JP2007241134A - オーディオ信号処理方法および再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカの周波数特性に凹凸があっても、適切なクロスオーバー周波数を決定できる方法を提供する。
【解決手段】スピーカシステムＢのそれぞれのスピーカに、測定用信号発生部から測定信号を出力部１を介して順次に出力する。それぞれのスピーカについて、信号処理部１はマイクロフォン８で得られた周波数特性に対応する信号に対して、まず、広帯域でのスムージング幅でのスムージングを行い、部分的に生じるディップを無視した大まかなクロスオーバー周波数のある範囲を求め、次に、狭帯域のスムージング幅でのスムージングを行って、精度の高いクロスオーバー周波数を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチチャンネル再生システムにおいて、スピーカの特性，音響空間の特性，オーディオシステムの特性を考慮して、リスニングポジションにおいて、適切な音響特性になるように、オーディオ信号にディジタル信号処理を行ってクロスオーバー周波数を決定することができるオーディオ信号処理装置に関するものである。

マルチチャンネル再生システムにおいて、高品位な再生音を提供するためには、各チャンネルのスピーカ音圧レベル，スピーカ距離，スピーカ接続位相，クロスオーバー周波数，周波数特性等を適切な値に設定する必要がある。従来、それらは、マニュアルで設定が行われていたが、ユーザーが、それらを適切に設定することは少々困難であったため、最近では、それらを自動で設定できる装置が用いられるようになっている。この装置は、自動音場補正装置と呼ばれ、制御部が、演算部から測定信号をスピーカより再生音として出力させ、リスニングポジションに設置したマイクロフォンにより、上記測定信号の再生音を収音し、演算部がその収音データを元にして解析することで、各チャンネルのスピーカ音圧レベル，スピーカ距離，スピーカ接続位相，クロスオーバー周波数，周波数特性等の適切な値を計算し、設定することができる装置である。

自動音場補正処理について図７〜図９で説明する。図７は、リスニングポイントの周辺に複数のスピーカ、例えば、フロントレフトスピーカ（ＦＬ）、フロントライトスピーカ（ＦＲ）、センタースピーカ（Ｃ）、サブウーハスピーカ（ＳＷ）、サラウンドレフトスピーカ（ＳＬ）、サラウンドライトスピーカ（ＳＲ）が配置されたいわゆる５．１チャンネル方式のマルチチャンネルシステムであり、自動音場補正処理は、このようなシステムにおいて、リスニングポイントで最適な音響環境が得られるように、各スピーカから出力させるオーディオ信号を制御する処理である。

具体的には、各スピーカから測定用信号を再生音に変換して出力し、その再生音をリスニングポイントに設置されたマイクロフォンで収音する。測定用信号は、インパルスを時間軸上で引き延ばすことにより、エネルギを増大させた信号であるＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号に、高周波数に向かって信号レベルが低くなるフィルタ係数を用いてフィルタ処理を施した信号を用いる。これは、高周波数において信号レベルの高い信号を出力した場合、スピーカ（ツイータ）が破壊されるのを防止するためである。スピーカから出力された再生音をマイクロフォンで収音し、収音した音の周波数特性に対し、低周波数に向かって信号レベルが低くなるフィルタ係数（測定用信号のフィルタ係数の逆数のフィルタ係数）を用いてフィルタ処理を施し、その結果を測定結果とする。測定結果に基づいて各スピーカの音圧レベル、スピーカ間の距離、または、リスニングポイントとスピーカとの距離、スピーカの周波数特性などを算出する。算出結果に基づいて、リスニングポイントで最適な音響環境が得られるように、各スピーカに出力させるオーディオ信号の遅延時間、スピーカから出力する周波数帯域等を制御する。

図８は、算出された各スピーカの周波数特性の一例であり、上述した７個のスピーカについて、それぞれ、横軸を周波数、縦軸を音圧レベルとして図示したものである。

スピーカの再生限界周波数を測定して、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を設定する方法が特許文献１に記載されているが、この方法は、発信器から２０Ｈｚ〜２００Ｈｚの正弦波信号を順次出力し、スピーカから出力された音をマイクロフォンで収音し、各周波数毎のレベルの検出結果に基づいて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）でレベルの値をプロットして、スピーカの再生限界周波数を決定する方法である。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、スピーカの再生周波数特性の凹凸については考慮をしていない。
特開２００３−７６３７４号公報

図９は、クロスオーバー周波数についての説明図である。スピーカは、スピーカ自体あるいはスピーカユニットの大きさ等により、スピーカから出力可能な周波数帯域が異なる。例えば、図８に示した一例では、大型のフロントスピーカ（ＦＬ，ＦＲ）は、低音域までオーディオ信号の出力が可能であるが、小型のサラウンドスピーカ（ＳＬ，ＳＲ）は、フロントスピーカに比べて、出力可能な低音域が低くはない。すなわち、低音域の再生特性が悪い。このような場合、自動音場補正処理により、図９に示すように、サラウンドスピーカが再生不可能な低音域のオーディオ信号を、フロントスピーカあるいはサブウーハスピーカのオーディオ信号に加算して出力するようにする。このことにより、サラウンドスピーカのオーディオ信号のうち低音域のオーディオ信号が出力されなくなるという不具合がなくなり、リスニングポイントにおいて最適な音響環境を得ることができるのである。クロスオーバー周波数は、サラウンドスピーカが出力不可能であるため、他のスピーカに出力させるためにサラウンドスピーカに供給するオーディオ信号からカットする帯域を特定するための周波数のことである。

クロスオーバー周波数を計算する際、上述したような測定により収音されたデータからインパルス応答を計算し、それをフーリエ変換を用いて周波数解析をすることで、クロスオーバー周波数を求めていく方法がある。ここで、単純にフーリエ変換した周波数特性は、上述したように、非常に凹凸の激しい特性となることが多く、的確なクロスオーバー周波数を見つけるのが難しいため、フーリエ変換した周波数特性に対応する信号に対してスムージングを施し、凹凸の激しかった特性を滑らかなものにする。そして、このスムージングされた周波数特性に対応する信号に対し、まず基準となるレベルを中高域、または、全帯域により、そのレベルを平均化して求める。次に、その基準レベルから、例えば３ｄＢ低くなるポイントを、高い周波数から低い周波数へ向かって探していき、その３ｄＢ低くなった周波数をクロスオーバー周波数とする。

なお、ここでいうスムージングは、特定の周波数帯域（スムージング幅）毎にレベルを平均化することである。図３に示すように、測定したスピーカの凹凸のある周波数特性（破線）に対して、スムージングを施すことにより、滑らかな周波数特性（実線）になる。なお、スムージングの方法としては、平均化するほかに最小二乗法等の方法を用いることもできる。

上述の計算手法においては、周波数特性をスムージングする際、スムージング幅を１／６オクターブや１／３オクターブなどといった狭い帯域で行った場合、スピーカ本来の特性などによって生じた部分的なディップにおいても、そのディップが３ｄＢ以上の深いものであれば、そのポイントをクロスオーバー周波数として誤認識してしまう。また、１オクターブやそれ以上のバンド幅（スムージング幅）でスムージングを行った場合、それらのディップは平滑化されるため、その周波数での誤認識は避けられるものの、逆に緩やかに平滑化しすぎたことにより、たとえ、その本来の周波数特性がクロスオーバー周波数帯域で急峻な減衰をしていたとしても、なだらかな減衰特性となってしまい、スムージングの前後での３ｄＢ減衰の周波数には大きな誤差が生まれてしまい、的確なクロスオーバー周波数を求めることができないという問題がある。

本発明は、測定用信号を被測定スピーカに供給して再生音に変換させ、該再生音をマイクロフォンで収音して電気信号とし、該電気信号に基づいて前記被測定スピーカの周波数特性に対応する信号を得て、前記被測定スピーカのクロスオーバー周波数を決定するオーディオ信号処理方法において、前記被測定スピーカの周波数特性に対応する信号に対し、広帯域のスムージング幅でのスムージングと狭帯域のスムージング幅でのスムージングといった少なくとも２段階のスムージング幅が異なるスムージングを施して、スムージングされた周波数特性に対応する信号に基づいてクロスオーバー周波数を決定することを特徴とするものである。

また、本発明は、信号入力部と出力部とスピーカと測定用信号発生部と信号処理部と制御部と操作部を有する再生装置であって、前記操作部から処理モードとする指示信号が入力された場合、前記測定用信号発生部は、前記制御部の制御により測定用信号を発生させ、前記出力部は、前記制御部の制御により前記測定用信号を前記スピーカに供給して再生音に変換させ、前記マイクロフォンは、前記再生音を電気信号に変換し、前記信号処理部は、前記制御部の制御により、前記電気信号に基づいて前記スピーカの周波数特性に対応する信号を作成し、該信号に対し、広帯域のスムージング幅でのスムージングと狭帯域のスムージング幅でのスムージングといった少なくとも２段階のスムージング幅が異なるスムージングを施して、スムージングされた周波数特性に対応する信号に基づいてクロスオーバー周波数を決定するものであることを特徴とするものである。

本発明によれば、部分的なディップでの誤認識を避け、かつ、誤差の大きくない精度の高いクロスオーバー周波数を決定することができ、聴取者に最適な音場環境を提供することができる。

本発明は、クロスオーバー周波数計算ステップを２段階に分けて求めるようにしたものである。まず、１段階目として、フーリエ変換した周波数特性に対し、１オクターブなどの広帯域でのスムージングを行い、部分的なディップでの誤認識を避けた大まかなクロスオーバー周波数を、高い周波数から探していき３ｄＢ減衰のポイントで求め、その周波数前後の一定帯域を最適クロスオーバー周波数圏と位置づける。次に、２段階目として、同じくフーリエ変換した周波数特性のうちの最適クロスオーバー周波数圏の周波数特性に対し、１／３オクターブや１／６オクターブといった狭帯域でのスムージングを行うことで、 今度はより精度の高いクロスオーバー周波数を、上述の最適クロスオーバー周波数圏内で、高い周波数から探していき３ｄＢ減衰のポイントを求め、その周波数を最終的なクロスオーバー周波数とするものである。

図１は、本発明の一実施例の再生装置の主要部を示す構成図である。図中、Ａは増幅装置、Ｂはスピーカシステム、１は信号処理部、１ａはメモリ、２は出力部、３は測定用信号発生部、４は収音信号入力部、５は操作部、６は制御部、７ａ〜７ｆはスピーカ、８はマイクロフォンである。この実施例では、増幅装置ＡとスピーカシステムＢとによりマルチチャンネル再生システムが構成されており、図示しない、ＤＶＤ再生装置，テレビ，ＣＤ再生装置，ＶＴＲ等の外部機器が接続可能に構成されている。

信号処理部１は、外部機器等から入力されるオーディオ信号に対して、デコード処理や遅延処理等の信号処理を施す。デコード処理は、例えば、２チャンネルのオーディオ信号を６チャンネルのオーディオ信号に変換する処理、圧縮されたオーディオ信号を伸長する処理などである。遅延処理は、複数のスピーカからオーディオ信号を出力した際に視聴者に臨場感などを与えるため、デコードされた各チャンネルのオーディオ信号に対してそれぞれ遅延時間を加える処理である。

信号処理部１は、後述する制御部６の制御により、収音信号入力部４から入力される収音信号に基づいて、複数のスピーカ７ａ〜７ｆに囲まれた空間でオーディオ信号を聴取する環境において聴取者のリスニングポイントで最適な音響効果が得られるように、各チャンネルの出力信号の周波数特性、遅延時間、音圧レベル、クロスオーバー周波数等の音響特性の各種パラメータの値を自動的に設定する。この設定を行う動作を自動音場補正処理という。

出力部２は、デジタルアナログ変換部（図示せず）、増幅部（図示せず）を備え、信号処理部１から入力される複数チャンネルのデジタルオーディオ信号をデジタルアナログ変換し、アナログ信号に変換されたオーディオ信号を増幅し、出力部２に接続されているフロントレフトチャンネルスピーカ（以下、「ＦＬスピーカ」という。）７ａ、フロントライトチャンネルスピーカ（以下、「ＦＲスピーカ」という。）７ｂ、センターチャンネルスピーカ（以下、「Ｃスピーカ」という。）７ｃ、サラウンドレフトチャンネルスピーカ（以下、「ＳＬスピーカ」という。）７ｄ、サラウンドライトチャンネルスピーカ（以下、「ＳＲスピーカ」という。）７ｅ、サブウーハーチャンネルスピーカ（以下、「ＳＷスピーカ」という。）７ｆにそれぞれ出力する。

出力部２は、制御部６の制御により、自動音場補正処理の時、あるいは、自動音場補正処理後に聴取者が操作部５を用いて周波数特性の変更を行う時に、測定用信号発生部３が発生した測定用信号を、各チャンネルのスピーカ７ａ〜７ｆに出力する。

測定用信号発生部３は、制御部６の制御により、自動音場補正処理において音響特性の各種パラメータの値の自動設定を行う際に、各種パラメータの値を測定するための測定用信号を発生する。この実施例では、測定用信号として、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号にフィルタ処理を施した信号を用いた。

収音信号入力部４は、制御部６の制御により、自動音場補正処理時に、収音信号入力部４に接続されているマイクロフォン８から入力される収音信号を入力し、信号処理部１に出力する。

操作部５は、自動音場測定処理のオン・オフの切り換えのための操作ボタン、測定用信号を出力するための操作ボタン、音響特性の各種パラメータの設定を入力又は変更するための操作ボタン等を備える。操作部５は、聴取者が操作ボタンを押下すると押下された操作ボタンに対応する指示信号を制御部６に出力する。

制御部６は、増幅装置全体を総合的に制御する。制御部６は、信号処理部１において、外部機器から入力されるオーディオ信号に対しデコード処理や遅延処理等を施し、出力部２からオーディオ信号を出力させる制御を行う。

制御部６は、操作部５から自動音場補正処理のオンの指示信号が入力された場合、測定用信号発生部３に測定用信号を発生させ、当該測定用信号を信号処理部１を介して出力部２から各スピーカに出力させる制御を行う。そして、制御部６は、収音信号入力部４から入力される収音信号に基づいて、信号処理部１に音響特性の各種パラメータの値を演算により求めさせ、求めた値をメモリ１ａに記憶させ、その値を音響特性の各種パラメータの値として設定させる制御を行う。

自動音場補正処理について説明する。図１に示すように６本のスピーカ７ａ〜７ｆを備えるホームシアターシステムなどのようなマルチチャンネル再生システムでは、部屋の音響特性、使用するスピーカの周波数特性、各チャンネルの位相特性、スピーカからオーディオ信号を出力し聴取者がオーディオ信号を聴取するまでの伝送経路の伝達特性、使用するスピーカの種類や数、スピーカの設置位置、リスニングポイントと各スピーカとの配置などにより、リスニングポイントにおいて各チャンネルのスピーカ７ａ〜７ｆから届くオーディオ信号の位相、ロールオフ周波数、音圧レベル、距離、周波数特性が変わってくるため、聴取者が同じ音源のオーディオ信号を聴取する場合であっても、前記の特性等の違いにより音色、音場、臨場感などが異なって聞こえる。

外部機器で再生され増幅装置に入力されるオーディオ信号は、当該オーディオ信号を聴取する環境が適切な環境であることを前提としている。例えば、各チャンネルの出力信号の音圧レベルが等しく、各スピーカ７ａ〜７ｆ間の距離、各スピーカの周波数特性が適正であり、スピーカ構成として適切な種類のスピーカが用いられている環境で聴取することを前提としていため、当該増幅装置から出力されるオーディオ信号を最適な音で再現するためには、適切な環境を整備しなければならない。

このような環境を実現するため、従来の増幅装置は、音場補正機能を搭載し、聴取者がオーディオ信号の聴取前に、スピーカ構成、スピーカサイズ、スピーカ間の距離、各チャンネルの出力信号の音圧レベル、各チャンネルの出力信号の周波数特性などの値を操作部を用いて入力し、適切な環境になるように音場補正を行っていた。しかし、これらの音場補正の作業は、熟練者でないと適切な値を設定することが難しく、多くの手間と時間を要する面倒なものであった。そこで、従来の増幅装置には、前述した音場補正を自動で行う自動音場補正機能を備えられたものがあり、本実施例の増幅装置も自動音場補正機能を備えている。この機能により、音場補正が、聴取者にとって簡単な操作ですみ、高い精度で各種パラメータの値の設定ができる。

この実施例の増幅装置Ａにおける自動音場補正処理について具体的に説明する。自動音場補正処理は、測定処理と補正処理とからなり、最初に測定処理が実行される。測定処理は、リスニングポイントにおける現在の音響特性を測定する処理である。その処理のため、図１に示すように配置されたスピーカ７ａ〜７ｆに対し、リスニングポイントに測定用のマイクロフォン８を配置する。

測定処理においては、制御部６の制御に基づいて、測定用信号発生部３が測定用信号の元信号となるＴＳＰ信号を発生し、信号処理部（例えば、デジタル・シグナル・プロセッサ（Digital Signal Processor：ＤＳＰ）１に出力する。ＴＳＰ信号は、インパルス信号を周波数により異なる遅延時間を持つ仮想的なフィルタを通すことによって、時間軸上で伸張された信号であり、低周波数から高周波数に平坦な信号レベルを有する信号である。信号処理部１は、測定用信号発生部３が発生したＴＳＰ信号に対し、低周波数から高周波数に向かって信号レベルが低くなるフィルタ係数を用いてフィルタ処理（第１フィルタ処理）を施す。このフィルタ処理により低周波数から高周波数に向かって信号レベルが徐々に低くなる信号が作成され、当該信号を測定用信号として用いる。これは、高周波数において信号レベルの高い信号を出力した場合、スピーカ（ツイータ）が破壊されるおそれがあるのを防止するためである。測定用信号は、メモリ１ａに記憶される。信号処理部１は、制御部６の制御に基づいて、メモリ１ａから測定用信号を読み出し、出力部２によりデジタル−アナログ変換され、各スピーカ７ａ〜７ｆから順番に出力させる。各スピーカ７ａ〜７ｆから出力された測定用信号は、マイクロフォン８により収音される。

収音された信号は、収音信号入力部４に入力される。収音信号入力部４は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器を備え、収音信号をデジタル信号に変換し、変換されたデジタル収音信号を信号処理部１に出力する。信号処理部１は、収音信号入力部４から入力されたデジタル収音信号を一旦メモリ１ａに記憶する。信号処理部１は、メモリ１ａに記憶されたデジタル収音信号に対し、高周波数から低周波数に向かって信号レベルが低くなるフィルタ係数（測定用信号のフィルタ係数の逆数のフィルタ係数）を用いてフィルタ処理（第２フィルタ処理）を施す。この第２フィルタ処理により測定用信号に施された第１フィルタ処理が相殺され、測定用信号を出力したスピーカの測定結果が得られる。この測定結果に対しＴＳＰ信号を時間軸上で反転されたデータを用いて畳み込み処理を行うことにより、インパルス応答が得られる。増幅装置から出力された信号が各スピーカ７ａ〜７ｆから出力され、その信号がマイクロフォン８で収音されるまでの伝達特性が、ここで得られたインパルス応答に対応する。この第２フィルタ処理を施し、畳み込み処理をした結果の信号（測定結果信号）をメモリ１ａに記憶する。そして、信号処理部１は、メモリ１ａに記憶した当該測定結果信号に基づいて各スピーカの周波数特性等を演算により求める処理を行う。

このインパルス応答に基づいて、各チャンネルの出力信号の音圧レベルやピークレベル等を観測したり、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析することにより、スピーカ構成（スピーカの有無、スピーカサイズ）、スピーカ間の位相関係、各スピーカ間の距離、リスニングポイントに対する各スピーカの距離、各スピーカからの出力信号の音圧レベルや周波数特性、クロスオーバー周波数が得られる。

そして、補正処理に移行する。補正処理は、測定処理で得られた測定結果に基づいて、各種パラメータの設定・補正を行う。

信号処理部１は、測定処理で得られた測定結果により、スピーカの有無に基づくスピーカの個数の設定、スピーカ間またはリスニングポイントに対する各スピーカの距離に基づく各チャンネル間の遅延時間の補正、各スピーカの出力信号の音圧レベルに基づく各チャンネル間の出力信号の音圧レベルの差の補正、各スピーカの出力信号の周波数特性に基づく各チャンネルの出力信号の周波数特性の補正、各スピーカの出力信号の周波数特性に基づく各チャンネルの出力信号のクロスオーバー周波数の設定などをするための係数を演算により求める。

演算により求めた係数は、メモリ１ａに記憶され、外部機器から入力されるオーディオ信号を出力する際には、メモリ１ａに記憶された係数を用いて当該オーディオ信号に対する周波数特性の補正、位相の補正、音圧レベルの補正、遅延時間の付加、クロスオーバー周波数の設定等の信号処理が行われ、出力される。

ここで、クロスオーバー周波数の決定について、図１を参照しながら、図２〜図６で説明する。図２はフローチャートである。信号処理部１は、測定されたインパルス応答に基づいて（ステップ１）、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析を行う（ステップ２）。信号処理部１で、マイクロフォン８から収音した信号から求めた周波数特性に対応する信号に対しＦＦＴ解析を行うと、図３に示すような周波数特性に対応する信号（点線）が得られる。この信号は、周波数をパラメータとして、レベル値を出力値とする信号である。この説明においては、サラウンドスピーカの周波数特性を例に挙げ説明する。

次に、この信号に対して、例えば、１オクターブなどといったスムージング幅、すなわち、広帯域のスムージング幅でのスムージングを行い（ステップ３）、中高帯域の音圧レベルを平均した基準レベルよりも３ｄＢ減衰している周波数を、高い周波数から探していき、その周波数の一定幅の帯域を最適クロスオーバー周波数圏とする（ステップ４）。この場合、測定により得られた周波数特性に対応する信号に対し１オクターブのスムージング幅でスムージングを行うと、図３に示すような、レベルの凹凸が平滑化された周波数特性に対応する信号（実線）が得られる。図８に示すように、当該周波数特性に対応する信号の基準周波数帯域（この実施例においては、１ｋＨｚ〜２ｋＨｚ）のレベルを基準レベルとし、当該周波数特性について基準レベルより３ｄＢ以上減衰した周波数を検出する。図４に示すように、基準レベルより３ｄＢ以上減衰した周波数のポイントが複数ある場合には、低い周波数のポイントを選択する。

その後、ＦＦＴ解析を行って得られた図３に示すような周波数特性に対応する信号（点線）に対して、１／６オクターブのスムージング幅などといった狭帯域のスムージング幅でのスムージングを行う（ステップ５）。この場合、選択したポイントの周波数において、当該周波数を中心とした１オクターブの範囲を最適クロスオーバー周波数圏とし、当該最適クロスオーバー周波数圏について、上述した信号（点線）に対して、例えば、１／６オクターブのスムージング幅などといった狭帯域でのスムージングを行う。

再度中高帯域の音圧レベルを平均した基準レベルより３ｄＢ減衰している周波数を、今度はステップ４で求めた最適クロスオーバー周波数圏の中でかつ高い周波数から探していき、その周波数を最終的なクロスオーバー周波数とする（ステップ６）。１／６オクターブでのスムージングの結果、図５に示すような周波数特性（実線）が得られる。当該周波数特性において、基準レベルより３ｄＢ減衰した周波数を検出する。図６に示すように、当該基準レベルより３ｄＢ減衰した周波数が複数あっても、この周波数が最適クロスオーバー周波数圏にないもの（図中、「誤認識」と示した点など）は、誤認識されることがない。また、最適クロスオーバー周波数圏に３ｄＢ減衰した周波数が複数ある場合は、もっとも低い周波数をクロスオーバー周波数と設定する。

スムージングについて、より具体的に説明する。スムージングは、周波数特性を特定の周波数帯域毎にレベルを平滑化することである。測定により得られた測定結果信号（メモリ１ａに記憶された信号）は、周波数をパラメータとしたレベルデータであり、周波数特性に対応した信号ということができる。この信号に対し、Ｎ点（ポイント）についてＦＦＴ処理（周波数解析）を行い、ｆｓ／Ｎ［Ｈｚ］毎にレベルを求める。Ｎ点は、平均化をする周波数帯域の中心周波数の数になる。この実施例では、広帯域のスムージング幅として１オクターブのスムージング幅とし、当該周波数帯域のレベルの平均化（スムージング）を行う。具体的には、低周波数から高周波数に向かって、各中心周波数（例えば、６３，１２５，２５０，５００，１ｋ，２ｋ，４ｋ，８ｋ，１６ｋ，・・・［Ｈｚ］）毎に、それぞれの中心周波数を中心とした特定の周波数帯域内でのレベルを平均化し、当該周波数帯域でのレベルを算出する（スムージング）。例えば、中心周波数１ｋＨｚの場合、１ｋＨｚを中心とした７０７Ｈｚ〜１．４１ｋＨｚまでの帯域のレベルを平均化し、その平均値を中心周波数１ｋＨｚのレベルとする。同様に、他の中心周波数においてもレベルを求める。そして、それらのレベルを線で結んだ特性を１オクターブでスムージングした周波数特性とする。

このようにして１オクターブでのスムージングが完了した後、最適クロスオーバー周波数圏を検出し、当該最適クロスオーバー周波数圏内で狭帯域での当該周波数帯域のレベルの平均化（スムージング）を行う。具体的には、最適クロスオーバー周波数圏として５０Ｈｚ〜１００Ｈｚ（中心周波数７５Ｈｚ）の周波数帯域を検出した場合、当該最適クロスオーバー周波数圏の周波数帯域内において狭帯域（１／６オクターブ）のスムージング幅でのスムージングを行う。すなわち、中心周波数（５３，５９，６７，７５，８４，９４［Ｈｚ］）毎に、それぞれの中心周波数を中心とした特定の周波数帯域内でのレベルを平均化し、当該周波数帯域でのレベルを算出する。例えば、中心周波数５３Ｈｚの場合、５３Ｈｚを中心とした５０Ｈｚ〜５６Ｈｚまでの帯域のレベルを平均化し、その平均値を中心周波数５３Ｈｚのレベルとする。同様に、他の中心周波数においてもレベルを求めます。そして、それらのレベルを線で結んだ特性を１／６オクターブのスムージング幅でスムージングした周波数特性とする。この周波数特性に対して、基準レベルより３ｄＢ減衰したレベルに基づいてクロスオーバー周波数を決定する。

なお、最適クロスオーバー周波数圏の中で３ｄＢ減衰の周波数が見つからなかった場合は、３ｄＢ減衰に最も近い値であった周波数を、クロスオーバー周波数とする。この補正処理の結果得られたクロスオーバー周波数に基づいて、制御部６は、信号処理部１にクロスオーバー周波数の係数を設定する。信号処理部１は、サラウンドスピーカから出力されるチャンネルのオーディオ信号（サラウンドチャンネルオーディオ信号）に対しては、クロスオーバー周波数以上の周波数のオーディオ信号を通過させるフィルタ処理を施す。これにより、サラウンドチャンネルのオーディオ信号のうち、クロスオーバー周波数以上の周波数帯域のオーディオ信号がサラウンドスピーカから出力される。

また、信号処理部１は、サラウンドチャンネルオーディオ信号のクロスオーバー周波数より低い周波数帯域のオーディオ信号を、他のスピーカ（例えば、フロントスピーカまたはサブウーハスピーカ）に加算するよう加算処理を行う。これにより、サラウンドチャンネルのオーディオ信号のうち、クロスオーバー周波数以下の周波数帯域のオーディオ信号はサラウンドスピーカ以外のスピーカ（例えば、フロントスピーカまたはサブウーハスピーカ）から出力される。

なお、この実施例においては、基準レベルより３ｄＢ減衰したレベルに基づいてクロスオーバー周波数を決定しているが、それ以外の値を選択してもよい。また、広帯域（１オクターブ）スムージング時と狭帯域（１／６オクターブ）スムージング時において、基準レベルより減衰したレベルをそれぞれの場合で異なるレベルに設定してもよい。また、広帯域のスムージング幅として１オクターブを例示したが、１／３〜１．５オクターブ程度のスムージング幅としてもよく、狭帯域のスムージング幅としては、広帯域のスムージング幅の１／２〜１／１０のオクターブ程度のスムージング幅としてもよい。

本発明においては、スピーカシステムのクロスオーバー周波数を測定することができ、また、マルチチャンネル再生システムにおける聴感特性を良好に設定することが可能である。

本発明の一実施例の再生装置の主要部を示す構成図である。 本発明のクロスーオーバー周波数計算処理の動作を示すフローチャートである。 クロスオーバー周波数計算のスムージングについての説明図である。 クロスオーバー周波数計算のスムージングについての説明図である。 クロスオーバー周波数計算のスムージングについての説明図である。 クロスオーバー周波数計算のスムージングについての説明図である。 マルチチャンネルシステムのスピーカの配置の一例の説明図である。 算出された各スピーカの周波数特性の一例を示す説明図である。 クロスオーバー周波数についての説明図である。

符号の説明

Ａ…増幅装置、Ｂ…スピーカシステム、１…信号処理部、１ａ…メモリ、２…出力部、３…測定用信号発生部、４…収音信号入力部、５…操作部、６…制御部、７ａ…ＦＬスピーカ、７ｂ…ＦＲスピーカ、７ｃ…Ｃスピーカ、７ｄ…ＳＬスピーカ、７ｅ…ＳＲスピーカ、７ｆ…ＳＷスピーカ、８…マイクロフォン。

Claims (6)

1. 測定用信号を被測定スピーカに供給して再生音に変換させ、該再生音をマイクロフォンで収音して電気信号とし、該電気信号に基づいて前記被測定スピーカの周波数特性に対応する信号を得て、前記被測定スピーカのクロスオーバー周波数を決定するオーディオ信号処理方法において、
   前記被測定スピーカの周波数特性に対応する信号に対し、広帯域のスムージング幅でのスムージングと狭帯域のスムージング幅でのスムージングといった少なくとも２段階のスムージング幅が異なるスムージングを施して、スムージングされた周波数特性に対応する信号に基づいてクロスオーバー周波数を決定することを特徴とするオーディオ信号処理方法。
2. 測定用信号を被測定スピーカに供給して再生音に変換させ、該再生音をマイクロフォンで収音して電気信号とし、該電気信号に基づいて前記被測定スピーカの周波数特性に対応する第１の信号を得て、前記被測定スピーカのクロスオーバー周波数を決定するオーディオ信号処理方法において、
   前記第１の信号に対し、広帯域のスムージング幅でスムージングを施し、該広帯域のスムージング幅でのスムージングが施された周波数特性に対応する第２の信号に基づいて第１のクロスオーバー周波数を決定した後、前記第１のクロスオーバー周波数を含む周波数圏を決定し、
   決定された周波数圏における前記第１の信号に対し、前記広帯域のスムージング幅よりも狭い幅の狭帯域のスムージング幅でのスムージングを施し、該狭帯域のスムージング幅でのスムージングが施された周波数特性に対応する第３の信号に基づいて第２のクロスオーバー周波数を決定し、該第２のクロスオーバー周波数をもって前記被測定スピーカのクロスオーバー周波数とすることを特徴とするオーディオ信号処理方法。
3. 前記広帯域でのスムージング幅が、１／３〜１．５オクターブ程度であり、前記狭帯域のスムージング幅が、前記広帯域のスムージング幅の１／２〜１／１０のオクターブ程度のスムージング幅であることを特徴とする請求項１または２に記載のオーディオ信号処理方法。
4. 信号入力部と出力部とスピーカと測定用信号発生部と信号処理部と制御部と操作部を有する再生装置であって、
   前記操作部から処理モードとする指示信号が入力された場合、
   前記測定用信号発生部は、前記制御部の制御により測定用信号を発生させ、
   前記出力部は、前記制御部の制御により前記測定用信号を前記スピーカに供給して再生音に変換させ、
   前記マイクロフォンは、前記再生音を電気信号に変換し、
   前記信号処理部は、前記制御部の制御により、前記電気信号に基づいて前記スピーカの周波数特性に対応する信号を作成し、該信号に対し、広帯域のスムージング幅でのスムージングと狭帯域のスムージング幅でのスムージングといった少なくとも２段階のスムージング幅が異なるスムージングを施して、スムージングされた周波数特性に対応する信号に基づいてクロスオーバー周波数を決定するものである
   ことを特徴とする再生装置。
5. 信号入力部と出力部とスピーカと測定用信号発生部と信号処理部と制御部と操作部を有する再生装置であって、
   前記操作部から処理モードとする指示信号が入力された場合、
   前記測定用信号発生部は、前記制御部の制御により測定用信号を発生させ、
   前記出力部は、前記制御部の制御により前記測定用信号を前記スピーカに供給して再生音に変換させ、
   前記マイクロフォンは、前記再生音を電気信号に変換し、
   前記信号処理部は、前記制御部の制御により、前記電気信号に基づいて前記スピーカの周波数特性に対応する第１の信号を作成し、該第１の信号に対し、広帯域のスムージング幅でスムージングを施し、該広帯域のスムージング幅でのスムージングが施された周波数特性に対応する第２の信号に基づいて第１のクロスオーバー周波数を決定して、前記第１のクロスオーバー周波数を含む周波数圏を決定し、決定された周波数圏における前記第１の信号に対し、前記広帯域のスムージング幅よりも狭い幅の狭帯域のスムージング幅でのスムージングを施し、該狭帯域のスムージング幅でのスムージングが施された周波数特性に対応する第３の信号に基づいて第２のクロスオーバー周波数を決定し、該第２のクロスオーバー周波数をもって前記スピーカのクロスオーバー周波数とするものである
   ことを特徴とする再生装置。
6. 前記広帯域でのスムージング幅が、１／３〜１．５オクターブ程度であり、前記狭帯域のスムージング幅が、前記広帯域のスムージング幅の１／２〜１／１０のオクターブ程度のスムージング幅であることを特徴とする請求項３または４に記載の再生装置。

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