JP2008191315A - 音響装置、その方法、そのプログラム及びその記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数のスピーカを有するどのような音声出力システムであっても、正確にタイムアライメント補正を実施することができる音響装置を提供する。
【解決手段】
制御ユニット１１０Ａの同期計測信号発生部１１５Ａは、音響装置を構成する各スピーカの周波数特性に応じたテスト音声信号を生成する。そして、集音ユニット１４０によるテスト音声信号の集音結果に基づいて、複数のスピーカの相互間における音声出力タイミングを信号遅延部１１３で調整する。これにより、複数のスピーカを有するどのような音声出力システムであっても、正確にタイムアライメント補正を実施することができる
【選択図】 図３

Description

本発明は、音響装置、当該音響装置で使用される音再生処理方法、当該音再生処理方法を実行させる音再生処理プログラム、及び当該音再生処理プログラムが記録された記憶媒体に関する。

近年、ＣＤ（Compact Disk）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の普及に伴って、マルチサラウンド方式の音響装置が発達している。これにより、家庭内空間のみならず車両内空間においても、臨場感溢れるサラウンド音声を楽しむことができるようになっている。

ところで、音響装置の設置環境は様々であり、音声を出力するスピーカを、マルチサラウンド方式の観点における対称性（以下、単に「対称性」ともいう）を有する位置に配置できない場合がしばしば発生する。特に、車両にマルチサラウンド方式の音響装置を搭載した場合には、聴取位置である着席位置の制約、及び、スピーカを配置できる位置の制約が厳しく、必然的に各スピーカと聴取位置（例えば、運転席）との位置関係が、マルチサラウンド方式の観点における対称性を有することができない。こうした各スピーカと聴取位置との位置関係がマルチサラウンド方式の観点における対称性を有していない場合には、聴取位置における音の定位感や臨場感が劣化することになる。

このため、音響装置における各スピーカと聴取位置との位置関係が対称性を有していない場合には、各スピーカから聴取位置までの音の伝搬特性を補正する必要がある。この補正方法として、聴取位置において各スピーカからの音が同時に届くように、前もってスピーカから出力される信号を遅延させるタイムアライメント補正がある。

このタイムアライメント補正における遅延時間の設定方法としては、固定された一定周波数のテスト音声信号をスピーカに駆動し、このテスト音声信号が最大になる時刻と聴取位置での音響放射の音圧が最大になる時刻との時刻差を算出し、この時刻差をもとにしてスピーカに入力される出力音信号に遅延時間を設定するものがある（特許文献１等参照：以下、「従来例」という）。

特開平７−８７５９８号公報

上述した従来例のタイムアライメント補正は、複数のスピーカを有するどのような音声出力システムであっても、固定された一定周波数のテスト音声信号を発生させるものである。このため、テスト音声信号の周波数があるスピーカに対して適切ではないときには、聴取位置における良好なテスト音声信号レベルと騒音等によるノイズレベルの比（ＳＮ比）を得ることは困難となる。そして、良好なＳＮ比が得られなければ、計測誤差は大きくなってしまい、タイムアライメント補正の精度を確保できなくなる。

例えば、高音部再生スピーカ（以下、「ツイータ」ともいう）と低音部再生スピーカ（以下、「ウーファ」ともいう）の２つのスピーカからなる２ウェイスピーカに対しては、従来例では適切なタイムアライメント補正を実施することができないことがある。すなわち、上記２つのスピーカは周波数特性が大きく異なるため、例えばウーファに合わせてテスト音声信号の周波数を低く設定しすぎてしまった場合には、ツイータの音響放射圧がほとんど得られないことになってしまう。逆に、ツイータに合わせてテスト音声信号の周波数を高く設定しすぎてしまった場合には、ウーファの音響放射圧がほとんど得られないことになってしまい、良好なテスト音声信号レベルとノイズレベルとの比（ＳＮ比）を得ることができなくなってしまう。さらに、ツイータについては、再生することができないような低音域信号を入力した場合には、機器を破損するおそれがある。

このため、複数のスピーカを有するどのような音声出力システムであっても、正確にタイムアライメント補正を実施することができる技術が切望されている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、楽曲等を鑑賞する際に、適切な音の伝搬特性の補正をすることができる新たな音響装置及び音再生処理方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数のスピーカから音場空間へ向けて音声を出力する音響装置であって、前記音場空間の所定の集音位置で集音を行う集音手段と；前記複数のスピーカのそれぞれについて、音声出力に関する周波数特性に基づいて、出力音声の前記集音手段への到達時刻の計測に適切な同期用音声波形を算出する算出手段と；前記複数のスピーカのそれぞれから、対応する前記同期用音声波形の同期テスト音声を順次出力させるとともに、前記集音手段による前記同期テスト音声の集音結果に基づいて、前記複数のスピーカ相互間における音声出力タイミングを調整する調整手段と；を備えることを特徴とする音響装置である。

請求項６に記載の発明は、複数のスピーカのそれぞれについて、音声出力に関する周波数特性に基づいて、出力音声の前記集音手段への到達時刻の計測に適切な同期用音声波形を算出する算出工程と；前記複数のスピーカのそれぞれから、対応する前記同期用音声波形の同期テスト音声を順次出力させるとともに、前記集音手段による前記同期テスト音声の集音結果に基づいて、前記複数のスピーカ相互間における音声出力タイミングを調整する調整工程と；を備えることを特徴とする音再生処理方法である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の音再生処理方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする音再生処理プログラムである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の音再生処理プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録された記録媒体である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明においては、同一の又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。本第１実施形態では、車両ＣＲ（図２参照）に搭載された音響装置を例示して説明する。
＜構成＞
図１には、第１実施形態に係る音響装置１００Ａの概略的な構成がブロック図にて示されている。この図１に示されるように、制御ユニット１１０Ａと、ドライブユニット１２０とを備えている。

また、音響装置１００Ａは、音出力ユニット１３０₁と、音出力ユニット１３０₂と、音出力ユニット１３０₃と、音出力ユニット１３０₄と、音出力ユニット１３０₅と、音出力ユニット１３０₆と、音出力ユニット１３０₇と、音出力ユニット１３０₈とを備えている。

ここで、音出力ユニット１３０₁はレフトスピーカのツイータ１３１₁を有し、音出力ユニット１３０₂はレフトスピーカのウーファ１３１₂を有している。また、音出力ユニット１３０₃はライトスピーカのツイータ１３１₃を有し、音出力ユニット１３０₄はライトスピーカのウーファ１３１₄を有している。

また、音出力ユニット１３０₅はサラウンドレフトスピーカのツイータ１３１₅を有し、音出力ユニット１３０₆はサラウンドレフトスピーカのウーファ１３１₆を有している。また、音出力ユニット１３０₇はサラウンドライトスピーカのツイータ１３１₇を有し、音出力ユニット１３０₈はサラウンドライトスピーカのウーファ１３１₈を有している。

さらに、音響装置１００Ａは、集音手段としての集音ユニット１４０と、表示ユニット１５０と、操作入力手段としての操作入力ユニット１６０とを備えている。

なお、制御ユニット１１０Ａ以外の要素１２０〜１６０は、制御ユニット１１０Ａに接続されている。

制御ユニット１１０Ａは、音響装置１００Ａの全体を統括制御する。この制御ユニット１１０Ａの詳細については、後述する。

ドライブユニット１２０は、音コンテンツが記録されたコンパクトディスクＣＤが挿入された状態で、制御ユニット１１０Ａから音コンテンツの再生指令を受けると、コンパクトディスクＣＤから再生指令がなされた音コンテンツを読み出す。かかる音コンテンツの読み出し結果は、オーディオ信号であるコンテンツデータＣＴＤとして制御ユニット１１０Ａに送られる。

音出力ユニット１３０₁〜１３０₈のそれぞれは、上述したスピーカの他に、（ｉ）制御ユニット１１０Ａから受信したデジタル音声データをアナログ信号に変換するＤＡ変換器（Digital to Analog Converter）と、（ii）当該ＤＡ変換器から出力されたアナログ信号を増幅する増幅器とを備えている。これらの音出力ユニット１３０₁〜１３０₈は、制御ユニット１１０Ａによる制御のもとで、テスト音声信号、楽曲等を再生して出力する。

本実施形態では、図２に示されるように、音出力ユニット１３０₁のレフトスピーカのツイータ１３１₁と音出力ユニット１３０₂のレフトスピーカのウーファ１３１₂は、助手席側の前方ドア筐体内に配置されている。これらのレフトスピーカ１３１₁，１３１₂は、助手席側を向くように配設されている。

音出力ユニット１３０₃のライトスピーカのツイータ１３１₃と音出力ユニット１３０₄のライトスピーカのウーファ１３１₄は、運転席側の前方ドア筐体内に配置されている。これらのライトスピーカ１３１₃，１３１₄は、運転席側を向くように配設されている。

音出力ユニット１３０₅のサラウンドレフトスピーカのツイータ１３１₅と音出力ユニット１３０₆のサラウンドレフトスピーカのウーファ１３１₆は、助手席側後部の筐体内に配置されている。これらのサラウンドレフトスピーカ１３１₅，１３１₆は、助手席側の後部座席を向くように配設されている。

音出力ユニット１３０₇のサラウンドライトスピーカのツイータ１３１₇と音出力ユニット１３０₈のサラウンドライトスピーカのウーファ１３１₈は、運転席側後部の筐体内に配置されている。これらのサラウンドライトスピーカ１３１₇，１３１₈は、運転席側の後部座席を向くように配設されている。

図１に戻り、集音ユニット１４０は、（ｉ）周囲の音を収集して電気的なアナログ音声信号とするマイクロフォン、（ii）マイクロフォンから出力されたアナログ音声信号を増幅する増幅器、（iii）増幅されたアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡＤ変換器（Analog to Digital Converter）とを備えて構成されている。ここで、マイクロフォンは、音場空間ＡＳＰにおける所定の少なくとも１つの位置に配置されている。集音ユニット１４０による集音結果データＡＡＤは制御ユニット１１０Ａに報告される。

表示ユニット１５０は、（ｉ）液晶表示パネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等の表示デバイス１５１と、（ii）制御ユニット１１０Ａから送出された表示制御データＩＭＤに基づいて、表示ユニット１５０全体の制御を行うグラフィックレンダラ等の表示コントローラと、（iii）表示画像データを記憶する表示画像メモリ等を備えて構成されている。この表示ユニット１５０は、制御ユニット１１０Ａによる制御のもとで、操作ガイダンス情報等を表示する。

操作入力ユニット１６０は、音響装置１００Ａの本体部に設けられたキー部、あるいはキー部を備えるリモート入力装置等により構成される。ここで、本体部に設けられたキー部としては、表示ユニット１５０の表示デバイス１５１に設けられたタッチパネルを用いることができる。なお、キー部を有する構成に代えて、音声入力する構成を採用することもできる。

この操作入力ユニット１６０を利用者が操作することにより、音響装置１００Ａの動作内容の設定が行われる。例えば、各スピーカの周波数特性の設定、音コンテンツの再生等を、利用者が操作入力ユニット１６０を利用して行う。こうした入力内容は、操作入力データＩＰＤとして、操作入力ユニット１６０から制御ユニット１１０Ａへ送られる。

制御ユニット１１０Ａは、音響装置１００Ａにおける「再生モード」と「遅延時間設定モード」との２つの音出力モードの動作を制御する。ここで、「再生モード」とはコンパクトディスクＣＤから音コンテンツを読み出してオーディオ信号を再生するモードであり、「遅延時間設定モード」とはテスト音声信号を発生させて計測し、スピーカ１３０_j（ｊ＝１〜８）のそれぞれからの音声出力タイミングのタイムアライメント補正をするために、スピーカ１３０_jのそれぞれに対応する遅延時間を設定するモードである。

この制御ユニット１１０Ａは、図３に示されるように、算出手段及び遅延制御手段としての制御処理部１１１Ａを備えている。また、制御ユニット１１０Ａは、チャンネル信号処理部１１２と、遅延手段としての信号遅延部１１３と、出力信号選択部１１４と、調整手段としての同期計測信号発生部１１５Ａを備えている。

制御処理部１１１Ａは、操作入力ユニット１６０から受けた操作入力データＩＰＤを解析し、音響装置１００Ａが、「再生モード」の「遅延時間設定モード」のどちらの音出力モードに設定されたかを判断する。そして、制御処理部１１１Ａは、上記解析結果に基づいて、制御ユニット１１０Ａを構成するチャンネル信号処理部１１２、信号遅延部１１３、出力信号選択部１１４、同期計測信号発生部１１５Ａのそれぞれへ向けて指令を送る。

ここで、制御処理部１１１Ａから送られる指令としては、チャンネル信号処理部１１２へ向けてのコンテンツ再生制御指令ＣＰＣ、信号遅延部１１３への遅延制御指令ＤＬＣ、出力信号選択部１１４への出力信号データ選択指令ＯＤＳ、及び、同期計測信号発生部１１５Ａへの同期計測信号発生制御指令ＳＧＣがある。これらの指令については、後述する。

また、制御処理部１１１Ａは、「遅延時間設定モード」のときに、テスト音声信号を集音した集音ユニット１４０による集音結果データＡＡＤの報告を受ける。そして、制御処理部１１１Ａは、集音結果データＡＡＤを解析し、各スピーカ１３１₁〜１３１₈に入力される出力音信号の遅延時間ＤＬ₁〜ＤＬ₈（図４参照）を算出する。そして、この算出結果を、遅延制御指令ＤＬＣとともに、信号遅延部１１３へ向けて送る。

また、制御処理部１１１Ａは、タイムアライメント補正に使用するテスト音声信号の波形、各スピーカの周波数特性、各スピーカに入力される出力音信号に対する設定遅延時間等の情報を、表示データＩＭＤとして表示ユニット１５０に送る。この結果、表示ユニット１５０の表示デバイス１５１には、これらの情報が表示される。

なお、制御処理部１１１Ａは、タイムアライメント補正を実施するためタイマ回路と記憶部（いずれも不図示）を備えている。

チャンネル信号処理部１１２は、音コンテンツを含む再生すべきコンテンツの指定入力がなされたことが、操作入力ユニット１６０から報告されると、制御処理部１１１Ａによるコンテンツ再生制御指令ＣＰＣに従って、当該再生すべきコンテンツに対応するコンテンツデータＣＴＤをドライブユニット１２０から読み出して展開し、デジタル音データ信号を生成する。引き続き、チャンネル信号処理部１１２は、生成されたデジタル音データ信号を解析し、デジタル音データ信号に含まれるチャンネル指定情報に従って、デジタル音データ信号を、上述した音出力ユニット１３０₁〜１３０₈のそれぞれに供給されるように分離する。こうして音出力ユニット１３０₁〜１３０₈ごとに分離されたデータ信号である８つの音出力分離データ信号ＬＯＤ₁〜ＬＯＤ₈は、信号遅延部１１３へ向けて出力される。

なお、チャンネル信号処理部１１２に対して制御処理部１１１Ａから上述したコンテンツ再生制御指令ＣＰＣが発せられるのは、音響装置１００Ａが前述した「再生モード」のときである。

信号遅延部１１３は、図４に示されるように、８つの音出力ユニット１３０₁〜１３０₈に対応して、８つの遅延器１１３₁〜１１３₈を備えている。各遅延器１１３_i（ｉ＝１，２，…，８）は、制御処理部１１１Ａによる各信号遅延制御指令ＤＬＣ_iに従って、チャンネル信号処理部１１２による分離が完了した信号ＬＯＤ_iを時間ＤＬ_iだけ遅延させる。こうして遅延器１１３_iにより遅延された信号が、出力音遅延補正データ信号ＣＯＤ_iとして、出力信号選択部１１４へ向けて出力される。

出力信号選択部１１４は、図５に示されるように、８つの音出力ユニット１３０₁〜１３０₈に対応して、８つのスイッチ素子１１４₁〜１１４₈を備えている。そして、上記の各スイッチ素子１１４_iは、それぞれ端子１１４_iA，１１４_iB，１１４_iCを有している。ここで、端子１１４_iAは信号遅延部１１３に接続された端子であり、端子１１４_iBは同期計測信号発生部１１５Ａに接続された端子である。また、端子１１４_iCは音出力ユニット１３０_iに接続された端子である。各スイッチ素子１１４_iの動作は、制御処理部１１１Ａによる各出力信号選択指令ＯＤＳ_iに従って行われる。

同期計測信号発生部１１５Ａは、「遅延時間設定モード」のときに、制御処理部１１１Ａから同期計測信号発生制御指令ＳＧＣを受けると、各スピーカ１３１₁〜１３１₈の周波数特性に応じたテスト音声信号ＳＧＤを発生させる。かかるテスト音声信号ＳＧＤの発生に際し、本実施形態では、離散フーリエ変換、すなわちＺ変換の手法を利用する。

一般に、スピーカ１３１_j（ｊ＝１〜８）の周波数特性として、図６に示されるような、周波数ｆ_j,m（ｍ＝１〜Ｍ）のそれぞれにおける個別スピーカ１３１_jの音圧Ｘ_j（ｆ_j,m）が得られると、次の（１）式で示されるＺ^-1変換を行うことにより、スピーカ１３１_jに適したテスト音声波形ｘ_j（t）（t：時間）を算出することができる。こうして算出されたテスト音声波形ｘ_j（t）は、図７に示されるような波形となる。

Ｃ：定数
Ｎ：サンプリング数（奇数）
Ｔ_S：サンプリング周期

ここで、定数Ｃ、サンプリング数Ｎ及びサンプリング周期Ｔ_Sは、同期計測信号発生部１１５Ａにおいて予め定められている。

なお、本実施形態では、「遅延時間設定モード」による操作に先立って、利用者が、操作入力ユニット１６０のキー操作により、スピーカカタログ等を参照して得られた、スピーカの音圧特性が良好である周波数範囲の最小周波数値ｆ_min,j及び最大周波数値ｆ_max,jに相当する情報のみを入力するようにしている。すなわち、本実施形態では、スピーカ１３１_jのそれぞれが、図８に示されるような周波数特性により、許容範囲の精度で近似できることを想定している。

以上のようにして入力された最小周波数値ｆ_min,j及び最大周波数値ｆ_max,jは、制御処理部１１１Ａ内に登録されるようになっている。そして、かかる周波数特性情報は、「遅延時間設定モード」において、制御処理部１１１Ａから同期計測信号発生制御指令ＳＧＣのパラメータとして同期計測信号発生部１１５Ａに送られる。同期計測信号発生制御指令ＳＧＣを受けた同期計測信号発生部１１５Ａは、ｆ_min,j＝ｆ_j,1、及び、ｆ_max,j＝ｆ_j,2として、次の（２）式により、テスト音声信号ｘ_j（t）を算出するようになっている。

＜動作＞
以上のようにして構成された音響装置１００Ａの動作について、「遅延時間設定モード」のタイムアライメント補正に主に着目して説明する。

まず、利用者が、操作入力ユニット１６０への入力により「遅延時間設定モード」を選択すると、図９のステップＳ１１において、音響装置１００Ａの制御ユニット１１０Ａ（より詳しくは、制御処理部１１１Ａ）は、タイムアライメント補正のために遅延時間を設定する１番目のスピーカとして、スピーカ１３１₁を選択する。

ステップＳ１１において、制御処理部１１１Ａが１つのスピーカを選択すると、制御処理部１１１Ａは出力信号選択部１１４へ向けて出力信号データ選択指令ＯＤＳを送る（図３参照）。出力信号データ選択指令ＯＤＳは、個別指令ＯＤＳ₁〜ＯＤＳ₈を含んでいるが（図５参照）、スピーカ１３１₁のみが選択されている場合、個別指令ＯＤＳ₁は、同期計測信号発生部１１５Ａと音出力ユニット１３０₁を接続するための指令であり、この指令に従って、スイッチ素子１１４₁の端子１１４_1Bと端子１１４_1Cとが導通状態となる。他の個別指令ＯＤＳ₂〜ＯＤＳ₈は、同期計測信号発生部１１５Ａと音出力ユニット１３０₂〜１３０₈を接続させないための指令であり、この指令に従った設定がスイッチ素子１１４₂〜１１４₈において行われる。

引き続き、ステップＳ１２において、制御処理部１１１Ａが、内部に登録されているスピーカ１３１₁の周波数特性情報をパラメータとして、スピーカ１３１₁についてのテスト音声信号を発生すべき旨の同期計測信号発生制御指令ＳＧＣを、同期計測信号発生部１１５Ａへ送る。同期計測信号発生制御指令ＳＧＣを受けた同期計測信号発生部１１５Ａは、同期計測信号発生制御指令ＳＧＣに従って、上述した（２）式の演算を行い、テスト音声信号ＳＧＤを発生する。

同期計測信号発生部１１５Ａが発生したテスト音声信号ＳＧＤは、上述したスイッチ設定が行われている出力信号選択部１１４を介して、音出力ユニット１３０₁に供給される。この結果、ステップＳ１３において、スピーカ１３１₁から、スピーカ１３１₁用のテスト音声が出力される。そして、このテスト音声の音圧が最大になった時に、制御処理部１１１Ａに内蔵されているタイマ回路の時刻をゼロにセットしスタートさせる。

次に、ステップＳ１４において、スピーカ１３１₁から出力されたテスト音声を、聴取位置（例えば、運転席Ｐ１）に設置された集音ユニット１４０のマイクロフォンで集音する。集音結果は、集音結果データＡＡＤとして、制御処理部１１１Ａに送られる。そして、マイクロフォンで集音したテスト音声の音圧が最大になったときに、ステップＳ１３でスタートさせていた制御処理部１１１Ａのタイマ回路をストップさせる。

次に、ステップＳ１５において、制御処理部１１１Ａのタイマ回路をストップさせた時のタイマ値をスピーカ１３１₁に関する出力音声の集音位置までの伝搬時間として制御処理部１１１Ａに記憶部に記憶させる。

このステップＳ１２からステップＳ１５までの処理を、所定の計測回数分だけ行う。そして、計測された伝搬時間の平均値を、スピーカ１３１₁に関する平均伝搬時間ＡＤ₁とする。この平均伝搬時間ＡＤ₁は、制御処理部１１１Ａの記憶部に記憶させる。

なお、伝搬時間の計測精度を確保するため、平均伝搬時間の算出には良好な集音結果データＡＡＤのみを使用する。ここで、良好な集音結果データＡＡＤとは、図１０に示されるように、スピーカからの放射圧の最大値ａが、聴取位置でのノイズレベルｂに対して、十分大きい場合を意味する。ここで、ノイズとしては、白色ノイズや、他の空間から入ってきたノイズ等が含まれる。

引き続き、ステップＳ１６において、スピーカ１３１₁〜１３１₈のすべてについて、平均遅延量を求めたか否かを判定する。

この段階では、ステップＳ１６における判定の結果は否定的である（ステップＳ１６：Ｎ）ので、処理はステップＳ１７に進む。

このステップＳ１７では、タイムアライメント補正を実施する２番目のスピーカとして、スピーカ１３１₂を選択する。

スピーカ１３１₂を選択した後は、上述したステップＳ１２からステップＳ１５までの処理を実施する。

すべてのスピーカ１３１₁〜１３１₈に対してステップＳ１２からステップＳ１５までの処理が終了すると、ステップＳ１６における判定の結果は肯定的となる（ステップＳ１６：Ｙ）ので、処理はステップＳ１８に進む。

このステップＳ１８では、制御処理部１１１Ａの記憶部に記憶した各スピーカ１３１₁〜１３１₈の平均伝搬時間ＡＤ₁〜ＡＤ₈を用いて、タイムアライメント補正のために制御処理部１１１Ａで各スピーカ１３１₁〜１３１₈に入力される出力音信号を遅延させる遅延時間ＤＬ₁〜ＤＬ₈を算出する。

遅延時間ＤＬ₁〜ＤＬ₈の算出は、以下のようにして行う。まず、上記の平均伝搬時間ＡＤ₁〜ＡＤ₈のうちから、最大であるものを最大平均伝搬時間ＡＤ_maxとして選び出す。そして、この最大平均伝搬時間ＡＤ_maxを基準にして、ＡＤ_maxと各スピーカの平均伝搬時間ＡＤ₁〜ＡＤ₈との差分に相当する時間を計算し、これを遅延時間ＤＬ₁〜ＤＬ₈とする。したがって、スピーカ１３１_iの遅延時間ＤＬ_iは（ＡＤ_max−ＡＤ_i）を算出することにより与えられる。

このようにして制御処理部１１１Ａで算出した遅延時間ＤＬ₁〜ＤＬ₈は、遅延制御指令ＤＬＣとともに、信号遅延部１１３へ送られる。

引き続き、「遅延時間設定モード」でタイムアライメント補正のための遅延時間設定を実施した後の、コンパクトディスクＣＤの音コンテンツを再生する「再生モード」の動作について、説明する。

利用者が、操作入力ユニット１６０への入力により「再生モード」に指定すると、制御処理部１１１Ａは出力信号選択部１１４へ向けて、「再生モード」である旨の出力信号データ選択指令ＯＤＳを送る（図３参照）。ここで、出力信号データ選択指令ＯＤＳは、個別指令ＯＤＳ₁〜ＯＤＳ₈を含んでいるが（図５参照）、「再生モード」である場合は、信号遅延部１１３とすべての音出力ユニット１３０₁〜１３０₈とを接続すべく発行された各個別指令ＯＤＳ_iに応答して、出力信号選択部１１４では、各スイッチ素子１１４_iの端子１１４_iAと端子１１４_iCとを導通させる。

また、「再生モード」の設定がさなれると、制御処理部１１１Ａはチャンネル信号処理部１１２へ向けて、コンテンツ再生制御指令ＣＰＣを送る。チャンネル信号処理部１１２は、コンテンツ再生制御指令ＣＰＣに従って、コンテンツデータＣＴＤをドライブユニット１２０から読み出して、デジタル音データ信号を生成する。そして、チャンネル信号処理部１１２は、デジタル音データ信号を解析し、チャンネル指定情報等に従って、上記デジタル音データ信号を、音出力ユニット１３０₁〜１３０₈のそれぞれに供給されるように分離する。このようにして音出力ユニット１３０₁〜１３０₈ごとに分離された音出力分離データ信号ＬＯＤ₁〜ＬＯＤ₈は、信号遅延部１１３へ向けて出力される。

信号遅延部１１３は、制御処理部１１１Ａによる信号遅延制御指令ＤＬＣに従って、「遅延時間設定モード」のときに遅延器１１３₁〜１１３₈に設定された遅延時間ＤＬ₁〜ＤＬ₈だけ音出力分離データ信号ＬＯＤ_i遅延させる。このようにして音出力ユニット１３０₁〜１３０₈ごとに遅延させた出力音遅延補正データ信号ＣＯＤ₁〜ＣＯＤ₈は、出力信号選択部１１４へ向けて出力される。

前述したように、「再生モード」の設定がなされると、出力信号選択部１１４において、信号遅延部１１３とすべての音出力ユニット１３０₁〜１３０₈が接続されている。したがって、出力信号選択部１１４に入力された出力音遅延補正データ信号ＣＯＤ₁〜ＣＯＤ₈は、音出力データ信号ＡＯＤ₁〜ＡＯＤ₈として、それぞれに対応する音出力ユニット１３０₁〜１３０₈へ向けて出力される。この結果、音出力ユニット１３０₁〜１３０₈のスピーカ１３１₁〜１３１₈から、音出力データ信号ＡＯＤ₁〜ＡＯＤ₈に基づく音声が出力される。

以上説明したように、本第１実施形態の音響装置１００Ａは、各スピーカ１３１₁〜１３１₈の周波数特性に応じたテスト音声信号を生成して出力し、所定の集音位置へのテスト音声信号の到達時間を計測する。そして、この計測結果に基づいて、タイムアライメント補正を行う。このため、所定の集音位置へのテスト音声信号の到達時間の計測を精度良く行うことができるので、楽曲等を鑑賞する際の、聴取位置での音の定位感や臨場感を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、主に図１１〜図１４を参照しつつ、適宜他の図を参照して説明する。第２実施形態についても、上述の第１実施形態と同様に、車両ＣＲ（図２参照）に搭載される音響装置を例示して説明する。

＜構成＞
図１１には、第２実施形態に係る音響装置１００Ｂの概略的な構成がブロック図にて示されている。この図１１に示されるように、音響装置１００Ｂは、第１実施形態に係る音響装置１００Ａと比べて、制御ユニット１１０Ａに代えて制御ユニット１１０Ｂを備える点のみが異なっている。そして、制御ユニット１１０Ｂは、図１２に示されるように、第１実施形態に係る制御ユニット１１０Ａと比べて、制御処理部１１１Ａに代えて制御処理部１１１Ｂを備える点、及び、同期計測信号発生部１１５Ａに代えて計測信号発生部１１５Ｂを備える点が異なっている。

なお、第２実施形態の音響装置１００Ｂには、第１実施形態の「再生モード」と「遅延時間設定モード」の２つの音出力モードに加え、音響装置１００Ｂに接続された各スピーカ１３１₁〜１３１₈の周波数特性を計測する「特性計測モード」が存在する。

制御処理部１１１Ｂは、操作入力ユニット１６０から受けた操作入力データＩＰＤを解析し、その解析結果に基づいて、制御ユニット１１０Ｂを構成するチャンネル信号処理部１１２、信号遅延部１１３、出力信号選択部１１４、計測信号発生部１１５Ｂのそれぞれへ向けて指令を送る。

このうち、チャンネル信号処理部１１２、信号遅延部１１３、出力信号選択部１１４のそれぞれへ向けて送る指令については、第１実施形態の制御処理部１１１Ａと同様である。これに対して、制御処理部１１１Ｂが、計測信号発生部１１５Ｂへ向けて送る指令については、制御処理部１１１Ａの場合と異なり、同期計測信号発生制御指令ＳＧＣ、特性計測信号発生制御指令ＦＣＣ、信号選択指令ＳＧＳの３種類である。

上記の同期計測信号発生制御指令ＳＧＣの内容については、第１実施形態と同様である。特性計測信号発生制御指令ＦＣＣと信号選択指令ＳＧＳの詳細については、後述する。

なお、制御処理部１１１Ｂが、タイマ回路と記憶部を備える等の、上記以外の他の機能については、第１実施形態の制御処理部１１１Ａと同様である。

計測信号発生部１１５Ｂは、図１３に示されるように、同期計測信号発生部１１５Ａと、推定手段としての特性計測信号発生部１１６と、信号選択部１１７とを備えている。

特性計測信号発生部１１６は、「特性計測モード」のときに、制御処理部１１１Ｂによる特性計測信号発生制御指令ＦＣＣに従って、特性計測信号ＦＣＤを発生させる要素である。ここで、特性計測信号ＦＣＤとは、音響装置１００Ｂに接続された各スピーカ１３１₁〜１３１₈の周波数特性を計測するための信号である。スピーカの周波数特性の計測するための信号は、正弦波を用い、可聴域である２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚまで変化するスイ−プ信号とする。

信号選択部１１７は、制御処理部１１１Ｂによる信号選択指令ＳＧＳに従って、同期計測信号発生部１１５Ａで生成される生成するテスト音声信号ＳＧＤと、特性計測信号発生部１１６で生成される特性計測信号ＦＣＤのいずれか一方を選択する。「遅延時間設定モード」のときはテスト音声信号ＳＧＤを選択し、「特性計測モード」のときは特性計測信号ＦＣＤを選択する。そして、選択したいずれか一方の信号は、出力信号選択部１１４へ向けて出力される。

＜動作＞
以上にようにして構成された音響装置１００Ｂの動作について、上述した「特性計測モード」における、スピーカの周波数特性の計測動作に主に着目して説明する。

まず、利用者が、操作入力ユニット１６０への入力により「特性計測モード」に指定すると、制御処理部１１１Ｂは、出力信号選択部１１４へ向けて、「特性計測モード」である旨の出力信号データ選択指令ＯＤＳを送る（図１２参照）。上記の第１実施形態と同様に、出力信号データ選択指令ＯＤＳは、個別指令ＯＤＳ₁〜ＯＤＳ₈を含んでいる（図５参照）。「特性計測モード」が指定された場合は、個別指令ＯＤＳ₁は、計測信号発生部１１５Ｂと音出力ユニット１３０₁を接続するための指令であり、この指令に従って、スイッチ素子１１４₁の端子１１４_1Bと端子１１４_1Cとが導通状態となる。そして、他の個別指令ＯＤＳ₂〜ＯＤＳ₈は、計測信号発生部１１５Ｂと音出力ユニット１３０₂〜１３０₈を接続させないための指令であり、この指令に従った設定がスイッチ素子１１４₂〜１１４₈において行われる。

また、「特性計測モード」の指定がなされると、制御処理部１１１Ｂは、信号選択部１１７へ向けて、特性計測信号ＦＣＤを選択すべき旨を信号選択指令ＳＧＳとして送る（図１３参照）。この結果、「特性計測モード」のときは、特性計測信号発生部１１６で生成される特性計測信号ＦＣＤが計測信号ＭＳＤとして、計測信号発生部１１５Ｂから出力信号選択部１１４へ送られることになる。

引き続き、制御処理部１１１Ｂは、特性計測信号発生部１１６へ向けて、特性計測信号発生制御指令ＦＣＣを送り、特性計測信号ＦＣＤを発生することを要求する。

特性計測信号発生制御指令ＦＣＣを受けた特性計測信号発生部１１６は、ツイータであるスピーカ１３１₁の周波数特性を計測するための特性計測信号ＦＣＤを生成する。本第２実施形態では、特性計測信号ＦＣＤとして、可聴域である２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲内で周波数ｆ_1,mが順次変化する正弦波のスイ−プ信号を採用している。なお、特性計測信号発生部１１６が生成する特性計測信号ＦＣＤの周波数の範囲は、利用者が任意に設定することもできる。

特性計測信号発生部１１６で生成された特性計測信号ＦＣＤは、信号選択部１１７及び出力信号選択部１１４を順次経由したのち、音出力ユニット１３０₁に供給される。この結果、特性計測信号ＦＣＤに基づく音声がスピーカ１３１₁から出力される。

スピーカ１３１₁から出力された音声は、聴取位置に設置された集音ユニット１４０のマイクロフォンによって集音される。そして、集音結果である周波数ｆ_1,mにおける音圧Ｘ₁（ｆ_1,m）は、集音結果データＡＡＤとして、制御処理部１１１Ｂへ送られ、記憶部に記憶される。

制御処理部１１１Ｂは、上記の計測を所定の回数分だけ繰り返し、周波数ｆ_1,mとその周波数ｆ_1,mにおける音圧Ｘ₁（ｆ_1,m）を、サンプリング数Ｎ及びサンプリング周期Ｔ_Sとともに周波数特性情報として記憶部に登録する。こうして特定されたスピーカ１３１₁の周波数特性の例が、図１４（Ａ），（Ｂ）において実線で示されている。

次いで、制御処理部１１１Ｂによる制御のもとで、ウーハであるスピーカ１３１₂に関する音声出力の周波数特性の計測及び登録の処理が行われる。制御処理部１１１Ｂは、まず、出力信号選択部１１４へ向けて、計測信号発生部１１５Ｂと音出力ユニット１３０₂を接続するための出力信号データ選択指令ＯＤＳを送る。この場合の個別指令ＯＤＳ₂は、計測信号発生部１１５Ｂと音出力ユニット１３０₂を接続するための指令であり、この指令に従って、スイッチ素子１１４₂の端子１１４_2Bと端子１１４_2Cとが導通状態となる。そして、他の個別指令ＯＤＳ₁，ＯＤＳ₃〜ＯＤＳ₈は、計測信号発生部１１５Ｂと音出力ユニット１３０₁，１３０₃〜１３０₈を接続させないための指令であり、この指令に従った設定がスイッチ素子１１４₁，１１４₃〜１１４₈において行われる。

次に、制御処理部１１１Ｂは、特性計測信号発生部１１６へ向けて、特性計測信号発生制御指令ＦＣＣを送る。特性計測信号発生制御指令ＦＣＣを受けた特性計測信号発生部１１６は、スピーカ１３１₂の周波数特性を計測するための特性計測信号ＦＣＤを生成する。特性計測信号発生部１１６で生成された特性計測信号ＦＣＤは、信号選択部１１７と出力信号選択部１１４を順次経由したのち、音出力ユニット１３０₂に供給される。

スピーカ１３１₂から出力された音声は、集音ユニット１４０のマイクロフォンによって集音される。そして、集音結果である周波数ｆ_2,mにおける音圧Ｘ₂（ｆ_2,m）は、集音結果データＡＡＤとして、制御処理部１１１Ｂへ送られ、記憶部に記憶される。制御処理部１１１Ｂは、上記の計測を所定の回数分だけ繰り返し、周波数ｆ_2,mとその周波数ｆ_2,mにおける音圧Ｘ₂（ｆ_2,m）を、サンプリング数Ｎ及びサンプリング周期Ｔ_Sとともに周波数特性情報として記憶部に登録する。こうして特定されたスピーカ１３１₂の周波数特性の例が、図１４（Ａ），（Ｃ）において２点鎖線で示されている。

以下、順次、上記のスピーカ１３１₁，１３１₂における周波数特性の計測と同様に、スピーカ１３０₃〜１３０₈に関する音声出力の周波数特性の計測及び登録の処理が、制御処理部１１１Ｂによる制御のもとで行われる。

「特性計測モード」によるスピーカ１３１₁〜１３１₂の周波数特性の計測が終了し、続けて、利用者が、「遅延時間設定モード」を指定すると、制御処理部１１１Ｂは、まず、信号選択部１１７へ向けて、テスト音声信号ＳＧＤを選択する旨の信号選択指令ＳＧＳを送る。次いで、制御処理部１１１Ｂは、同期計測信号発生制御指令ＳＧＣを、同期計測信号発生部１１５Ａへ向けて送る。

同期計測信号発生部１１５Ａは、「特性計測モード」による計測で得られた各スピーカ１３１₁〜１３１₂の詳細な周波数特性情報をもとにして、上述した（１）式の演算を行い、テスト音声信号ＳＧＤを生成する。テスト音声信号ＳＧＤ生成後の遅延時間の設定処理は、第１実施形態における処理と同様である。

また、「遅延時間設定モード」によるタイムアライメント補正が終了し、利用者が、「再生モード」に指定すると、第１実施形態の場合と同様に、ＣＤに記録された音声コンテンツが再生される。

以上説明したように、本第２実施形態の音響装置１００Ｂは、各スピーカ１３１₁〜１３１₈の詳細な周波数特性を計測し、この周波数特性情報をもとにしてテスト音声信号を生成して出力し、所定の集音位置へのテスト音声信号の到達時間を計測する。そして、この計測結果に基づいて、タイムアライメント補正を行う。このため、スピーカの音圧特性をスピーカカタログ等の紛失等により知ることができない場合であっても、所定の集音位置へのテスト音声信号の到達時間の計測を精度良く行うことができ、楽曲等を鑑賞する際の、聴取位置での音の定位感や臨場感を向上させることができる。

［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、上記の第１及び第２実施形態では、ドライブユニット１２０をＣＤのドライブユニットとしたが、固定ディスクやＤＶＤのドライブユニットとすることもできる。さらに、ラジオ放送や地上デジタルテレビ放送等の放送波受信回路とすることもできる。

また、上記の第１及び第２実施形態では、２ウェイスピーカシステムとしたが、３ウェイスピーカシステムであってもよいし、単に１ウェイスピーカシステムであってもよい。

また、上記の第１及び第２実施形態では、８つの音出力ユニットを備えることとしたが、音コンテンツの読み出し結果であるオーディオ信号を適宜分離もしくは混合し、７つ以下又は９つ以上のスピーカから音出力をさせるようにすることもできる。

また、上記の第１実施形態では、図８に示される最小値ｆ_min,jと最大値ｆ_max,jとに相当する値のみを各スピーカの周波数特性情報としたが、より詳細な周波数特性情報を採用することもできる。例えば、最小値ｆ_min,jと最大値ｆ_max,jとともに、音圧Ｘ_j（ｆ_min,j），Ｘ_j（ｆ_max,j）をスピーカ１３１_jの周波数特性情報として入力し、（１）式によりテスト音声波形を算出するようにしてもよい。

また、スピーカ１３１_jについて、３以上の周波数ｆ_j,m、及び、その周波数ｆ_j,mのそれぞれにおける音圧Ｘ_j（ｆ_j,m）を周波数特性情報として入力し、（１）式によりテスト音声波形を算出するようにしてもよい。

さらに、入力された周波数特性情報に基づいて、予め定められたアルゴリズムにより、スピーカ１３１_jについて周波数特性曲線を求めたうえで、当該周波数特性曲線を利用して、（１）式によりテスト音声波形を算出するようにしてもよい。

また、上記の第２実施形態では、特性計測信号ＦＣＤとして、正弦波のスイープ信号を用いたが、ピンクノイズやＴＳＰ信号（タイムストレッチ信号）など、特性計測信号とその音響レスポンスによってスピーカの周波数特性情報が算出できるものであればよい。

また、上記の第２実施形態では、スピーカ１３１_jの詳細な周波数特性情報をもとにして、（１）式によりテスト音声波形を算出した。これに対し、図１５に示されるように、スピーカ１３１_jの音圧特性が良好である周波数範囲の最小周波数値ｆ_min,jと最大周波数値ｆ_max,jを適切なアルゴリズム等から求め、（２）式によりテスト音声波形を算出するようにしてもよい。

また、上記の第１及び第２実施形態においては、車両に搭載される音響装置に本発明を適用したが、車両以外の他の移動体に搭載される音響装置にも本発明を適用することもできるし、移動体に搭載されない音響装置にも本発明を適用することもできる。

なお、上記の第１及び第２実施形態における制御ユニット１１０Ａ，１１０Ｂの一部又は全部を中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、読出専用メモリ（ＲＯＭ：Read Only Memory）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Random Access Memory）等を備えた演算手段としてのコンピュータとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、上記の実施形態における処理の一部又は全部を実行するようにしてもよい。このプログラムはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体から読み出されて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配送の形態で取得されるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係る音響装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１の８つのスピーカの配置位置を説明するための図である。 図１の制御ユニットの構成を説明するためのブロック図である。 図３の信号遅延部の構成を説明するためのブロック図である。 図３の出力信号選択部の構成を説明するためのブロック図である。 Ｚ変換の手法を説明するための周波数特性の図である。 図６に示した周波数特性に対して、Ｚ^-1変換を施すことにより得られるテスト音声波形である。 スピーカの周波数特性をモデル化した図である。 タイムアライメント補正を説明するためのフローチャートである。 聴取位置でのスピーカからの放射音とノイズの関係を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る音響装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１１の制御ユニットの構成を説明するためのブロック図である。 図１２の同期計測信号発生部の構成を説明するためのブロック図である。 スピーカの周波数特性を説明するための図である。 変形例を説明するための図である。

符号の説明

１００Ａ，１００Ｂ … 音響装置
１１０Ａ，１１０Ｂ … 制御ユニット
１１１Ａ，１１１Ｂ … 制御処理部（算出手段、遅延制御手段）
１１５Ａ … 同期計測信号発生部
１１６ … 特性計測信号発生部（推定手段）
１２０ … ドライブユニット
１３０₁〜１３０₈ … 音出力ユニット
１３１₁〜１３１₈ … スピーカ
１４０ … 集音ユニット（集音手段）
１６０ … 操作入力ユニット（操作入力手段）

Claims (8)

1. 複数のスピーカから音場空間へ向けて音声を出力する音響装置であって、
   前記音場空間の所定の集音位置で集音を行う集音手段と；
   前記複数のスピーカのそれぞれについて、音声出力に関する周波数特性に基づいて、出力音声の前記集音手段への到達時刻の計測に適切な同期用音声波形を算出する算出手段と；
   前記複数のスピーカのそれぞれから、対応する前記同期用音声波形の同期テスト音声を順次出力させるとともに、前記集音手段による前記同期テスト音声の集音結果に基づいて、前記複数のスピーカ相互間における音声出力タイミングを調整する調整手段と；
   を備えることを特徴とする音響装置。
2. 前記調整手段は、
   音声コンテンツに由来し、前記複数のスピーカのそれぞれに供給される音声信号ごとに遅延を付与する遅延手段と；
   前記テスト音声ごとの出力時刻及び前記テスト音声ごとの前記集音手段への到達時刻に基づいて、前記遅延手段における前記音声信号ごとの遅延時間を算出して設定する遅延制御手段と；
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
3. 操作入力が行われる操作入力手段を更に備え、
   前記算出手段は、前記操作入力手段に入力された前記複数のスピーカごとの前記周波数特性に基づいて、前記複数のスピーカごとに前記同期用音声波形を算出する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響装置。
4. 前記複数のスピーカごとに、所定の周波数範囲内における複数の周波数の特性計測音声を順次出力させるとともに、前記集音手段による前記特性計測音声の集音結果に基づいて、前記複数のスピーカごとの音声出力に関する周波数特性を推定する推定手段を更に備え、
   前記算出手段は、前記推定手段による推定結果に基づいて、前記複数のスピーカごとの前記同期用音声波形を算出する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響装置。
5. 移動体に搭載される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の音響装置。
6. 複数のスピーカのそれぞれについて、音声出力に関する周波数特性に基づいて、出力音声の前記集音手段への到達時刻の計測に適切な同期用音声波形を算出する算出工程と；
   前記複数のスピーカのそれぞれから、対応する前記同期用音声波形の同期テスト音声を順次出力させるとともに、前記集音手段による前記同期テスト音声の集音結果に基づいて、前記複数のスピーカ相互間における音声出力タイミングを調整する調整工程と；
   を備えることを特徴とする音再生処理方法。
7. 請求項６に記載の音再生処理方法を演算手段に実行させる、ことを特徴とする音再生処理プログラム。
8. 請求項７に記載の音再生処理プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録された記録媒体。

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