非常耗费工作量。
发明内容
因此，本发明的一个实施方式的目的在于，提供将因安装条件引起的向输出特性的影响相对于目标特性而定量地进行校正，并减少校正的工作量的音响特性的校正方法及音响特性校正装置。
本发明的一个实施方式涉及的音响特性的校正方法是，对配置于室的多个扬声器中的针对所述室的安装条件相同的多个扬声器进行分组，对进行了所述分组的多个扬声器的输出特性分别进行测定，对测定出的所述多个扬声器的输出特性的平均特性进行计算，基于所述平均特性，对进行了所述分组的多个扬声器各自的输出特性进行校正。
发明的效果
本发明的一个实施方式涉及的音响特性的校正方法能够将因安装条件引起的向输出特性的影响相对于目标特性而定量地进行校正，并减少校正的工作量。
附图说明
图1是示意地表示室62的透视斜视图。
图2是表示音响系统的结构的框图。
图3是表示信息处理终端5的动作的流程图。
图4是表示频率特性的图。
图5是表示相位特性的图。
图6是表示相位特性的图。
图7是表示偏移后的频率特性的图。
图8是表示平均特性的图。
图9是表示滤波器特性的图。
具体实施方式
图1是示意地表示构成空间的室62的透视斜视图。图2是表示音响系统1的结构的框图。音响系统1具有多个扬声器51A～51L、61A～61M、71A～71C、与多个扬声器连接的音响特性调整装置3、以及与音响特性调整装置3连接的信息处理终端5。
室62构成大致长方体形状的空间。音源65在室62中存在于前方的舞台60上。室62的后方相当于听众就坐的观众席63。室62的后方还具有2楼的坐席(楼上坐席)64。楼上坐席64与1楼的观众席63相比具有更长的进深。音源65例如是声音、歌唱音、原声乐器、电乐器、或电子乐器等。此外，室62的形状及音源的配置等不限定于图1的例子。
音响系统1在室62内具有多个扬声器。在本实施方式的例子中，舞台的天花板具有3个扬声器61A～61C。观众席63的天花板具有4个扬声器61D～61G。楼上坐席64的天花板具有3个扬声器61H～61J。在楼上坐席64的下侧的天花板具有3个扬声器61K～61M。另外，观众席63的侧壁具有8个扬声器51A～51H。楼上坐席64的侧壁具有4个扬声器51I～51L。室62的后方的壁具有3个扬声器71A～71C。
扬声器61A～61M为相同机型。扬声器51A～51L为相同机型。扬声器71A～71C为相同机型。即，本实施方式的音响系统1作为一个例子而具有3种扬声器。
作为一个例子，安装于侧壁的扬声器51A～扬声器51L及安装于后方的壁的扬声器71A～71C为指向性较高的扬声器。扬声器51A～扬声器51J及扬声器71A～71C主要输出对规定的空间中的初始反射音进行了再现的初始反射音控制信号。
安装于天花板的扬声器61A～扬声器61J为指向性较低的扬声器。扬声器61A～扬声器61J主要输出对回响音进行了再现的回响音控制信号。
音响特性调整装置3通过未图示的传声器或线路输入而取得音源65的音所涉及的音信号。另外，音响特性调整装置3通过在天花板等设置的未图示的传声器取得包含音源65的音及室62内的反射音等在内的室62的整体的音。音响特性调整装置3将所取得的音源65的音信号分配至扬声器51A～51L、61A～61M、71A～71J并进行电平控制，由此能够使音源65的音像定位于规定的位置。
另外，音响特性调整装置3对所取得的音源65的音信号卷积在规定的空间中测定出的脉冲响应，由此生成初始反射音控制信号及回响音控制信号。脉冲响应能够区分为在时间轴上排列的直接音、初始反射音及回响音。音响特性调整装置3将脉冲响应的除了直接音及回响音以外的初始反射音的部分卷积于音源65的音信号，由此生成初始反射音控制信号。另外，音响特性调整装置3将脉冲响应的除了直接音及初始反射音以外的回响音的部分卷积于音源65的音信号，由此生成回响音控制信号。
音响特性调整装置3以上述方式对声场进行辅助。这里，信息处理终端5对扬声器51A～71J的输出特性进行校正。信息处理终端5是本发明的音响特性校正装置的一个例子，由个人计算机或智能手机等信息处理装置构成。此外，音响特性调整装置3也可以具有信息处理终端5的结构及功能。在该情况下，音响特性调整装置3成为本发明的音响特性校正装置的一个例子。
如图2所示，信息处理终端5具有传声器11、显示器12、用户接口(I/F)13、闪存14、CPU 15、RAM 16及网络I/F 17。
CPU 15将在存储介质即闪存14存储的程序读取至RAM 16而实现规定的功能。在本例中，CPU 15构成测定部151、平均特性计算部152、及校正部153。此外，CPU 15所读取的程序不需要存储于本装置内的闪存14。例如，程序也可以存储于服务器等外部装置的存储介质。在该情况下，CPU 15也可以每次从该服务器将程序读取至RAM 16并执行。
网络I/F 17以无线或有线的方式与音响特性调整装置3连接。信息处理终端5经由网络I/F 17与音响特性调整装置3收发信息。信息处理终端5对扬声器的输出特性进行测定，掌握多个扬声器的个体差异及因向室62的安装条件引起的频率特性上的影响。
图3是表示信息处理终端5的动作的流程图。信息处理终端5首先进行分组处理(S11)。分组处理是对安装条件相同或相似的多个扬声器进行分组的处理。安装条件例如包含扬声器的机型、扬声器的安装面的材质、扬声器的安装面的形状。另外，安装条件还包含扬声器的放音目的地(是舞台60、观众席63、还是楼上坐席64)等。
在图1的例子中，扬声器61A～61C安装于舞台60的天花板，朝向正下方。因此，信息处理终端5将扬声器61A～61C分组。扬声器61D～61G安装于观众席63的天花板，朝向正下方。因此，信息处理终端5将扬声器61D～61G分组。扬声器61H～61J安装于楼上坐席64的天花板，朝向正下方。因此，信息处理终端5将扬声器61H～61J分组。扬声器61K～61M安装于楼上坐席64的正下方的天花板，朝向正下方。因此，信息处理终端5将扬声器61K～61M分组。
扬声器51A～51H安装于观众席63的侧壁，朝向侧方。但是，扬声器51G及扬声器51H安装于角部，与扬声器51A～51F的安装扬声器的面的形状不同。因此，信息处理终端5将扬声器51A～51F分组，将扬声器51G及扬声器51H分组。扬声器51I～51L安装于楼上坐席64的侧壁，朝向侧方。因此，信息处理终端5将扬声器51I～51L分组。扬声器71A～71C安装于楼上坐席64的后方，朝向前方。因此，信息处理终端5将扬声器71A～71C分组。
各扬声器的设置位置例如基于表示室62的形状的CAD数据上的坐标而取得。信息处理终端5的利用者预先输入各扬声器的设置位置、朝向、机型、安装面的材质、或形状等。由此，信息处理终端5进行分组处理。此外，分组处理可以通过信息处理终端5的利用者经由用户I/F 13而预先手动地进行设定。
接着，信息处理终端5的测定部151对进行了分组后的多个扬声器的输出特性分别进行测定(S12)。测定部151经由网络I/F 17而指示音响特性调整装置3从对应的扬声器输出测定音。测定部151例如在由4个扬声器61D～61G构成的分组之中首先从扬声器61D输出测定音。测定音使用白噪声、粉红噪声或时间扩展脉冲(Time Stretched Pulse)。测定部151经由传声器11而将测定音的脉冲响应作为扬声器的输出特性进行测定。信息处理终端5的利用者使传声器11移动至测定点而对输出特性进行测定。测定点是在扬声器的轴上以规定距离(例如2～3m左右)分离的位置。在分组内规定距离相同。
此外，在本例中，测定部151使用信息处理终端5的传声器11对脉冲响应进行测定，但也可以使用音响特性调整装置3的传声器(设置于观众席63等的传声器)进行测定。
然后，测定部151判断是否测定了分组内的全部扬声器的输出特性(S13)。在存在未测定的扬声器的情况下(S13：No)，测定部151返回至S12的处理，对未测定的扬声器的输出特性进行测定。此外，在对测定对象的扬声器进行变更时，信息处理终端5的利用者使传声器11移动至对象的扬声器的测定点。或者，通过在观众席63等设置多个传声器而在各扬声器的测定场所设置好传声器的情况下，不需要使传声器11移动。
测定部151在判断为对分组内的全部扬声器的输出特性进行了测定的情况下(S13：Yes)，进行波形检查(S14)。
波形检查是指对测定出的多个输出特性进行比较的处理。图4是表示测定出的输出特性中的频率特性的图，图5及图6是表示相位特性的图。
测定部151基于所取得的输出特性，对图4所示的频率特性及图5所示的相位特性进行计算。进行了分组后的多个扬声器的安装条件相同，因此频率特性及相位特性相似。
但是，如图6的虚线所示，假设在错误地对扬声器的正负的极性进行了配线的情况下，产生相位的反转后的输出特性。测定部151对是否检测出这样的错误波形进行判断(S15)。在检测出错误波形的情况下(S15：Yes)，测定部151进行警告(S16)。警告例如可以显示于显示器12，也可以由信息处理终端5的扬声器(未图示)进行放音。此外，测定部151除了在相位的反转的情况以外，也可以在后述的平均特性和输出特性的差为规定值以上的情况下进行警告。
在测定部151未检测出错误波形的情况下(S15：No)，平均特性计算部152决定基准频带(S17)，对平均特性进行计算(S18)。
基准频带是成为为了使多个扬声器的输出特性一致而进行的偏移处理的基准的频带。平均特性计算部152在图4所示的例子中，将约2.5kHz～5kHz的频带决定为基准频带。基准频带可以由信息处理终端5的利用者使用用户I/F 13而手动地决定，也可以由平均特性计算部152基于规定的基准而决定。例如，平均特性计算部152将多个扬声器的输出特性的差最小的频带决定为基准频带。或者，平均特性计算部152也可以将表示与测定点处的理想状态的频率特性最接近的频率特性的频带决定为基准频带。理想状态的频率特性例如可以通过音响数值模拟而求出。
平均特性计算部152以使多个扬声器各自的基准频带内的电平成为0dB的方式使频率特性进行偏移。平均特性计算部152首先分别求出各扬声器的输出特性中的基准频带内的电平。例如，平均特性计算部152将基准频带内的振幅的平均值作为该基准频带内的电平而求出。作为一个例子，在由4个扬声器61D～61G构成的分组中，扬声器61D的电平为-20.2247dB，扬声器61E的电平为-21.7228dB，扬声器61F的电平为-20.5243dB，扬声器61G的电平为-21.1236dB。因此，平均特性计算部152将扬声器61D的偏移量设为20.2247dB，将扬声器61E的偏移量设为21.7228dB，将扬声器61F的偏移量设为20.5243dB，将扬声器61G的偏移量设为21.1236dB。
图7是表示偏移后的频率特性的图。如图7所示，平均特性计算部152以使基准频带的电平成为0dB的方式，使各个扬声器的频率特性进行偏移。而且，平均特性计算部152求出对偏移后的各个扬声器的频率特性进行了平均化的平均特性。
图8是表示平均特性的图。校正部153基于平均特性，对多个扬声器各自的输出特性进行校正(S19)。校正部153例如进行校正对象频带内中的超过0dB的极大成分的频率的校正。校正对象频带基于扬声器的播放能力而决定。例如，扬声器61D～61G的可播放的下限频率为100Hz～10kHz，因此使校正对象频带为100Hz以上。
在图8的平均特性中，如图中的圆圈所示，在350Hz、800Hz、1.2kHz、1.5kHz及5.5kHz处存在超过0dB的极大成分。校正部153对能够将这些超过0dB的极大成分抑制为0dB的滤波器特性进行设定。
图9是表示滤波器特性的图。校正部153以将图8所示的平均特性中的超过0dB的极大成分校正为0dB的方式，对成为平均特性的逆特性的中心频率、增益及Q值进行设定。此外，相位可以设为最小相位，也可以设为直线相位。在设为最小相位的情况下，校正部153在保持相位变化最小的状态下生成具有代表分组的频率特性(基于平均特性的频率特性)的滤波器特性，因此针对分组内的多个扬声器能够实现必要且充分的校正。
校正部153对这样的滤波器特性进行逆傅里叶变换而创建FIR滤波器的滤波器系数(脉冲响应)。而且，校正部153将该滤波器系数经由网络I/F 17而发送至音响特性调整装置3，并设定于音响特性调整装置3的FIR滤波器。
此外，在图9的例子中，校正部153将超过0dB的极大成分决定为校正对象，但例如也可以提取极小成分。另外，在极大成分或极小成分与0dB的差过大的(例如差值超过6dB的)情况下，也可以将该极大成分或极小成分从校正对象排除。另外，校正部153也可以求出相干性。校正部153也可以在相干性小于规定值的情况下判断为是因壁等的反射引起的相位干涉，从校正对象排除。
另外，校正部153不仅进行频率特性的校正，也可以进行电平校正。例如、校正部153求出分组内的多个扬声器的平均电平。校正部153以使多个扬声器的各扬声器的电平成为平均电平的方式进行电平校正。例如，在由4个扬声器61D～61G构成的分组中，在扬声器61D的电平为-20.2247dB，扬声器61E的电平为-21.7228dB，扬声器61F的电平为-20.5243dB，扬声器61G的电平为-21.1236dB的情况下，平均电平为-20.90dB。因此，校正部153将扬声器61D的电平校正量设为-0.6753dB，将扬声器61E的电平校正量设为0.8228dB，将扬声器61F的电平校正量设为-0.3757dB，将扬声器61G的电平校正量设为0.2236dB。由此，从各扬声器输出的音在距扬声器的距离相同的位置处为相同的电平。
如以上所述，本实施方式的音响特性校正装置能够对多个扬声器的音响特性进行自动调整。音响特性校正装置不需要1台1台地对多个扬声器进行个别的调整，因此能够大幅缩短调整时间。另一方面，音响特性校正装置生成具有在安装条件相同的分组内代表分组的频率特性(基于平均特性的频率特性)的滤波器特性，因此，在分组内，能够进行向均匀的频率特性、及均匀的电平的调整。由此，本实施方式的音响特性校正装置能够将多个扬声器的输出特性相对于目标特性而定量地进行校正，并且减少校正的工作量。
本实施方式的说明在所有方面均是例示，不是限制性的内容。本发明的范围不是上述的实施方式，而由权利要求书示出。并且，本发明的范围中包含与权利要求书等同的含义及范围内的全部变更。
例如，在本实施方式中，示出了输出初始反射音控制信号及回响音控制信号，进行声场辅助的例子，但在本发明中进行声场辅助不是必须的。另外，本发明的音响特性的校正方法只要是设置有多个扬声器的室，则不限于音乐大厅等大的音响空间，能够应用任意的室。
标号的说明
1…音响系统
3…音响特性调整装置
5…信息处理终端
11…传声器
12…显示器
13…用户I/F
14…闪存
15…CPU
16…RAM
51A～71C…扬声器
60…舞台
62…室
63…观众席
64…楼上坐席
65…音源
151…测定部
152…平均特性计算部
153…校正部

Claims (21)

1.一种音响特性的校正方法，其中，
对配置于室的多个扬声器中的针对所述室的安装条件相同的多个扬声器进行分组，对进行了所述分组的多个扬声器的输出特性分别进行测定，
对测定出的所述多个扬声器的输出特性的平均特性进行计算，
基于所述平均特性，对进行了所述分组的多个扬声器各自的输出特性进行校正。
2.根据权利要求1所述的音响特性的校正方法，其中，
所述安装条件包含扬声器的机型。
3.根据权利要求1或2所述的音响特性的校正方法，其中，
所述校正包含频率特性的校正及电平校正。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的音响特性的校正方法，其中，
在对所述平均特性进行计算时，决定基准频带，使所述基准频带内的输出特性偏移至规定值而对所述平均特性进行计算。
5.根据权利要求4所述的音响特性的校正方法，其中，
基于规定的基准而决定所述基准频带。
6.根据权利要求5所述的音响特性的校正方法，其中，
将所述校正中的校正量成为最小的频带设为所述基准频带。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的音响特性的校正方法，其中，
在所述多个扬声器的所述输出特性之中与所述平均特性的差为规定值以上的情况下进行警告。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的音响特性的校正方法，其中，
在所述输出特性的相位发生反转的情况下进行警告。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的音响特性的校正方法，其中，
与所述多个扬声器的播放能力相应地决定进行校正的对象的频带。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的音响特性的校正方法，其中，
所述安装条件包含安装面的材质及形状。
11.一种音响特性校正装置，其具有：
测定部，其对配置于室的多个扬声器中的针对所述室的安装条件相同的多个扬声器进行分组，对进行了所述分组的多个扬声器的输出特性分别进行测定；
平均特性计算部，其对由所述测定部测定出的所述多个扬声器的输出特性的平均特性进行计算；以及
校正部，其基于由所述平均特性计算部计算出的所述平均特性，对进行了所述分组的多个扬声器各自的输出特性进行校正。
12.根据权利要求11所述的音响特性校正装置，其中，
所述安装条件包含扬声器的机型。
13.根据权利要求11或12所述的音响特性校正装置，其中，
所述校正包含频率特性的校正及电平校正。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的音响特性校正装置，其中，
所述平均特性计算部决定基准频带，对所述基准频带内的所述平均特性进行计算。
15.根据权利要求14所述的音响特性校正装置，其中，
所述平均特性计算部基于规定的基准而决定所述基准频带。
16.根据权利要求15所述的音响特性校正装置，其中，
所述平均特性计算部将所述校正中的校正量成为最小的频带设为所述基准频带。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的音响特性校正装置，其中，
具有警告部，该警告部在所述多个扬声器的所述输出特性之中与所述平均特性的差为规定值以上的情况下进行警告。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的音响特性校正装置，其中，
在所述输出特性的相位发生反转的情况下进行警告。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的音响特性校正装置，其中，
所述校正部与所述多个扬声器的播放能力相应地决定进行校正的对象的频带。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的音响特性校正装置，其中，
所述安装条件包含安装面的材质及形状。
21.一种非临时性存储介质，其存储有能够由计算机执行的程序，该程序用于实现音响特性的校正方法，
在该校正方法中，
对配置于室的多个扬声器中的针对所述室的安装条件相同的多个扬声器进行分组，对进行了所述分组的多个扬声器的输出特性分别进行测定，
对测定出的所述多个扬声器的输出特性的平均特性进行计算，
基于所述平均特性，对进行了所述分组的多个扬声器各自的输出特性进行校正。
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