JP2005027055A

JP2005027055A - スピーカシステム

Info

Publication number: JP2005027055A
Application number: JP2003190600A
Authority: JP
Inventors: Akira Motojima; 顕本島; Akira Nishikawa; 彰西川
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】車室内で一席のみの明確な音像定位を確保するとともに、複数の座席に対しても音像定位の偏りが少ない音響の出力を実現するスピーカシステムを提供すること。
【解決手段】中高域用スピーカ１０Ｒ，１０Ｌは、インパネと一体化するか、またはインパネの上面に載置し、中低域用スピーカ１１Ｒ，１１Ｌは、運転席２１および助手席２２の足元付近、たとえばフロントドアの下部に配置している。運転席および助手席のどちらにも聴取者が存在している場合は、中低域用スピーカ１１から出力される音響信号の周波数帯域を高周波数側にシフトさせる。たとえば、運転席モードおよび助手席モードでは、１００Ｈｚ〜４００Ｈｚおよび５０Ｈｚ〜９０Ｈｚであった出力周波数帯域を、フロントモードでは、５００Ｈｚ〜１０００Ｈｚおよび５０Ｈｚ〜９０Ｈｚにシフトさせる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室内に設置するスピーカシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車室内には、ラジオや、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｋ）プレイヤーなどの音源からの音響信号を出力するスピーカが備えられている。備えられるスピーカは、高帯域の信号を出力する高帯域用スピーカ、中帯域の信号を出力する中帯域用スピーカなど、車室内での適切な音像定位を実現するために複数種類のスピーカが組み合わされている。さらに、運転席か、または助手席の聴取者に対する音像定位を明確にするため、各スピーカから聴取位置までの音響の到達時刻が同じになるように、各スピーカへの音響信号を遅延させる、いわゆるタイムアライメント処理を行っている。スピーカは、車両の前後を結ぶ線を中心に左右対称に配置され、音像定位を運転席に合わせる運転席モードおよび助手席に合わせる助手席モードの各モードでは、左右のスピーカの出力タイミングをずらしている。運転席が右側にある場合、運転席モードのときは、運転席に近い右側スピーカからの出力を、運転席から遠い左側スピーカからの出力より遅延させる。助手席モードのときは逆に左側スピーカからの出力を、右側スピーカからの出力より遅延させる。また、スピーカの指向軸を反射音が発生しないように調整している。
【０００３】
信号の遅延処理は、スピーカが接続された信号処理装置によって行われる。この信号処理装置は、音源から入力された音声信号を、各スピーカから上記のようなタイミングで出力させる。モードは、インストゥルメントパネル（略称「インパネ」）に備えられるモード切り替えスイッチをユーザが押すことで切り替えることができる。たとえば、切り替えスイッチを一回押すごとに運転席モードと助手席モードとが切り替わるように構成されている。信号処理装置は、モード切り替えスイッチからの入力を検出し、切り替えられたモードに応じて、各スピーカからの出力タイミングを調製する。
【０００４】
また、一般的に中高域用スピーカをインパネ近傍に配置し、中低域用スピーカをフロントドアの下部などに配置し、聴取位置での音像定位の変動を少なくするために、中高域スピーカの再生帯域を広くしている。
【０００５】
車室内の音響効果に関する従来技術として、次のような発明が開示されている。特許文献１記載の非対称音場補正装置は、車室の前方左右および中央に配置されるスピーカとを備え、各座席において音響の聴取を行うか否かが指定入力されると、入力に応じて各座席に左右対称な音場を形成することができる演算定数を設定し、設定された演算定数を用いて、音響信号のレベルおよび位相のいずれかを演算処理して出力する。
【０００６】
また、特許文献２記載の車室内音響再生装置は、ダッシュボード上に取り付けられた高域再生用のダイポール音源と、フロントドアまたはダッシュボードに取り付けられた中低域用のスピーカと、信号処理手段とを備え、ダイポール音源からの音と、スピーカからの音とをサイドウィンドおよびフロントウィンドで反射させることにより、聴取位置に同時に到達するように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
実開平５−１１６９９号公報
【特許文献２】
特開平６−７２２５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
聴取者は、運転席および助手席ともに座っている場合が多く、従来の技術のように、いずれか一方の座席に音像定位を合わせると、もう一方の座席に座っている聴取者にとっては音像定位が偏ってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、複数の座席に対しても音像定位の偏りが少ない音響の出力を実現するスピーカシステムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも２つ以上のスピーカと、
音源からの音響信号を２以上の帯域に帯域分割し、各周波数帯域の音響信号を所定のスピーカから出力するように制御する信号処理装置とを有し、
信号処理装置は、各スピーカから出力された音響が、車室内のいずれか１つの座席位置にほぼ同時に到達するように制御するスピーカシステムであって、
最も高い周波数帯域以外の周波数帯域の音響信号を出力するスピーカのうち少なくとも１つが車室内の前方下部に配置され、
信号処理装置は、車室内の前方下部に配置されるスピーカが出力する音響信号の周波数帯域を、高周波数側に変更可能に構成していることを特徴とするスピーカシステムである。
【００１１】
本発明に従えば、信号処理装置が音源からの音響信号を２以上の帯域に帯域分割し、各周波数帯域の音響信号を所定のスピーカから出力する。
【００１２】
最も高い周波数帯域以外の周波数帯域の音響信号を出力するスピーカのうち少なくとも１つを車室内の前方下部、たとえばフロントドアの足元付近に配置する。信号処理装置は、車室内の前方下部に配置されるスピーカが出力する音響信号の周波数帯域を、高周波数側に変更することができる。
【００１３】
これにより、音像定位に寄与する周波数の反射音が増加し、音像がぼけるため、運転席および助手席の聴取者にとって音像の偏りが抑制される。したがって、運転席および助手席ともに聴取者が座っている場合に、いずれの聴取者にも対応する音像定位を実現することができる。
【００１４】
また本発明は、信号処理装置は、最も高い周波数帯域をさらに高周波数側に変更可能であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、最も高い周波数帯域をさらに高周波数側に変更することも可能である。これにより、再生周波数の重なりを防止し、スピーカから出力される音響の音質を向上させることができる。
【００１６】
また本発明は、信号処理装置は、フィルタを用いて帯域分割を行い、フィルタに設定された通過周波数帯域を変更することで、周波数帯域を変更することを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、帯域分割用のフィルタに設定された通過周波数帯域を、高周波数側に変更することで、周波数帯域を変更する。これにより、容易にスピーカが出力する音響信号の周波数帯域を、高周波数側に変更することができる。
【００１８】
また本発明は、最も高い周波数帯域の音響信号を出力するスピーカの方向を、水平方向から鉛直上向きの間で変更可能に構成していることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、スピーカの方向は、水平方向を基準に６０°〜８０°の範囲で変更可能であることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、最も高い周波数帯域の音響信号を出力するスピーカの方向を、水平方向から鉛直上向きの間で、水平方向を基準に６０°〜８０°の範囲で変更可能に構成されている。
【００２１】
これにより、フロントウィンドでの反射音が加わるため、反射音がさらに増加し、運転席および助手席の聴取者にとって音像の偏りがより抑制される。
【００２２】
また本発明は、最も高い周波数帯域の音響信号を出力するスピーカの方向を、車両後方から車両内側に変更可能に構成していることを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、スピーカの方向は、車両後方方向を基準に４５°〜６０°の範囲で変更可能であることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、最も高い周波数帯域の音響信号を出力するスピーカの方向を、車両後方から車両内側に、車両後方方向を基準に４５°〜６０°の範囲で変更可能に構成されている。
【００２５】
これにより、反射音がさらに増加し、運転席および助手席の聴取者にとって音像の偏りがより抑制される。
【００２６】
また本発明は、少なくとも３つ以上のスピーカと、
音源からの音響信号を、高周波数帯域、中周波数帯域および低周波数帯域の３つの帯域に帯域分割し、各周波数帯域の音響信号を所定のスピーカから出力するように制御する信号処理装置とを有し、
中周波数帯域の音響信号を出力するスピーカを車室内の前方下部に配置し、
低周波数帯域の音響信号を出力するスピーカを車室内の後方部に配置し、
中周波数帯域を、高周波数側に変更するとともに、低周波数帯域の音響信号の出力レベルを下げることを特徴とするスピーカシステムである。
【００２７】
本発明に従えば、信号処理装置が音源からの音響信号を、高周波数帯域、中周波数帯域および低周波数帯域の３つの帯域に帯域分割し、各周波数帯域の音響信号を所定のスピーカから出力する。
【００２８】
中周波数帯域の音響信号を出力するスピーカを車室内の前方下部、たとえばフロントドアの足元付近に配置する。また、低周波数帯域の音響信号を出力するスピーカを車室内の後方部、たとえばリア席の後部に配置する。信号処理装置は、中周波数帯域を、高周波数側に変更するとともに、低周波数帯域の音響信号の出力レベルを下げる。
【００２９】
これにより、音像定位に寄与する周波数の反射音が増加し、音像がぼけるため、運転席および助手席の聴取者にとって音像の偏りが抑制される。したがって、運転席および助手席ともに聴取者が座っている場合に、いずれの聴取者にも対応する音像定位を実現することができる。また、リア席に聴取者が座っている場合に、低周波数帯域の音響信号の出力レベルが下がるので、リア席の聴取者に対する音質を向上させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態であるスピーカシステム１の構成を示すブロック図である。スピーカシステム１は、中高域用スピーカ１０、中低域用スピーカ１１、低域用スピーカ１２、パワーアンプ１３、信号処理装置１４を有する。スピーカシステム１は、ＣＤプレイヤーまたはＭＤプレイヤーなどのソース（音源）２と接続し、ソース２から入力された音響信号を、信号処理装置１４で、各種処理を行い、パワーアンプ１３で増幅した音響信号を、中高域用スピーカ１０、中低域用スピーカ１１および低域用スピーカ１２から音響として出力する。
【００３１】
中高域用スピーカ１０および中低域用スピーカ１１は、主に車室内の前方、インパネ近傍に配置され、低域用スピーカ１２は、後部座席付近に配置される。なお、スピーカシステム１は、低域用スピーカ１２を含まない構成であっても良い。
【００３２】
信号処理装置１４は、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）などで実現され、帯域分割フィルタ１４１およびレベル調整部１４２を備えている。帯域分割フィルタ１４１は、ソース２から入力された音響信号を主に３つの帯域に分割する。具体的には、帯域分割フィルタ１４１は、中高域用スピーカ１０から出力する信号を通過させるＨＰＦ（ｈｉｇｈｐａｔｈｆｉｌｔｅｒ）、中低域用スピーカ１１から出力する信号を通過させるＢＰＦ（ｂａｎｄｐａｔｈｆｉｌｔｅｒ）、低域用スピーカ１２から出力する信号を通過させるＬＰＦ（ｌｏｗｐａｔｈｆｉｌｔｅｒ）を用いて帯域を分割する。さらに、レベル調整部１４２は、分割された各帯域別にスピーカからの出力レベルを調整する。
【００３３】
また、信号処理装置１４は、スピーカからの音響の出力モードを複数有し、出力モードに応じて、中高域用スピーカ１１、中低域用スピーカ１２からの出力を遅延させ、各スピーカから出力された音響が、車両内のいずれか１つの座席位置にほぼ同時に到達するように制御するタイムアライメント処理を行う。出力モードには、運転席モードおよび助手席モードがあり、それぞれのモードでは、音像定位が運転席および助手席に合わせられる。なお、信号処理装置１４には、選択手段であるモード切り替えスイッチ１５が接続され、ユーザがスイッチを押すことで、運転席モードおよび助手席モードを選択して切り替えることができる。
【００３４】
図２は、各スピーカの車室２０における配置を示す図である。運転席２１または助手席２２の音像定位を明確にするために、中高域用スピーカ１０Ｒ，１０Ｌは、インパネと一体化するか、またはインパネの上面に載置するとともに、出力した音響が各席に到達するまでに反射することが無いように配置されている。たとえば、スピーカから各座席までの指向軸上に音響を反射する物体が存在しないように配置する。音響の反射が無いようなスピーカの配置とし、タイムアライメント処理を行うことで、明確な音像定位を実現している。
【００３５】
中低域用スピーカ１１Ｒ，１１Ｌは、運転席２１および助手席２２の足元付近、たとえばフロントドアの下部に配置している。低域用スピーカは、リア席２３の後部に配置している。
【００３６】
運転席モードおよび助手席モードのときの信号処理装置１４によるフィルタリング処理では、周波数帯域は、たとえばＨＰＦの通過周波数が１００Ｈｚ〜４００Ｈｚ、ＢＰＦの通過周波数が１００Ｈｚ〜４００Ｈｚおよび５０Ｈｚ〜９０Ｈｚ、ＬＰＦの通過周波数が４０Ｈｚ〜１００Ｈｚである。配置された各スピーカは、それぞれこれらの周波数帯域の音響信号を出力する。
【００３７】
運転席モードで音響が出力される場合、助手席２２に座っている聴取者にとっては、音像定位が運転席２１側に偏ってしまう。同様に、助手席モードで音響が出力される場合、運転席２１に座っている聴取者にとっては、音像定位が助手席２２側に偏ってしまう。
【００３８】
本発明では、運転席および助手席のどちらにも聴取者が存在している場合は、このような偏りを抑制するために、フロントモードとして中低域用スピーカ１１から出力される音響信号の周波数帯域を高周波数側にシフトさせている。フロントモードとは、運転席および助手席のフロント２席のいずれにも聴取者が座っている場合に適するモードである。たとえば、運転席モードおよび助手席モードでは、１００Ｈｚ〜４００Ｈｚおよび５０Ｈｚ〜９０Ｈｚであった出力周波数帯域を、フロントモードでは、５００Ｈｚ〜１０００Ｈｚおよび５０Ｈｚ〜９０Ｈｚにシフトさせている。フロントモードへの切り替えは、運転席モードと助手席モードの切り替えと同様に、モード切り替えスイッチ１５をユーザが押すことで、切り替えることができるように構成されている。このフロントモードが選択されると、帯域分割フィルタ１４１のＢＰＦの通過周波数帯域が切り替えられることによって、中低域用スピーカ１１の出力周波数帯域のシフトを実現している。
【００３９】
これにより、音像定位に寄与する周波数の反射音が増加し、音像がぼけるため、運転席および助手席の聴取者にとって音像の偏りが抑制される。したがって、運転席および助手席ともに聴取者が座っている場合に、いずれの聴取者にも対応する音像定位を実現することができる。
【００４０】
さらに、中低域用スピーカ１１の出力周波数だけでなく、中高域用スピーカ１０の出力周波数を高周波数側にシフトさせてもよい。たとえば、運転席モードおよび助手席モードでは、１００Ｈｚ〜４００Ｈｚであった出力周波数帯域を、フロントモードでは、５００Ｈｚ〜１０００Ｈｚにシフトさせる。フロントモードが選択されると、帯域分割フィルタ１４１のＨＰＦの通過周波数帯域が切り替えられることによって、中高域用スピーカ１０の出力周波数帯域のシフトを実現している。
【００４１】
これにより、再生周波数の重なりを防止し、スピーカから出力される音響の音質を向上させることができる。
【００４２】
上記のように、スピーカシステム１は、低域用スピーカ１２を含まない構成であっても良いが、含む構成であっても、運転席モード、助手席モードおよびフロントモードで、通過周波数を変化させる必要はない。運転席モードおよび助手席モードの通過周波数とフロントモードの通過周波数のいずれも４０Ｈｚ〜１００Ｈｚである。しかし、一般的に低域用スピーカ１２は、リア席２３の後部に配置されるので、リア席２３の聴取者に対しては、低域用スピーカ１２の出力が影響を及ぼすこととなる。したがって、ＡＬＬモードでは、低域用スピーカ１２からの出力レベルを低下させる。ＡＬＬモードとは、リア席２３と、少なくともフロント２席のいずれかの席とに聴取者が座っている場合に適するモードである。たとえば、運転席モード、助手席モードおよびフロントモードの場合に対して、ＡＬＬモードでは、低域用スピーカ１２の出力レベルを６ｄＢ低下させる。フロントモードが選択されると、レベル調整部１４２が低域用スピーカ１２の出力レベルを低下させる。低域用スピーカ１２の出力レベルを低下させることで、リア席２３の聴取者に対する音質を向上させることができる。
【００４３】
中低域用スピーカ１１の出力周波数シフトに加えて、中高域用スピーカ１０の指向軸方向を変化させることで、音像がさらにぼけることになり、いずれの聴取者にも対応する音像定位を実現することができる。たとえば、中高域用スピーカ１１Ｒ，１１Ｌの指向軸を鉛直上向き方向、または車両内側方向に変位させることができるように、中高域用スピーカ１１Ｒ，１１Ｌの向きを可動としている。特に、指向軸を鉛直上向き、車両内側方向にすることで、中高域用スピーカ１１Ｒ，１１Ｌから出力された音響が、フロントウィンドで反射される。
【００４４】
スピーカの指向軸は、スピーカの構造によって決定され、スピーカが備える振動板の中心を通り、振動板に対して垂直な方向に延びる軸である。したがって、振動板の向きを変えることで、指向軸の方向を変えることができる。振動板と筐体とが一体となっているスピーカ構造の場合には、筐体の向きが鉛直上向き方向、または車両内側方向に可動なように構成され、ユーザが手動で筐体の向きを変えることで指向軸の方向を変えることができる。また、筐体がインパネと一体化しているような場合は、振動板の向きが鉛直上向き方向、または車両内側方向に可動なように構成され、ユーザが手動で振動板の向きを変えることで指向軸の方向を変えることができる。
【００４５】
図３は、中高域用スピーカ１１の指向軸Ｌの変位範囲を示す図である。鉛直方向の変位範囲は、図３（ａ）に示すように、水平方向を基準として、上向きにθ＝６０°〜８０°である。車両内側方向の変位範囲は、図３（ｂ）に示すように、車両後方を基準として、内向きにφ＝４５°〜６０°である。なお、中高域用スピーカ１１の指向軸は、鉛直上向き方向のみ、車両内側方向のみに可動であってもよいし、鉛直上向きかつ車両内側方向に可動であってもよい。また、モード切り替えスイッチ１５が入力され、フロントモードまたはＡＬＬモードが選択されたときに、自動で中高域用スピーカ１０の向きを変化させて、指向軸の方向を変化させる構成であってもよい。
【００４６】
図４は、音響出力処理を示すフローチャートである。
電源をオンすることで処理が開始され、ステップＳ１では、帯域分割フィルタ１４１の通過周波数帯域を、運転席モードおよび助手席モード用の帯域に設定する。また、中高域用スピーカ１１を初期位置に移動させるここで初期位置とは、運転席モードおよび助手席モード時の位置であり、反射音が発生しない位置である。ステップＳ２では、モード切り替えスイッチ１５の入力に基づいて、運転席モードまたは助手席モードかどうかを判断する。運転席モードまたは助手席モードが選択されていればステップＳ４に進み、いずれも選択されていなければ、すなわちフロントモードかＡＬＬモードが選択されていればステップＳ３に進む。
【００４７】
ステップＳ３では、帯域分割フィルタ１４１の通過周波数を変更する。また、中高域用スピーカ１１の向きを変更する。ステップＳ４では、タイムアライメント処理によりソース２からの音響信号を音響として各スピーカから出力する。このときのタイムアライメント処理では、運転席モードおよび助手席モードが選択されている場合は、そのモードに応じた処理を行い、フロントモードが選択されている場合は、直前に選択されていた運転席モードまたは助手席モードのいずれかと同様の処理を行ってもよいし、必ず運転席モードと同様の処理を行ってもよい。
【００４８】
以上のように、主に中低域スピーカ１１からの出力周波数を高周波数側にシフトさせることで、反射音を増加させ、運転席および助手席いずれの聴取者にも対応する音像定位を実現することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、音像定位に寄与する周波数の反射音が増加し、音像がぼけるため、運転席および助手席の聴取者にとって音像の偏りが抑制される。したがって、運転席および助手席ともに聴取者が座っている場合に、いずれの聴取者にも対応する音像定位を実現することができる。
【００５０】
また本発明によれば、再生周波数の重なりを防止し、スピーカから出力される音響の音質を向上させることができる。
【００５１】
また本発明によれば、容易にスピーカが出力する音響信号の周波数帯域を、高周波数側に変更することができる。
【００５２】
また本発明によれば、フロントウィンドでの反射音が加わるため、反射音がさらに増加し、運転席および助手席の聴取者にとって音像の偏りがより抑制される。
【００５３】
また本発明によれば、リア席に聴取者が座っている場合に、低周波数帯域の音響信号の出力レベルが下がるので、リア席の聴取者に対する音質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるスピーカシステム１の構成を示すブロック図である。
【図２】各スピーカの車室２０における配置を示す図である。
【図３】中高域用スピーカ１１の指向軸の変位範囲を示す図である。
【図４】音響出力処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１スピーカシステム
２ソース（音源）
１０中高域用スピーカ
１１中低域用スピーカ
１２低域用スピーカ
１３パワーアンプ
１４信号処理装置
１５切り替えスイッチ
２０車室
２１運転席
２２助手席
２３リア席
１４１帯域分割フィルタ
１４２レベル調整部

Claims

少なくとも２つ以上のスピーカと、
音源からの音響信号を２以上の帯域に帯域分割し、各周波数帯域の音響信号を所定のスピーカから出力するように制御する信号処理装置とを有し、
信号処理装置は、各スピーカから出力された音響が、車室内のいずれか１つの座席位置にほぼ同時に到達するように制御するスピーカシステムであって、
最も高い周波数帯域以外の周波数帯域の音響信号を出力するスピーカのうち少なくとも１つが車室内の前方下部に配置され、
信号処理装置は、車室内の前方下部に配置されるスピーカが出力する音響信号の周波数帯域を、高周波数側に変更可能に構成していることを特徴とするスピーカシステム。
信号処理装置は、最も高い周波数帯域をさらに高周波数側に変更可能であることを特徴とする請求項１記載のスピーカシステム。
信号処理装置は、フィルタを用いて帯域分割を行い、フィルタに設定された通過周波数を変更することで、周波数帯域を変更することを特徴とする請求項１または２記載のスピーカシステム。
最も高い周波数帯域の音響信号を出力するスピーカの方向を、水平方向から鉛直上向きの間で変更可能に構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のスピーカシステム。
スピーカの方向は、水平方向を基準に６０°〜８０°の範囲で変更可能であることを特徴とする請求項４記載のスピーカシステム。
最も高い周波数帯域の音響信号を出力するスピーカの方向を、車両後方から車両内側に変更可能に構成していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のスピーカシステム。
スピーカの方向は、車両後方方向を基準に４５°〜６０°の範囲で変更可能であることを特徴とする請求項６記載のスピーカシステム。
少なくとも３つ以上のスピーカと、
音源からの音響信号を、高周波数帯域、中周波数帯域および低周波数帯域の３つの帯域に帯域分割し、各周波数帯域の音響信号を所定のスピーカから出力するように制御する信号処理装置とを有し、
中周波数帯域の音響信号を出力するスピーカを車室内の前方下部に配置し、
低周波数帯域の音響信号を出力するスピーカを車室内の後方部に配置し、
中周波数帯域を、高周波数側に変更するとともに、低周波数帯域の音響信号の出力レベルを下げることを特徴とするスピーカシステム。