JP2003324788A - オーディオシステムの自動等化 - Google Patents
オーディオシステムの自動等化Info
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Abstract
ス、および当該プロセスを実施する装置を提供する。 【解決手段】 オーディオシステムは、複数のスピーカ
から発せられる音波を受信するマイクロホンユニット
と、周波数応答測定信号を供給する音響測定回路と、ス
ピーカユニットを表す特性データ信号を格納し、さらに
上記周波数応答測定信号を格納するメモリと、上記周波
数応答測定信号に応じて、かつ複数のスピーカユニット
を表す上記特性データ信号に応じて等化パターン信号を
供給する等化計算回路とを備える。また、自動等化シス
テムは、マイクロホンを含み、複数の場所での応答を表
す周波数信号を供給する音響測定回路と、上記複数の場
所での周波数応答を表す上記信号を格納するメモリと、
周波数応答を表す上記信号に応じて等化パターン信号を
供給する等化計算回路とを備える。
Description
ム用の等化システムに関し、特に、オーディオシステム
用の自動等化システムに関する。
は、オーディオシステム用の改良された等化システムを
提供することである。
ィオシステムは、オーディオ信号源と、当該オーディオ
信号源に結合され、上記オーディオ信号を処理して処理
されたオーディオ信号を生成する信号処理回路と、当該
信号処理回路に結合され、部屋に配置(分散配置)され
るように構成および配列され、上記処理されたオーディ
オ信号に応答して音波を放射する複数のスピーカユニッ
トと、当該音波を受信し、当該音波を電気信号に変換す
るマイクロホンユニットと、変換された音波を受信して
周波数応答信号を供給する音響測定回路と、当該音響測
定回路に結合され、上記スピーカユニットの特性を示す
スピーカ信号を格納し、さらに上記周波数応答信号を格
納するメモリと、当該メモリに結合され、格納されたス
ピーカ信号および周波数応答信号に応答して等化パター
ン信号を供給する等化決定回路とを備える。
ステムは、オーディオ信号源と、当該オーディオ信号源
に結合され、上記オーディオ信号を処理して処理された
オーディオ信号を生成する信号処理回路と、当該信号処
理回路に結合され、部屋に配置されるように構成および
配列され、上記処理されたオーディオ信号に応答して音
波を放射する複数のスピーカユニットと、マイクロホン
を含み、上記音波を受信して複数の位置で周波数応答を
測定する音響測定回路と、当該音響測定回路に結合さ
れ、上記複数の位置での周波数応答を表す周波数応答信
号を格納するメモリと、格納された上記周波数応答信号
に応答して上記部屋の音響特性に関連した等化を供給す
る等化回路とを備える。
ステムは、オーディオ信号源と、当該オーディオ信号源
に結合され、上記オーディオ信号を処理して処理された
オーディオ信号を生成する信号処理回路と、当該信号処
理回路に結合され、部屋に配置(分散配置)されるよう
に構成および配列され、上記処理されたオーディオ信号
に応答して音波を放射する複数のスピーカユニットとを
備える。上記オーディオシステムの等化システムは、マ
イクロホンを含み、上記音波を受信し変換して複数の位
置での周波数応答を表す周波数応答信号を供給する音響
測定回路と、当該音響測定回路に結合され、上記周波数
応答信号を格納するメモリと、上記周波数応答信号に応
答して上記部屋の音響特性に関連した等化を供給する等
化回路とを備える。
ステムは、デジタル符号化した情報信号を格納する記憶
媒体と、当該記憶媒体に結合され、オーディオ信号を生
成する信号処理回路と、当該信号処理回路に結合され、
部屋に配置(分散配置)されるように構成および配列さ
れ、上記オーディオ信号に応答して音波を放射する複数
のスピーカユニットと、上記音波を受信し、当該音波を
電気信号に変換するマイクロホンユニットと、上記記憶
媒体および上記マイクロホンと電子的に結合され、上記
電気信号に応答して等化パターンを発生するマイクロプ
ロセッサとを備える。
ロホンと、スピーカユニットとを備えるオーディオシス
テムにおける等化パターンの生成プロセスは、上記オー
ディオシステムにより上記マイクロホンをテストするこ
とであって、それによって、当該マイクロホンがある周
波数範囲で機能するかを判定するテストを行うことと、
上記マイクロホンが上記周波数範囲で機能しない場合、
メッセージをユーザに対して生成することとを含む。
境)雑音レベルを有する聴取領域において動作するオー
ディオシステムにおける等化パターンの生成プロセス
は、音(音響)をある振幅で上記聴取領域に放射するこ
とと、上記オーディオシステムにより上記聴取領域にお
ける信号対雑音比を測定することと、当該信号対雑音比
がある閾値比以下である場合、当該信号対雑音比を増加
させることとを含む。
およびマイクロホンを有するオーディオシステムにおけ
る等化パターンの生成プロセスは、上記スピーカ装置に
より音波を放射することと、上記マイクロホンにより上
記音波を受信することと、受信した上記音波の振幅を測
定して、当該振幅が所定の振幅範囲内であるかを判定
し、上記振幅が上記所定の振幅範囲内でない場合、当該
振幅が当該所定の範囲内となるように当該振幅を変更す
ることとを含む。
およびマイクロホンを有し、ある聴取空間において動作
するオーディオシステムの等化パターン生成プロセス
は、上記マイクロホンを第1の位置に位置付けすること
と、上記スピーカ装置により音波を放射する第1の放射
と、上記マイクロホンにより上記音波を受信する第1の
受信と、当該受信に応答して、上記オーディオシステム
の第1の周波数応答を測定する第1の測定と、上記マイ
クロホンを第2の位置に位置付けすることと、上記スピ
ーカ装置により音波を放射する第2の放射と、上記マイ
クロホンにより上記音波を受信する第2の受信と、当該
第2の受信に応答して、上記オーディオシステムの第2
の周波数応答を測定する第2の測定と、上記第1の周波
数応答を上記第2の周波数応答と比較して、第1の周波
数応答と第2の周波数応答の間の差を決定し、上記差が
所定量未満である場合、メッセージを生成することとを
含む。
を有するオーディオシステムの等化パターン生成プロセ
スは、上記スピーカ装置の動作限界をメモリに格納する
ことと、等化パターンを生成することと、当該等化パタ
ーンを動作特性と比較して、当該等化パターンの実行に
より上記限界が超過され得るかを判定し、上記実行によ
り上記限界が超過される場合、上記等化パターンを修正
することとを含む。
ステムの等化パターンの自動生成プロセスは、上記オー
ディオシステムのユーザによって実行される開始ステッ
プと、上記オーディオシステムによる上記開始ステップ
に応答するステップであって、所定の複数の応答から選
択される、応答ステップと、上記オーディオシステムに
より上記ユーザに対してメッセージを生成するステップ
であって、当該メッセージは、当該ユーザにある動作を
行うよう指示するステップとを含む。
ィオシステムから等化パターンを生成するプロセスは、
ユーザにより、当該ユーザが意図した聴取位置にいるこ
とを示すことと、上記オーディオシステムにより次のス
テップを選択することであって、当該次のステップは、
複数の可能性のある次のステップから選択されること
と、上記オーディオシステムにより上記ユーザに対する
メッセージを生成することであって、当該メッセージ
は、当該ユーザが取るべき次のステップを含むこととを
含む。
と関連して以下の詳細な説明を読めば明らかとなるであ
ろう。
と、本発明によるオーディオシステムのブロック図が示
されている。オーディオ信号源10は、クロスオーバ回
路24を備え得るオーディオ信号処理回路12に結合さ
れる。このオーディオ信号処理回路12は、スピーカユ
ニット14−1〜14−6に結合される。当該スピーカ
ユニット14−1〜14−6の各々は、(アナログまた
はデジタル形式に符号化された)電気信号を音波に変換
する1つまたは複数の音響ドライバユニットを備える。
マイクロホン装置16が音響測定回路19に結合され、
この音響測定回路19は、等化計算回路18と、メモリ
20とに結合される。等化計算回路18は、マイクロプ
ロセッサ26を備えることができ、オーディオ信号処理
回路12と、信号源10とに結合され得る。等化計算回
路はまた、メモリ20に結合されることができるととも
に、オプションのリモート装置22に結合され得る。
々なアナログオーディオ信号源のうちのいずれか、ある
いは好ましくは、CDプレーヤ、DVDまたはオーディ
オDVDプレーヤといったデジタル符号化されたオーデ
ィオ信号源、あるいは他の、「ウェブラジオ」送信など
のデジタル符号化されたオーディオ信号源、あるいは、
コンパクトディスク、ランダムアクセスメモリ、コンピ
ュータのハードディスクなどといった記憶媒体にデジタ
ル形式で格納(記憶)されるオーディオ信号源であり得
る。オーディオ信号処理回路12は、従来のオーディオ
信号処理要素(デジタルおよびアナログコンポーネント
およびデジタル‐アナログ変換器、増幅器などが含まれ
得る)を備えて、符号化されたオーディオ信号を処理す
ることができる。次に当該符号化されたオーディオ信号
は、スピーカユニット14−1〜14−6によって音波
に変換される。オーディオ信号処理回路12はまた、オ
ーディオ信号を複数のチャネルに復号化する回路を含む
ことができ、また、低レイテンシ(待ち時間)無限イン
パルス応答フィルタ(IIR)などの回路要素も含むこ
とができる。低レイテンシIIRフィルタは、等化計算
回路18が発生した等化パターンを実行することによっ
て、オーディオシステムの周波数応答を修正することが
できる。オーディオ信号処理回路12はさらにクロスオ
ーバ回路24を備え、スピーカユニットのうちの1つを
サブウーファースピーカユニット、別のスピーカユニッ
トを高周波スピーカユニットとすることができる。代替
的に、スピーカユニット14−1〜14−6は、クロス
オーバ回路を有さないフルレンジスピーカユニットとす
るか、あるいは低周波音響ドライバと高周波音響ドライ
バの双方を備えることができ、後者の場合には、クロス
オーバ回路はスピーカユニット14−1〜14−6に設
けられ得る。さらに別の代替形態では、オーディオ信号
処理回路12およびスピーカユニット14−1〜14−
6の双方が、2つ以上のクロスオーバ周波数を有するク
ロスオーバ回路を備え得る。説明を平易にするために、
1つのサブウーファースピーカユニットと、複数の高周
波スピーカユニットとを設け、オーディオ信号処理回路
12内のクロスオーバ回路24は単一のクロスオーバ周
波数を有することとして本発明を説明する。スピーカユ
ニット14−1〜14−6は、1つまたは複数の音響ド
ライバを備えることができ、また、他の音響要素、たと
えばポート、導波管、音響質量、パッシブラジエータ、
音響抵抗および他の音響要素も備えることができる。マ
イクロホン装置16は、後述するように、ヘッドバンド
または他の身体装着装置に取り付けられるように適応さ
れた従来のマイクロホンであり得る。音響測定回路は、
マイクロホン16からの入力を受信して、マイクロホン
入力から周波数応答を測定する要素を備え得る。等化計
算回路18は、マイクロプロセッサおよび他のデジタル
信号処理要素を備えて、マイクロホン装置16からデジ
タル化信号を受信して周波数応答を発生し、当該周波数
応答を、後述するような所望の周波数応答および他の情
報と比較し、等化パターンを発生することができる。こ
の等化パターンは、マイクロホン装置16によって検出
された周波数応答と組み合わされて、スピーカユニット
14−1〜14−6に所望の周波数応答を放射させる。
等化パターンは、マイクロプロセッサ26上で実行され
るソフトウェアプログラムによって計算され得る。この
ソフトウェアプログラムは、メモリ20に格納される
か、CDプレーヤとして実施されるデジタルオーディオ
信号源10で再生されるコンパクトディスクからロード
されるか、あるいはリモート装置22から送信され得
る。このリモート装置は、インターネットリンク、コン
ピュータ、リモートデジタル記憶装置、別のオーディオ
装置であってよい。代替的に、オプションのリモート装
置22は、ソフトウェアプログラムを実行し、等化計算
回路18へ情報を送るコンピュータであってよい。メモ
リ20は、従来のランダムアクセスメモリであってもよ
い。図1のオーディオシステムは、テレビまたはプロジ
ェクタとスクリーンといったビデオ装置を含むホームシ
アターシステムのコンポーネントであり得る。
テストオーディオ信号を再生することができる。代替的
に、信号源は、メモリ20に格納された情報に基づくも
のであってもよい。オーディオ信号処理回路12および
スピーカユニット14−1〜14−6は、テスト(試
験)オーディオ信号を音波に変換する。この音波は、ス
ピーカユニット14−1〜14−6が配置されている部
屋に放射させられ、部屋とスピーカユニットとの相互作
用の結果として得られる周波数応答を特徴とする。音波
は、音響測定回路19に結合されるマイクロホン装置1
6によって受信され、電気信号に変換される。音響測定
回路19は、周波数応答を測定し、当該周波数応答を表
す信号をメモリ20に格納する。等化計算回路18は、
所望の周波数応答を得るのに適する等化パターン信号を
供給し、当該等化パターン信号をメモリ20に格納す
る。その後、オーディオ信号処理回路12は、オーディ
オ信号源10からオーディオ信号を受信すると、等化パ
ターン信号が当該オーディオ信号処理回路12へ送ら
れ、その等化パターンに従って、音波への変換のために
スピーカユニット14−1〜14−6へ送られるオーデ
ィオ信号を供給する。いくつかの実施形態において、オ
ーディオ信号処理回路12は、等化計算回路18および
音響測定回路19と共通のいくつかの要素(デジタル信
号処理チップなど)を含むことができる。別の実施形態
では、オーディオ信号処理回路12と、音響測定回路1
9と、等化計算回路18との一部がいわゆる「ヘッドユ
ニット」(すなわち、チューナまたはCDプレーヤなど
の信号源を含む装置、あるいは外部信号源への接続、も
しくはその両方)にあって、このヘッドユニット上に、
オーディオ信号源選択や音量(ボリューム)といった制
御部(controls)が位置し、そして他の部分がスピーカ
ユニット14−1〜14−6のうちの1つ(たとえばサ
ブウーファーユニット)にあるか、あるいはスピーカユ
ニット14−1〜14−6に分散され得る。この実施態
様は、スピーカシステムに特有のオーディオ信号処理回
路12と等化計算回路18との一部がスピーカユニット
のうちの1つにありながらも様々なスピーカシステムと
ともに用いることができるヘッドユニットが容易にな
る。
ピーカユニット14−1〜14−6と類似した、別の聴
取空間(たとえば別の部屋)に配置される第2のスピー
カユニットのセット(図示せず)に対応するように拡張
することができる。その場合、前述した動作は、第2の
聴取空間において行うことができる。
使用できる。一動作方法では、テスト信号を同時に全て
のスピーカユニットから放射するのではなく、一度に1
つのスピーカユニットから、または選択されたスピーカ
ユニットのセットから放射して、各スピーカユニットま
たは選択されたスピーカユニットのセットを別個に等化
することを可能にする。
ーンは、デジタルフィルタを記述するデータの形で格納
される。このデジタルフィルタは、オーディオ信号に適
用されると所望の周波数応答をもたらす。データは、フ
ィルタの特異点(singularities)またはフィルタ係数
の形であってよい。
の取付配置方法が示されている。ヘッドバンド28は、
ユーザの頭に取り付けられ、ユーザの耳31付近でイヤ
ーピース30を保持するように適応される。マイクロホ
ン16はイヤーピース30に取り付けることができる。
同様のマイクロホンを、ユーザの他方の耳付近に位置付
けた第2のイヤーピース(図示せず)に取り付けること
ができる。マイクロホン16は、導電コード32によっ
て端子34に接続される。端子34は、双方向ジャック
でもよいジャック36に差し込まれる。この双方向ジャ
ック36は、等化計算回路18および音響測定回路19
(図2には図示せず)に結合される。他の実施態様で
は、従来のヘッドセットをイヤーピース30に含んで、
端子34および導電コード32が、マイクロホンの音響
測定回路19からの信号の伝送に加え、オーディオ信号
処理回路12からイヤホン30へオーディオ信号を通常
に伝送できるようにしてもよい。他の実施態様では、マ
イクロホンアセンブリが、ヘッドバンドの他の何らかの
部分、あるいはユーザの身体またはスタンドに取り付け
られた1つまたは複数のマイクロホンとして実施され得
る。ジャックは、予備または専用ジャックに装着できる
ように適応し、一方向(one-way)入力ジャックであり
得る。
示されている。メモリ20の第1の部分20−1には、
スピーカユニット14−1〜14−6の特性を表すデー
タ信号を格納することができる。かかるデータ信号に
は、スピーカユニットの主動作帯域における公称感度、
スピーカユニットの帯域幅、およびスピーカユニットの
偏位(エクスカーション)限界および他の情報が含まれ
得る。メモリ20の第2の部分20−2には、クロスオ
ーバ回路24の特性を表すデータ信号が格納され得る。
かかるデータ信号には、カットオフ周波数および公称フ
ォールオフ(falloff)要件が含まれ得る。メモリの他
の部分20−6ないし20−nには、異なる聴取位置か
らのデータ信号が格納され得るが、この理由については
後述する。メモリ20の他の部分20−3、20−4、
および20−5には、等化パターン信号1、等化パター
ン信号2、および等化パターン信号3がそれぞれ格納さ
れ得る。等化パターン信号1、等化パターン信号2、お
よび等化パターン信号3は、異なる等化パターンを表し
得る。いくつかの等化パターンは、異なる所望の目標周
波数応答を用いて計算される等化パターンであり得る。
いくつかの等化パターンはまた、異なる「モード」、例
えば等化パターンが聴取領域全体にわたって心地よい周
波数応答を提供するように構成される「パーティーモー
ド」、あるいは等化パターンが特定の聴取位置について
最適化される「スイートスポット」モードを表し得る。
図1の記述において上述したように、等化パターン信号
は、オーディオ信号に適用されると所望の周波数応答を
もたらすデジタルフィルタを記述するデータ信号の形で
格納される。このデータ信号は、フィルタの特異点また
はフィルタ係数の形であってよい。
ーカユニットを表すデータ信号には、等化計算回路18
がアクセス可能である。かかるデータ信号が等化計算回
路18にとって有用であり得る場合の一例は、計算され
た等化パターンにより、音響ドライバユニットが損傷を
受けるか、あるいは歪みまたはクリッピングが生じるこ
とによって当該ユニットの性能が損なわれ得る場合であ
る。等化パターンは、音響ドライバユニットの性能を損
なうのものではなく、音響ドライバユニットを過度に駆
動させることなく周波数応答が未等化の周波数応答より
も向上するように修正され得る。さらに、スピーカユニ
ットデータは、測定値の統一性を評価する際に有用であ
り得る。周波数応答の一部が閾値以下である場合、スピ
ーカユニットは正しく動作していない可能性がある。メ
モリの第2の部分20−2にある、クロスオーバ特性を
表すデータもまた、等化計算回路18がアクセス可能で
ある。クロスオーバ回路の特性を表すデータ信号の使用
例は、クロスオーバ帯域において等化補正が必要である
場合であり得る。クロスオーバ周波数領域を含む所与の
周波数領域における等化パターンは、等化補正が、ドラ
イバの制限に応じて、クロスオーバ帯域の低域部分によ
って駆動される音響ドライバまたは当該クロスオーバ帯
域の高域部分によって駆動される音響ドライバ、あるい
は双方の何らかの組み合わせにおけるものであるように
計算され得る。等化パターン信号1、2、および3は、
たとえばユーザが異なる目標周波数応答に対して等化す
ることを望むか、あるいは上述のような異なるモードを
用いることを望む場合に、後の検索のために格納され得
る。
おける本発明による1つまたは複数の等化パターンの作
成プロセスのブロック図が示されている。当該オーディ
オシステムでは、オーディオ信号源10が、CD、DV
D、オーディオDVDに格納されている信号、または他
の何らかの形態の不揮発性メモリからの信号を変換する
ように適合される。ステップ42においてプロセスが開
始する。開始ステップは、何らかの不揮発性メモリに格
納されているソフトウェアプログラムを開始させること
を含み得る。この不揮発性メモリは、同一のCD、DV
D、オーディオDVD、または信号源10に含まれる不
揮発性メモリとすることができる。一実施態様におい
て、プロセスは、ユーザがディスクをオーディオ信号源
10に挿入することによって開始する。このディスクに
は、ユーザに対する音声の指示、ビデオの指示、または
オーディオおよびビデオの指示の何らかの組み合わせを
含むソフトウェアプログラムが格納されている。オーデ
ィオ信号源10へのディスクの挿入に続いて、マイクロ
プロセッサ26またはリモート装置22がソフトウェア
プログラムを実行する。ステップ43において、ソフト
ウェアプログラムは、音量などのオーディオパラメータ
の調整、トーンコントロール(音質調整)の無効化、お
よび任意の時変、非線形、または信号依存性の信号処理
を含むオーディオシステムの再構成(リコンフィギュレ
ーション)を行う。ステップ44において、ソフトウェ
アプログラムは、指示をユーザに伝える。この指示は、
聴覚的に(たとえば、音声の指示を少なくとも1つのス
ピーカユニット14−1〜14−6により、あるいはヘ
ッドホンを介してブロードキャスト(放送)することに
よって)、視覚的に(たとえば、付属のビデオモニタ
(図示せず)に言葉、あるいは静止または動画像を表示
することによって)、あるいは音声の手段と視覚的手段
の両方でユーザに伝えられる。音声の手段と視覚的手段
は同期してもよい。指示は、ユーザが行うように指示さ
れるステップの概要、ならびに端子34を双方向ジャッ
ク36または他の何らかの入力ジャックに差し込み、マ
イクロホン16aおよび16bの取り付けられたヘッド
バンド28を所定の位置に置くという指示を含み得る。
この指示はまた、ユーザが、たとえばヘッドバンド28
またはリモート制御ユニット上のボタン(図示せず)を
押すことによって次へ進む準備が整ったことを示すとい
う指示も含み得る。ステップ46において、等化回路
は、たとえば過剰な周囲雑音があるかを判定し、テスト
信号を放射するとともに、結果を解析して、双方のマイ
クロホンが当該周波数帯域で機能すること、およびマイ
クロホンの感度がある許容範囲内で一致することを確実
にすることによって、初期の音響テストを行う。
の周囲雑音を低減させるよう指示され得る。マイクロホ
ンが動作不能であるか、あるいは許容範囲内で一致しな
い場合、プロセスは終了し得る。ステップ47におい
て、ユーザは、第1の所望の聴取場所へ移動し、次へ進
む準備が整ったというプロンプトを出すよう指示され得
る。ステップ48では、音響測定回路19が第1の聴取
位置における伝達関数(すなわち周波数応答)を測定
し、測定値の妥当性(適切な振幅範囲内にある、周囲雑
音が所定の限界以下である、示度の一貫性、経時的安定
性、および再現性(マイクロホンが測定中に移動し過ぎ
ないことを示す)など)をチェックする。これらの条件
をテストするために用いることのできるテストの1つは
線形性テストである。信号を放射して応答を測定する。
一定量(たとえば−3dB)低くした(スケールダウ
ン)信号を再び放射して応答を測定し、+3dB高くす
る(スケールアップ)。次に、第2の信号に対するスケ
ールアップした応答を、第1の信号に対する応答と比較
する。著しい差は、振幅が許容可能な範囲内にないこ
と、周囲雑音が許容可能な限度を上回ること、あるいは
示度に一貫性がないか、経時的に安定でないか、あるい
は再現性がないことを示す可能性がある。第1の信号に
対するスケールアップした応答と第1の信号に対する応
答との間に著しい差がある場合、ステップ49におい
て、音声の指示または視覚的な指示、あるいはその両方
をユーザに放送して、音響が上記振幅範囲内にある位置
に移動するか、あるいは周囲雑音源を排除することによ
って周囲雑音レベルを低減させるか、あるいは測定を行
っている間はマイクロホンをより静止させて保持するよ
うユーザに指示することができる。しかしながら、信号
対雑音比が低すぎる場合、システムは、音量をある音量
範囲となるように上げて、ユーザを不快にさせたり放射
される信号に歪みやクリッピングを生じる可能性を最小
に抑えながら信号対雑音比が適切となるようにすること
ができる。複数のスピーカの合成出力について周波数応
答を測定することは可能であるが、通常は、スピーカユ
ニットの組み合わせよりも各スピーカユニット毎に周波
数応答を測定する(その後、等化パターンを計算する)
ことがより望ましい。
に基づいて計算できるが、通常は、2箇所以上の場所か
らデータを取得することでより良い結果が得られる。ス
テップ52では、第2の場所についてステップ48の測
定およびテストを、好ましくは各スピーカユニット毎に
繰り返すことができる。第2の場所ではさらなるテスト
も行い、第2の場所が前の場所に近すぎないかどうかを
判定してもよい。ある場所が前の場所に近すぎるかを判
定する一方法は、第2の場所における周波数応答を前の
場所における周波数応答と比較することである。「近
さ」テストを含むテストのいずれかが無効な測定値を示
す場合、ステップ53において、ユーザは、ステップ4
9と同様に移動するか、あるいは補正を行うよう指示さ
れ得る。その後、ステップ50、52、および(必要で
あれば)ステップ53をさらなる場所について繰り返す
ことができる。所望であれば、固定数(たとえば5箇
所)の場所または最小数(たとえば4箇所)の場所また
は最大数(たとえば8箇所)の場所を指定してもよい。
最小数の場所で測定を行っていない場合、ユーザは、別
の場所へ移動するよう指示され得る。最大数の場所で測
定を行った場合(または最小数の場所で測定を行い、全
ての所望の場所で測定を行ったことをユーザが示した場
合)、プロセスはステップ54に進む。ステップ54で
は、音響測定回路19が(エネルギー平均化などの何ら
かの方法によって)全ての位置のデータ信号を合成し、
当該データ信号から等化パターンを発生することができ
る。ステップ55では等化パターンを計算する。ステッ
プ56では、等化パターンを、メモリ20に格納されて
いるスピーカユニット特性と比較し、いずれの限界(た
とえば補正のdB)も超過していないことを確認し、限
界を超過しないように等化パターンを修正することがで
きる。ステップ58において、等化パターンを得るため
に適するフィルタを計算し、これを表現する信号を、オ
ーディオ信号処理回路12が用いるために格納する。上
述のように、フィルタは、フィルタ係数またはフィルタ
の特異点という形で格納され得る。
トウェアプログラムは、補助(supplementary)ディス
クAとして含まれる。この補助ディスクAは、アナログ
・デバイセズ社(Analog Devices Inc.)から商業化さ
れているADSP−21065プロセッサなどのプロセ
ッサが実行できるコンピュータ命令を含む。
は、専門家でない訓練を受けていないユーザが高価な測
定および計算機器を用いることなく音響測定を行って等
化パターンを作成することができるため、有利である。
さらにユーザは、スピーカの移動、改造、コンポーネン
トの交換などの変更について等化パターンを求めるため
に装置および方法を容易に用いることができる。
店などの商業用の設備のためのオーディオシステムに特
に適した本発明の別の実施形態が示されている。要素の
うちのいくつかは、同様の符号を付した図1の要素と同
様である。オーディオシステム60は、オーディオ信号
源10を備える。オーディオ信号源10は、クロスオー
バ回路24を備え得るオーディオ信号処理回路12に結
合される。オーディオ信号処理回路12は、スピーカユ
ニット14−1〜14−nに結合される。当該スピーカ
ユニット14−1〜14−nの各々は、電気またはデジ
タル信号を音波に変換する1つまたは複数の音響ドライ
バユニットを備える。ポータブルコンピュータ装置62
は、音響測定回路19に結合されたマイクロホン装置1
6を備える。音響測定回路19は、等化計算回路18に
結合され得る。等化計算回路18は、マイクロプロセッ
サ26に結合され得る。このマイクロプロセッサ26は
メモリ20に結合される。オーディオシステム60とポ
ータブルコンピュータ装置62とは、等化計算回路18
によって決定される等化パターンを、破線64で示され
るようにオーディオ信号処理回路12にダウンロードで
きるように適応している。
ピュータ装置に取り付けられるように適合された従来の
マイクロホンであり得る。音響測定回路は、周波数応答
を測定する装置を備え得る。等化計算回路18は、マイ
クロプロセッサと処理要素とを備えて、測定した周波数
応答を後述のように所望の周波数応答および他の情報と
比較し、等化パターンを発生することができる。この等
化パターンは、マイクロホン装置16によって検出され
た周波数応答と組み合わされて、スピーカユニット14
−1〜14−6に所望の周波数応答を発させる。一実施
形態において、等化計算回路18は、マイクロプロセッ
サ26上で実行されるソフトウェアプログラムとして実
施される。このソフトウェアプログラムは、従来のラン
ダムアクセスメモリ、または他の何らかの形態のコンピ
ュータメモリ(フラッシュメモリまたはROMなど)で
あってよいメモリ20に格納され得る。
ディオ信号源10で再生することができる。一実施態様
において、テストトーンは、連続したオーディオトラッ
クを有するCDに、テストトーンのバーストと無音部分
を散在させた50%デューティサイクルで録音される。
他の実施態様では、テストトーンをメモリ20またはポ
ータブルコンピュータ装置62の他の何らかのコンポー
ネントに格納することができる。オーディオ信号処理回
路12およびスピーカユニット14−1〜14−6は、
テストオーディオ信号を音波に変換する。この音波は、
スピーカユニット14−1〜14−6が配置されている
部屋に放射させられ、部屋がスピーカユニットと相互作
用した結果として得られる周波数応答を特徴とする。マ
イクロホン16を部屋中の適切な位置に移動させてトリ
ガする。マイクロホン装置16はテストトーンの次のバ
ーストを変換し、音響測定回路19がその位置の周波数
応答を求める。次にマイクロホン装置16を第2の位置
に移動させ、変換と、周波数応答の測定とを繰り返す。
測定を適切な回数行った後で、ポータブルコンピュータ
装置62にロードされるか、あるいは当該装置62に常
駐するソフトウェアプログラムが、複数の位置応答から
部屋の応答の平均を求め、所望の周波数応答を得るのに
適する等化パターンを求め、かつ等化パターン信号をメ
モリ20に格納する。その後、等化パターン信号をポー
タブルコンピュータ装置62からオーディオ信号処理回
路12へダウンロードする。このオーディオ処理回路1
2は、等化パターンに従って、音波への変換のためにス
ピーカユニット14−1〜14−6へ送られるオーディ
オ信号を供給する。
ンピュータ装置62をトリガするのではなく、ポータブ
ルコンピュータ装置を部屋で移動させ、各トーンバース
ト毎に周波数応答を求める。各トーンバーストに対応す
る周波数応答を連続的に平均化して、部屋の周波数応答
を求める。
タ装置62には、異なる聴取条件に対応する複数の異な
る選択可能な等化目標が格納されている。異なる聴取条
件には、フォアグラウンドミュージック対バックグラウ
ンドミュージック、異なるタイプの音楽、騒々しい環境
対静かな環境、異なる環境が含まれ得る。その場合、等
化回路18が求める等化パターンは、部屋の周波数応答
と選択された等化目標との間の差となる。
は、レストラン、ラウンジ、小売店、モールなどの商業
施設に用いるオーディオシステムを専門のオーディオシ
ステム設計者が設計して設置する状況に特に有利であ
る。これらの状況では、オーディオシステムはマイクロ
ホンやいずれの等化計算回路も必要としない。等化計算
回路およびマイクロホン装置は、多数の異なる設置に用
いられ得るポータブルコンピュータ装置62に備えるこ
とができる。
技法について、当業者が、本発明の概念から逸脱するこ
となく様々な変更を行い発展させ得ることは明らかであ
る。したがって、本発明は、本明細書中に開示される装
置および技法に存在し保有されるあらゆる新規の特徴お
よび新規の特徴の組み合わせを包含し、特許請求項の精
神および範囲によってのみ限定されるものとして解釈さ
れるべきである。
である。
ロー図である。
る。
Claims (61)
- 【請求項1】 オーディオ信号源と、 前記オーディオ信号源に結合され、前記オーディオ信号
を処理して処理されたオーディオ信号を生成する信号処
理回路と、 前記信号処理回路に結合され、部屋に配置されるように
構成および配列され、前記処理されたオーディオ信号に
応答して音波を放射する複数のスピーカユニットと、 前記音波を受信し、該音波を電気信号に変換するマイク
ロホンユニットと、 前記電気信号を受信して周波数応答信号を供給する音響
測定回路と、 前記音響測定回路に結合され、前記スピーカユニットの
特性データ信号を格納し、さらに前記周波数応答信号を
格納するメモリと、 前記メモリに結合され、前記周波数応答信号および前記
複数のスピーカユニットの前記特性データ信号に応答し
て等化パターン信号を供給する等化計算回路と、を備え
るオーディオシステム。 - 【請求項2】 前記信号処理回路および前記等化計算回
路は、回路要素を共有する請求項1に記載のオーディオ
システム。 - 【請求項3】 前記マイクロホンユニットと前記音響測
定回路の間の結合路は、無線部分のない導電線からなる
請求項1に記載のオーディオシステム。 - 【請求項4】 前記マイクロホンユニットと前記等化計
算回路の間の結合路は、双方向ジャックからなる請求項
1に記載のオーディオシステム。 - 【請求項5】 前記信号処理回路と前記複数のスピーカ
ユニットを結合するクロスオーバ回路をさらに備え、前
記メモリはさらに、前記クロスオーバ回路を表す特性デ
ータ信号を格納するものであり、前記等化計算回路はさ
らに、前記クロスオーバ回路を表す特性データ信号に応
答して等化パターン信号を供給するものである請求項1
に記載のオーディオシステム。 - 【請求項6】 前記マイクロホンユニットは、ユーザの
身体に装着可能な装置に取り付けられるように構成およ
び配置される請求項1に記載のオーディオシステム。 - 【請求項7】 前記身体に装着可能な装置は、ヘッドバ
ンドである請求項6に記載のオーディオシステム。 - 【請求項8】 前記マイクロホンユニットは、複数のマ
イクロホンを含む請求項1に記載のオーディオシステ
ム。 - 【請求項9】 前記等化計算回路は、周波数に関して実
質的に連続した等化パターンを決定するように構成およ
びアレンジされる請求項1に記載のオーディオシステ
ム。 - 【請求項10】 前記等化計算回路は、ソフトウェアプ
ログラムを実行するマイクロプロセッサを備える請求項
1に記載のオーディオシステム。 - 【請求項11】 前記等化計算回路は、前記ソフトウェ
アプログラムを格納するリモートメモリへのリンクを備
える請求項10に記載のオーディオシステム。 - 【請求項12】 前記マイクロプロセッサは、前記等化
計算回路から物理的に離れている請求項10に記載のオ
ーディオシステム。 - 【請求項13】 前記ソフトウェアプログラムは、前記
ユーザに対する可聴指示を前記複数のスピーカユニット
の少なくとも1つによって放射させるコードを含む請求
項10に記載のオーディオシステム。 - 【請求項14】 ビデオ装置をさらに備え、前記ソフト
ウェアシステムは、前記ユーザに対する視覚的指示を前
記ビデオ装置に表示させるコードを含む請求項10に記
載のオーディオシステム。 - 【請求項15】 前記マイクロホンユニットは、前記部
屋で複数の位置に移動し、前記複数の位置のそれぞれで
受信した前記音波を変換して、それに対応する複数セッ
トの周波数応答測定信号を生成するように適応してお
り、 前記メモリはさらに、前記複数セットの周波数応答測定
信号を格納するものであり、 前記等化計算回路はさらに、前記複数セットの周波数応
答測定信号に応答して等化パターン信号を供給するもの
である、 請求項1に記載のオーディオシステム。 - 【請求項16】 前記等化パターン信号は、前記周波数
応答測定値のエネルギー平均を表す請求項15に記載の
オーディオシステム。 - 【請求項17】 前記信号処理回路は、低レイテンシフ
ィルタを備える請求項1に記載のオーディオシステム。 - 【請求項18】 前記複数のスピーカユニットの少なく
とも1つは、複数の音響ドライバユニットを備え、前記
メモリはさらに、前記音響ドライバユニットを表す特性
データ信号を格納するものである請求項1に記載のオー
ディオシステム。 - 【請求項19】 前記等化計算回路は、前記オーディオ
システムの動作パラメータを調整するように構成および
アレンジされる請求項1に記載のオーディオシステム。 - 【請求項20】 前記動作パラメータは、音量設定およ
び音質設定のうちの少なくとも1つを含む請求項19に
記載のオーディオシステム。 - 【請求項21】 前記等化計算回路は、前記動作パラメ
ータを排他的に制御するとともに、ユーザによる動作パ
ラメータの制御を無効化するように構成およびアレンジ
される請求項19に記載のオーディオシステム。 - 【請求項22】 前記オーディオシステムを操作するた
めの言葉による指示をユーザに対して放送するように構
成およびアレンジされる請求項1に記載のオーディオシ
ステム。 - 【請求項23】 オーディオ信号源と、 前記オーディオ信号源に結合され、前記オーディオ信号
を処理して処理されたオーディオ信号を生成する信号処
理回路と、 前記信号処理回路に結合され、部屋に配置されるように
構成および配列され、前記処理されたオーディオ信号に
応答して音波を放射する複数のスピーカユニットと、 マイクロホンを含み、前記音波を受信して複数の位置で
の周波数応答を表す信号を供給する音響測定回路と、 前記音響測定回路に結合され、前記複数の位置での周波
数応答を表す前記信号を格納するメモリと、 前記複数の位置での周波数応答を表す前記信号に応答し
て等化パターン信号を供給する等化計算回路と、を備え
るオーディオシステム。 - 【請求項24】 前記等化計算回路は、前記複数の位置
での周波数応答を表す前記信号を、前記スピーカユニッ
トの各々に供給するように構成およびアレンジされる請
求項23に記載のオーディオシステム。 - 【請求項25】 前記メモリはさらに、前記スピーカユ
ニットを表す特性データ信号を格納するものであり、 前記等化計算回路はさらに、前記複数のスピーカユニッ
トを表す前記特性データ信号に応答して前記等化パター
ン信号を供給するものである、請求項23に記載のオー
ディオシステム。 - 【請求項26】 前記信号処理回路および前記等化計算
回路は、回路要素を共有する請求項23に記載のオーデ
ィオシステム。 - 【請求項27】 前記信号処理回路と前記複数のスピー
カユニットを結合するクロスオーバ回路をさらに備え、
前記メモリはさらに、前記クロスオーバ回路を表す特性
データ信号を格納するものであり、前記等化計算回路は
さらに、前記クロスオーバ回路を表す特性データ信号に
応答して等化パターン信号を供給するものである請求項
23に記載のオーディオシステム。 - 【請求項28】 オーディオシステムの等化パターンを
発生する等化システムであって、オーディオ信号源と、
該オーディオ信号源に結合され、前記オーディオ信号を
処理して処理されたオーディオ信号を生成する信号処理
回路と、前記信号処理回路に結合され、部屋に配置され
るように構成および配列され、前記処理されたオーディ
オ信号に応答して音波を放射する複数のスピーカユニッ
トとを備え、前記等化システムは、 マイクロホンユニットを含み、前記音波を受信し変換し
て複数の位置での周波数応答を表す信号を供給する音響
測定回路と、 前記音響測定回路に結合され、前記複数の位置での周波
数応答を表す前記信号を格納するメモリと、 複数の位置での周波数応答を表す前記信号に応答して等
化パターン信号を供給する等化計算回路と、を備える等
化システム。 - 【請求項29】 前記オーディオシステムは、前記信号
処理回路と前記複数のスピーカユニットを結合するクロ
スオーバ回路をさらに備え、前記メモリはさらに、前記
クロスオーバ回路を表す特性データ信号を格納するもの
であり、前記等化計算回路はさらに、前記クロスオーバ
回路の特性データを表す信号に応答して等化パターン信
号を供給するものである請求項28に記載の等化システ
ム。 - 【請求項30】 前記マイクロホンユニットは、ユーザ
の身体に装着可能な装置に取り付けられるように構成お
よび配置される請求項28に記載の等化システム。 - 【請求項31】 前記装置は、ヘッドバンドである請求
項30に記載の等化システム。 - 【請求項32】 前記マイクロホンユニットは、複数の
マイクロホンを含む請求項28に記載の等化システム。 - 【請求項33】 前記等化計算回路は、周波数に関して
実質的に連続した等化パターン信号を供給するように構
成およびアレンジされる請求項28に記載の等化システ
ム。 - 【請求項34】 前記等化計算回路は、ソフトウェアプ
ログラムを実行するマイクロプロセッサを備える請求項
28に記載の等化システム。 - 【請求項35】 前記等化計算回路は、前記ソフトウェ
アプログラムを格納するリモートメモリへのリンクを備
える請求項34に記載の等化システム。 - 【請求項36】 前記マイクロプロセッサは、前記等化
計算回路から物理的に離れている請求項34に記載の等
化システム。 - 【請求項37】 前記ソフトウェアプログラムは、前記
ユーザに対する可聴指示を前記複数のスピーカユニット
の少なくとも1つによって放射させるコードを含む請求
項34に記載の等化システム。 - 【請求項38】 前記等化パターン信号は、前記複数の
位置での前記周波数応答のエネルギー平均を表す請求項
28に記載の等化システム。 - 【請求項39】 デジタル符号化した情報信号を格納す
る記憶媒体と、 前記記憶媒体に結合され、オーディオ信号を生成する信
号処理回路と、 前記信号処理回路に結合され、部屋に配置されるように
構成および配列され、前記オーディオ信号に応答して音
波を放射する複数のスピーカユニットと、 前記音波を受信し、該音波を電気信号に変換するマイク
ロホンユニットと、 前記記憶媒体および前記マイクロホンと電子的に結合さ
れ、前記電気信号に応答して等化パターン信号を供給す
るマイクロプロセッサと、を備え、前記デジタル符号化
した情報信号は、ユーザに対する指示を表すデジタル符
号化した信号を含むオーディオシステム。 - 【請求項40】 前記記憶媒体は、コンパクトディスク
である請求項39に記載のオーディオシステム。 - 【請求項41】 前記デジタル符号化した情報信号は、
等化パターン信号を生成する符号化したコンピュータプ
ログラムをさらに含む請求項39に記載のオーディオシ
ステム。 - 【請求項42】 前記コンピュータプログラムは、前記
オーディオシステムのパラメータを調整する請求項41
に記載のオーディオシステム。 - 【請求項43】 前記デジタル符号化した情報信号は、
前記ユーザに対する聴覚的な指示を表すオーディオ信号
を表す請求項39に記載のオーディオシステム。 - 【請求項44】 ビデオ表示装置をさらに備え、前記デ
ジタル符号化した情報信号は、前記ユーザに対する指示
を表すビデオ信号を表し、前記指示は、前記ビデオ表示
装置上に表示可能である請求項39に記載のオーディオ
システム。 - 【請求項45】 第1のマイクロホンと、スピーカユニ
ットとを有するオーディオシステムにおける等化パター
ン信号を生成するプロセスであって、 前記オーディオシステムにより前記マイクロホンをテス
トして、前記マイクロホンがある周波数範囲で機能する
かを判定し、 前記マイクロホンが前記周波数範囲で機能しない場合、
メッセージをユーザに対して生成する、ことを含むオー
ディオシステムにおける等化パターン信号の生成プロセ
ス。 - 【請求項46】 前記メッセージは、前記スピーカユニ
ットから音波として放射される請求項45に記載のオー
ディオシステムにおける等化パターン信号の生成プロセ
ス。 - 【請求項47】 前記オーディオシステムは第2のマイ
クロホンを備え、さらに、 前記第2のマイクロホンと前記第1のマイクロホンとが
所定の許容範囲内で整合するかどうかをテストし、 前記第1のマイクロホンと前記第2のマイクロホンとが
前記所定の許容範囲内で整合しない場合、前記第1のマ
イクロホンと第2のマイクロホンとが整合しないという
メッセージを前記ユーザに対して生成する、ことをさら
に含む請求項45に記載のオーディオシステムにおける
等化パターン信号の生成プロセス。 - 【請求項48】 ある周囲雑音レベルを有する聴取領域
において動作するオーディオシステムにおける等化パタ
ーンを生成するプロセスであって、 音響をある振幅で前記聴取領域に放射し、 前記オーディオシステムにより前記聴取領域における信
号対雑音比を測定し、 前記信号対雑音比が所定の閾値比以下である場合、該信
号対雑音比を上昇させる、ことを含むオーディオシステ
ムにおける等化パターンの生成プロセス。 - 【請求項49】 前記信号対雑音比の上昇は、ユーザに
前記周囲雑音を低減させるよう指示するステップを含む
請求項48に記載のオーディオシステムにおける等化パ
ターンの生成プロセス。 - 【請求項50】 前記信号対雑音比の上昇は、放射する
前記音響の前記振幅を増大させるステップを含む請求項
48に記載のオーディオシステムにおける等化パターン
の生成プロセス。 - 【請求項51】 スピーカ装置およびマイクロホンを有
するオーディオシステムにおける等化パターンを生成す
るプロセスであって、 前記スピーカ装置により音波を放射し、 前記マイクロホンにより前記音波を受信し、 受信した前記音波の振幅を測定して、該振幅が所定の振
幅範囲内であるかを判定し、 前記振幅が前記所定の振幅範囲内でない場合、振幅が所
定の範囲内となるように振幅を変更する、ことを含むオ
ーディオシステムにおける等化パターンの生成プロセ
ス。 - 【請求項52】 前記振幅は、等化計算回路によって増
大することができ、ユーザによっては増大することがで
きない請求項51に記載のオーディオシステムにおける
等化パターンの生成プロセス。 - 【請求項53】 スピーカ装置およびマイクロホンを有
し、ある聴取空間において動作するオーディオシステム
の等化パターンを生成するプロセスであって、 前記マイクロホンを第1の位置に位置付けする、第1の
位置付けを行い、 前記スピーカ装置により音波を放射する、第1の放射を
行い、 前記マイクロホンにより前記音波を受信する、第1の受
信を行い、 前記受信に応答して、前記オーディオシステムの第1の
周波数応答を測定する、第1の測定を行い、 前記マイクロホンを第2の位置に位置付けする、第2の
位置付けを行い、 前記スピーカ装置により音波を放射する、第2の放射を
行い、 前記マイクロホンにより前記音波を受信する、第2の受
信を行い、 前記第2の受信に応答して、前記オーディオシステムの
第2の周波数応答を測定する、第2の測定を行い、 前記第1の周波数応答を前記第2の周波数応答と比較し
て、前記第1の周波数応答と第2の周波数応答の間の差
を決定し、 前記差が所定量未満である場合、メッセージを生成す
る、ことを含むオーディオシステムの等化パターン生成
プロセス。 - 【請求項54】 前記メッセージは、前記スピーカ装置
から音波として放射される請求項53に記載のオーディ
オシステムの等化パターン生成プロセス。 - 【請求項55】 前記メッセージは、ユーザに異なる位
置へ移動するよう指示する請求項53に記載のオーディ
オシステムの等化パターン生成プロセス。 - 【請求項56】 スピーカ装置を有するオーディオシス
テムの等化パターンを生成するプロセスであって、 前記スピーカ装置の動作限界をメモリに格納し、 等化パターン信号を生成し、 前記等化パターン信号を前記動作限界と比較して、前記
等化パターン信号の実行により動作限界が超過されるか
を判定し、 前記実行により前記限界が超過される場合、前記等化パ
ターン信号を修正する、ことを含むオーディオシステム
の等化パターン生成プロセス。 - 【請求項57】 オーディオシステムのユーザによって
実行される開始ステップと、 前記オーディオシステムによって前記開始するステップ
に応答するステップであって、所定の複数の応答から選
択される、応答ステップと、 前記オーディオシステムにより前記ユーザに対してメッ
セージを生成するステップであって、前記メッセージ
は、ユーザにある動作を行うよう指示する、生成ステッ
プと、を含むオーディオシステムの等化パターン信号の
自動生成プロセス。 - 【請求項58】 前記生成ステップは、スピーカユニッ
トにより前記ユーザに対してメッセージを発することを
含む請求項57に記載のオーディオシステムの等化パタ
ーン信号の自動生成プロセス。 - 【請求項59】 前記開始ステップは、コンパクトディ
スクをコンパクトディスクプレーヤに入れることを含む
請求項57に記載のオーディオシステムの等化パターン
信号の自動生成プロセス。 - 【請求項60】 前記開始ステップは、前記オーディオ
システムを再構成させる請求項57に記載のオーディオ
システムの等化パターン信号の自動生成プロセス。 - 【請求項61】 ユーザにより、該ユーザが意図した聴
取位置にいることを示し、 オーディオシステムにより次のステップを選択し、該次
のステップは、複数の可能性のある次のステップから選
択され、 前記オーディオシステムにより前記ユーザに対するメッ
セージを生成し、該メッセージは、ユーザが取るべき次
のステップを含む、ことを含むオーディオシステムの等
化パターン生成プロセス。
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