JP2007243804A

JP2007243804A - 音声再生装置

Info

Publication number: JP2007243804A
Application number: JP2006065924A
Authority: JP
Inventors: Tomomoto Shioda; 智基塩田; Hideo Imaizumi; 英雄今泉
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】ＴＶ受信機等に搭載される音声再生装置において、その設置環境に応じてユーザに聞こえる音声の違いの調整が面倒である。
【解決手段】入力端子ＩＮからの原音声信号を調整して再生用音声信号を生成するイコライザ２を備え、通常の音声再生動作では、スピーカ１２は再生用音声信号に基づいて音声を生成し送出する。設置環境に応じた周波数特性のキャリブレーションを行うために、所定の基準音声信号を生成する基準信号発生回路４を備え、スイッチ回路６を切り替えて、再生用音声信号に代えて基準音声信号をスピーカ１２に入力する。スピーカ１２は基準音声信号に応じた音声を送出すると共に、その反射波を受信し帰還音声信号を生成する。スイッチ回路１０を切り替えることにより、帰還音声信号は制御回路１４へ入力され、制御回路１４は帰還音声信号に基づいて、イコライザ２の調整を自動的に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声再生装置に関し、特にテレビジョン（ＴＶ）受信機等のオーディオ・ビジュアル（ＡＶ）機器における再生音声の好適な状態の実現に関する。

一般的なＴＶ受信機は、スピーカを搭載するためのスペースやバッフルサイズ等の制限、また設置環境などにより、良好な音響状態が得られない場合がある。そのような場合における対応として例えば、イコライザなどを利用して音響状態を調整することが考えられる。また、雑音が多い環境では、イコライザ等より音声信号を加工するという対応の他、ボリュームを上げるといった対応が取られる。

イコライザやボリュームの調整内容は、ＴＶ受信機等の音声再生装置が設置された環境や雑音等の状況に応じて異なる。従来は、ユーザが、音声再生装置から再生され聞こえる音声に基づいて当該調整を行うため、ユーザにとって当該調整作業が煩雑であるという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、音声再生装置自体で当該調整を行い、ユーザの負担を軽減することを目的とする。

本発明に係る音声再生装置は、原音声信号を調整して再生用音声信号を生成する音声調整回路と、前記再生用音声信号に基づいて音声を生成し目的空間へ送出するスピーカと、前記スピーカが送出した前記音声を受信し、帰還音声信号を生成する音声入力手段と、所定の基準音声信号を生成する基準信号発生回路と、前記再生用音声信号に代えて前記基準音声信号を前記スピーカへ入力したときの前記帰還音声信号に基づいて、前記音声調整回路での前記原音声信号に対する周波数特性の調整条件を定める制御回路と、を有し、前記制御回路が、前記再生用音声信号に対する前記帰還音声信号の周波数特性が目的周波数特性となることに基づいて前記調整条件を定めるものである。

上記本発明に係る音声再生装置において、前記基準信号発生回路が、互いに異なる周波数の音声に対応する複数の前記基準音声信号を順次、生成するように構成することができる。

また上記本発明に係る音声再生装置において、前記音声入力手段は、前記スピーカで構成することができる。

他の本発明に係る音声再生装置においては、前記音声調整回路が、さらに、実際の帰還音声信号と前記目的周波数特性から予想される予想帰還音声信号との差を相殺する調整を行う。この本発明に係る音声再生装置においては、前記目的周波数特性を、前記原音声信号の周波数特性とし、前記予想帰還音声信号を、前記原音声信号とした構成とすることができる。

本発明によれば、音声再生装置が、スピーカから目的空間へ送出した基準音声信号に応じた音声を受信して、その周波数特性が目的とするものになるように調整するので、ユーザによる調整作業を省くことが可能となる。また、受信により得られる実際の帰還音声信号が目的周波数特性から予想される予想帰還信号に近づくように再生用音声信号を調整することで、ユーザに聞こえる雑音等を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態であるＴＶ受信機に搭載される音声再生装置の概略の回路構成を示すブロック図である。本装置は、イコライザ２、基準信号発生回路４、スイッチ回路６、アンプ８、スイッチ回路１０、スピーカ１２、及び制御回路１４を含んで構成される。本装置は、ＴＶ受信信号から取り出された音声信号を原音声信号として入力端子ＩＮに入力され、視聴者がいる目的空間へ向けてスピーカ１２から音声を再生出力する。

イコライザ２は、入力端子ＩＮからの音声信号を入力され、その周波数特性を制御回路１４からの指示に従って調整し、再生用音声信号を生成する音声調整回路である。

基準信号発生回路４は、所定の基準音声信号を生成して出力する。上述のイコライザ２が出力する再生用音声信号は、原音声信号と同様にＴＶ番組等のコンテンツに応じて変化するのに対し、基準信号発生回路４が出力する基準音声信号は、基本的にはコンテンツに依存せず、本装置にて予め決められた音声信号である。例えば、基準信号発生回路４は、基準音声信号として、互いに異なる周波数の音声に対応する複数の音声信号を順次、生成するように構成される。異なる周波数の各基準音声信号の信号強度は、互いに同じとすることもできるし、例えば、原音声信号の平均的な周波数特性を想定し、その周波数特性に応じて設定することもできる。

スイッチ回路６はイコライザ２からの再生用音声信号と基準信号発生回路４からの基準音声信号とのいずれかを後段回路へ出力する。

アンプ８はスイッチ回路６からの出力信号をユーザによるボリューム設定等に応じた増幅率で増幅する。

スイッチ回路１０は、アンプ８とスピーカ１２とを接続するか、スピーカ１２と制御回路１４とを接続するかを切り替えることができる。スイッチ回路１０は、通常の音声再生動作では、アンプ８とスピーカ１２とを接続するように切り替えられ、アンプ８からの再生用音声信号をスピーカ１２へ伝達する。

スピーカ１２は、スイッチ回路１０を経由してアンプ８からの音声信号を入力され、電気的な音声信号を電磁コイル等によって機械的な振動に変換し、音声を発生して目的空間へ送出する。ここで、スピーカ１２は、上述した本来の電気信号から音への変換とは逆の動作をすることも可能である。すなわち、音を受信すると、それにより生じる機械的な振動を電気信号に変換するというマイクロホンと同様の機能を果たし得る。本装置では、このスピーカ１２にて生じる電気信号を必要に応じてスイッチ回路１０を切り替えて制御回路１４へ伝達する。

制御回路１４は、本装置の各部の制御を行う。特に、制御回路１４はスイッチ回路６，１０の切り替え制御を行う他、既に述べたようにイコライザ２の周波数特性の調整条件を定め、指示信号をイコライザ２へ出力する。

次に本装置の動作について説明する。本装置は動作モードとして、ユーザに対してＴＶ番組等の音声を送出する通常の音声再生モードと、ユーザに聞こえる再生音声を好適な状態に調整することを目的としたキャリブレーションモードとを備えている。

キャリブレーションモードは例えば、ユーザのスイッチ操作等の指示により開始、実行される。ユーザは、例えば、本装置を搭載したＴＶ受信機を新たな設置場所へ移動させた場合や、ＴＶ受信機の周囲の物の配置やその他の音響環境に変更が生じた場合などに適宜、キャリブレーションモードを実行する。

キャリブレーションモードでは、スイッチ回路６は基準信号発生回路４の出力をアンプ８へ入力するように設定され、またスイッチ回路１０は時分割で切り替えられ、アンプ８の出力をスピーカ１２へ入力する状態とスピーカ１２からの電気信号を制御回路１４へ入力する状態とを交互に実現する。

基準信号発生回路４は、制御回路１４からのトリガ信号を受けて周波数ｆ、持続時間τのパルス状の基準音声信号を生成し出力する。周波数ｆは制御回路１４の指示に応じて変更される。パルス幅τは、ＴＶ受信機とユーザとの距離を考慮して設定される。この距離はＴＶ受信機の画面サイズ等に応じて変わりうるが、大抵の場合、１メートル前後から数メートルまでの範囲である。スピーカ１２の位置にて、当該範囲の空間からの再生音声の反射波が、送出される再生音声と重複せず弁別可能とするために、τは数ミリ秒以下とするのが好適である。制御回路１４はこのパルス幅τの終了に連動してスイッチ回路１０を切り替え、スピーカ１２を制御回路１４に接続させる。また、パルス幅τの制御は、基準信号発生回路４での基準音声信号の持続時間によってではなく、スイッチ回路１０の切替によって行うように構成することも可能である。その構成ではスイッチ回路１０をスピーカ１２と制御回路１４とを接続するように切り替えるタイミングが、基準音声信号に応じた再生音声パルスの終了タイミングとなる。

スピーカ１２は、基準音声信号に応じた再生音声の送出に引き続いて、目的空間からの反射波を受信する。上述のようにスイッチ回路１０の切替によって、スピーカ１２が反射波に応じて生じる電気信号である帰還音声信号は制御回路１４へ入力される。

制御回路１４は、例えば、基準音声信号の強度と帰還音声信号の強度との比γに基づいて、目的空間での反射音の大きさを検知して、イコライザ２の周波数ｆでの設定値を定めることができる。また、複数の周波数ｆの基準音声信号それぞれに対する比γのセットが与える周波数特性が所望の特性となるように、イコライザ２の周波数特性の調整条件を定めることができる。

ここで、スピーカ１２は、周囲にて生じる環境音も、目的空間からの反射波と一緒に受信する。また、スピーカ１２から送出される再生音声は、スピーカ１２自体の特性を反映し、反射波もそのスピーカ１２の特性を反映する。すなわち、帰還音声信号には、環境音やスピーカ１２の特性の影響も含まれる。制御回路１４は、イコライザ２の調整によって、これらの影響下での再生音声がユーザに提供しようとする所望の周波数特性となるようにすることが可能である。

制御回路１４は、上述のように互いに異なる周波数ｆを有する複数種類の基準音声信号を１回ずつ、基準信号発生回路４に順次、生成させることができる。また、制御回路１４は基準信号発生回路４にこの動作を複数サイクル、繰り返させたり、同じ周波数ｆの基準音声信号を複数回ずつ連続して生成させるように構成することもできる。制御回路１４はこのように、同じ周波数ｆの基準音声信号に対する帰還音声信号を複数回得る場合、それらを平均する等の処理を行ってイコライザ２を設定することができる。このようにすることで、例えば、環境音の時間的な変動の影響を軽減することができる。

制御回路１４は、帰還音声信号に基づいてイコライザ２の周波数特性を設定し、キャリブレーションモードを終了する。

音声再生モードでは、スイッチ回路６はイコライザ２の出力をアンプ８へ入力し、またスイッチ回路１０はアンプ８の出力をスピーカ１２へ入力するように切り替えられる。これにより、入力端子ＩＮに入力された原音声信号はイコライザ２にて周波数特性を調整された後、アンプ８にて増幅され、スピーカ１２にて音声に変換されて目的空間に送出され、ユーザに再生音声が提供される。イコライザ２は上述のキャリブレーションモードにより周波数特性を調整されており、音声再生モードではユーザに好適な音響での再生音声を提供することが可能となる。

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態であるＴＶ受信機に搭載される音声再生装置の概略の回路構成を示すブロック図である。本実施形態において上記第１の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明の簡略化を図る。本装置は、イコライザ２、基準信号発生回路４、アンプ８、スピーカ１２、制御回路１４、マイクロホン２０、混合回路２２，２４、スイッチ回路２６を含んで構成される。本装置は、上記第１の実施形態の装置と同様、ＴＶ受信信号から取り出された音声信号を原音声信号として入力端子ＩＮに入力され、視聴者がいる目的空間へ向けてスピーカ１２から音声を再生出力する。

マイクロホン２０は、外部からの音声を電気的な帰還音声信号に変換する。上記第１の実施形態ではスピーカ１２がマイクロホンの機能を兼ねたが、本装置では音声出力の機能と音声入力の機能とをそれぞれスピーカ１２及びマイクロホン２０に分けて実現している。この構成により、本装置では、スピーカ１２から再生音声を出力しつつ、同時に、その反射波及びこれに重畳したノイズ等の環境音をマイクロホン２０で電気的な帰還音声信号に変換することができる。マイクロホン２０にて生成される帰還音声信号は、制御回路１４及び混合回路２２に入力される。

本装置において、入力端子ＩＮに入力される原音声信号を調整して、アンプ８及びスピーカ１２を介して目的空間へ再生される再生用音声信号を生成する音声調整回路は、イコライザ２、混合回路２２，２４で構成される。本装置の音声調整回路は、音響環境にかかわらず目的空間にて原音声信号に応じた音声がユーザに提供されるように、再生用音声信号を生成する。すなわち、本装置の音声調整回路は、原音声信号の周波数特性を目的周波数特性とし、マイクロホン２０により得られる帰還音声信号の周波数特性が原音声信号の周波数特性となるように調整条件を定める。

混合回路２２は、マイクロホン２０からの帰還音声信号Ｓ_Ｂとイコライザ２にて調整された音声信号Ｓ_Ｍとを入力され、両者の差信号（Ｓ_Ｂ−Ｓ_Ｍ）を生成して混合回路２４へ出力する。

混合回路２４は、入力端子ＩＮに入力される原音声信号Ｓ_Ｏと混合回路２２からの差信号（Ｓ_Ｂ−Ｓ_Ｍ）とを入力され、両者の差信号である（Ｓ_Ｏ−Ｓ_Ｂ＋Ｓ_Ｍ）を生成し、これを再生用音声信号Ｓ_Ｐとしてスイッチ回路２６へ出力する。

スイッチ回路２６は混合回路２４からの再生用音声信号と基準信号発生回路４からの基準音声信号とのいずれかをアンプ８へ出力する。

アンプ８にて増幅された再生用音声信号はスピーカ１２へ出力され、再生音声として目的空間へ送出される。

制御回路１４は、本装置の各部の制御を行う。特に、制御回路１４はスイッチ回路２６の切り替え制御を行う他、イコライザ２の周波数特性の調整条件を定め、指示信号をイコライザ２へ出力する。

キャリブレーションモードは上記第１の実施形態と同様、例えば、ユーザのスイッチ操作等の指示により開始、実行される。

キャリブレーションモードでは、スイッチ回路２６は基準信号発生回路４の出力をアンプ８へ入力するように設定される。その上で、制御回路１４は、基準信号発生回路４を上記第１の実施形態と基本的に同様に制御して、スピーカ１２から基準音声信号に応じた再生音声が送出される。ここで、本装置では音声出力手段であるスピーカ１２と別個に音声入力手段としてマイクロホン２０を備えたことにより、基準音声信号のパルス幅τは、再生音声とその反射波とがスピーカ１２の位置にて重複するか否かに関係なく設定することができ、比較的長く設定することも可能である。

マイクロホン２０は、基準音声信号に応じた再生音声の送出に同期して、目的空間からの音声を受信する。マイクロホン２０が出力する帰還音声信号は制御回路１４にて利用される。なお、このとき、混合回路２２に入力された帰還音声信号は、スイッチ回路２６が混合回路２４側を選択していないため、スピーカ１２からの再生音声に影響を与えない。

制御回路１４は、上記第１の実施形態と同様にして、イコライザ２の周波数特性の調整条件を定めることができる。すなわち、制御回路１４は、反射波や環境音の影響下での再生音声が原音声信号に応じた音声となるようにイコライザ２を調整することが可能である。制御回路１４はイコライザ２に周波数特性を設定して、キャリブレーションモードを完了する。このキャリブレーションモードの完了時には、帰還音声信号Ｓ_ＢはＳ_Ｏに調整されており、この帰還音声信号Ｓ_Ｂを与える再生用音声信号Ｓ_Ｐ（＝Ｓ_Ｏ−Ｓ_Ｂ＋Ｓ_Ｍ）はイコライザ２の出力音声信号Ｓ_Ｍに等しくなる。

音声再生モードでは、スイッチ回路２６は混合回路２４の出力をアンプ８へ入力するように切り替えられる。これにより、入力端子ＩＮに入力された原音声信号Ｓ_Ｏはイコライザ２等からなる音声調整回路にて周波数特性を調整された後、アンプ８にて増幅され、スピーカ１２にて音声に変換されて目的空間に送出され、ユーザに原音声信号に応じた再生音声が提供される。

また、本装置では、マイクロホン２０にて音声再生モードにおいてもフィードバック制御を行うことにより、キャリブレーションモード時に対する音響環境の変化に対応可能である。すなわち、音声調整回路は、音声再生モードにてマイクロホン２０から実際に得られる帰還音声信号Ｓ_Ｂと目的周波数特性から予想される帰還音声信号（予想帰還音声信号）との差を相殺する調整を行う。ここで、本装置の目的周波数特性は上述のように原音声信号の周波数特性であり、その目的周波数特性から予想される帰還音声信号は原音声信号Ｓ_Ｏに相当する。

本装置の音声調整回路による、マイクロホン２０から実際に得られる帰還音声信号Ｓ_Ｂと予想帰還音声信号に相当するＳ_Ｏとの差を相殺する調整動作を説明する。実際の帰還音声信号Ｓ_Ｂと原音声信号Ｓ_Ｏとの差成分をδと表すことにすると、Ｓ_Ｂ＝Ｓ_Ｏ＋δである。上述のように、本装置の回路構成では、再生用音声信号Ｓ_ＰはＳ_Ｐ＝Ｓ_Ｏ−Ｓ_Ｂ＋Ｓ_Ｍであるので、Ｓ_ＢがＳ_Ｏ＋δとなったとき、Ｓ_ＰはＳ_Ｍ−δに調整される。キャリブレーションモードでの調整完了時には、上述のようにＳ_Ｂ＝Ｓ_Ｏを実現するＳ_ＰはＳ_Ｐ＝Ｓ_Ｍであったから、Ｓ_Ｂ＝Ｓ_Ｏ＋δに対して本装置の音声調整回路が再生用音声信号Ｓ_Ｐとして生成するＳ_Ｍ−δは、帰還音声信号Ｓ_Ｂに生じた変分δを相殺する信号となる。

以上説明したように、本装置の音声調整回路は、音声再生モードにおいて目的空間の音響環境、例えばノイズの状態が変化しても、再生用音声信号Ｓ_Ｐにその変化分の逆相の信号を加算して、その変化を打ち消し、ユーザに聞こえる再生音声を、キャリブレーションモードにて設定された好適な状態に保つことが可能である。

なお、上述の構成では原音声信号の周波数特性を目的周波数特性として設定したが、他の周波数特性を目的周波数特性として設定するように音声調整回路を構成することも可能である。例えば、目的周波数特性を有する音声信号をＳ_Ｔと表すと、入力端子ＩＮに入力された原音声信号Ｓ_ＯをまずイコライザによりＳ_Ｔに変換した上でイコライザ２及び混合回路２４へ入力する構成とすれば、上述の議論でのＳ_Ｏが全てＳ_Ｔに置き換わり、Ｓ_Ｔに応じた再生音声がユーザに提供される。

本発明の第１の実施形態であるＴＶ受信機に搭載される音声再生装置の概略の回路構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態であるＴＶ受信機に搭載される音声再生装置の概略の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

２イコライザ、４基準信号発生回路、６，１０，２６スイッチ回路、８アンプ、１２スピーカ、１４制御回路、２０マイクロホン、２２，２４混合回路。

Claims

原音声信号を調整して再生用音声信号を生成する音声調整回路と、
前記再生用音声信号に基づいて音声を生成し目的空間へ送出するスピーカと、
前記スピーカが送出した前記音声を受信し、帰還音声信号を生成する音声入力手段と、
所定の基準音声信号を生成する基準信号発生回路と、
前記再生用音声信号に代えて前記基準音声信号を前記スピーカへ入力したときの前記帰還音声信号に基づいて、前記音声調整回路での前記原音声信号に対する周波数特性の調整条件を定める制御回路と、
を有し、
前記制御回路は、前記再生用音声信号に対する前記帰還音声信号の周波数特性が目的周波数特性となることに基づいて前記調整条件を定めること、
を特徴とする音声再生装置。
請求項１に記載の音声再生装置において、
前記基準信号発生回路は、互いに異なる周波数の音声に対応する複数の前記基準音声信号を順次、生成すること、を特徴とする音声再生装置。
請求項１又は請求項２に記載の音声再生装置において、
前記音声入力手段は、前記スピーカであること、を特徴とする音声再生装置。
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の音声再生装置において、
前記音声調整回路は、さらに、実際の帰還音声信号と前記目的周波数特性から予想される予想帰還音声信号との差を相殺する調整を行うこと、を特徴とする音声再生装置。
請求項４に記載の音声再生装置において、
前記目的周波数特性は、前記原音声信号の周波数特性であり、
前記予想帰還音声信号は、前記原音声信号であること、
を特徴とする音声再生装置。