JP2009027331A - Sound field reproduction system - Google Patents
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Description
本発明は、音場再現システムに関し、より詳細には、音響再生手段によって再生された音響信号に音響処理を施して出力手段より出力させることが可能な音場再現システムに関する。 The present invention relates to a sound field reproduction system, and more particularly to a sound field reproduction system capable of performing an acoustic process on an acoustic signal reproduced by an acoustic reproduction unit and outputting the acoustic signal from an output unit.
従来より、ある空間(原音場)の音場特性を収録(測定)した後、その空間とは異なる空間(再現音場)において測定した原音場の音場特性を仮想的に再現する音場再現方法が提案されている。空間的に音場を再現する方法として、例えば、波面合成法(例えば、特許文献1参照)や、多チャンネル−多点制御による境界音場制御方法(例えば、特許文献2参照)などの方法が知られている。 Conventionally, after recording (measuring) the sound field characteristics of a certain space (original sound field), sound field reproduction that virtually reproduces the sound field characteristics of the original sound field measured in a different space (reproduced sound field) from that space A method has been proposed. As a method for spatially reproducing a sound field, for example, there are methods such as a wavefront synthesis method (for example, see Patent Document 1) and a boundary sound field control method by multi-channel-multipoint control (for example, see Patent Document 2). Are known.
どちらの方法も原音場で収録した音響特性に基づいて音場再現を行うための音場再現フィルタを算出し、算出された音場再現フィルタを用いて音源の畳み込み演算処理(例えば、FIRフィルタを用いた畳み込み演算処理)を行うことによって、異なる空間(再現音場)において仮想的に原音場を再現する構成となっている。このような音場再現方法を用いることによって、聴取者はあたかも原音場で聴取しているかのような感覚を再現音場で得ることが可能となる。 Both methods calculate a sound field reproduction filter for reproducing the sound field based on the acoustic characteristics recorded in the original sound field, and use the calculated sound field reproduction filter to perform convolution calculation processing of the sound source (for example, an FIR filter). By performing the convolution calculation process used, the original sound field is virtually reproduced in a different space (reproduced sound field). By using such a sound field reproduction method, the listener can obtain a feeling as if he / she is listening in the original sound field in the reproduced sound field.
一方で、近年のホームオーディオシステムや車載用オーディオシステムでは、従来のようなモノラル出力やステレオ出力(2チャンネル出力)だけでなく、マルチチャンネル出力(例えば、5.1チャンネル出力)を備えた音響システムが用いられている。このようなマルチチャンネルの音響システムでは、チャンネル毎に音響効果やゲイン・ディレイ処理等を施すことによって、音響システムが設置される空間やスピーカの音響特性・設置位置に応じた最適な音場を実現することが可能となっている。
ところで、このようなマルチチャンネル出力を備えた音響システムにおける音場を、他のマルチチャンネル出力を備えた音響システムによって再現する場合には、入力音源のチャンネル数や原音場で使用するスピーカ数等を考慮した再生環境を構築しなければならない。 By the way, when reproducing the sound field in an acoustic system having such a multi-channel output by another acoustic system having a multi-channel output, the number of channels of the input sound source, the number of speakers used in the original sound field, etc. It is necessary to build a reproduction environment that takes into account.
具体的に、マルチチャンネル出力を備えた音響システムにおける音場を、他のマルチチャンネル出力を備えた音響システムにおいて再現する場合には、原音場において全チャンネルのスピーカから同時にインパルス応答評価音を出力させ、スピーカからの出力音を複数のマイクで収録する方法が考えられる。 Specifically, when reproducing the sound field in an acoustic system with a multi-channel output on another acoustic system with a multi-channel output, the impulse response evaluation sound is simultaneously output from the speakers of all channels in the original sound field. A method of recording output sound from a speaker with a plurality of microphones is conceivable.
しかしながら、このようにして測定された原音場の音響特性を用いて、再現音場において音場特性を再現する場合、原音場では、複数のチャンネルより出力された音響信号を同時にマイクで測定して音響特性を測定しているため、原音場におけるマルチチャンネルの音響特性が、再現音場においてはシングルチャンネルの音響特性として再現されることとなってしまう。このため、再現音場においてマルチチャンネル出力を備えた音響システムを用いて原音場の音響特性を再現させることができず、再現音場においてチャンネル毎に音響効果やゲイン・ディレイ処理のパラメータを設定・変更することができないという問題があった。 However, when reproducing the sound field characteristics in the reproduced sound field using the acoustic characteristics of the original sound field measured in this way, the sound signals output from a plurality of channels are simultaneously measured with microphones in the original sound field. Since the acoustic characteristics are measured, the multi-channel acoustic characteristics in the original sound field are reproduced as single-channel acoustic characteristics in the reproduced sound field. For this reason, the acoustic characteristics of the original sound field cannot be reproduced using a sound system with multi-channel output in the reproduced sound field, and the parameters of the acoustic effect and gain / delay processing are set for each channel in the reproduced sound field. There was a problem that it could not be changed.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、マルチチャンネルの音響出力に対応する原音場の音響特性を用いることによって、原音場の音響特性を再現音場のマルチチャンネルの音響出力において再現することが可能な音場再現システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and reproduces the acoustic characteristics of the original sound field in the multi-channel sound output of the reproduced sound field by using the acoustic characteristics of the original sound field corresponding to the multi-channel sound output. It is an object of the present invention to provide a sound field reproduction system that can be used.
上記課題を解決するために、本発明に係る音場再現システムは、マルチチャンネルの音響情報を有する音響信号の再生を行うことが可能な音響再生手段と、前記音響再生手段によって再生された音響信号を前記マルチチャンネルの音響情報に応じて複数のスピーカより出力することが可能な第1出力手段と、前記音響再生手段によって再生された音響信号に音響処理を施して前記第1出力手段より出力させる音響処理手段とを備え、前記音響処理手段は、前記第1出力手段が設置された再現音場における前記第1出力手段の前記スピーカ毎の音響特性と複数のスピーカを有する第2出力手段が設置された原音場における当該スピーカ毎の音響特性とに基づいて、前記再現音場において原音場の音響特性を再現させることが可能な音場再現フィルタを、前記第2出力手段のスピーカ毎に記録する音響再現情報記録手段と、前記音響再生手段によって再生されたマルチチャンネルの音響信号に対して、当該音響信号のチャンネルに対応するスピーカの音場再現フィルタを畳み込み演算し、畳み込み演算された音響信号をスピーカ成分毎に加算演算して、前記第1出力手段の各スピーカへと音響信号のチャンネルに応じて出力する音響制御手段とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a sound field reproduction system according to the present invention includes an acoustic reproduction unit capable of reproducing an acoustic signal having multi-channel acoustic information, and an acoustic signal reproduced by the acoustic reproduction unit. Is output from a plurality of speakers according to the multi-channel sound information, and the sound signal reproduced by the sound reproducing means is subjected to sound processing and output from the first output means. Acoustic processing means, and the acoustic processing means is provided with acoustic characteristics for each speaker of the first output means and a second output means having a plurality of speakers in a reproduction sound field where the first output means is installed. Based on the acoustic characteristics of each speaker in the generated original sound field, the sound field reproduction field capable of reproducing the acoustic characteristics of the original sound field in the reproduced sound field. For each speaker of the second output means, and for a multi-channel sound signal reproduced by the sound reproduction means, the sound field of the speaker corresponding to the channel of the sound signal And a sound control means for performing a convolution operation on the reproduction filter, adding the sound signal obtained by the convolution operation for each speaker component, and outputting the result to each speaker of the first output means according to the channel of the sound signal. Features.
本発明に係る音場再現システムによれば、原音場におけるスピーカ毎の音響特性を再現音場で再現させることが可能な音場再現フィルタを用いて、音響再生手段によって再生されたマルチチャンネルの音響信号に音響処理を施すので、マルチチャンネルの音響信号の出力に対応する原音場の音響特性を、再現音場におけるマルチチャンネルの音響信号において再現させることが可能となる。 According to the sound field reproduction system according to the present invention, the multi-channel sound reproduced by the sound reproducing means using the sound field reproduction filter capable of reproducing the acoustic characteristics of each speaker in the original sound field in the reproduced sound field. Since the sound processing is performed on the signal, it is possible to reproduce the acoustic characteristics of the original sound field corresponding to the output of the multi-channel sound signal in the multi-channel sound signal in the reproduced sound field.
このため、マルチチャンネルの音響信号に対応する音響処理を、再現音場においてチャンネル毎に行うことができ、マルチチャンネル毎に独立した音源調整処理を行うことが可能となる。従って、オーディオ機器においてチャンネル毎に音響効果やゲイン・ディレイ処理を施した場合には、その音響効果等を効果的かつ忠実に再現音場に反映させることが可能となる。 For this reason, acoustic processing corresponding to the multi-channel acoustic signal can be performed for each channel in the reproduced sound field, and independent sound source adjustment processing can be performed for each multi-channel. Therefore, when an audio effect or gain / delay processing is performed for each channel in an audio device, the sound effect or the like can be effectively and faithfully reflected in the reproduced sound field.
また、本発明に係る音場再現システムでは、音響制御手段が音響再生手段によって再生されたマルチチャンネルの音響信号に対して、音響信号のチャンネルに対応するスピーカの音場再現フィルタを畳み込み演算し、畳み込み演算された音響信号をスピーカ成分毎に加算演算することによって音響処理を施す。このため、加算演算されるチャンネルを選択・制御等することによって、特定のチャンネルの音響信号を強調・弱調等することが可能となり、また、加算演算するチャンネルの組み合わせ等を任意に選択することによって、様々な音場を再現することが可能となる。 Further, in the sound field reproduction system according to the present invention, the sound control means performs a convolution operation on the sound field reproduction filter of the speaker corresponding to the channel of the sound signal with respect to the multi-channel sound signal reproduced by the sound reproduction means, The acoustic processing is performed by adding and calculating the convolutional acoustic signal for each speaker component. For this reason, by selecting / controlling the channels to be added and calculated, it becomes possible to emphasize / weakly adjust the sound signal of a specific channel, and arbitrarily select the combination of channels to be added / calculated. It is possible to reproduce various sound fields.
また、上述した音場再現システムにおいて、再現音場における前記第1出力手段の前記スピーカ毎の音響特性が、前記第1出力手段においてスピーカ毎に出力される評価音を、再現音場に設置された収音手段で前記スピーカ毎に収音した収録音に基づいて算出するものであってもよい。 In the sound field reproduction system described above, the acoustic characteristics of each speaker of the first output means in the reproduced sound field are set in the reproduction sound field by the evaluation sound output for each speaker by the first output means. It may be calculated based on the recorded sound collected for each speaker by the sound collecting means.
このように、再現音場におけるスピーカ毎の音響特性が、収音手段によって収音されたスピーカ毎の収録音に基づいて算出されるものである場合には、再現音場における音響特性を、スピーカ数に対応するマルチチャンネルの出力音に対応させて算出することが可能となる。 Thus, when the acoustic characteristics for each speaker in the reproduced sound field are calculated based on the recorded sound for each speaker collected by the sound collecting means, the acoustic characteristics in the reproduced sound field are It is possible to calculate corresponding to the output sound of the multi-channel corresponding to the number.
また、原音場における前記第2出力手段の前記スピーカ毎の音響特性が、前記第2出力手段においてスピーカ毎に出力される評価音を、原音場に設置された収音手段で前記スピーカ毎に収音した収録音に基づいて算出されるものであってもよい。 In addition, the acoustic characteristics of each speaker of the second output means in the original sound field is obtained by collecting the evaluation sound output for each speaker by the second output means for each speaker by the sound collecting means installed in the original sound field. It may be calculated based on the recorded sound.
このように、原音場におけるスピーカ毎の音響特性が、収音手段によって収音されたスピーカ毎の収録音に基づいて算出されるものである場合にも、原音場における音響特性を、スピーカ数に対応するマルチチャンネルの出力音に対応させて算出することが可能となる。 Thus, even when the acoustic characteristics for each speaker in the original sound field are calculated based on the recorded sound for each speaker picked up by the sound collecting means, the acoustic characteristics in the original sound field are set as the number of speakers. It is possible to calculate corresponding to the corresponding multi-channel output sound.
さらに、上述した音場再現システムにおいて、前記音響処理手段が、前記原音場における前記第2出力手段の前記スピーカ毎の音響特性を記録する原音場特性記録手段と、前記再現音場における前記第1出力手段の前記スピーカ毎の音響特性を記録する再現音場特性記録手段と、前記原音場特性記録手段に記録される前記再現音場の音響特性と前記再現音場特性記録手段に記録される前記原音場の音響特性とに基づいて、前記音場再現フィルタを算出する音響再現情報算出手段とを有するものであってもよい。 Further, in the sound field reproduction system described above, the sound processing means records original sound field characteristic recording means for recording the sound characteristic of each speaker of the second output means in the original sound field, and the first sound field in the reproduction sound field. Reproduced sound field characteristic recording means for recording acoustic characteristics for each speaker of the output means, acoustic characteristics of the reproduced sound field recorded in the original sound field characteristic recording means, and recorded in the reproduced sound field characteristic recording means An acoustic reproduction information calculating unit that calculates the sound field reproduction filter based on the acoustic characteristics of the original sound field may be included.
このように、前記音響処理手段が、音場再現フィルタを算出する音響再現情報算出手段を有することによって、再現音場において音場再現フィルタの算出を行うことが可能となり、システム構成の簡略化を図ることができる。また、音場再現システムにおいて音場再現フィルタの算出処理を行わせることによって、処理の円滑化と迅速化を図ることが可能となる。 As described above, since the sound processing means has the sound reproduction information calculation means for calculating the sound field reproduction filter, the sound field reproduction filter can be calculated in the reproduction sound field, and the system configuration can be simplified. Can be planned. Further, by performing the calculation process of the sound field reproduction filter in the sound field reproduction system, it is possible to facilitate and speed up the process.
本発明に係る音場再現システムによれば、原音場がマルチチャンネルの音響信号を出力することが可能な音場環境である場合に、マルチチャンネルの音響信号の出力に対応する原音場の音響特性を、再現音場におけるマルチチャンネルの音響信号において再現させることが可能となる。 According to the sound field reproduction system according to the present invention, when the original sound field is a sound field environment capable of outputting a multi-channel sound signal, the sound characteristics of the original sound field corresponding to the output of the multi-channel sound signal. Can be reproduced in a multi-channel acoustic signal in a reproduced sound field.
以下、本発明に係る音場再現システムについて、図面を用いて詳細に説明を行う。なお、本実施の形態に係る音場再現システムでは、音場再現手法として境界音場制御方法を用いるものとする。境界音場制御方法とは、再現音場で出力音の聴取を行う際に、聴取者の頭部周辺位置又は耳介(耳たぶ)近傍位置に複数の制御ポイントを設置し、この制御ポイントにおいて原音場の特性が再現されるように再現音場を制御して、聴感的に原音場を知覚させる方法である。 Hereinafter, the sound field reproduction system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the sound field reproduction system according to the present embodiment, the boundary sound field control method is used as the sound field reproduction method. The boundary sound field control method is that when listening to the output sound in the reproduced sound field, a plurality of control points are installed around the listener's head or in the vicinity of the auricle (earlobe). This is a method of perceiving the original sound field audibly by controlling the reproduced sound field so that the field characteristics are reproduced.
まず、音場再現システムにおいて再現させる原音場の音響特性を、原音場音響システムによって測定する方法について説明する。 First, a method for measuring the acoustic characteristics of the original sound field reproduced by the sound field reproduction system using the original sound field sound system will be described.
[原音場における音響特性の測定]
図1に示すように、原音場音響システム2は、再現を望む音響空間(原音場)6に設置されたスピーカ部(第2出力手段)3と、スピーカ部3に対して音声出力を行う音声出力装置4と、音声出力装置4に対して評価音を出力するコンピュータ5と、原音場6に設置されるマイクアレイ(収音手段)7と、マイクアレイ7により収音された収録音の入力を行う音声入力装置8とによって概略構成されている。
[Measurement of acoustic characteristics in the original sound field]
As shown in FIG. 1, the original sound
本実施の形態では、車室内の音響環境を原音場6の一例として用いている。このように車室内空間を原音場6として用いることにより、車室内の音響環境を後述する再現音場で忠実に再現することができる。このため、再現音場を例えば実験室とする場合には、原音場6において測定された音響特性を用いることによって、実験室であらゆる車両の車室内特性を再現することが可能となる。
In the present embodiment, the acoustic environment in the passenger compartment is used as an example of the
スピーカ部3は、図1に示すように、車両10の前席側の右側ドア位置に設置される前右スピーカFRと、前席側の左側ドア位置に設置される前左スピーカFLと、後席側の右側ドア位置に設置される後右スピーカRRと、後席側の左側ドア位置に設置される後左スピーカRLとを有している。各スピーカFR,FL,RR,RLは、一般的な車両10に用いられる一般的なスピーカである。
As shown in FIG. 1, the speaker unit 3 includes a front right speaker FR installed at a right door position on the front seat side of the
音声出力装置4は、コンピュータ5より出力された評価音を、スピーカ部3の各スピーカFR,FL,RR,RLに出力する役割を有している。なお音声出力装置4は、評価音の出力先をコンピュータ5の制御命令に従ってスピーカFR,FL,RR,RLへと個別に出力することが可能となっている。なお、評価音とは、マイクアレイ7および音声入力装置8を介して収音された収録音に基づいて原音場6の音響特性を算出するために用いられる出力音であり、具体的には、収音された収録音をインパルス応答として測定することに適した音(インパルス入力音)が該当する。
The
マイクアレイ7は、複数(例えばM個)のマイク12が円形に配設されたマイクの一群により構成されている。マイクアレイ7は、車室内の運転席13であって、運転者の頭部位置を想定した高さに設置されている。本実施の形態では、運転者の頭部位置における評価音をマイクアレイ7で収音することによって、運転者を主体とした車室内の音響特性を測定することが可能となる。
The microphone array 7 is composed of a group of microphones in which a plurality of (for example, M)
音声入力装置8は、マイクアレイ7によって測定されたスピーカ部3の出力音をコンピュータ5に出力する役割を有している。ここで、マイクアレイ7には複数のマイク12が設置されているが、音声入力装置8において入力されるマイクアレイ7の音響信号は複数のマイク12により同時に入力される入力信号となるため、シングルチャンネルの音響信号として入力が行われることになる。
The
コンピュータ5は、車室内の音響特性を測定するために、上述した評価音を生成すると共に、マイクアレイ7により収音された収録音に基づいて原音場6の音響特性を算出する機能を有している。
The
コンピュータ5は、評価音生成部15と、インパルス応答演算部16と、インパルス応答記録部17と、制御部18とによって概略構成されている。評価音生成部15は、上述したインパルス応答を収音するための評価音を生成する機能を有している。評価音生成部15は、制御部18の制御命令に応じて評価音を生成し、制御部18を介して音声出力装置4に評価音を出力する。
The
インパルス応答演算部16は、マイクアレイ7および音声入力装置8を介して収音された収録音に基づいて評価音に対するインパルス応答を算出する。ここで算出されるインパルス応答は、音声出力装置4によって選択される評価音の出力先のスピーカFR,FL,RR,RLに応じてスピーカ毎に算出されることとなる。
The impulse
インパルス応答記録部17では、スピーカFR,FL,RR,RL毎に算出されたインパルス応答を音響特性として記録する。なお、インパルス応答記録部17は、一般的なハードディスク等であってもよく、またRAM(Random Access Memory)やフラッシュメモリ等で構成されているものであってもよい。
The impulse
制御部18は、原音場6におけるスピーカFR,FL,RR,RL毎の音響特性を求めるために必要な処理を行う役割を有しており、演算制御処理を主として行うCPU(Central Processing Unit)、原音場における音響特性を測定するためのプログラム等が記録されるROM(Read Only Memory)、ワークエリア等に使用されるRAM(Random Access Memory)等の一般的な演算処理器によって構成されている。
The
制御部18は、上述したように評価音生成部15に対して評価音を生成させると共に、生成された評価音を音声出力装置4に出力する役割を有している。また、制御部18は、音声出力装置4に対して制御命令を出力することによって、音声出力装置4が出力する評価音の出力のスピーカFR,FL,RR,RLを切り替え制御する役割を有している。さらに、制御部18は、音声入力装置8より入力される収録音に基づいてインパルス応答演算部16においてスピーカ毎のインパルス応答を算出させると共に、算出されたスピーカ毎のインパルス応答を原音場6における音響特性として、インパルス応答記録部17に記録させる役割を有している。
As described above, the
図2は、制御部18における原音場6の音響特性測定処理を示したフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing an acoustic characteristic measurement process of the
上述したように構成される原音場音響システム2において、制御部18は、評価音生成部15に対して評価音を生成させる旨の制御命令を出力する(ステップS.1)。評価音生成部15では、制御部18の制御命令に応じて評価音を生成して制御部18に出力する。
In the original sound field
次に制御部18は、音声出力装置4に選択させる評価音の出力先スピーカ(出力チャンネル)を決定する(ステップS.2)。具体的に制御部18は、評価音を前右スピーカFRに出力するか、前左スピーカFLに出力するか、後右スピーカRRに出力するか、後左スピーカRLに出力するかを決定する。そして制御部18は、音声出力装置4に対して決定された出力先スピーカ情報を出力し(ステップS.3)、音声出力装置4に対して評価音を出力する(ステップS.4)。
Next, the
音声出力装置4では、制御部18より受信した出力先スピーカ情報に従って、評価音の出力先を指定されたスピーカに設定し、評価音の出力を行う。マイクアレイ7では、指定されたスピーカより出力された出力音を複数(M個)のマイク12で収音し、収音された収録音を音声入力装置8に出力する。音声入力装置8では、マイクアレイ7より取得した収録音を制御部18へと出力する。
In the
制御部18では、音声入力装置8より収録音を取得し(ステップS.5)、取得した収録音に基づいて、インパルス応答演算部16にインパルス応答の演算処理命令を出力してインパルス応答の演算処理を行わせる(ステップS.6)。そして、インパルス応答演算部16により演算処理されたインパルス応答を、評価音が出力されたスピーカに関連づけてインパルス応答記録部17に記録させる(ステップS.7)。
The
その後、制御部18は、全てのスピーカについて評価音の出力処理を行ったか否かを判断し(ステップS.8)、まだ評価音の出力処理を行っていないスピーカが存在する場合(ステップS.8においてNoの場合)には、処理をステップS.2に移行して、まだ評価音の出力処理が行われていない出力先のスピーカを決定し(ステップS.2)、上述した処理を繰り返し実行する。
Thereafter, the
全てのスピーカについて評価音の出力処理を行った場合(ステップS.8においてYesの場合)、本実施の形態においては、前右スピーカFR、前左スピーカFL、後右スピーカRR、後左スピーカRLのそれぞれに対して評価音の出力を行った場合、制御部18は、原音場音響システム2における原音場6の音響特性測定処理を終了する。
When evaluation sound output processing is performed for all speakers (Yes in step S.8), in the present embodiment, front right speaker FR, front left speaker FL, rear right speaker RR, rear left speaker RL. When the evaluation sound is output for each of the above, the
このようにして制御部18が原音場6における音響特性を測定することによって、各スピーカFR,FL,RR,RLと各マイク12との間の音響特性をスピーカ毎に求めることが可能となる。このようにして求められた音響特性は、インパルス応答記録部17において、前右スピーカFRの音響特性、前左スピーカFLの音響特性、後右スピーカRRの音響特性、後右スピーカRLの音響特性の4種類の音響特性として記録されることとなる。
In this way, the
[再現音場における音響特性の測定]
次に、再現音場における音響特性を測定するための再現音場音響システムについて説明する。本実施の形態では、実験室を再現音場の一例として用いている。このように実験室を再現音場として用いることによって、上述した車室内(原音場6)の音響環境を実験室内で忠実に再現することができる。このため、異なる車両の音響特性を上述した原音場音響システム2において測定することにより、1つの実験室(再現音場)であらゆる車両の音響環境を再現することが可能となる。
[Measurement of acoustic characteristics in reproduced sound field]
Next, a reproduced sound field acoustic system for measuring acoustic characteristics in a reproduced sound field will be described. In this embodiment, a laboratory is used as an example of a reproduced sound field. As described above, by using the laboratory as a reproduction sound field, the acoustic environment of the vehicle interior (original sound field 6) described above can be faithfully reproduced in the experiment room. For this reason, by measuring the acoustic characteristics of different vehicles in the above-described original sound field
図3に示すように、再現音場音響システム20は、実験室(再現音場)21に設置されたスピーカ部22と、スピーカ部22に対して音声出力を行う音声出力装置4と、音声出力装置4に対して評価音を出力するコンピュータ5と、原音場6に設置されるマイクアレイ7と、マイクアレイ7により収音された収録音の入力を行う音声入力装置8とによって概略構成されている。
As shown in FIG. 3, the reproduced sound field
ここで、再現音場音響システム20に用いられる音声出力装置4と、コンピュータ5と、マイクアレイ7と、音声入力装置8とは、上述した原音場音響システム2において用いられる音声出力装置4と、コンピュータ5と、マイクアレイ7と、音声入力装置8と同一の構成であって同一の機能を備えるものであるため、その詳細な説明は省略する。また、コンピュータ5を概略構成する評価音生成部15と、インパルス応答演算部16と、インパルス応答記録部17と、制御部18も、上述した原音場音響システム2のコンピュータ5を概略構成する評価音生成部15と、インパルス応答演算部16と、インパルス応答記録部17と、制御部18と同一の構成であって同一の機能を備えるものであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the
スピーカ部22は、図3に示すように、マイクアレイ7を中心として等距離を保つようにして円形に配設された複数(本実施の形態ではN個)のスピーカ23によって構成されている。このスピーカ23は、音声出力装置4より出力された評価音を出力することが可能となっている。
As shown in FIG. 3, the
一方で、音声出力装置4は、上述した原音場音響システム2の音声出力装置4と同様に、評価音の出力先をコンピュータ5の制御命令に従って各スピーカ23へと個別に出力することが可能となっている。
On the other hand, the
図4は、制御部18における再現音場21の音響特性測定処理を示したフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an acoustic characteristic measurement process of the reproduced
上述したようにして構成される再現音場音響システム20において、制御部18は、評価音生成部15に対して評価音を生成させる旨の制御命令を出力する(ステップS.11)。評価音生成部15では、制御部18の制御命令に応じて評価音を生成して制御部18に出力する。
In the reproduced sound field
次に制御部18は、音声出力装置4において選択される評価音の出力先スピーカ(出力チャンネル)を決定する(ステップS.12)。具体的に制御部18は、評価音を前述のN個のスピーカ23のいずれに出力するのかを決定する。そして制御部18は、音声出力装置4に対して決定された出力先スピーカ情報を出力し(ステップS.13)、音声出力装置4に対して評価音を出力する(ステップS.14)。
Next, the
音声出力装置4では、制御部18より受信した出力先スピーカ情報に従って、評価音の出力先を指定されたスピーカ23に設定し、評価音の出力を行う。マイクアレイ7では、指定されたスピーカ23より出力された出力音を複数(M個)のマイク12で収音し、収音された収録音を音声入力装置8に出力する。音声入力装置8では、マイクアレイ7より取得した収録音を制御部18へと出力する。
In the
制御部18では、音声入力装置8より収録音を取得し(ステップS.15)、取得した収録音に基づいて、インパルス応答演算部16にインパルス応答の演算処理命令を出力してインパルス応答の演算処理を行わせる(ステップS.16)。そして、インパルス応答演算部16により演算処理されたインパルス応答を、評価音が出力されたスピーカ23に関連づけてインパルス応答記録部17に記録させる(ステップS.17)。
The
その後、制御部18は、全てのスピーカ23について評価音の出力処理を行ったか否かを判断し(ステップS.18)、まだ評価音の出力処理を行っていないスピーカ23が存在する場合(ステップS.18においてNoの場合)には、処理をステップS.12に移行して、まだ評価音の出力処理が行われていない出力先のスピーカ23を決定し(ステップS.12)、上述した処理を繰り返し実行する。
Thereafter, the
全てのスピーカ23について評価音の出力処理を行った場合(ステップS.18においてYesの場合)、つまり、N個のスピーカ23のそれぞれに対して評価音の出力を行うことによって、スピーカ23毎にインパルス応答の演算処理を行った場合、制御部18は、再現音場音響システム20における再現音場21の音響特性測定処理を終了する。
When the evaluation sound output processing is performed for all the speakers 23 (Yes in step S.18), that is, by outputting the evaluation sound to each of the
なお、再現音場音響システム20において測定される音響特性は、スピーカ部22のN個の各スピーカ23とマイクアレイ7のM個のマイク12との間における多数のインパルス応答に基づいて求められており、この全てのインパルス応答に基づいて求められる音響特性Ai-jが、インパルス応答記録部17に記録される。
The acoustic characteristics measured in the reproduced sound field
[音場再現フィルタの算出]
次に、原音場音響システム2において算出された音響特性と、再現音場音響システム20において算出された音響特性とに基づいて、再現音場21において原音場6の音響環境を実現するための音場再現フィルタを算出する処理について説明する。
[Calculation of sound field reproduction filter]
Next, a sound for realizing the acoustic environment of the
図5は、音場再現フィルタを算出するためのフィルタ算出装置30を示したブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a
フィルタ算出装置30は、フィルタ算出処理部(音響再現情報算出手段)31と、原音場特性記録部(原音場特性記録手段)32と、再現音場特性記録部(再現音場特性記録手段)33と、フィルタ情報記録部34とにより概略構成されている。
The
原音場特性記録部32には、原音場6において測定された音響特性が記録されており、インパルス応答記録部17と同様に、ハードディスクや、RAM(Random Access Memory)や、フラッシュメモリ等の一般的な記録装置によって構成されている。また、同様に、再現音場特性記録部33には、再現音場21において測定された音響特性が記録されており、ハードディスク等の一般的な記録装置によって構成されている。
The original sound field
フィルタ情報記録部34は、フィルタ算出処理部31によって算出された音場再現フィルタが記録される記録媒体である。フィルタ情報記録部34も、原音場特性記録部32や再現音場特性記録部33と同様に、一般的な記録装置によって構成されている。
The filter
フィルタ算出処理部31は、原音場特性記録部32に記録される音響特性と、再現音場特性記録部33に記録される音響特性とに基づいて、音場再現フィルタを算出する処理を行う。なお、フィルタ算出処理部31は、演算制御処理を主として行うCPU(Central Processing Unit)、原音場6における音響特性を測定するためのプログラム等が記録されるROM(Read Only Memory)、ワークエリア等に使用されるRAM(Random Access Memory)等の一般的な演算処理器によって構成されている。
The filter
フィルタ算出処理部31は、以下の行列式(式1)を解くことによって音場再現フィルタQjを算出する。
ここで、行列Aの要素Ai-jは、再現音場におけるスピーカjとマイクiとの間の音響特性を示しており、行列Qjは、求める音場再現フィルタを示しており、行列Diは原音場の音響特性を示している。 Here, the element A ij of the matrix A indicates the acoustic characteristics between the speaker j and the microphone i in the reproduced sound field, the matrix Q j indicates the desired sound field reproduction filter, and the matrix D i is It shows the acoustic characteristics of the original sound field.
また、iはマイクアレイ7に設置されるマイク12の数を示しており、本実施の形態におけるマイクアレイ7にはM個のマイク12が設置されているので、
i=1,2,・・・・,Mとなる。
In addition, i indicates the number of
i = 1, 2,..., M.
さらに、jは再現音場におけるスピーカ数を示しており、本実施の形態における再現音場のスピーカ部22にはN個のスピーカ23が設置されているので、
j=1,2,・・・,Nとなる。
Furthermore, j indicates the number of speakers in the reproduced sound field, and
j = 1, 2,..., N.
フィルタ算出処理部31は、図6に示すフローチャートに従って、上述した式1に基づいてスピーカ部3の各スピーカFR,FL,RR,RLに対応する音場再現フィルタQj(Q1〜QN)を求める(ステップS.21)。
このとき、フィルタ算出処理部31は、再現音場21の音響特性Ai-jに基づいて、
(1)原音場6の音響特性Di(FR)に対する音場再現フィルタQj(FR)と、
(2)原音場6の音響特性Di(FL)に対する音場再現フィルタQj(FL)と、
(3)原音場6の音響特性Di(RR)に対する音場再現フィルタQj(RR)と、
(4)原音場6の音響特性Di(RL)に対する音場再現フィルタQj(RL)と
を算出する(ステップS.21)。
The filter
At this time, the filter
(1) a sound field reproduction filter Q j (FR) with respect to the acoustic characteristic D i (FR) of the
(2) a sound field reproduction filter Q j (FL) for the acoustic characteristic D i (FL) of the
(3) a sound field reproduction filter Q j (RR) with respect to the acoustic characteristic D i (RR) of the
(4) A sound field reproduction filter Q j (RL) for the acoustic characteristic D i (RL) of the
そして、フィルタ算出処理部31は、算出された音場再現フィルタQj(FR),Qj(FL),Qj(RR),Qj(RL)をフィルタ情報記録部34に記録させ(ステップS.22)、音場再現フィルタの算出処理を終了する。なお、図6に示すフローチャートでは、便宜上、1つの音響特性Diに対する1つの音場再現フィルタQjの算出処理しか示していないが、上述したように、原音場6の各音響特性(上述した(1)〜(4)の音響特性Di(FR)、音響特性Di(FL)、音響特性Di(RR)、音響特性Di(RL))に対する各音場再現フィルタ(上述した(1)〜(4)の音場再現フィルタQj(FR)、音場再現フィルタQj(FL)、音場再現フィルタQj(RR)、音場再現フィルタQj(RL))をそれぞれ算出して、フィルタ情報記録部34に記録させる。
The filter
[再現音場における原音場の音響環境再現処理]
次に、再現音場である実験室において原音場である車室内の音響環境を再現する処理について説明する。再現音場における原音場の音響環境の再現は、音場再現システムによって実現される。
[Sound environment reproduction processing of original sound field in reproduced sound field]
Next, a description will be given of a process for reproducing the acoustic environment in the passenger compartment that is the original sound field in the laboratory that is the reproduced sound field. The reproduction of the acoustic environment of the original sound field in the reproduced sound field is realized by a sound field reproduction system.
図7は、音場再現システム1の概略構成を示したブロック図である。音場再現システム1は、図7に示すように、再現音場21である実験室内に設置されたスピーカ部(第1出力手段)22と、スピーカ部22に対して音声出力を行う音声出力装置4と、音声出力装置4に対して評価音を出力するコンピュータ(音響処理手段)40と、マルチチャンネルの音響信号を出力することが可能なオーディオ機器(音響再生手段)41と、オーディオ機器41によって再生される音響信号をコンピュータ40に出力する音声入力装置8とによって概略構成されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of the sound
ここで、音場再現システム1に用いられる音声出力装置4と、音声入力装置8と、スピーカ部22とは、再現音場音響システム20において用いられる音声出力装置4と、音声入力装置8と、スピーカ部22と同一の構成であって同一の機能を備えるものであるため、その詳細な説明は省略する。
Here, the
オーディオ機器41は、CD(Compact Disc)、DVD、MD(MiniDisc)等の記録媒体に記録される音楽情報を読み出して音響信号として出力する装置である。オーディオ機器41では、マルチチャンネルの音響信号を出力することが可能となっており、例えば、DVDに記録される5.1チャンネルの音響信号のようなマルチチャンネルの音声を再生させることが可能である。本実施の形態では、例えば記録媒体に記録された4チャンネルの音響信号を出力する場合について説明する。
The
ここで出力される音響信号は、原音場6に設置されたスピーカ部3の各スピーカFR,FL,RR,RLに対応する音響信号とし、各チャンネルは、聴取者の前右側より発せられる音を主として含む音響信号S(FR)と、聴取者の前左側より発せられる音を主として含む音響信号S(FL)と、聴取者の後右側より発せられる音を主として含む音響信号S(RR)と、聴取者の後左側より発せられる音を主として含む音響信号S(RL)とによって構成されるものとする。
The acoustic signal output here is an acoustic signal corresponding to each speaker FR, FL, RR, RL of the speaker unit 3 installed in the
コンピュータ40は、オーディオ機器41によって再生されるマルチチャンネルの音響信号を音声入力装置8を介して取得し、取得した音響信号に音響処理を施すことによって、再現音場21において出力される音響信号を、原音場6において出力される音響信号と同一の音響特性を備えるように処理する役割を有している。
The
コンピュータ40は、制御部(音響制御手段)42と、畳み込み演算処理部(音響制御手段)43と、音場再現フィルタ記録部(音響再現情報記録手段)44とによって概略構成されている。音場再現フィルタ記録部44には、上述したフィルタ算出装置30によって算出された音場再現フィルタが記録されている。音場再現フィルタ記録部44は、一般的な記録装置によって構成されている。
The
畳み込み演算処理部43は、制御部42の制御命令に応じて、音声入力装置8によって入力されたマルチチャンネルの音響信号に対し、音場再現フィルタ記録部44に記録される音場再現フィルタを用いて畳み込み演算処理を行い、スピーカ部22のN個のスピーカ23より出力される音響信号に音響処理を施す。具体的には、図8に示すように、オーディオ機器41から入力された4チャンネルのマルチチャンネル音源(音響信号S(FR)、音響信号S(FL)、音響信号S(RR)、音響信号S(RL))は、畳み込み演算処理部43によって、各チャンネル毎にそのチャンネルに対応する音場再現フィルタ(音場再現フィルタQj(FR)、音場再現フィルタQj(FL)、音場再現フィルタQj(RR)、音場再現フィルタQj(RL)のいずれか)を用いた畳み込み演算処理46〜49がなされる。
The convolution
畳み込み演算された各チャンネルの音響信号は、それぞれの音場再現フィルタによって畳み込み演算された同一チャンネルの音響出力毎に加算機K1〜加算機KNで加算されて再現音場のスピーカ数に対応するN個のチャンネル成分とする音響信号に音響処理される。そして、畳み込み演算処理部43によって、N個のマルチチャンネル成分を備えた音響信号は、制御部42より音声出力装置4へと出力され、音声出力装置4によって、各チャンネルに対応するスピーカ23より音響信号が出力されるようにして、各スピーカ23より出力される。
The acoustic signals of each channel subjected to the convolution operation are added by the adder K1 to the adder KN for each sound output of the same channel subjected to the convolution operation by the respective sound field reproduction filters, and N corresponding to the number of speakers in the reproduction sound field. Acoustic processing is performed on an acoustic signal as individual channel components. Then, the convolution
このように、本実施の形態に係る音場再現システム1では、畳み込み演算処理部43が、オーディオ機器41により音声入力装置8を介して入力されたマルチチャンネルの音響信号に対して、各チャンネルに対応する音場再現フィルタQj(FR),Qj(FL),Qj(RR),Qj(RL)を用いて、チャンネル毎に音響処理を施すことができる。このため、マルチチャンネルの音響信号がオーディオ機器41によって再生される場合であっても、各チャンネルに対応する音響処理を、音場再現フィルタQj(FR),Qj(FL),Qj(RR),Qj(RL)を用いて施すことが可能となり、マルチチャンネルの音響信号を再生することが可能な原音場6の音響特性を、再現音場21においてマルチチャンネルの音響信号を用いて再現することが可能となる。
As described above, in the sound
このように、マルチチャンネルの音響信号に対応する音響処理を再現音場21において行うことができるので、チャンネル毎に独立した音源調整処理を行うことが可能となり、オーディオ機器においてチャンネル毎に音響効果やゲイン・ディレイ処理を施した場合であっても、その音響効果等を効果的かつ忠実に再現音場21に反映させることが可能となる。
As described above, since the sound processing corresponding to the multi-channel sound signal can be performed in the
また、本実施の形態に係る音場再現システム1では、図8に示すように、各チャンネルの出力音に対して対応する音場再現フィルタの畳み込み演算を行った後に、各チャンネルの音響信号を加算することによってスピーカ部22のスピーカ(N個のスピーカ)23より音響信号を出力させる構成であるため、加算させるチャンネルを選択・制御等することによって、特定のチャンネルの音響信号を強調・弱調等することが可能となる。また、加算するチャンネルの組み合わせ等を任意に選択することによって、様々な音場を再現することが可能となる。
Further, in the sound
以上、本発明に係る音場再現システムについて、図面を用いて詳細に説明したが、本発明に係る音場再現システムは上述した実施の形態に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 While the sound field reproduction system according to the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the sound field reproduction system according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば、上述した実施の形態では、フィルタ算出装置30で音場再現フィルタを算出した後に、算出した音場再現フィルタを音場再現フィルタ記録部44に記録させて畳み込み演算処理部43で畳み込み演算を行う構成であったが、音場再現フィルタの算出を音場再現システム1において行う構成であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, after the sound field reproduction filter is calculated by the
図9は、フィルタ算出装置30におけるフィルタ算出処理部31の機能を、コンピュータ55の制御部56で処理させることにより、音場再現フィルタの算出処理を行うことが可能な音場再現システム57を示したブロック図である。
FIG. 9 shows a sound
図9に示す音場再現システム57では、実施の形態において説明した音場再現システム1(図7参照)に比べて、コンピュータ55内に、原音場特性記録部32と、再現音場特性記録部33とが設けられている点で相違する。
In the sound
音場再現システム57では、制御部56が、原音場特性記録部32に記録される音響特性と、再現音場特性記録部33に記録される音響特性とに基づいて、音場再現フィルタを算出する処理を行い、算出された音場再現フィルタを音場再現フィルタ記録部44に記録する。そして、制御部56は、畳み込み演算処理部43に対して、音場再現フィルタ記録部44に記録される音場再現フィルタを用いて、入力されたマルチチャンネルの音響信号に対する畳み込み演算処理を行わせて、スピーカ部22のN個のスピーカ23より出力される音響信号に音響処理を施す。
In the sound
このように、音場再現システム57において、音場再現フィルタの算出処理を行わせることによって、フィルタ算出装置30を別途設ける必要が無くなるので、システム構成の簡略化を図ることが可能となる。また、音場再現システム57において音場再現フィルタの算出処理を行わせることによって、処理の円滑化と迅速化を図ることが可能となる。
As described above, in the sound
1、57 …音場再現システム
2 …原音場音響システム
3 …(原音場の)スピーカ部(第2出力手段)
4 …音声出力装置
5、40、55 …コンピュータ(音響処理手段)
6 …原音場
7 …マイクアレイ(収音手段)
8 …音声入力装置
10 …車両
12 …(マイクアレイの)マイク
13 …運転席
15 …評価音生成部
16 …インパルス応答演算部
17 …インパルス応答記録部
18、42、56 …制御部(音響制御手段)
20 …再現音場音響システム
21 …再現音場
22 …(再現音場の)スピーカ部(第1出力手段)
23 …スピーカ
30 …フィルタ算出装置
31 …フィルタ算出処理部(音響再現情報算出手段)
32 …原音場特性記録部(原音場特性記録手段)
33 …再現音場特性記録部(再現音場特性記録手段)
34 …フィルタ情報記録部
41 …オーディオ機器(音響再生手段)
43 …畳み込み演算処理部(音響制御手段)
44 …音場再現フィルタ記録部(音響再現情報記録手段)
46〜49 …畳み込み演算処理
Ai-j …(再現音場の)音響特性
Dj …(原音場の)音響特性
FL …前左スピーカ
FR …前右スピーカ
K1〜KN …加算機
Qj …音場再現フィルタ
RL …後左スピーカ
RR …後右スピーカ
S(FR)、S(FL)、S(RR)、S(RL) …音響信号
1, 57 ... Sound
4 ...
6 ... Original sound field 7 ... Microphone array (sound collecting means)
DESCRIPTION OF
20 ... Reproduced sound field
23 ...
32 ... Original sound field characteristic recording section (original sound field characteristic recording means)
33. Reproduced sound field characteristic recording unit (reproduced sound field characteristic recording means)
34 ... Filter
43 ... Convolution calculation processing part (acoustic control means)
44 ... Sound field reproduction filter recording unit (acoustic reproduction information recording means)
46 to 49 ... convolution calculation processing A ij ... acoustic characteristics D j (for reproduced sound field) acoustic characteristics FL (for original sound field) front left speaker FR ... front right speakers K1 to KN ... adder Q j ... sound field reproduction Filter RL ... Rear left speaker RR ... Rear right speaker S (FR), S (FL), S (RR), S (RL) ... Acoustic signal
Claims (4)
前記音響再生手段によって再生された音響信号を前記マルチチャンネルの音響情報に応じて複数のスピーカより出力することが可能な第1出力手段と、
前記音響再生手段によって再生された音響信号に音響処理を施して前記第1出力手段より出力させる音響処理手段と
を備え、
前記音響処理手段は、
前記第1出力手段が設置された再現音場における前記第1出力手段の前記スピーカ毎の音響特性と複数のスピーカを有する第2出力手段が設置された原音場における当該スピーカ毎の音響特性とに基づいて、前記再現音場において原音場の音響特性を再現させることが可能な音場再現フィルタを、前記第2出力手段のスピーカ毎に記録する音響再現情報記録手段と、
前記音響再生手段によって再生されたマルチチャンネルの音響信号に対して、当該音響信号のチャンネルに対応するスピーカの音場再現フィルタを畳み込み演算し、畳み込み演算された音響信号をスピーカ成分毎に加算演算して、前記第1出力手段の各スピーカへと音響信号のチャンネルに応じて出力する音響制御手段と
を有することを特徴とする音場再現システム。 Sound reproducing means capable of reproducing sound signals having multi-channel sound information;
First output means capable of outputting the sound signal reproduced by the sound reproduction means from a plurality of speakers according to the multi-channel sound information;
Sound processing means for performing sound processing on the sound signal reproduced by the sound reproduction means and outputting from the first output means; and
The acoustic processing means includes
The acoustic characteristics for each speaker of the first output means in the reproduced sound field where the first output means is installed and the acoustic characteristics for each speaker in the original sound field where the second output means having a plurality of speakers are installed An acoustic reproduction information recording means for recording, for each speaker of the second output means, a sound field reproduction filter capable of reproducing the acoustic characteristics of the original sound field in the reproduced sound field,
The sound field reproduction filter of the speaker corresponding to the channel of the sound signal is convolved with the multi-channel sound signal reproduced by the sound reproducing means, and the sound signal subjected to the convolution operation is added for each speaker component. And a sound control means for outputting to each speaker of the first output means according to a channel of the sound signal.
を特徴とする請求項1に記載の音場再現システム。 The acoustic characteristics for each speaker of the first output means in the reproduction sound field are obtained by collecting the evaluation sound output for each speaker by the first output means for each speaker by the sound collection means installed in the reproduction sound field. The sound field reproduction system according to claim 1, wherein the sound field reproduction system is calculated based on the recorded sound.
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の音場再現システム。 The acoustic characteristics for each speaker of the second output means in the original sound field are obtained by collecting the evaluation sound output for each speaker in the second output means for each speaker by the sound collecting means installed in the original sound field. The sound field reproduction system according to claim 1, wherein the sound field reproduction system is calculated based on recorded sound.
前記原音場における前記第2出力手段の前記スピーカ毎の音響特性を記録する原音場特性記録手段と、
前記再現音場における前記第1出力手段の前記スピーカ毎の音響特性を記録する再現音場特性記録手段と、
前記原音場特性記録手段に記録される前記再現音場の音響特性と、前記再現音場特性記録手段に記録される前記原音場の音響特性とに基づいて、前記音場再現フィルタを算出する音響再現情報算出手段と
を有することを特徴とする音場再現システム。 The acoustic processing means includes
Original sound field characteristic recording means for recording acoustic characteristics of each of the speakers of the second output means in the original sound field;
Reproduced sound field characteristic recording means for recording acoustic characteristics of each speaker of the first output means in the reproduced sound field;
The sound for calculating the sound field reproduction filter based on the acoustic characteristics of the reproduced sound field recorded in the original sound field characteristic recording means and the acoustic characteristics of the original sound field recorded in the reproduced sound field characteristic recording means. A sound field reproduction system comprising: reproduction information calculation means.
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JP2017055431A (en) * | 2011-06-16 | 2017-03-16 | オーレーズ、ジャン−リュックHAURAIS, Jean−Luc | Method for processing audio signal for improved restitution |
JP2017514360A (en) * | 2014-04-07 | 2017-06-01 | ハーマン ベッカー オートモーティブ システムズ ゲーエムベーハー | Sonic wave field generation |
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