JP2011211296A - 音声再生装置及び音声再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカーユニットの機種に応じてスピーカーの特性を補正することが可能な音声再生装置及び音声再生方法を提供すること
【解決手段】本発明に係る音声再生装置１は、接続端子と、マイクロフォン１３と、データ取得部と、測定部と、信号処理部とを具備する。接続端子は、スピーカー２１及び２２を有するスピーカーユニット２と接続される。データ取得部は、接続端子に対するマイクロフォン１３の位置を特定する第１のデータ及び接続端子に対するスピーカーの位置を特定する第２のデータを取得する。測定部は、スピーカー２１及び２２からテスト音声を放音し、放音したテスト音声をマイクロフォン１３によって集音し、集音したテスト音声の伝達特性を実測する。信号処理部は、接続端子を介してスピーカー２１及び２２に出力される音声信号に、第１のデータ、第２のデータ及び伝達特性に応じた信号処理を施す。
【選択図】図３

Description

本発明は、スピーカーを備えるスピーカーユニットに接続された際に、スピーカーユニットの機種に応じてスピーカー特性を補正することが可能な音声再生装置及びその音声再生方法に関する。

近年、音楽再生機能付き携帯電話や携帯型デジタル音楽プレイヤーの普及に伴ない、これらの携帯型音楽プレイヤーをドッキングスピーカーに接続し、音声を再生させることが行われている。一般的に、携帯型音楽プレーヤーはスピーカーを有しないか、又は小径のスピーカーを有するのみであるが、比較的大径のスピーカーであるドッキングスピーカーに接続することで携帯型音楽プレイヤーから出力される音声信号を高音質、あるいは大音量で再生することが可能となる。

このようなドッキングスピーカーから音声を再生させる際、携帯型音楽プレーヤーの内部で音声信号に対して信号処理を施すことによって、スピーカーの特性の補正を行うことが可能である。スピーカーの特性にはスピーカーの構造に起因する周波数特性、歪率、過渡特性、指向特性等があり、放音させるスピーカーについて予めこれらの特性が判明していれば、信号処理によって補正することができる。

放音させるスピーカーの特性が不明の場合であっても、マイクロフォンによりスピーカーから放音される音声を集音してスピーカーの特性を算出し、信号処理による補正が可能な場合もある。例えば特許文献１には、マイクロフォンを備え、スピーカーから放音され、マイクロフォンで集音されるテスト音声を基にスピーカー特性の補正を行う「再生装置」が記載されている。

特開２００８−２８２０４２号公報（段落[００７８]、図７）

マイクロフォンとスピーカーとの間に音声の伝達に影響を与える部材などが存在していないときには、特許文献１に記載された技術によってスピーカー特性の補正を行うことも可能である。しかし、マイクロフォンとスピーカーとの間に音声の伝達に影響を与える部材などが存在してるときには、そのような補正はできない。そのような場合であって、特許文献１に記載された技術によりスピーカー特性の補正をする場合には、補正を行う機器（以下、補正機器）は、マイクロフォンとスピーカーの位置関係を取得している必要がある。すなわち、補正機器が当該位置関係を取得していなければ、マイクロフォンによって集音された音についてスピーカーの特性による影響と音波が空間を伝播する間に受ける影響とを分離することができない。
ドッキングスピーカーの特性を携帯型音楽プレーヤーにおいて補正する場合、ドッキングスピーカーと携帯型音楽プレーヤーとの組み合わせは多様である。加えて、ドッキングスピーカーに携帯型音楽プレーヤーを装着した状態では、形態上、携帯型音楽プレーヤーのマイクロフォンとドッキングスピーカーのスピーカーとの間に音声の伝達に影響を与える部材などが存在する可能性が高い。このため、携帯型音楽プレーヤーに備えられたマイクロフォンとドッキングスピーカーとの位置関係は特定できないことが多く、携帯型音楽プレーヤーによる信号処理によってドッキングスピーカーの特性を補正することは困難である。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、スピーカーユニットの機種に応じてスピーカーの特性を補正することが可能な音声再生装置及び音声再生方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る音声再生装置は、接続端子と、マイクロフォンと、データ取得部と、測定部と、信号処理部とを具備する。
接続端子は、スピーカーを有するスピーカーユニットと接続される。
データ取得部は、上記接続端子に対する上記マイクロフォンの位置を特定する第１のデータ及び上記接続端子に対する上記スピーカーの位置を特定する第２のデータを取得する。
測定部は、上記スピーカーからテスト音声を放音し、上記放音したテスト音声を上記マイクロフォンによって集音し、上記集音したテスト音声の伝達特性を実測する。
信号処理部は、上記接続端子を介して上記スピーカーに出力される音声信号に、上記第１のデータ、上記第２のデータ及び上記伝達特性に応じた信号処理を施す。

本発明では、接続端子に対するマイクロフォンの位置を特定する第１のデータ及び接続端子に対するスピーカーの位置を特定する第２のデータを用いることで、実測伝達特性から空間伝達特性に相当する成分を除くことが可能となる。これにより、スピーカーユニットの機種に応じてスピーカーの特性を補正することが可能となる。

上記信号処理部は、上記第１のデータ及び上記第２のデータから理想伝達特性を決定し、上記測定部によって実測された伝達特性を上記理想伝達特性に変換するための補正係数を算出し、上記補正係数に応じた信号処理を上記音声信号に施してもよい。

第１のデータ及び第２のデータから決定される理想伝達特性は、当該マイクロフォンとスピーカーとの位置関係において、理想的なスピーカー特性を有するスピーカーから放音された音声がマイクロフォンにおいて集音された際の伝達特性である。したがって、理想伝達特性には、理想的なスピーカーのスピーカー特性と、当該位置関係における空間伝達特性が含まれる。なお、理想的なスピーカー特性とは、フラットな周波数特性、直線位相特性、最小位相特性等である。このため、実測伝達特性を理想伝達特性に変換するための補正係数は、実際のスピーカー（スピーカーユニット）のスピーカー特性を理想的なスピーカー特性に変換するための補正係数とみなすことができる。したがって、この補正係数を音声信号に適用することにより、スピーカーユニットの機種に応じてスピーカーの特性を補正することが可能となる。

上記信号処理部は、上記マイクロフォン及び上記スピーカーの位置に対して予めマッピングされている理想伝達特性候補から、上記第１のデータ及び上記第２のデータに応じて上記理想伝達特性を決定してもよい。

マイクロフォンとスピーカーとの位置関係から理想伝達特性を求める場合、音声再生装置の筐体による回折等の影響により線形的に算出することは困難である。本発明によれば、信号処理部は、予めマッピングされている理想伝達特性候補から、マイクロフォンとスピーカーとの位置関係が近接するものを選択することで理想伝達特性を決定することが可能である。理想伝達特性候補のマッピングは、例えば、理想的なスピーカー特性を有する（あるいはそのように補正された）スピーカーに放音させ、各位置関係において集音すればよい。

上記信号処理部は、上記第１のデータ及び上記第２のデータに応じて上記理想伝達特性候補を近似することで上記理想伝達特性を算出してもよい。

信号処理部は、マッピングされた理想伝達特性候補のうち当該マイクロフォンとスピーカーとの位置関係が近接する理想伝達特性候補を用いて近似することにより理想伝達特性を算出することも可能である。これにより、理想伝達特性候補をマッピングする際に、マッピングの間隔を広げ、測定点数を抑制することが可能となる。さらに、音声再生装置やスピーカーユニットのサイズが比較的小さく、距離に対する伝達特性の変化が大きい場合であっても、より正確に理想伝達特性を求めることができる。

上記第１のデータと、上記スピーカーユニットの機種毎に用意された上記第２のデータの候補とを記憶する記憶部をさらに具備し、上記データ取得部は、上記記憶部から上記第１のデータを取得し、上記記憶部から上記スピーカーユニットの機種に応じて上記第２のデータを取得してもよい。

接続端子に対するマイクロフォンの位置は固定であるので、データ取得部は記憶部からマイクロフォンの位置を取得することができる。一方、どの機種のスピーカーユニットが接続されるかは不明であるので、スピーカーユニットの機種の情報が与えられるまで接続端子に対するスピーカーの位置は決定することができない。そこで、例えば接続される可能性の高い複数のスピーカーユニットの機種についての接続端子に対するスピーカーの位置（第２のデータ）を予め記憶部に保持していてもよい。この場合、データ取得部は、スピーカーユニットの機種の情報が与えられれば、該当する機種の接続端子に対するスピーカーの位置（第２のデータ）を記憶部から取得することができる。

上記スピーカーユニットに設けられた識別子を読み取り可能な読取部をさらに具備し、上記データ取得部は、上記読取部が読み取った識別子の情報から、上記スピーカーユニットの機種を判別してもよい。

上述のように、データ取得部は、スピーカーユニットの機種の情報が与えられれば、該当する機種の接続端子に対するスピーカーの位置（第２のデータ）を取得することができる。スピーカーユニットの機種の情報は例えば、ユーザが直接入力するものとすることも可能であるが、読取部（カメラ、バーコードリーダ等）にスピーカーユニットに設けられた識別子（バーコード、ＱＲコード等）を読み取らせ、データ取得部にスピーカーユニットの機種の情報を提供することで操作の手間を省くことができる。

前記第１のデータは、さらに前記マイクロフォンの向きを特定するデータであり、前記第２のデータは、さらに前記スピーカーの向きを特定するデータであってもよい。

これにより、マイクロフォンの向きやスピーカーの向きを考慮に入れた上でのより正確なスピーカーの特性を補正することが可能となる。

上記目的を達成するため、本発明の他の形態に係る音声再生方法は、データ取得ステップと、測定ステップと、信号処理ステップとを具備する。
データ取得ステップは、スピーカーを有するスピーカーユニットと接続される接続端子に対するマイクロフォンの位置を特定する第１のデータ及び上記接続端子に対する上記スピーカーの位置を特定する第２のデータを取得する。
測定ステップは、上記スピーカーからテスト音声を放音し、上記放音したテスト音声を上記マイクロフォンによって集音し、上記集音したテスト音声の伝達特性を実測する。
信号処理ステップは、上記接続端子を介して上記スピーカーに出力される音声信号に、上記第１のデータ、上記第２のデータ及び上記伝達特性に応じた信号処理を施す。

本発明によれば、スピーカーユニットの機種に応じてスピーカーの特性を補正することが可能な音声再生装置及び音声再生方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る音声再生装置の外観を示す斜視図である。 スピーカードックの外観を示す斜視図である。 ドッキングされた、音声再生装置とスピーカードックの外観を示す斜視図である。 音声再生装置の機能構成を示すブロック図である。 スピーカードックの機能構成を示すブロック図 補正係数の決定に係るフローチャートである。 音声再生装置の平面図である。 スピーカードックの平面図である。 理想伝達特性マッピングを示す概念図である。 理想伝達特性候補の例を示す図である。 理想伝達特性の近似の方法を示す概念図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

[音声再生装置及びスピーカードックの概略構成]
図１は本実施形態に係る音声再生装置１の外観を示す斜視図、図２は音声再生装置１がドッキングされるスピーカードック２の外観を示す斜視図、図３はドッキングされた両者の外観を示す斜視図である。なお、これらの図において空間上の一方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。本実施形態では、音声再生装置１が携帯型音楽プレーヤーである場合を例にとり説明する。

図１に示すように、音声再生装置１は、係合凹部１２とマイクロフォン１３とを有する。音声再生装置１には、ヘッドフォンの接続が可能なヘッドフォン端子１４、ユーザの操作が入力される入力ボタン１５が設けられている。音声再生装置１はユーザによって携帯され、ユーザの入力ボタン１５を介した操作入力に応じて内部に記憶している音声信号をヘッドフォン端子１４から出力する。音声再生装置１のサイズは例えば、Ｘ方向に１０ｃｍ、Ｙ方向に２ｃｍ、Ｚ方向に３ｃｍとすることができる。

係合凹部１２は、スピーカードック２との機械的及び電気的な接続に用いられる。係合凹部１２はスピーカードック２の係合凸部２３と係合することが可能な形状に形成されている。係合凹部１２には、係合凹部１２がスピーカードック２の係合凸部２３に係合されたときにスピーカードック２と電気的な接続がされる接続端子（図示を省略）が設けられている。マイクロフォン１３はスピーカードック２のスピーカーから放音される音声を集音する。マイクロフォン１３の設置位置は特に限定されないが、音声再生装置１がスピーカードック２にドッキングされた際にスピーカードック２によって塞がれないような位置とされる。音声再生装置１の機能構成については後述する。

図２に示すように、スピーカードック２は、左スピーカー２１、右スピーカー２２及び係合凸部２３を有する。左スピーカー２１及び右スピーカー２２は通常のスピーカーであり特別な構成を有しない。スピーカーの数も２基に限られない。係合凸部２３は、上述した係合凹部１２と係合することが可能な形状に形成され、係合により音声再生装置１と電気的な接続がされる接続端子（図示を省略）が設けられている。スピーカードック２の大きさは例えば、Ｘ方向に１４ｃｍ、Ｙ方向に６ｃｍ、Ｚ方向に９ｃｍとすることができる。

以上のようにして音声再生装置１とスピーカードック２は、係合凹部１２と係合凸部２３が係合することにより固定され、電気的に接続される。音声再生装置１は、係合凹部１２及び係合凸部２３を介して音声信号がスピーカードック２側に伝送され、音声信号に応じた音声が左スピーカー２１及び右スピーカー２２から放音される。この際、音声再生装置１は、音声信号に対して後述する「補正処理」を施す。

[音声再生装置の機能構成]
音声再生装置１の機能構成について説明する。
図４は、音声再生装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、音声再生装置１は、演算処理部３０、記憶部３１、操作入力部（入力ボタン１５、汎用ポート３７）、音声信号出力部（Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換器３８、ヘッドフォン端子１４、係合凹部１２）、音声信号入力部（マイクロフォン１３、アンプ３９、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換器４０）、通信部３５を有する。これらはバス３６を介して互いに接続されている。

演算処理部３０は、演算処理が可能な素子であり典型的にはＣＰＵ（Central Processing Unit）である。演算処理部３０は、バス３６を通じて記憶部３１から音声コンテンツの音声信号（コンテンツ音声信号）を取得し、コンテンツ音声信号に対して後述する補正処理を施した後、バス３６を通じて音声信号出力部に供給する。

記憶部３１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory)、ＨＤＤ（Hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等であり、音声コンテンツデータＤ、第１のデータＥ、理想伝達特性マッピングＦを記憶している。音声コンテンツデータＤは少なくとも音声を含むコンテンツのデータである。第１のデータＥ及び理想伝達特性マッピングＦについては後述する。

操作入力部は、入力ボタン１５及び汎用入力ポート３７を有する。入力ボタン１５は汎用入力ポート３７を介してバス３６に接続され、操作入力信号を汎用入力ポート３７及びバス３６を通じて演算処理部３０に供給する。

音声信号出力部は、Ｄ／Ａ変換器３８、ヘッドフォン端子１４及び係合凹部１２を有する。ヘッドフォン端子１４及び係合凹部１２はＤ／Ａ変換器３８を介してバス３６に接続されている。演算処理部３０によって供給されたコンテンツ音声信号は、Ｄ／Ａ変換器３８を通じてヘッドフォン端子１４及びスピーカードック２側に出力される。スピーカードック２側に出力されるコンテンツ音声信号を、音声信号ＳｉｇＡとする。

音声信号入力部は、マイクロフォン１３、アンプ３９及びＡ／Ｄ変換器４０を有する。マイクロフォン１３は、アンプ３９及びＡ／Ｄ変換器４０を介してバス３６に接続され、集音した音声信号（集音信号）をアンプ３９及びＡ／Ｄ変換器４０及びバス３６を通じて演算処理部３０に供給する。

通信部３５は、バス３６に接続され、インターネット等のネットワークと通信を行う。通信部３５は、通信用のケーブルが接続されるコネクタ、非接触通信のためのアンテナユニット等を有する。通信部３５は、受信した情報あるいは送信する情報をバス３６を通じて演算処理部３０との間で授受する。

音声再生装置１は以上のように構成される。なお、音声再生装置１の構成はここに示すものに限られない。例えば、スピーカーが内蔵され、音声再生装置１のみで音声の再生が可能なものであってもよい。この場合も、より高音質、大音量の音声を再生するためにスピーカードック２と接続される。

[スピーカードックの機能構成]
スピーカードック２の機能構成について説明する。
図５は、スピーカードック２の機能構成を示すブロック図である
同図に示すように、スピーカードック２は、係合凸部２３、アンプ２４、左スピーカー２１及び右スピーカー２２を有する。

係合凹部１２及び係合凸部２３を介して音声再生装置１側からスピーカードック２側に供給された音声信号ＳｉｇＡはアンプ２４を通じて左スピーカー２１及び右スピーカー２２に供給され、左スピーカー２１及び右スピーカー２２から音声として放音される。

[音声再生装置の動作]
音声再生装置１の動作について説明する。
ユーザによって入力ボタン１５が操作されると、演算処理部３０は記憶部３１に音声コンテンツデータＤを要求し、展開演算処理してコンテンツ音声信号を生成する。ここで、演算処理部３０は、例えば係合凹部１２の接続端子に対して問い合わせ信号を出力し、スピーカードック２が接続されているかどうかを検出する。

スピーカードック２が検出されなかった場合、演算処理部３０は、コンテンツ音声信号をバス３６を通じてＤ／Ａ変換器３８に供給する。なお、ここではコンテンツ音声信号に対して補正処理は行われていない。Ｄ／Ａ変換器３８はコンテンツ音声信号をＤ／Ａ変換し、ヘッドフォン端子１４に出力する。コンテンツ音声信号は、ヘッドフォン端子１４に接続されているヘッドフォンから音声として放音される。

スピーカードック２が検出された場合、演算処理部３０は、コンテンツ音声信号に対して後述する補正処理を行う。演算処理部３０は、補正処理されたコンテンツ音声信号をバス３６を通じてＤ／Ａ変換器３８に供給する。Ｄ／Ａ変換器３８はコンテンツ音声信号をＤ／Ａ変換し、係合凹部１２よりスピーカードック２側に出力する。コンテンツ音声信号（ＳｉｇＡ）は左スピーカー２１及び右スピーカー２２に供給され、これらから音声として放音される。

[補正処理]
音声再生装置１が行う補正処理について説明する。
例えば、音声再生装置１が、初めてスピーカードック２と接続された際に、補正処理に用いられる「補正係数」の決定が行われる。補正係数は音声再生装置１とスピーカードック２との組み合わせについて決定される。音声再生装置１がスピーカードック２と分離され、再びスピーカードック２とドッキングされた際にはその決定された補正係数が用いられる。音声再生装置１がスピーカードック２と異なる別のスピーカードックと接続されると、そのスピーカードックについて補正係数の決定が行われる。この、補正係数の決定については後述する。

音声再生装置１は、決定された補正係数を用いてコンテンツ音声信号に補正処理を施す。音声再生装置１は演算処理部３０においてコンテンツ音声信号に、ＦＩＲ（Finite impulse response）フィルタやＩＩＲ（Infinite impulse response）フィルタ等のデジタルフィルタを適用することにより補正処理を施すことができる。デジタルフィルタによる補正処理は、以下の式１によって表記することができる。
ｙ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）・ｘ（ｓ） [式１]
式１においてｙ（ｓ）はデジタルフィルタから出力されるコンテンツ音声信号（出力関数）のラプラス関数、ｘ（ｓ）はデジタルフィルタへ入力されるコンテンツ音声信号（入力関数）のラプラス関数である。Ｇ（ｓ）はインパルス応答関数のラプラス関数であり、これを「補正係数」とする。式１は、補正係数によって入力関数に対する出力関数のインパルス応答が変更されることを意味する。

補正係数の決定について説明する。
図６は、補正係数の決定に係るフローチャートである。各ステップの詳細については後述する。なお、以下では、左スピーカー２１に対する補正係数の決定のプロセスについて説明する。右スピーカー２２に対する補正係数の決定のプロセスについても同様である。

図６に示すように、音声再生装置１は、第１のデータを取得する（Ｓｔ１）。第１のデータとは、係合凹部１２に対するマイクロフォン１３の位置及び方向を特定するデータである。次に、音声再生装置１は、第２のデータを取得する（Ｓｔ２）。第２のデータとは、係合凸部２３に対するスピーカー（ここでは左スピーカー２１）の位置及び方向を特定するデータである。次に、音声再生装置１は、Ｓｔ１において取得した第１のデータと、Ｓｔ２において取得した第２のデータから、これらによって特性される位置及び方向（以下、位置関係）における「理想伝達特性」を決定する（Ｓｔ３）。理想伝達特性とは理想的にスピーカー特性が補正された場合に、当該位置関係において測定されるべき伝達特性である。

次に、音声再生装置１は、これらの位置関係にある左スピーカー２１の伝達特性（実測伝達測定）を実測する（Ｓｔ４）。この伝達特性は、左スピーカー２１に対して出力したテスト音声信号に対する、マイクロフォン１３が集音した音声の信号（集音信号）の比である。続いて、音声再生装置１は、実測伝達特性を理想伝達特性に一致させるための補正係数を算出する（Ｓｔ５）。

以下、各ステップの詳細について説明する。

第１のデータの取得ステップ（Ｓｔ１）について説明する。
図７は音声再生装置１の平面図である。図７（ａ）はＺ方向からみた上面図、図７（ｂ）はＹ方向からみた正面図、図７（ｃ）はＸ方向からみた側面図である。これらの図に示すように、マイクロフォン１３の位置座標（以下、Ｐｍ）は、係合凹部１２の一点を原点Ｏｍとしたときのマイクロフォン１３の座標である。図７において、マイクロフォン１３の位置座標ＰｍをＸ座標Ｘｍ、Ｙ座標Ｙｍ、Ｚ座標Ｚｍとして示す。マイクロフォン１３の向き（集音方向）は、方向ベクトルとすることができる。図７において、マイクロフォン１３の方向ベクトルをＶｍとして示す。

本実施形態では、記憶部３１に第１のデータＥが記憶されているので、演算処理部３０は記憶部３１から第１のデータＥを取得する。記憶部３１に第１のデータが記憶されていない場合、演算処理部３０は、通信部３５を通じてネットワークから第１のデータを取得してもよい。また、演算処理部３０は、ユーザにより入力ボタン１５を通じて直接入力された第１のデータを取得してもよい。このようにして、演算処理部３０によって第１のデータが取得される。

第２のデータの取得ステップ（Ｓｔ２）について説明する。
図８はスピーカードック２の平面図である。図８（ａ）はＺ方向からみた上面図、図８（ｂ）はＹ方向からみた正面図、図８（ｃ）はＸ方向からみた側面図である。これらの図に示すように、左スピーカー２１の位置座標（以下、Ｐｓ）は、係合凸部２３の一点を原点Ｏｓとしたときの左スピーカー２１の位置座標である。ここで、原点Ｏｓは、係合凸部２３が係合凹部１２と接続された際に、原点Ｏｍと一致する点とする。図８において、左スピーカー２１の位置座標ＰｓをＸ座標Ｘｓ、Ｙ座標Ｙｓ、Ｚ座標Ｚｓとして示す。左スピーカー２１の向き（放音方向）は、方向ベクトルとすることができる。図８において、左スピーカー２１の方向ベクトルをＶｓとして示す。

第２のデータは、予め種々の機種（型式）のスピーカードックのものが記憶部３１に記憶されているものとすることができる。この場合、演算処理部３０が、入力ボタン１５を介してユーザにより入力されたスピーカードック２の「機種情報」を参照して、機種が一致するスピーカードックの第２のデータを記憶部３１から取得することができる。機種情報とは、スピーカードックの機種を特定することができる情報であり、例えばスピーカードックの型番等とすることができる。また、演算処理部３０は、入力された機種情報を基に、通信部３５を通じてネットワークから当該機種のスピーカードックの第２のデータを入手するものとしてもよい。他に、例えば音声再生装置１にカメラ、バーコードリータ等が搭載され、スピーカードック２にバーコード、ＱＲコード（登録商標）が表示されている場合、演算処理部３０は、カメラ等によって当該ＱＲコード等から得られた機種情報を参照して、第２のデータを記憶部３１から取得してもよい。

また、記憶部３１に第２のデータが記憶されていない場合、演算処理部３０は、通信部３５を通じてネットワークからスピーカードック２の第２のデータを取得してもよい。また、演算処理部３０は、ユーザが入力ボタン１５を用いて直接入力した第２のデータを取得してもよい。このようにして演算処理部３０によって第２のデータが取得される。

なお、第１のデータ取得ステップ（Ｓｔ１）と、第２のデータ取得ステップ（Ｓｔ２）は順序が逆でもよい。

理想伝達特性決定ステップ（Ｓｔ３）について説明する。
演算処理部３０は、Ｓｔ１にて得られたマイクロフォン１３の位置座標Ｐｍ及び方向ベクトルＶｍと、Ｓｔ２にて得られた左スピーカー２１の位置座標Ｐ_ｓ及び方向ベクトルＶｓとから理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}を決定する。理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}は、理想的にスピーカー特性が補正された場合に、位置関係（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）において測定されるべき伝達特性である。理想的なスピーカー特性は、例えばフラットな周波数特性、直線位相特性、最小位相特性等である。

演算処理部３０は、「理想伝達特性マッピング」を用いて理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}を決定することができる。上述のように、記憶部３１には、理想伝達特性マッピングＦが記憶されている。図９は、理想伝達特性マッピングを示す概念図である。図９（ａ）と図９（ｂ）では左スピーカー２１の方向ベクトルＶｓが異なる。なお、図９では、Ｚ軸方向については省略されている。理想伝達特性マッピングとは、マイクロフォン１３の位置座標Ｐｍ及びベクトルＶｍ毎に、スピーカー（ここでは左スピーカー２１）の原点（Ｏｓ）に対する位置座標Ｐｍの各グリッドにおける理想伝達特性候補をマッピングしたものである。理想伝達特性候補は、例えば、予め、理想的なスピーカー特性を有するスピーカーを用いて測定されたものである。例えば、図９に示すように、マイクロフォン１３の位置座標Ｐｍが（Ｘｍ、Ｙｍ）＝（３、−１）、方向ベクトルＶｍがＹ軸と平行である場合には、それに対応するマッピングが呼び出される。ここで、さらに左スピーカー２１の方向ベクトルＶｓによってそれぞれ対応するマッピングが選択される。なお、座標の値（（３、−１）等）は便宜的なものであり、例えば単位はｃｍである。

図９（ａ）は、左スピーカー２１の方向ベクトルＶｓがＹ軸と平行である場合のマッピングの例であり、図９（ｂ）は方向ベクトルＶｓがＹ軸に対して斜めである場合のマッピングの例である。それぞれのマッピングにおいて、例えば、位置座標Ｐｓが（Ｘｓ、Ｙｓ）＝（−３、３）である場合には、そのグリッドに割り当てられている理想伝達特性候補が理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}として決定される。

図１０は、図９（ａ）に示すマッピングにおいて、左スピーカー２１の位置座標Ｐｓが異なる場合の理想伝達特性の違いを示す図である。図１０（ａ）は、位置座標がＰｓ１（Ｘｓ、Ｙｓ）＝（−３、３）である場合の理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}であり、図１０（ｂ）は位置座標がＰｓ２（Ｘｓ、Ｙｓ）＝（２、−３）である場合の理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}である。

音声再生装置１が理想伝達特性マッピングを利用せずに、第１のデータ及び第２のデータから理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}を求める場合、音声再生装置１の筐体による回折等の影響により線形的に算出することは困難である。演算処理部３０は、予めマッピングされている理想伝達特性候補から、第１のデータ及び第２のデータが近接するものを選択することで理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}を決定することが可能である

上記の例では、位置座標Ｐｓがグリッド上に位置する場合について示したが、位置座標Ｐｓがグリッド上に位置しない場合も考えられる。その場合、例えば、最もＰｓに接近するグリッドの理想伝達特性候補を理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}として決定することができる。また、以下のようにして、周囲のグリッドの理想伝達特性候から近似することもできる。

図１１は、理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}の近似の方法を示す概念図である。
例えば、同図に示すように、位置座標ＰｓがグリッドＰａ１〜Ｐａ８（ＰａＮ）の間に位置している場合、ＰｓとＰａＮのそれぞれの間の距離をＤａ１〜Ｄａ８（ＤａＮ）、ＰａＮのそれぞれの理想伝達特性候をＨａ１〜Ｈａ８（ＨａＮ）とすると、求める理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}は、以下の[数１]で表すことができる。なお、[数１]においてＤｓｕｍはＤａ１〜Ｄａ８の総和である。

このような近似は、特に、音声再生装置１や左スピーカー２１のサイズが比較的小さく、距離に対する伝達特性の変化が大きい場合に有効である。また、予めマッピングを作成する際に、グリッド間の距離を広げ、測定点数を抑制することも可能となる。以上のようにして、位置関係（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）における理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}が決定される。

伝達特性実測ステップ（Ｓｔ４）について説明する。
演算処理部３０は、係合凹部１２からテスト音声信号を出力する。テスト音声信号は、ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号、Ｍ系列信号、ホワイトノイズ等を用いることができる。テスト音声信号は、係合凸部２３を介して左スピーカー２１に到達し、左スピーカー２１から放音される。

マイクロフォン１３は、上記左スピーカー２１から放音された音声（テスト音声）を集音し、集音信号として演算処理部３０に供給する。演算処理部３０は、テスト音声信号と集音信号を比較し、実測伝達特性Ｈ（ｓ）を求める。実測伝達特性Ｈ（ｓ）は以下の式２によって表記することができる。
Ｙ（ｓ）＝Ｈ（ｓ）・Ｘ（ｓ） [式２]
式２においてＹ（ｓ）は集音信号（出力関数）のラプラス関数、Ｘ（ｓ）はテスト音声信号（入力関数）のラプラス関数である。即ち、実測伝達特性Ｈ（ｓ）は集音信号のテスト音声信号に対するインパルス応答の変化を示す。演算処理部３０は、式２に示すように、Ｙ（ｓ）をＸ（ｓ）で除することにより実測伝達特性Ｈ（ｓ）を算出することができる。算出された実測伝達特性Ｈ（ｓ）は、左スピーカー２１のスピーカー特性と、左スピーカー２１からマイクロフォン１３の間の空間伝達特性（音波が空間を伝播する間に受けるインパルス応答の変化）とを含んでいる。

補正係数算出ステップ（Ｓｔ５）について説明する。
上述ように、Ｓｔ３において得られた理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}は、理想的なスピーカー特性を有するスピーカーから放音された場合に、位置関係（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）において測定されるべき伝達特性である。このため、理想的な系は理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}を用いて次式のように表記することができる。
Ｙ（ｓ）＝Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}・Ｘ（ｓ） [式３]

ここで、式１に示したように、テスト音声信号Ｘ（ｓ）に対してデジタルフィルタにより補正処理を施すと、テスト音声信号Ｘ（ｓ）と集音信号Ｙ（ｓ）の関係は以下のように表記することができる。
Ｙ（ｓ）＝Ｈ（ｓ）・Ｇ（ｓ）・Ｘ（ｓ） [式４]

式３と式４が一致する場合、補正係数Ｇ（ｓ）によって、左スピーカー２１のスピーカー特性を理想的なスピーカー特性に補正することが可能となる。したがって、補正係数Ｇ（ｓ）は、Ｓｔ３において求めた位置関係（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）における理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}と、Ｓｔ４において実測した実測伝達特性Ｈ（ｓ）を用いて次式のように決定することができる。

Ｇ（ｓ）＝Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}／Ｈ（ｓ） [式５]
音声再生装置１は、以上のようにして補正係数Ｇ（ｓ）を求める。

音声再生装置１は、同様にして右スピーカー２２の補正係数を求める。この場合、第１のデータは左スピーカー２１の場合と同様であるので、第１のデータ取得ステップ（Ｓｔ１）は省略することができる。音声再生装置１は、入力ボタン１５を介してユーザによりコンテンツ再生の指示が入力されると、このようにして得られた左スピーカー２１及び右スピーカー２２についての補正係数を用いてコンテンツ音声信号に補正処理を施し、左スピーカー２１及び右スピーカー２２から放音させる。各スピーカーの補正係数は理想的なスピーカー特性を基に決定されているので、音声再生装置１はコンテンツ音声信号に対して各スピーカー特性を理想的なスピーカー特性に補正するように補正処理することが可能である。

音声再生装置１が、スピーカードック２と機種が異なる、即ち第２のデータが異なるスピーカードックと接続されると、上述のようにして、各スピーカーの補正係数が求められ、補正処理に用いられる。音声再生装置１は、このようにして得られた各スピーカについての補正係数を記憶部３１等に記憶させておくことにより、再度、同一機種のスピーカードックと接続された際に用いることが可能である。

以上のように本実施形態によれば、演算処理部３０が第１のデータと第２のデータに基づいてコンテンツ音声信号に補正処理を施すことにより、実測伝達特性Ｈ（ｓ）から空間伝達特性に相当する成分を除くことが可能となり、スピーカードックの機種に応じてスピーカーの特性を補正することが可能となる。

第１のデータ及び第２のデータから決定される理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}には、理想的なスピーカーのスピーカー特性と、当該位置関係における空間伝達特性が含まれる。このため、実測伝達特性Ｈ（ｓ）を理想伝達特性Ｈｉ_{（Ｐｍ、Ｖｍ、Ｐｓ、Ｖｓ）}に変換するための補正係数Ｇ（ｓ）は、スピーカードック２のスピーカー特性を理想的なスピーカー特性に変換するための補正係数とみなすことができる。したがって、補正係数Ｇ（ｓ）をコンテンツ音声信号に適用することにより、スピーカードックの機種に応じてスピーカー特性を補正することが可能となる。

本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更され得る。

上述した実施形態において、補正係数の決定は、演算処理部にてなされるものとしたがこれに限られない。音声再生装置は、第１のデータ及び第２のデータと実測伝達特性とを通信部を用いてネットワークに送信し、ネットワーク上において理想伝達特性を決定させ、補正係数を受信してもよい。

上述した実施形態において、音声再生装置は、スピーカードックの機種情報を用いて第２のデータを取得するものとしたがこれに限られない。音声再生装置は、例えば、スピーカードックの機種情報を用いて、記憶部あるいはネットワークから補正係数を取得することも可能である。

上述した実施形態において、第１のデータ及び第２のデータはそれぞれ接続端子に対する位置及び方向を特定するデータであるものとしたがこれに限られない。例えば、第１のデータ及び第２のデータは、接続端子に対する位置のみを特性するデータとすることも可能である。

１…音声再生装置
２…スピーカードック
１２…係合凹部
１３…マイクロフォン
２１…左スピーカー
２２…右スピーカー
２３…係合凸部
３０…演算処理部
３１…記憶部

Claims (8)

1. スピーカーを有するスピーカーユニットと接続される接続端子と、
   マイクロフォンと、
   前記接続端子に対する前記マイクロフォンの位置を特定する第１のデータ及び前記接続端子に対する前記スピーカーの位置を特定する第２のデータを取得するデータ取得部と、
   前記スピーカーからテスト音声を放音し、前記放音したテスト音声を前記マイクロフォンによって集音し、前記集音したテスト音声の伝達特性を実測する測定部と、
   前記接続端子を介して前記スピーカーに出力される音声信号に、前記第１のデータ、前記第２のデータ及び前記伝達特性に応じた信号処理を施す信号処理部と
   を具備する音声再生装置。
2. 請求項１に記載の音声再生装置であって、
   前記信号処理部は、前記第１のデータ及び前記第２のデータから理想伝達特性を決定し、前記測定部によって実測された伝達特性を前記理想伝達特性に変換するための補正係数を算出し、前記補正係数に応じた信号処理を前記音声信号に施す
   音声再生装置。
3. 請求項２に記載の音声再生装置であって、
   前記信号処理部は、前記マイクロフォン及び前記スピーカーの位置に対して予めマッピングされている理想伝達特性候補から、前記第１のデータ及び前記第２のデータに応じて前記理想伝達特性を決定する
   音声再生装置。
4. 請求項３に記載の音声再生装置であって、
   前記信号処理部は、前記第１のデータ及び前記第２のデータに応じて前記理想伝達特性候補を近似することで前記理想伝達特性を算出する
   音声再生装置。
5. 請求項４に記載の音声再生装置であって、
   前記第１のデータと、前記スピーカーユニットの機種毎に用意された前記第２のデータの候補とを記憶する記憶部をさらに具備し、
   前記データ取得部は、前記記憶部から前記第１のデータを取得し、前記記憶部から前記スピーカーユニットの機種に応じて前記第２のデータを取得する
   音声再生装置。
6. 請求項５に記載の音声再生装置であって、
   前記スピーカーユニットに設けられた識別子を読み取り可能な読取部をさらに具備し、
   前記データ取得部は、前記読取部が読み取った識別子の情報から、前記スピーカーユニットの機種を判別する
   音声再生装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音声再生装置であって、
   前記第１のデータは、さらに前記マイクロフォンの向きを特定するデータであり、
   前記第２のデータは、さらに前記スピーカーの向きを特定するデータである
   音声再生装置。
8. スピーカーを有するスピーカーユニットと接続される接続端子に対するマイクロフォンの位置を特定する第１のデータ及び前記接続端子に対する前記スピーカーの位置を特定する第２のデータを取得し、
   前記スピーカーからテスト音声を放音し、前記放音したテスト音声を前記マイクロフォンによって集音し、前記集音したテスト音声の伝達特性を実測し、
   前記接続端子を介して前記スピーカーに出力される音声信号に、前記第１のデータ、前記第２のデータ及び前記伝達特性に応じた信号処理を施す
   音声再生方法。

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