CN1843059A - 音响特性调整装置 - Google Patents

Abstract

音响特性调整装置(20)，与用多通道再生并输出音响信号的音响装置(10)一起用来调整每个通道的音响特性。对音响装置每个通道提供其振幅成分相等而频率成分不同的测试信号，控制部(23)对音响装置输出的再生输出进行傅里叶变换得到频率分析结果，根据频率分析结果，得到每个通道的声压成分、相位成分、以及音量。进而，控制部根据每个通道的音量求出通道间的音量级差，根据音量级差决定每个通道的衰减量并将其作为决定衰减量，根据声压成分，决定每个通道的振幅量并将其作为决定振幅量。另外，控制部根据相位成分，求出每个通道的延迟时间并将其作为决定延迟时间，根据决定衰减量、决定振幅量以及决定延迟时间，调整每个通道的衰减量、振幅量以及延迟时间，调整控制音响特性。

Description

音响特性调整装置

技术领域

本发明涉及在立体声再生那样用多声道进行音响再生的音响装置中，调整声道间的音量以及相位差等的音响特性的音响特性调整装置。

背景技术

一般，立体声装置那样的音响装置中，在进行CD的立体声再生时、或再生DVD的图像音响时，从收听该再生音的收听者来说，当扬声器(即通道)间存在音量差、距离差(时间差)以及相位差时，收听者听到的声音偏向一侧。例如再生DVD视听图像时，当声道间存在音量差、距离差以及相位差时，本来应定位在中央的出场人物的声音靠近一侧。

而且，应从一方向另一方移动的音响(例如应从右侧向左侧移动的音响)发生不移动或半途停止移动的现象，成为不能充分享受图像的乐趣。因此，在音响装置中进行音响再生时，有必要在事先调整表示声道间的音量差、距离差以及相位差及音响特性。

另一方面，为调整音量差，采用其一方记录磁道中具有规定的基准信号，另一方记录磁道中具有比较信号的源程序，所述比较信号多个设置对每个一定时间提示具有某中心频率的带域限制噪声信号的组合，同时使带域限制噪声信号的中心频率的各组合变化，交替提示基准信号与比较信号，调整均衡器的各频率级，使得这些信号听感上为等音量(例如参照特许文献1)。

另外在使用组合滤波器的扬声器装置中，为了根据使用组合滤波器特性的扬声器自动设定最佳特性，用组合滤波器100滤波处理经解码器4解码的多个声道的音响信号，由格式器整理传送形式，经网络接口以及传送线传送到多个扬声器装置时，在音响信号传送之前，经网络接口取入各扬声器装置的扬声器信息，并由去格式器解码，通过微机分析扬声器信息的内容，根据扬声器环境设定最佳的组合滤波器特性(例如参照特许文献2)。

特许文献1：特公昭61-36437号公报(第2页第3栏～第3页第5栏，第2图～第5图)

特许文献2：特开2001-78290号公报(第4页～第5页，第1图～第4图)

由于以往的音响特性调整装置如上述那样构成，所以当要对具有多通道的声音通道的音响装置调整音量时，存在的课题是必须对每一通道进行音量调整，音量的调整极为烦琐而且费时。

例如，在图像用软件中，音响通道(声音通道)考虑有5.1通道(ch)时，存在的课题是，有必要对每个通道反复音量调整，使得右前通道再生基准信号，左前通道再生比较信号，调整音量后，由中央通道再生比较信号，进行音量调整，进而调整后方的通道中的音量，音量的调整极为烦琐而且费时。

另外，在以往的音响特性调整装置中，只调整音量而不调整通道间的距离差及相位差，其结果还存在收听者不能充分享受音响乐趣那样的课题。

另外，在以往的音响特性调整装置中，虽然根据扬声器信息对扬声器环境设定最佳的组合滤波器特性，但考虑到组合滤波器是将低音域的声音分配到各扬声器的滤波器时，这里也存在只在通道间进行音量调整，不能根据通道间的距离差及相位差的调整来调整音响特性的课题。

发明内容

本发明为解决上述的课题而作，其目的在于在具有多通道的声音通道的音响装置中，能得到根据通道间的音量差、距离差(时间差)以及相位差容易且短时间地调整音响特性的音响特性调整装置。

本发明的音响特性调整装置，具有：对音响装置输出的再生输出进行傅里叶变换，得到频率分析结果，并根据该频率分析结果，得到每个通道的声压成分、相位成分以及音量的第1计算单元，根据每个通道的音量，求出通道间的音量级差，根据该音量级差，决定每个通道的衰减量作为决定衰减量的第2计算单元，根据声压成分，决定每个通道的振幅量作为决定振幅量的第3计算单元，根据相位成分，求出每个通道的延时作为决定延迟时间的第4计算单元，根据决定衰减量、决定振幅量以及决定延迟时间，调整每个通道的衰减量、振幅量以及延迟时间，调整控制音响特性的控制单元。

根据本发明，构成音响装置，使对每个通道提供其振幅成分相等而频率成分不同的侧试信号，根据对音响装置输出的再生输出进行傅里叶变换的结果，得到每个通道的声压成分、相位成分以及音量，根据每个通道的音量、声压成分以及相位成分，调整每个通道的衰减量、振幅量以及延迟时间，因此具有根据通道的音量差、距离差(时间差)以及相位差，容易并且短时间地调整音响特性的效果。

附图说明

图1为与音响装置一起示出本发明实施形态1的音响特性调整装置的一例的框图。

图2示出图1所示的校正电路部的构成图。

图3为图1所示音响特性调整装置中说明求出每个通道音量级差时的动作用的流程图。

图4为表示对图1所示的音响装置用的测试信号进行离散傅里叶变换的状态的图，(a)～(e)示出第1～第5通道对应的测试信号成分的图。

图5为示出测试信号成分的相位成分的图。

图6概略地示出图1所示的微处理器中的处理的图。

图7为说明图1所示的音响特性调整装置中求出每个通道的振幅校正值时的动作所用的流程图。

图8为说明图1所示的音响特性调整装置中求出每个通道的延迟时间时的动作所用的流程图。

图9示出群延迟特性的一例。

图10示出图1所示显示部显示的时间差(延迟时间)的一例图。

图11为在图1所示的音响特性调整装置中说明提取相位成分差最大的通道号码时的动作所用的流程图。

图12示出相位特性的一例图。

图13为与音响装置一起示出本发明的实施形态1的音响特性调整装置的另一例框图。

具体实施方式

下面，根据附图说明实施本发明用的最好形态，以便更详细地说明本发明。

实施形态1

在图1中音响装置10连接音响特性调整装置20，在音响装置10中具备多通道的音响通道(声道)，进行音响再生(声音再生)。图示的例中，音响装置10具有内藏5.1通道(ch)环绕解码器的DVD播放器(未图示)，DVD播放器再生的再生数字音响信号(数字声音信号)由5.1通道(ch)环绕解码器解码，为6ch的再生数字声音信号。

例如，再生数字声音信号规定为左前(FL)ch(第1通道)声音信号，右前(FR)ch(第2通道)声音信号，中央(C)ch(第3通道)声音信号，右后(RR)ch(第4通道)声音信号，左后(RL)ch(第5通道)声音信号，亚低音扬声器ch(第6通道)声音信号(以下将这些数字声音信号称作第1～第6数字声音信号)。而且，通过切换电路11将这些再生数字声音信号提供给校正电路部12。

如图所示，音响特性调整装置20连接到切换电路11，如后所述，音响特性调整装置20输出的测试信号(音响特性调整信号)通过切换电路11供给调整电路部12。即，切换电路11将再生数字声音信号及测试信号选择性地供给校正电路部12。

如图2所示，校正电路部12对应于第1～第6通道分别具备延时电路(D)12a、振幅校正电路12b以及衰减器12c，第1～第6数字声音信号在每个第1～第6通道中首先供给延时电路12a，仅延时各延时电路12a中设定的延迟时间后，由振幅校正电路12b进行振幅校正(例如对每频带域成分进行放大或衰减)，进而根据各衰减器12c设定的衰减量衰减，校正第1～第6通道间的音量差。

这样一来，校正后的第1～第6数字声音信号由各数模(D/A)变换器13a～13f变换成第1～第6模拟声音信号后，放大器14a～14f进行功率放大，各扬声器15a～15f作为音响送到室内16。

音响特性调整装置20包括：微音器21、模数(A/D)变换部22、控制部23以及显示部24，控制部23具有微处理器23a、波形存储器23b、接收存储器23c、特性存储器23d、系数存储器23e、开始开关23f、光标开关23g以及输入输出接口23h。

微处理器23a、波形存储器23b、接收存储器23c、特性存储器23d、系数存储器23e以及输入输出接口23h，由数据总线DB及地址总线AB相互连接，另外，开始开关23f、光标开关23g连接到微处理器23a。

另外，切换电路11连接到输入输出接口23h，同时，显示部24及A/D变换器22也连接到输入输出接口23h。当接通开始开关23f时，如后述那样，用测试信号调节各声音通道中的音响特性。又，波形存储器23b及特性存储器23d备有对应于第1～第6通道的数目。

下面说明动作。

参照图3，当接通开始开关23f时，微处理器23a为音响特性调整模式，通过输入输出接口23h，切换控制信号供给切换电路11。响应于切换控制信号，切换电路11连接校正电路部12与输入输出接口23h。接着，微处理器23a使校正电路部12中的各延时电路的延迟时间为零，同时使振幅校正电路的振幅校正量不管带域如何都为平坦的特性，使衰减器的衰减量(增益校正量)为零(步骤ST1)。

然后，微处理器23a访问波形存储器23b，读出第1～第6测试信号成分，通过输入输出接口电路23h及切换电路11供给校正电路部12(步骤ST2)。

参照图4，在第1～第6号波形存储器23b中，对应于第1～第6通道分别记录第1～第6的测试信号。图4(a)～(e)中示出离散傅里叶变换第1～第5的测试信号成分时的振幅频率特性，横轴是频率，纵轴是振幅成分。第1～第5测试信号成分如图所示，是具有其振幅互相相等，频率互不相同的多个信号成分的信号成分。

图示的例中，第1测试信号成分从频率低端开始数，具有第(5n+1)号的信号成分(频率成分)S_(5n+1)(n为大于等0的整数)。第2测试信号成分同样从频率低端开始数，具有第(5n+2)号的信号成分S_(5n+2)，第3、第4及第5的测试信号成分分别具有第(5n+3)号的信号成分S_(5n+3)、第(5n+4)号的信号成分S_{(5n +4)}、第(5n+5)号的信号成分S_(5n+5)。另外，虽未图示，但第6测试信号成分是亚低音扬声器用的信号，例如是从20Hz至200Hz带域限制的白噪声。

而且，以第2～第5通道的信号成分S2～S5插入第1通道信号成分S1与信号成分S6之间那样的配置，依次配置第1～第5通道的信号成分，使得第1～第5通道前的信号成分具有200Hz至20kHz的频带域。结果，当将第1～第6通道的频带域合起来时，成为覆盖音频带域20Hz～20kHz。

图5示出第1测试信号成分的相位成分图，第1测试信号成分的相位成分相关于信号成分S_(5n+1)为零，同样，对第2～第5测试信号成分相位成分也为零。

微音器21配置于收听者所处的位置，微音器21收集的音响作为音响电气信号供给A/D变换部22，变换成数字信号，经输入输出接口电路23h送到微处理器23a。然后，微处理器23a将接收数字信号存入接收存储器23c(步骤ST3)。

接着，微处理器23a读出接收存储器23c中存储的接收数字信号，进行快速傅里叶变换(FFT)处理(步骤ST4)。即，微处理器23aFFT处理接收数字信号得到信号成分(频率成分)S_i(i为大于等于1的整数)。然后，微处理器23a的第1计算单元，以通道号m＝1(步骤ST5)，从信号成分S_i提取第(5n+1)号的信号成分，求出第1通道中的声压成分及相位成分，存入第1号特性存储器23d(步骤ST6)。

另外，微处理器23a的第1计算单元，求出第1通道中的音量，存入第1号特性存储器23d(步骤ST7)，判定是不是最后的通道(步骤ST8)。当不是最后通道时，微处理器23a以m＝m+1(步骤ST9)，返回步骤ST6。

如上所述，当对全部通道(即第1～第6通道)求出声压成分、相位成分以及音量时(即步骤ST8中判定是最后的通道时)，从第1～第6号的特性存储器23d读出音量，算出第1～第6通道中的音量级差，分别存入第1～第6号的特性存储器23d(步骤ST10)。

这里参照图6，图6中用符号31表示前述的FFT处理，用存储器32表示对声压成分及相位成分的特性存储器23d的存储。在进行第1～第6通道中的音量计算时，现在设第1通道中的音量为V1时，则微处理器23a根据式(1)计算V1，存入第1号特性存储器23d。

[数学式1]

$V1=\underset{n=1}{\overset{L\max }{\mathrm{\Σ}}}{S}_{(5n+1)}*A_{(5n+1)}---\left(1\right)$

这里，A_(5n+1)为听感校正(A)滤波器的第(5n+1)号的频率相当的振幅成分，Lmax是上限频率成分的号，S_(5LMAX+5)低于20kHz。

同样，微处理器23a从信号成分S_i提取第(5n+2)号的信号成分，根据下式(2)求出第2通道中的音量V2，存入第2号特性存储器23d中。

[数学式2]

$V2=\underset{n=1}{\overset{L\max }{\mathrm{\Σ}}}{S}_{(5n+2)}*A_{(5n+2)}---\left(2\right)$

以下同样地，控制部23从信号成分S_i提取第(5n+3)号、第(5n+4)号、第(5n+5)号的信号成分，根据下面式(3)～(5)求出第3～第5通道中的音量V3～V5，存入第3～第5号特性存储器23d。

[数学式3]

$V3=\underset{n=1}{\overset{L\max }{\mathrm{\Σ}}}{S}_{(5n+3)}*A_{(5n+3)}---\left(3\right)$

$V4=\underset{n=1}{\overset{L\max }{\mathrm{\Σ}}}{S}_{(5n+4)}*A_{(5n+4)}---\left(4\right)$

$V5=\underset{n=1}{\overset{L\max }{\mathrm{\Σ}}}{S}_{(5n+5)}*A_{(5n+5)}---\left(5\right)$

另一方面，控制部23由下式(6)求出第6通道中的音量V6，存入第6号特性存储器23d。

[数学式4]

$V6=\underset{i=1}{\overset{L200}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Si}*\mathrm{Ai}---\left(6\right)$

这里，Si是20Hz至200Hz带域中从低端起第i号的频率成分。L200是200Hz相当的信号成分的号码。

然后，当求出第1～第6通道中的音量V1～V6时，微处理器23a用第2计算单元以最小音量的通道中的音量作为基准音量，求出该基准音量与其他通道中的音量的偏差(音量级差)，根据该偏差得到校正电路12中的衰减器的衰减量(衰减比)，将这些衰减量存入系数存储器23e。然后，根据这些衰减量，微处理器23a便调整衰减器12的衰减量。

另外，微处理器23a实行图6所示的声压校正特性计算34。参照图7，微处理器23a首先以m＝1(步骤ST11)，从第1号特性存储器23d读出第1通道的声压成分(步骤ST12)，再从第1号特性存储器23d读出音量级差(步骤ST13)。然后，微处理器23a求出声压频率特性的近似曲线(步骤ST14)。步骤ST14中例如根据式(7)求出声压频率特性Pi的近似曲线。

[数学式5]

$\mathrm{Pi}=\left(\underset{i=\mathrm{KLi}}{\overset{\mathrm{Kui}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Si}\right)/\mathrm{KLU}---\left(7\right)$

这里，Si是第i号的频率成分，KLU是以第i号的频率作为中心频率时1/3倍频程带域内所含的频率成分Si的个数，KLi是以第i号的频率作为中心频率的1/3倍频程带域KLU的下限频率，Kui是1/3倍频程带域KLU的上限频率，Pi为表示近似后的第i号的声压频率成分，Pi为1/3倍频程带域内所含的频率成分Si的平均值。

这样，求出第1通道的声压频率特性的近似曲线，存入第1号特性存储器23d(步骤ST15)，微处理器23a将该近似曲线显示于显示部24(步骤ST16：图6中用特性显示38示出)。

用户一面观察显示部24显示的近似曲线、一面将光标例如倒回右侧时，微处理器23a将显示部24显示的光标(未图出)从低频侧慢慢移动到高频侧。然后，在光标位于近似曲线上的峰值上时，上拉光标开关23g，即当检测出比平均声压级更高的峰值时，微处理器23a进行亮点显示(步骤ST17)，从第1号特性存储器23d读出光标位置对应的声压成分(步骤ST18)。

然后，微处理器23a根据读出的声压成分算出中心频率fc及峰值增益Q(步骤ST19)。例如微处理器23a在从最接近声压成分起低3dB的声压级，得到比光标位置的频率低的频率K31与比光标位置的频率高的频率K3u，求出峰值增益Q，微处理器23a将光标位置的频率、声压级以及峰值增益Q存入第1号特性存储器23d(图6中表示为声压校正处理39)。

另外，当光标停止在声压频率特性上的下垂处时，微处理器23a算出下垂的中心频率fc及增益Q(步骤ST20)。例如微处理器23a从声压成分得到高3dB的声压级的频率K31与频率K3u，求出峰值增益Q，将光标位置的频率、声压级以及增益Q存入第1号特性存储器23d。

然后，微处理器23a判定是不是最后通道(步骤ST21)，若不是，则微处理器23a以m＝m+1(步骤ST22)返回步骤ST12。

如上所述，当对全部通道结束声压校正特性计算34时，微处理器23a用第3计算单元根据声压校正特性调整振幅校正电路12b的校正值，实行图6所示的延迟时间计算35。参照图8，微处理器23a首先以m＝1(步骤ST23)从第1号特性存储器23d读出第1通道的相位成分(步骤ST24)，进行群延时处理(步骤ST25)。群延时处理中，在各频率对从相位成分得到的相位特性进行微分，得到群延时信息。

图9示出群延时特性的一例，例如在具备低音用扬声器与高音用扬声器的所谓2通道扬声器系统中得到图9所示的群延时特性(图9中横轴为频率(Hz)，纵轴为时间差(ms))。

接着，微处理器23a在低音用的第1扬声器的再生声压频率带域中，求出声压特性在平坦带域内相位成分的平均值xm(步骤ST26)，将该平均值xm存入系数存储器23e(步骤ST27)。同样，微处理器23a在高音用的第2扬声器的再生声压频率带域中，求出声压特性在平坦带域内相位成分的平均值ym(步骤ST28)，将该平均值ym存入系数存储器23e(步骤ST29)。

然后，微处理器23a判定是不是最后通道(步骤ST30)，若不是，则微处理器23a以m＝m+1(步骤ST31)返回步骤ST24，当对全部通道的平均值xm及ym存入系数存储器23e时，微处理器23a用第4计算单元以平均值最小的通道的平均值作为基准平均值，根据基准平均值与其他通道的平均值求出时间差(求出第1～第6通道的时间差：步骤ST32)，存入第1～第6号特性存储器23d，同时将时间差显示于显示部24(图6中表示为延迟时间显示37：步骤ST33)。

图10示出显示部24中显示的时间差的一例，如图10所示，显示出对FLch、Cch、FRch、RLch、RRch的平均值xm和ym的时间差。图10中各通道的上段数值是平均值xm对应的时间差，下段数值是平均值ym对应的时间差。

如上所述，当对全部通道结束图6所示的延迟时间计算时，微处理器23a在调整每通道的延时电路12a的延时量后，实行图6所示的相位差计算36。

参照图11，微处理器23a用第5计算单元以m＝1(步骤ST34)从第1号特性存储器23d读出第1通道的相位成分(步骤ST35)，求出相位成分差(步骤ST36)。当求出该相位成分差时，求出亚低音扬声器(第6通道)的相位成分与第1通道的相位成分的偏差，作为相位成分差存入第1号特性存储器23d(步骤ST37)。

然后，微处理器23a判定是不是最后通道(步骤ST38)，若不是，则微处理器23a以m＝m+1(步骤ST39)返回步骤ST35，当对全部通道求出相位成分差并存入特性存储器23d时，微处理器23a从特性存储器23d提取相位成分差最大的(例如相位成分差大到180度左右)通道号码(步骤ST40)。

图12示出相位特性的一例，第1通道的低音用扬声器B及亚低音扬声器即扬声器A的相位，在大于200Hz的带域大致为同相位，但在小于60Hz为接近180度的相位差。结果，从两个扬声器送出的音响为反相，互相抵消，不能以充分的声压再生低音成分。

因此，振幅校正电路12b具备相位电路，使第1通道的低音信号的相位转动，缩小相位差，以防止互相抵消。即，微处理器23a在步骤ST40控制提取的通道号对应的振幅校正电路12b中的相位电路，缩小相位差。

这样，对每个通道调整延时电路12a中的延时量、振幅校正电路12b中的校正量以及衰减器12c中的衰减量之后，达到音响特性的平衡，收听者能享受有移动感的音响。又从上述说明可知，控制部23的微处理器23a具有作为第1～第5计算单元、控制单元以及相位调整单元的功能。

另外，也可如图13所示，例如测试信号预先记录在DVD盘(记录媒体)41上，用DVD播放器42再生DVD盘41，当再生测试信号中接通开始开关23f时，微处理器23a实行图3说明的步骤ST1起的动作，之后如前所述那样，使根据测试信号调整校正电路部12的各参数。如这样，则控制部23中不要波形存储器23b，能格外缩小控制部23的存储器容量。

根据上述的实施形态1，对音响装置每个通道提供其振幅成分相等而频率成分不同的测试信号，根据对音响装置的再生输出进行傅里叶变换的结果得到每个通道的声压成分、相位成分以及音量，根据这些音量、声压成分以及相位成分调整每个通道的衰减量、振幅量以及延迟时间，因此，在具有多通道的声音通道的音响装置中，也能得到能容易且短时间地调整通道间的音响特性的效果。

工业上的实用性

如上所述，本发明的音响特性调整装置，在用多通道进行音响再生的音响装置中，适宜于校正通道间的音量以及相位差等的音响特性。

Claims (5)

1.一种音响特性调整装置，其特征在于，包括：

对每个通道提供其振幅成分相等而频率成分不同的侧试信号的音响装置，

对所述音响装置输出的再生输出进行傅里叶变换，得到频率分析结果，并根据该频率分析结果，得到所述每个通道的声压成分、相位成分以及音量的第1计算单元，

根据每个所述通道的音量，求出所述通道间的音量级差，根据该音量级差，决定每个所述通道的衰减量并将其作为决定衰减量的第2计算单元，

根据所述声压成分，决定每个所述通道的振幅量并将其作为决定振幅量的第3计算单元，

根据所述相位成分，求出每个通道的延时并将其作为决定延迟时间的第4计算单元，以及

根据所述决定衰减量、所述决定振幅量以及所述决定延迟时间，调整每个所述通道的衰减量、振幅量、以及延迟时间，调整控制每个所述通道的音响特性的控制单元。

2.如权利要求1所述的音响特性调整装置，其特征在于，具有：

根据每个通道的相位成分，求出通道间的相位差的第5计算单元，以及

调整相位差，使得所述相位差最大的通道间相位差减小的相位差调整单元。

3.如权利要求1所述的音响特性调整装置，其特征在于，

音响装置中具备：

对每个通道使音响信号延迟的延迟单元，

校正所述音响信号的振幅量的振幅校正单元，以及

使所述音响信号的衰减量变化的衰减单元，

控制单元根据决定衰减量、决定振幅量以及决定延迟时间，调整所述衰减单元、所述振幅校正单元、以及所述延迟单元。

4.如权利要求1所述的音响特性调整装置，其特征在于，

测试信号预先存储在控制单元中，

在调整音响特性时，从所述控制单元提供给音响装置。

5.如权利要求1所述的音响特性调整装置，其特征在于，

测试信号预先记录在记录媒体中，

在调整音响特性时，音响装置由记录媒体进行所述测试信号的再生。

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