JP2013120961A - 音響機器、音質調整方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】エイジング作業無しに、開発側の意図する音響特性を購入直後の音響機器で容易に実現する。
【解決手段】音響特性補正演算部８は、スウィープ信号としてＴＳＰ信号を生成し、該ＴＳＰ信号をスピーカ３から出力するとともに、スピーカ３から出力される音声をマクロフォン２で集音してメモリ１０に録音する。音響特性補正演算部８は、録音された音声信号と生成したスウィープ信号とに基づいて、スピーカ３の伝達関数を生成し、メモリ１０に記憶されているエイジング後の伝達関数と実際のスピーカの伝達関数との差分が所定許容範囲内に収まるフィルタ特性を有するフィルタを形成する。以降、出力される音声は、音響特性補正演算部８に形成されたフィルタによりフィルタリング処理が施されてスピーカ３から出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響機器、音質調整方法、及びプログラムに関する。

従来、携帯端末に限らずスピーカを搭載する音響機器においては、店頭試聴機で聞く音質と実際に購入した音響機器で最初に聞く音質との間に差異が生じる。これは、店頭試聴機では、既に、開発時のエイジング（自動車などでいう慣らし運転に相当）が完了しているためである。そこで、商品を購入したユーザは、製品性能を引き出すため、エイジングと呼ばれる経年劣化を故意に引き起こす作業を行う必要があった。

特許文献１には、音響機器を使用する度に、周囲の環境などが変化しても、受話者にとって最適な音質による再生を自動調整する技術が開示されている。特許文献１によれば、受話者が聞きやすい送話音声の音響特性を保存しておき、実際に音声を再生する際には、選択した送話音声の音響特性と、スピーカから受話者までの音響伝達関数とに基づいて、フィルタを作成し、受話者が聞きやすい音声となるような送話音声の音質調整を行う。

特開２０１１−２０５３８９号公報

しかしながら、上記特許文献１では、送話者の性別、年齢などから送話者の音声特徴を特定したり、予めさまざまな条件で測定して保存しておいた車両伝達関数の中から、車両情報（温度、湿度、搭乗者の位置、シートの圧力や、ヘッドレストの高さなど）の条件に合う車両伝達関数を選定したりするなど、複雑なデータ処理が必要となるという問題がある。

また、上記特許文献１では、その都度、様々な環境に適応させることが可能であるが、いわゆる開発者が意図している音響特性を、購入直後の音響機器で実現することができないという問題があった。

そこで本発明は、エイジング作業無しに、開発側の意図する音響特性を購入直後の音響機器で容易に実現することができる音響機器、音質調整方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の音響機器は、少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器であって、エイジング後の伝達関数を取得する取得手段と、スウィープ信号を生成する信号生成手段と、前記信号生成手段により生成されたスウィープ信号を前記スピーカから出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音する録音手段と、前記録音手段で録音された音声信号と前記信号生成手段により生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成する伝達関数生成手段と、前記取得手段により取得されたエイジング後の伝達関数と前記伝達関数生成手段により生成された前記スピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するフィルタ形成手段とを備えることを特徴とする音響機器である。

本発明の音質調整方法は、少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器の音質調整方法であって、エイジング後の伝達関数を取得するステップと、スウィープ信号を生成するステップと、前記スピーカから前記スウィープ信号を出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音するステップと、前記録音された音声信号と前記生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成するステップと、前記エイジング後の伝達関数と前記生成されたスピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するステップとを含むことを特徴とする音質調整方法である。

本発明のプログラムは、少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器のコンピュータに、エイジング後の伝達関数を取得する取得機能、スウィープ信号を生成するスウィープ信号生成機能、前記スピーカから前記スウィープ信号を出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音する録音機能、前記録音された音声信号と前記生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成する伝達関数生成機能、前記エイジング後の伝達関数と前記生成されたスピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するフィルタ形成機能を実行させることを特徴とするプログラムである。

この発明によれば、エイジング作業無しに、開発側の意図する音響特性を購入直後の音響機器で容易に実現することができる。

本発明の実施形態による携帯電話の構成を示すブロック図である。 本実施形態による携帯電話の動作（音響特性補正動作）を説明するためのフローチャートである。 付記１の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態による携帯電話の構成を示すブロック図である。図において、携帯電話端末１は、１つ以上のマイクロフォン２とスピーカ３とを備えている。マイクロフォン２は、一般的な無指向性マイクロフォンである。スピーカ３、マイクロフォンアンプ４、スピーカアンプ５、ＤＳＰ（Digital Signal
Processor）６は、それぞれ一般的に使用されているものである。

ＤＳＰ６は、処理ブロックの一部として、ＤＡＣ（ＤＡコンバータ）／ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）７、音響特性補正演算部８、コーディック部９、及びメモリ１０を備えている。ＤＡＣ／ＡＤＣ７は、マイクロフォン２、マイクロフォンアンプ４を介して入力される音声信号をデジタル音声データに変換し、音響特性補正演算部８に供給するとともに、音響特性補正演算部８からの音声データを音声信号に変換し、スピーカアンプ５を介して、スピーカ３から出力する。

音響特性補正演算部８は、音響特性補正動作時に、スピーカ３から出力するためのスウィープ信号としてＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号を生成する。ＴＳＰ信号とは、コンピュータで生成可能な一種のスウィープ信号で、１つの信号で一度に任意の周波数帯域の特性を測定したいときに便利な信号である。聴感上は、低音から高音に向けて「ピューッ」という連続的に周波数が変化するように聞こえる。

また、音響特性補正演算部８は、上記ＴＳＰ信号をスピーカ３から出力するのと並行して、スピーカ３から出力される音をマイクロフォン２で集音してメモリ１０に録音する。また、音響特性補正演算部８は、録音した信号と生成したＴＳＰ信号とを元にスピーカ３の伝達関数を生成し、この実際の環境の下で生成した伝達関数と、予めメモリ１０に用意してあるエイジング後の伝達関数との差分に基づいてフィルタを形成する。より具体的には、実際の環境の下で生成したスピーカ３の伝達関数とエイジング後の伝達関数との差分が所定の許容範囲内に収まるフィルタ特性を有するフィルタを形成する。

コーデック部９は、符号化方式を使って音声データのエンコード（符号化）とデコード（復号）を双方向に実行する。なお、コーデック部９には、データ圧縮機能を用いてデータを圧縮・伸張するソフトウェアが含まれる。メモリ１０は、マイクロフォン２により集音した音声を録音（保存）するとともに、予め用意してあるエイジング後の伝達関数を記憶している。

次に、上述した実施形態の動作について説明する。
図２は、本実施形態による携帯電話の動作（音響特性補正動作）を説明するためのフローチャートである。まず、音響特性補正演算部８にて、ＴＳＰ信号を生成し、ＤＡＣ／ＡＤＣ７、スピーカアンプ５を介して、スピーカ３から再生出力させる（ステップＳ１０）。上述したスピーカ３による再生出力とともに、マイクロフォン２にてスピーカ３からの出力音声を集音し、マクロフォンアンプ４、ＤＡＣ／ＡＤＣ７、音響特性補正演算部８を介してメモリ１０に保存すべく、録音を開始する（ステップＳ１２）。

次に、音響特性補正演算部８にて、録音した信号と生成したＴＳＰ信号とを元にスピーカ３の伝達関数を生成する（ステップＳ１４）。音響特性補正演算部８にて、実際の環境の下で生成したスピーカ３の伝達関数と、予めメモリ１０に用意してあるエイジング後の伝達関数との差分が所定の許容範囲内に収まるフィルタ特性を有するフィルタを形成する（ステップＳ１６）。

以降、音声出力する際には、音響特性補正演算部８に形成したフィルタによって出力音声にフィルタリング処理を施し、ＤＡＣ／ＡＤＣ７、スピーカアンプ５を介して、スピーカ３から再生出力させる（ステップＳ１８）。これにより、新規に組み込んだエイジングの済んでいない音響機器であっても、開発者の望む音響特性を実現すること、すなわちエイジングが済んでいる状態の周波数特性に合うようにスピーカ５から出力する音声の周波数特性を整形することができる。

なお、伝達関数の生成方法、フィルタ形成、フィルタ処理については、当事者にとって良く知られている内容であるので説明を省略する。

また、上述した実施形態では、エイジング後の伝達関数をメモリ１０に記憶していたが、これ限らず、ネットワーク上のサーバなどからダウンロードするようにしてもよい。

また、上述した実施形態において、図１の構成は、周囲の環境に合わせたスピーカ特性のコントロールを行うことが可能であるので、無響室や、一般的な住宅、コンサートホールなどの環境に合わせることも可能である。

本発明の他の実施例として、その基本的構成は、上記の通りであるが、マイクロフォン数、スピーカ数の変動については各１つ以上実装されていれば、それぞれを独立に動作させることで実現可能である。

また、本実施形態は、端末装置として携帯電話に適用した例であるが、本発明はこれに限定されるものではない。音声入出力可能な携帯型または据置型の端末機器、例えば、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、通信機、その他の電子機器等にも幅広く適用できる。

上述した実施形態によれば、新規に組み込んだ、エイジングの済んでいない携帯電話であっても、開発者の望む音響特性を実現することができる。

また、上述した実施形態によれば、従来の製品では経年劣化を伴う状態で実現しているのに対して、エイジングを行った状態を劣化の少ない状態で実現することができる。

また、上述した実施形態によれば、携帯電話端末などの口径の小さなスピーカを使用した場合でも、比較的再生し難い低域部分を補強する効果を期待することができる。

また、上述した実施形態によれば、低域部分を補強する効果より、本発明を使用しない場合に比較して、同じ時間再生を行った時のスピーカ振動量が多くなることからエイジングを行う時間を短縮することができる。

以下、本発明の特徴を付記する。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
図３は、付記１の構成図である。なお、図３と図１との対応について説明する。図３において、信号生成手段１５、伝達関数生成手段１７、フィルタ１８、フィルタ形成手段１９は、図１の音響特性補正演算部８に相当する。また、取得手段１４は、図１のメモリ１０に相当する。また、録音手段１６は、音響特性補正演算部８及びコーデック部９、メモリ１０を合わせた構成に相当する。

図３に示すように、付記１記載の発明は、
少なくとも１つのマイクロフォン１２と１つのスピーカ１３とを備える音響機器であって、
エイジング後の伝達関数を取得する取得手段１４と、
スウィープ信号を生成する信号生成手段１５と、
前記信号生成手段１５により生成されたスウィープ信号を前記スピーカ１３から出力するとともに、前記スピーカ１３から出力される音声を前記マクロフォン１２で集音して録音する録音手段１６と、
前記録音手段１６で録音された音声信号と前記信号生成手段１５により生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカ１３の伝達関数を生成する伝達関数生成手段１７と、
前記取得手段１４により取得されたエイジング後の伝達関数と前記伝達関数生成手段１７により生成された前記スピーカ１３の伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカ１３から音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタ１８を形成するフィルタ形成手段１９と
を備えることを特徴とする音響機器１１である。

（付記２）
前記フィルタ形成手段は、前記エイジング後の伝達関数と前記スピーカの伝達関数との差分が所定の許容範囲内に収まるフィルタ特性を有するフィルタを形成することを特徴とする付記１に記載の音響機器である。

（付記３）
前記基準信号生成手段は、前記スウィープ信号としてＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号を生成することを特徴とする付記１または２に記載の音響機器である。

（付記４）
前記エイジング後の伝達関数を記憶する記憶手段を更に備え、前記取得手段は、前記記憶手段に記憶されているエイジング後の伝達関数を取得することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の音響機器である。

（付記５）
少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器の音質調整方法であって、エイジング後の伝達関数を取得するステップと、スウィープ信号を生成するステップと、前記スピーカから前記スウィープ信号を出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音するステップと、前記録音された音声信号と前記生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成するステップと、前記エイジング後の伝達関数と前記生成されたスピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するステップとを含むことを特徴とする音質調整方法である。

（付記６）
少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器のコンピュータに、エイジング後の伝達関数を取得する取得機能、スウィープ信号を生成するスウィープ信号生成機能、前記スピーカから前記スウィープ信号を出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音する録音機能、前記録音された音声信号と前記生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成する伝達関数生成機能、前記エイジング後の伝達関数と前記生成されたスピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するフィルタ形成機能を実行させることを特徴とするプログラムである。

１ 携帯電話端末
２ マイクロフォン
３ スピーカ
４ マイクロフォンアンプ
５ スピーカアンプ
６ ＤＳＰ
７ ＤＡＣ／ＡＤＣ
８ 音響特性補正演算部
９ コーデック部
１０ メモリ

Claims (6)

1. 少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器であって、
   エイジング後の伝達関数を取得する取得手段と、
   スウィープ信号を生成する信号生成手段と、
   前記信号生成手段により生成されたスウィープ信号を前記スピーカから出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音する録音手段と、
   前記録音手段で録音された音声信号と前記信号生成手段により生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成する伝達関数生成手段と、
   前記取得手段により取得されたエイジング後の伝達関数と前記伝達関数生成手段により生成された前記スピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するフィルタ形成手段と
   を備えることを特徴とする音響機器。
2. 前記フィルタ形成手段は、前記エイジング後の伝達関数と前記スピーカの伝達関数との差分が所定の許容範囲内に収まるフィルタ特性を有するフィルタを形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響機器。
3. 前記基準信号生成手段は、
   前記スウィープ信号としてＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号を生成する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の音響機器。
4. 前記エイジング後の伝達関数を記憶する記憶手段を更に備え、
   前記取得手段は、前記記憶手段に記憶されているエイジング後の伝達関数を取得することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音響機器。
5. 少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器の音質調整方法であって、
   エイジング後の伝達関数を取得するステップと、
   スウィープ信号を生成するステップと、
   前記スピーカから前記スウィープ信号を出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音するステップと、
   前記録音された音声信号と前記生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成するステップと、
   前記エイジング後の伝達関数と前記生成されたスピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するステップと
   を含むことを特徴とする音質調整方法。
6. 少なくとも１つのマイクロフォンと１つのスピーカとを備える音響機器のコンピュータに、
   エイジング後の伝達関数を取得する取得機能、
   スウィープ信号を生成するスウィープ信号生成機能、
   前記スピーカから前記スウィープ信号を出力するとともに、前記スピーカから出力される音声を前記マクロフォンで集音して録音する録音機能、
   前記録音された音声信号と前記生成したスウィープ信号とに基づいて、前記スピーカの伝達関数を生成する伝達関数生成機能、
   前記エイジング後の伝達関数と前記生成されたスピーカの伝達関数との差分に基づいて、前記スピーカから音声出力時にフィルタリング処理するためのフィルタを形成するフィルタ形成機能
   を実行させることを特徴とするプログラム。
   
   

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