JP2006279247A

JP2006279247A - 音響再生装置

Info

Publication number: JP2006279247A
Application number: JP2005091979A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakajima; 幸治中島
Original assignee: Denon Ltd
Current assignee: Denon Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】サブウーファから出力された低域信号と他のスピーカから出力された低域信号が互いに打ち消しあうことを防止する。
【解決手段】各チャンネルのオーディオ信号を再生する各スピーカにテストノイズ信号を供給してから聴取位置に配置したマイクロフォンで前記テストノイズ信号を受信するまでの時間をもとに、各スピーカと聴取位置との間の距離の差に基づき、各スピーカの再生音が同時に聴取位置に到達するように前記各チャンネルの再生経路に挿入した遅延器の遅延時間を調整する制御部３４と、全チャンネルから再生される前記テストサイン波を受信した前記マイクロフォンの出力をもとに再生信号のレベルを測定する振幅測定部３３とを備え、前記振幅測定部で測定する再生信号のレベルが最大となるように、前記サブウーファチャンネル再生経路に挿入した遅延器の遅延時間を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、音響再生装置に係り、特に低音再生用のサブウーファを備えた音響再生装置に関する。

従来、家庭で映画等を楽しむ場合、テレビ放送等による地上波放送によるものが主流であった。しかし、近年では、ビデオテープ、ＤＶＤディスク、衛星放送等の普及により、映画等の音をオリジナルのまま楽しむことができるようになった。これらオリジナルの音で楽しむことが可能なビデオテープ、ＤＶＤディスク、衛星放送等のメディアの中には、複数チャンネル（マルチチャンネル）のオーディオ信号にマトリクス処理及びエンコード処理を施し、元のチャンネル数より少ないチャンネル数に変換して記録し、また、伝送しているものがある。

これらのマルチチャンネルのオーディオ信号は、音響再生装置におけるＡＶ(Audio Visual)プロセッサ等の専用マルチチャンネルデコーダを内蔵したＡＶアンプ等により復調することにより臨場感のある音を楽しむことができる。

マルチチャンネルのオーディオ信号は、それがマトリクス処理が施されたオーディオ信号である場合はレフト（Ｌ）チャンネル、センター（Ｃ）チャンネル、ライト（Ｒ）チャンネル、サラウンド（Ｓ）チャンネルの４チャンネルのオーディオ信号に復調される。また、エンコード処理が施されたオーディオ信号である場合は、フロントレフト（ＦＬ）チャンネル、センター（Ｃ）チャンネル、フロントライト（ＦＲ）チャンネル、サラウンドレフト（ＳＬ）チャンネル、サラウンドライト（ＳＲ）チャンネル、サブウーファ（ＳＷ）チャンネルの６チャンネルのオーディオ信号に復調される。

このようなマルチチャンネルのオーディオ信号は、周波数帯域がそれぞれ約２０Ｈｚないし２０ＫＨｚのＦＬチャンネル、Ｃチャンネル、ＦＲチャンネル、ＳＬチャンネル、ＳＲチャンネルと、周波数帯域が約２０Ｈｚないし２００Ｈｚの低音再生用のＳＷチャンネルを備えている。これらのオーディオ信号のうち、Ｃチャンネル信号は台詞の明瞭性、明確な定位を得るための役割を果たし、ＳＷチャンネル信号は、低音の効果音等を再生して迫力感を得るための役割を果たす。

図３は、従来の音響再生装置を含む音響再生システムを説明する図である。図３において、音響再生システムは、ＤＶＤ再生装置等の信号供給装置１、音響再生装置４０、ＦＬチャンネルスピーカ３、ＦＲチャンネルスピーカ４、Ｃチャンネルスピーカ５、ＳＬチャンネルスピーカ６、ＳＲチャンネルスピーカ７、ＳＷチャンネルスピーカ（サブウーフア）８、およびモニタ４５を備えている。

信号供給装置１は、ビデオテープ、ビデオディスク、衛星放送等から得たビデオ信号及びオーディオ信号をそれぞれモニタ９および音響再生装置４０に供給する。音響再生装置４０は、ＤＩＲ（Digital interface receiver）１１、マルチチャンネルデコーダ部１３、Ｄ／Ａ（Digital／Analog）変換回路１５、および信号増幅部（アンプ１６）を備えている。ＤＩＲ１１は、例えば、信号供給装置１からのＳＰＤＩＦ(Sony Philips Degital Interface)信号をＩＩＳ(Internet Information Server)フォーマットに変換する。マルチチャンネルデコーダ部１３は、ＤＩＲ１１から出力されたオーディオ信号にデコード処理等の音響処理を施して、ＦＬチャンネルスピーカ３、ＦＲチャンネルスピーカ４、Ｃチャンネルスピーカ５、ＳＬチャンネルスピーカ６、ＳＲチャンネルスピーカ７及びＳＷチャンネルスピーカ８の各スピーカを駆動するオーディオ信号を生成する。また、Ｄ／Ａ変換回路１５はデジタル信号をアナログ信号に変換する。アンプ１６は、マルチチャンネルデコーダ部１３から出力された信号を増幅して各スピーカに供給する。

これにより、聴取者に対するサラウンド感や低音の量感が増加した臨場感のあるオーディオ信号を楽しむことができる。

しかしながら、このような音響再生システムを構成する各スピーカ（ＦＬチャンネルスピーカ、ＦＲチャンネルスピーカ、Ｃチャンネルスピーカ、ＳＬチャンネルスピーカ、ＳＲチャンネルスピーカ、サブウーフア）を、それぞれサラウンド再生における推奨位置に配置することは困難な場合が多い。特にスピーカから出力された低域の音は中高域の音と比して音像定位が明確でなく、また、壁や障害物などの影響で干渉を起こしやすく、音の打ち消し合いが起こりやすい。このため、サブウーファから出力される低域の音と、メインのＦＬチャンネルスピーカ、ＦＲチャンネルスピーカ、Ｃチャンネルスピーカ、ＳＬチャンネルスピーカあるいはＳＲチャンネルスピーカから出力される広帯域の音の内の低域の音が干渉し、打ち消し合って期待したような効果が得られないことが多い。

すなわち、サブウーフアから出力される低域の音と、メインのＦＬチャンネルスピーカ、ＦＲチャンネルスピーカ、Ｃチャンネルスピーカ、ＳＬチャンネルスピーカあるいはＳＲチャンネルスピーカから出力された音の低域の成分との間の位相差が１８０度になると、互いに打ち消しあって合成された低域成分は非常に小さな値になり、低音の音量が小さくなる。このため、サブウーフアを設けたことにより低音の音量が低下するという現象が発生することになる。

そこで、従来では、サブウーファ用のアンプの入力段に信号の位相を１８０度反転させる回路を設け、あるいはサブウーファ用のアンプからサブウーファ用のスピーカヘの配線の極性を逆転させることで信号の位相を反転させて、音の打ち消し合いを解消する手法がとられてきた。しかしながら、ＦＬチャンネルスピーカ、ＦＲチャンネルスピーカ、Ｃチャンネルスピーカ、ＳＬチャンネルスピーカ、あるいはＳＲチャンネルスピーカから出力される音と、サブウーフアから出力される音の位相のずれは必ずしも１８０度であるとは限らない。このため、このような手法では音の打ち消し合いを確実に解消することは困難である。

このような問題を解決する手段として、出力される音楽ソースを聴取しながら聴取者が低域成分の位相を手動で変化させ、サブウーファから出力するオーディオ信号の位相を調整する音響再生装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１０１４９９号公報

特許文献１に示される装置では、聴取する音楽ソース毎に低域成分量が異なることから、これらの音楽ソースを聴取しながらサブウーファから出力するオーディオ信号の位相の調整を最適に行うことは困難である。また、音楽ソースは、その再生時点が異なると再生される低域成分も異なるため、使用者が任意の音楽ソースを用いてオーディオ信号の位相の調整を行おうとしても、音楽ソースの再生時点の変化によって出力されるオーディオ信号の低域成分が変化し、音場調整を最適にすることは困難である。

また、複数のスピーカを用いてマルチチャンネルのオーディオ信号を再生する場合、オーディオを聴取する位置からスピーカの位置までの距離がそれぞれそれのスピーカによって異なって設置されている場合が多い。この場合は、各スピーカから同時に放音された音は聴取位置に同時に到達することなく遅延が生じてしまう。この遅延を補正するため、それぞれのスピーカに出力するオーディオ信号の遅延時間を調整する機能を備えた再生装置が知られている。しかしながら、このような遅延時間を調整する機能を備えた音響再生装置では、サブウーファから出力された低域信号が他のスピーカから出力された低域信号によって打ち消されてしまうのを効果的に防止することはできない。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、サブウーファから出力された低域信号と他のスピーカから出力された低域信号が互いに打ち消しあうことを防止することのできる音響再生装置を提供するものである。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

サブウーファチャンネル再生経路を含むマルチチャンネルの音響再生を行う音響再生装置において、パルス信号を含むテストノイズ信号を発生するテストノイズ発生部と、
前記サブウーファのカットオフ周波数以下の周波数のテストサイン波を発生するテストサイン波発生部と、各チャンネルのオーディオ信号を再生する各スピーカに前記テストノイズ信号を供給してから聴取位置に配置したマイクロフォンで前記テストノイズ信号を受信するまでの時間をもとに、前記各スピーカと聴取位置との間の距離を測定する距離測定部と、各チャンネルの再生経路に挿入した遅延器と、前記距離測定部により測定した各スピーカと聴取位置との間の距離の差に基づき、各スピーカの再生音が同時に聴取位置に到達するように前記各チャンネルの再生経路に挿入した遅延器の遅延時間を調整する制御部と、全チャンネルのスピーカから再生される前記テストサイン波を受信した前記マイクロフォンの出力をもとに再生信号のレベルを測定する振幅測定部とを備え、前記制御部は、前記テストサイン波を全チャンネルのスピーカに供給し、前記振幅測定部で測定する再生信号のレベルが最大となるように、前記サブウーファチャンネル再生経路に挿入した遅延器の遅延時間を調整する。

本発明は、以上の構成を備えるため、サブウーファから出力された低域信号と他のスピーカから出力された低域信号が互いに打ち消しあうことを防止することのできる音響再生装置を提供することができる。

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る音響再生装置を含む音響再生システムを説明する図である。図１に示すように、音響再生システムは、ＤＶＤプレーヤ等の信号供給装置１、音響再生装置２、フロントレフトチャンネルスピーカ（ＦＬチャンネルスピーカ）３、フロントライトチャンネルスピーカ（ＦＲチャンネルスピーカ）４、センターチャンネルスピーカ（Ｃチャンネルスピーカ）５、サラウンドレフトチャンネルスピーカ（ＳＬチャンネルスピーカ）６、サラウンドライトチャンネルスピーカ（ＳＲチャンネルスピーカ）７、サブウーファスピーカ（ＳＷスピーカ）８、マイクロフォン９を備えている。

音響再生装置２は、マイクロフォン９からの入力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１０、信号供給装置１からのＳＰＤＩＦ信号をＩＩＳフォーマットに変換するＤＩＲｌｌ、それぞれの入力信号を切り替えるデジタル入力切替部１２、エンコードされた圧縮信号をデコードしマルチチャンネルに変換するマルチチャンネルデコーダ部１３、テストノイズあるいはテストサイン波を発生させ、低域信号の位相を調整する音響処理部１４、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路１５、信号を増幅するアンプ１６を備えている。

図２は、図１に示す音響処理部の詳細を説明する図である。図に示すように、音響処理部１４は、テストノイズ発生部２０、出力チャンネル切替部２１、距離測定部２２、各チャンネルのスピーカを駆動する回路毎に挿入した遅延器２３〜２８、マイク入力切替部２９、ＳＷカットオフ周波数測定部３０、テストサイン波発生部３１、ローパスフィルタ３２及び振幅判定部３３、およびこれらの各部を制御する制御部３４を備える。

次に、サブウーファから出力された低域信号と他のスピーカから出力された低域信号が互いに打ち消しあうことを防止するための処理を説明する。

まず、制御部３４は、テストノイズ発生部２０からホワイトノイズおよびパルス信号の混合信号からなるテストノイズを発生させて、聴取位置（マイクフォン９の位置）からスピーカまでの距離を測定する。測定に際しては、聴取位置に無指向性のマイクロフォン９を設置し、テストノイズ発生部２０からテストノイズを発生させる。

次に、例えば、出力チャンネル切替部２１をＦＬチャンネルに設定しテストノイズをＦＬチャンネルスピーカのみに出力する。出力されたテストノイズはＤ／Ａ変換回路１５、アンプ１６を介してＦＬチャンネルスピーカ３を駆動する。ＦＬチャンネルスピーカ３から発生されたテストノイズはマイクロフォン９により集音し、Ａ／Ｄ変換回路１０、デジタル入力切替部１２，マルチチャンネルデコーダ部１３を介して音響処理部１４に入力される。ここで、音響処理部１４からスピーカまでの信号伝搬時間およびマイクロフォン９から音響処理部１４までの信号伝搬時間は無視することができる。このため、距離測定部は２２は、テストノイズ（例えばテストノイズに含まれるパルス信号）をＦＬチャンネルスピーカに出力した時点からマイクロフォン９により集音したテストノイズ（前記パルス信号）を検出した時点までの遅延時間を計測することにより、ＦＬチャンネルスピーカ３からマイクロフォン９までの距離を測定することができる。

このような手順を更に繰り返すことにより、フロントライトチャンネルスピーカ（ＦＲチャンネルスピーカ）４、センターチャンネルスピーカ（Ｃチャンネルスピーカ）５、サラウンドレフトチャンネルスピーカ（ＳＬチャンネルスピーカ）６、サラウンドライトチャンネルスピーカ（ＳＲチャンネルスピーカ）７、サブウーファスピーカ（ＳＷスピーカ）８とマイクロフォン９間の距離をそれぞれ測定することができる。なお、この測定値は図示しないメモリ等に格納しておく。

次いで、聴取位置（マイクロフォン９の位置）から最も距離の長い位置にあるスピーカから出力されるテストノイズの聴取位置に到達する時点に、他のチャンネルのスピーカから出力されるテストノイズが前記聴取位置に到達するように、前記他のチャンネルの駆動回路に挿入した遅延器の遅延時間を調整する。この調整は、例えば、制御部３４が遅延器２３ないし２８に遅延係数を設定することにより行うことができる。

次に、サブウーファのカットオフ周波数の測定処理について説明する。まず、制御部３４は、テストノイズ発生部２０からテストノイズを発生させる。発生したテストノイズは出力チャンネル切替部２１を介してＳＷチャンネルの駆動回路に供給し、Ｄ／Ａ変換回路１５およびアンプ１６を介してＳＷチャンネルスピーカ８に出力する。ＳＷチャンネルスピーカ８から発生した音はマイクロフォン９で集音される。集音されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換回路１０、デジタル入力切替部１２，マルチチャンネルデコーダ部１３を介して音響処理部１４に入力される。

音響処理部１４のＳＷカットオフ周波数測定部３０は、マイクロフォン９で集音した信号のＡ／Ｄ変換値をもとに、該信号の周波数帯域を測定し、サブウーファのカットオフ周波数を求める。

次いで、制御部３４は、求めたカットオフ周波数を実現する係数をローパスフィルタ３２に設定する。また、前記カットオフ周波数およびそれを実現する係数は図示しないメモリに格納しておく。ここではカットオフ周波数は２００Ｈｚであるとする。

次に、テストサイン波発生部３１からサイン波を発生させ、全スピーカから出力される低域信号の位相の調整を行う処理を説明する。

前述のように、オーディオ信号の低域成分は、マルチチャンネル再生時における空間合成により干渉を受けやすく、信号が打ち消されて再生レベルが減少することがある。特に映画における爆発音などの低域成分は高域成分に比して信号の周期が長く、波形も複雑ではない。このため、各スピーカからの出力信号の聴取位置における信号到達時間を一致させても、部屋の壁による反射や障害物により低域再生レベルが減少することがある。

このため、テストサイン波発生部３１からサイン波を発生させ、全スピーカから出力される低域信号の位相の調整を行うことが必要となる。なお、このとき、出力するサイン波の周波数としては、サブウーファから減衰せずに出力する周波数であることが必要であるため、前記サブウーファのカットオフ周波数測定処理で求めた値以下の周波数を使用する。ここでは１５０Ｈｚとする。テストサイン波発生部３１から出力させるサイン波の周波数は前記カットオフ周波数の測定処理で求めた周波数に応じて最適な周波数を自動的に設定する構成としても良い。これにより、サブウーファの容量等の違いにより個々のサブウーファによって周波数特性が異なる場合でも、そのサブウーファに最適な周波数のテストサイン波を用いて低域成分の減少を補正することができる。

低域信号の位相の調整を行って低域成分の減少を補正する際には、まず、制御部３４は、テストサイン波発生部３１から１５０Ｈｚのサイン波を発生させ、出力チャンネル切替部２１を全チャンネル出力に設定し、全チャンネルスピーカから１５０Ｈｚのサイン波を出力する。全チャンネルスピーカから出力されたサイン波は聴取位置に設置したマイクロフォン９により集音され、集音されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換回路１０、デジタル入力切替部１２，マルチチャンネルデコーダ部１３を介して音響処理部１４に入力される。

音響処理部１４に入力されたデジタル信号は、マイク入力切替部２９を介して振幅測定部３３に入力する。振幅測定部３３は、時間軸上における低域信号の振幅レベルを測定する。

次に、制御部３４は、遅延器２８に設定する遅延係数変更し、サブウーファ８からの出力信号（サイン波）の位相のみを変化させる。このとき、前述と同様に、全チャンネルスピーカから出力されたサイン波は聴取位置に設置したマイクロフォン９により集音され、集音されたアナログ信号はＡ／Ｄ変換回路１０、デジタル入力切替部１２，マルチチャンネルデコーダ部１３を介して音響処理部１４に入力される。また、音響処理部１４に入力されたデジタル信号は、マイク入力切替部２９を介して振幅測定部３３に入力する。また、振幅測定部３３は、時間軸上における低域信号の振幅レベルを測定する。

このように、サブウーファの駆動回路に挿入した遅延器２８の遅延係数を変化させ、振幅測定部３３における測定結果が最大となる遅延係数を求める。そして、振幅測定部３３における測定結果が最大となる遅延係数を遅延器２８の遅延係数として設定すればよい。

なお、サブウーファ８から出力する信号を遅延する遅延器２８の遅延時間範囲は、例えば、再生可能な周波数の下限値が１０Ｈｚであるとすると、この周波数の信号の位相を０ないし１８０度変化させるに要する時間である０ないし５０ｍｓの範囲で調整可能としておくとよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、サブウーファ駆動経路に遅延器を設け、該遅延器の遅延時間を変化させながら、全スピーカから低域のテスト信号を発生させる。また、このテスト信号を聴取位置に設置したマイクロフォンで集音して、その振幅を測定する。そして、前記測定した低域のテスト信号の振幅レベルが最大であったときの遅延時間をサブウーファ駆動経路の遅延器に設定する。これにより、信号の打ち消しあいによる低域感の減少を抑えることができる。また、低域の音の量感を増して臨場感を得ることができ、音源の音場を忠実に形成できる。

本実施形態に係る音響再生装置を含む音響再生システムを説明する図である。図１に示す音響処理部の詳細を説明する図である。従来の音響再生装置を含む音響再生システムを説明する図である。

符号の説明

１信号供給装置
２音響再生装置
３フロントレフトチャンネルスピーカ（ＦＬチャンネルスピーカ）
４フロントライトチャンネルスピーカ（ＦＲチャンネルスピーカ）
５センターチャンネルスピーカ（Ｃチャンネルスピーカ）
６サラウンドレフトチャンネルスピーカ（ＳＬチャンネルスピーカ）
７サラウンドライトチャンネルスピーカ（ＳＲチャンネルスピーカ）・
８サブウーファ（ＳＷチャンネルスピーカ）
９マイクロフォン
１０Ａ／Ｄ変換回路
１１ＤＩＲ
１２デジタル入力切替部
１３マルチチャンネルデコーダ部
１４音響処理部
１５Ｄ／Ａ変換回路
１６アンプ
２０テストノイズ発生部
２１出力チャンネル切替部
２２距離測定部
２３〜２８遅延器
２９マイク入力切替部
３０ＳＷカットオフ周波数測定部
３１テストサイン波発生部
３２ローパスフィルタ
３３振幅測定部
３４制御部

Claims

サブウーファチャンネル再生経路を含むマルチチャンネルの音響再生を行う音響再生装置において、
パルス信号を含むテストノイズ信号を発生するテストノイズ発生部と、
サブウーファのカットオフ周波数以下の周波数のテストサイン波を発生するテストサイン波発生部と、
各チャンネルのオーディオ信号を再生する各スピーカに前記テストノイズ信号を供給してから聴取位置に配置したマイクロフォンで前記テストノイズ信号を受信するまでの時間をもとに、各スピーカと聴取位置との間の距離を測定する距離測定部と、
各チャンネルの再生経路に挿入した遅延器と、
前記距離測定部により測定した各スピーカと聴取位置との間の距離の差に基づき、各スピーカの再生音が同時に聴取位置に到達するように前記各チャンネルの再生経路に挿入した前記遅延器の遅延時間を調整する制御部と、
全チャンネルのスピーカから再生される前記テストサイン波を受信した前記マイクロフォンの出力をもとに再生信号のレベルを測定する振幅測定部とを備え、
前記制御部は、前記テストサイン波を全チャンネルのスピーカに供給し、前記振幅測定部で測定する再生信号のレベルが最大となるように、前記サブウーファチャンネル再生経路に挿入した遅延器の遅延時間を調整することを特徴とする音響再生装置。
請求項１記載の音響再生装置において、
サブウーファカットオフ周波数測定部を備え、該測定部は前記テストノイズ発生部が発生するテストノイズ信号を供給したサブウーファの再生信号の帯域を測定し、測定した帯域をもとにカットオフ周波数を測定することを特徴とする音響再生装置。
請求項１記載の音響再生装置において、
前記サブウーファチャンネル再生経路にはサブウーファのカットオフ周波数以下を通過帯域とするローバスフィルタを備えたことを特徴とする音響再生装置。
請求項１記載の音響再生装置において、
前記テストノイズ発生部が発生するテストノイズ信号はホワイトノイズ信号を含むことを特徴とする音響再生装置。