JP2006171347A - Audio signal processing method and audio reproducing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オーディオ信号をスピーカ装置から再生させる場合の特性補正を行うオーディオ信号処理方法及びその特性補正を行うオーディオ再生システムに関し、特に高音質の再生が可能なハイファイ再生用のスピーカ装置を使用する場合に適用して好適な技術に関する。 The present invention relates to an audio signal processing method for correcting characteristics when an audio signal is reproduced from a speaker device, and an audio playback system for correcting the characteristics, and particularly uses a speaker device for high-fidelity reproduction capable of high-quality reproduction. The present invention relates to a technique suitable for application to a case.
従来、高音質の再生が可能なハイファイ再生用のスピーカ装置として、各種構成のものが実用化されている。例えば、オーディオ信号の再生帯域を、低域と中域と高域の3つの帯域に分割し、それぞれの帯域ごとに個別のスピーカユニットを用意した3ウェイ構成のスピーカ装置がある。この3ウェイ構成のスピーカ装置は、各帯域用のスピーカユニットとして、それぞれの帯域での再生特性が良好なものを使用することで、低域から高域まで入力オーディオ信号に忠実な再生が可能となり、一般には1つのスピーカユニットで全ての帯域のオーディオを出力させる、いわゆるフルレンジ型のスピーカユニットに比べて、再生特性が良好になる。 Conventionally, speakers having various configurations have been put to practical use as speaker devices for high-fidelity reproduction capable of high-quality reproduction. For example, there is a three-way speaker device in which a reproduction band of an audio signal is divided into three bands, a low band, a middle band, and a high band, and an individual speaker unit is prepared for each band. This three-way speaker device uses a speaker unit with good reproduction characteristics in each band as a speaker unit for each band, and can faithfully reproduce the input audio signal from low to high frequencies. In general, the reproduction characteristics are improved as compared with a so-called full-range speaker unit that outputs audio in all bands with a single speaker unit.
また、このような3ウェイ構成や2ウェイ構成のようにして、スピーカ装置の再生音を高音質化する構成の他に、スピーカ装置に供給するオーディオ信号そのもの特性を、オーディオ信号処理装置であるアンプ装置側で補正して、結果的にスピーカ装置から出力されるオーディオの特性を改善することも行われている。例えば、スピーカ装置を駆動するオーディオ信号の増幅などの処理を行うオーディオアンプ装置で、ラウドネスコントロールと称される補正を行う場合がある。このラウドネスコントロールは、低音域部と高音域部を、中音域部に比べて出力レベルを増強させる補正処理を行って、主として小音量時に、低音域と高音域が不足して聞こえるのを補正するものである。 Further, in addition to the configuration for improving the sound quality of the reproduction sound of the speaker device as in the three-way configuration or the two-way configuration, the characteristics of the audio signal itself supplied to the speaker device are also an amplifier that is an audio signal processing device. Corrections are made on the device side, and as a result, the characteristics of audio output from the speaker device are improved. For example, an audio amplifier device that performs processing such as amplification of an audio signal that drives a speaker device may perform correction called loudness control. This loudness control corrects the low and high frequencies that are heard when the volume is low, mainly by performing a correction process that increases the output level of the low and high frequencies compared to the mid range. Is.
特許文献1には、ラウドネス補正を行う場合の再生構成の一例についての記載がある。
ところが、ラウドネスコントロールされた再生音は、単に特定の周波数帯域の信号をレベルに係わらずほぼ一律に増強させてしまうので、厳密な意味で入力オーディオ信号に忠実な再生とはいえず、より入力オーディオ信号に忠実な再生ができる再生システムの開発が望まれていた。即ち、従来のラウドネスコントロールされた再生音は、小音量時に聞き取り難い音を増強して再生させるので、ラウドネスコントロールされていない再生音に比べて低音域部と高音域部が聞こえやすくなり、ある程度音質を改善する効果があるが、特定の周波数帯域の信号を小レベルであっても大レベルであっても一律に増強させてしまうので、増強させる必要のない信号成分についても増強させてしまうことがあり、結果として不自然な再生音になってしまう場合がある。 However, the loudness-controlled playback sound simply boosts the signal in a specific frequency band almost uniformly regardless of the level, so it cannot be said that the playback sound is faithful to the input audio signal in a strict sense. Development of a reproduction system that can reproduce signals faithfully has been desired. In other words, conventional loudness-controlled playback sounds are played back with an increase in sounds that are difficult to hear at low volumes, making it easier to hear low and high frequencies compared to playback sounds that are not loudness-controlled. However, it is possible to enhance signal components that do not need to be enhanced because signals in a specific frequency band are uniformly enhanced at both low and large levels. In some cases, this results in an unnatural playback sound.
ここで、従来のスピーカ装置での再生音の問題について説明すると、再生音が入力オーディオ信号を忠実に再現していない場合の例として、小振幅の信号の問題がある。即ち、例えば図9(a)に示すように、比較的大きな振幅の波形と比較的小さな振幅の波形が連続した波形の入力オーディオ信号S1がスピーカに入力した場合を想定する。このとき、スピーカからの出力オーディオ信号S2の波形としては、比較的大きな振幅の波形については、入力信号S1とほぼ同等になるが、比較的小さな振幅の波形については、入力信号S1よりも振幅が小さくなる傾向にある。これは、比較的大きな音で出力が可能な一般的な振動板を備えた形状のスピーカユニットでは、振幅が小さい小音量の信号の再現特性が悪く、小音量の信号の入出力特性のリニアリティ(直線性)が確保されないためである。 Here, the problem of the reproduced sound in the conventional speaker device will be described. As an example when the reproduced sound does not faithfully reproduce the input audio signal, there is a problem of a small amplitude signal. That is, for example, as shown in FIG. 9A, it is assumed that an input audio signal S1 having a waveform in which a relatively large amplitude waveform and a relatively small amplitude waveform are continuous is input to the speaker. At this time, the waveform of the output audio signal S2 from the speaker is substantially the same as that of the input signal S1 for a waveform having a relatively large amplitude, but the amplitude of the waveform of a relatively small amplitude is larger than that of the input signal S1. It tends to be smaller. This is because a speaker unit having a general diaphragm that can output a relatively loud sound has poor reproduction characteristics of a small volume signal with small amplitude, and linearity of input / output characteristics of a small volume signal ( This is because linearity is not ensured.
同様に、例えば図9(b)に示すように、比較的大きな振幅の波形の入力オーディオ信号S3と、比較的小さな振幅の波形の入力オーディオ信号S4とが、時間的に重なることで、本来は両信号S3,S4が合成されたオーディオ信号S5が出力されるものが、その合成信号S5の波形よりもレベルが低下した波形の出力オーディオ信号S6がスピーカから出力される状態となっている。例えば、スピーカから再生させるオーディオとして、シンフォニーのように様々の楽器の音が同時に再生されるような場合に、このような出力状態となることがある。 Similarly, for example, as shown in FIG. 9B, the input audio signal S3 having a relatively large amplitude waveform and the input audio signal S4 having a relatively small amplitude waveform overlap each other in time, An audio signal S5 obtained by synthesizing both signals S3 and S4 is output, and an output audio signal S6 having a waveform whose level is lower than the waveform of the synthesized signal S5 is output from the speaker. For example, such an output state may occur when sounds of various musical instruments are reproduced simultaneously as audio to be reproduced from a speaker, such as symphony.
さらに、例えば図9(c)に示すように、特定の単一周波数の信号の振幅が徐々に低下するインパルス信号が入力オーディオ信号S7としてあった場合に、スピーカからの出力オーディオ信号S8の波形についても、レベルが低くなるに従って追従性が悪くなってしまう。 Further, for example, as shown in FIG. 9 (c), when an impulse signal in which the amplitude of a specific single frequency signal gradually decreases is an input audio signal S7, the waveform of the output audio signal S8 from the speaker However, the follow-up property becomes worse as the level becomes lower.
図9のいずれの例でも、スピーカからの出力としては、振幅が小さい小音量の信号の出力レベルが、入力信号レベルよりも小さくなって、小信号のリニアリティが保たれない状態となってしまう。この図9に示す状態を周波数分析すると、例えば図10に示す状態となる。図10の例は、基本波f1と、その基本波の高調波である倍音f2,f3の感度を解析した例である。レベルが高い基本波f1については、そのままのレベルで出力されるが、基本波よりもレベルが小さい倍音f2,f3については、破線で示した本来のレベルから低下した実線で示した出力感度となっている。 In any of the examples in FIG. 9, as an output from the speaker, the output level of a small volume signal having a small amplitude becomes smaller than the input signal level, and the linearity of the small signal cannot be maintained. When the state shown in FIG. 9 is subjected to frequency analysis, for example, the state shown in FIG. 10 is obtained. The example of FIG. 10 is an example in which the sensitivity of the fundamental wave f1 and harmonics f2 and f3 that are harmonics of the fundamental wave is analyzed. The fundamental wave f1 having a high level is output as it is, but the harmonics f2 and f3 having a level lower than that of the fundamental wave have the output sensitivity indicated by the solid line that is lower than the original level indicated by the broken line. ing.
図11は、複数段階の信号レベルでの低域から高域までの出力特性を示した図で、図11(a)は理想的な特性であり、図11(b)は実際のスピーカの出力特性を示した図である。図11(a)に示すように、理想的な状態では、4つのレベルL1,L2,L3,L4が、ほぼ等間隔で、低域から高域までフラットな特性となっているとする。このとき、図11(b)に示す実際のスピーカの出力特性としては、出力レベルが高いレベルL1,L2,L3については、理想特性とほぼ同等の出力特性が確保できているが、最も低いレベルL4の特性については、本来必要なレベルから感度αだけ、どの周波数帯域でも低下したレベルとなっている。 FIG. 11 is a diagram showing output characteristics from a low range to a high range at a plurality of signal levels. FIG. 11A is an ideal characteristic, and FIG. 11B is an actual speaker output. It is the figure which showed the characteristic. As shown in FIG. 11A, in an ideal state, it is assumed that the four levels L1, L2, L3, and L4 have a flat characteristic from a low range to a high range at almost equal intervals. At this time, as the actual output characteristics of the speaker shown in FIG. 11 (b), the output characteristics having the high output levels L1, L2, and L3 have almost the same output characteristics as the ideal characteristics, but the lowest level. Regarding the characteristics of L4, the sensitivity α decreases from the originally required level by any sensitivity in the frequency band.
このような感度の低下を、特定の周波数の特性として見たのが、図12の入出力特性図である。図12に示すように、本来はスピーカへの入力信号レベルの増大に対して直線的に出力レベルが増大する破線の特性xとなる必要があるのに対して、実際には、ある程度のレベル以上ではほぼ直線的にレベルが変化しているが、特定のレベル以下では、入力に対する振動板の動きが悪く、入力に対する出力感度が非常に悪い曲線の特性yとなっている。 FIG. 12 is an input / output characteristic diagram showing such a decrease in sensitivity as a characteristic of a specific frequency. As shown in FIG. 12, the characteristic must be a broken line characteristic x in which the output level increases linearly with an increase in the input signal level to the speaker. The level changes almost linearly, but below a specific level, the vibration of the diaphragm with respect to the input is poor and the output sensitivity to the input is a curve characteristic y.
具体的には、例えば一般的なスピーカによるリスニングの最大レベルを70〜100spl(音圧レベル)と想定した場合、その最大レベルより−30dBから−60dB下がった信号は、最大レベルに対して正しく−30dBから−60dB下がった音量が出ていない(比例していない)ということになる。仮に、100splよりアンプ装置の出力を50spl分下げた音量としての再生を想定すると、本来ならば50spl前後での音量が得られるはずであるが、実際には例えばそれより10spl低い40splの出力しか得られないことになる。つまり、正確にリニアリティが取れていないということになり、満足する音質が得られない一つの大きな原因となっていることが、本発明者の解析で判った。 Specifically, for example, assuming that the maximum level of listening by a general speaker is 70 to 100 spl (sound pressure level), a signal that is −30 dB to −60 dB lower than the maximum level is correct with respect to the maximum level − This means that the sound volume is not reduced (not proportional) from 30 dB to -60 dB. If it is assumed that the output of the amplifier device is reduced by 50 spl from 100 spl, the sound volume should be around 50 spl, but in reality, for example, only 40 spl lower than 10 spl can be obtained. It will not be possible. In other words, the inventor's analysis revealed that the linearity was not accurately obtained, which was one of the major causes that a satisfactory sound quality could not be obtained.
ところで、上述した図12に示した特性yの曲線のカーブ状態は、一例を示したものであり、実際には、個々のスピーカ装置の特性により、特性yの具体的なカーブ状態は変化してしまう。即ち、スピーカ装置の入出力特性は、そのスピーカ装置が備えるスピーカユニットの振動系のサイズ、重量などの条件で決まるものであり、スピーカ装置に設置環境によっても変わる可能性があり、一義的に特性を決めることは困難であった。 By the way, the curve state of the curve of the characteristic y shown in FIG. 12 described above is an example, and actually, the specific curve state of the characteristic y varies depending on the characteristic of each speaker device. End up. That is, the input / output characteristics of a speaker device are determined by conditions such as the size and weight of the vibration system of the speaker unit included in the speaker device, and may vary depending on the installation environment of the speaker device. It was difficult to decide.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、比較的小音量の信号のスピーカからの再生特性を改善することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to improve the reproduction characteristics of a relatively low volume signal from a speaker.
本発明は、入力したオーディオ信号を、所定の入出力特性のスピーカ装置から出力させるための補正処理を行う場合に、スピーカ装置に基準となるオーディオ信号を入力し、その基準オーディオ信号による出力をマイクロフォンで拾い、マイクロフォンで得たオーディオ信号と基準オーディオ信号とを比較して、レベル毎の感度の低下量を解析し、スピーカ装置に供給するオーディオ信号の、解析された感度が低下するレベルの信号成分に対して、感度の低下分を補う補正処理を行うようにしたものである。 The present invention inputs a reference audio signal to a speaker device when performing correction processing for outputting the input audio signal from the speaker device having predetermined input / output characteristics, and outputs the reference audio signal as a microphone. Compare the audio signal picked up by the microphone and the reference audio signal, analyze the amount of decrease in sensitivity for each level, and the signal component of the audio signal supplied to the speaker device that reduces the analyzed sensitivity level On the other hand, correction processing for compensating for the decrease in sensitivity is performed.
このようにしたことで、スピーカ装置から出力されるオーディオ信号として、そのスピーカ装置の特性に合わせて感度の不足分が補正された入出力特性がほぼ直線的なオーディオ信号となり、特に、本来は出力レベルが不足する比較的小レベルの信号が、本来のレベルで良好に出力されるようになる。 As a result, the audio signal output from the speaker device becomes an audio signal having a substantially linear input / output characteristic in which the lack of sensitivity is corrected in accordance with the characteristic of the speaker device. A relatively low level signal whose level is insufficient can be satisfactorily output at the original level.
本発明によると、実際にスピーカ装置から出力されるオーディオを解析するので、補正させる感度をそのスピーカ装置に合わせて最適に設定することができ、接続されたスピーカ装置の特性に合わせて補正された、入出力特性がほぼ直線的なオーディオ信号を出力させることができ、特に、本来は出力レベルが不足する比較的小レベルの信号が、本来のレベルで良好に出力されるようになる。 According to the present invention, since the audio actually output from the speaker device is analyzed, the sensitivity to be corrected can be optimally set according to the speaker device, and corrected according to the characteristics of the connected speaker device. Thus, an audio signal having substantially linear input / output characteristics can be output, and in particular, a relatively small level signal that originally has an insufficient output level is favorably output at the original level.
この場合、補正処理として、スピーカ装置が出力するほぼ全ての周波数帯域内で、レベル毎にほぼ均一に出力感度の低下分を補う補正処理を行うことで、全ての周波数帯域で再生特性を改善でき、ラウドネスコントロールのような従来から行われている特定の帯域だけの増強とは全く異なる、入力オーディオ信号に対する忠実度の高い再生が可能となる。 In this case, reproduction characteristics can be improved in all frequency bands by performing correction processing that compensates for the decrease in output sensitivity almost uniformly for each level within almost all frequency bands output by the speaker device. Thus, reproduction with high fidelity to the input audio signal is possible, which is completely different from the conventional enhancement of only a specific band such as loudness control.
また、解析手段が解析したレベル毎の感度の低下量を記憶する記憶手段を備えたことで、例えば再生システムを設置する際に一度だけマイクロフォンを使ってスピーカ装置の出力オーディオを解析させて記憶させれば、以後はその記憶データを使った最適な補正が行えるようになる。 Further, by providing a storage means for storing the amount of decrease in sensitivity for each level analyzed by the analysis means, for example, when installing a playback system, the output audio of the speaker device is analyzed and stored only once using a microphone. Thereafter, the optimum correction using the stored data can be performed.
以下、本発明の一実施の形態を、図1〜図8を参照して説明する。図1は、本実施の形態によるシステム構成例を示した図である。本例においては、スピーカ装置が接続されたオーディオ再生システムを、自動車などの車両に設置した例としてあり、図1はその全体のシステム構成例を示した図である。本例では、オーディオ信号源10がアンプ装置20に接続してあり、オーディオ信号源10でCD(ディスク),メモリなどの媒体に記録(記憶)されたオーディオ信号を再生して、その再生して出力されるオーディオ信号を、アンプ装置20に供給し、アンプ装置20でスピーカ装置を駆動するオーディオ信号とする処理を行う。図示しないチューナなどが受信して入力されたオーディオ信号でも良い。アンプ装置20での具体的な処理状態の詳細については後述する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration example according to the present embodiment. In this example, an audio reproduction system to which a speaker device is connected is shown as an example installed in a vehicle such as an automobile, and FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall system configuration. In this example, the
ここでは、図1に示すように、車内の所定位置に複数のスピーカ装置31,32,33,34が配置してある。具体的には、例えば車内の前方の左右にスピーカ装置31,32を配置し、後方の左右にスピーカ装置33,34を配置する。
Here, as shown in FIG. 1, a plurality of
オーディオ信号源10から出力されるオーディオ信号は、少なくとも左チャンネル用オーディオ信号と右チャンネル用オーディオ信号の2チャンネルの信号としてあり、例えば、アンプ装置20から出力される左チャンネル用オーディオ信号は、左チャンネル用スピーカ装置31,33に供給して出力させ、右チャンネル用オーディオ信号は、右チャンネル用スピーカ装置32,34に供給して出力させる。
The audio signal output from the
各スピーカ装置31,32,33,34の構成について説明すると、各スピーカ装置31〜34は、それぞれオーディオを出力させる音響出力手段としてのスピーカユニットとして、1個のスピーカユニットを備える。それぞれのスピーカユニットは、出力される周波数帯域から見た特性としては、可聴帯域内でほぼフラットな周波数特性で、低域から高域まで出力される特性をもつ、いわゆるフルフレンジ型のスピーカユニットであり、比較的大きな振動板を備えて、大音量の信号の出力が可能な比較的大型のスピーカユニットとしてある。本例のスピーカ装置を構成するスピーカユニットについては、振動板が比較的大きいために、所定レベル以上の大信号の入出力特性のリニアリティ(直線性)がほぼ保たれ、所定レベル以下では入出力特性のリニアリティが確保されず、入力信号レベルに対して出力信号レベルが劣るものを使用してある。即ち、背景技術の欄で図12を参照して説明した特性yとなるスピーカユニットを使用してある。このような特性を持つスピーカユニットは、スピーカとして一般的なものである。
The configuration of each of the
本例においては、このような特性を持つスピーカユニットを使用したスピーカ装置31〜34が接続されたオーディオ再生システムにおいて、スピーカ装置31〜34に供給するオーディオ信号を処理するアンプ装置20側で、信号の特性補正を行うようにしたものである。
In this example, in an audio reproduction system to which
図2は、本例のアンプ装置20の構成を示した図である。図2に示すように、アンプ装置のオーディオ信号入力端子21に得られるオーディオ信号を、アナログ/デジタル変換器22に供給してデジタルオーディオ信号に変換し、変換されたデジタルオーディオ信号を、DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)23に供給する。本例においては、このDSP23をオーディオ信号特性の補正手段として使用する。DSP23での補正状態については、制御部26による制御で設定される。制御部26には、制御に必要なデータを記憶するメモリ27が接続してあり、DSP23での補正状態についてのデータについても記憶するようにしてある。また、後述する解析を行う際に必要な基準オーディオ信号についてもメモリ27に記憶させてあり、入力オーディオ信号の代わりに、その基準オーディオ信号をスピーカ側に供給して出力さすることもできる。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the
DSP23での補正処理としては、例えばデジタル演算処理で全ての周波数帯域の信号成分について、所定レベル以上の信号成分と所定レベル未満の信号成分とに分け、所定レベル以上の信号成分については、何も補正処理を行わない。そして、所定レベル未満の信号成分については、入力レベルに対して出力レベルが、レベルが低い程、増加率が高くなるような補正処理を行う。ここで本例においては、この補正処理状態を制御部26の制御で可変設定できるようにしてある。本例の場合の補正処理は、実際に測定した再生状態に基づいて、最適な補正状態が自動的に設定されるようにしてあるが、ユーザのキー操作などによって補正状態を調整できるようにしてもよい。補正状態の詳細については後述する。
As correction processing in the
そして、補正処理をしていない所定レベル以上の信号成分と、補正処理を行った所定レベル未満の信号成分とを合成し、その合成信号をデジタル/アナログ変換器24に供給し、アナログオーディオ信号に変換する。
Then, a signal component of a predetermined level or higher that has not been subjected to correction processing and a signal component of lower than the predetermined level that have been subjected to correction processing are combined, and the combined signal is supplied to the digital /
変換されたアナログオーディオ信号は、アンプ25に供給して、スピーカ駆動用に増幅し、増幅されたオーディオ信号を、各スピーカ装置31〜34に供給して、オーディオ信号を出力(放音)させる。
The converted analog audio signal is supplied to the amplifier 25 and amplified for driving the speaker, and the amplified audio signal is supplied to each of the
制御部26によるDSP23での補正処理の制御としては、本例の場合にはマイクロフォン42が拾ったオーディオ信号を解析した結果に基づいた制御を行うようにしてある。即ち、本例においては、マイクロフォン42がシステムに接続してあり、そのマイクロフォン42が、スピーカ装置31〜34から出力されるオーディオを拾うように配置してある。マイクロフォン42については、着脱できる構成として、必要な場合だけ接続させてもよい。マイクロフォン42で得たオーディオ信号は、バッファアンプ41を介してアナログ/デジタル変換器29に供給してデジタルオーディオ信号に変換し、変換されたデジタルオーディオ信号を、解析部28に供給する。解析部28では、供給されるオーディオ信号についての解析を行う。
As control of the correction processing in the
解析部28でのオーディオ信号解析としては、マイクロフォン42で得たオーディオ信号と予め用意された基準オーディオ信号とを比較して、レベル毎の感度の低下量を解析するものである。本例で解析される感度の低下については、後述するように周波数にはあまり依存しない(即ち周波数によっては変化が少ない)ので、特定の周波数の信号だけを解析するようにしてもよいが、周波数帯域ごとに細かく解析してもよい。このようにして、基準となるオーディオ信号とマイクロフォンが拾ったオーディオ信号とを比較することで、システムに接続されたスピーカ装置31〜34の入出力特性が解析できる。
As the audio signal analysis in the
そして、スピーカ装置の解析された結果を制御部26が判断して、入力に対する感度の所定レベル以下でのスピーカ装置の出力感度の低下を補正するように、DSP23での補正処理を実行させる。この解析結果に基づいた補正状態のデータについては、メモリ27に記憶させ、例えば、補正状態の値が更新されるまで記憶させる。
Then, the
解析部28でのオーディオ信号の解析の例について説明すると、例えば、基準オーディオ信号として、図3の波形w0として示すインパルス信号を、アンプ装置20からスピーカ装置に供給して再生させたとする。このとき、マイクロフォン42が拾ったオーディオ信号波形としては、例えば図3に示す波形w1であり、波形w0と比較してレベルが所定レベル以下に低下したとき、感度の低下が大きく現れるとする。このとき、どのレベル以下でどの程度の感度の低下があるかを解析する。
An example of the analysis of the audio signal in the
図4は、特定の周波数f1の基本波とその倍音f2,f3……を再生させた場合の、解析状態の例である。基本波については、レベルが高いので、入力レベルに対応した出力レベルが検出されているが、例えば2倍の周波数f2の信号成分は、本来のレベルよりも感度d1だけ低下が検出される。同様に、例えば3倍の周波数f3の信号成分は、本来のレベルよりも感度d2だけ低下が検出される。 FIG. 4 shows an example of an analysis state when a fundamental wave of a specific frequency f1 and its harmonics f2, f3... Are reproduced. Since the level of the fundamental wave is high, an output level corresponding to the input level is detected. For example, a signal component having a frequency f2 that is twice as high is detected to have a sensitivity d1 lower than the original level. Similarly, for example, a signal component having a frequency f3 which is three times lower than the original level is detected by a sensitivity d2.
このような感度の低下を検出し解析し、その解析された感度が低下するレベルの信号成分に対して、感度の低下分を補う補正処理を行うことで、スピーカ装置31〜34から出力されるオーディオ信号は、入力オーディオ信号に忠実な良好な再生音になる。
Such a decrease in sensitivity is detected and analyzed, and a correction process that compensates for the decrease in sensitivity is performed on a signal component at a level at which the analyzed sensitivity decreases, so that the signal is output from the
図5は、このような特性での補正によりオーディオ信号がスピーカ装置31〜34から出力される状態を、複数段階の信号レベルでの低域から高域までの出力特性として示した図である。図5(a)は本例のスピーカ装置31〜34そのものが持つ出力特性(即ち補正していない出力特性)を示した図である。この図5(a)は、背景技術として図11(b)に示したスピーカ特性と同じである。即ち、図5(a)に示すように、出力レベルが高いレベルL1,L2,L3については、理想特性とほぼ同等の出力特性が確保できているが、最も低いレベルL4の出力特性については、本来必要なレベルから感度αだけ、どの周波数帯域でも低下したレベルとなっている。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which audio signals are output from the
ここで、アンプ装置20内での補正を行うことで、アンプ装置20に入力した信号の出力特性としては、図5(b)に示すように、出力レベルが高いレベルL1,L2,L3については、入力レベルと変化がないが、最も低いレベルL4の出力特性については、本来のレベルから感度βだけ、どの周波数帯域でも上昇したレベルとなっている。ここで、この高くなった感度βは、スピーカ装置31〜34で低下する感度αをほぼ補うレベルとなるように、実際の測定と解析に基づいて最適に設定されたものである。
Here, by performing the correction in the
このような特性とした上で、アンプ装置20で処理したオーディオ信号をスピーカ装置31〜34から出力させることで、スピーカ装置31〜34から出力されるオーディオの特性としては、図5(c)に示したように、4つのレベルL1,L2,L3,L4が、ほぼ等間隔で、低域から高域までフラットな特性となり、図11(a)に示した理想特性とほぼ等しい、入力と出力が全ての周波数帯域でレベルの大小に関係なく一致する良好な特性となる。
With the above characteristics, the audio signal processed by the
図6は、DSP23で補正される特性例を特定の周波数で示した図である。図6において、破線で示した特性aは、入力レベルの増減と出力レベルの増減とが直線的に比例するリニアリティがとれた特性であり、参考までに示してある。実線で示した特性b,c,dは、それぞれ本例のDSP23で補正される3つの特性の例である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a characteristic example corrected by the
この特性b,c,dとして示すように、本例のDSP23での補正特性は、所定レベル以上の範囲では、入力レベルの増減と出力レベルの増減とが直線的に比例するリニアリティがとれた特性(即ち特性aとほぼ一致する特性)としてある(即ち入力レベルと出力レベルとを等しくしてある)。そして、所定レベル以下の範囲では、入力レベルに対して出力レベルが、レベルが低い程、直線的な入出力特性aに比べて増加率が高くなるようなリニアリティがとれていない曲線で示される特性となるようにしてある。
As shown by these characteristics b, c, d, the correction characteristics in the
ここで本例においては、実際にスピーカ装置からの再生音から解析した結果に基づいて、曲線の特性を得るようにしてあるので、例えば特性b,c,dのいずれかが選択される。或いは、解析した結果から得られた曲線が特性b,c,dと異なる場合には、別の特性が設定される。なお、図6に示した特性b,c,dは、特定の周波数での特性を示したものであるが、本例の場合には、スピーカが再生可能な可聴帯域内全てで、ほぼ同様な特性を持つようにしてある。また、ユーザ操作によって、解析結果から得た補正曲線をある程度調整できるようにしてもよい。ユーザ操作による調整としては、例えば、調整量0とした場合に、解析した結果から得られた曲線をそのまま補正曲線として設定させ、+方向に調整した場合に、補正曲線をよりきついカーブの曲線とし、−方向に調整した場合に、補正曲線をよりゆるいカーブの曲線とすることが考えられる。 Here, in this example, since the characteristic of the curve is obtained based on the result of the actual analysis from the reproduced sound from the speaker device, for example, one of the characteristics b, c, and d is selected. Alternatively, when the curve obtained from the analysis result is different from the characteristics b, c, d, another characteristic is set. The characteristics b, c, and d shown in FIG. 6 indicate characteristics at a specific frequency. In the case of this example, the characteristics b, c, and d are almost the same in all audible bands that can be reproduced by the speaker. It has characteristics. Further, the correction curve obtained from the analysis result may be adjusted to some extent by a user operation. As an adjustment by the user operation, for example, when the adjustment amount is 0, the curve obtained from the analysis result is set as a correction curve as it is, and when the adjustment is made in the + direction, the correction curve is made a tighter curve. When the adjustment is made in the-direction, it is conceivable that the correction curve is a gentler curve.
次に、本例のアンプ装置20に接続されたマイクロフォン42から入力したオーディオ信号による解析を行って補正状態を設定する際の処理手順を、図7のフローチャートを参照して説明する。まず、メモリ27などに用意された測定用の基準となるオーディオ信号をスピーカ装置から出力させる(ステップST11)。その出力されたオーディオ信号をマイクロフォン42で入力させてデジタルデータ化して、解析部28に取り込ませる(ステップST12)。そして、その取り込まれたオーディオデータと、基準となるオーディオデータとを比較して、レベルごとの感度の低下を解析させる(ステップST13)。解析された結果に基づいて、制御部26は、小レベルの信号の感度補正量を算出し(ステップST14)、その算出した補正量をメモリ27に記憶させ(ステップST15)、補正状態の設定作業を終了する。
Next, a processing procedure when the correction state is set by performing an analysis based on the audio signal input from the
次に、このようにして設定された補正状態のデータを使用して、オーディオ信号源10から供給されたオーディオ信号を出力(再生)させる際の処理例を、図8のフローチャートを参照して説明する。まず、再生システムの電源が投入されると(ステップST21)、メモリ27に記憶された補正量のデータを制御部26が読み出し、DSP23にその補正量を設定させる(ステップST22)。そして、制御部26は、ユーザ操作で、その補正状態を調整する操作があるか否か判断する(ステップST23)。ここで、補正状態を調整する操作があると判断した場合には、どの調整操作に基づいて、DSP23に設定する補正量を変更(修正)する(ステップST24)。そして、その変更した補正量で、メモリ27の記憶データを更新させる(ステップST25)。
Next, a processing example when outputting (reproducing) the audio signal supplied from the
このようにしてスピーカ装置からの再生特性の補正が行われることで、オーディオ信号源10などから入力したオーディオ信号が忠実な特性で出力されるようになり、再生音質の高音質化が図れる。このような再生特性は、従来から知られているラウドネスコントロールのような、特定の周波数帯域の信号について、レベルに関係なく増強してしまう処理とは全く異なる、入力オーディオ信号に忠実な再生を行う特性である。
By correcting the reproduction characteristics from the speaker device in this way, the audio signal input from the
しかも本例の場合には、実際にスピーカ装置から出力される音を拾って解析した結果に基づいて補正するので、予め補正特性を用意している場合とは異なり、個々のスピーカ装置の特性にばらつきがあっても正確に補正できる。また、スピーカ装置の設置環境によっても、入出力特性には違いが生じる可能性があるが、そのような違いにも対処できる。特に、例えば図1に示した設置例のように、カーステレオとして車内に設置された場合には、設置される車の車種やスピーカ装置の設置位置によって、再生環境が全く異なる場合があり、本例の如き自動的な補正は非常に有効である。 In addition, in the case of this example, since the correction is made based on the result of picking up and analyzing the sound actually output from the speaker device, unlike the case where the correction characteristics are prepared in advance, the characteristics of the individual speaker devices are changed. Even if there is variation, it can be corrected accurately. Also, the input / output characteristics may vary depending on the installation environment of the speaker device, but such differences can be dealt with. In particular, as in the installation example shown in FIG. 1, for example, when installed in a car as a car stereo, the playback environment may be completely different depending on the type of car installed and the installation position of the speaker device. Automatic correction as in the example is very effective.
なお、本例の再生システムは、種々のオーディオ再生システムに適用可能であり、図1に示した例では、オーディオ信号源10とアンプ装置20とスピーカ装置31〜34とを別体で構成した例としたが、一体化されたシステム(装置)でもよい。或いは、単体のスピーカ装置の内部に、そのスピーカ装置の特性を補正する補正手段を組み込むようにして、補正処理機能のないアンプ装置に接続できる構成としてもよい。或いはまた、オーディオ信号源10から出力されるオーディオ信号そのものに、同様の補正を施すようにしてもよい。
Note that the playback system of this example can be applied to various audio playback systems. In the example shown in FIG. 1, the
また、上述した実施の形態ではカーステレオ用の再生システムとしたが、一般的な屋内用の再生システムなど、種々のオーディオ再生システムにも適用可能である。カーステレオ用の再生システムの場合でも、接続されるスピーカ装置の数についても、上述した例に限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the car stereo playback system is used, but the present invention can also be applied to various audio playback systems such as a general indoor playback system. Even in the case of a car stereo playback system, the number of speaker devices connected is not limited to the above-described example.
また、上述した実施の形態では、スピーカ装置からの解析を、基準となるオーディオ信号を使用して予め行って、算出された補正特性をセットするようにしたが、例えば、スピーカ装置からの再生音を拾うマイクロフォンを常時接続させておき、実際にオーディオ信号を再生させる際のアンプ装置への入力オーディオ信号と、スピーカ装置からの出力音とを随時比較させて、補正量を修正する必要があるか監視して、随時補正量を修正させるようにしてもよい。このような場合には、最初に補正量をセットするための基準オーディオ信号を用意しないで、実際の再生状況からだけで補正量を適正に調整することもできる。 In the above-described embodiment, the analysis from the speaker device is performed in advance using a reference audio signal, and the calculated correction characteristic is set. For example, the reproduced sound from the speaker device is set. Is it necessary to correct the correction amount by always comparing the input audio signal to the amplifier device and the output sound from the speaker device when the audio signal is actually played back and the microphone that picks up the sound is always connected? Monitoring may be performed to correct the correction amount as needed. In such a case, it is possible to appropriately adjust the correction amount only from the actual reproduction situation without preparing a reference audio signal for setting the correction amount first.
また、上述した実施の形態では、複数用意されたスピーカ装置の再生特性が等しいものとして、一括で補正特性を算出して設定するようにしたが、例えば、基準となるオーディオ信号を、1つ1つのスピーカ装置から個別に出力させて、それぞれのスピーカ装置の再生音に基づいて個別に解析を行い、その個別に解析された結果に基づいて、1つ1つのスピーカ装置に別々の補正特性を設定させるようにしてもよい。このようにすることで、より1つ1つのスピーカ装置の再生特性が厳密に補正され、より良好な再生特性が得られるようになる。 In the above-described embodiment, the correction characteristics are calculated and set collectively assuming that the reproduction characteristics of a plurality of speaker devices prepared are the same. For example, the reference audio signal is one by one. Individually output from each speaker device, individually analyze based on the playback sound of each speaker device, and set different correction characteristics for each speaker device based on the individually analyzed results You may make it make it. By doing in this way, the reproduction characteristics of each speaker device are more strictly corrected, and better reproduction characteristics can be obtained.
10…オーディオ信号源、20…アンプ装置、21…オーディオ信号入力端子、22…アナログ/デジタル変換器、23…DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)、24…デジタル/アナログ変換器、25…アンプ、26…制御部、27…メモリ、28…解析部、29…アナログ/デジタル変換器、41…アンプ、42…マイクロフォン
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記スピーカ装置に基準となるオーディオ信号を入力し、その基準オーディオ信号による出力をマイクロフォンで拾い、
前記マイクロフォンで得たオーディオ信号と基準オーディオ信号とを比較して、レベル毎の感度の低下量を解析し、
前記スピーカ装置に供給するオーディオ信号の、前記解析された感度が低下するレベルの信号成分に対して、前記感度の低下分を補う補正処理を行うことを特徴とする
オーディオ信号処理方法。 An audio signal processing method for performing correction processing for outputting an input audio signal from a speaker device having predetermined input / output characteristics,
Input a reference audio signal to the speaker device, pick up the output of the reference audio signal with a microphone,
Compare the audio signal obtained with the microphone and the reference audio signal, analyze the amount of decrease in sensitivity for each level,
An audio signal processing method comprising: performing a correction process to compensate for a decrease in sensitivity on a signal component of a level at which the analyzed sensitivity decreases in an audio signal supplied to the speaker device.
前記スピーカ装置から出力されるオーディオ信号を拾うマイクロフォンと、
前記マイクロフォンで得たオーディオ信号と、前記スピーカ装置に供給されるオーディオ信号とを比較して、レベル毎の感度の低下量を解析する解析手段と、
入力又は再生したオーディオ信号を、前記スピーカ装置を駆動するオーディオ信号とすると共に、前記解析手段により解析された感度が低下するレベルの信号成分に対して、前記感度の低下分を補う補正処理を行うオーディオ信号処理手段とを備えたことを特徴とする
オーディオ再生システム。 In an audio reproduction system for outputting an input or reproduced audio signal from a speaker device,
A microphone that picks up an audio signal output from the speaker device;
An analysis means for comparing an audio signal obtained by the microphone with an audio signal supplied to the speaker device, and analyzing an amount of decrease in sensitivity for each level;
The input or reproduced audio signal is used as an audio signal for driving the speaker device, and correction processing that compensates for the decrease in sensitivity is performed on the signal component of the level at which the sensitivity is analyzed analyzed by the analysis unit. An audio reproduction system comprising an audio signal processing means.
前記オーディオ信号処理手段での補正処理は、前記スピーカ装置が出力するほぼ全ての周波数帯域内で、レベル毎にほぼ均一に出力感度の低下分を補う補正処理を行うことを特徴とする
オーディオ再生システム。 The audio reproduction system according to claim 2, wherein
The audio reproduction system is characterized in that the correction processing in the audio signal processing means performs correction processing that compensates for a decrease in output sensitivity substantially uniformly for each level within almost all frequency bands output by the speaker device. .
前記解析手段が解析したレベル毎の感度の低下量を記憶する記憶手段を備えた
オーディオ再生システム。 The audio reproduction system according to claim 2, wherein
An audio reproduction system comprising storage means for storing the amount of decrease in sensitivity for each level analyzed by the analysis means.
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