JP2009094561A - 音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】体感音響装置によってユーザに与える不快感を軽減し、臨場感と迫力に富んだ体感音響を提供することができる音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法を提供する。
【解決手段】音響再生システムのヘッドユニットに設けられたＤＳＰ２００は、音声信号からアタック部を検出し、アタック部以外の部分で低いレベルとなる体感音響用制御信号と、アタック部において低いレベルとなるスピーカ音声用制御信号とを生成するアタック部検出器２３０と、音声信号に体感音響用制御信号を乗算した信号を体感音響装置の駆動信号として出力する乗算器２４１と、音声信号にスピーカ音声用制御信号を乗算した信号をラウドスピーカの駆動信号として出力する乗算器２４２とを有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、音声信号に基づき体感音響装置を用いて音響を再生する音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法に係り、特に、車載用の体感音響装置に好適な音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法に関する。

ヘッドユニットとラウドスピーカから成る従来の音響再生システムに、補助的な音響設備を付加することは、従来から行われている。

例えば、乗用車の車内で音楽を再生する場合、通常、走行中は高音部分に比べて低音部分が聞き取りにくい。このことから、図７に示すように、車載用の音響再生システム１０では、ヘッドユニット２０および通常のラウドスピーカ３０に加えて、サブウーハと呼ばれる低音再生用のラウドスピーカ４０を補助的に設けることが広く行われている。

また、車載用の補助的な音響設備の他の例として、音の響きを振動によって体感することができる体感音響装置が注目されている（例えば特許文献１および特許文献２参照）。

体感音響装置では、座席シートに振動トランスデューサを組み込み、この振動トランスデューサに、音声信号を駆動信号として入力する。振動トランスデューサは音声信号に応じて振動を発生し、この振動は座席シートを介してユーザの体に伝達する。これにより、本来は耳で知覚される音響を体感することができるので、車両内での音楽再生における音響効果を高めることができる。また、上記したサブウーハに追加して体感音響装置を設けることにより、臨場感と迫力に富んだ音響環境を車両の室内に実現することができる。
特表平１１−５１３２１０号公報 特表２００１−５１８０３５号公報

ところで、例えば音楽の場合、断続的に音が存在するのが通常である。したがって、音楽の音声信号を駆動信号とする場合、体感音響装置は、ほぼ断続的に振動を発生することになる。

しかしながら、断続的な振動は、ユーザに不快感を与えることが知られている。一方で、不快感とならない程度に駆動信号のレベルを低下させると、音響を体感しにくくなり、補助的な音響設備として体感音響装置を採用した効果が半減してしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、体感音響装置によってユーザに与える不快感を軽減し、臨場感と迫力に富んだ体感音響を提供することができる音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法を提供することを目的とする。

本発明の音響再生装置は、再生対象となる音声信号のアタック部を検出するアタック部検出手段と、前記音声信号のうち、前記アタック部を体感音響装置で再生させる体感音響再生制御手段とを有する構成を採る。

本発明の音響再生システムは、再生対象となる音声信号のアタック部を検出するアタック部検出手段と、前記アタック部において第１のレベルとなり、前記アタック部以外の部分において前記第１のレベルよりも低いレベルとなる体感音響用制御信号を生成する体感音響用制御信号生成手段と、前記音声信号に前記体感音響用制御信号を乗算する体感音響用乗算手段と、前記アタック部以外の部分において第３のレベルとなり、前記アタック部において前記第３のレベルよりも低いレベルとなるスピーカ音声用制御信号を生成するスピーカ音声用制御信号生成手段と、前記音声信号に前記スピーカ音声用制御信号を乗算するスピーカ音声用乗算手段と、を有する音響再生装置と、前記体感音響用乗算手段の出力信号に応じた振動を発生する体感音響装置と、前記スピーカ音声用乗算手段の出力信号に応じた音声を出力するラウドスピーカとを具備する構成を採る。

本発明の音響再生方法は、再生対象となる音声信号のアタック部を検出するアタック部検出ステップと、前記音声信号のうち、前記アタック部を体感音響装置で再生させ、前記アタック部以外の部分をラウドスピーカで再生させる音響再生制御ステップとを有するようにした。

本発明によれば、音声信号のうち、体感音響装置によってアタック部を再生させる。これにより、アタック部における体感音響の効果を得ることと、振動の持続による不快感を軽減することとをバランス良く両立させることができ、ユーザに対してより臨場感と迫力に富んだ体感音響を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る音響再生システムの構成を示すシステム構成図である。図１（Ａ）は、音響再生システムを上方から見た概略図であり、図１（Ｂ）は、音響再生システムを側方から見た概略図である。本実施の形態は、本発明を、乗用車の車載用オーディオシステムに適用した例である。

図１において、音響再生システム１００は、本発明の音響再生装置を含むヘッドユニット２００と、フルレンジスピーカ３００−１〜３００−４と、サブウーハ４００と、例えばエキサイタ等の振動トランスデューサ５００とを有する。これらの装置は、車両６００に搭載されている。

具体的には、ヘッドユニット２００はダッシュボード付近に設置され、フルレンジスピーカ３００−１、３００−２、３００−３、３００−４はそれぞれ左前ドア、右前ドア、左後ドア、右後ドアに設置され、サブウーハ４００は室内後方に設置されている。また、振動トランスデューサ５００は、各座席シートの内部に取り付けられており、各座席シートと共に体感音響装置を構成する。フルレンジスピーカ３００−１〜３００−４、サブウーハ４００、および振動トランスデューサ５００（以下適宜「音声出力機器」と総称する）は、それぞれヘッドユニット２００に接続されている。

ヘッドユニット２００は、例えば、５.１チャンネルに対応したオーディオヘッドユニットであり、ラジオ放送やＣＤ（compact disc）などから音声信号を取得し、取得した音声信号に対してディジタル信号処理および増幅処理を行い、各音声出力機器に個別に出力する。このとき、ヘッドユニット２００は、音声信号の信号レベルが急激に高くなる部分、つまり、音声信号において直前の振幅に比べて直後の振幅が非常に大きい部分（以下「アタック部」という）を検出する。ここで、「信号レベル」とは、基となる音そのものが固有に有するソース信号の振幅を示す数値である。そして、ヘッドユニット２００は、振動トランスデューサ５００への出力信号についてはアタック部以外の部分を減衰させ、サブウーハ４００への出力信号についてはアタック部を減衰させる信号処理を行う。

フルレンジスピーカ３００−１〜３００−４は、高音域から低音域まで出力可能なラウドスピーカであり、ヘッドユニット２００からの入力信号に応じて音声を出力する。

サブウーハ４００は、低音域を高効率かつ高音質で出力可能なラウドスピーカであり、ヘッドユニット２００からの入力信号に応じて音声を出力する。

振動トランスデューサ５００は、電気信号を振動エネルギーに変換し、ヘッドユニット２００からの入力信号に応じて座席シートに直接体感し得る振動を与える。

このような音響再生システム１００では、車両６００の座席シートに座っているユーザは、フルレンジスピーカ３００−１〜３００−４から出力される通常の音声と、サブウーハ４００から出力される空気振動を主とする音声とに加え、座席シートから伝達される直接振動とが補助的に追加された音響を得ることができる。

また、本実施の形態の音響再生システム１００の体感音響装置では、アタック部で高出力となるメリハリを付けた振動出力となるため、ユーザに対し、従来のような振動の持続による不快感を軽減し、より臨場感と迫力に富んだ体感音響を与えることが可能となる。

更に、サブウーハ４００のように、低音域に特化したラウドスピーカでは、アタック部の音声出力に耳障りな歪みが発生することがあるが、このような歪みの発生を低減することも可能となる。

特に若いユーザの間では、ビートの強い音楽が好まれる傾向があり、このような音楽では、例えば、個々のビート部分のうち信号レベルが急激に上がる部分がアタック部に相当する。したがって、アタック部の振動を強調することによって、音楽のリズム感や躍動感を強調することができる。

以下、左ドアのフルレンジスピーカ３００−１、３００−３の入力信号を生成する系統、右ドアのフルレンジスピーカ３００−２、３００−４の入力信号を生成する系統、サブウーハ４００の入力信号を生成する系統、振動トランスデューサ５００の入力信号を生成する系統を、順に「左スピーカ系統」、「右スピーカ系統」、「サブウーハ系統」、「振動トランスデューサ系統」という。

次に、本発明の音響再生装置を含むヘッドユニット２００の構成について説明する。

図２は、ヘッドユニット２００の構成を示すブロック図である。ここでは、説明の便宜のため、各音声出力機器を併せて図示する。

図２において、ヘッドユニット２００は、音声信号再生部２１０、ＤＳＰ（digital signal processor）２２０、およびパワーアンプ２５０を有する。

音声信号再生部２１０は、図示しないが、ラジオチューナやＣＤプレーヤを有し、ラジオ放送波やＣＤから、左チャンネル用の音声信号（以下「信号Ｌｃｈ」という）および右チャンネル用の音声信号（以下「信号Ｒｃｈ」という）を抽出する。抽出された信号Ｌｃｈ、Ｒｃｈは、ＤＳＰ２２０に出力される。

ＤＳＰ２２０は、音声信号再生部２１０で抽出された信号Ｌｃｈ、Ｒｃｈから、フルレンジスピーカ３００−１、３００−２、３００−３、３００−４のための音声信号（以下順に「信号Ｆｒｏｎｔ＿Ｌｃｈ」、「信号Ｆｒｏｎｔ＿Ｒｃｈ」、「信号Ｒｅａｒ＿Ｌｃｈ」、「信号Ｒｅａｒ＿Ｒｃｈ」という）と、サブウーハ４００のための音声信号（以下「信号ＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈ」という）と、振動トランスデューサ５００のための音声信号（以下「信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈ」という）とを生成する。このとき、ＤＳＰ２２０は、音声信号からアタック部を検出し、信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈについてはアタック部以外の部分を減衰させ、信号ＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈについては逆にアタック部を減衰させる。生成された信号Ｆｒｏｎｔ＿Ｌｃｈ、Ｆｒｏｎｔ＿Ｒｃｈ、Ｒｅａｒ＿Ｌｃｈ、Ｒｅａｒ＿Ｒｃｈ、ＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈ、ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈ（以下適宜「チャンネル別信号」という）は、パワーアンプ２５０に出力される。

パワーアンプ２５０は、ＤＳＰ２２０で生成されたチャンネル別信号のそれぞれに対して、増幅処理を行う。パワーアンプ２５０で増幅された各チャンネル別信号は、対応する音声出力機器にそれぞれ出力される。

ヘッドユニット２００は、図示しないが、ＣＰＵ（central processing unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）などの記憶媒体、およびＲＡＭ（random access memory）などの作業用メモリを有する。ＣＰＵが制御プログラムを実行することで、上記した各部の機能は実現される。

次に、ＤＳＰ２２０の構成について説明する。

図３は、ＤＳＰ２２０の構成を示すブロック図である。

図３において、ＤＳＰ２２０は、左スピーカ系統のハイパスフィルタ（ＨＰＦ：high pass filter）２２１、右スピーカ系統のハイパスフィルタ２２２、加算器２２３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ：low pass filter）２２４、アタック部検出器２３０、振動トランスデューサ系統の乗算器２４１、およびサブウーハ系統の乗算器２４２を有する。なお、図３に示す各部と図２の音声信号再生部２１０との間には、アナログ−ディジタル変換器（図示せず）が配置されており、信号Ｌｃｈ、Ｒｃｈはそれぞれディジタル変換される。また、図３に示す各部と図２のパワーアンプ２５０との間には、ディジタル−アナログ変換器（図示せず）が配置されており、信号Ｆｒｏｎｔ＿Ｌｃｈ、Ｆｒｏｎｔ＿Ｒｃｈ、Ｒｅａｒ＿Ｌｃｈ、Ｒｅａｒ＿Ｒｃｈ、ＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈ、ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈはそれぞれアナログ変換される。

ハイパスフィルタ２２１は、信号Ｌｃｈの高周波成分を取り出し、取り出した信号を信号Ｆｒｏｎｔ＿Ｌｃｈ、Ｒｅａｒ＿Ｌｃｈとして出力する。

ハイパスフィルタ２２２は、信号Ｒｃｈの高周波成分を取り出し、取り出した信号を信号Ｆｒｏｎｔ＿Ｒｃｈ、Ｒｅａｒ＿Ｒｃｈとして出力する。

加算器２２３は、信号Ｌｃｈ、Ｒｃｈを加算し、得られた信号をローパスフィルタ２２４に出力する。

ローパスフィルタ２２４は、加算器２２３の出力信号の低周波成分を取り出し、取り出した信号を、アタック部検出器２３０、振動トランスデューサ系統の乗算器２４１、およびサブウーハ系統の乗算器２４２に出力する。ローパスフィルタ２２４は、ハイパスフィルタ２２１、２２２との間で、減衰域がクロスオーバするフィルタ特性を有する。

アタック部検出器２３０は、ローパスフィルタ２２４の出力信号からアタック部を検出し、アタック部以外の部分において低い信号レベルとなる振動トランスデューサ用制御信号と、逆にアタック部において低い信号レベルとなるサブウーハ用制御信号とを生成する。生成された振動トランスデューサ用制御信号およびサブウーハ用制御信号は、それぞれ振動トランスデューサ系統の乗算器２４１、サブウーハ系統の乗算器２４２に出力される。

乗算器２４１は、ローパスフィルタ２２４の出力信号とアタック部検出器２３０から出力される振動トランスデューサ用制御信号とを乗算し、得られた信号を、信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈとして出力する。すなわち、振動トランスデューサ用制御信号は、ローパスフィルタ２２４の出力信号に対する乗算係数としての役割を持つ。

乗算器２４２、ローパスフィルタ２２４の出力信号とアタック部検出器２３０から出力されるサブウーハ用制御信号とを乗算し、得られた信号を、信号ＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈとして出力する。すなわち、サブウーハ用制御信号は、ローパスフィルタ２２４の出力信号に対する乗算係数としての役割を持つ。

次に、アタック部検出器２３０の構成について説明する。

図４は、アタック部検出器２３０の構成を示すブロック図である。ここでは、説明の便宜のため、ローパスフィルタ２２４、および乗算器２４１、２４２を併せて図示する。また、各信号の波形を図５に示す。図５については後述する。

図４において、アタック部検出器２３０は、全波整流器２３１、エンベロープ検出器２３２、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２３３、閾値判定器２３４、振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５、およびサブウーハ用レベル制御信号生成器２３６を有する。

ローパスフィルタ２２４では、上述のように、図３に示す加算器２２３からの出力信号７０１から低周波成分、つまり低音域の音声信号を取り出した信号７０２を生成する。生成された信号７０２は、全波整流器２３１に出力される。

全波整流器２３１は、ローパスフィルタ２２４から出力される信号７０２に対して、全波整流を行う。全波整流が行われた信号７０３は、エンベロープ検出器２３２に出力される。

エンベロープ検出器２３２は、全波整流器２３１から出力される信号７０３に対して、エンベロープ（包絡線）検出を行い、エンベロープ信号７０４を生成する。生成されたエンベロープ信号７０４は、ハイパスフィルタ２３３に出力される。

ハイパスフィルタ２３３は、エンベロープ検出器２３２から出力される信号７０４から高周波成分を取り出した信号７０５を生成する。生成された信号７０５は、閾値判定器２３４に出力される。ここで取り出される高周波成分の振幅は、ローパスフィルタから出力される信号７０２のアタック部で大きくなる。これについては後述する。

閾値判定器２３４は、ハイパスフィルタ２３３から出力される信号７０５の信号レベルを、予め設定された閾値と比較する。そして、閾値判定器２３４は、信号７０５が設定された閾値を超える区間（以下「アタック部」という）と、その他の区間で異なる２値を採る信号、つまりアタック部または持続部のいずれに該当するかを示す信号７０６を生成する。生成された信号７０６は、振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５およびサブウーハ用レベル制御信号生成器２３６に出力される。

振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５は、閾値判定器２３４から出力される信号７０６からアタック部を検出する。そして、振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５は、アタック部を含む所定の区間において、第１のレベルからこれよりも低い第２のレベルに漸減するフェードアウト処理を行い、この所定の区間以外の区間において、前記第２のレベルを保持する波形をとる振動トランスデューサ用制御信号７０７を生成する。生成された信号７０７は、振動トランスデューサ系統の乗算器２４１に出力される。

振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５から出力される信号７０７は、振動トランスデューサ系統の乗算器２４１でローパスフィルタ２２４からの出力信号７０２と乗算される。乗算器２４１から出力される信号７０８は、信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈとして、図２に示すパワーアンプ２５０に入力される。

なお、信号の減衰の仕方は、例えば振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５に設定された時定数に従うほか、予め定められた速度で行うなど、様々なパターンを適用することができる。

サブウーハ用レベル制御信号生成器２３６は、閾値判定器２３４から出力される信号７０６からアタック部を検出する。そして、サブウーハ用レベル制御信号生成器２３６は、アタック部を含む所定の区間において、第３のレベルよりも低い第４のレベルから第３のレベルに漸増するフェードイン処理を行い、この所定の区間以外の区間において、前記第３のレベルを保持する波形をとるサブウーハ用制御信号７０９を生成する。生成された信号７０９は、サブウーハ系統の乗算器２４２に出力される。

サブウーハ用レベル制御信号生成器２３６から出力される信号７０９は、サブウーハ系統の乗算器２４２でローパスフィルタ２２４からの出力信号７０２と乗算される。乗算器２４２から出力される信号７１０は、信号ＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈとして、図２に示すパワーアンプ２５０に入力される。

なお、信号の増大の仕方は、例えばサブウーハ用レベル制御信号生成器２３６に設定された時定数に従うほか、予め定められた速度で行うなど、様々なパターンを適用することができる。

また、サブウーハ用レベル制御信号生成器２３６と振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５とで独立して制御信号を生成するのではなく、一方が他方で生成された制御信号を用いるようにしてもよい。

具体的には、例えば、サブウーハ用レベル制御信号生成器２３６が、振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５から出力される振動トランスデューサ用制御信号７０７を用いて、この信号７０７と振幅方向に逆の波形となるサブウーハ用制御信号７０９を生成する。振動トランスデューサ用制御信号と振幅方向に逆の波形とするには、例えば、上記した第１のレベルおよび第３のレベルを「１」とし、上記した第２のレベルおよび第４のレベルを「０」として、値「１」から振動トランスデューサ用制御信号の振幅を減算すればよい。

次に、アタック部検出器２３０の動作について、アタック部検出器２３０の各部および周辺の各装置部から出力される信号７０１〜７１０の波形を参照して説明する。

図５は、各部からの信号波形を模式的に示す図であり、図５（Ａ）〜（Ｊ）は順に信号７０１〜７１０の波形図である。

図５の各波形図において、横方向は時間軸を示し、縦方向は信号レベルを示す。また、基準軸は、各加算器２２３の出力信号７０１が無振動または無音に相当する場合の信号レベルを示すものとする。なお、ここでは、説明の簡便化のため、信号遅延を無視している。以下、図３および図４を併せて参照し説明を行う。

時刻ｔ−１の直前は、元の音声信号が無音であり、時刻ｔ−１に、楽曲が開始するなどして、低音域を含む信号レベルが急激に高くなり、その後その信号レベルが持続したとする。

この場合、図５（Ａ）に示すように、まず、加算器２２３の出力信号７０１は、時刻ｔ−１で立ち上がり、その後、振幅の変化が持続する。

そして、図５（Ｂ）に示すように、ローパスフィルタ２２４は、信号７０１の低周波成分のみを通過させ、信号７０２を出力する。この信号７０２も、低音域の信号レベルが立ち上がったことから、時刻ｔ−１で立ち上がり、その後、振幅の変化が持続する。ここでは、信号７０２が図５に示すように正弦波の波形となっているものとする。この正弦波の周波数は、ローパスフィルタ２２４の遮断周波数よりも低い。

そして、図５（Ｃ）に示すように、全波整流器２３１は、信号７０２に対して全波整流を行い、信号７０３を出力する。この信号７０３は、信号７０１の振幅が負の部分を反転させた波形となる。

そして、図５（Ｄ）に示すように、エンベロープ検出器２３２は、信号７０３のエンベロープを検出し、信号７０４を出力する。信号７０４は、信号７０３の立ち上がり部分では、ほぼ信号７０３の波形に一致するが、信号７０３の立下り部分では、設定された時定数に従って緩やかに信号７０３の波形に追従する。この結果、エンベロープ検出器２３２から出力される信号７０４は、低音域のアタック部でのみ立ち上がる波形となる。

ここでは、時定数が、信号７０２の周期の４分の１よりも十分に大きく設定されている場合を図示している。この場合、信号７０４は、図５（Ｄ）に示すように、時刻ｔ−１でのみ立ち上がり、他のエンベロープが信号７０４と一致した直後にも増加するものの、その速度は、時刻ｔ−１の直後に比べて微小となっている。時刻ｔ−１の直後の部分、つまりアタック部では、信号７０４には、より多くの高周波成分が含まれることになる。

なお、アタック部が短い間隔で連続する場合もある。この場合、どの程度のアタック部の間隔およびどの程度の信号７０３の立ち上がり速度で、信号７０４が立ち上がるかは、エンベロープ検出器２３２に設定された時定数に依存する。時定数が小さいほど、信号７０４が立ち上がり易くなり、時定数が大きいほど、信号７０４が立ち上がり難くなる。

そして、図５（Ｅ）に示すように、ハイパスフィルタ２３３は、信号７０４の高周波成分のみを通過させ、信号７０５を出力する。この信号７０５は、信号７０３に高周波成分がより多く含まれる時刻ｔ−１の直後で、振幅を増大させる。ここでは、説明の簡便化のため、信号７０４の微分値で、ハイパスフィルタ２３３の出力信号７０５を表わしている。

そして、閾値判定器２３４は、信号７０５の信号レベルと設定された閾値７２０とを比較し、図５（Ｆ）に示すように、信号７０５の信号レベルが閾値７２０を超える区間にアタック部に該当することを示す信号７０６を出力する。この信号７０６は、例えば、信号７０５の信号レベルが、閾値７２０を上回った時刻（ここでは時刻ｔ−１に一致するものとする）から、閾値７２０を下回った時刻ｔ−２まで、Ｈ（high）レベルを採り、他の区間ではＬ（low）レベルを採る矩形信号となる。信号７０６は、設定された閾値７２０が高ければ高いほどＨレベルを採り難くなり、閾値７２０が低ければ低いほどＨレベルを採り易くなる。

そして、図５（Ｇ）に示すように、振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５は、信号７０６がアタック部を示す区間で、上記した第１のレベルを採り、アタック部の終了時刻（時刻ｔ−２）から、予め定められたパターンでフェードアウトする信号７０７を生成する。ここでは、予め定められた速度で信号を漸減させ、かつ第１のレベルが乗算係数「１」に相当し、第２のレベルが乗算係数「０」に相当する場合を図示している。つまり、信号７０７は、アタック部を含む所定の区間で、乗算係数「１」に相当する信号レベルから乗算係数「０」に相当する信号レベルまで漸減する。

そして、図５（Ｈ）に示すように、振動トランスデューサ系統の乗算器２４１は、ローパスフィルタ２２４の出力信号７０２に信号７０７を乗算し、信号７０８を出力する。この信号７０８は、信号７０７の減衰により、ローパスフィルタ２２４の出力信号７０２が通常の信号レベルから無振動に相当する信号レベルにまで減衰した波形となる。この結果、信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈは、アタック部が開始されると、無振動に相当する波形から通常の波形に即座に遷移し、アタック部を含む所定の区間で、通常の波形から無振動に相当する波形に比較的ゆっくりと遷移し、その後、無振動に相当する波形を保持する。

これにより、振動トランスデューサ５００は、アタック部で高出力となるようにメリハリを付けて振動し、ユーザに対し、振動の持続による不快感を軽減し、より臨場感と迫力に富んだ体感音響を提供することができる。

一方、図５（Ｉ）に示すように、サブウーハ用レベル制御信号生成器２３６は、信号７０６がアタック部を示す区間で、上記した第４のレベルを採り、アタック部の終了時刻（時刻ｔ−２）から、予め定められたパターンでフェードインする信号７０９を生成する。ここでは、振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５と逆符号の速度で信号を漸増させ、かつ第４のレベルが乗算係数「０」に相当し、第３のレベルが乗算係数「１」に相当する場合を図示している。つまり、信号７０９は、振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器２３５から出力される信号７０７が乗算係数「１」に相当する信号レベルから乗算係数「０」に相当する信号レベルまで漸減する区間と同一の区間で、乗算係数「０」に相当する信号レベルから乗算係数「１」に相当する信号レベルまで漸増する。

そして、図５（Ｊ）に示すように、サブウーハ系統の乗算器２４２は、ローパスフィルタ２２４の出力信号７０２に信号７０９を乗算し、信号７１０を出力する。この信号７１０は、信号７０９の増大により、ローパスフィルタ２２４の出力信号７０２が無音に相当する信号レベルから通常の信号レベルにまで増大した波形となる。この結果、信号ＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈは、アタック部が開始されると、通常の波形から無音に相当する波形に即座に遷移し、信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈが通常の波形から無振動に相当する波形に遷移する区間で、無音に相当する波形から通常の波形に比較的ゆっくりと変化し、その後、通常の波形を保持する。

これにより、サブウーハ４００は、アタック部における耳障りな音声の歪みの発生を低減することができる。

また、結果的に振動トランスデューサ５００およびサブウーハの入力信号は、それぞれ本来出力の対象とすべき信号に対して欠損部分が存在することになるが、それぞれの入力信号の信号レベルが互いの欠損部分を補完する形となっている。したがって、全体としてユーザに到達する音響レベルをほぼ一定とすることができ、ユーザに対して、特に音響品質の向上を感じさせることができる。

更に、信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈの信号レベルの減衰およびＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈの信号レベルの増大は、それぞれ比較的ゆっくりと行われるので、双方の音響効果を自然にシフトさせることができるとともに、高周波成分の発生によるノイズを防止することができる。

なお、高周波成分の発生防止の観点から、アタック部の開始部分における信号ＶｉｂｒｏＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ＿ｃｈの信号レベルの増大およびＳｕｂＷｏｏｆｅｒ＿ｃｈの信号レベルの減衰を、緩やかに行うようにしてもよい。

また、エンベロープ検出器２３２に設定される時定数や、閾値判定器２３４に設定される閾値は、ユーザ操作によって調整可能であることが望ましい。どの程度の信号レベル差があるときをアタック部とすべきかは、ユーザの嗜好によって異なるが、これら時定数および閾値を調整可能とすることによって、よりユーザの嗜好に沿った音響を実現することができる。

なお、本実施の形態のアタック部検出器２３０は、ローパスフィルタ２２４の出力信号７０２に対して全波整流を行い、この全波整流が行われた信号７０３に対してエンベロープ検出を行う構成を採っているが、これに限定されるものではない。例えば、ローパスフィルタ２２４の出力信号７０２をエンベロープ検出器２３２にそのまま入力し、エンベロープ検出器２３２が信号７０２の正と負とでそれぞれエンベロープ（包絡線）を検出し、いずれか一方のエンベロープ（包絡線）を選択する構成としてもよい。

また、アタック部検出器２３０は、ハイパスフィルタ２３３に代えて、例えばダウンサンプラを備えてもよい。この場合、ダウンサンプラは、信号７０４をダウンサンプリングし、閾値判定器２３４は、隣り合うサンプリング値の差と予め設定された閾値とを比較する。そして閾値判定器２３４は、隣り合うサンプリング値の差が予め設定された閾値を超える区間をアタック部とし、その他の区間を持続部として、信号７０６を生成する。

ここで、車載用の体感音響装置における振動トランスデューサ５００の設置位置の具体例について説明する。

図６は、振動トランスデューサ５００の座席シートにおける設置位置の具体例を示す図である。

図６に示すように、振動トランスデューサ５００は、車両６００の座席シート６１０の座部６１１および背もたれ部６１２のそれぞれに設置される。座部６１１に設置される振動トランスデューサ５００−１は、座部６１１のクッションおよびスプリングの下面側でこれらを支える板状部材（いずれも図示せず）に取り付けられる。また、背もたれ部６１２に設置される振動トランスデューサ５００−２は、背もたれ部６１２のクッションおよびスプリングの背面側でこれらを支える板状部材（いずれも図示せず）に取り付けられる。これにより、座席シート６１０本来のクッション性や快適性を損なうことなく、座席シート６１０を用いて体感音響装置を実現することができる。

なお、座席シート６１０に取り外し可能なクッション部材の内部に振動トランスデューサ５００を取り付けるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態の音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法によれば、音声信号からアタック部を検出し、アタック部において他の部分よりも高いレベルとなる振動トランスデューサ用の制御信号を生成する。そして、音声信号に振動トランスデューサ用の制御信号を乗算した信号を生成し、生成された信号を体感音響装置に設置された振動トランスデューサに出力する。これにより、音声信号のうち、アタック部でのみ高出力となるようにメリハリを付けて振動トランスデューサを振動させ、ユーザに対し、振動の持続による不快感を軽減し、より臨場感と迫力に富んだ体感音響を与えることができる。

また、本実施の形態の音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法によれば、アタック部において他の部分よりも低いレベルとなるサブウーハ用の制御信号を生成する。そして、音声信号に振動トランスデューサ用の制御信号を乗算した信号を生成し、生成された信号を体感音響装置に設置された振動トランスデューサに出力する。また、音声信号にサブウーハ用の制御信号を乗算した信号を生成し、生成された信号をサブウーハに出力する。また、サブウーハのアタック部における耳障りな音声歪みの発生を低減することができる。したがって、ユーザに与える不快感を軽減しより臨場感と迫力に富んだ体感音響を提供することができる。

また、振動トランスデューサおよびサブウーハの入力信号を、互いの欠損部分を補完する波形とするので、全体としてユーザに到達する音響レベルをほぼ一定とすることができ、ユーザに対して、音響品質の向上を感じさせることができる。

また、同じレベルの音響効果を実現する場合において、体感音響装置の電力効率はサブウーハに比して良くないのが通常であるが、体感音響装置での振動発生をアタック部に限定し、持続部はサブウーハを積極的に用いることにより、消費電力をも抑えることができる。特にカーオーディオに適用する場合には、車両のガソリン消費量をも抑えることが可能となる。

また、サブウーハは、音声信号に対する過渡応答性がフルレンジスピーカに比して悪いことから、音が遅れるように感じられることがあり、一方で、音の遅れを改善しようとすると、音の歪みが大きくなるのが通常である。アタック部の音響効果を過渡応答性の良い振動トランスデューサにシフトさせることにより、音の遅れを補うことができ、かつ、音の歪みを防ぐことができる。

更に、信号処理を工夫するのみであるため、安価かつ高品質な車載用オーディオシステムを実現でき、特に強いビートを好む若年層をターゲットとした商品としての価値を高めることができる。

なお、以上説明した実施の形態では、本発明を車載用オーディオシステムに適用した例について説明したが、体感音響装置への入力信号に対する処理を行う各種の音響再生装置や音響再生システムにも適用することができる。例えば、居室用のソファを体感音響装置とするサラウンドシステムに適用することにより、マンションなど音量を抑えなければならない等の音響設備に制約がある環境において、臨場感や迫力の物足りなさを体感音響による音響効果で補うことができる。また、映画館や遊園地のアトラクションの座席シートを体感音響装置とする音響設備に適用することにより、より迫力と臨場感のある音響環境を実現することができる。

本発明に係る音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法は、体感音響装置によってユーザに与える不快感を軽減し、臨場感と迫力に富んだ体感音響を提供することができる音響再生装置、音響再生システム、および音響再生方法として有用である。

本発明の一実施の形態に係る音響再生システムの構成を示すシステム構成図 本実施の形態に係る音響再生装置を含むヘッドユニットの構成を示すブロック図 本実施の形態におけるＤＳＰの構成を示すブロック図 本実施の形態におけるアタック部検出器の構成を示すブロック図 本実施の形態におけるアタック部検出器の信号波形を模式的に示す図 本実施の形態における振動トランスデューサの座席シートにおける設置位置の具体例を示す図 従来の音響再生システムの構成の一例を示すシステム構成図

符号の説明

１００ 音響再生システム
２００ ヘッドユニット
２１０ 音声信号再生部
２２０ ＤＳＰ
２２１、２２２、２３３ ハイパスフィルタ
２２３ 加算器
２２４ ローパスフィルタ
２３０ アタック部検出器
２３１ 全波整流器
２３２ エンベロープ検出器
２３４ 閾値判定器
２３５ 振動トランスデューサ用レベル制御信号生成器
２３６ サブウーハ用レベル制御信号生成器
２４１、２４２ 乗算器
２５０ パワーアンプ
３００ フルレンジスピーカ
４００ サブウーハ
５００ 振動トランスデューサ
６００ 車両

Claims (15)

1. 再生対象となる音声信号のアタック部を検出するアタック部検出手段と、
   前記音声信号のうち、前記アタック部を体感音響装置で再生させる体感音響再生制御手段と、
   を有する音響再生装置。
2. 前記アタック部検出手段は、
   前記音声信号から包絡線を検出する包絡線検出手段と、
   前記包絡線検出手段の結果信号から振幅の変化量を取り出すフィルタ手段と、
   前記フィルタ手段の結果信号から所定の閾値と比較する閾値判定手段と、を有し、
   前記比較の結果に基づいて、前記アタック部の検出を行う、
   請求項１記載の音響再生装置。
3. 前記体感音響再生制御手段は、
   前記アタック部の直後に前記音声信号の前記体感音響装置での再生をフェードアウトさせる、
   請求項１記載の音響再生装置。
4. 前記体感音響再生制御手段は、
   前記アタック部において第１のレベルとなり、前記アタック部以外の部分において前記第１のレベルよりも低いレベルとなる体感音響用制御信号を生成する体感音響用制御信号生成手段と、
   前記音声信号に前記体感音響用制御信号を乗算する体感音響用乗算手段と、を有する、
   請求項１記載の音響再生装置。
5. 前記体感音響用制御信号は、前記アタック部を含む所定の区間において前記第１のレベルからこれよりも低い第２のレベルに漸減し、前記所定の区間以外の区間において前記第２のレベルを保持する波形である、
   請求項４記載の音響再生装置。
6. 前記第２のレベルは、無振動に相当するレベルである、
   請求項５記載の音響再生装置。
7. 前記音声信号のうち、前記アタック部以外の部分をラウドスピーカで再生させるスピーカ音声再生制御手段、
   を更に有する請求項１記載の音響再生装置。
8. 前記スピーカ音声再生制御手段は、
   前記アタック部の直後に前記音声信号の前記ラウドスピーカでの再生をフェードインさせる、
   請求項７記載の音響再生装置。
9. 前記音声信号のうち、前記アタック部以外の部分をラウドスピーカで再生させるスピーカ音声再生制御手段、を更に有し、
   前記スピーカ音声再生制御手段は、
   前記アタック部以外の部分において第３のレベルとなり、前記アタック部において前記第３のレベルよりも低いレベルとなるスピーカ音声用制御信号を生成するスピーカ音声用制御信号生成手段と、
   前記音声信号に前記スピーカ音声用制御信号を乗算するスピーカ音声用乗算手段と、を有する、
   請求項４記載の音響再生装置。
10. 前記スピーカ音声用制御信号は、前記アタック部を含む所定の区間において前記第３のレベルよりも低い第４のレベルから前記第３のレベルに漸増し、前記所定の区間以外の区間において前記第３のレベルを保持する波形である、
    請求項９記載の音響再生装置。
11. 前記第４のレベルは、無音に相当するレベルである、
    請求項１０記載の音響再生装置。
12. 前記体感音響用制御信号と前記スピーカ音声用制御信号とが、振幅方向において逆の波形となっている、
    請求項９記載の音響再生装置。
13. 再生対象となる音声信号のアタック部を検出するアタック部検出手段と、前記アタック部において第１のレベルとなり、前記アタック部以外の部分において前記第１のレベルよりも低いレベルとなる体感音響用制御信号を生成する体感音響用制御信号生成手段と、前記音声信号に前記体感音響用制御信号を乗算する体感音響用乗算手段と、前記アタック部以外の部分において第３のレベルとなり、前記アタック部において前記第３のレベルよりも低いレベルとなるスピーカ音声用制御信号を生成するスピーカ音声用制御信号生成手段と、前記音声信号に前記スピーカ音声用制御信号を乗算するスピーカ音声用乗算手段と、を有する音響再生装置と、
    前記体感音響用乗算手段の出力信号に応じた振動を発生する体感音響装置と、
    前記スピーカ音声用乗算手段の出力信号に応じた音声を出力するラウドスピーカと、
    を具備する音響再生システム。
14. 前記音響再生装置および前記ラウドスピーカは、同一の車両に設置され、
    前記体感音響装置は、前記車両の座席シートに設置される、
    請求項１３記載の音響再生システム。
15. 再生対象となる音声信号のアタック部を検出するアタック部検出ステップと、
    前記音声信号のうち、前記アタック部を体感音響装置で再生させ、前記アタック部以外の部分をラウドスピーカで再生させる音響再生制御ステップと、
    を有する音響再生方法。
    

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