JP2008294620A - 音場補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室内の複数の聴取位置のいずれにおいても伝送周波数特性を改善できる音場補正装置を提供する。
【解決手段】カラオケ装置１は、測定モード時には、利用者が座る客席や歌唱者が歌唱する位置等、複数の場所でテスト音を収音し、複数のテスト音信号の測定データをメモリに一旦記憶させ、テスト音の収音が完了すると、メモリから全聴取位置における伝送周波数特性の測定データを読み出して、収音場所に応じて重み付けした加重平均データを複数作成する。そして、イコライジング処理部１２を調整して、この加重平均した伝送周波数特性データを、予め設定した所望の伝送周波数特性データに補正する補正データを作成する。また、通常モードの開始時に、操作部９を操作して利用者が座る聴取位置を設定して、補正データを読み出し、各聴取位置における伝送周波数特性を改善して、平均的に、または一部の聴取位置の伝送周波数特性を特に良くする。
【選択図】図１

Description

この発明は、利用者が居る場所の伝送周波数特性を測定して、所望の伝送周波数特性に補正する音場補正装置に関する。

カラオケ店には、利用者の人数に応じて最適な大きさの部屋（カラオケボックスとも称する。）を提供できるように、一般的に広さの異なる複数の部屋が用意されている。各部屋には、歌唱者が使用するマイク、マイクで収音した音声やカラオケ演奏の楽音等をミキシングするカラオケ装置、カラオケ装置がミキシングした音声を放音するスピーカ、カラオケ装置から出力された映像を表示するモニタ、及び利用者が使う椅子やテーブル等の備品が、その広さや形状に応じて配置されている。

このように、部屋毎に広さや形状や備品の配置が異なると伝送周波数特性が異なるため、利用者に好まれない伝送周波数特性となったり、音の伝送の閉ループが形成されて特定の周波数帯域の信号レベルが極端に高くなりハウリングが発生したりすることがある。また、利用者が着席する位置や歌唱する位置（聴取位置とも言う。）によって伝送周波数特性が異なるため、その位置によっては、あまり良い音に聞こえないことがあった。

これらの問題に対して、従来、カラオケ装置内等にイコライザを設けて、このイコライザにより伝送周波数特性を補正している。例えば、ハウリングが発生する伝送周波数帯域の信号レベルを減衰させるようにイコライザを設定するハウリング防止装置や、音声特性の補正は行うが、補正後の特性が極端なものにならないように、操作者によって補正レベル及び補正周波数帯域を適宜設定する音場補正装置があった（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開平８−８４３９４号公報 特開平７−３８９８８号公報

しかし、従来の装置は、どの聴取位置においても伝送周波数特性を改善したり、それに加えて一部の聴取位置の伝送周波数特性を改善したりすることができなかった。

そこで、本発明は、室内の複数の聴取位置のいずれにおいても伝送周波数特性を改善できる音場補正装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。

（１）テスト音信号を生成するテスト音源手段と、
前記テスト音信号に基づくテスト音を放音するスピーカと、
前記テスト音を収音して、テスト収音信号を生成するマイクロフォンと、
前記テスト収音信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を測定する特性測定手段と、
前記各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性の測定データを記憶する記憶手段と、
前記スピーカに出力する音声信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を補正するイコライジング手段と、
前記マイクロフォンが複数の場所で収音したテスト音から生成した各テスト収音信号について、前記部分周波数帯域成分の伝送周波数特性の測定データを前記記憶手段から読み出して加重平均し、この加重平均した各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を、所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成し、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、音場補正装置は、テスト音源手段が生成したテスト音信号に基づくテスト音をスピーカから放音し、このテスト音をマイクロフォンにより複数の場所で収音してテスト収音信号を生成する。そして、各テスト収音信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を測定し、これらの測定データを記憶手段に記憶させる。また、音場補正装置では、制御手段が、複数の場所で収音・生成した各テスト収音信号について、前記部分周波数帯域成分の伝送周波数特性の測定データを前記記憶手段から読み出して加重平均し、この加重平均した各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成し、この補正データに基づいて前記イコライジング手段に伝送周波数特性を補正させる。したがって、従来のように調整した一部の場所だけ伝送周波数特性が非常に良くて他の場所は悪いといったことが無く、各場所の伝送周波数特性を平均的に良くすることができる。

（２）前記制御手段は、前記複数の場所で収音した各テスト収音信号の重みを等しくして加重平均することを特徴とする。

この構成においては、複数の場所で収音した各テスト収音信号の重みを等しくして加重平均し、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を所望の伝送周波数特性に補正する。したがって、各場所の伝送周波数特性を平均的に良くすることができる。

（３）前記制御手段は、前記複数の場所で収音した各テスト収音信号のうち、特定の場所で収音したテスト収音信号の重みを大きくして加重平均することを特徴とする。

この構成においては、複数の場所で収音した各テスト収音信号のうち、特定の場所で収音したテスト収音信号の重みを大きくして加重平均し、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を所望の伝送周波数特性に補正する。したがって、各場所の伝送周波数特性を全般的に改善するとともに、特定の場所の伝送周波数特性を他の場所よりも良くすることができる。これにより、利用者が良く使用する場所や通常使用する場所の伝送周波数特性を、特に改善できる。例えば、音場補正装置をカラオケ装置に適用した場合に、複数の座席の位置とモニタ前の歌唱位置とで測定を行い、モニタの前の歌唱位置の重みを大きくすることで、座席の伝送周波数特性を改善するとともに、歌唱位置の伝送周波数特性を最も良くすることができる。

（４）前記制御手段は、前記複数の場所として、特定の数ヵ所で収音した各テスト収音信号について加重平均することを特徴とする。

この構成においては、複数の場所として、特定の数ヵ所で収音した各テスト収音信号について、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性の測定データを記憶手段から読み出して加重平均する。したがって、テスト音を収音する場所を特定の数ヵ所に限定することで、測定を高速化できる。例えば、音場補正装置をカラオケ装置に適用した場合に、客席がテーブルの周囲に５席以上あったとしても、測定場所をテーブルの周囲の４隅の席、テーブルの対角を成す２席、またはモニタ正面の隣り合う２席のようにデュエットで歌う時によく使われる２席等に限定することで、測定を高速化できる。また、上記のように特定の数ヵ所で伝送周波数特性を測定した測定データを加重平均した伝送周波数特性と、全座席で伝送周波数特性を測定した測定データを加重平均した伝送周波数特性は、近似した特性となるので、測定箇所を減らしても問題なく伝送周波数特性を補正することが可能となる。

（５）テスト音信号を生成するテスト音源手段と、
前記テスト音信号に基づくテスト音を放音するスピーカと、
前記テスト音を収音して、テスト収音信号を生成する複数のマイクロフォンと、
前記複数のマイクロフォンが収音した各テスト収音信号をミキシングしてテストミキシング信号を生成するミキシング手段と、
前記テストミキシング信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の信号レベルを検出する特性測定手段と、
前記スピーカに出力する音声信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を補正するイコライジング手段と、
前記テストミキシング信号の各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を、所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成し、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

この構成においては、音場補正装置は、テスト音源手段が生成したテスト音信号に基づくテスト音をスピーカから放音し、このテスト音を複数のマイクロフォンにより複数の場所で収音して、ミキシング手段でミキシングしたテストミキシング信号を生成する。そして、テストミキシング信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を測定する。また、音場補正装置では、制御手段が、テストミキシング信号の各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を、所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成し、この補正データに基づいて前記イコライジング手段に伝送周波数特性を補正させる。したがって、複数のマイクロフォンで収音したテスト収音信号をミキシング手段でミキシングするので、加重平均処理を行わなくても良くなり、処理を高速化できる。

（６）特定の場所を選択する入力を受け付ける操作手段と、
前記制御手段が作成した複数の補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記操作手段が受け付けた入力に基づいて、特定の場所の重みを大きくして加重平均した補正データを前記補正データ記憶手段から読み出して、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御することを特徴とする。

この構成においては、制御手段は、前記操作手段が受け付けた特定の場所を選択する入力に基づいて、特定の場所の重みを大きくして加重平均した補正データを前記記憶手段から読み出して、この補正データに基づいて前記イコライジング手段に伝送周波数特性を補正させる。したがって、音場補正装置において、音場補正する際には、操作手段を操作して特定の場所を選択することで、特定の場所の伝送周波数特性を特に改善するように設定できる。

（７）前記制御手段が作成した複数の補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
測定音信号を生成する音源手段と、
を備え、
前記スピーカは、測定音を放音する２つのスピーカを有し、
前記制御手段は、前記音源手段に測定音信号を生成させて、前記２つのスピーカが前記測定音信号に基づく測定音を放音してから、各測定音を前記マイクロフォンが収音するまでの時間に基づいて前記マイクロフォンの位置を算出し、この算出したマイクロフォンの位置情報に応じた補正データを前記補正データ記憶手段から読み出して、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御することを特徴とする。

この構成においては、音場補正装置の制御手段は、音源手段に測定音信号を生成させて２つのスピーカからそれぞれ測定音を放音させる。そして、２つのスピーカがそれぞれ測定音を放音してから、マイクロフォンが各測定音を収音するまでの時間に基づいてマイクロフォンの位置を算出し、この算出したマイクロフォンの位置情報に応じた補正データを補正データ記憶手段から読み出して、この補正データに基づいて前記イコライジング手段に伝送周波数特性を補正させる。したがって、音場補正装置では、マイクロフォンの位置を算出して、マイクロフォンの位置の伝送周波数特性を特に改善する補正データを読み出すことで、イコライジング手段により伝送周波数特性を調整して、マイクロフォンを使用する利用者が居る位置の伝送周波数特性を特に改善できる。

この発明によれば、室内の複数の聴取位置のいずれにおいても、伝送周波数特性を改善することができる。

まず、本発明の実施形態に係る音場補正装置について、図を参照して説明する。以下の説明では、カラオケボックス等で使用するカラオケ装置に、音場補正装置を適用した場合を例に挙げて説明する。図１は、カラオケ装置の構成を示すブロック図であり、（Ａ）は測定モードでの構成、（Ｂ）は通常モードでの構成を示す。図１には、各モードで使用しない部分を点線で表記している。図２（Ａ）は、特性測定部の構成を示すブロック図であり、図２（Ｂ）は、周波数帯域の分割概念を示す図である。図３は、伝送周波数特性の補正方法及び概念を説明するための伝送周波数特性図である。同図において、（Ａ）はホワイトノイズをスピーカ１５Ｌ・１５Ｒから放音し、マイク１６で収音した場合の収音信号の正規化伝送周波数特性２５０を示し、（Ｂ）は収音信号の伝送周波数特性２５０と予め設定される所望の伝送周波数特性２６０に基づくピーク及びディップの概念を示し、（Ｃ）はイコライジング処理部１２での補正処理後の収音信号（伝送周波数特性補正後収音信号）の伝送周波数特性２５１と所望の伝送周波数特性２６０を示す。また、図３には、判定対象周波数帯域ＦＢの領域で補正すべきピーク２７２及びディップ２７１が存在する場合を示す。図４は、イコライジング処理部の構成を示すブロック図である。

図１（Ａ）に示すように、カラオケ装置１は、操作部９、メモリ１０、ＣＰＵ１１、イコライジング処理部１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、パワーアンプ１４Ｌ・１４Ｒ、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒ、マイク１６、エコー処理部１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、ミキサ１９、音源２０、テスト音源２１、及び特性測定部２２を備える。

カラオケ装置１は、測定モード時には、複数の聴取位置の伝送周波数特性を補正するために、カラオケ装置１の周囲の利用者が座る客席や歌唱者が歌唱するステージ等、複数の場所（以下、聴取位置とも称する。）でテスト音を収音し、複数のテスト音信号の測定データをメモリに一旦記憶させる。そして、テスト音の収音が完了すると、メモリから全聴取位置における伝送周波数特性の測定データを読み出して、収音場所に応じて重み付けした加重平均データ（加重平均した伝送周波数特性データ）を複数作成する。そして、カラオケ装置１は、イコライジング処理部１２を調整して、この加重平均した伝送周波数特性データを、予め設定した所望の伝送周波数特性データに補正する補正データを作成する。

カラオケ装置１は、測定モード時には、エコー処理部１７、ミキサ１９、及び音源２０を除いた各部を用いて、上記の処理を行う。

具体的には、ＣＰＵ１１は、操作部９が測定モードの開始入力を受け付けたことを検出すると、テスト音源２１へテスト音信号の発生開始を指示する制御信号を出力する。

テスト音源２１は、この制御信号を検出すると、予め設定されているか、またはＣＰＵ１１により指定された伝送周波数特性測定用のテスト音信号を生成する。テスト音信号としては、例えば、ホワイトノイズ信号やピンクノイズ信号のように、可聴周波数帯全域を含む音信号が適している。

Ｄ／Ａコンバータ１３は、テスト音源２１が出力したディジタル形式のテスト音信号をアナログ形式のテスト音信号に変換して、パワーアンプ１４Ｌ・１４Ｒへ出力する。

パワーアンプ１４Ｌ・１４Ｒは、予め設定されているか、またはＣＰＵ１１により指定された増幅率でテスト音信号を増幅し、それぞれスピーカ１５Ｌ、スピーカ１５Ｒへ出力する。

スピーカ１５Ｌ・１５Ｒは、このテスト音信号に基づくテスト音を、伝送周波数特性を測定する部屋の室内へ放音する。例えば、カラオケボックスの伝送周波数特性を測定する場合には、カラオケボックスに設置されているスピーカからテスト音信号に基づくテスト音を放音する。

マイクロフォン（以下、単にマイクと称する。）１６は、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒと同じ部屋の、伝送周波数特性を改善する複数の場所（座席や歌唱位置）のいずれかに設置しておく。例えば、カラオケボックス内に設置されたモニタ正面の座席に設置する。マイク１６は、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒから放音されたテスト音を収音してテスト収音信号を生成し、エコー処理部１７に出力する。

エコー処理部１７は、測定時にはエコー処理を行わずに、テスト収音信号をＡ／Ｄコンバータ１８へ出力する。

Ａ／Ｄコンバータ１８は、テスト収音信号をアナログ形式からディジタル形式へ変換し、特性測定部２２へ出力する。

特性測定部２２は、図２（Ｂ）に示すように、テスト収音信号に対して、予め設定された測定周波数範囲ＦＺを所定数ｍで分割し、各部分周波数帯域ＦＢ１〜ＦＢｍの信号レベルを検出してＣＰＵ１１へ出力する。具体的には、部分周波数帯域ＦＢ１〜ＦＢｍは、スピーカ特性やマイク特性等から予め設定した測定すべき周波数帯域に相当する測定周波数範囲ＦＺを、例えば対数軸において等間隔の周波数帯でｍ個に分割した帯域であり、低域側から順に、ＦＢ１，ＦＢ２，・・・ＦＢｍに設定されている。

特性測定部２２は、図２（Ａ）に示すように、部分周波数帯域の個数ｍ個分のバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと称する。）２２１〜２２ｍと、各部分周波数帯域の信号レベルを検出する信号レベル検出部２３１〜２３ｍを備えている。各部分周波数帯域に対応するＢＰＦと信号レベル検出部は直列接続されて直列回路を成し、各部分周波数帯域に対応するｍ個の直列回路が並列に接続された構成である。例えば、第１部分周波数帯域ＦＢ１に対応するＦＢ１帯域用ＢＰＦ２２１とＦＢ１信号レベル検出部２３１が直列接続されて、ＦＢ１信号検出用直列回路が形成される。同様に、第２部分周波数帯域ＦＢ２に対応するＦＢ２帯域用ＢＰＦ２２２とＦＢ２信号レベル検出部２３２が直列接続されて、ＦＢ２信号検出用直列回路が形成される。以下、同様に各部分周波数帯域に対応する直列回路が形成され、第ｍ部分周波数帯域ＦＢｍに対応するＦＢｍ帯域用ＢＰＦ２２ｍとＦＢｍ信号レベル検出部２３ｍが直列接続されて、ＦＢｍ信号検出用直列回路が形成される。そして、このようなＦＢｍ信号検出用直列回路群がＡ／Ｄコンバータ１８とＣＰＵ１１の間に並列接続される構成である。

ＢＰＦ２２１〜２２ｍは、Ａ／Ｄコンバータ１８が出力したテスト収音信号が入力されると、設定された周波数帯域成分の信号を出力する。つまり、ＢＰＦ２２１〜２２ｍは、Ａ／Ｄコンバータ１８が出力したテスト収音信号を、ｍ個の部分周波数帯域成分に分解することになる。

信号レベル検出部２３１〜２３ｍは、それぞれ、ＢＰＦ２２１〜２２ｍが出力した部分周波数帯域成分信号の信号レベルを検出して、このレベル値を部分周波数帯域情報とともにＣＰＵ１１へ出力する。

また、特性測定部２２は、測定周波数範囲ＦＺでの信号レベルを検出する全帯域信号レベル検出部２３０を備えている。全帯域レベル検出部２３０は、ＦＢｍ信号検出用直列回路群と並列に接続されており、Ａ／Ｄコンバータ１８が出力したテスト収音信号の信号レベルを検出して、元信号レベル値としてＣＰＵ１１へ出力する。

ＣＰＵ１１は、測定モード時には、複数の聴取位置の伝送周波数特性を補正するために、特性測定部２２から出力された各部分周波数帯域成分信号のレベル値を、部分周波数帯域情報とともにメモリ１０に一旦記憶させる。また、ＣＰＵ１１は、元信号レベル値をメモリ１０に一旦記憶させる。そして、ＣＰＵ１１は、操作者が操作部９を操作して設定した回数、または操作者が測定終了の入力を行うまで、上記の処理を繰り返す。

ＣＰＵ１１は、上記の処理を完了すると、異なる場所で収音した全テスト音信号の各部分周波数帯域成分信号のレベル値をメモリ１０から読み出して、部分周波数帯域成分毎に収音場所に応じた重みを付けて加重平均する。

また、ＣＰＵ１１は、異なる場所で収音した全テスト音信号の各元信号レベル値をメモリ１０から読み出して、収音場所に応じた重みを付けて加重平均する。なお、収音場所に応じた重み付けの方法の詳細については後述する。

続いて、ＣＰＵ１１は、加重平均した各部分周波数帯域成分信号のレベル値を、加重平均した元信号レベル値で正規化する。ＣＰＵ１１は、正規化された部分周波数帯域成分信号のレベル値（正規化部分帯域信号レベル）と、メモリ１０に予め記憶されていた正規化された所望の伝送周波数特性と、をそれぞれの部分周波数帯域で比較して、所望の伝送周波数特性に対するピーク及びディップを検出する。ここで、所望の伝送周波数特性とは、カラオケボックス内において、良い伝送周波数特性になるように、予め設定した伝送周波数特性の目標値のことである。また、ピークとは所望の伝送周波数特性に比較して正規化部分帯域信号レベルが高い部分を示し、ディップとは所望の伝送周波数特性に比較して正規化部分帯域信号レベルが低い部分を示す。ＣＰＵ１１は、具体的には、以下に述べる方法を用いて、これらのピーク及びディップを補正する補正値を算出する。

ＣＰＵ１１は、加重平均した測定データが図３（Ａ）に示すような伝送周波数特性２５０の場合、図３（Ｂ）に示すように、所望の伝送周波数特性２６０に対するピーク２７２及びディップ２７１を検出し、レベル値の大きい順にピーク２７２及びディップ２７１を設定する。そして、ＣＰＵ１１は、ピーク２７２とともにディップ２７１の対応する部分周波数帯域の所望の伝送周波数特性のレベルとの差分値と同じレベルで且つ逆符号からなる補正値（図３（Ｂ）の矢印に示す方向の補正値）を設定する。例えば、ピーク２７２に対しては、抑圧する方向の補正として「−」の補正値を設定し、ディップ２７１に対しては、増強する方向の補正として「＋」の補正値を設定する。この際、ＣＰＵ１１は、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒの放音特性及びマイク１６の収音特性に基づいて、収音または放音が完全でない全周波数帯域ＦＺの高周波数側の所定周波数領域と、低周波数側の所定周波数帯域とについては、算出を行わない。すなわち、ＣＰＵ１１は、収音または放音が十分可能な周波数帯域を判定対象周波数帯域ＦＢに設定し、当該判定対象周波数帯域ＦＢで、差分値と差分方向とを算出する。これにより、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒの放音特性及びマイク１６の収音特性に影響をされずに補正値の設定が可能となる。なお、スピーカの放音特性とマイクの収音特性とを両方考慮にいれる場合を説明したが、いずれか一方のみを考慮にいれるようにしても良い。

ＣＰＵ１１は、算出した補正値に基づいてイコライジング処理部１２の各パラメトリックイコライザ(Parametric Equalizer：以下、ＰＥＱと称する。)１２１〜１２ｎの補正パラメータを設定する。これにより、図３（Ｃ）に示すように、判定対象周波数帯域ＦＢで所望の伝送周波数特性とほぼ同様で、且つ全周波数範囲ＦＺで所望の伝送周波数特性に類似する伝送周波数特性２５１を実現することができる。

イコライジング処理部１２は、ＰＥＱの多段カスケード接続からなり、図４に示した例では、ｎ個のＰＥＱ１２１〜１２ｎをカスケード接続した構成である。各ＰＥＱ１２１〜１２ｎは、ＣＰＵ１１から補正パラメータが与えられており、これらの補正パラメータによりイコライジング処理を行う。これにより、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒとマイク１６が設置された部屋の伝送周波数特性を、所望の伝送周波数特性に補正して放音させるように、イコライジング処理部１２に設定することができる。

ここで、イコライジング処理部１２をカスケード接続されたＰＥＱで構成したが、アナログのイコライザやグラフィックイコライザを用いても良い。

ＣＰＵ１１は、伝送周波数特性２５１を実現するための補正パラメータをメモリ１０に記憶させておき、通常モード時に、設定に応じてメモリ１０から補正パラメータを読み出して、イコライジング処理部１２を制御して、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒから放音する音声を所望の伝送周波数特性になるように補正する。

次に、聴取位置に応じた加重平均処理の詳細について説明する。図５は、カラオケボックス内の備品の配置を示す上面図であり、（Ａ）は４人用の部屋、（Ｂ）は８人用の部屋を示している。

図５（Ａ）に示すように、カラオケボックス１０１には、部屋の中央にテーブル１１１が設置され、テーブル１１１の周囲三辺に沿ってソファ１１３Ａ・１１３Ｂ・椅子１１３Ｃが配置されている。また、テーブル１１１の残りの一辺から離れた位置であって、壁１０１Ａに沿ってカラオケ装置１、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒ、及びモニタ１１５が設置されている。カラオケボックス１０１は４人用で４つの座席（聴取位置）が設定されている。利用者は、ソファ１１３Ａの聴取位置Ｐ１、ソファ１１３Ｂの聴取位置Ｐ２・Ｐ３、または椅子１１３Ｃ（聴取位置Ｐ４）に座ることができる。

カラオケ装置１の測定モードは、作業員が各聴取位置の伝送周波数特性データを測定して加重平均したデータが所望の伝送周波数特性となるように、イコライジング処理部１２の補正データを作成するモードである。

作業員は、カラオケ装置１の設置等に、位置Ｐ１〜Ｐ４のそれぞれにおいて、利用者の耳の高さとなるように、マイク１６のマイクヘッドをスピーカ１５Ｌとスピーカ１５Ｒの中間の方向、つまりモニタ１１５に向けて設置する。そして、作業員は、カラオケ装置１の操作部９を操作して、前記の処理手順で聴取位置毎に伝送周波数特性を測定する。作業員は、全聴取位置Ｐ１〜Ｐ４における伝送周波数特性の測定が完了すると、操作部９を操作して、測定完了入力を行う。

カラオケ装置１のＣＰＵ１１は、操作部９で測定完了の入力操作が行われたことを検出すると、全聴取位置の伝送周波数特性測定データを読み出して、通常モード時にイコライジング処理部１２を制御するための補正データを作成する。すなわち、ＣＰＵ１１は、全聴取位置Ｐ１〜Ｐ４のいずれも同じ重みとなるように加重平均データを作成する。また、ＣＰＵ１１は、全聴取位置のうちいずれかの聴取位置の重みが重くなるように加重平均データを複数作成する。

まず、ＣＰＵ１１は、全聴取位置Ｐ１〜Ｐ４の４点で測定した伝送周波数特性データの重みを等しくして、加重平均した伝送周波数特性データを作成する。

また、ＣＰＵ１１は、歌唱者の位置（聴取位置）の伝送周波数特性を他の聴取位置よりも良い状態になるように、全聴取位置Ｐ１〜Ｐ４のうち１つの聴取位置の重みを大きくして、加重平均した伝送周波数特性データを作成する。

図６は、聴取位置Ｐ１〜Ｐ４の伝送周波数特性、及び加重平均した伝送周波数特性を示す図である。例えば、カラオケボックス１０１の各聴取位置Ｐ１〜Ｐ４における伝送周波数特性が、それぞれ図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すような特性であったものとする。すなわち、聴取位置Ｐ１は低域の信号レベルがやや大きく、聴取位置Ｐ２は低域の信号レベルがやや小さく、聴取位置Ｐ３は高域の信号レベルがやや大きく、聴取位置Ｐ４は高域の信号レベルがやや小さいものとする。この場合、各聴取位置の重み付けを等しくして加重平均すると、図６（Ｅ）に示すように、低域から高域までフラットな特性になる。また、聴取位置Ｐ１の重み付けを他の聴取位置の２倍にして加重平均すると、図６（Ｆ）に示すように低域の信号レベルがやや大きい特性になる。

また、カラオケボックス１０１では、聴取位置Ｐ２・Ｐ３がモニタ１１５の正面の隣り合う２席で、デュエットで歌うのに適しているので、作業員は、この２席の伝送周波数特性が特に良くなるように設定する。すなわち、作業員は、聴取位置Ｐ１〜Ｐ４のうち聴取位置Ｐ２・Ｐ３の重み付けを大きくして加重平均するように設定する。そして、作業員は、測定データを所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成するように、操作部９から指示する。ＣＰＵ１１は、聴取位置Ｐ１〜Ｐ４の伝送周波数特性のうち、聴取位置Ｐ２・Ｐ３の測定データの重みを大きくして加重平均する。

ＣＰＵ１１は、上記のように加重平均したデータを作成すると、図３に基づいて説明したように、加重平均したデータが所望の伝送周波数特性となるように、イコライジング処理部１２で補正するための補正データを作成する。

次に、利用者の人数が比較的多い場合の測定モードについて説明する。図５（Ｂ）に示すように、カラオケボックス１０２には、部屋の中央にテーブル１２１・１２２が設置され、テーブル１２１の対向する二辺に沿ってソファ１２３Ａ・１２３Ｄが、テーブル１２２の対向する二辺に沿ってソファ１２３Ｂ・１２３Ｃが、それぞれ配置されている。また、テーブル１２１の一辺から離れた位置であって、壁１０２Ａに沿ってカラオケ装置１、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒ、及びモニタ１２５が設置されている。カラオケボックス１０２は８人用で８つの座席（聴取位置）が設定されている。利用者は、ソファ１２３Ａの聴取位置Ｐ１１・Ｐ１２、ソファ１２３Ｂの聴取位置Ｐ１３・Ｐ１４、ソファ１２３Ｃの聴取位置Ｐ１５・Ｐ１６、またはソファ１２３Ｄの聴取位置Ｐ１７・Ｐ１８に座ることができる。

作業員は、図５（Ａ）に示したカラオケボックス１０１と同様に、聴取位置Ｐ１１〜Ｐ１８において伝送周波数特性を測定することで、イコライジング処理部１２の補正データをカラオケ装置１に作成させることができる。しかし、測定ポイントが多いと測定に時間がかかり、また、測定後に作成する補正用のデータも膨大になる。そこで、カラオケ装置１では、伝送周波数特性を測定する聴取位置を限定する簡易測定モードを実行することが可能である。

簡易測定モードでは、伝送周波数特性を測定する聴取位置を４隅の席に限定することが可能である。例えば、カラオケボックス１０２の場合には、聴取位置Ｐ１１・Ｐ１４・Ｐ１５・Ｐ１８の４ヵ所について伝送周波数特性を測定し、相加平均（単純平均）により補正データを作成することで、測定時間や補正データ量を抑制することができる。

また、簡易測定モードでは、さらに伝送周波数特性を測定する聴取位置をテーブルの対角を成す２席に限定することが可能である。例えば、カラオケボックス１０２の場合には、テーブル１２１・１２２の対角を成す位置である聴取位置Ｐ１１・Ｐ１５または聴取位置Ｐ１４・Ｐ１８の２ヵ所について、伝送周波数特性を測定して重みを等しくして加重平均（つまり、相加平均）により補正データを作成することで、測定時間や補正データを抑制することができる。

ここで、全聴取位置Ｐ１１〜Ｐ１８の伝送周波数特性を測定して、相加平均したデータと、聴取位置Ｐ１１・Ｐ１４・Ｐ１５・Ｐ１８の４ヵ所について伝送周波数特性を測定して相加平均したデータと、聴取位置Ｐ１１・Ｐ１５または聴取位置Ｐ１４・Ｐ１８の２ヵ所について伝送周波数特性を測定して相加平均したデータとは、いずれも、テーブル１２１とテーブル１２２の中間付近Ｐ１９の伝送周波数特性を求めることになり、各値は近似した値となる。したがって、このように簡易測定モードによっても、各聴取位置における伝送周波数特性を平均的に改善することができる。

次に、カラオケ装置１における通常モードについて説明する。カラオケ装置１では、測定モードにおいて上記の処理を行うことで、通常モードにおける伝送周波数特性を改善できる。カラオケ装置１は、図１（Ｂ）に示すように、通常モード時には、テスト音源２１及び特性測定部２２を除いた各部を用いて、カラオケの演奏を行う。

すなわち、カラオケ装置１は、操作部９、メモリ１０、ＣＰＵ１１、イコライジング処理部１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、パワーアンプ１４Ｌ・１４Ｒ、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒ、マイク１６、エコー処理部１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、ミキサ１９、及び音源２０によりカラオケの演奏を行う。ここで、カラオケ装置のシステム構成は既知であるので、詳細な説明は省略する。

音源２０は、既知のカラオケ用の音源であり、カラオケ曲の楽曲データに基づいてディジタル形式の楽音信号を生成してミキサ１９へ出力する。

マイク１６は、歌唱者の歌唱音を収音して収音信号を生成し、この収音信号をエコー処理部１７へ出力する。

エコー処理部１７は、歌唱者等が操作部９を操作して設定したエコー設定に従って収音信号にエコー処理を行い、エコー処理後の収音信号をＡ／Ｄコンバータ１８へ出力する。

Ａ／Ｄコンバータ１８は、エコー処理後の収音信号をディジタル形式に変換してミキサ１９へ出力する。

ミキサ１９は、楽音信号とエコー処理後の収音信号をミキシングして、ミキシング信号を生成し、イコライジング処理部１２へ出力する。

イコライジング処理部１２は、上述の伝送周波数特性補正モードで設定された各ＰＥＱ１２１〜１２ｎにより、ミキシング信号を補正し、Ｄ／Ａコンバータ１３へ出力する。

Ｄ／Ａコンバータ１３は、伝送周波数特性が補正されたミキシング信号をディジタル形式からアナログ形式に変換し、Ｌｃｈ用のミキシング信号をパワーアンプ１４Ｌへ出力し、Ｒｃｈ用のミキシング信号をパワーアンプ１４Ｒへ出力する。パワーアンプ１４Ｌ・１４Ｒは、ミキシング信号を増幅してスピーカ１５Ｌ・１５Ｒに出力する。

スピーカ１５Ｌ・１５Ｒは、それぞれ増幅されたミキシング信号に基づく音声を、部屋内へ放音する。

このような構成により、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒから放音された楽音及び歌唱音が、所望の伝送周波数特性に補正されて、マイク１６を保持している歌唱者や各椅子に座る聴取者へ到達する。これにより、歌唱者や聴取者は、カラオケの楽音や歌唱音を聴取することができる。

カラオケ装置１では、通常モードの開始時に、操作部９を操作して利用者が座る聴取位置を設定することで、各聴取位置における伝送周波数特性を改善して、平均的に、または、一部の聴取位置の伝送周波数特性を特に良くなるようにすることができる。

利用者は、カラオケボックス１０１にて歌唱を開始する際に、特に何も操作しなければ、カラオケ装置１は、歌唱者及び聴取者の各聴取位置において平均的に伝送周波数特性が改善する補正データを読み出して、イコライジング処理部１２を調整する。これにより、歌唱者及び聴取者の各聴取位置において、平均的に伝送周波数特性が改善されて、良い伝送周波数特性となる。

一方、利用者は、カラオケボックス１０１にて歌唱を開始する際に、操作部９を操作して歌唱者の位置を設定することで、カラオケ装置１は、設定された聴取位置（歌唱位置）の伝送周波数特性が特に良くなるように重み付けして加重平均した補正データを読み出して、イコライジング処理部１２を調整する。これにより、聴取者の各聴取位置において、平均的に伝送周波数特性が改善されるとともに、歌唱者の聴取位置（歌唱位置）の伝送周波数特性が特に改善され、聴取者の聴取位置の伝送周波数特性がより良くなる。したがって、歌唱者は、気持ち良く歌うことができる。

また、カラオケ装置１では、カラオケ曲の開始時に、２つのスピーカからインパルス状の測定音を放音させて、この音をマイク１６で収音することで、歌唱者の位置を自動的に検出して、歌唱者の位置の伝送周波数特性を特に良くなるように設定することも可能である。

カラオケ装置１のＣＰＵ１１は、通常モードにおいて歌唱者の位置を自動的に検出するように設定されている場合には、カラオケ曲の演奏を開始する前にインパルス状のテスト音信号を音源２０に発生させて、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒから順番にこのテスト音を放音させる。テスト音は、マイク１６で収音され、テスト収音信号が生成されて、Ａ／Ｄコンバータ１８及びミキサ１９を介して、ＣＰＵ１１に送られる。

ＣＰＵ１１は、このとき、スピーカ１５Ｌがテスト音を放音し、マイク１６がテスト音を収音して、そのテスト収音信号を検出するまでの到達時間ｔ１（第１到達時間）を計時する。また、ＣＰＵ１１は、同様に、スピーカ１５Ｒがテスト音を放音してからテスト収音信号を検出するまでの到達時間ｔ２（第２到達時間）を計時する。そして、ＣＰＵ１１は、この到達時間ｔ１及び到達時間ｔ２を用いてマイク１６の位置を、周知の三角測量法を用いて算出する。

歌唱者は、カラオケ曲の演奏前には通常マイク１６を持っているので、カラオケ装置１では上記のようにしてマイク１６の位置を検出することで、これから歌う歌唱者の位置を検出することができる。そして、カラオケ装置１のＣＰＵ１１は、検出したマイク１６の位置に基づいて、その位置の伝送周波数特性を特に良くなるように、メモリ１０から該当するデータを読み出して設定する。これにより、カラオケ装置１では、歌唱者の位置の伝送周波数特性が特に良くなるように自動的に設定することができる。

次に、本発明のカラオケ装置では、測定モードにおいて、複数のマイクを用いることで、聴取位置の伝送周波数特性を効率良く測定することが可能となる。図７は、マイクを２本備えたカラオケ装置の概略構成を示すブロック図であり、（Ａ）は測定モードでの構成、（Ｂ）は通常モードでの構成を示す。図７には、各モードで使用しない部分を点線で表記している。図７に示すカラオケ装置１Ｂは、図１に示したカラオケ装置１がマイクを１本備えた構成であるのに対して、一例としてマイクを２本備えた構成であり、主要部はほぼ同様の構成である。そのため、以下の説明では異なる部分を主に説明する。

カラオケ装置１Ｂは、カラオケ装置１と同様に、操作部９、メモリ１０、ＣＰＵ１１、イコライジング処理部１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、パワーアンプ１４Ｌ・１４Ｒ、スピーカ１５Ｌ・１５Ｒ、音源２０、テスト音源２１、及び特性測定部２２を備える。また、カラオケ装置１Ｂは、カラオケ装置１とは異なり、マイク１６Ａ・１６Ｂ、エコー処理部１７Ａ・１７Ｂ、Ａ／Ｄコンバータ１８Ａ・１８Ｂ、及びミキサ１９Ｂを備えている。これらは、デュエット用の構成である。

また、カラオケ装置１Ｂのミキサ１９Ｂは、測定モード時には、マイク１６Ａ・１６Ｂが収音・生成し、Ａ／Ｄコンバータ１８Ａ・１８Ｂでディジタル化されたテスト収音信号をミキシングして、テストミキシング信号を生成して特性測定部２２へ出力する。また、ミキサ１９Ｂは、通常モード時には、マイク１６Ａ・１６Ｂが収音・生成し、Ａ／Ｄコンバータ１８Ａ・１８Ｂでディジタル化された収音信号と、音源２０が出力した楽音信号をミキシングしてミキシング信号を生成し、イコライジング処理部１２へ出力する。

図８は、カラオケボックス内の備品の配置を示す上面図である。図８（Ａ）に示すように、カラオケ装置１Ｂがデュエット用に２本のマイク１６Ａ・１６Ｂを備えている場合には、測定モードにおいて、２つの聴取位置の伝送周波数特性を同時に測定することができる。これにより、聴取位置の伝送周波数特性の測定を効率良く行うことができる。例えば、図８（Ａ）に示すように、デュエット用の聴取位置Ｐ２・Ｐ３に限定して伝送周波数特性を測定する場合には、聴取位置Ｐ２にマイク１６Ａを設置し、聴取位置Ｐ３にマイク１６Ｂを設置して、テスト音を収音することで、聴取位置Ｐ２・Ｐ３の伝送周波数特性を短時間で測定することができる。

また、図７（Ａ）に示したように、カラオケ装置１Ｂでは、測定モード時には、マイク１６Ａが収音・生成したテスト音信号と、マイク１６Ｂが収音・生成したテスト音信号と、をミキサ１９Ｂでミキシングするので、図１に示したカラオケ装置１のようにＣＰＵ１１が、聴取位置Ｐ２・Ｐ３の伝送周波数特性の測定データをメモリ１０に一旦記憶させて、これらのデータを読み出して相加平均するという処理が不要となり、テストミキシング信号の各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を、所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成すれば良いので、測定モード時の処理を簡略化できる。

また、カラオケ装置１Ｂでは、図８（Ａ）に示したカラオケボックス１０１において、聴取位置Ｐ１〜Ｐ４の全てについて伝送周波数特性を測定する場合には、例えば、最初にマイク１６Ａを聴取位置Ｐ２に、マイク１６Ｂを聴取位置Ｐ３に設置して伝送周波数特性を測定し、これらを加算したデータをメモリ１０に一旦記憶させておく。続いて、マイク１６Ａを聴取位置Ｐ１に、マイク１６Ｂを聴取位置Ｐ４に設置して伝送周波数特性を測定し、これらを加算したデータをメモリ１０に一旦記憶させておく。そして、両測定データを読み出して、相加平均し、その平均データを所望の伝送周波数特性となるように補正するデータを作成する。これにより、全聴取位置の伝送周波数特性を測定する場合にも、効率良く測定することができる。

また、前記のように、カラオケボックス１０２において、テーブルの対角を成す聴取位置の伝送周波数特性を測定する場合には、例えば図８（Ｂ）に示すように、聴取位置Ｐ１１にマイク１６Ａを設置し、聴取位置Ｐ１５にマイク１６Ｂを設置して、テスト音の収音による伝送周波数特性の測定を行うようにする。これにより、短時間で測定することができる。

なお、マイクの数をさらに増加させることにより、各聴取位置における伝送周波数特性データを、さらに効率良く測定できる。

次に、カラオケ装置１Ｂでは、通常モード時に図７（Ｂ）に示すように、カラオケ曲の演奏前にスピーカ１５Ｌ・１５Ｒからインパルス状の音声を放音させて、マイク１６Ａ・１６Ｂで収音することで、カラオケ装置１と同様に、マイク１６Ａ・１６Ｂを使用する２人の歌唱者の位置を検出することができる。これにより、デュエットする場合等に２人の歌唱者の位置を検出して、２人の歌唱者の位置における伝送周波数特性を改善するようにイコライジング処理部１２を制御する補正データを読み出すことが可能となる。

また、カラオケ装置１では、測定モード時には、聴取位置毎の伝送周波数特性の測定のみを行って、伝送周波数特性の測定データをメモリ１０に記憶させておき、通常モード時に利用者が全利用者の座席（聴取位置）設定や、デュエットの設定を行った際に、設定された聴取位置の伝送周波数特性の測定データをメモリ１０から読み出して、所望の伝送周波数特性となるように、イコライジング処理部１２の補正データを作成して、イコライジング処理部１２を調整するように設定することもできる。

例えば、図８（Ａ）に示したカラオケボックス１０１において、カラオケ装置１Ｂが通常モードの場合、利用者はカラオケを開始する際に、まず座席（聴取位置）を設定する。利用者が２人でカラオケボックス１０１を利用し、聴取位置Ｐ１・Ｐ２を使用する場合には、不図示のリモコン（操作部９）でこれらの位置を座席として設定する。カラオケ装置１ＢのＣＰＵ１１は、設定を検出すると、聴取位置Ｐ１・Ｐ２の伝送周波数特性の測定データを読み出して、この２席について、重みを等しくして加重平均する。そして、ＣＰＵ１１は、図３に基づいて説明したように、加重平均した伝送周波数特性が、所望の伝送周波数特性となるように、補正データを作成して、イコライジング処理部１２を調整する。

これにより、聴取位置を限定できるので、伝送周波数特性をさらに良くすることができる。

カラオケ装置の構成を示すブロック図である。 特性測定部の構成を示すブロック図、及び周波数帯域の分割概念を示す図である。 伝送周波数特性の補正方法及び概念を説明するための伝送周波数特性図である。 イコライジング処理部の構成を示すブロック図である。 カラオケボックスのレイアウトを示す上面図である。 聴取位置Ｐ１〜Ｐ４の伝送周波数特性、及び加重平均した伝送周波数特性を示す図である。 マイクを２本備えたカラオケ装置の概略構成を示すブロック図である。 カラオケボックス内の備品の配置を示す上面図である。

符号の説明

１，１Ｂ…カラオケ装置 ９…操作部 １０…メモリ １１…ＣＰＵ １２…イコライジング処理部 １３…Ｄ／Ａコンバータ １４Ｌ，１４Ｒ…パワーアンプ １５Ｌ，１５Ｒ…スピーカ １６，１６Ａ，１６Ｂ…マイク １７，１７Ａ，１７Ｂ…エコー処理部 １８，１８Ａ，１８Ｂ…Ａ／Ｄコンバータ １９，１９Ｂ…ミキサ ２０…音源 ２１…テスト音源 ２２…特性測定部 １０１，１０２…カラオケボックス １１５，１２５…モニタ

Claims (7)

1. テスト音信号を生成するテスト音源手段と、
   前記テスト音信号に基づくテスト音を放音するスピーカと、
   前記テスト音を収音して、テスト収音信号を生成するマイクロフォンと、
   前記テスト収音信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を測定する特性測定手段と、
   前記各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性の測定データを記憶する記憶手段と、
   前記スピーカに出力する音声信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を補正するイコライジング手段と、
   前記マイクロフォンが複数の場所で収音したテスト音から生成した各テスト収音信号について、前記部分周波数帯域成分の伝送周波数特性の測定データを前記記憶手段から読み出して加重平均し、この加重平均した各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を、所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成し、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする音場補正装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の場所で収音した各テスト収音信号の重みを等しくして加重平均する請求項１に記載の音場補正装置。
3. 前記制御手段は、前記複数の場所で収音した各テスト収音信号のうち、特定の場所で収音したテスト収音信号の重みを大きくして加重平均する請求項１に記載の音場補正装置。
4. 前記制御手段は、前記複数の場所として、特定の数ヵ所で収音した各テスト収音信号について加重平均する請求項１または２に記載の音場補正装置。
5. テスト音信号を生成するテスト音源手段と、
   前記テスト音信号に基づくテスト音を放音するスピーカと、
   前記テスト音を収音して、テスト収音信号を生成する複数のマイクロフォンと、
   前記複数のマイクロフォンが収音した各テスト収音信号をミキシングしてテストミキシング信号を生成するミキシング手段と、
   前記テストミキシング信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の信号レベルを検出する特性測定手段と、
   前記スピーカに出力する音声信号を複数の部分周波数帯域成分に分け、各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を補正するイコライジング手段と、
   前記テストミキシング信号の各部分周波数帯域成分の伝送周波数特性を、所望の伝送周波数特性に補正する補正データを作成し、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする音場補正装置。
6. 特定の場所を選択する入力を受け付ける操作手段と、
   前記制御手段が作成した複数の補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記操作手段が受け付けた入力に基づいて、特定の場所の重みを大きくして加重平均した補正データを前記補正データ記憶手段から読み出して、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御する請求項１乃至５のいずれかに記載の音場補正装置。
7. 前記制御手段が作成した複数の補正データを記憶する補正データ記憶手段と、
   測定音信号を生成する音源手段と、
   を備え、
   前記スピーカは、測定音を放音する２つのスピーカを有し、
   前記制御手段は、前記音源手段に測定音信号を生成させて、前記２つのスピーカが前記測定音信号に基づく測定音を放音してから、各測定音を前記マイクロフォンが収音するまでの時間に基づいて前記マイクロフォンの位置を算出し、この算出したマイクロフォンの位置情報に応じた補正データを前記補正データ記憶手段から読み出して、この補正データに基づいて前記イコライジング手段が伝送周波数特性を補正するように制御する請求項１乃至５のいずれかに記載の音場補正装置。

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