JP2007288388A

JP2007288388A - 音響再生装置、音響再生システム、音響信号生成方法及び音響打消方法

Info

Publication number: JP2007288388A
Application number: JP2006111582A
Authority: JP
Inventors: Kiyomasa Shibata; 清誠柴田; Toshihiro Kido; 敏弘城戸
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: JP4974570B2

Abstract

【課題】聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動しても反射音響の打消効果を維持すること、加えて補助スピーカから出力される音響の音質を確保することを目的とする。
【解決手段】補助スピーカを聴取者の耳方向を向くように設置することによって補助スピーカから出力される音響の音質を確保し、バンドパスフィルタモジュール６０５を備えて所定の周波数よりも低い帯域の打消音響を出力することによって聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動しても反射音響の打消効果を維持することを可能とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、音場補正機能を備える音響再生装置等に関する。

室内や車内等、周囲に反射物が存在する空間で音響を再生する場合、スピーカより出力されて聴取者の耳に伝達する音響は、前記反射物で反射せずに聴取者の耳に直接伝達する音響と、前記反射物で反射して聴取者の耳に伝達する反射音響と、から成る。このうち反射音響に対し、逆相の音響を与えることで反射音響を打ち消す音場補正機能を備える音響再生装置がある。

反射音響を打ち消す音場補正機能を備える音響再生装置としては、本願発明者による、打消音響を出力する補助スピーカを、聴取者の耳方向を向くように設置し、聴取者の耳元で反射音響を打ち消す音響再生装置がある（特許文献１を参照）。

また、同じく本願発明者による、打消音響を出力する補助スピーカを、反射物体方向を向くように設置することで、聴取者の耳の位置が移動しても打消エラーが生じにくいようにした音響再生装置がある（特許文献２を参照）。
特開平２−７６９９号公報特許第３０７３０６５号公報特許第３０７３０６６号公報特許第３２５６５６０号公報特開平８−１４６９７４号公報

打消音響は、打消対象の音響に対して逆相となるように位相を合わせる必要がある。補助スピーカを聴取者の耳方向を向くように設置する方式では、聴取者の耳元で反射音響を打ち消すため、打消範囲が狭い。このため、聴取者の耳の位置が移動すると、主スピーカと聴取者の耳、及び補助スピーカと聴取者の耳の間の距離が変わり、結果、打消音響と反射音響の位相がずれ、打消エラーが発生する。

このため、補助スピーカを反射物体方向を向くように設置し、打消可能な範囲を広げることで、打消エラーを低減する方法がある。但し、この方式によれば、打消可能な範囲は広くなるが、補助スピーカを反射物体方向を向くように設置しているため、打消音響が反射物に反射することで打消効果が低下することがある（図１の符号５ａを参照）。また、車室等、聴取者用の補助スピーカが設置された席を複数備える環境で使用した場合は、補助スピーカが外向きに設置されていることによる隣席への音漏れが発生する（図１の符号５ｂを参照）。さらに、スピーカが聴取者の耳方向を向いていないため、指向性の高い高域の周波数特性が低下し、サラウンド音響システム用の音響など、音質が重視される音響を出力するには適さないという問題がある（図１の符号５ｃを参照）。

本発明は、上記した問題に鑑み、聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動しても反射音響の打消効果を維持すること、加えて補助スピーカから出力される音響の音質を確保することを目的とする。

本発明は、上記した課題を解決するために、補助スピーカを聴取者の耳方向を向くよう
に設置することによって補助スピーカから出力される音響の音質を確保し、所定の周波数よりも低い帯域の打消音響を出力することによって聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動しても反射音響の打消効果を維持することを可能とした。

詳細には、本発明は、正面が聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカに入力される音響信号を出力する音響再生装置であって、主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成する打消音響信号生成手段と、前記打消音響信号生成手段によって生成された打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させる周波数特性補正手段と、を備えることを特徴とする音響再生装置である。

また、本発明は、入力された音響信号に基づく音響を出力する主スピーカと、入力された音響信号に基づく音響を出力する補助スピーカであって、該補助スピーカの正面が、聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカと、前記主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成する打消音響信号生成手段と、前記打消音響信号生成手段によって生成された打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させる周波数特性補正手段と、を備えることを特徴とする音響再生システムである。

主スピーカは、入力された音響信号に基づく音響を出力する。主スピーカから出力される音響のうち一部は、反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する。なお、本発明において、聴取者の耳とは、聴取時における聴取者の耳付近の一定の範囲を指すものとする。

補助スピーカは、該補助スピーカの正面が、聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向くよう設置される。前記所定の範囲は、前記補助スピーカから出力された音響が聴取者の耳に伝達するときに十分な周波数特性が得られる範囲である。前記補助スピーカの正面が、前記所定の範囲内を向いていることで、特に指向性の高い高域の周波数の音響が損なわれず、良好な音質を確保することが可能となる。

打消音響信号生成手段は、前記主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響を、打ち消すための打消音響信号を生成する。前記打消音響信号に基づいて、前記補助スピーカより打消音響が出力されることにより、前記反射音響を打ち消すことが可能となる。

周波数特性補正手段は、所定の周波数よりも低い帯域の音響信号のみを通過させ、打消対象外の高域の周波数の音響信号を除去する。前記周波数特性補正手段によって補正された打消音響信号は、波長の長い低域の周波数の音響信号のみからなる打消音響信号となる。これにより、位相のずれの影響が小さくなるため、打消効果を得られる範囲が広くなり、聴取者の耳の位置が移動した場合に、打消効果を得ること、及び打消エラーを防止することが可能となる。

本発明において、前記打消音響信号生成手段は、一又は複数の主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する複数の経路による反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記複数の経路による反射音響ごとの伝達関数に基づいて生成され、前記補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成してもよい。

一又は複数の主スピーカから出力される音響のうち、反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響の経路は、一つであるとは限らず、複数の経路が存在することが多い。
この場合、前記複数の経路による反射音響ごとの伝達関数に基づいて前記打消音響信号を生成することで、該複数の経路による反射音響を打ち消すことが可能となる。

本発明において、前記打消音響信号生成手段は、前記一又は複数の主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の左耳へ伝達する複数の経路による反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記複数の経路による反射音響ごとの伝達関数に基づいて生成され、正面が聴取時における聴取者の左耳を中心とした所定の範囲内を向いている左補助スピーカへ入力される打消音響信号と、前記一又は複数の主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の右耳へ伝達する複数の経路による反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記複数の経路による反射音響ごとの伝達関数に基づいて生成され、正面が聴取時における聴取者の右耳を中心とした所定の範囲内を向いている右補助スピーカへ入力される打消音響信号と、を生成してもよい。

一又は複数の主スピーカから出力された音響は、聴取者の左右の耳に、それぞれ異なる複数の経路によって伝達する。上記発明では、正面が聴取者の左耳又は右耳を中心とした所定の範囲内を向いている左補助スピーカ及び右補助スピーカを設け、前記左補助スピーカ及び右補助スピーカにはそれぞれ聴取者の左耳又は右耳へ伝達する複数の経路による反射音響を打ち消すための打消音響信号を入力する。これによって、聴取者の左右の耳にそれぞれ異なる複数の経路によって伝達する反射音響を、前記左補助スピーカ及び右補助スピーカによって打ち消すことが可能となる。

本発明は、前記周波数特性補正手段によって補正された音響信号が、前記補助スピーカへ入力される前に、前記打消音響信号以外の音響信号を加算する音響信号加算手段を更に備えてもよい。

前記補助スピーカは、該補助スピーカの正面が、該補助スピーカから出力された音響が聴取者の耳に伝達するときに十分な周波数特性が得られる、聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向くよう設置される。このため、打消音響以外の音響を出力する用途にも適している。音響信号加算手段を更に備えることによって、前記打消音響に加えて種々の音響を補助スピーカより出力することが可能となる。

本発明において、前記音響信号加算手段によって加算される音響信号は、空間創生用の擬似的な反射音響信号、多チャンネルサラウンド音響システム用の音響信号、又はカーナビゲーションシステムのナビ音響信号であってもよい。

空間創生用の擬似的な反射音響信号とは、主スピーカへ入力される音響信号に従った音響信号に対して、擬似的な音響特性を与えた音響信号である。前記打消音響により反射音響を除去した状態で、前記空間創生用の擬似的な反射音響信号を加算することで、種々の擬似的な反射音響を追加し、音場効果を得ることが可能となる。

また、補助スピーカの正面が聴取者の耳方向を向いているため、多チャンネルサラウンド音響システム用の音響信号、又はカーナビゲーションシステムのナビ音響信号を加算した場合に、良好な音質で音像定位や方向感を得ることが可能となる。

本発明は、前記補助スピーカより出力される音響のうち該補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳の反対側の耳へ伝達する音響、を打ち消すためのクロストークキャンセル信号を生成するクロストークキャンセル信号生成手段を更に備え、前記音響信号加算手段によって加算される音響信号は、前記クロストークキャンセル信号生成手段によって生成されたクロストークキャンセル信号であってもよい。

前記補助スピーカより出力される音響が、該補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳ではない側の耳へ伝達する現象、いわゆるクロストークが発生することがある。上記発明によれば、クロストークキャンセル信号生成手段を更に備え、前期音響信号加算手段によって前記クロストークキャンセル信号を加算することで、前記クロストークにおける音響を打ち消すことが可能となる。

本発明において、前記周波数特性補正手段における前記所定の周波数は、聴取時における聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動した場合に、前記打消音響信号生成手段による反射音響の打ち消しの効果が得られる帯域の、上限の周波数であってもよい。

前記打消音響信号が、波長の長い低域の周波数の音響信号のみであれば、位相のずれの影響が小さくなるため、打消効果を得られる範囲が広くなる。このため、聴取者の耳の位置が移動しても、打消効果を得ることが可能である。前記周波数特性補正手段における前記所定の周波数を、聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動する際の距離に基づいた周波数とすることで、本発明に係る音響再生装置の使用状況に応じた低域の周波数の打消音響信号を出力することが可能となる。

本発明において、前記周波数特性補正手段における前記所定の周波数は、１．５ｋＨｚであってもよい。

また、本発明において、前記周波数特性補正手段は、ローパスフィルタ、又はバンドパスフィルタであってもよい。

ローパスフィルタは、所定の周波数よりも低い帯域の音響信号のみが通過する音響信号フィルタであり、バンドパスフィルタは、所定の周波数帯の音響信号のみが通過する音響信号フィルタである。前記周波数特性補正手段を、ローパスフィルタ、又はバンドパスフィルタとすることによって、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させることが可能となる。

本発明において、前記打消音響信号生成手段は、主スピーカへ入力される音響信号に従った基礎音響信号に対して、前記主スピーカから出力される音響が、反射物体で反射して、前記補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳へ伝達するまでにかかる時間と、前記補助スピーカから出力される音響が、前記聴取者の耳へ直接伝達するまでにかかる時間と、の差分の時間だけ音響信号を遅延させる遅延処理と、主スピーカから出力される音響が、反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数を負の係数として乗算する第一の乗算処理と、補助スピーカから出力される音響が、聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数の逆関数を乗算する第二の乗算処理と、を実行することで打消音響信号を生成してもよい。

上記発明において、打消音響は、前記補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳に伝達したときに、前記聴取者の耳における反射音響に対して、同一の音圧レベルで、逆相となる。前記打消音響を生成するために、前記打消音響信号生成手段は、遅延処理、第一の乗算処理、及び第二の乗算処理を実行する。

基礎音響信号は、主スピーカへ入力される音響信号に従った音響信号であり、該基礎音響信号に対して、前記遅延処理、第一の乗算処理、第二の乗算処理を実行することで打消音響信号を生成する。

打消音響は、打消対象の音響に対して逆相となるように位相を合わせる必要がある。このため、遅延処理によって、前記反射音響が前記主スピーカから出力されて聴取者の耳へ
伝達するまでにかかる時間と、前記打消音響が前記補助スピーカから出力されて前記聴取者の耳へ伝達するまでにかかる時間と、の差分の時間だけ、処理対象となる音響信号を遅延させる。

打消音響は、前記主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響に対して、同一の音圧レベルで、逆相となるように生成される。このため、前記第一の乗算処理は、処理対象となる音響信号に対し、前記反射音響の経路による伝達関数を負の係数として乗算する。

打消音響は、前記補助スピーカから出力され、打消位置に伝達するまでに音圧、周波数特性等が変化する。このため、前記第二の乗算処理は、処理対象となる音響信号に対し、前記打消音響の経路による伝達関数の逆関数を乗算する。

なお、前記遅延処理、第一の乗算処理、第二の乗算処理が、基礎音響信号に対して実行される順序は問題とならない。これらの処理が基礎音響信号に対して実行されることで、打消音響信号が生成される。

また、本発明は、上記の手段、処理等による作用を実現する方法の発明であってもよい。本発明は、主スピーカへ入力される音響信号に従った基礎音響信号に基づいて、正面が聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカに入力される音響信号を生成する音響信号生成方法であって、前記主スピーカから出力される音響が反射物体で反射して前記補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳へ伝達するまでにかかる時間と、前記補助スピーカから出力される音響が前記聴取者の耳へ直接伝達するまでにかかる時間と、の差分の時間だけ、前記基礎音響信号を遅延させるステップと、前記基礎音響信号に、主スピーカから出力される音響が反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数を、負の係数として乗算するステップと、前記基礎音響信号に、補助スピーカから出力される音響が聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数の逆関数を乗算するステップと、前記３つのステップによって生成された打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させるステップと、を備えることを特徴とする音響信号生成方法である。

また、本発明は、主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響を打ち消すための打消音響信号であって、正面が聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成し、前記打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させ、前記通過させた打消音響信号に基づいた打消音響を、前記補助スピーカより出力させること、を特徴とする音響打消方法である。

なお、本発明は、上記の何れかの機能を実現するためにコンピュータを動作させるためのプログラムであってもよい。また、本発明は、そのようなプログラムを記録した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であってもよい。

本発明によって、聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動しても反射音響の打消効果を維持すること、加えて補助スピーカから出力される音響の音質を確保することが可能となる。

本発明に係る音響再生装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図２は、本発明に係る音響再生装置を、車載オーディオシステムとして実施した場合における全体の概要を示した図である。車室内には、車載オーディオシステムのヘッドユニット１が搭載されている。ヘッドユニット１には、左主スピーカＦＬ、右主スピーカＦＲ、左補助スピーカＨＬ、右補助スピーカＨＲが接続されている。ヘッドユニット１と各スピーカ間の接続ケーブルは図示を省略する。

図３は、右補助スピーカＨＲの設置角度を示した図である。聴取者２が座席に座ったときに、右補助スピーカＨＲの正面が、聴取者２の右耳ＥＲ方向を中心とする所定の角度θの範囲内を向くように設置される。このことは、左補助スピーカＨＬについても同様である。

一般に、前記所定の角度θの値が大きくなるほど、聴取者２の右耳ＥＲに右補助スピーカＨＲから出力された音響が伝達したとき、指向性の高い高域の周波数の音響が損なわれるため、注意が必要である。左右の補助スピーカを上述した方向に設置することで、補助スピーカから出力された打消音響が反射物に反射することによる打消効果の低下、及び隣席への音漏れを防止することが出来る。

図４は、ヘッドユニット１の内部の機能構成の概要を示した図である。バスライン１１２を介して、操作部１０１、表示部１０２、ナビ部１０３、制御部（ＣＰＵ）１０４、ＨＤＤ１０５、エンコーダ／デコーダ部１０６、ＣＤ／ＤＶＤデッキ１０７、ＡＭ／ＦＭチューナ１０８、ＴＶチューナ１０９、Ｄ／Ａ部１１０、ソース切換部１１１、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）６が接続されている。制御部（ＣＰＵ）１０４は、バスライン１１２を介して、バスライン１１２に接続されたその他の機能部を制御する。

ＣＤ／ＤＶＤデッキ１０７、ＡＭ／ＦＭチューナ１０８、ＴＶチューナ１０９、Ｄ／Ａ部１１０は、ソース切換部１１１と接続されており、ソース切換部１１１による切換によって、ＤＳＰ６へ入力される信号が切り換えられる。

ソース切換部１１１によって切り換えられた信号は、ＤＳＰ６へ入力される。ＤＳＰ６によって処理された音響信号は、加算器１１３によってナビ音響信号ＮＶを加算された後、増幅器ＡＭＰによって増幅され、スピーカＳＰへ入力される。増幅器ＡＭＰとスピーカＳＰは複数存在するが（図２又は図５を参照）、図４では一つのみ図示する。

図５は、ＤＳＰ６の機能モジュール構成、ＤＳＰ６とスピーカの接続、車室内における反射音響の経路、の概略を示した図である。ＤＳＰ６はアナログ／デジタル変換モジュール６０１、デジタル／アナログ変換モジュール６０２、打消音響信号生成モジュール６０３、擬似反射音響信号生成モジュール６０４、バンドパスフィルタモジュール６０５、及び音響信号加算モジュール６０６を有する。ＤＳＰ６は、前記各機能モジュールを、制御部（ＣＰＵ）１０４からの制御に基づいて制御する。なお、符号６０３は、符号６０３ＬＬ、６０３ＬＲ、６０３ＲＬ、及び６０３ＲＲのすべてを、符号６０４は、符号６０４Ｌ、及び６０４Ｒの双方を、符号６０７は、符号６０７Ｌ、及び６０７Ｒの双方を指すものとする。

音源Ｒ及び音源Ｌはソース切換部１１１によって選択されたソースからの入力である。ＤＳＰ６に入力された音響信号は、アナログ／デジタル変換モジュール６０１においてデジタル音響信号に変換される。主スピーカから出力される音響信号は、その後デジタル／アナログ変換モジュール６０２でアナログ音響信号に変換され、ＤＳＰ６より出力される。ＤＳＰ６より出力された音響信号は増幅器ＡＭＰで増幅され、左主スピーカＦＬ、右主
スピーカＦＲへ入力される。

車室内における音響の経路として、左主スピーカＦＬから出力され反射物体で反射して聴取者の左耳ＥＬに伝達する反射音響ＬＬ、左主スピーカＦＬから出力され反射物体で反射して聴取者の右耳ＥＲに伝達する反射音響ＬＲ、右主スピーカＦＲから出力され反射物体で反射して聴取者の左耳ＥＬに伝達する反射音響ＲＬ、右主スピーカＦＲから出力され反射物体で反射して聴取者の右耳ＥＲに伝達する反射音響ＲＲ、左補助スピーカＨＬから出力され聴取者の左耳ＥＬに伝達する打消音響ＣＬ、及び右補助スピーカＨＲから出力され聴取者の右耳ＥＲに伝達する打消音響ＣＲがある。右主スピーカＦＲから出力され反射物体で反射することなく聴取者の右耳ＥＲに伝達する直接音響ＤＲ（図６を参照）等、音響の経路は他にもあるが、図示は省略する。

打消音響信号生成モジュール６０３は、先述した反射音響ＬＬ、反射音響ＬＲ、反射音響ＲＬ、反射音響ＲＲに対応するために４系統存在する。

反射音響ＬＬ、及び反射音響ＬＲを打ち消すための打消音響を生成する打消音響信号生成モジュール６０３ＬＬ、及び打消音響信号生成モジュール６０３ＬＲでは、左主スピーカＦＬより出力される音響信号と同一の基礎音響信号が処理される。反射音響ＬＬ、及び反射音響ＬＲは、左主スピーカＦＬより出力される反射音響であるためである。

また、反射音響ＲＬ、及び反射音響ＲＲを打ち消すための打消音響を生成する打消音響信号生成モジュール６０３ＲＬ、及び打消音響信号生成モジュール６０３ＲＲでは、右主スピーカＦＲより出力される音響信号と同一の基礎音響信号が処理される。反射音響ＲＬ、及び反射音響ＲＲは、右主スピーカＦＲより出力される反射音響であるためである。

反射音響ＬＬ、及び反射音響ＲＬを打ち消すための打消音響を生成する打消音響信号生成モジュール６０３ＬＬ、及び打消音響信号生成モジュール６０３ＲＬにおいて生成された打消音響信号は、左補助スピーカＨＬより出力される。反射音響ＬＬ、及び反射音響ＲＬは、聴取者の左耳ＥＬに伝達する反射音響であるためである。

また、反射音響ＬＲ、及び反射音響ＲＲを打ち消すための打消音響を生成する打消音響信号生成モジュール６０３ＬＲ、及び打消音響信号生成モジュール６０３ＲＲにおいて生成された打消音響信号は、右補助スピーカＨＲより出力される。反射音響ＬＲ、及び反射音響ＲＲは、聴取者の右耳ＥＲに伝達する反射音響であるためである。

打消音響信号生成モジュール６０３を、上述した構成とすることにより、聴取者の左右の耳にそれぞれ異なる複数の経路によって伝達する反射音響を、左補助スピーカ及び右補助スピーカによって打ち消すことが出来る。また、打消音響信号生成モジュール６０３は、本実施例においては４系統であるが、打消を行いたい反射音響の経路の数だけ用意することが出来る。

以下に、図５及び図６を用いて、打消音響信号生成モジュール６０３における具体的な処理内容を説明する。打消音響信号生成モジュール６０３では、主スピーカから出力される音響信号と同一の基礎音響信号を基に、打消音響信号が生成される。

図６は、反射音響ＲＲを、打消音響ＣＲによって打ち消す方法の概略を示した図である。反射音響ＲＲが、右主スピーカＦＲより出力され、聴取者の右耳ＥＲ付近の反射音響打消位置に伝達するまでにかかる時間をｔ_RRとし、打消音響ＣＲが、右補助スピーカＨＲより出力され、前記反射音響打消位置に伝達するまでにかかる時間をｔ_HRとする。打消音響が、打消対象の反射音響と同時に前記反射音響打消位置に伝達するために、ＤＳＰ６は、
打消音響信号の出力をｔ_RR−ｔ_HRだけ遅延させる（図５の打消音響信号生成モジュール６０３を参照）。

打消音響ＣＲが、右補助スピーカＨＲから前期反射音響打消位置に伝達するときの経路による伝達関数をＧ_HRとする。打消音響ＣＲは、右補助スピーカＨＲから前期反射音響打消位置に伝達するまでの音圧、周波数特性等の変化を計算に入れる必要があるため、ＤＳＰ６は、前記ｔ_RR−ｔ_HRだけ遅延させた音響信号に、伝達関数Ｇ_HRの逆関数である１／Ｇ_HRを乗算する（図５の打消音響信号生成モジュール６０３を参照）。

反射音響ＲＲが、右主スピーカＦＲから前期反射音響打消位置に伝達するときの経路による伝達関数をＧ_RRとする。打消音響ＣＲは、反射音響ＲＲに対して、同一の音圧レベルで、逆相である必要があるため、ＤＳＰ６は、前記１／Ｇ_HRを乗算した音響信号に、伝達関数Ｇ_RRを負の係数とした−Ｇ_RRを乗算する（図５の打消音響信号生成モジュール６０３を参照）。なお、図６を用いて反射音響ＲＲについてのみ説明したが、他の反射音響についても同様である。

打消音響信号生成モジュール６０３において生成された打消音響信号は、次にバンドパスフィルタモジュール６０５で処理される。以下に、図５及び図７を用いて、バンドパスフィルタモジュール６０５における具体的な処理内容を説明する。バンドパスフィルタモジュール６０５において、ＤＳＰ６は、前記打消音響のうち、設定された周波数の帯域の音響信号のみを通過させる。

図７は、音波の周波数ごとの波長を示した図である。聴取者２の耳の位置が移動すると、反射音響が聴取者２の耳に伝達する経路の距離と、打消音響が聴取者２の耳に伝達する経路の距離が変化し、結果、移動後の耳の位置において位相にずれが生じる。

但し、位相差が１／４波長以内であれば、反射音響打消効果は得られる。このため、聴取者２の耳の位置が移動し、位相差が生じた場合に、該位相差が１／４波長以内に収まるような波長の長い周波数帯においては、反射音響打消効果が得られ、該位相差が１／４波長以内に収まらないような波長の短い周波数帯においては、反射音響打消効果が得られず、打消エラーが発生することとなる。

このことから、バンドパスフィルタモジュール６０５において、前記位相差が１／４波長以内に収まるような波長の長い周波数帯の音響信号のみを通過させることで、聴取者２の耳の位置が移動しても、反射音響打消効果を得、打消エラーを防止することが出来る。本実施例においては、使用環境が車室内であるため、聴取者２である運転者の耳の位置の移動によって生じる位相差は約０．０６ｍ以内に収まるであろうとの予測に基づいて、バンドパスフィルタモジュール６０５の高域側カットオフ周波数を、１．５ｋＨｚに設定する。

但し、この値は１．５ｋＨｚに限られることはなく、他の値とすることも出来るし、ユーザによって設定変更可能とすることも出来る。なお、バンドパスフィルタの低域側カットオフ周波数は、補助スピーカの低周波数帯の再生性能に基づいて設定するとよい。

音響信号加算モジュール６０６では、バンドパスフィルタモジュール６０５においてフィルタリングされた打消音響信号に、擬似反射音響信号生成モジュール６０４が生成した擬似反射音響信号が加算される。擬似反射音響信号とは、主スピーカへ入力される音響信号と同一の音響信号に対して、擬似的な音響特性を与えた音響信号である。この擬似反射音響信号によって、音場効果を得ることが出来る。

擬似反射音響信号が加算された打消音響信号は、デジタル／アナログ変換モジュール６０２でアナログ音響信号に変換され、さらに加算器１１３においてナビ音響信号ＮＶが加算された後、増幅器ＡＭＰで増幅され、左補助スピーカＨＬ、右補助スピーカＨＲより出力される。

左補助スピーカＨＬ、及び右補助スピーカＨＲより打消音響ＣＬ、及び打消音響ＣＲが出力されることによって、反射音響に対して、前記反射音響打消位置において同一の音圧で逆相の音響が与えられ、反射音響打消効果を得ることが出来る。また、左補助スピーカＨＬ、及び右補助スピーカＨＲは、正面が聴取者２の耳方向を向いて設置されているため、打消音響と共に出力されたナビ音響は、良好な音質で音像定位を得て、方向感を創出することが出来る。

実施例１と同様の構成において、ＤＳＰ６は、クロストークキャンセル信号を生成するクロストークキャンセル信号生成モジュール６０７を更に備え、音響信号加算モジュール６０６において、前記クロストークキャンセル信号が加算されるように構成してもよい（図８を参照）。

クロストークキャンセル信号とは、左補助スピーカＨＬより出力される音響のうち聴取者２の右耳ＥＲへ伝達する音響、及び右補助スピーカＨＲより出力される音響のうち聴取者２の左耳ＥＬへ伝達する音響を打ち消すための音響信号である。このような構成とすることによって、いわゆるクロストークにおける音響を打ち消すことが出来る。

また、実施例１と同様の構成において、音響信号加算モジュール６０６、又は加算器１１３において、多チャンネルサラウンド音響システム用の音響信号が加算されるように構成してもよい。

補助スピーカの正面が聴取者の耳方向を向いているため、多チャンネルサラウンド音響システム用の音響信号を加算した場合に、良好な音質で音像定位を得て、方向感を創出することが出来る。

実施例１と同様の構成において、ＤＳＰ６は、バンドパスフィルタモジュール６０５に代えて、ローパスフィルタモジュールを備えてもよい。

従来技術における問題点を示した図である。本発明に係る音響再生装置を、車載オーディオシステムとして実施した場合における全体の概要を示した図である。本発明に係る右補助スピーカの設置角度を示した図である。ヘッドユニットの内部の機能構成の概要を示した図である。ＤＳＰの機能モジュール構成、ＤＳＰとスピーカの接続、車室内における反射音響の経路、の概略を示した図である。反射音響を、打消音響によって打ち消す方法の概略を示した図である。音波の周波数ごとの波長を示した図である。クロストークキャンセル信号生成モジュールを備えたＤＳＰの機能モジュール構成の概略を示した図である。

符号の説明

２聴取者
３反射物体
６ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）
６０３打消音響信号生成モジュール
６０４擬似反射音響信号生成モジュール
６０５バンドパスフィルタモジュール
ＥＬ左耳
ＥＲ右耳
ＦＬ左主スピーカ
ＦＲ右主スピーカ
ＨＬ左補助スピーカ
ＨＲ右補助スピーカ
ＬＬ反射音響
ＬＲ反射音響
ＲＬ反射音響
ＲＲ反射音響
ＣＬ打消音響
ＣＲ打消音響

Claims

正面が聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカに入力される音響信号を出力する音響再生装置であって、
主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成する打消音響信号生成手段と、
前記打消音響信号生成手段によって生成された打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させる周波数特性補正手段と、
を備えることを特徴とする音響再生装置。
前記打消音響信号生成手段は、一又は複数の主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する複数の経路による反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記複数の経路による反射音響ごとの伝達関数に基づいて生成され、前記補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
前記打消音響信号生成手段は、
前記一又は複数の主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の左耳へ伝達する複数の経路による反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記複数の経路による反射音響ごとの伝達関数に基づいて生成され、正面が聴取時における聴取者の左耳を中心とした所定の範囲内を向いている左補助スピーカへ入力される打消音響信号と、
前記一又は複数の主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の右耳へ伝達する複数の経路による反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記複数の経路による反射音響ごとの伝達関数に基づいて生成され、正面が聴取時における聴取者の右耳を中心とした所定の範囲内を向いている右補助スピーカへ入力される打消音響信号と、
を生成することを特徴とする請求項２に記載の音響再生装置。
前記補助スピーカより出力される音響のうち該補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳の反対側の耳へ伝達する音響、を打ち消すためのクロストークキャンセル信号を生成するクロストークキャンセル信号生成手段と、
前記周波数特性補正手段によって補正された音響信号が、前記補助スピーカへ入力される前に、前記クロストークキャンセル信号生成手段によって生成されたクロストークキャンセル信号を加算する音響信号加算手段と、
を更に備えること特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の音響再生装置。
前記周波数特性補正手段における前記所定の周波数は、聴取時における聴取者の耳の位置が所定の範囲内で移動した場合に、前記打消音響信号生成手段による反射音響の打ち消しの効果が得られる帯域の、上限の周波数であることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の音響再生装置。
前記周波数特性補正手段における前記所定の周波数は、１．５ｋＨｚであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の音響再生装置。
前記周波数特性補正手段は、ローパスフィルタ、又はバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の音響再生装置。
前記打消音響信号生成手段は、主スピーカへ入力される音響信号に従った基礎音響信号
に対して、
前記主スピーカから出力される音響が、反射物体で反射して、前記補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳へ伝達するまでにかかる時間と、前記補助スピーカから出力される音響が、前記聴取者の耳へ直接伝達するまでにかかる時間と、の差分の時間だけ音響信号を遅延させる遅延処理と、
主スピーカから出力される音響が、反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数を負の係数として乗算する第一の乗算処理と、
補助スピーカから出力される音響が、聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数の逆関数を乗算する第二の乗算処理と、
を実行することで打消音響信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の音響再生装置。
入力された音響信号に基づく音響を出力する主スピーカと、
入力された音響信号に基づく音響を出力する補助スピーカであって、該補助スピーカの正面が、聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカと、
前記主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響を、打ち消すための打消音響信号であって、前記補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成する打消音響信号生成手段と、
前記打消音響信号生成手段によって生成された打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させる周波数特性補正手段と、
を備えることを特徴とする音響再生システム。
主スピーカへ入力される音響信号に従った基礎音響信号に基づいて、正面が聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカに入力される音響信号を生成する音響信号生成方法であって、
前記主スピーカから出力される音響が反射物体で反射して前記補助スピーカの正面が向いている聴取者の耳へ伝達するまでにかかる時間と、前記補助スピーカから出力される音響が前記聴取者の耳へ直接伝達するまでにかかる時間と、の差分の時間だけ、前記基礎音響信号を遅延させるステップと、
前記基礎音響信号に、主スピーカから出力される音響が反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数を、負の係数として乗算するステップと、
前記基礎音響信号に、補助スピーカから出力される音響が聴取者の耳へ伝達するときの経路による伝達関数の逆関数を乗算するステップと、
前記３つのステップによって生成された打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させるステップと、
を備えることを特徴とする音響信号生成方法。
主スピーカから出力される音響のうち反射物体で反射して聴取者の耳へ伝達する反射音響を打ち消すための打消音響信号であって、正面が聴取時における聴取者の耳を中心とした所定の範囲内を向いている補助スピーカへ入力される打消音響信号を生成し、
前記打消音響信号のうち、所定の周波数よりも低い帯域の信号のみを通過させ、
前記通過させた打消音響信号に基づいた打消音響を、前記補助スピーカより出力させること、
を特徴とする音響打消方法。