JP2011188248A

JP2011188248A - オーディオアンプ

Info

Publication number: JP2011188248A
Application number: JP2010051604A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Muronaga; 太室永
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】ユーザの移動に対応して音場の設定を微調整をすることができるマルチチャンネルのオーディオアンプを提供することを目的とする。
【解決手段】マルチチャンネルのオーディオ信号を再生または入力するオーディオ信号取得部、マルチチャンネルのスピーカが接続されるスピーカ接続部、マルチチャンネルのオーディオ信号が予め定められたリスニングポイントに同時に到達するように、各チャンネルのオーディオ信号の出力タイミングを調整して前記スピーカ接続部から出力する信号処理部を備え、信号処理部は、聴取者の位置と前記リスニングポイントとのずれを検出し、このずれに応じてオーディオ信号の出力タイミングを修正する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ユーザの居場所（リスニングポイント）における視聴環境を最適化するオーディオアンプに関する。

マルチチャンネルオーディオオーディオシステムにおいて、複数のスピーカから放音される音声がリスニングポイントでバランス良く聴こえるように、放音タイミングや音量レベル、周波数特性を調整する技術が実用化されている（たとえば特許文献１）。

特許文献１の技術は、リスニングポイントにマイクを設置し、マルチチャンネルの各スピーカからテスト音声を放音してマイクで収音し、その収音した音声信号に基づいてスピーカ距離、チャンネル間レベル差、周波数特性等を測定する音場測定を行い、この測定結果に基づいて各チャンネルのオーディオ信号の放音タイミング、音量レベル、周波数特性を補正する音場補正パラメータを算出して、オーディオ信号処理に適用するものである。

特許２８６７７６９号公報

特許文献１の技術は、予め定めたリスニングポイントにマイクを設置し、その１点における視聴環境を最適化するものである。したがって、ユーザ（リスナ）がリスニングポイントから移動した場合、すなわち、ユーザがリスニングポイント以外の場所でオーディオを聴く場合でも、音場補正パラメータを変更することができないため、最適でない設定でオーディオを聴かなければならなかった。

もし移動した地点で視聴環境を最適化しようとすれば、その位置をリスニングポイントと定め再度マイクを設置して音場測定をし直す必要があった。

この発明は、ユーザの移動に対応して音場の設定を微調整をすることができるマルチチャンネルのオーディオアンプを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、マルチチャンネルのオーディオ信号を再生または入力するオーディオ信号取得部と、スピーカが接続されるスピーカ接続部と、前記マルチチャンネルのオーディオ信号が予め定められたリスニングポイントに同時に到達するように、各チャンネルのオーディオ信号の出力タイミングを調整して前記スピーカ接続部から出力する信号処理部と、を備え、前記信号処理部は、聴取者の位置と前記リスニングポイントとのずれを検出し、このずれに応じて前記オーディオ信号の出力タイミングを修正することを特徴とする。

請求項２の発明は、前記信号処理部は、前記リスニングポイントに設置されたマイクで前記スピーカ接続部に接続されたスピーカから放音されたテスト信号を収音することにより、前記スピーカと前記リスニングポイントとの距離であるスピーカ距離を測定し、このスピーカ距離に応じて前記各チャンネルのオーディオ信号の出力タイミングを調整することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記信号処理部は、前記リスニングポイント以外の位置に設置された複数のマイクで、前記テスト信号を収音することにより、前記スピーカおよびリスニングポイントの配置を検出することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、テレビが接続され、該テレビと制御信号を送受信するテレビ接続部をさらに設け、前記リスニングポイント以外の位置に配置された複数のマイクは、前記テレビに設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３、４の発明において、前記リスニングポイント以外の位置に設置された複数のマイクで、前記聴取者の位置を検出することを特徴とする。

この発明によれば、ユーザ位置と標準の聴取位置であるリスニングポイントとのずれを検出して、リスニングポイントに対するオーディオ信号の出力タイミングを微調整するため、ユーザがリスニングポイント以外の位置でオーディオを聴く場合でも、その位置に応じて各チャンネルのオーディオ信号の出力タイミングを最適に維持することができ、リスニングポイントと同様の良好な音場でオーディオを聴くことが可能になる。

この発明の実施形態であるＡＶシステムの構成図ＡＶアンプおよびテレビの要部ブロック図ＡＶシステムのスピーカ、テレビ、リスニングポイントの配置を示す図音場測定処理の手順を示すフローチャート音場補正パラメータの修正手順を示すフローチャート

図１はこの発明の実施形態であるＡＶシステムの構成図である。ＡＶシステムは、リスニングルーム９に設置されている。この実施形態のリスニングルーム９は、リビングスペース９Ａとダイニングスペース９Ｂを有し、ＡＶシステムはリビングスペース９Ａに設置されている。ＡＶシステムは、ソース機器４、オーディオアンプであるＡＶアンプ１、テレビ（ＴＶ）２、および、複数のスピーカ３を有している。ソース機器４は、たとえばＢｌｕＲａｙプレーヤやセットトップボックス等である。

複数のスピーカ３は、センタスピーカ３Ｃ、フロント左スピーカ３ＦＬ、フロント右スピーカ３ＦＲ、サラウンド左スピーカ３ＳＬ、サラウンド右スピーカ３ＳＲおよびサブウーファ３ＳＷの６台のスピーカからなり、リビングスペース９Ａを囲むように配置されている。すなわち、リビングスペース９Ａの前方にセンタスピーカ３Ｃ、フロント左スピーカ３ＦＬおよびフロント右スピーカ３ＦＲが配置され、リビングスペース９Ａの後方左右にサラウンド左スピーカ３ＳＬおよびサラウンド右スピーカ３ＳＲが配置され、リビングスペース９Ａの左方にサブウーファ３ＳＷが配置されている。ＡＶシステムは、リビングスペース９Ａ内に設定されたリスニングポイント８における視聴環境が最適になるように各スピーカ３から放音されるオーディオ信号を調整する。リスニングポイント８は、ユーザ（リスナ）が通常座る位置に設定される。たとえば、ソファ等が設置された位置がリスニングポイント８として設定される。

リスニングポイント８の前方正面（フロント左右スピーカ３ＦＬ，３ＦＲの間）にラック５が配置され、このラック５の上にテレビ受像機（テレビ）２、ラック５の内部にＡＶアンプ１およびソース機器４が設置されている。テレビ２は、フロントパネルに複数のマイク２７（２７Ｌ，２７Ｒ）を備えている。なお、テレビ２が備えるマイクの数は２つに限定されない。

ソース機器４は、映像信号および５．１チャンネルのオーディオ信号を有するオーディオ・ビデオ信号を再生出力する。ここで５．１チャンネルは、センタチャンネルＣｃｈ、フロント左チャンネルＦＬｃｈ、フロント右チャンネルＦＲｃｈ、サラウンド左チャンネルＳＬｃｈ、サラウンド右チャンネルＳＲｃｈ、サブウーファチャンネルＳＷｃｈであり、上記の６台のスピーカ３にそれぞれ対応している。ソース機器４によって再生されたオーディオ・ビデオ信号は、ＨＤＭＩケーブルを介してＡＶアンプ１に入力される。

ＡＶアンプ１は、入力されたオーディオ・ビデオ信号のうち、ビデオ信号をテレビ２に転送するとともに、５．１チャンネルのオーディオ信号をそれぞれ対応するスピーカ３に出力する。

このとき、ＡＶアンプ１は、リスニングポイント８において視聴環境が最適になるように各チャンネルのオーディオ信号の出力タイミングや周波数特性等を調整する（音場補正）。すなわち、各チャンネルの６台のスピーカ３は、音量レベルや周波数特性が同一ではなくリスニングポイント８からの距離（スピーカ距離）も同一でない。これを補償して６台のスピーカ３から放音されたオーディオ信号が、リスニングポイント８で最適のバランスで同時に聴こえるように、各チャンネルから放音されるオーディオ信号のタイミング、音量レベル、周波数特性等を調整する。

この放音タイミング、音量レベル、周波数特性を調整するパラメータである音場補正パラメータを取得するため、ＡＶシステムの設置時に音場測定を行う。音場測定は、スピーカ３からテスト音声を放音し、ＡＶアンプ１に接続される測定用のマイク１７およびテレビ２に設けられているマイク２７Ｌ，Ｒでこれを受信して、スピーカ距離、チャンネル間レベル差、周波数特性を測定する処理である。この音場測定については、図３、図４を参照して後述する。

図２は、ＡＶアンプ１、テレビ２の要部のブロック図である。ＡＶアンプ１は、制御部１０、メモリ１１、操作・表示部１２、ＨＤＭＩ受信部（Ｒｘ）１３、ＨＤＭＩ送信部（Ｔｘ）１６、音声処理部１４および映像バッファ１５を備えている。制御部１０はＡＶアンプ１全体の動作を制御する。メモリ１１はフラッシュメモリであり、装置の動作を制御するプログラムや設定されたパラメータ等を不揮発に記憶する。操作・表示部１２はユーザの操作を受け付けるとともに、現在の動作状態を表示する。ＨＤＭＩ受信部１３は、ソース機器４のＨＤＭＩ送信部４１からオーディオ・ビデオ信号を受信する。また、ＨＤＭＩ送信部１６はテレビ２のＨＤＭＩ受信部２１に対してオーディオ・ビデオ信号を送信する。なお、ＨＤＭＩは、上流装置から下流装置に向けたオーディオ・ビデオ信号に加えて、上流装置・下流装置相互に送受信されるコマンド信号（ＣＥＣコマンド）を伝送することができる。

音声処理部１４はＤＳＰで構成され、ＨＤＭＩ受信部１３から入力されたオーディオ信号の音場を補正し、補正したオーディオ信号をスピーカ接続部１７を介してスピーカ３に出力する。映像バッファ１５は、ＨＤＭＩ受信部１３から入力されたビデオ信号を一旦バッファしたのちＨＤＭＩ送信部１６に出力する。また、映像バッファ１５は、制御部１０から入力されたガイダンス画像をビデオ信号にＯＳＤ合成する。

なお、図２では、スピーカ接続部１７に直接スピーカ３が接続されているが、スピーカ接続部１７とスピーカ３との間に別体のパワーアンプ等の機器が挿入されていてもよい。

テレビ２は、制御部２０、ＨＤＭＩ受信部２１、音声処理部２２、映像処理部２３、スピーカ２４、ディスプレイ２５、信号処理部２６、および、マイク２７Ｌ，Ｒを備えている。ＨＤＭＩ受信部２１は、ＡＶアンプ１からオーディオ・ビデオ信号を受信する。ＨＤＭＩ受信部２１が受信したオーディオ・ビデオ信号のうち、オーディオ信号は音声処理部２２に入力され、ビデオ信号は映像処理部２３に入力される。また、ＨＤＭＩケーブルを介して送られてきたコマンド信号は制御部２０に入力される。映像処理部２３は、入力されたビデオ信号をデコードしてディスプレイ２５に表示する。音声処理部２２は、入力されたオーディオ信号の音量を制御してスピーカ２４に出力する。

マイク２７Ｌ，Ｒは、音場測定時にスピーカ３から放音されるテスト音声を収音して信号処理部２６に入力する。信号処理部２６はＤＳＰで構成され、テスト音声の受信時刻等を測定する。測定結果は、制御部２０が、ＣＥＣコマンドとしてＡＶアンプ１に送信される。

ここで、図３、図４を参照して、音場補正および音場補正パラメータを決定するための音場測定処理について説明する。

音場測定処理では、センタスピーカ３Ｃ、フロント左スピーカ３ＦＬ、フロント右スピーカ３ＦＲ、サラウンド左スピーカ３ＳＬ、サラウンド右スピーカ３ＳＲおよびサブウーファ３ＳＷの６台のスピーカから順次テスト音声を放音する。このテスト音声をリスニングポイント８に設置したマイク１７で収音し、スピーカ距離、チャンネル間レベル差、周波数特性を測定する。ＡＶアンプ１の制御部１０は、この測定結果に基づいて音場補正パラメータを算出する。また、テレビ２に設置したマイク２７Ｌ，Ｒでもテスト音声を受信し、その収音時刻をＣＥＣコマンドとしてＡＶアンプ１に送信する。ＡＶアンプ１の制御部は、テレビ２から受信した収音時刻に基づいて各スピーカ３の位置を割り出す。

図３は、リスニングルーム９内における６台のスピーカ３、テレビ２およびリスニングポイント８の配置を示す図である。この図では、フロント右スピーカ３ＦＲからリスニングポイント８（マイク１７）までの距離１００、テレビ２のマイク２７Ｌ，Ｒまでの距離１０１、距離１０２をそれぞれ直線で示す。また、サラウンド左スピーカ３ＳＬからリスニングポイント８（マイク１７）までの距離２００、テレビ２のマイク２７Ｌ，Ｒまでの距離２０１、距離２０２を直線で示す。

ＡＶアンプ１の制御部１０は、テスト音声をフロント右スピーカ３ＦＲから放音したのちこの音声がマイク１７で収音されるまでの時間に基づいて距離１００を算出する。また、テスト音声をフロント右スピーカ３ＦＲから放音した時刻とこの音声がマイク２７Ｌ、Ｒで収音された時刻に基づいて距離１０１，１０２を算出し、この距離１０１，１０２に基づいて（三角法で）フロント右スピーカ３ＦＲの位置を算出する。同様に、テスト音声をサラウンド左スピーカ３ＳＬから放音したのちこの音声がマイク１７で収音されるまでの時間に基づいて距離１００を算出する。また、テスト音声をフロント右スピーカ３ＦＲから放音した時刻とこの音声がマイク２７Ｌ、Ｒで収音された時刻に基づいて距離２０１，２０２を算出し、この距離２０１，２０２に基づいてサラウンド左スピーカ３ＳＬの位置を算出する。他のスピーカについても同様にテスト音声を用いてスピーカ距離と位置を算出する。

このように、リスニングポイント８に設置したマイク１７を用いて各スピーカ３の音場補正パラメータを決定するとともに、テレビ２のマイク２７Ｌ、Ｒを用いて各スピーカ３の位置を割り出すことにより、ユーザがリスニングポイント８以外の位置で視聴する場合でも、その位置とスピーカの位置との位置関係に応じて音場補正パラメータを修正し、その位置に最適な設定でオーディオ信号を放音することができる。

図４は、音場補正パラメータの算出処理を示すフローチャートである。ユーザが、リスニングポイント８にマイク１７を設置したのち、ＡＶアンプ１に対して音場補正パラメータの算出処理を開始する操作を行うとこの動作がスタートする。まず、テレビ２に現在時刻を送信してテレビ２、ＡＶアンプ１の内蔵時計の時刻を同期させる（Ｓ１）。そして、最初に測定するスピーカ３のチャンネルを１つ選択する（Ｓ２）。

テレビ２にテスト音声の収音を指示して（Ｓ３）、選択されたチャンネルのスピーカ３に対してパルス音を出力して放音させる（Ｓ４）。このパルス音がマイク１７へ到達して収音されるまでの時間を測定すとともに（Ｓ５）、テレビ２からマイク２７Ｌ、Ｒによるパルス音の収音時刻を受信する（Ｓ６）。これに基づきスピーカ距離補償パラメータが算出される。

次に、選択されたチャンネルのスピーカ３に対してホワイトノイズを出力して放音させる（Ｓ７）。ホワイトノイズは全ての周波数成分を均等に含む信号である。マイク１７が収音したこの信号をＦＦＴして周波数成分を測定する（Ｓ８）。この測定結果に基づき、選択されたチャンネルのスピーカ３からリスニングポイント８へ到達する音声の周波数特性がフラットになるように調整する周波数特性補償パラメータを決定する（Ｓ９）。次に、選択されたチャンネルのスピーカ３に最大音量（０ｄＢ）の音を出力して放音させ（Ｓ１０）、この音をマイク６で収音してその音圧レベルを測定する（Ｓ１１）。これに基づき音量補償パラメータが決定される。

こののち、全チャンネルのスピーカ３についてＳ３〜Ｓ１１の処理が終了したかを判断する（Ｓ１２）。全チャンネルの処理が終了していない場合には（Ｓ１２でＮＯ）、次のチャンネルを選択して（Ｓ１３）、Ｓ３にもどる。全チャンネルのスピーカについて処理が終了すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、Ｓ２０に進む。

Ｓ２０では、各チャンネルのスピーカ距離補償パラメータを以下の処理で算出する（Ｓ２０）。スピーカ距離補償パラメータは、オーディオ信号をスピーカ３に供給するタイミングを遅延させる遅延時間であり、この遅延時間の算出手順は以下のとおりである。各チャンネルのテスト音声のリスニングポイント８（マイク１７）への到達時間を比較し、音声の到達時間が最も長いチャンネル（最遅チャンネル）の遅延時間を０に設定する。他のチャンネルの遅延時間は、そのチャンネルの音声の到達時間と上記最遅チャンネルの音声の到達時間との差とする。

次に、各チャンネルの音量補償パラメータ（減衰量）を以下の処理で算出する（Ｓ２１）。各チャンネルのスピーカ３から放音した音声のリスニングポイント８における音圧レベルを比較し、最も音圧レベルの小さいチャンネル（最小チャンネル）の減衰量０ｄＢに設定し、他のチャンネルの減衰量は、そのチャンネルの音声の音圧レベルと上記最小チャンネルの音声の音圧レベルとの差とする。

Ｓ２２では、各スピーカ３とリスニングポイント８のレイアウトを以下の処理で算出する。パルス音の放音時刻とテレビ２のマイク２７Ｌ、Ｒの収音時刻との時間差に基づいてスピーカ３とマイク２７Ｌ、Ｒの距離を算出し、この距離を用いて三角法でスピーカ３の位置を割り出す。また、各スピーカ３の位置およびスピーカ距離に基づいてリスニングポイント８の位置を割り出す。

以上の処理で設定されたパラメータおよびスピーカ３、リスニングポイント８の配置データをメモリ１１のテーブルに書き込み（Ｓ２３）、パラメータを音声処理部１４に設定して（Ｓ２４）処理を終了する。

図５（Ａ）は、ＡＶシステムのユーザ（リスナ）がリスニングポイント８以外の位置でオーディオを聴くときの処理を示すフローチャートである。まずＳ３０で、ユーザ（リスナ）の位置を検出する（Ｓ３０）。ユーザ位置の検出方法については後述する。ユーザの位置が検出されると、テーブルに記憶しているスピーカの配置データに基づきユーザ位置から各スピーカまでの距離を算出する（Ｓ３１）。この距離に基づいて各チャンネルのスピーカ距離補償パラメータを算出する（Ｓ３２）。また、リスニングポイント８のスピーカ距離と今回のユーザ位置との比に基づき、音量補償パラメータを修正する（Ｓ３３）。この修正は、たとえば、距離が倍になった場合にはパラメータを＋６ｄＢだけ修正し、距離が半分になった場合には−６ｄＢだけ修正するようにすればよい。修正されたパラメータを音声処理部１４に設定する（Ｓ３４）。

同図（Ｂ）は、音場補正パラメータのリセット処理を示すフローチャートである。ユーザによりリセット操作がされると（Ｓ４０）、メモリ１１のテーブルに記憶されている音場補正パラメータを音声処理部１４に再設定して（Ｓ４１）、ユーザの移動によるパラメータの変更をリセットする。これにより、リスニングポイント８における視聴環境が最適に再設定される。

図５（Ａ）のユーザ位置の検出は、テレビ２に設けられたマイク２７Ｌ，Ｒによって行えばよい。たとえば、ユーザが自分の居場所を言葉（「リビング」、「フロント右スピーカの右１メートル」など）で発声し、この音声をマイク２７Ｌ，Ｒで収音して、テレビ２またはＡＶアンプ１で音声認識して居場所を割り出せばよい。また、テレビ２に付属の赤外線リモコンを用いてもよい。たとえば、赤外線リモコンに赤外線信号を発生すると同時に検出用音声を発生する機能を設け、ユーザが自分の居場所で赤外線リモコンを操作して赤外線信号と検出用音声を発生させる。テレビ２は、赤外線信号を受信したのち、マイク２７Ｌ，Ｒで検出用音声を収音するまでの時間によってユーザ（赤外線リモコン）の位置を三角法で算出する。ユーザ位置の検出方法はこれに限定されないが、テレビ２にマイク２７Ｌ，Ｒを備え、常時環境音声の収音が可能であるため、これを利用すればよい。

また、ユーザ位置の検出はテレビ２が行い、検出したユーザ位置をＣＥＣコマンドとしてＡＶアンプ１に送信するようにしてもよい。

なお、テレビ２に代えてスピーカ３の一部または全部にマイクを設けておき、そのマイクを用いて音場測定やユーザ位置を検出するようにしてもよい。

１ＡＶアンプ
２テレビ
３スピーカ
４ソース機器
８リスニングポイント
１７、２７Ｌ，Ｒマイク

Claims

マルチチャンネルのオーディオ信号を再生または入力するオーディオ信号取得部と、
スピーカが接続されるスピーカ接続部と、
前記マルチチャンネルのオーディオ信号が予め定められたリスニングポイントに同時に到達するように、各チャンネルのオーディオ信号の出力タイミングを調整して前記スピーカ接続部から出力する信号処理部と、
を備え、
前記信号処理部は、聴取者の位置と前記リスニングポイントとのずれを検出し、このずれに応じて前記オーディオ信号の出力タイミングを修正する
オーディオアンプ。
前記信号処理部は、前記リスニングポイントに設置されたマイクで前記スピーカ接続部に接続されたスピーカから放音されたテスト信号を収音することにより、前記スピーカと前記リスニングポイントとの距離であるスピーカ距離を測定し、このスピーカ距離に応じて前記各チャンネルのオーディオ信号の出力タイミングを調整する請求項１に記載のオーディオアンプ。
前記信号処理部は、前記リスニングポイント以外の位置に設置された複数のマイクで、前記テスト信号を収音することにより、前記スピーカおよびリスニングポイントの配置を検出する請求項２に記載のオーディオアンプ。
テレビが接続され、該テレビと制御信号を送受信するテレビ接続部をさらに設け、
前記リスニングポイント以外の位置に配置された複数のマイクは、前記テレビに設けられている請求項３に記載のオーディオアンプ。
前記リスニングポイント以外の位置に設置された複数のマイクで、前記聴取者の位置を検出する請求項３または請求項４に記載のオーディオアンプ。