JP2000091865A

JP2000091865A - 音響装置

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Publication number: JP2000091865A
Application number: JP25872398A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kowaki; 宏小脇; Yuji Tomita; 裕二冨田; Hideki Matsui; 英樹松井
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】希望する音響特性を、デジタル演算処理量を
減少して、達成する。【解決手段】音響源からの音響信号は、縦続接続され
た有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ４と無限イン
パルス応答（ＩＩＲ）フィルタ５とを経て増幅回路８に
与え、スピーカ９で音響化する。ＦＩＲフィルタ４によ
って、物理計測によって制御可能な周波数特性および位
相特性の補正を行い、聴感補正部分を、ＩＩＲフィルタ
５で行って音質調整を行う。マルチチャネル音響装置で
は、チャネルデバイダをＩＩＲフィルタ４２，４３で実
現し、その位相特性の乱れを、イコライザとしてのＦＩ
Ｒフィルタ４４，４５で打ち消すとともに、音質調整の
ための周波数特性を選択可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響信号のデジタ
ル処理を行う音響装置に関し、特に有限インパルス応答
（Finite Inpulse Response、略称ＦＩＲ）フィルタと
無限インパルス応答（Infinite Inpulse Response、略
称ＩＩＲ）フィルタを用いて実現される音響装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば磁気テープ再生装置などの車載
用音響装置では、磁気テープ再生、増幅回路、およびス
ピーカなどのシステム全体の周波数特性および位相特性
を、たとえば平坦にしてイコライジングするために、Ｆ
ＩＲフィルタが用いられ、そのＦＩＲフィルタを除くシ
ステム全体の逆特性がＦＩＲフィルタに設定される。

【０００３】ＦＩＲフィルタは、周波数特性および位相
特性の複雑な音響特性を平坦に上首尾に達成することが
できる。このＦＩＲフィルタは、このように希望する音
響特性を実現することができる反面、そのフィルタ係数
の設計演算が複雑になるという問題がある。したがって
車載用音響装置においてＦＩＲフィルタを用いて予め定
める種類のスピーカを駆動する増幅回路の出力音響信号
の周波数特性および位相特性を平坦に予め設定しておい
たとしても、実際には、組合わせるスピーカの特徴およ
び聴取する車室などの部屋の伝達関数などに起因して、
そのＦＩＲフィルタによる音響特性が聴感的に最適でな
い場合が多い。そこで聴取者が、聴感に頼りながら、Ｆ
ＩＲフィルタの係数を変更して設定し、周波数特性を調
整しなければならなくなる。ＦＩＲフィルタは、上述の
ように係数設計演算が複雑であり、このような音響装置
の多種類の使用態様に応じて、聴感にたよりながら複雑
な係数設計演算を行うことは多くの労力を必要とし、ま
た希望する聴感的に最適な音響特性を得ることができな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、希望
する聴感的に最適な音響特性を、容易に、しかも正確に
得ることができるようにした音響装置を提供することで
ある。

【０００５】他の従来の技術は、マルチチャネル音響装
置である。磁気テープ再生装置などの音響信号源からの
音響信号を、複数の周波数帯域毎の各チャネルにチャネ
ルデバイダによって分割し、各チャネル毎の増幅回路に
よって、各周波数毎のたとえばウーファおよびツィータ
をそれぞれ駆動する。或る提案された技術では、チャネ
ルデバイダと、システム全体の音響特性の音質調整など
のイコライジングを行うイコライザとして、周波数特性
および位相特性を平坦にするために、いずれもＦＩＲフ
ィルタを用いる。このような構成では、各チャネル毎に
周波数帯域の分割のためのＦＩＲフィルタと、イコライ
ザのためのＦＩＲフィルタとを用いることになる。した
がってＦＩＲフィルタの数が増大する。ＦＩＲフィルタ
は、その構成タップ数にもよるが、デジタルの比較的演
算処理量が大きいフィルタであり、したがって演算処理
速度を向上しなければならず、コスト的に不利である。

【０００６】本発明の他の目的は、希望する音響特性を
正確に得ることができ、しかも構成を簡素化することが
できるようにしたマルチチャネル方式の音響装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、音響信号を発
生する音響信号源と、音響信号源からの音響信号を補正
する補正装置と、補正装置の出力を増幅する増幅回路
と、増幅回路の出力によって駆動されるスピーカとを含
み、補正装置は、有限インパルス応答フィルタと、その
有限インパルス応答フィルタの後段または前段に縦続接
続されるもう１つのフィルタとを含み、有限インパルス
応答フィルタは、少なくとも増幅回路とスピーカとの周
波数および位相の各特性を打消す特性を有するように構
成されることを特徴とする音響装置である。

【０００８】本発明によれば、音響信号源、たとえば磁
気テープおよびコンパクトディスクなどの記録媒体の再
生装置、ラジオ受信機などからの音響信号は、補正装置
によって周波数特性および位相特性が補正され、増幅回
路によって増幅されスピーカが駆動される。補正装置
は、ＦＩＲフィルタと、その後段または前段に縦続接続
されるもう１つのフィルタとを含む。このＦＩＲフィル
タによって、少なくとも増幅回路とスピーカとの周波数
特性と位相特性を打消す特性を有するように構成され
る。すなわち少なくとも増幅回路とスピーカとの合成さ
れた周波数および位相の音響特性の逆特性を、ＦＩＲフ
ィルタに、もたせる。

【０００９】このためにたとえばスピーカからの音響
を、たとえば無響室内でマイクロホンによって検出し、
入力される音響信号とマイクロホンの出力とに基づい
て、周波数特性と位相特性がたとえば平坦な直線状にな
るように、ＦＩＲフィルタの係数の設計演算を行う。こ
うしてＦＩＲフィルタを用いて、物理計測によって、前
述の音響信号源からスピーカまでの周波数特性および位
相特性を含む音響特性の補正設定を、正確に行うことが
できる。

【００１０】さらにＦＩＲフィルタの後段または前段に
は、前記もう１つのフィルタが縦続接続され、これによ
ってたとえばスピーカが設置される自動車の車室などの
部屋の伝達関数、および聴取者の聴感の好みなどによっ
て、たとえば聴感にたよりながら、聴感的に最適な音響
特性の補正を行うことができる。前記もう１つのフィル
タは、ＦＩＲフィルタに比べて構成が簡素化されたフィ
ルタ、たとえばＩＩＲフィルタであってもよいけれど
も、抵抗、コンデンサ、演算増幅回路、コイルなどを用
いたアナログフィルタであってもよい。

【００１１】こうしてＦＩＲフィルタによって、聴感で
は補正が難しい音響特性を、物理計測によって正確に補
正し、周波数特性および位相特性を平坦に直線状になる
ように正確に補正することができる。また前記もう１つ
のフィルタによって、物理計測では識別が難しいたとえ
ば音質調整を行うことができる。こうして構成を簡略化
し、演算処理を簡略化してコストパフォーマンスが高い
効率のよい構成によって、音響特性を聴取者の聴感に最
適に正確に補正することが可能になる。

【００１２】また本発明は、前記もう１つのフィルタ
は、無限インパルス応答フィルタであることを特徴とす
る。

【００１３】本発明に従えば、ＩＩＲフィルタでは、希
望する周波数特性を得るための設計演算が、ＦＩＲフィ
ルタに比べて簡単であり、コストを低減することができ
る。こうしてＩＩＲフィルタを用いて、スピーカからの
音響を聴取する車室などの部屋に応じて、また聴取者の
聴感の好みに応じて、音響特性の補正を行い、たとえば
音質を調整することができる。

【００１４】また本発明は、スピーカは、車両の車室内
に設けられ、有限インパルス応答フィルタは、増幅回路
とスピーカと車室との周波数および位相の各特性を打消
す特性を有するように構成されることを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、ＦＩＲフィルタを用い
て、音響信号源から車室までの周波数特性および位相特
性を含む音響特性の逆特性を、ＦＩＲフィルタによって
達成し、こうして聴取者は、部屋内で周波数特性および
位相特性が平坦な状態で、聴取することができる。こう
して前記もう１つのフィルタによって、聴取者の好みに
応じた音響特性の変化を行うことができる。

【００１６】また本発明は、有限インパルス応答フィル
タは、予め定める遅延時間がそれぞれ設定され、縦続接
続される複数ｎ段の遅延回路と、遅延回路の数ｎよりも
１だけ多い複数（ｎ＋１）段の利得調整回路であって、
初段には有限インパルス応答フィルタへの入力信号が与
えられ、第２段〜最終段には、各段に対応する遅延回路
の出力がそれぞれ与えられる利得調整回路と、各利得調
整回路の出力を加算する加算器とを含むことを特徴とす
る。

【００１７】また本発明は、無限インパルス応答フィル
タは、無限インパルス応答フィルタへの入力信号が与え
られる加算器に、その加算器からの出力が与えられる利
得調整回路と遅延回路とを経た信号をフィードバックし
て与える構成を有することを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、ＦＩＲフィルタは、その
インパルス応答が有限時間長で表されるものであり、そ
れがフィルタの係数となっている。このＦＩＲフィルタ
の伝達関数の周波数応答および直線位相特性は、この伝
達関数のフィルタ係数を決定して、行うことができる。
ＦＩＲフィルタでは、直線位相特性を正確に、しかも容
易に実現することができ、常に安定なフィルタを実現す
ることができ、フィルタの係数を多くすることによっ
て、鋭いカットオフ特性を得ることが容易に可能であ
る。

【００１９】ＩＩＲフィルタは、インパルス応答が無限
に続く構成を有する。ＩＩＲフィルタでは、周波数特性
を平坦にしたとき、位相特性が周波数に対応して大きく
変化してしまう。このＩＩＲフィルタでは、前述のＦＩ
Ｒフィルタに比べて、演算処理が簡単であるという利点
がある。

【００２０】本発明では、ＦＩＲフィルタおよびＩＩＲ
フィルタは、デジタルフィルタであって、マイクロコン
ピュータなどを用いて実現することができる。

【００２１】また本発明は、音響信号を発生する音響信
号源と、音響信号源からの音響信号を複数の周波数帯域
毎の各チャネルに分割する各チャネル毎の無限インパル
ス応答フィルタと、各無限インパルス応答フィルタの後
段または前段にそれぞれ縦続接続されて設けられ、無限
インパルス応答フィルタによる位相の変化を打消す特性
を有する有限インパルス応答フィルタと、無限インパル
ス応答フィルタまたは有限インパルス応答フィルタのう
ちの後段の出力をそれぞれ増幅する増幅回路と、各増幅
回路からの出力によってそれぞれ駆動されるスピーカと
を含むことを特徴とする音響装置である。

【００２２】本発明に従えば、ＦＩＲフィルタを用いた
音響装置を、チャネルデバイダと組合わせて用いる場
合、チャネルデバイダを、ＦＩＲフィルタで構成せず、
各チャネル毎のＦＩＲフィルタに、チャネルデバイダの
逆特性をたたみ込むことによって、音響装置としての直
線位相特性を生かしながら、チャネルデバイダの構成を
簡素化することができる。このチャネルデバイダとし
て、ＩＩＲフィルタを用いる。ＩＩＲフィルタを用いる
ことによって、デジタル演算処理量を少なくすることが
でき、コスト的に有利である。この反面、ＩＩＲフィル
タを用いることによって、位相特性の乱れが大きくなっ
てしまう。したがってせっかくＦＩＲフィルタでイコラ
イザを構成したとしても、直線位相特性を実現すること
ができなくなる。そこで本発明では、車載用音響装置な
どにおいて車両の車室の特性および聴取者の好みの音質
などに応じて、音響特性を変化するためのイコライザと
してＦＩＲフィルタを用いる構成において、このＦＩＲ
フィルタのフィルタ係数を算出する段階で、この所望す
るイコライザ特性の伝達関数と、そのイコライザの前段
または後段に設けてあるチャネルデバイダであるＩＩＲ
フィルタの伝達関数とをたたみ込み、こうして得られた
フィルタ係数を設定することによって、チャネルデバイ
ダとイコライザとの位相を合成した直線位相特性を得る
ことができる。しかもチャネルデバイダではＩＩＲフィ
ルタを用いることによって演算処理量を、ＦＩＲフィル
タに比べて大幅に削減することができる。

【００２３】ＩＩＲフィルタを、チャネルデバイダとし
て用いることによって、周波数特性を任意に選ぶことが
でき、遮断周波数を希望する値に選ぶことが容易であ
る。しかもイコライザとしてのＦＩＲフィルタでは、直
線位相特性が得られるので、出力の位相が、周波数に拘
わらず変化せず一定であり、各チャネルを設定すること
によって、位相特性が変化してしまうおそれはない。

【００２４】また本発明は、有限インパルス応答フィル
タは、予め定める遅延時間がそれぞれ設定され、縦続接
続される複数ｎ段の遅延回路と、遅延回路の数ｎよりも
１だけ多い複数（ｎ＋１）段の利得調整回路であって、
初段には有限インパルス応答フィルタへの入力信号が与
えられ、第２段〜最終段には、各段に対応する遅延回路
の出力がそれぞれ与えられる利得調整回路と、各利得調
整回路の出力を加算する加算器とを含み、無限インパル
ス応答フィルタは、無限インパルス応答フィルタへの入
力信号が与えられる加算器に、その加算器からの出力が
与えられる利得調整回路と遅延回路とを経た信号をフィ
ードバックして与える構成を有し、各無限インパルス応
答フィルタの遮断周波数をそれぞれ達成するための無限
インパルス応答フィルタに含まれる各利得調整回路の利
得を表す第１データをストアする第１メモリと、第１メ
モリの第１データによって設定された利得を有する利得
調整回路を備えた各無限インパルス応答フィルタの位相
の変化を打消すための有限インパルス応答フィルタに含
まれる各利得調整回路の利得を表す第２データをストア
する第２メモリと、第１メモリにストアされた第１デー
タによって無限インパルス応答フィルタの利得調整回路
の利得を設定し、第２メモリにストアされた第２データ
によって有限インパルス応答フィルタの利得調整回路の
利得を設定する制御手段とを含むことを特徴とする。

【００２５】本発明に従えば、チャネルデバイダを構成
するＩＩＲフィルタの周波数特性を決定し、その周波数
特性に対応したＩＩＲフィルタの利得調整回路の利得
を、第１メモリにおいてストアして設定する。このチャ
ネルデバイダを構成するＩＩＲフィルタでは、上述のよ
うに周波数特性が決定されることによって、その位相特
性が決まる。このＩＩＲフィルタの位相特性を打ち消す
ために、イコライザを構成するＦＩＲフィルタの位相特
性が決まり、このＦＩＲフィルタの位相特性を達成する
ためのＦＩＲフィルタの利得調整回路の利得が、第２メ
モリにストアされる。こうして第２メモリにストアされ
る第２データは、チャネルデバイダとして働くＩＩＲフ
ィルタの周波数特性を達成する第１メモリの第１データ
に対応する。

【００２６】こうして第１および第２メモリにストアさ
れた第１および第２データによって、ＩＩＲフィルタお
よびＦＩＲフィルタの音響特性を制御手段によって設定
することができる。

【００２７】また本発明は、第２データは、相互に異な
る複数種類の周波数特性毎に、第２メモリにストアさ
れ、前記複数種類の周波数特性を選択する入力手段がさ
らに備えられ、制御手段は、入力手段の出力に応答し、
選択された周波数特性に対応した第２データを第２メモ
リからそれぞれ読出して有限インパルス応答フィルタの
利得調整回路の利得を設定することを特徴とする。

【００２８】本発明に従えば、イコライザとして働くＦ
ＩＲフィルタの第２データは、ＦＩＲフィルタが達成す
べき複数種類の周波数特性毎に設定される。このＦＩＲ
フィルタは、たとえば周波数特性が、（ａ）平坦であ
り、（ｂ）低域を強調し、もしくは減衰し、または
（ｃ）高域を強調し、もしくは減衰するなどの特性を有
する。こうしてチャネルデバイダのＩＩＲフィルタの位
相の変化を打ち消すための位相特性を有し、かつこれら
の複数種類の周波数特性のうち、入力手段によって選択
された１つの周波数特性を達成するように、イコライザ
のＦＩＲフィルタにおける利得調整回路の利得が、予め
演算されて、逆周波数特性の種類毎に、第２メモリに予
めストアしておく。こうして入力手段によって希望する
周波数特性を選択して音質の変化を得ることが容易に可
能である。

【００２９】また本発明は、入力手段は、有限インパル
ス応答フィルタの利得の周波数特性を補正して変化する
第３データを入力可能であり、制御手段は、第３データ
によって第２データを補正することを特徴とする。

【００３０】本発明に従えば、入力手段によって第３デ
ータを入力し、第２メモリにストアされた第２データを
補正することができる。これによって希望する音質を、
聴取者の好みに応じて変化して徴調整することが容易で
ある。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
全体の構成を示すブロック図である。この音響装置１
は、自動車などの車両に搭載される。音響信号源２は、
たとえば磁気テープおよびコンパクトディスクなどの記
録媒体の再生装置、ラジオ受信機などであって、音響信
号を導出する。アナログ／デジタル（略称Ａ／Ｄ）変換
器３は、音響信号源２からのアナログ音響信号を、デジ
タル音響信号に変換し、イコライジング処理を行うため
に縦続接続された有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィル
タ４と無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ５に与え
られる。これらのフィルタ４，５は、マイクロコンピュ
ータなどによって実現される処理回路６において、デジ
タル演算処理されて実現される。フィルタ４，５からの
デジタル音響信号は、デジタル／アナログ（略称Ｄ／
Ａ）変換器７によってアナログ音響信号に変換され、増
幅回路８に与えられて、車室内に設けられたスピーカ９
が駆動される。車室は、参照符１０で示される。この車
室１０内の音響は、運転者などの車室１０内における聴
取者１１によって聴取される。

【００３２】図２は増幅回路８の周波数特性を示し、図
３はスピーカ９の周波数特性を示し、図４は車室１０の
周波数特性を示し、図５は聴取者１１の耳で聴取した頭
部の伝達関数である周波数特性を示す。図２〜図５にお
ける横軸は周波数であり、縦軸は利得である。本発明の
実施の一形態では、ＦＩＲフィルタ４は、増幅回路８と
スピーカ９との図２および図３に示される周波数特性お
よび図示されていない位相特性の各特性を打ち消して平
坦に直線状になるように補正する。さらにＩＩＲフィル
タ５によって、車室１０内の聴取者１１の聴感に最適な
音質が得られるように、周波数特性および位相特性を補
正する。

【００３３】ＦＩＲフィルタ４の周波数および位相の各
特性を設定するためのフィルタ係数は、増幅回路８およ
びスピーカ９の各音響特性に対応してたとえばリードオ
ンリメモリ１２にストアされる。このメモリ１２にスト
アされたデータは、ランダムアクセスメモリ１３に読出
されて、ＦＩＲフィルタ４の特性を実現するために用い
られる。またＩＩＲフィルタ５の標準的な音響特性を実
現するためのフィルタ係数がリードオンリメモリ１４に
ストアされ、ランダムアクセスメモリ１５に読出され、
押釦などによって実現される入力手段１６によってその
メモリ１５のデータが補正され、ＩＩＲフィルタ５の周
波数および位相の音響特性が実現される。ＦＩＲフィル
タ４のためのメモリ１２にストアされるデータは、音響
源２から平坦な周波数特性を有する音響信号が出力され
るとき、たとえば無響室内でスピーカ９の直前に配置さ
れたマイクロホンの出力とに基づいて、周波数特性が平
坦になるように、かつ位相特性が直線状になるように、
ＦＩＲフィルタ４のフィルタ係数が設計演算され、こう
して得られたデータがメモリ１２にストアされる。こう
して物理計測によって、スピーカ９をそれよりも音響信
号の上流側の各構成要素２〜８による音響特性の平坦な
直線状になるように正確に補正することができる。さら
に聴取者１１は、入力手段１６を操作し、希望する音質
が得られるように、メモリ１４のデータを基準にして、
補正することができる。

【００３４】図６は、ＦＩＲフィルタ４とＩＩＲフィル
タ５とを示す電気回路図である。ＦＩＲフィルタ４は、
遅延回路群１８と利得調整回路ｈと加算器１９とを含
み、加算器１９の出力はライン２０からＩＩＲフィルタ
５に与えられる。

【００３５】図７は、ＦＩＲフィルタ４の具体的な構成
を示す電気回路図である。遅延回路群１８は、複数ｎ段
の縦続接続された遅延回路Ｚ１〜Ｚｎから成り、デジタ
ル音響信号は、その初段の遅延回路Ｚ１に与えられる。
利得調整回路ｈ０〜ｈｎは、総括的に参照符ｈで前述の
ように示される。この利得調整回路ｈ０〜ｈｎは、遅延
回路Ｚ１〜Ｚｎの数ｎよりも１だけ多い複数（ｎ＋１）
段設けられる。初段の利得調整回路ｈ０には、このＦＩ
Ｒフィルタ４へのデジタル音響信号である入力信号が与
えられる。第２段〜最終段の利得調整回路ｈ１〜ｈｎに
は、各段に対応する遅延回路Ｚ１〜Ｚｎへの出力がそれ
ぞれ与えられる。

【００３６】これらの各利得調整回路ｈ０〜ｈｎの出力
は、加算器１９によって加算される。遅延回路Ｚ１〜Ｚ
ｎは同一構成を有し、入力される音響信号のサンプリン
グ周期Ｔだけ遅延する。ＦＩＲフィルタ４の伝達関数Ｈ
（ｚ）は、式１で示される。

【００３７】

【数１】利得調整回路ｈ０〜ｈｎの利得を同一の参照符で示し、
遅延回路Ｚ１〜Ｚｎの各伝達関数をｚ^-1で示す。利得遅
延回路ｈ０〜ｈｎの利得であるフィルタ係数｛ｈｋ｝を
設定することによって、ＦＩＲフィルタ４の希望する周
波数特性および位相特性を得ることができる。

【００３８】図８は、ＦＩＲフィルタ４の周波数特性２
１を示す図である。音響信号源２から全周波数帯域にわ
たって平坦な振幅を有する音響信号が出力され、かつフ
ィルタ４，５が省略された構成において、スピーカ９か
らは周波数特性２２を有する音響出力が得られるものと
する。この周波数特性２２は、前述の図２および図３に
示される周波数特性を合成した特性であり、さらにその
他の構成要素２，３，７などの周波数特性が合成されて
含まれてもよい。ＦＩＲフィルタ４の周波数特性２１
は、このような少なくとも増幅回路８およびスピーカ９
の周波数特性の逆特性を有し、このようなＦＩＲフィル
タ４を介在することによって、合成された平坦な周波数
特性を実現することができる。

【００３９】図９は、ＦＩＲフィルタ４の位相特性２３
を示す図である。図９の横軸は周波数であり、縦軸は位
相である。この位相特性２３は、前述の周波数特性２２
と同様に、音響源２、Ａ／Ｄ変換器３、Ｄ／Ａ変換器
７、増幅回路８およびスピーカ９の合成された位相特性
２４を打ち消す逆特性を有する。したがってＦＩＲフィ
ルタ４が介在されることによって、音響源２からの音響
信号のスピーカ９から出力される位相特性は、直線性を
有し、位相のずれが生じない。図８の周波数特性２１お
よび図９の位相特性２３が達成されるように、メモリ１
２には、利得調整回路ｈ０〜ｈｎの各利得が設定されて
ストアされる。

【００４０】図１０は、ＩＩＲフィルタ５の一部５ａの
基本的構成を示すブロック図である。ＩＩＲフィルタ５
は、ライン２０からのデジタル音響信号が入力信号とし
て与えられる加算器２６に、その加算器２６からライン
２７を介する出力が与えられる利得調整回路ｂ１，ｂ２
と遅延回路Ｚ１１，Ｚ１２とを経た信号をフィードバッ
クで与える構成を有する。加算器２６のライン２０側に
は、利得遅延回路ａ０，ａ１，ａ２と遅延回路Ｚ２１，
Ｚ２２とを経た信号を与える。このような図１０に示さ
れる２次ＩＩＲフィルタ５ａが、複数段（たとえば図６
では３段）縦続接続されてＩＩＲフィルタ５が構成され
る。

【００４１】ＩＩＲフィルタ５の利得調整回路Ｚ１１，
Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２などの利得を変化することによ
って、図１１に示される希望する周波数特性を得ること
ができ、このような各利得を、メモリ１４に予めストア
しておき、希望する周波数特性に対応した利得を、入力
手段１６によって選択する。図１１（１）では、ＩＩＲ
フィルタ５による周波数特性は、参照符２８で示される
ように平坦であってもよく、または強調された特性２９
であってもよく、さらに減衰された特性３０であっても
よい。さらに図１１（２）に示されるように低域を強調
する特性３１を得るようにしてもよく、低域を減衰する
特性３２を得るようにしてもよく、さらに高域を強調す
る特性３３を得るようにしてもよく、さらに高域を減衰
する特性３４を得るようにしてもよい。さらに図１１
（３）に示されるように、ＩＩＲフィルタ５によってロ
ーパスフィルタの特性３４ａを得るようにしてもよく、
またはバイパスフィルタの特性３５ａを得るようにして
もよい。このような各特性２８〜３５の各特性を得るた
めのＩＩＲフィルタ５に含まれる利得調整回路の利得
が、前述のようにメモリ１４にストアされ、入力手段１
６によって選択可能である。車室１０内の聴取者１１
は、入力手段１６を操作し、周波数特性２８〜３５のう
ちの１つを選択し、これによってメモリ１４から読出さ
れた利得調整回路の利得を表すデータがメモリ１５に読
出され、ＩＩＲフィルタ５の周波数特性が設定される。

【００４２】本発明の実施の他の形態では、ＦＩＲフィ
ルタ４によって、車室１０の周波数および位相の各特性
を含めた合成された各特性を打ち消す特性を有するよう
に、ＦＩＲフィルタ４を構成する利得調整回路ｈ０〜ｈ
ｎの利得が、設定されるように、メモリ１２にそのデー
タがストアされてもよい。本発明の実施の他の形態で
は、ＩＩＲフィルタ５に代えて、抵抗、コンデンサ、演
算増幅回路、コイルなどを用いたアナログフィルタであ
ってもよい。ＦＩＲフィルタ４とＩＩＲフィルタ５と
は、縦続接続される前後はいずれであってもよい。

【００４３】ＦＩＲフィルタ４では、不慣れな聴取者１
１がその周波数特性を細かく正確に調整することは、一
般には困難である。このＦＩＲフィルタ４のタップ数を
多くすることによって、聴取可能な周波数帯域を低域ま
で広げることができ、またサンプリング周波数Ｆｓ（た
とえば４４．１ｋＨｚ）の１／２の周波数まで出力する
ことができる。ＦＩＲフィルタ４では、利得調整回路の
利得を調整することによって、周波数特性と位相特性と
を独立に設定することができるという優れた利点があ
る。したがって本発明では、ＦＩＲフィルタ４を用い
て、スピーカ９の特性または車室１０の伝達関数を含め
た周波数特性が平坦になるように、かつ位相特性が直線
性をもつように、すなわち周波数に拘わらず位相が乱れ
ないように設定することができる。ＩＩＲフィルタ５を
用いて、聴取者１１の個人の好みによって、または頭部
の位置によって、さらには車室１０の変化に応じて、希
望する周波数特性および位置特性を得るようにする。Ｉ
ＩＲフィルタ５では、振幅と位相の特性を独立して調整
することはできず、たとえば入力手段１６によってその
ＩＩＲフィルタ５の振幅のみ、すなわち周波数特性のみ
を調整し、位相の調整を行わないようにしてもよく、ま
たは位相の単純な調整のみを行うようにしてもよい。

【００４４】図１２は、本発明の実施の一形態の音響装
置４１のブロック図である。この実施の形態は、前述の
実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を
付す。音響信号源２からのアナログ音響信号は、Ａ／Ｄ
変換器３によってデジタル音響信号に変換され、チャネ
ルデバイダを構成するＩＩＲフィルタ４２，４３にそれ
ぞれ与えられる。これらのフィルタ４２，４３からの出
力は、音質を調整するためのイコライザを構成するＦＩ
Ｒフィルタ４４，４５にそれぞれ与えられる。フィルタ
４４，４５からのデジタル音響信号は、Ｄ／Ａ変換器７
ａ，７ｂによってアナログ音響信号に変換され、増幅回
路８ａ，８ｂによってツィータおよびウーファなどのス
ピーカ９ａ，９ｂが駆動される。こうしてこの実施の形
態では２ウエイのマルチチャネル音響装置４１が実現さ
れる。音響信号源２からの音響信号は、たとえば右信号
であり、左信号は、図１２におけるＡ／Ｄ変換器３以降
の構成要素が設けられ、ステレオ再生を行うようにして
もよい。

【００４５】図１３は、ＩＩＲフィルタ４２，４３およ
びＦＩＲフィルタ４４，４５に関連する構成を示すブロ
ック図である。各ＩＩＲフィルタ４２，４３は、前述の
ＩＩＲフィルタ５と同様な構成を有する。またＦＩＲフ
ィルタ４４，４５は、前述のＦＩＲフィルタ４と同様な
構成を有する。ＩＩＲフィルタ４２，４３のための複数
（たとえばこの実施の形態では２ウエイ）の周波数帯域
毎の各チャネルに分割するための第１データは、リード
オンリメモリ４６にストアされる。またイコライザとし
て働くＦＩＲフィルタ４４，４５の音質調整のための第
２データは、もう１つのリードオンリメモリ４７にスト
アされる。これらのメモリ４６，４７からの第１および
第２データは、ランダムアクセスメモリ４８，４９；５
０，５１に読出され、各ＩＩＲフィルタ４２，４３；各
ＦＩＲフィルタ４４，４５にそれぞれ与えられる。押釦
などによって実現される入力手段１６は、音質調整のた
めのメモリ４７にストアされた第２データを選択する。

【００４６】メモリ４６には、ＩＩＲフィルタ４２，４
３のための第１データが、ストア領域４６ａ，４６ｂに
それぞれストアされる。これらの各ストア領域４６ａ，
４６ｂの第１データは、メモリ４８，４９にそれぞれ読
出され、ＩＩＲフィルタ４２，４３に設定される。

【００４７】図１４は、音響信号源２からの音響信号の
特性を示す図である。この音響信号源２からの音響信号
は、図１４（１）の周波数特性で示されるように、全て
の周波数にわたって振幅が一定であり、すなわち利得が
一定である。またこの音響信号源２からの音響信号は、
図１４（２）に示されるように全ての周波数帯域にわた
って位相が零である。このような図１４に示される音響
特性を有する音響信号がＡ／Ｄ変換器３を経てチャネル
デバイダとしてのＩＩＲフィルタ４２，４３に与えられ
る。

【００４８】図１５は、チャネルデバイダであるＩＩＲ
フィルタ４２，４３の周波数特性を示す図である。高域
のためのＩＩＲフィルタ４２は、参照符５２で示される
ハイパスフィルタの特性を有する。低域のためのＩＩＲ
フィルタ４３は、参照符５３で示されるローパスフィル
タの特性を有する。これらのフィルタ４２，４３の遮断
周波数ｆｃは、たとえば５ｋＨｚであってもよい。メモ
リ４６には、フィルタ４２，４３によって周波数特性５
２，５３がそれぞれ達成されるように、利得調整回路ａ
０，ａ１，ａ２；ｂ１，ｂ２（前述の図１０参照）など
の利得が設定される。

【００４９】図１６は、チャネルデバイダとして働くＩ
ＩＲフィルタ４２，４３の位相特性を示す図である。Ｉ
ＩＲフィルタ４２が、前述の図１５の周波数特性５２を
有することによって、このＩＩＲフィルタ４２は、図１
６（１）に示される位相特性５４を有することになる。
またＩＩＲフィルタ４３が図１５の周波数特性５３を有
することによって、このＩＩＲフィルタ４３は、図１６
（２）で示される位相特性５５を有することになる。

【００５０】イコライザとして働くＦＩＲフィルタ４
４，４５は、ＩＩＲフィルタ４２，４３による図１６に
示される位相の乱れを補正し、かつ聴取者の好みの音質
を達成するように、周波数特性および位相特性が設定さ
れる。

【００５１】図１７は、イコライザとして働くＦＩＲフ
ィルタ４４，４５の周波数特性を示す図である。ＦＩＲ
フィルタ４４は、参照符５７で示される平坦な周波数特
性と、高域強調特性５８と高域減衰特性５９とを実現す
ることができる。ＦＩＲフィルタ４５は、平坦な周波数
特性６１と低域強調特性６２と低域減衰特性６３とを選
択して達成することができる。

【００５２】図１８は、ＦＩＲフィルタ４４，４５の位
相特性を示す図である。ＦＩＲフィルタ４４は、ＩＩＲ
フィルタ４２の図１６（１）に示される位相特性５４を
打ち消すようにした逆特性６４を有する。またＦＩＲフ
ィルタ４５は、ＩＩＲフィルタ４３の図１６（２）に示
される位相特性５５を打ち消すようにした図１６（２）
に示される逆特性６５を有する。

【００５３】メモリ４７には、ＦＩＲフィルタ４４が常
に図１６（１）の位相特性６４を有し、しかも周波数特
性５７，５８，５９を選択的に有することができるため
の第１データが、ストア領域５７ａ，５８ａ，５９ａに
それぞれストアされる。さらにＦＩＲフィルタ４５が図
１６（２）の位相特性６５を常に有し、しかも図１７の
周波数特性６１，６２，６３を選択的に有することがで
きるためのデータが、ストア領域６１ａ，６２ａ，６３
ａにそれぞれストアされる。入力手段１６によって聴取
者がＦＩＲフィルタ４４，４５の周波数特性５７，５
８，５９；６１，６２，６３を選択することによって、
メモリ４７の選択された特性に対応したストア領域５７
ａ，５８ａ，５９ａ；６１ａ，６２ａ，６３ａからのデ
ータがメモリ５０，５１にそれぞれ読出され、これによ
ってＦＩＲフィルタ４４，４５の各周波数特性５７，５
８，５９；６１，６２，６３が達成される。

【００５４】本発明の実施の他の形態では、チャネルデ
バイダとして働くＩＩＲフィルタ４２，４３の複数種類
の遮断周波数を選択可能とし、これらの各周波数特性に
対応して、ＦＩＲフィルタ４４，４５のためのメモリ４
７が準備されて設けられてもよい。こうしてチャネルデ
バイダとして用いられるＩＩＲフィルタ４２，４３は、
デジタル演算処理量が少ないという利点があり、このと
き前述の図１５に関連して述べたように周波数特性５
２，５３を設定することによって、図１６に示される位
相特性が自動的に決まってしまい、このような位相の乱
れを防ぐために、周波数特性と位相特性とを個別的に設
定することができるという利点を有するＦＩＲフィルタ
４４，４５を、イコライザまたは音質調整のために用い
る。

【００５５】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、デジタル信
号処理によって音響信号のイコライジング処理を行う場
合、ＦＩＲフィルタともう１つのフィルタとを併用し、
それぞれに役割をもたせることによって、効率よい音響
調整が可能になる。すなわちＦＩＲフィルタによって、
物理計測によって周波数特性および位相特性を含む音響
特性をたとえば平坦に直線状になるように正確に補正
し、スピーカおよび車室などの音響特性に応じて聴感補
正すべき音質調整を、前記もう１つのフィルタで行う。
こうしてデジタル演算処理量が少ないもう１つのフィル
タを用い、コストパフォーマンスが高いデジタル信号処
理を、聴取者の聴感に最適に正確に行うことができるよ
うになる。

【００５６】請求項２の本発明によれば、前記もう１つ
のフィルタは、ＩＩＲフィルタであり、これによってデ
ジタル演算処理量を低減することができ、ＦＩＲフィル
タによって聴感では補正の難しい音響特性を物理的に補
正し、ＩＩＲフィルタでは物理計測では識別が難しい音
質調整を行うことによって、効率よく音響特性の補正が
可能になる。

【００５７】請求項３の本発明によれば、ＦＩＲフィル
タによって増幅回路とスピーカと車室との周波数および
位相の各特性を打ち消して平坦な周波数特性を得るよう
にし、しかも周波数に拘わらず増幅回路とスピーカと車
室と音響信号の位相が乱れないようにすることが容易で
ある。

【００５８】請求項４，５の本発明によれば、ＦＩＲフ
ィルタを用いて直線位相特性を正確に、しかも容易に実
現し、常に安定なフィルタを実現することができ、また
鋭いカットオフ特性を得ることが容易であり、ＩＩＲフ
ィルタを用いてデジタル演算処理量の低減を図ることが
できる。

【００５９】請求項６の本発明によれば、チャネルデバ
イダとしてＩＩＲフィルタを用い、ＦＩＲフィルタに、
このチャネルデバイダとして用いるＩＩＲフィルタの位
相の逆特性をもたせて、システム全体として直線位相特
性を生かしながら、前述のようにＩＩＲフィルタをチャ
ネルデバイダとして用いて構成を簡素化することができ
る。

【００６０】請求項７の本発明によれば、第１メモリに
は、チャネルデバイダとしてのＩＩＲフィルタの周波数
特性を設定するための第１データがストアされ、このＩ
ＩＲフィルタの位相の乱れを打ち消すためであってかつ
希望する周波数特性を得るためのＦＩＲフィルタの第２
データが第２メモリにストアされ、これらの第１および
第２メモリからのストア内容に基づいてＩＩＲフィルタ
およびＦＩＲフィルタの音響特性を実現することができ
る。こうしてチャネルデバイダとイコライザとの合成し
た直線位相特性を得ることができ、しかもデジタル演算
処理量を、前述のようにＩＩＲフィルタを用いることに
よって、大幅に削減することができる。

【００６１】請求項８の本発明によれば、音質調整を行
うイコライザとして働くＦＩＲフィルタの周波数特性を
変化するための複数種類の第２データを、第２メモリに
ストアしておき、入力手段によってその複数種類の周波
数特性のうちの１つを選択し、これによって音響装置の
直線位相特性を保ちながら、聴取者の希望する音質の周
波数特性を得ることができる。

【００６２】請求項９の本発明によれば、複数種類の各
周波数特性毎に、入力手段から第３データを入力して補
正し、これによって、聴取者の希望する周波数特性をさ
らに正確に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】増幅回路８の周波数特性を示す図である。

【図３】スピーカ９の周波数特性を示す図である。

【図４】車室１０の周波数特性を示す図である。

【図５】聴取者１１の耳で聴取した頭部の伝達関数であ
る周波数特性を示す図である。

【図６】ＦＩＲフィルタ４とＩＩＲフィルタ５とを示す
電気回路図である

【図７】ＦＩＲフィルタ４の具体的な構成を示す電気回
路図である。

【図８】ＦＩＲフィルタ４の周波数特性２１を示す図で
ある。

【図９】ＦＩＲフィルタ４の位相特性２３を示す図であ
る。

【図１０】ＩＩＲフィルタ５の一部の基本的構成を示す
ブロック図である。

【図１１】ＩＩＲフィルタ５によって得られる周波数特
性２８〜３４，３４ａ，３５ａを示す図である。

【図１２】本発明の実施の一形態の音響装置４１のブロ
ック図である。

【図１３】ＩＩＲフィルタ４２，４３およびＦＩＲフィ
ルタ４４，４５に関連する構成を示すブロック図であ
る。

【図１４】音響源２からの音響信号の特性を示す図であ
る。

【図１５】チャネルデバイダであるＩＩＲフィルタ４
２，４３の周波数特性を示す図である。

【図１６】チャネルデバイダとして働くＩＩＲフィルタ
４２，４３の位相特性を示す図である。

【図１７】イコライザとして働くＦＩＲフィルタ４４，
４５の周波数特性を示す図である。

【図１８】ＦＩＲフィルタ４４，４５の位相特性を示す
図である。

【符号の説明】

１音響信号２音響信号源３Ａ／Ｄ変換器４，４４，４５ＦＩＲフィルタ５，４２，４３ＩＩＲフィルタ６処理回路７Ｄ／Ａ変換器８増幅回路９スピーカ１０車室１１聴取者１２，１４，４６，４７リードオンリメモリ１３，１５，４８，４９，５０，５１ランダムアクセ
スメモリ１６入力手段１８遅延回路１９，２６加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松井英樹兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号富士通テン株式会社内Ｆターム(参考） 5J030 AA02 AB03 AB04 AC01 AC09 AC10 AC16 AC20 AC21 AC22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音響信号を発生する音響信号源と、音響信号源からの音響信号を補正する補正装置と、補正装置の出力を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力によって駆動されるスピーカとを含み、補正装置は、有限インパルス応答フィルタと、その有限インパルス応答フィルタの後段または前段に縦
続接続されるもう１つのフィルタとを含み、有限インパルス応答フィルタは、少なくとも増幅回路と
スピーカとの周波数および位相の各特性を打消す特性を
有するように構成されることを特徴とする音響装置。
【請求項２】前記もう１つのフィルタは、無限インパ
ルス応答フィルタであることを特徴とする請求項１記載
の音響装置。
【請求項３】スピーカは、車両の車室内に設けられ、有限インパルス応答フィルタは、増幅回路とスピーカと
車室との周波数および位相の各特性を打消す特性を有す
るように構成されることを特徴とする請求項１または２
記載の音響装置。
【請求項４】有限インパルス応答フィルタは、予め定める遅延時間がそれぞれ設定され、縦続接続され
る複数ｎ段の遅延回路と、遅延回路の数ｎよりも１だけ多い複数（ｎ＋１）段の利
得調整回路であって、初段には有限インパルス応答フィ
ルタへの入力信号が与えられ、第２段〜最終段には、各
段に対応する遅延回路の出力がそれぞれ与えられる利得
調整回路と、各利得調整回路の出力を加算する加算器とを含むことを
特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記載の音響装
置。
【請求項５】無限インパルス応答フィルタは、無限インパルス応答フィルタへの入力信号が与えられる
加算器に、その加算器からの出力が与えられる利得調整
回路と遅延回路とを経た信号をフィードバックして与え
る構成を有することを特徴とする請求項１〜３のうちの
１つに記載の音響装置。
【請求項６】音響信号を発生する音響信号源と、音響信号源からの音響信号を複数の周波数帯域毎の各チ
ャネルに分割する各チャネル毎の無限インパルス応答フ
ィルタと、各無限インパルス応答フィルタの後段または前段にそれ
ぞれ縦続接続されて設けられ、無限インパルス応答フィ
ルタによる位相の変化を打消す特性を有する有限インパ
ルス応答フィルタと、無限インパルス応答フィルタまたは有限インパルス応答
フィルタのうちの後段の出力をそれぞれ増幅する増幅回
路と、各増幅回路からの出力によってそれぞれ駆動されるスピ
ーカとを含むことを特徴とする音響装置。
【請求項７】有限インパルス応答フィルタは、予め定める遅延時間がそれぞれ設定され、縦続接続され
る複数ｎ段の遅延回路と、遅延回路の数ｎよりも１だけ多い複数（ｎ＋１）段の利
得調整回路であって、初段には有限インパルス応答フィ
ルタへの入力信号が与えられ、第２段〜最終段には、各
段に対応する遅延回路の出力がそれぞれ与えられる利得
調整回路と、各利得調整回路の出力を加算する加算器とを含み、無限インパルス応答フィルタは、無限インパルス応答フィルタへの入力信号が与えられる
加算器に、その加算器からの出力が与えられる利得調整
回路と遅延回路とを経た信号をフィードバックして与え
る構成を有し、各無限インパルス応答フィルタの遮断周波数をそれぞれ
達成するための無限インパルス応答フィルタに含まれる
各利得調整回路の利得を表す第１データをストアする第
１メモリと、第１メモリの第１データによって設定された利得を有す
る利得調整回路を備えた各無限インパルス応答フィルタ
の位相の変化を打消すための有限インパルス応答フィル
タに含まれる各利得調整回路の利得を表す第２データを
ストアする第２メモリと、第１メモリにストアされた第１データによって無限イン
パルス応答フィルタの利得調整回路の利得を設定し、第
２メモリにストアされた第２データによって有限インパ
ルス応答フィルタの利得調整回路の利得を設定する制御
手段とを含むことを特徴とする請求項６記載の音響装
置。
【請求項８】第２データは、相互に異なる複数種類の
周波数特性毎に、第２メモリにストアされ、前記複数種類の周波数特性を選択する入力手段がさらに
備えられ、制御手段は、入力手段の出力に応答し、選択された周波
数特性に対応した第２データを第２メモリからそれぞれ
読出して有限インパルス応答フィルタの利得調整回路の
利得を設定することを特徴とする請求項７記載の音響装
置。
【請求項９】入力手段は、有限インパルス応答フィル
タの利得の周波数特性を補正して変化する第３データを
入力可能であり、制御手段は、第３データによって第２データを補正する
ことを特徴とする請求項８記載の音響装置。