JP2001028799A

JP2001028799A - 車載用音響再生装置

Info

Publication number: JP2001028799A
Application number: JP11263064A
Authority: JP
Inventors: Junichi Usui; 純一臼井; Tetsunori Itabashi; 徹徳板橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-01-30
Also published as: EP1052877A3; CA2307913A1; EP1052877B1; DE60036832T2; US6498856B1; KR20000077218A; CN1273192A; EP1052877A2; BR0002098A; CN1158899C; CA2307913C; KR100718478B1; DE60036832D1

Abstract

(57)【要約】【課題】カーオーディオにおいて、音像を搭乗者の前
方に再生する。【解決手段】左および右チャンネルの入力デジタルオ
ーディオ信号ＸL(Z)、ＸR(Z)を、ＹL(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹR(Z)・ＧLR(Z)＝ＸL(Z)・ＦLL(Z)
＋ＸR(Z)・ＦLR(Z) ＹR(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹL(Z)・ＧLR(Z)＝ＸR(Z)・ＦLL(Z)
＋ＸL(Z)・ＦLR(Z) ＦLL(Z) 〜ＧLR(Z) ：頭部伝達関数で示されるデジタルオーディオ信号ＹL(Z)、ＹR(Z)に変
換する補正フィルタ回路５４を設ける。この補正フィル
タ回路５４から出力される信号ＹL(Z)、ＹR(Z)をＤ／Ａ
変換するＤ／Ａコンバータ回路を設ける。このＤ／Ａコ
ンバータ回路から出力されるアナログオーディオ信号
を、左および右チャンネルのスピーカに供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車載用音響再生
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音響再生装置により音楽などを再生する
場合、再生される音像の理想の高さは、リスナの目の高
さであるといわれている。このため、スピーカは、一般
にリスナの目の高さに設置するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、車載用の音響
再生装置においては、スピーカをリスナ（車両の運転者
あるいは同乗者。すなわち、搭乗者）の目の高さに設置
することは困難であり、図９Ａに示すように、スピーカ
は車両の前部ドアの下方あるいは後部ドアの下方に
設置されていることが多い。したがって、再生音は下方
から聞こえてくることになり、音像はリスナの目よりも
下に定位してしまう。

【０００４】このような不具合を避けるため、図９Ａに
示すように、口径の小さな高域再生用のスピーカを、リ
スナの前方に設置する方法がある。しかし、この方法
では、高域と低域とで、音の出力される位置が異なるの
で、音が分離して聞こえてしまう。

【０００５】また、音は高域ほど吸収されやすい性質を
持つことが知られている。したがって、車室内の下方に
スピーカが設置されていると、高域は座席や内装により
吸収されてしまい、音響再生装置が出力している再生音
と、リスナに実際に聞こえる音響とが、異なってしま
う。

【０００６】さらに、以上のような状況に対応するに
は、車室内での伝達関数を実際に測定し、この伝達関数
にしたがって再生音の補正を行うことが有効であるが、
これには高性能なデジタル信号処理装置が必要になって
しまう。そして、そのようなデジタル信号処理装置はか
なり高価なので、民生用の音響再生装置に利用すること
は困難である。

【０００７】しかも、伝達関数にしたがって再生音の補
正を行うと、一般に高域が強調される傾向があり、音量
レベルを上げたときに、違和感を感じてしまう。

【０００８】この発明は、以上のような問題点を解決し
ようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、左および右チャンネルの入力デジタルオーディ
オ信号ＸL(Z)、ＸR(Z)を、ＹL(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹR(Z)・ＧLR(Z)＝ＸL(Z)・ＦLL(Z)
＋ＸR(Z)・ＦLR(Z) ＹR(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹL(Z)・ＧLR(Z)＝ＸR(Z)・ＦLL(Z)
＋ＸL(Z)・ＦLR(Z) ただし、ＦLL(Z) ：車室内のリスナの前方に位置する第１の左お
よび右チャンネルのスピーカから上記リスナの左耳およ
び右耳までの頭部伝達関数ＦLR(Z) ：上記第１の左および右チャンネルのスピーカ
から、上記リスナの右耳および左耳までの頭部伝達関数ＧLL(Z) ：上記リスナの前下方に位置する第２の左およ
び右チャンネルのスピーカから上記リスナの左耳および
右耳までの頭部伝達関数ＧLR(Z) ：上記第２の左および右チャンネルのスピーカ
から、上記リスナの右耳および左耳までの頭部伝達関数で示されるデジタルオーディオ信号ＹL(Z)、ＹR(Z)に変
換する補正フィルタ回路と、この補正フィルタ回路から
出力される上記出力デジタルオーディオ信号ＹL(Z)、Ｙ
R(Z)をＤ／Ａ変換するＤ／Ａコンバータ回路とを有し、
上記Ｄ／Ａコンバータ回路から出力されるアナログオー
ディオ信号を、上記第２の左および右チャンネルのスピ
ーカに供給するようにした車載用音響再生装置とするも
のである。したがって、リスナの前方に仮想スピーカが
配置されることになり、この仮想スピーカにより音場お
よび音像が再生される。

【００１０】

【発明の実施の形態】［車載用音響再生装置のアウトラ
イン］図１は、この発明による車載用の音響再生装置の
一形態を示す。すなわち、デジタルオーディオデータの
ソースとして、例えばＣＤあるいはＭＤのプレーヤ１が
設けられ、このプレーヤ１から出力されるデジタルオー
ディオデータが、入力セレクタ回路４に供給される。

【００１１】また、アナログオーディオ信号のソースと
して、例えばＦＭチューナ２が設けられ、このチューナ
２から出力されるアナログオーディオ信号がＡ／Ｄコン
バータ回路３に供給されてデジタルオーディオデータに
Ａ／Ｄ変換され、そのデジタルオーディオデータがセレ
クタ回路４に供給される。

【００１２】そして、セレクタ回路４において、これに
供給されたデジタルオーディオデータの１組が選択さ
れ、その選択されたデジタルオーディオデータが、デジ
タル補正回路５に供給されて所定の補正処理が実行され
る。このデジタル補正回路５の詳細については後述する
が、このデジタル補正回路５は、例えば図２に示すよう
に、３組の処理回路５１〜５３と、補正フィルタ回路５
４とを有してＤＳＰにより構成され、スピーカにより再
生された音像が目的とする位置にくるように、デジタル
オーディオデータを補正するものである。

【００１３】そして、この補正処理されたデジタルオー
ディオデータが、Ｄ／Ａコンバータ回路６に供給されて
アナログオーディオ信号にＤ／Ａ変換され、このオーデ
ィオ信号が音量調整用のアッテネータ回路７を通じ、さ
らに、出力アンプ８を通じて左および右チャンネルのス
ピーカ９Ｌ、９Ｒに供給される。

【００１４】この場合、スピーカ９Ｌ、９Ｒは、例えば
図９Ａのの位置に配置される（あるいはの位置に配
置することができる）。すなわち、前部座席のリスナが
対象であるとすれば、スピーカ９Ｌ、９Ｒは、車両の左
側および右側の前部ドアの下方にそれぞれ配置される。

【００１５】また、システム制御用としてマイクロコン
ピュータ１１が設けられ、操作キー１２を操作すると、
プレーヤ１、チューナ２、セレクタ回路４あるいはアッ
テネータ回路７が、そのキー操作に対応してマイクロコ
ンピュータ１１により制御され、ソースや音量などが変
更される。

【００１６】したがって、スピーカ９Ｌ、９Ｒからは、
ＣＤ、ＭＤあるいは放送などの再生音が出力される。ま
た、このとき、その再生音により形成される音像は、ス
ピーカ９Ｌ、９Ｒが図９Ａのの位置にあっても、デジ
タル補正回路５の補正処理により、リスナの例えば目の
高さに位置するようになる。

【００１７】［頭部伝達関数の測定方法］デジタル補正
回路５は、上記のように、音像がリスナの目の高さに位
置するように、デジタルオーディオデータを補正するも
のであるが、この補正は、スピーカからリスナの鼓膜ま
での聴覚特性も加味した伝達関数、すなわち、頭部伝達
関数（ＨＴＲＦ）を用いることにより実現する。

【００１８】この頭部伝達関数は、一般に、次のように
して測定することができる。すなわち、 (ア) スピーカと、人間の頭部の形をしたダミーヘッドと
を配置する。 (イ) そのスピーカに、テスト信号として、フーリエ変換
すると周波数軸で平坦になるインパルス信号を入力す
る。なお、このテスト信号は、タイムストレッチドパル
ス信号などのインパルス関数の性質を持つ信号でもよ
い。 (ウ) ダミーヘッドの人工耳におけるインパルス応答を測
定する。このインパルス応答が(ア) 項の位置関係にある
ときの頭部伝達関数である。

【００１９】したがって、図１および図２の装置におい
て頭部伝達関数を利用する場合には、 (A) 図９Ａに示すように、標準的な車両あるいは代表的
な車両の前部座席に人間の頭の形をしたダミーヘッドＤ
Ｍを配置する。 (B) 実際のスピーカ位置、例えばの位置にスピーカを
配置し、の位置にスピーカがあるときの頭部伝達関数
を求める。 (C) 理想の音場を実現したい位置、例えばの位置、す
なわち、ダッシュボードの上にスピーカを配置し、の
位置にスピーカがあるときの頭部伝達関数を求める。

【００２０】［音像位置の補正フィルタ回路（その
１）］上記のように、デジタル補正回路５により音像の
位置が補正されるが、図２のデジタル補正回路５におい
ては、その補正は補正フィルタ回路５４により実行され
る。

【００２１】この場合、補正フィルタ回路５４は、(B)
、(C) 項の頭部伝達関数をもとにしてデジタルオーデ
ィオデータを補正するものであり、このデータ補正によ
り、上述のように、前部座席のドア位置に取りつけら
れているスピーカ９Ｌ、９Ｒによる音像が、理想の位置
にあるスピーカによる音像の位置に補正される。

【００２２】まず、上記の(A) 〜(C) 項により測定して
解析した頭部伝達関数ＨＴＲＦが、図３にも示すよう
に、以下のとおりであったとする。

【００２３】ＦLL(Z) ：の位置の左チャンネルのスピーカから左耳までのＨＴＲＦＦLR(Z) ：〃右耳〃ＦRL(Z) ：の位置の右チャンネルのスピーカから左耳までのＨＴＲＦＦRR(Z) ：〃右耳〃ＧLL(Z) ：の位置の左チャンネルのスピーカから左耳までのＨＴＲＦＧLR(Z) ：〃右耳〃ＧRL(Z) ：の位置の右チャンネルのスピーカから左耳までのＨＴＲＦＧRR(Z) ：〃右耳〃ただし、上記のように、の位置とは、理想とする音場
あるいは音像を実現するスピーカの位置であり、の位
置とは、実際に設置されているスピーカ９Ｌあるいは９
Ｒの位置である。また、それぞれの頭部伝達関数は複素
数で表される。

【００２４】さらに、ＸL(Z)：左チャンネルの入力オーディオ信号（補正前のオーディオ信号）ＸR(Z)：右〃（〃）ＹL(Z)：左チャンネルの出力オーディオ信号（補正後のオーディオ信号）ＹR(Z)：右〃（〃）とする。

【００２５】そして、補正フィルタ回路５４におけるデ
ータの処理量を低減するため、上記の頭部伝達関数が
「左右対称」であり、すなわち、ＦLL(Z) ＝ＦRR(Z) ・・・ (1) ＦLR(Z) ＝ＦRL(Z) ・・・ (2) ＧLL(Z) ＝ＧRR(Z) ・・・ (3) ＧLR(Z) ＝ＧRL(Z) ・・・ (4) が成立すると仮定して補正フィルタ回路５４を構成す
る。

【００２６】このため、頭部伝達関数を測定するときの
ダミーヘッドＤＭの設置場所は車室内の前部座席の中
央、あるいは車室内の中央が望ましい。また、こうする
ことによって、座席ごとの補正差が少なくなり、どの座
席においても補正効果を見込むことができる。

【００２７】そして、(1) 〜(4) 式の仮定のもとで、
の位置のスピーカから音が出ているように補正するに
は、次の(5) 、(6) 式を満足させればよい。すなわち、ＹL(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹR(Z)・ＧLR(Z) ＝ＸL(Z)・ＦLL(Z) ＋ＸR(Z)・ＦLR(Z) ・・・ (5) ＹR(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹL(Z)・ＧLR(Z) ＝ＸR(Z)・ＦLL(Z) ＋ＸL(Z)・ＦLR(Z) ・・・ (6) ここで、Ｈp(Z)、Ｈm(Z)を、Ｈp(Z)＝（ＦLL(Z) ＋ＦLR(Z) ）／（ＧLL(Z) ＋ＧLR(Z) ）・・・ (7) Ｈm(Z)＝（ＦLL(Z) −ＦLR(Z) ）／（ＧLL(Z) −ＧLR(Z) ）・・・ (8) のように定義すると、ＹL(Z)、ＹR(Z)は、ＹL(Z)＝Ｈp(Z)・（ＸL(Z)＋ＸR(Z)）／２＋Ｈm(Z)・（ＸL(Z)−ＸR(Z)）／２・・・ (9) ＹR(Z)＝Ｈp(Z)・（ＸL(Z)＋ＸR(Z)）／２ −Ｈm(Z)・（ＸL(Z)−ＸR(Z)）／２・・・ (10) となる。

【００２８】また、ステレオの音楽信号の差成分は、ス
テレオ感、広がり感に強く影響していることが知られて
いる。そして、(9) 、(10)式の第２項は、ステレオ信号
の差成分である。したがって、この第２項のレベルを制
御すると、空間的な広がり感を制御できることになる。

【００２９】そこで、(9) 、(10)式の第２項に広がり感
を制御するためのパラメータとして、係数ｋを乗ずる
と、(9) 、(10)式は、ＹL(Z)＝Ｈp(Z)・（ＸL(Z)＋ＸR(Z)）／２＋ｋ・Ｈm(Z)・（ＸL(Z)−ＸR(Z)）／２・・・ (11) ＹR(Z)＝Ｈp(Z)・（ＸL(Z)＋ＸR(Z)）／２ −ｋ・Ｈm(Z)・（ＸL(Z)−ＸR(Z)）／２・・・ (12) となる。この(11)、(12)式においては、係数ｋを大きく
すると、第２項の差成分が強調され、したがって、再生
音場の広がり感が増強される。

【００３０】そして、(11)、(12)式によれば、補正フィ
ルタ回路５４は、特性が(7) 、(8)式により示される特
性のフィルタと、加算回路および減算回路と、レベル制
御回路とから構成できることになる。

【００３１】図２における補正フィルタ回路５４は、そ
のような考えにより構成されているもので、処理回路５
３からのデジタルオーディオデータが、補正フィルタ回
路５４の入力信号ＸL(Z)、ＸR(Z)となり、その出力信号
が信号ＹL(Z)、ＹR(Z)となる。

【００３２】すなわち、入力信号ＸL(Z)、ＸR(Z)が減算
回路５４１Ａおよび加算回路５４１Ｂに供給されて差信
号および和信号が形成され、その差信号がレベル制御回
路５４１Ｃに供給されて(11)、(12)式における係数ｋに
対応するレベル制御が行われてからフィルタ回路５４２
Ｍに供給され、和信号がフィルタ回路５４２Ｐに供給さ
れる。このフィルタ回路５４２Ｍ、５４２Ｐは、ＦＩＲ
フィルタにより構成され、(8) 、(7) 式に示す伝達特性
を有するものである。

【００３３】そして、これらフィルタ回路５４２Ｍ、５
４２Ｐの出力信号が、加算回路５４３Ａおよび減算回路
５４３Ｂに所定の比率で供給されて出力信号ＹL(Z)、Ｙ
R(Z)が形成され、この信号ＹL(Z)、ＹR(Z)が次段のＤ／
Ａコンバータ回路６に供給される。

【００３４】したがって、スピーカ９Ｌ、９Ｒが前部座
席のドア位置に取りつけられていても、理想の位置
にスピーカ９Ｌ、９Ｒが配置されているときと同等の音
像を再現することができる。さらに、マイクロコンピュ
ータ１１を通じてレベル制御回路５４１Ｃにおいて係数
ｋを制御することにより、広がり感を強調することもで
きる。

【００３５】［補正フィルタ回路５４の簡略化］図４
は、インパルス応答の測定例を示すもので、この図は、
車両の前部座席の左側のドア位置に配置したスピーカ
から前部座席の中央に配置したダミーヘッドＤＭの左耳
までのインパルス応答の測定結果である。

【００３６】そして、この測定結果からも明かなよう
に、インパルス応答には、大きなピークやディップを生
じている。そして、これらのピークやディップを、この
まま補正フィルタ回路５４に使用すると、フィルタ回路
５４２Ｍ、５４２Ｐの次数が多くなってしまい、大規模
な処理が必要になってしまう。

【００３７】そこで、以下においては、フィルタ回路５
４２Ｍ、５４２Ｐを簡略化して補正フィルタ回路５４を
簡略化する方法について説明する。

【００３８】(a) 周波数軸上での平均化例えば図４の測定結果において、周波数軸上での振幅平
均を取ることにより、急峻なピークやティップを削り、
インパルス応答の全体の傾向を利用する。例えば、図４
の測定結果であれば、その振幅を平均化することによ
り、図５の曲線Ａ、Ｂの特性を得、この曲線Ａ、Ｂの特
性にしたがってフィルタ回路５４２Ｍ、５４２Ｐを構成
する。

【００３９】(b) データの平坦化図６および図７は、インパルス応答の別の測定例であ
り、図６は、車両の前部座席の左側のドア位置に配置
したスピーカから前部の左側座席に配置したダミーヘッ
ドＤＭの左耳までのインパルス応答の測定結果、図７
は、車両の前部座席の左側のドア位置に配置したスピ
ーカから前部の右側座席に配置したダミーヘッドＤＭの
左耳までのインパルス応答の測定結果である。

【００４０】そして、これらの測定結果および図４の測
定結果などからも明かなように、一般に、１ｋHz以下の
周波数帯域では、車室内の測定個所に応じて振幅特性が
大きく異なる傾向がある。これは、車室内が閉鎖空間で
あり、車室内の共振（定在波）の影響によるものであ
る。したがって、このような低域成分を補正すること
は、聴取位置を限定することになる。また、低域成分を
補正するには、フィルタの次数を十分大きくしなければ
ならない。

【００４１】そこで、１ｋHz以下の周波数帯域について
は、補正は行わないことにする。すなわち、図５におい
て、直線Ｃにより示すように、１ｋHz以下の振幅は、そ
の平均レベルで応答を平坦化する。そして、この直線Ｃ
および曲線Ｂの特性にしたがってフィルタ回路５４２
Ｍ、５４２Ｐを構成する。

【００４２】(c) 最小位相化フィルタの次数を削減する方法として、最小位相化と呼
ばれる手法がある。

【００４３】そこで、(7) 、(8) 式の計算を行うとき、
分子および分母の計算ごとに最小位相化を行ってから除
算を行い、フィルタ回路５４２Ｍ、５４２Ｐの次数を削
滅する。

【００４４】また、(7) 、(8) 式の計算を行うとき、分
子／分母の除算を行った結果に対して最小位相化を行う
と、さらにフィルタ回路５４２Ｍ、５４２Ｐの次数を削
減することができる。

【００４５】ただし、実験によれば、分子および分母の
計算ごとに最小位相化を行ってから除算を行うほうが、
分子／分母の除算を行った結果に最小位相化を行うより
も、音像の補正結果が良好であった。

【００４６】以上の(a) 〜(c) 項を実施することによ
り、フィルタ回路５４２Ｍ、５４２Ｐの次数を削減する
ことができ、その結果、補正フィルタ回路５４を簡略化
することができる。

【００４７】［低域成分の補正について］上述した音像
位置の補正を行うと、一般に高域レベルが上昇する傾向
がある。そこで、図２のデジタル補正回路５には、低域
補正回路５１が設けられ、出力音のバランス補正が行わ
れる。

【００４８】すなわち、この低域補正回路５１は、帯域
増強フィルタ５１Ｌ、５１Ｒにより構成され、これらフ
ィルタ５１Ｌ、５１Ｒが、デジタルオーディオデータ
（信号ＸL(Z)、ＸR(Z)）の信号ラインにそれぞれ挿入さ
れる。

【００４９】なお、フィルタ５１Ｌ、５１Ｒの特性は、
例えば、中心周波数：20Hz〜120Hz 中心周波数における周波数特性（信号レベル）のブース
ト量：２dB〜18dB 中心周波数におけるＱ：１〜３とされる。

【００５０】［車室内の共振（定在波）の影響の低減に
ついて］車室内部は複雑な形状をした密閉空間である。
そして、密閉空間では、スピーカから出力される音に共
鳴して定在波のたつ「車室内共振現象」が起こる。

【００５１】調査したところによると、車室内共振現象
の影響が最も顕著に現れる周波数は、一般的に800Hz 以
下の周波数帯域であった。したがって、100Hz 〜800Hz
の帯域の音の出力レベルを低下させれば、音楽信号の質
感にあまり影響を与えずに「こもり感」を減少させるこ
とができる。

【００５２】そこで、図２のデジタル補正回路５には、
共振低減回路５２が設けられ、共振が低減される。すな
わち、この共振低減回路５２は、帯域減衰フィルタ５２
Ｌ、５２Ｒにより構成され、これらフィルタ５２Ｌ、５
２Ｒが、デジタルオーディオデータ（信号ＸL(Z)、ＸR
(Z)）の信号ラインにそれぞれ挿入される。

【００５３】そして、このとき、フィルタ５２Ｌ、５２
Ｒの特性は、例えば、中心周波数：150Hz 〜600Hz 中心周波数における周波数特性（信号レベル）の減衰
量：３dB〜６dB 中心周波数にいけるＱ：２〜４とされる。

【００５４】［音量調節に連動した効果の調節につい
て］上述した音像位置の補正を行うと、高域レベルの高
くなる傾向があることはすでに述べたが、その結果、音
量を大きくしたとき、高域の音が耳につくという問題を
生じてしまう。

【００５５】このため、図２のデジタル補正回路５に
は、補正量調整回路５３が設けられ、大音量時の高域が
抑えられる。すなわち、この補正量調整回路５３は、高
域減衰フィルタ（シェルビングフィルタ）５３Ｌ、５３
Ｒにより構成され、これらフィルタ５３Ｌ、５３Ｒが、
デジタルオーディオデータ（信号ＸL(Z)、ＸR(Z)）の信
号ラインにそれぞれ挿入される。

【００５６】なお、フィルタ５３Ｌ、５３Ｒの特性は、
例えば、次数：１次ターンオーバー周波数：１ｋHz〜10ｋHz 高域における周波数特性（信号レベル）の減衰量：０dB
〜20dB とされる。

【００５７】そして、キー１２のうちの音量調整用のキ
ーを操作すると、マイクロコンピュータ１１により、ア
ッテネータ回路７の減衰量が制御されて再生音の音量が
調整されるが、このとき、音量を大きくするほど、フィ
ルタ５３Ｌ、５３Ｒにおける高域の減衰量が大きくなる
ように、フィルタ５３Ｌ、５３Ｒにおける高域の減衰量
が、マイクロコンピュータ１１により同時に制御され
る。

【００５８】したがって、いかなる音量においても適切
な再生を行うことができるとともに、その制御も容易に
行うことができる。

【００５９】［広がり感の制御について］上述のよう
に、音楽信号の左および右チャンネルの差成分が、再生
音のステレオ感、広がり感に強く影響しているので、図
２のデジタル補正回路５には、レベル制御回路５４１Ｃ
が設けられている。

【００６０】すなわち、このレベル制御回路５４１Ｃ
は、減算回路５４１Ａからフィルタ回路５４２Ｍに供給
される差成分のレベルを、マイクロコンピュータ１１か
らの指示にしたがって、係数ｋに対応して制御するもの
である。したがって、再生音の空間的な広がり感を強調
することができる。

【００６１】ただし、一般に差成分のレベルを大きして
広がり感を強調すると、音量レベルが大きくなったよう
に聞こえる。そこで、図１における再生装置において
は、レベル制御回路５４１Ｃにより差成分のレベルが制
御されるとき、同時に、音量調整用のアッテネータ回路
７においてオーディオ信号のレベルが補正され、再生音
の音量が補正される。

【００６２】したがって、図１の再生装置によれば、音
像の位置が目の高さに補正されるとともに、広がり感の
ある音場が再現されることになる。

【００６３】以上のようにして、図１（および図２）の
車載用の音響再生装置によれば、本来ならば取り付けが
不可能な場所に仮想スピーカを配置し、この仮想スピー
カから再生音が出力されているように知覚させることが
できるので、理想的な車室内音場および音像を作り出す
ことができる。

【００６４】したがって、音像が下方に定位してしまう
ことを防ぎ、音像を理想とされる目の高さで定位させる
ことがでる。また、小さな高域再生用のスピーカを上方
に設置されているときに生じる不具合、すなわち、音が
分離して聞こえるという不具合を解消することができ、
一つのスピーカから音が出ているように知覚させること
ができる。

【００６５】さらに、差成分のレベルを制御することに
より、音場の空間的な広がり感を補正することができ
る。また、音量レベルに応じて最適な補正を行うことが
できる。さらに、補正フィルタ回路５を簡略化すること
ができ、処理能力の少ないＤＳＰであっても、所期の目
的を達成することができる。さらに、伝達関数の測定さ
え行えば、任意の形状の車種においても、最適な補正を
行うことができる。

【００６６】また、複数の伝達関数の平均を取ることに
より、複数の車種でも効果的な補正フィルタ回路を作成
することができ、したがって、車種を限定しない補正フ
ィルタ回路として普及を図ることもできる。

【００６７】さらに、低域成分は前部座席および後部座
席のどちらのスピーカからも増強して出力される。一般
に、後部座席側のスピーカのほうが口径が大きい場合が
多いので、低域の出力に関して車室内のスピーカの性能
を十分に引き出すことができる。

【００６８】［音像位置の補正フィルタ回路（その
２）］一般にステレオ再生用の左右のスピーカはリスナ
から見て左右対称の位置に配置することが理想とされ、
そのスピーカにより再現される音像はリスナの前方に定
位することが理想とされている。

【００６９】ところが、車載用の音響再生装置において
は、図９Ａにより説明したように、スピーカは、前席に
ついては前部ドアの下方に配置され、後席については
後部ドアの下方、あるいは図９Ｂに示すように、リヤ
トレイの位置に配置されることが多い。

【００７０】このため、例えば、前方右側の座席の搭乗
者には、前方右側に配置されているスピーカから出力さ
れる再生音が最初に到達し、その後、他のスピーカから
出力される再生音がそれぞれ遅れて到達することにな
る。したがって、その搭乗者は、位相のずれた再生音を
聞くことになり、明確な定位感を得ることができなくな
ってしまう。

【００７１】そこで、それぞれのスピーカに供給される
オーディオ信号の位相を遅延回路により補正し、それぞ
れのスピーカから出力される再生音が搭乗者に同相で到
達するようにした方法が考えられている。しかし、この
方法の場合でも、前部座席の搭乗者が知覚する音像は、
後部の位置あるいはのスピーカから出力される再生
音の高域成分により、定位が後方に引っ張られてしま
い、その結果、明確な前方定位が得られなくなってしま
う。

【００７２】また、後方あるいはに配置したスピー
カの出力を小さくすると、前方定位感にとって有効であ
るが、そのようにすると、全体の音圧レベルが低下して
しまう。

【００７３】このため、図８に示すデジタル補正回路５
においては、再生される音像の高さを、搭乗者の目の高
さに補正する処理は省略して構成を簡略化するととも
に、搭乗者の着席位置における音響特性を改善するよう
にした場合である。

【００７４】すなわち、図８に示すデジタル補正回路５
においては、セレクタ回路４により選択されたデジタル
オーディオデータが、遅延回路５７Ｌ、５７Ｒに供給さ
れて所定の時間だけ遅延され、この遅延後のデジタルオ
ーディオデータがＤ／Ａコンバータ回路６に供給されて
アナログオーディオ信号にＤ／Ａ変換される。そして、
このオーディオ信号が音量調整用のアッテネータ回路７
を通じ、さらに、出力アンプ８を通じて左および右チャ
ンネルのスピーカ９Ｌ、９Ｒに供給される。なお、スピ
ーカ９Ｌ、９Ｒは、例えば図９Ａ、Ｂのの位置に配置
される。

【００７５】さらに、セレクタ回路４により選択された
デジタルオーディオデータが、高域減衰フィルタ（シェ
ルビングフィルタ）５６Ｌ、５６Ｒに供給される。この
フィルタ５６Ｌ、５６Ｒは、上記のように音像を後方に
引っ張ってしまう高域成分を減衰させるためのものであ
り、その特性は、例えば、次数：１次ターンオーバー周波数：１ｋHz〜10ｋHz 高域における周波数特性（信号レベル）の減衰量：２dB
〜10dB とされる。

【００７６】そして、このフィルタ５６ＬＢ、５６ＲＢ
から出力されるデジタルオーディオデータが、遅延回路
５７ＬＢ、５７ＲＢに供給されて所定の時間だけ遅延さ
れ、この遅延後のデジタルオーディオデータが、さらに
遅延回路５８Ｌ、５８Ｒを通じてＤ／Ａコンバータ回路
６Ｂに供給されてアナログオーディオ信号にＤ／Ａ変換
される。そして、このオーディオ信号が音量調整用のア
ッテネータ回路７Ｂを通じ、さらに、出力アンプ８Ｂを
通じて左および右チャンネルのスピーカ９ＬＢ、９ＲＢ
に供給される。なお、スピーカ９ＬＢ、９ＲＢは、例え
ば図９Ａのの位置あるいは図９Ｂのの位置に配置さ
れる。

【００７７】この場合、フィルタ５６Ｌ、５６Ｒは、上
記のように音像を後方に引っ張ってしまう高域成分は減
衰させるが、音像定位にあまり関係しない低域成分はそ
のまま出力するものである。また、遅延回路５７Ｌ、５
７Ｒ、５７ＬＢ、５７ＲＢは、搭乗者の着座位置に応じ
てスピーカ９Ｌ、９Ｒ、９ＬＢ、９ＲＢから出力される
再生音の位相を調整するためのものである。

【００７８】このため、操作キー１２のうちの着座位置
を入力するキーを操作すると、その操作に対応してマイ
クロコンピュータ１１により、フィルタ５６Ｌ、５６Ｒ
における高域の減衰量および遅延回路５７Ｌ、５７Ｒ、
５７ＬＢ、５７ＲＢの遅延時間が制御される。

【００７９】また、遅延回路５８ＬＢ、５８ＲＢは、前
席に着座している搭乗者に対して、前部のスピーカ９
Ｌ、９Ｒから出力される再生音を、後部のスピーカ９Ｌ
Ｂ、９ＲＢから出力される再生音に比べて、相対的に10
ｍ秒〜20ｍ秒だけ早く到達させるためのものである。

【００８０】このような構成によれば、遅延回路５７Ｌ
〜５７ＲＢにより、スピーカ９Ｌ、９Ｒ、９ＬＢ、９Ｒ
Ｂから出力された再生音が搭乗者に達するときの位相を
合わせることができ、したがって、音像の定位を明確に
することができる。

【００８１】また、フィルタ５６ＬＢ、５６ＲＢによ
り、後部のスピーカ９ＬＢ、９ＲＢから出力される再生
音の高域成分が減衰するので、前部座席の搭乗者が知覚
する音像の位置が後方に引っ張られることがなくなり、
この点からも明確な定位を得ることができる。

【００８２】さらに、人間の聴感には、先行音効果（ハ
ース効果）、すなわち、10ｍ秒〜20ｍ秒程度の時間だけ
先に到達した音が強調されて知覚されるという性質があ
るが、遅延回路５８ＬＢ、５８ＲＢにより、前方のスピ
ーカ９Ｌ、９Ｒから出力される再生音が、後方のスピー
カ９ＬＢ、９ＲＢから出力される再生音に対して、相対
的に10ｍ秒〜20ｍ秒先行するので、前方のスピーカ９
Ｌ、９Ｒから出力される再生音が強調され、全体の音量
を低下させることなく、音像を前方に定位させることが
できる。

【００８３】また、スピーカ９ＬＢ、９ＲＢからは、音
像の定位にあまり影響を与えない低域が出力されるの
で、全体の音圧レベルの低下することがなく、あるいは
低域の音の厚みがなくなることもない。また、車載用の
オーディオシステムにおいては、一般に後方のスピーカ
が前方のスピーカに比べて口径が大きいので、低域の出
力についてはスピーカ９ＬＢ、９ＲＢの性能を十分に引
き出すことができる。

【００８４】さらに、先行音効果のため、前方のスピー
カ９Ｌ、９Ｒから出力される再生音が強調されて知覚さ
れるので、ＤＳＰの都合などによりグラフィックイコラ
イザ処理などの信号処理を、前方のスピーカ９Ｌ、９Ｒ
に供給されるオーディオ信号の信号ラインにしか設定で
きない場合でも、その効果が車室内全体に有効になるよ
うに作用する。

【００８５】［その他］上述においては、(a) 〜(c) 項
により補正フィルタ５４２Ｍ、５４２Ｐの設計手順を示
したが、(a) 〜(c) 項の対象および順序は、上述の場合
に限定されるものではない。また、ダッシュボードなど
に高域専用のスピーカを配置する場合には、そのスピー
カに供給されるオーディオ信号を、高域減衰フィルタ５
３Ｌ、５３Ｒと同様の高域減衰フィルタにより同様に処
理すれば、効果的である。

【００８６】また、図２の補正回路５と、図８の補正回
路５とを組み合わせることもできる。さらに、図８の補
正回路５において、遅延回路５７ＬＢ、５７ＲＢと、遅
延回路５８ＬＢ、５８ＲＢとをそれぞれ一体とすること
ができる。

【００８７】さらに、上述においては、搭乗者の着座位
置を操作キー１２により入力するとしたが、車室内に設
けた赤外線センサや座席に設けた圧力センサなどによ
り、搭乗者の着座位置を検出し、その検出出力にしたが
ってマイクロコンピュータ１１によりフィルタ５６Ｌ
Ｂ、５６ＲＢおよび遅延回路５７Ｌ〜５７ＲＢを着座位
置に対応した特性に制御することもできる。

【００８８】

【発明の効果】この発明によれば、スピーカの取り付け
位置が制限されていても、音像を理想とされる目の高さ
で定位させることがでる。また、補正フィルタ回路を簡
略することができ、処理能力の少ないＤＳＰであって
も、所期の目的を達成することができる。さらに、伝達
関数の測定さえ行えば、任意の形状の車種においても、
最適な補正を行うことができる。

【００８９】また、複数の伝達関数の平均を取ることに
より、複数の車種でも効果的な補正フィルタ回路を作成
することができ、したがって、車種を限定しない補正フ
ィルタ回路として普及を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す系統図である。

【図２】この発明の一形態を示す系統図である。

【図３】この発明を説明するための平面図である。

【図４】この発明を説明するための特性図である。

【図５】この発明を説明するための特性図である。

【図６】この発明を説明するための特性図である。

【図７】この発明を説明するための特性図である。

【図８】この発明の一形態を示す系統図である。

【図９】車室内の音場を説明するための特性図である。

【符号の説明】

１…ＣＤあるいはＭＤのプレーヤ、２…ＦＭチューナ、
３…Ａ／Ｄコンバータ回路、４…セレクタ、５…デジタ
ル補正回路、６…Ｄ／Ａコンバータ回路、７…音量調整
用のアッテネータ回路、８…出力アンプ、９Ｌ、９Ｒ、
９ＬＢ、９ＲＢ…スピーカ、１１…マイクロコンピュー
タ、１２…操作キー、５１…低域補正回路、５１Ｌ、５
１Ｒ…帯域増強フィルタ、５２…共振低減回路、５２
Ｌ、５２Ｒ…帯域減衰フィルタ、５３…補正量調整回
路、５３Ｌ、５３Ｒ…高域減衰フィルタ、５４…補正フ
ィルタ回路、５６ＬＢ、５６ＲＢ…高域減衰フィルタ、
５７Ｌ、５７Ｒ、５７ＬＢ、５７ＲＢ、５８ＬＢ、５８
ＲＢ…遅延回路、５４１Ａ…減算回路、５４１Ｂ…加算
回路、５４１Ｃ…レベル制御回路、５４２Ｍ、５４２Ｐ
…フィルタ回路、５４３Ａ…加算回路、５４３Ｂ…減算
回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左および右チャンネルの入力デジタルオー
ディオ信号ＸL(Z)、ＸR(Z)を、ＹL(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹR(Z)・ＧLR(Z)＝ＸL(Z)・ＦLL(Z)
＋ＸR(Z)・ＦLR(Z) ＹR(Z)・ＧLL(Z) ＋ＹL(Z)・ＧLR(Z)＝ＸR(Z)・ＦLL(Z)
＋ＸL(Z)・ＦLR(Z) ただし、ＦLL(Z) ：車室内のリスナの前方に位置する第１の左お
よび右チャンネルのスピーカから上記リスナの左耳およ
び右耳までの頭部伝達関数ＦLR(Z) ：上記第１の左および右チャンネルのスピーカ
から、上記リスナの右耳および左耳までの頭部伝達関数ＧLL(Z) ：上記リスナの前下方に位置する第２の左およ
び右チャンネルのスピーカから上記リスナの左耳および
右耳までの頭部伝達関数ＧLR(Z) ：上記第２の左および右チャンネルのスピーカ
から、上記リスナの右耳および左耳までの頭部伝達関数で示されるデジタルオーディオ信号ＹL(Z)、ＹR(Z)に変
換する補正フィルタ回路と、この補正フィルタ回路から出力される上記出力デジタル
オーディオ信号ＹL(Z)、ＹR(Z)をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ
コンバータ回路とを有し、上記Ｄ／Ａコンバータ回路から出力されるアナログオー
ディオ信号を、上記第２の左および右チャンネルのスピ
ーカに供給するようにした車載用音響再生装置。
【請求項２】請求項１に記載の車載用音響再生装置にお
いて、Ｈp(Z)＝（ＦLL(Z) ＋ＦLR(Z) ）／（ＧLL(Z) ＋ＧLR
(Z) ）Ｈm(Z)＝（ＦLL(Z) −ＦLR(Z) ）／（ＧLL(Z) −ＧLR
(Z) ）とするとき、上記補正フィルタ回路は、上記入力デジタルオーディオ信号ＸL(Z)、ＸR(Z)を減算
する減算回路および加算する加算回路と、上記Ｈm(Z)、Ｈp(Z)の伝達特性を有する第１および第２
デジタルフィルタと、これら第１および第２のデジタル
フィルタの各出力信号を加算する別の加算回路および減
算する別の減算回路とを有し、上記減算回路および加算回路からの差信号および和信号
が上記第１および第２のデジタルフィルタに供給され、上記別の加算回路および上記別の減算回路の出力信号が
上記Ｄ／Ａコンバータ回路に供給されるようにした車載
用音響再生装置。
【請求項３】請求項２に記載の車載用音響再生装置にお
いて、上記補正フィルタ回路の前段に高域減衰フィルタを有
し、この高域減衰フィルタの高域における減衰量を、音量制
御に対応して大きくするようにした車載用音響再生装
置。
【請求項４】請求項３に記載の車載用音響再生装置にお
いて、上記補正フィルタ回路の前段に、 20Hz〜200Hz を中心周波数とする帯域増強フィルタと、 150Hz 〜600Hz を中心周波数とする帯域減衰フィルタと
を設けるようにした車載用音響再生装置。
【請求項５】請求項４に記載の車載用音響再生装置にお
いて、レベル制御回路を有し、このレベル制御回路により上記減算回路から上記第１の
デジタルフィルタに供給される差信号のレベルを制御す
るようにした車載用音響再生装置。
【請求項６】左および右チャンネルのデジタルオーディ
オ信号が供給される第１の信号ラインと、上記左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号が
供給される第２の信号ラインと、上記第１の信号ラインに設けられ、この信号ラインを通
じる左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号に
所定の時間遅延を与える第１および第２の遅延回路と、上記第２の信号ラインに設けられ、この信号ラインを通
じる左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号に
所定の時間遅延を与える第３および第４の遅延回路と、上記第２の信号ラインに設けられ、この信号ラインを通
じる左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号の
高域を減衰させる高域減衰フィルタと、上記第２の信号ラインに設けられ、この信号ラインを通
じる左および右チャンネルのデジタルオーディオ信号に
先行音効果に対応する時間遅延を与える第５および第６
の遅延回路と、上記第１の信号ラインから出力される左および右チャン
ネルのデジタルオーディオ信号をＤ／Ａ変換する第１の
Ｄ／Ａコンバータ回路と、上記第２の信号ラインから出力される左および右チャン
ネルのデジタルオーディオ信号をＤ／Ａ変換する第２の
Ｄ／Ａコンバータ回路とを有し、上記第１のＤ／Ａコンバータ回路から出力されるアナロ
グオーディオ信号を、車室内の左右前方に配置されたス
ピーカに供給し、かつ、上記第２のＤ／Ａコンバータ回路から出力されるアナロ
グオーディオ信号を、上記車室内の左右後方に配置され
たスピーカに供給して音響再生を行うとともに、上記第１〜第４の遅延回路の遅延時間を、上記左右前方
に配置されたスピーカおよび上記左右後方に配置された
スピーカと、リスナとの位置関係に対応して制御するよ
うにした車載用音響再生装置。
【請求項７】請求項６に記載の車載用音響再生装置にお
いて、上記第１〜第４の遅延回路と、上記高域減衰フィルタ
と、上記第５および第６の遅延回路とをＤＳＰにより構
成するようにした車載用音響再生装置。