JP2008187213A - Audio signal processing device, speaker box, speaker system, and video/audio output device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高品質の民生用音響再生のための技術に関する。 The present invention relates to a technology for high-quality consumer sound reproduction.
従来より、立体的音響再生のため、マルチチャンネルサラウンド技術が各種開発されており、その1つとして仮想サラウンド方式がある。仮想サラウンド技術では、頭部伝達関数(Head Related Transfer Functions:HRTF)を用いることにより、聴取者に実際のスピーカの位置とは異なる仮想的な位置から音声が来るように感じさせて仮想的立体音響環境を構築する。 Conventionally, various multi-channel surround technologies have been developed for three-dimensional sound reproduction, and one of them is a virtual surround system. In the virtual surround technology, by using a head related transfer function (HRTF), a virtual three-dimensional sound is generated by making the listener feel that sound comes from a virtual position different from the actual speaker position. Build the environment.
このような仮想サラウンド技術を用いた音響再生方式として、近年、バイノーラルの離散立体音響再生(discrete Optimal Sound Distribution:OSD)方式が考えられている(下記非特許文献1及び下記特許文献1参照)。この離散OSD方式は、2以上の複数チャンネルの音源から得られたバイノーラル信号を用いて仮想サラウンド環境を構築する。離散OSDシステムでは、逆フィルタにより信号間のクロストークをキャンセルし、クロスオーバー・フィルタ(分周器)により異なる周波数帯域に分けられたバイノーラル信号により、所定離散間隔毎に配置された複数の音響放射器(スピーカ)対をそれぞれ励震させる。このような離散OSDシステムによれば、低いダイナミックレンジ損失、高い制御効果(低誤差)、ならびに、ほぼ全帯域の、低い歪かつ広いスイートスポットでの音響再生が実現される。 As a sound reproduction method using such a virtual surround technology, a binaural discrete optimal sound distribution (OSD) method has recently been considered (see Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 below). In this discrete OSD system, a virtual surround environment is constructed using binaural signals obtained from sound sources of two or more channels. In a discrete OSD system, crosstalk between signals is canceled by an inverse filter, and a plurality of acoustic radiations arranged at predetermined discrete intervals by a binaural signal divided into different frequency bands by a crossover filter (frequency divider). Vibrate each pair of speakers (speakers). According to such a discrete OSD system, low dynamic range loss, high control effect (low error), and sound reproduction with a low distortion and a wide sweet spot in almost the entire band are realized.
しかし、上記で説明した離散OSD技術は、あくまでも理論的なものであり、現実の民生用(家庭用)音響再生システムに適用されたことはこれまで無かった。本発明は、離散OSD技術を実際の民生用製品に適用する際に発生する問題点を解決することを目的とする。 However, the discrete OSD technology described above is theoretical only, and has never been applied to an actual consumer (home) sound reproduction system. An object of the present invention is to solve the problems that occur when applying discrete OSD technology to actual consumer products.
上記目的を達成するため、本発明の態様におけるオーディオ信号処理装置は、
3ウェイの離散OSDシステムを構成する、相対的に高域の音が割り当てられた一対の第1のスピーカと、相対的に中域の音が割り当てられた一対の第2のスピーカと、相対的に低域の音が割り当てられた任意の一対の第3のスピーカと、に供給される、離散OSD処理を施したオーディオ信号を生成するオーディオ信号処理装置であって、
一対の前記第1のスピーカ及び一対の前記第2のスピーカは、共通のエンクロージャ内にそれぞれの放音面が実質的に同一平面上にあるように配置され、
聴取位置を中心とした離散OSD原理に基づく理想的な前記第1のスピーカの位置と前記エンクロージャに収容される実際の前記第1のスピーカの位置との距離のずれを補整したオーディオ信号を生成する。
In order to achieve the above object, an audio signal processing device according to an aspect of the present invention includes:
A pair of first speakers to which a relatively high-frequency sound is assigned and a pair of second speakers to which a relatively mid-range sound is assigned, constituting a 3-way discrete OSD system, An audio signal processing device for generating an audio signal subjected to discrete OSD processing, which is supplied to an arbitrary pair of third speakers to which low-frequency sounds are assigned.
The pair of first speakers and the pair of second speakers are disposed in a common enclosure so that their sound emitting surfaces are substantially on the same plane,
An audio signal is generated in which a deviation in distance between the ideal position of the first speaker based on the discrete OSD principle centered on the listening position and the actual position of the first speaker accommodated in the enclosure is corrected. .
上記構成のオーディオ信号処理装置は、例えば、前記距離のずれを処理すべきオーディオ信号のサンプリング周波数の波長で割った分、前記第1のスピーカ用のインパルス応答を遅らせて、前記第2及び第3のスピーカ用のインパルス応答と合成することにより得られたフィルタ係数を記憶するフィルタ係数記憶部と、前記フィルタ係数記憶部に記憶されたフィルタ係数を用いて、オーディオ信号に離散OSD処理を施す離散OSDフィルタと、を備える。 The audio signal processing apparatus having the above configuration delays the impulse response for the first speaker by, for example, dividing the distance deviation by the wavelength of the sampling frequency of the audio signal to be processed, so that the second and third A filter coefficient storage unit that stores a filter coefficient obtained by combining with an impulse response for a speaker of the speaker, and a discrete OSD that performs a discrete OSD process on the audio signal using the filter coefficient stored in the filter coefficient storage unit And a filter.
上記構成のオーディオ信号処理装置は、処理すべきオーディオ信号のサンプリング周波数を判別する周波数判別部をさらに備えてもよく、前記周波数判別部が判別したサンプリング周波数に基づき、該サンプリング周波数に応じた量を補整したオーディオ信号を生成してもよい。 The audio signal processing apparatus having the above configuration may further include a frequency determining unit that determines the sampling frequency of the audio signal to be processed, and an amount corresponding to the sampling frequency is determined based on the sampling frequency determined by the frequency determining unit. A corrected audio signal may be generated.
上記構成のオーディオ信号処理装置は、生成されたオーディオ信号を増幅する増幅器をさらに備えてもよい。すなわち、本発明は、アンプ製品に適用可能である。 The audio signal processing apparatus having the above configuration may further include an amplifier that amplifies the generated audio signal. That is, the present invention is applicable to amplifier products.
上記構成のオーディオ信号処理装置は、処理すべきオーディオ信号を記録媒体から再生する再生部をさらに備えてもよい。すなわち、本発明は、DVDプレーヤ等の製品に適用可能である。 The audio signal processing apparatus having the above-described configuration may further include a reproducing unit that reproduces an audio signal to be processed from a recording medium. That is, the present invention can be applied to products such as a DVD player.
本発明の他の態様では、上記構成のオーディオ信号処理装置が生成するオーディオ信号が供給される、一対の前記第1のスピーカ及び一対の前記第2のスピーカが共通のエンクロージャ内にそれぞれの放音面が実質的に同一平面上にあるように配置されたスピーカボックスとして構成してもよい。 In another aspect of the present invention, a pair of the first speakers and a pair of the second speakers, to which an audio signal generated by the audio signal processing apparatus having the above-described configuration is supplied, are emitted in a common enclosure. You may comprise as a speaker box arrange | positioned so that a surface may exist on the substantially same plane.
本発明の他の態様では、上記構成のオーディオ信号処理装置を備え、一対の前記第1のスピーカ及び一対の前記第2のスピーカが共通のエンクロージャ内にそれぞれの放音面が実質的に同一平面上にあるように配置されたスピーカボックスとして構成してもよい。
本発明の他の態様では、かかるスピーカボックスと、オーディオ信号とともに入力される映像信号に基づく映像を表示する表示部と、から構成される映像音声出力装置として構成してもよい。特に、ホームシアター用の大画面テレビジョンと、かかるスピーカボックスとを一体化した製品とすることができる。
In another aspect of the present invention, the audio signal processing apparatus having the above-described configuration is provided, and the pair of the first speakers and the pair of the second speakers are in a common enclosure, and each sound emitting surface is substantially the same plane. You may comprise as a speaker box arrange | positioned so that it may be on.
In another aspect of the present invention, it may be configured as a video / audio output device including such a speaker box and a display unit that displays a video based on a video signal input together with an audio signal. In particular, a large-screen television for home theater and such a speaker box can be integrated.
本発明の他の態様では、上記構成のスピーカボックスと、前記第3のスピーカと、よりなるスピーカシステムとして構成されてもよい。 In another aspect of the present invention, a speaker system including the speaker box having the above-described configuration and the third speaker may be configured.
本発明によれば、離散OSD技術を用いて、高品質の立体音響再生を可能とする民生用オーディオ信号処理装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the consumer audio signal processing apparatus which enables high quality stereophonic sound reproduction using discrete OSD technology is provided.
本発明に係る実施の形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、本発明をアンプに適用した例について説明する。ただし、以下に示す実施の形態は一例であり、これに限定されない。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, an example in which the present invention is applied to an amplifier will be described. However, the embodiment described below is an example, and the present invention is not limited to this.
本発明の実施の形態に係るオーディオ信号処理装置の構成を図1に示す。図1に示すオーディオ信号処理装置10は、プロセッサ12と、入力インタフェース14と、デコーダ16と、OSDフィルタ18と、増幅部20と、出力インタフェース22と、を備える。
FIG. 1 shows the configuration of an audio signal processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The audio
プロセッサ12は、以下で説明する本実施の形態のオーディオ信号処理装置10全体の動作を制御する。
The
入力インタフェース14には、ステレオ2チャンネル又は5.1チャンネル等のマルチチャンネル用デジタルオーディオ信号が入力される。入力インタフェース14には、例えば、記録媒体に記録されたデジタル音声データを再生する再生装置が接続される。記録媒体としては、DAT(Digital Audio Tape)、MD(Mini Disc)、CD(Compact Disc)、SACD(Super Audio CD)、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−Audio、ブルーレイディスク(Blu-Ray Disc)、HD(Hard Disk)、フラッシュメモリ、バッファメモリ等が挙げられる。バッファメモリを備えた再生装置が入力インタフェース14接続された場合には、BS(衛星放送)、CS(通信衛星)、CATV(ケーブルTV)により放送されたまたはストリーミング配信されたデジタルオーディオ信号が入力されてもよい。
勿論、入力インタフェース14にはアナログオーディオ信号が入力されてもよく、この場合、入力されたアナログ信号をADC(Analog to Digital Converter)でデジタル変換することにより、デジタルオーディオ信号と同様に処理可能である。
入力インタフェース14には、入力される信号に応じて、同軸ケーブル、光学ケーブル等の有線接続、或いは、放送信号、パケット送信等による無線接続を受け入れ可能な一般的なインタフェースを用いることができる。
A multi-channel digital audio signal such as a stereo 2 channel or 5.1 channel is input to the
Of course, an analog audio signal may be input to the
As the
デコーダ16は、MPEG(Moving Picture Experts Group)フォーマット等で圧縮されたデジタルオーディオ信号をデコードして、例えば、I2S(Inter-IC Sound)フォーマットで出力する。アナログ信号をデジタル変換して得られた信号については、デコードせず、単に所定のフォーマットに変換する。
The
OSDフィルタ18は、FIR(Finite Impulse Response)フィルタ或いはIIR(Infinite-duration Impulse Response)フィルタから構成される。OSDフィルタ18の係数は、フィルタ係数メモリ24に記憶されており、実測データの解析によって予め定められている。OSDフィルタ18は、プロセッサの制御の下、フィルタ係数メモリ24のアドレスから必要な係数を読み込む。
The
増幅部20は、OSDフィルタ18からの信号を増幅し、出力インタフェース22に送る。
出力インタフェース22はスピーカシステム26に接続され、増幅信号をスピーカシステム26に送る。スピーカシステム26は、以下で詳述するように、1個のスピーカボックスと、任意の2本のウーハ(及び/又は1又は2のサブウーハ)から構成されている。なお、アナログの増幅器を用いる場合には、DAC(Digital to Analog Converter)を用いて信号を変換すればよい。
The amplifying
The
OSDフィルタ18は、入力されたデジタルオーディオ信号に、離散立体音響再生(discrete Optimal Sound Distribution:OSD)処理を施す。ここで、離散OSD処理とは、2以上の複数チャンネルの音源から、バイノーラル信号を合成して高品質の仮想サラウンド環境を構築するための処理である。
具体的には、離散OSD処理を行うOSDフィルタ18は、1)入力された複数チャンネルのオーディオ信号をバイノーラル信号に変換し、2)バイノーラル信号間のクロストークをキャンセルし、3)各バイノーラル信号を複数の周波数帯域に分けて出力する。また、OSDフィルタ18は、頭部伝達関数(Head Related Transfer Functions:HRTF)を用いて信号を処理し、出力されるオーディオ信号は所定の聴取位置近傍に仮想サラウンド環境を構築する。
The
Specifically, the
ここで、仮想サラウンド環境とは、入力インタフェース14に入力された複数チャンネルのオーディオ信号を、音源の記録時とは異なる数及び/又は異なって配置されたスピーカを用いて、所定の聴取位置に形成される音源と同等の複数チャンネルのサラウンド環境をいう。ITU(International Telecommunications Union)−R勧告により推奨される5.1チャンネルサラウンドシステムを図2に示す。図に示すように、この推奨システムでは、聴取者を中心として0°の位置にセンタスピーカが配置され、フロントL/RスピーカL、Rは、それぞれ、−30°又は+30°の位置に配置される。また、サラウンドL/RスピーカSL、SRは、それぞれ、−100°〜−120°の間又は+100°〜+120°の間に配置される。DVD等の記録媒体には、このようなシステムで録音された音源がマルチチャンネルオーディオ信号として記録されており、OSD技術によれば、この音源の立体音響環境が高忠実度、高品質で再現可能である。
Here, the virtual surround environment refers to forming a plurality of channels of audio signals input to the
OSD原理については、特表2004−511118等に詳述されている。これによれば、聴取者の正面方向から周波数のより高いOSD処理オーディオ信号が放音され、側方から周波数のより低いオーディオ信号が放音される。すなわち、理想的なOSDシステムでは、聴取者の正面0°から±180°にかけて次第に低い周波数のオーディオ信号が放音される。しかし、このような環境の実現は現実的ではないため、所定離散間隔毎に対照的に配置されたスピーカ対に周波数帯域をそれぞれに割り当てる、離散OSDシステムが考えられている。 The OSD principle is described in detail in JP-T-2004-511118. According to this, an OSD-processed audio signal having a higher frequency is emitted from the front direction of the listener, and an audio signal having a lower frequency is emitted from the side. That is, in an ideal OSD system, an audio signal having a gradually lower frequency is emitted from 0 ° to ± 180 ° in front of the listener. However, since the realization of such an environment is not realistic, a discrete OSD system is considered in which a frequency band is assigned to each pair of speakers arranged at predetermined discrete intervals.
離散OSDシステムにおいて、理論的には、周波数帯域を細かく細分化し、スピーカ対の数を増やせば増やすほど、高品質の立体音響環境を構築可能である。しかし、図3に示すような3ウェイ(3対のスピーカ)システムで十分に高い品質(低ダイナミックレンジ損失等)の立体音響環境を実現可能であり、かつ、コスト的にも実用的であることが上記公報等において説明されている。 Theoretically, in a discrete OSD system, a higher quality stereophonic environment can be constructed as the frequency band is finely divided and the number of speaker pairs is increased. However, a three-way (three pairs of speakers) system as shown in FIG. 3 can achieve a sufficiently high quality (low dynamic range loss, etc.) stereophonic environment and is practical in terms of cost. Is described in the above publications.
図3に示すように、3ウェイの離散OSDシステムは、高域(例えば3kHz以上)が割り当てられた第1のスピーカ対(ツイータ)TWと、中域(例えば3kHz〜150Hz)が割り当てられた第2のスピーカ対(ミッド)Mと、低域(例えば150Hz以下)が割り当てられた第3のスピーカ対(ウーハ)Wと、から構成される。
ツイータTWは、互いの間隔が6.4°で、聴取位置の正面を0°としてそれぞれ±3.2°で配置される。ミッドMは、互いの間隔が32°で、聴取位置の正面を0°としてそれぞれ±16°で配置される。ウーハWは、互いの間隔が180°で、聴取位置の正面を0°としてそれぞれ±90°で配置される。
As shown in FIG. 3, the 3-way discrete OSD system has a first speaker pair (tweeter) TW to which a high frequency (for example, 3 kHz or more) is allocated and a first speaker to which a mid frequency (for example, 3 kHz to 150 Hz) is allocated. 2 speaker pairs (mid) M, and a third speaker pair (woofer) W to which a low frequency (for example, 150 Hz or less) is assigned.
The tweeters TW are arranged at ± 3.2 ° with an interval of 6.4 ° between each other and the front of the listening position as 0 °. The mids M are arranged at an interval of 32 ° and ± 16 ° with the front of the listening position being 0 °. The woofers W are arranged at ± 90 ° with a mutual interval of 180 ° and the front of the listening position as 0 °.
このような3ウェイの離散OSDシステムにおいて、低周波数帯域が割り当てられたウーハWは、指向性が低く、それほど厳密に配置されなくともよい。しかし、再生周波数が高くなるほどスピーカの配置には非常に高い精度が要求され、したがって高周波数帯域を割り当てられたツイータTW及びミッドMの配置は厳密に正確であることが望ましい。 In such a 3-way discrete OSD system, the woofer W to which the low frequency band is assigned has low directivity and may not be arranged so strictly. However, the higher the reproduction frequency, the higher the accuracy required for the speaker arrangement. Therefore, it is desirable that the arrangement of the tweeters TW and mids M to which the high frequency band is allocated is strictly accurate.
例えば、ツイータTWの受け持つ10kHzの音波は、標準状態での音速は約340m/sであるので、その1波長は約34mmである。OSD原理によれば、聴取者の片方の耳と左右のスピーカ対の距離による位相のずれがπ/2となるようにスピーカ対が配置される。よって、互いの位置がわずか約4.25mm(=34/4/2)ずれるだけでクロストークのキャンセル効果が半減してしまう。これはミッドMのスピーカ対についても同様であり、わずか約28mm相対位置がずれただけでも効果が半減してしまう。このように、OSDシステムの効果が十分発揮されるように、ツイータTWおよびミッドMの各スピーカ対をユーザ自らが厳密に高精度に配置し、またこれを維持し続けることは極めて困難である。 For example, a 10 kHz sound wave handled by the tweeter TW has a speed of sound of about 340 m / s in a standard state, and thus one wavelength thereof is about 34 mm. According to the OSD principle, the speaker pairs are arranged such that the phase shift due to the distance between one ear of the listener and the left and right speaker pairs is π / 2. Therefore, the effect of canceling the crosstalk is halved if the mutual positions are shifted by only about 4.25 mm (= 34/4/2). The same applies to the mid-M speaker pair, and even if the relative position is shifted by only about 28 mm, the effect is halved. As described above, it is extremely difficult for the user himself / herself to arrange and maintain the speaker pair of the tweeter TW and the mid M with high precision so that the effect of the OSD system is sufficiently exhibited.
このため、この3ウェイ離散OSDシステムを実際に製品化する際には、ツイータTWとミッドMとを一体のエンクロージャに収めることが、正確な配置及びその結果としての高品質の音響環境構築の観点から、好ましい。また、このような一体構造は、製品形態としてもユーザ及び製造者のいずれにとっても扱いやすい。これらのことから、3ウェイ離散OSDシステムは、ツイータTW及びミッドMを共通エンクロージャに収めたスピーカボックスと、ウーハWを構成する2つのスピーカと、からなる3ボックスとして製品化されることが現実的である。さらに、指向性の低い2本のウーハWを1本のサブウーハとして2ボックス製品とし、或いは、それほど高い忠実度が求められない場合には、ウーハWを除いて1ボックス製品とすることができる。 For this reason, when this 3-way discrete OSD system is actually commercialized, the tweeter TW and the mid M can be housed in an integral enclosure in order to accurately arrange and as a result create a high-quality acoustic environment. Therefore, it is preferable. Moreover, such an integrated structure is easy to handle for both users and manufacturers as product forms. From these facts, it is realistic that the 3-way discrete OSD system is commercialized as a 3-box consisting of a speaker box in which the tweeter TW and mid M are housed in a common enclosure and two speakers constituting the woofer W. It is. Further, two woofers W with low directivity can be made into one subwoofer to make a two-box product, or if so high fidelity is not required, the woofer W can be made into a one-box product.
しかし、ツイータTWとミッドMとを共通のエンクロージャに収める構成とした場合には、次のような問題が生じる。すなわち、ツイータTWとミッドMとは聴取者を中心とした円周上に配置されなくてはならず、共通のエンクロージャに収めた場合にはその放音面に凹凸を形成する必要がある。このような凹凸のあるエンクロージャは、通常の平坦なエンクロージャと比較して生産性が低く高コストとなり、また、放音面の凹みの分奥行きが必要となり、さらに製造コストを押し上げる。 However, when the tweeter TW and the mid M are housed in a common enclosure, the following problem occurs. That is, the tweeter TW and the mid M must be arranged on the circumference centered on the listener, and when they are housed in a common enclosure, it is necessary to form irregularities on the sound emitting surface. Such an uneven enclosure has low productivity and high cost compared to a normal flat enclosure, and requires a depth corresponding to the depression of the sound emitting surface, which further increases the manufacturing cost.
さらに、高域の音声を放音するツイータTWは、中域の音声を放音するミッドMと比較してより一般に小さい口径で構成される。このため、より大口径のミッドMに挟まれ、奥まった位置に配置された小口径のツイータTWからの放音が妨げられ或いは好ましくない反射、クロストークが発生するおそれがあり、これを回避するため共通のエンクロージャに特別な工夫、形状が求められる。このことは、コスト増加要因となるとともに、用いるエンクロージャの形状を実質的に制限し、搭載モデルのデザインの自由度を低下させ開発作業を困難とする。さらにまた、聴取時に真正面に凹凸があるため、このようなデザインを好まないユーザも考えられ、商品としての訴求力が損なわれるおそれがある。 Furthermore, the tweeter TW that emits high-frequency sound is generally configured with a smaller aperture than the mid M that emits mid-range sound. For this reason, there is a possibility that sound emission from the small-diameter tweeter TW, which is sandwiched between the larger-diameter mids M and arranged at a deeper position, may be hindered, or undesirable reflection and crosstalk may occur. Therefore, special devices and shapes are required for the common enclosure. This causes an increase in cost, substantially limits the shape of the enclosure to be used, reduces the degree of freedom in designing the mounted model, and makes development work difficult. Furthermore, since there are irregularities in front of the user when listening, a user who does not like such a design may be considered, and the appeal as a product may be impaired.
このように、離散OSD技術をそのまま製品に適用した場合には、ツイータTWとミッドMを収容するエンクロージャの形状により、コスト高、デザインの制限などがもたらされるといった問題が生じる。 As described above, when the discrete OSD technology is applied to a product as it is, the shape of the enclosure that accommodates the tweeter TW and the mid M causes problems such as high cost and design restrictions.
本実施の形態では、ツイータTWを構成するスピーカ対とミッドMを構成するスピーカ対とを共通の平板(バッフル板)に取り付け、これらの放音面を実質的に同一平面上に配置し、これらの問題を解決する。そのための手段として、本実施の形態に係るOSDフィルタ18は、ツイータTWの理想位置とこの共通平面上の位置とのずれを補整してオーディオ信号を処理する。
In the present embodiment, the speaker pair constituting the tweeter TW and the speaker pair constituting the mid M are attached to a common flat plate (baffle plate), and these sound emitting surfaces are arranged on substantially the same plane. To solve the problem. As a means for this, the
以下、この補整方法について図面を参照して説明する。図4に、ツイータTWをミッドMと同一平面(平板)上に配置した場合と、ツイータTWを理想的な円周上に配置した場合との、聴取位置に対する距離の差Δを説明する図を示す。なお、理解を容易なものとするため、図は概念的なものであり、実際の角度、縮尺に対応したものではない。
ここで、理想的なツイータTW及びミッドMが聴取者を中心として半径a(m)の円周上に配置され、実際のツイータTWとミッドMとは聴取者から距離xにある平板30に設けられるとする。ここで、図より、x=a・cos16であり、実際のツイータTWの距離yはy=x/cos3.1であるので、実際のツイータTWの位置と理想位置とのずれΔは、Δ=a−y=a(1−(cos16/cos3.1))≒0.0373a(m)と表すことができる。
Hereinafter, this correction method will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram for explaining a distance difference Δ with respect to the listening position when the tweeter TW is arranged on the same plane (flat plate) as the mid M and when the tweeter TW is arranged on an ideal circumference. Show. For ease of understanding, the drawings are conceptual and do not correspond to actual angles or scales.
Here, an ideal tweeter TW and mid M are arranged on the circumference of a radius a (m) with the listener as the center, and the actual tweeter TW and mid M are provided on a
標準状態での音波の伝播速度をv0(m/s)とすると、サンプリング周波数fs(Hz)の1サンプリング分の音波が進む距離は、v0/fs(m)で表される。よって、ずれΔをサンプリング周波数の波長で割った遅延量dsは、ds=Δ/(v0/fs)=Δ・fs/v0=0.0373a・fs/v0となる。 If the propagation speed of the sound wave in the standard state is v 0 (m / s), the distance traveled by one sampling sound wave at the sampling frequency f s (Hz) is represented by v 0 / f s (m). Therefore, the delay amount d s obtained by dividing the deviation Δ by the wavelength of the sampling frequency is d s = Δ / (v 0 / f s ) = Δ · f s / v 0 = 0.0373 a · f s / v 0. .
標準状態での音速v0は約340m/sであるので、サンプリング周波数fsを44.1kHz、聴取距離aを1.5m(通常の家庭内における聴取距離)とすると、遅延量dsは、約7.26である。したがって、この場合、ツイータTWのインパルス応答を、ミッドMおよびウーハWのインパルス応答と併せて合成する際に、ツイータTWのインパルス応答を約7サンプリング分遅延させて合成して得られたフィルタ係数を用いてオーディオ信号を処理すれば、クロストークキャンセル効果を十分に実現しつつ、理想的なスピーカ配置と同等の高品質の立体音響環境を構築可能である。 Since the sound velocity v 0 in the standard state is about 340 m / s, if the sampling frequency f s is 44.1 kHz and the listening distance a is 1.5 m (a normal listening distance in the home), the delay amount d s is About 7.26. Therefore, in this case, when the impulse response of the tweeter TW is combined with the impulse response of the mid M and woofer W, the filter coefficient obtained by synthesizing the impulse response of the tweeter TW by delaying by about 7 samplings is obtained. If the audio signal is processed by using it, it is possible to construct a high-quality stereophonic environment equivalent to an ideal speaker arrangement while sufficiently realizing a crosstalk cancellation effect.
フィルタ係数メモリ24には、上記のように実測したツイータTWのインパルス応答を所定サンプリング分遅らせてミッドMおよびウーハWのインパルス応答と合成して得られたフィルタ係数が保存される。例えば、実測のインパルス応答データから離散OSD原理に基づいてフィルタ係数を生成する専用プログラムに当該実測値を入力する際に、ツイータTWのインパルス応答のみ所定サンプリング量遅らせたデータを入力することにより、フィルタ係数を簡単に得ることができる。
The
上述したように、サンプリング周波数fsが44.1kHz、聴取距離が1.5mの場合には、ツイータTWのインパルス応答を約7サンプリング分遅らせる。この場合、例えば、下記表1に示すようにインパルス応答を合成してフィルタ係数を得る。表1において、合成されたインパルス応答(SUM)はフィルタ係数メモリ24に記憶される係数を示し、OSDフィルタ18をタップ数512のFIRフィルタから構成する場合には、512個の係数が用いられる。専用プログラムの内部には表1に示すようなテーブルに基づき、各インパルス応答からの合成値SUMが導出される。このとき、表に示されるように、ツイータのインパルス応答は7サンプリング分遅れたものが、他のインパルス応答と合成される。このようにして、ツイータのインパルス応答が所定サンプリング分遅れたフィルタ係数が得られる。
As described above, when the sampling frequency fs is 44.1 kHz and the listening distance is 1.5 m, the impulse response of the tweeter TW is delayed by about 7 samplings. In this case, for example, as shown in Table 1 below, the impulse response is synthesized to obtain the filter coefficient. In Table 1, the synthesized impulse response (SUM) indicates a coefficient stored in the
以上説明したように、本実施の形態では、ツイータTWの理想位置からのずれを、処理するオーディオ信号のサンプリング周波数で換算し、そのずれ量(サンプリング量)を考慮してフィルタ係数を導出することにより、ずれが補整されたオーディオ信号を生成する。これにより、高精度の位置合わせが必要なミッドMとツイータTWとを共通の平板30に固定して構成された民生用スピーカボックスを用いて、離散OSD原理に基づく理想的なツイータTW配置と同等の、クロストークキャンセル効果が十分に得られる高品質の立体音響環境を実現できる。
As described above, in this embodiment, the deviation from the ideal position of the tweeter TW is converted by the sampling frequency of the audio signal to be processed, and the filter coefficient is derived in consideration of the deviation (sampling amount). Thus, an audio signal in which the deviation is corrected is generated. This is equivalent to an ideal tweeter TW arrangement based on the discrete OSD principle, using a consumer speaker box in which a mid M and a tweeter TW that require high-precision alignment are fixed to a common
このように、ツイータTWとミッドMとを共通の平板30に固定できることにより、これらを収容するエンクロージャを凹凸の少ない、すなわち、生産性の高い、低コストのものとすることができる。また、スピーカボックスの奥行きを小さくすることができ、製品を小型化し、より低コストかつ取り扱いやすいものとすることができる。さらに、エンクロージャの形状はツイータTWとミッドMの位置関係に制限されないので、デザインの自由度が増大し、ユーザへの訴求性をさらに向上させることができる。
As described above, the tweeter TW and the mid M can be fixed to the common
(他の実施の形態)
デジタル技術の発達した昨今、民生用オーディオ製品には、複数種のサンプリング周波数のオーディオ信号を受け付け可能であることが求められる。例えば、サンプリング周波数はDAT、デジタルBS用で32kHz、CD用で44.1kHzであり、DVD用で48kHzである。このため、たとえ、サンプリング周波数が44.1kHzのオーディオ信号に適したフィルタ係数を用意していたとしても、他の周波数のオーディオ信号を処理した場合には、所望の効果が得られず、ユーザに十分なサービスを提供できない可能性がある。
(Other embodiments)
With the recent development of digital technology, consumer audio products are required to be able to accept audio signals with a plurality of sampling frequencies. For example, the sampling frequency is 32 kHz for DAT and digital BS, 44.1 kHz for CD, and 48 kHz for DVD. For this reason, even if a filter coefficient suitable for an audio signal having a sampling frequency of 44.1 kHz is prepared, when an audio signal of another frequency is processed, a desired effect cannot be obtained, and It may not be possible to provide sufficient service.
このような市場の要請に対処できるよう、入力されるオーディオ信号のサンプリング周波数に応じて異なるフィルタ係数をOSDフィルタ18に読み込ませるようにしてもよい。図5にこのようなオーディオ信号処理装置10のブロック図を例示する。なお、理解を容易なものとするため、図1と同様の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
In order to cope with such market demand, different filter coefficients may be read into the
図5に示すオーディオ信号処理装置10は、デコーダ16から出力されたオーディオ信号を受け取り、デジタルオーディオ信号のサンプリング周波数を判別する周波数判別部40を備える。周波数判別部40は、判別結果をプロセッサに送る。プロセッサ12は、OSDフィルタ18が処理するオーディオ信号のサンプリング周波数に応じてそれぞれに適した係数をOSDフィルタ18に読み込ませる。
The audio
フィルタ係数メモリ24には、入力されるオーディオ信号が持ちうるサンプリング周波数に応じた複数のフィルタ係数が保存されている。例えば、聴取距離を1.5mとした場合、サンプリング周波数44.1kHzの信号用に約7サンプリング分(ds=7.25)、32kHzの信号用に約5サンプリング分(ds=5.26)、48kHzの信号用に約8サンプリング分(ds=7.89)、実測のツイータTWのサンプリング周波数毎にインパルス応答を遅延させて得られた複数の係数が記憶されている。
The
プロセッサ12の指示の下、OSDフィルタ18は、処理すべきオーディオ信号のサンプリング周波数に応じた係数を読み込み、ツイータTWの位置ずれが補整された離散OSD処理信号を生成する。したがって、異なるサンプリング周波数のオーディオ信号用の係数を用いることによるクロストークキャンセル効果の低減を防ぐことができ、複数種の周波数のオーディオ信号からそれぞれに最適のOSD立体音響環境を一般家庭においても構築することができる。
Under the instruction of the
上記実施の形態では、本発明をアンプに適用した例について説明した。しかし、これに限らず、アンプ以外の他のオーディオ信号処理装置に適用することができる。例えば、CDプレーヤ、DVDプレーヤ等の再生装置に適用してもよい。図6に示す再生装置60は、CD、DVD等の記録媒体からデジタルオーディオ信号を再生する再生部62を備える。再生部62が再生した再生信号には離散OSD処理が施され、アンプを介して或いは直接ツイータTWとミッドMとを有するボックスに送られる。このように、本発明を再生装置に適用しても、上記したアンプに適用した場合と同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the example in which the present invention is applied to an amplifier has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to audio signal processing devices other than amplifiers. For example, the present invention may be applied to a playback device such as a CD player or a DVD player. The
さらにまた、本発明をツイータTWとミッドMとを備えるスピーカボックスのみで構成することも可能である。図7に、このようなスピーカボックス70の一例を示す。図に示すスピーカボックス70は、例えば、DVDプレーヤ用の再生装置から入力インタフェース14に入力されたオーディオ信号に離散OSD処理を施し、得られる信号に基づいてドライバ72がツイータTW、ミッドM、有る場合にはウーハW(或いはサブウーハ)をドライブする。このような構成によっても、上記した本発明の効果が得られる。
Furthermore, the present invention can be configured only by a speaker box including a tweeter TW and a mid M. FIG. 7 shows an example of such a
さらにまた、本発明は、ツイータTWとミッドMとを有するスピーカボックスを備えたテレビジョン等の映像音声出力装置に適用することができる。図8に、このような映像音声出力装置80のブロック図の一例を示す。図に示す映像音声出力装置80は、入力インタフェース14を介してデジタル映像信号とデジタルオーディオ信号とを受け付ける。勿論、アナログ信号を受信する場合には、ADCを用いてデジタル信号に変換する。デコーダ16によりデコードされた映像信号は、映像信号処理部82により所定の方式に基づいて処理され、表示部84に出力される。表示部84は、液晶表示パネル、プラズマ表示パネル等から構成される。一方、音声信号は、上述したように離散OSD処理が施され、ドライバ72を介して各スピーカに送られる。
Furthermore, the present invention can be applied to a video / audio output device such as a television provided with a speaker box having a tweeter TW and a mid M. FIG. 8 shows an example of a block diagram of such a video /
このような映像音声出力装置80は、例えば、図9に示すような製品として構成される。図に示す例では、表示部84を構成するパネル90の下部に、ツイータTWとミッドMとが共通の平板に固定されたスピーカボックス92が一体化されて設けられている。勿論、オプションとして、ウーハW(サブウーハ)が設けられていてもよい。上述したように、聴取距離を1.5mとする家庭用の離散OSDシステムにおいては、スピーカボックス92の横幅は1m程度として構成することができ、比較的大画面の、例えば、32インチ以上のパネル90と一体化することに非常に適している。平坦なパネル90の下には平坦なスピーカボックス92を設けることが好ましく、この点で、平坦なスピーカボックスを用いてOSD原理に基づく高品質の立体音響環境を構築できる本発明は、このような映像音声出力装置80に特に好適に適用することができる。また、このような大画面かつ高品質の立体音響環境を構築可能な映像音声出力装置は、特に、ホームシアター用機器として非常に商品性に優れているといえる。
Such a video /
勿論、図10に示すように、アンプや再生装置と別体の、離散OSD処理用オーディオ信号処理装置(回路)10として構成されてもよい。このような独立した装置は、例えば、再生装置と上記スピーカボックスとの間に設置され、再生装置から出力された信号に離散OSD処理を施すとともに、ツイータTWへの出力に所定量の遅延を加えてスピーカボックスに送る。このようにして、上記と同様の効果が実現される。 Of course, as shown in FIG. 10, it may be configured as an audio signal processing device (circuit) 10 for discrete OSD processing that is separate from the amplifier and the playback device. Such an independent device is installed, for example, between the playback device and the speaker box, and performs a discrete OSD process on the signal output from the playback device and adds a predetermined amount of delay to the output to the tweeter TW. To the speaker box. In this way, the same effect as described above is realized.
本発明は、高品質の立体音響環境を構築可能な民生用電子機器に有用である。 The present invention is useful for consumer electronic devices capable of constructing a high-quality three-dimensional acoustic environment.
10:オーディオ信号処理装置、12:プロセッサ、14:入力インタフェース、16:デコーダ、18:OSDフィルタ、20:増幅部、22:出力インタフェース、24:フィルタ係数メモリ、26:スピーカシステム、TW:ツイータ、M:ミッド、W:ウーハ
10: Audio signal processing device, 12: Processor, 14: Input interface, 16: Decoder, 18: OSD filter, 20: Amplifying unit, 22: Output interface, 24: Filter coefficient memory, 26: Speaker system, TW: Tweeter, M: Mid, W: Woofer
Claims (9)
一対の前記第1のスピーカ及び一対の前記第2のスピーカは、共通のエンクロージャ内にそれぞれの放音面が実質的に同一平面上にあるように配置され、
聴取位置を中心とした離散OSD原理に基づく理想的な前記第1のスピーカの位置と前記エンクロージャに収容される実際の前記第1のスピーカの位置との距離のずれを補整したオーディオ信号を生成する、ことを特徴とするオーディオ信号処理装置。 A pair of first speakers to which a relatively high frequency sound is assigned and a pair of second speakers to which a relatively mid frequency sound is assigned, constituting a 3-way discrete OSD (discrete Optimal Sound Distribution) system. An audio signal processing device for generating an audio signal subjected to discrete OSD processing, which is supplied to the speaker and an arbitrary pair of third speakers to which a relatively low frequency sound is assigned,
The pair of first speakers and the pair of second speakers are disposed in a common enclosure so that their sound emitting surfaces are substantially on the same plane,
An audio signal is generated in which a deviation in distance between the ideal position of the first speaker based on the discrete OSD principle centered on the listening position and the actual position of the first speaker accommodated in the enclosure is corrected. An audio signal processing device characterized by that.
前記フィルタ係数記憶部に記憶されたフィルタ係数を用いて、オーディオ信号に離散OSD処理を施す離散OSDフィルタと、
を備える、ことを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。 By delaying the impulse response for the first speaker by the amount divided by the wavelength of the sampling frequency of the audio signal to be processed, and synthesizing with the impulse responses for the second and third speakers. A filter coefficient storage unit for storing the obtained filter coefficient;
A discrete OSD filter that performs discrete OSD processing on the audio signal using the filter coefficients stored in the filter coefficient storage unit;
The audio signal processing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記周波数判別部が判別したサンプリング周波数に基づき、該サンプリング周波数に応じた量を補整したオーディオ信号を生成する、ことを特徴とする請求項1に記載のオーディオ信号処理装置。 A frequency discriminator for discriminating the sampling frequency of the audio signal to be processed;
The audio signal processing apparatus according to claim 1, wherein an audio signal in which an amount corresponding to the sampling frequency is adjusted is generated based on the sampling frequency determined by the frequency determination unit.
7. A video / audio output device comprising: the speaker box according to claim 6; and a display unit that displays video based on a video signal input together with an audio signal.
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