JP2013181783A - 測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】出力装置と受信装置とを含む対象系のインパルス応答の測定結果の精度を向上させること。
【解決手段】実施形態によれば、供給された、周波数を掃引する第１の測定用信号に応じた出力信号を出力する出力装置と、出力信号を受信することによって、第１の受信信号を出力する受信装置とを含む対象系であって、第１の受信信号の振幅スペクトルの特性の傾向が既知である対象系を用いてインパルス応答を測定する測定装置は、第１の測定用信号に振幅スペクトルの特性の傾向の逆特性を有する重みを乗じた信号の特性を有する第２の測定用信号を出力装置に供給する出力手段と、第２の測定用信号を出力手段から出力装置に供給した場合に、受信装置から出力された第２の受信信号を受信する受信手段と、第２の受信信号と第２の測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、インパルス応答を演算する演算手段とを具備する。
【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、出力装置と受信装置とを含む対象系のインパルス応答を測定する測定装置および測定方法に関する。

インパルス応答や周波数特性を計測するための測定用信号として、時間と共に周波数が連続的に変化する正弦波掃引信号がよく用いられる。ＴＳＰ(Time Stretched Pulse)信号は、正弦波掃引信号の代表であり、周波数全体にわたり、最大振幅の時間信号を用いて測定ができる特徴がある。その結果、概ね平坦な周波数特性を持つ対象系（スピーカ等）などには適した測定用信号であるが、周波数特性が平坦でない対象系（イヤフォンを直接マイクで測定する等）の場合、利得の低い帯域が雑音に埋もれやすく、測定結果の精度が低かった。また、測定用信号の出力電力を上げたり、受信部の増幅率を上げるなど、大きな音で測定したりしようとすると、利得の高い帯域が受信レベルの最大値を超えることによって信号がひずみ、信号を正しく測定できないことがあった。

特許第４５５２０１６号公報

出力装置（密閉型イヤフォン）と受信装置（マイクロフォン）とを含み、受信信号の周波数特性が平坦でない対象系の場合、周波数全体にわたり、最大振幅の時間信号を有するＴＳＰ信号を用いて、対象系のインパルス応答の測定を行うと、測定結果の精度が低いことがあった。

本発明の目的は、出力装置と受信装置とを含む対象系のインパルス応答の測定結果の精度を向上させることが可能な測定装置および測定方法を提供することにある。

実施形態によれば、測定装置は、供給された、周波数を掃引する第１の測定用信号に応じた第１の出力信号を出力する出力装置と、前記第１の出力信号を受信することによって、第１の受信信号を出力する受信装置とを含む対象系であって、前記第１の受信信号の振幅スペクトルの特性の傾向が既知である対象系を用いてインパルス応答を測定する。測定装置は、出力手段と、受信手段と、インパルス応答演算手段とを具備する。出力手段は、前記第１の測定用信号に前記振幅スペクトルの特性の傾向の逆特性を有する重みを乗じた信号の特性を有する第２の測定用信号を前記出力装置に供給する。受信手段は、前記第２の測定用信号を前記出力手段から前記出力装置に供給した場合に、前記受信装置から出力された第２の受信信号を受信する。インパルス応答演算手段は、前記第２の受信信号と前記第２の測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算する。

実施形態の測定装置（再生装置）の外観の一例を示す斜視図。 実施形態の測定装置（再生装置）のシステム構成の一例を示すブロック図。 実施形態のメディアプレーヤのインパルス応答および周波数特性を測定するための構成の一例を示すブロック図。 イヤフォンから出力されマイクで取得された音の周波数特性を示す図。 一般的なＴＳＰ信号をフーリエ逆変換した波形を示す模式図。 図５に示すＴＳＰ信号をイヤフォンに入力した場合、イヤフォンから出力される音の振幅スペクトルを示す図。 図６に示す波形をフーリエ変換することによって得られる周波数振幅スペクトルを示す図。 イヤフォンからの出力音をマイクを近づけて測定した場合の受信信号のスペクトルを示す図。 図８に示すスペクトルから得られたインパルス応答の周波数振幅スペクトルを示す図。 再生信号の音量を上げたり、マイクアンプの増幅率を上げた場合の受信信号のスペクトルを示す図。 ＴＳＰ信号に対して重み付けを行った測定用信号のスペクトルを示す図。 図１１に示すＴＳＰ信号を作成する場合に用いた重み係数Ｗ（ｋ）と、その逆ＴＳＰ信号を作成する場合に用いた１／Ｗ（ｋ）を示す図。 図１１に示すＴＳＰ信号を用いてイヤフォンからの出力音をマイクを近づけて測定した場合の受信信号のスペクトルを示す図。 再生音量、または受信音量を上げて、図１１に示すＴＳＰ信号を用いてイヤフォンからの出力音をマイクを近づけて測定した場合の受信信号のスペクトルを示す図。 図１４に示すスペクトルから得られたインパルス応答の周波数振幅スペクトルを示す図。 メディアプレーヤの補正機能の構成の一例を示すブロック図。 目標特性データが示す周波数特性の一例を示す図。 設計された補正フィルタが示す周波数特性の一例を示す図。 イヤフォンから出力された音の周波数特性を示す図。 イヤフォンから出力された音の周波数特性を測定し、測定された周波数特性に基づいてイヤフォンから出力される音を補正する手順の一例を示すフローチャート。 図１０に示したＴＳＰ信号の変形例を示す図。 図２１に示すＴＳＰ信号を作成する場合に用いた重み係数Ｗ（ｋ）と、その逆ＴＳＰ信号を作成する場合に用いた１／Ｗ（ｋ）を示す図。

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１および図２を参照して、測定装置（再生装置）の構成を説明する。本実施形態の測定装置（再生装置）は、例えば、ノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ１０から実現されている。

図１はコンピュータ１０のディスプレイユニットを開いた状態における斜視図である。本コンピュータ１０は、コンピュータ本体１１と、ディスプレイユニット１２とから構成されている。ディスプレイユニット１２には、液晶パネルを有する表示パネル１７が組み込まれている。ディスプレイユニット１２内には、マイクロフォンが設けられている。ディスプレイユニット１２には、マイクロフォンが効率よく集音できるようにするためにマイク穴１９が設けられている。

ディスプレイユニット１２は、コンピュータ本体１１に対し、コンピュータ本体１１の上面が露出される開放位置とコンピュータ本体１１の上面を覆う閉塞位置との間を回動自在に取り付けられている。コンピュータ本体１１は薄い箱形の筐体を有しており、その上面にはキーボード１３、本コンピュータ１０をパワーオン／パワーオフするためのパワーボタン１４、タッチパッド１６、およびスピーカ１８Ａ，１８Ｂなどが配置されている。

次に、図２を参照して、本コンピュータ１０のシステム構成について説明する。
本コンピュータ１０は、図２に示されているように、ＣＰＵ１０１、ノースブリッジ１０２、主メモリ１０３、サウスブリッジ１０４、グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）１０５、ビデオメモリ（ＶＲＡＭ）１０５Ａ、サウンドコントローラ１０６、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０９、ＬＡＮコントローラ１１０、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１１、ＤＶＤドライブ１１２、およびエンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１６等を備えている。

ＣＰＵ１０１は本コンピュータ１０の動作を制御するプロセッサであり、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１１から主メモリ１０３にロードされる、オペレーティングシステム（ＯＳ）１２１、およびメディアプレーヤ１２２のような各種アプリケーションプログラムを実行する。メディアプレーヤ１２２は、動画(映像)や音声のファイルを再生するためのアプリケーションソフトウェアである。また、ＣＰＵ１０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０９に格納されたＢＩＯＳ（Basic Input Output System）も実行する。ＢＩＯＳはハードウェア制御のためのプログラムである。

ノースブリッジ１０２はＣＰＵ１０１のローカルバスとサウスブリッジ１０４との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ１０２には、主メモリ１０３をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ１０２は、PCI EXPRESS規格のシリアルバスなどを介してＧＰＵ１０５との通信を実行する機能も有している。

ＧＰＵ１０５は、本コンピュータ１０のディスプレイモニタとして使用される液晶パネル１７１を制御する表示コントローラである。ＧＰＵ１０５は、ＶＲＡＭ１０５Ａをワークメモリとして使用する。このＧＰＵ１０５によって生成される映像信号は液晶パネル１７１に送られる。

サウスブリッジ１０４は、ＬＰＣ（Low Pin Count）バス上の各デバイス、およびＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バス上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ１０４は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１１およびＤＶＤドライブ１１２を制御するためのＩＤＥ（Integrated Drive Electronics）コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ１０４は、サウンドコントローラ１０６との通信を実行する機能も有している。サウンドコントローラ１０６は音源デバイスであり、再生対象のオーディオデータをスピーカ１８Ａ，１８Ｂまたに出力するために、デジタル信号を電気信号に変換するＤ／Ａコンバータ、電気信号を増幅するアンプリファイア等の回路を有する。また、サウンドコントローラ１０６は、マイクロフォン１１３から入力された電気信号を増幅するマイクアンプリファイア、増幅された電気信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄコンバータ等の回路を有する。

エンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１６は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード（ＫＢ）１３およびタッチパッド１６を制御するためのキーボードコントローラとが集積された１チップマイクロコンピュータである。このエンベデッドコントローラ／キーボードコントローラＩＣ（ＥＣ／ＫＢＣ）１１６は、ユーザによるパワーボタン１４の操作に応じて本コンピュータ１０をパワーオン／パワーオフする機能を有している。

次に、メディアプレーヤ１２２の機能について説明する。メディアプレーヤ１２２は、密閉型イヤフォンから出力される音のインパルス応答および周波数特性を測定する機能を有する。周波数特性を測定するための構成について図３を参照して説明する。

メディアプレーヤ１２２は、測定用信号出力部２３１、インパルス応答演算部２３３、および周波数特性演算部２３４等を有する。

測定用信号出力部２３１は、例えばＨＤＤ１１１に格納されているＴＳＰ信号データをＤ／Ａコンバータ２２１に出力する。

また、サウンドコントローラ１０６は、Ｄ／Ａコンバータ（デジタル-アナログ変換回路）２２１、アンプリファイア２２２、マイクアンプリファイア２２３、およびＡ／Ｄコンバータ（アナログ-デジタル変換回路）２２４等を有する。

測定用信号出力部２３１は、デジタルデータのＴＳＰ信号データ２４１をＤ／Ａコンバータ２２１に出力する。Ｄ／Ａコンバータ２２１は、ＴＳＰ信号２４１をアナログ測定用信号に変換する。変換されたアナログ測定用信号はアンプリファイア２２２によって増幅され、増幅されたアナログ測定用信号が密閉型イヤフォン２００に供給される。イヤフォン２００は、供給された測定用信号に応じた音を出力する。イヤフォン２００から出力された音は、マイクロフォン１１３によって受信される。マイクロフォン１１３は、受信した音を電気的な測定信号（受信信号）に変換し、測定信号をマイクアンプリファイア２２３に供給する。マイクアンプリファイア２２３は、供給された測定信号を増幅し、増幅された測定信号をＡ／Ｄコンバータ２２４に供給する。Ａ／Ｄコンバータ２２４は、測定信号をデジタルデータに変換し、変換された測定信号をインパルス応答演算部２３３に出力する。インパルス応答演算部２３３は、測定信号に逆ＴＳＰ信号データ２３５を畳み込む（測定信号と逆ＴＳＰ信号データ２３５とに対して畳み込み演算を行う）ことでインパルス応答を演算する。畳み込み演算は、測定信号と逆ＴＳＰ信号データ２３５のフーリエ変換との積として計算することでインパルス応答の演算量が下げられる場合があることは良く知られている。なお、逆ＴＳＰ信号データ２３５は、例えばＨＤＤ１１１に格納されている。

インパルス応答演算部２３３は、演算されたインパルス応答を周波数測定演算部２３４に供給する。周波数測定演算部２３４は、インパルス応答をフーリエ変換することで、周波数振幅スペクトルを演算する。図４に、イヤフォン２００から出力されマイクロフォン１１３で取得された音の周波数特性を示す。

なお、再生側のアンプリファイア２２２は、イヤフォン２００に対して適切な音量になるように調整され、受信側のマイクアンプリファイア２２３は測定信号のダイナミックレンジをできるだけ広く使えるように調節するのが精度の高い測定を行うには必要である。

ＴＳＰ信号は、周波数を掃引するために時間と共に周波数が連続的に変化する信号であり、音響機器の特性を測定する場合によく用いられる。ＴＳＰ信号には様々な改良型が存在するが、例として標準的なＴＳＰ信号と、周波数掃引が低域ほど遅くなるような対数掃引のＬｏｇ−ＴＳＰ信号は、周波数領域でそれぞれ以下のように定義される。

ここで、ＮはＴＳＰまたはＬｏｇ−ＴＳＰの信号長、ｍはパルス幅を決定するパラメータ、ｋは周波数を決定するパラメータ、上付きの＊は複素共役を示す。

また、逆ＴＳＰ信号は周波数領域でＴＳＰ信号の複素共役として定義される。測定に使うにはＨ_TSP(k)をフーリエ逆変換することによって、時間をパラメータとする信号に変換し、変換された信号を再生して用いる。

図５にＨ_TSP(k)をフーリエ逆変換した波形の模式図を示す。このようにＴＳＰ信号は振幅が一定で周波数が連続的に変化する正弦波によって構成されている。図５では簡便のため振幅値は最大値１００％の例を示しているが、実際には演算誤差等の関係から若干低めに設定した方が安全である。この測定用信号を測定対象（イヤフォン）に入力し、その出力を観察することで受信信号を得る。

図６に受信信号の例を示す。図６に示す例では、中央付近の波形の振幅が小さくなっているが、その他の領域では再生信号と同じ１００％の振幅が得られている。この受信信号に逆ＴＳＰ信号を畳み込むことでインパルス応答を得ることができる。また、インパルス応答をフーリエ変換することで図７に示すような周波数振幅スペクトルを得ることもできる。

図７では、入力と同じレベルで観測された周波数を０ｄＢとして示している。図７に示す受信信号では、図６の受信信号の中央付近のくぼみに対応する周波数のスペクトルの振幅が０ｄＢより下がって観測される。

例えばイヤフォンの周波数特性を測定したい場合、図５に示す測定用信号をオーディオプレーヤで再生し、イヤフォンから出力される音をマイクロフォンで取得し、その信号に逆ＴＳＰ信号を畳み込むことでイヤフォンのインパルス応答や周波数特性を得ることができる。

ところで、密閉型イヤフォン２００にマイクロフォン１１３を近づけて、イヤフォン２００の出力音を測定するような場合、低域になるほど音が小さく観測される。これは、密閉型イヤフォン２００は耳にはめて密閉状態での共鳴等を考慮して設計されているために、開放状態で測定すると低音が聞こえにくくなるという物理現象のためである。ここではこのような系をハイパス系と呼ぶことにする。

ハイパス系から出力される音をマイクロフォン１１３によって受信した受信信号は図８に示す波形になる。図８に示すように、低い周波数域の振幅は、高い周波数域振幅に比べて極端に小さく観測される。図８に示す周波数振幅スペクトルに逆ＴＳＰ信号を畳み込むことによってインパルス応答を生成する。生成されたインパルス応答の周波数振幅スペクトルを図９に示す。高い周波数域では、測定用信号と同じレベルの０ｄＢ付近の音量が得られている。周波数数が下がるにつれて振幅も小さくなっていく。振幅があまりにも小さくなると、ノイズに埋もれて正しい測定値が得られなくなる。受信信号のレベルを上げようとして、アンプリファイア２２２によって再生信号の音量を上げたり、マイクアンプリファイア２２３の増幅率を上げると、受信信号は図１０に示すような波形となる。高い周波数域では、振幅の上限値を超えてひずんでしまう問題が生じる。これらの問題を解決するため、本実施形態ではＴＳＰ信号の周波数成分に重みを付けた信号を測定用信号として用いる。具体的には、（３）式のように周波数重みＷ（ｋ）を（１）式または（２）式のＨ（ｋ）に乗じた測定用信号Ｍ(k)を用いる。

また、逆ＴＳＰ信号(Ｍ_inv(k))は次の（４）式で定義される

重みは前述のＴＳＰ信号、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号以外のＴＳＰ信号に対しても同様に適応可能である。

重みの決め方は、実験的に決めるのが実用的である。受信信号の振幅のパターンを幾つかの測定対象に対して観測し、振幅の大きい周波数成分にＷ（ｋ）＜１なる重みを設定する。理想的には、対象系の平均周波数振幅スペクトルの逆特性をＷ（ｋ）として設定することで、受信信号を概ね振幅の偏りのない信号とすることができる。

図１１に示す測定用信号は、ハイパス系に対してＷ（ｋ）を設計して作成した振幅重み付きＴＳＰ信号である。対象系の利得が高い高域ほど小さな値のＷ（ｋ）を用いることで測定用信号の振幅を抑圧している。

図１２は図１１に示したＴＳＰ信号を作成する場合に用いた重み係数Ｗ（ｋ）と、その逆ＴＳＰ信号を作成する場合に用いた１／Ｗ（ｋ）を示した図である。対象系が高周波数域上がりの系であることが既知である場合、図１２に示す重みＷ（ｋ）のように、これと逆特性の高域下がりの重みをＴＳＰに施すことにより、低周波数域から高周波数域まで精度よく測定することができる。なお、逆ＴＳＰに施す重み１／Ｗ（ｋ）は０ｄＢに対して重みＷ（ｋ）と対称になるように設計される。

このＴＳＰ信号をハイパス系から出力して、図１３のような振幅に偏りのない受信信号が得られる。ただし、再生音量レベル、受信音量レベルは従来法と同じ場合である。低周波数域に関しては測定用信号の重みＷ（ｋ）が１に近いため、従来と同様の振幅の小さい波形が観測される。高周波数域に関して測定用信号がＷ（ｋ）により振幅が抑えられているため、そのまま小さい波形が観測される。このままでは、全帯域がノイズに埋もれ意味がないが、再生音量、または受信音量を上げることで図１４のような観測波形となり低周波数域、高周波数域によらず高い利得で測定が可能となる。逆ＴＳＰ処理を行った後、周波数振幅スペクトルを求めると、周波数振幅スペクトルは図１５に示す波形になる。低周波数域の信号は音量を上げたため対象系で利得が下がってもそれを補うだけ音量を上げてあるため、０ｄＢ付近の値となっている。高周波数域の信号は予め振幅を小さくしてあるため、対象系の高周波数域の利得が高くても受信信号の最大振幅を超えることはない。また、再生信号よりも受信信号が大きく観測されるため０ｄＢよりも高い周波数振幅特性が得られる。このように、対象系の性質に合わせて事前にＴＳＰ信号の振幅値を加工しておくことで、受信信号のダイナミックレンジを有効に活用し、従来なら受信レベルが低くてノイズに埋もれてしまう帯域の信号も十分な音量で測定することが可能となる。

ところで、アンプリファイア２２２によって再生音量を大きくすることが許されるのであれば、本手法を用いずとも受信側のレベルを下げて受信信号がオーバーフローしないように調整することはできる。そうすれば対象系で重畳する雑音は下げられるので、低域の受信信号が微弱でも、ＳＮ比を上げられそうである。しかし、現実には、受信後に載る回路ノイズや、量子化歪の問題などがあり十分な性能が得られない。したがって、本方法を用いて受信信号の段階で十分な振幅を確保することは効果がある。また、パソコンやスマートフォンのような計測機器でない装置では、マイクロホンのレベルが自由に変えられない場合が少なくない。このような場合は再生信号のレベルで調整をする必要があり、この場合も本手法は効果的である。

次に、イヤフォン２００から出力される音の周波数特性を用いたメディアプレーヤの再生機能について説明する。メディアプレーヤの再生機能は、測定されたイヤフォン２００の周波数特性に基づいて、イヤフォン２００から出力される音が目標の周波数特性を有するようにする補正機能を有する。次に、図１６を参照して、メディアプレーヤの補正機能の構成を説明する。

図１６に示すように、メディアプレーヤは、測定特性取得部４０１、目標特性取得部４０２、補正フィルタ設計部４０４、デコード部４０６、補正部４０７等を備えている。

測定特性取得部４０１は、周波数特性演算部２３４によって生成された周波数特性データ２３４を取得する。目標特性取得部４０２は、イヤフォン２００から出力され、鼓膜に届く音の目標とする周波数特性（以下、目標特性）を示す目標特性データを目標特性格納部４０３から取得する。目標特性格納部４０３には、例えば複数の目標特性データが格納されている。複数の目標特性データの一つは、例えば理想的な周波数特性を示している。また、別の複数の目標特性データは、複数の音楽のジャンルに対応する。図１７に、目標特性データが示す周波数特性の一例を示す。目標特性取得部４０２は、目標特性格納部４０３に格納されている複数の目標特性データの内からユーザによって選択された一つの目標特性データを取得する。

補正フィルタ設計部４０４は、目標特性データと周波数特性データとに基づいて、イヤフォン２００から出力され、鼓膜に届く音を目標特性に近づけるための補正フィルタ（補正データ）４０５を設計する。補正フィルタ４０５が示す周波数特性を図１８に示す。補正フィルタ４０５は例えば一般的なパラメトリックイコライザで用いられるパラメータを有する。パラメトリックイコライザで用いられるパラメータは、中心となる周波数、調整する帯域の幅、および音量である。

デコード部４０６は、ＭＰ３等の圧縮フォーマットで符号化されたデータをデコードすることによってオーディオデータを生成する。補正部４０７は、補正フィルタ設計部４０４によって作成された補正フィルタに基づいてオーディオデータに対して補正を行う。補正されたオーディオデータは、Ｄ／Ａコンバータに入力される。Ｄ／Ａコンバータは、オーディオデータを電気信号に変換し、変換された電気信号をアンプリファイアに出力する。アンプリファイアは電気信号を増幅し、増幅された電気信号をイヤフォン２００に出力する。図１９にイヤフォン２００から出力された音の周波数特性（補正特性）を示す。図１９に示すように、補正特性は、目標特性にほぼ一致していることが分かる。

次に、図２０のフローチャートを参照して、イヤフォン２００から出力された音の周波数特性を測定し、測定された周波数特性に基づいてイヤフォン２００から出力される音を補正する手順を説明する。

測定用信号出力部２３１は、サウンドコントローラ１０６に測定用信号を出力することによってイヤフォン２００から測定用音を出力する（ステップ５０１）。イヤフォン２００から出力された音をマイクロフォン１１３によって受信する（ステップ５０２）。取得された受信信号は、インパルス応答演算部２３３に供給される。インパルス応答演算部２３３は、測定信号に逆ＴＳＰ信号データ２３５を畳み込むことでインパルス応答を演算する（ステップＢ５０３）。インパルス応答演算部２３３は、演算されたインパルス応答を周波数測定演算部２３４に供給する。周波数測定演算部２３４は、インパルス応答をフーリエ変換することで、周波数振幅スペクトルを演算する（ステップＢ５０４）。

目標特性取得部４０２は目標特性格納部４０３から目標特性データを取得する（ステップ５０５）。補正フィルタ設計部４０４は、周波数特性データ２３４と目標特性データとに基づいて補正フィルタ４０５を設計する（ステップ５０６）。

デコード部４０６が、圧縮符号化されている音楽データをデコードする（ステップ５０７）。補正部４０７は、補正フィルタ４０５に基づいてデコードされた音楽データを補正する（ステップ５０８）。補正部４０７は、補正された音楽データをサウンドコントローラ１０６に出力する。サウンドコントローラ１０６は、音楽データを音楽信号に変換し、変換された音楽信号を増幅し、増幅された音楽信号をイヤフォン２００に出力する（ステップ５０９）。

ステップ５０１からステップ５０６までを行い、設計された補正フィルタのパラメータを保存しておき、音楽再生時にこのパラメータを読み取りステップ５０６から処理を行う構成にすることも可能である。イヤフォンの特性は大きく変動するものではないので、前半のステップを一度行い、補正フィルタのパラメータを求めておけば、それ以降はそのパラメータを使うこと測定の手間を省くことができる。

本実施形態によれば、イヤフォン２００で聞くと理想的なイヤフォン２００に近い音に聞こえるため、例えば音楽を再生する場合、高音質な音楽を楽しむことができる。また、低価格で特性の良くないイヤフォン２００でも、ユーザーが自分でイヤフォン２００の特性を簡単に補正することができる。

なお、測定されたイヤフォンの周波数特性を理想的なイヤフォンの特性と比較して補正フィルタの係数を設計している。これは２つのイヤフォンの特性の差を埋めるフィルタを設計していることになる。従って２つの特性に同一の変動が加わった場合、差にはその変動が現れないことになる。

（変形例）
図２１は、図１０に示したＴＳＰ信号の振幅制御を低周波数域と高周波数域の所定の範囲で平坦化したものである。低周波数域のレベルをあまり大きくし過ぎると、再生信号の歪が大きくなる問題があり、あるレベルに平坦化することは効果的である。高周波数域側の信号があまりにも小さくなりすぎると、量子化歪が大きくなり、再生信号の精度が落ちる問題があり、測定信号の振幅の下限を設けることは効果的である。どちらか片方の処理をする方法だけでも効果はある。

図２２は図２１のＴＳＰ信号を作成する場合に用いた重み係数Ｗ（ｋ）と、その逆ＴＳＰ信号を作成する場合に用いた１／Ｗ（ｋ）を示した図である。図１１の場合と比べて、低域と高域の振幅を制限することで、過大または過小な測定信号にならないよう工夫している。

前記重みＷ(k)は、第１の周波数より低い周波数域（〜Log(k1)）では第１の値Ｃ１を示し、第１の周波数と前記第１の周波数より高い第２の周波数との間の周波数域（Log(k1)〜Log(k2)）では、第１の値Ｃ１から第１の値Ｃ１より低い第２の値Ｃ２までの値を示し、第２の周波数（Log(k2)〜）より高い周波数域では第２の値Ｃ２を示す。

なお、逆ＴＳＰに施す重み１／Ｗ（ｋ）は０ｄＢに対して重みＷ（ｋ）と対称になるように設計される。

本実施形態のインパルス応答の演算、周波数特性の演算、再生機能の処理の手順はプログラムによって実現することができるので、このプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じてこのソフトウェアを通常のコンピュータにインストールして実行することにより、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２３１…測定用信号出力部，２３３…周波数特性データ生成部，２３４…周波数特性データ，３１２…吸音材，４０１…測定特性取得部，４０２…目標特性取得部，４０３…目標特性格納部，４０４…補正フィルタ設計部，４０５…補正フィルタ，４０６…デコード部，４０７…補正部，４１０…サーバ，４１１…測定特性取得部。

Claims (11)

1. 供給された、周波数を掃引する第１の測定用信号に応じた第１の出力信号を出力する出力装置と、前記第１の出力信号を受信することによって、第１の受信信号を出力する受信装置とを含む対象系であって、前記第１の受信信号の振幅スペクトルの特性の傾向が既知である対象系を用いてインパルス応答を測定する測定装置であって、
   前記第１の測定用信号に前記振幅スペクトルの特性の傾向の逆特性を有する重みを乗じた信号の特性を有する第２の測定用信号を前記出力装置に供給する出力手段と、
   前記第２の測定用信号を前記出力手段から前記出力装置に供給した場合に、前記受信装置から出力された第２の受信信号を受信する受信手段と、
   前記第２の受信信号と前記第２の測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算するインパルス応答演算手段と
   を具備する測定装置。
2. 前記第１の測定用信号は、時間と共に周波数が連続的に変化する正弦波掃引信号である請求項１に記載の測定装置。
3. 前記正弦波掃引信号は、ＴＳＰ(Time Stretched Pulse)信号である請求項２に記載の測定装置。
4. 前記振幅スペクトルの特性の傾向は、周波数が低くなるほど振幅が小さくなることであり、
   前記重みは、周波数が高いほど値が小さくなる
   請求項１〜３の何れか１項に記載の測定装置。
5. 前記出力装置は密閉型イヤフォンを含み、
   前記受信装置は、前記密閉型イヤフォンに接近して、前記出力装置から出力された出力信号を受信するマイクロフォンとを含む、
   請求項４に記載の測定装置。
6. 前記重みは、第１の周波数より低い周波数域では第１の値を示し、第１の周波数と前記第１の周波数より高い第２の周波数との間の周波数域では、前記第１の値と前記第１の値より低い第２の値との間の値を示し、前記第２の周波数より高い周波数域では前記第２の値を示す、
   請求項４、５の何れか１項に記載の測定装置。
7. 前記インパルス応答に基づいて、前記第２の測定用信号を前記出力手段から前記出力装置に供給した場合に前記出力装置から出力された第２の出力信号の周波数特性を演算する周波数特性演算手段を
   更に具備する請求項１〜６の何れか１項に記載の測定装置。
8. 前記インパルス応答演算手段は、前記第２の受信信号と前記逆測定用信号のフーリエ変換との積を演算する請求項１〜７の何れか１項に記載の測定装置。
9. 予め計算された前記第２の測定用信号を示す測定用信号データを格納する格納部を更に具備する請求項１〜８の何れか１項に記載の測定装置。
10. 供給された、周波数を掃引する第１の測定用信号に応じた出力信号を出力する出力装置と、前記出力信号を受信することによって、第１の受信信号を出力する受信装置とを含む対象系であって、前記第１の受信信号の振幅スペクトルの特性の傾向が既知である対象系を用いてインパルス応答を測定する測定方法であって、
    周波数を掃引する第２の測定用信号を前記出力装置に供給し、
    前記第２の測定用信号を前記測定用信号出力手段から前記出力装置に供給した場合に、前記受信装置から出力された第２の受信信号を受信し、
    前記第２の受信信号と前記第２の測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算し、
    前記第２の測定用信号は、前記第１の測定用信号に前記振幅スペクトルの特性の傾向の逆特性を乗じた信号の特性を有する
    測定方法。
11. 供給された、周波数を掃引する第１の測定用信号に応じた出力信号を出力するイヤフォンと、前記イヤフォンに接近して、前記出力信号を受信することによって、第１の受信信号を出力するマイクロフォンとを含む対象系であって、前記第１の受信信号の振幅スペクトルの特性の傾向が既知である対象系を用いてインパルス応答を測定する測定装置であって、
    前記第１の測定用信号に前記振幅スペクトルの特性の傾向の逆特性を有する重みを乗じた信号の特性を有する第２の測定用信号を前記イヤフォンに供給する出力手段と、
    前記第２の測定用信号を前記出力手段から前記イヤフォンに供給した場合に、前記マイクロフォンから出力された第２の受信信号を受信する受信手段と、
    前記第２の受信信号と前記第２の測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を行うことによって、前記インパルス応答を演算するインパルス応答演算手段と、
    前記インパルス応答に基づいて前記第２の受信信号の周波数特性を示す周波数特性データを演算する周波数特性演算手段と、
    前記周波数特性データと目標周波数特性を示す目標周波数特性データとに基づいて、前記周波数特性を補正するための補正データを生成する補正データ生成手段と、
    オーディオデータを前記補正データに基づいて補正する補正手段と、
    前記補正されたオーディオデータに基づいたオーディオ信号を前記ヘッドフォンに出力するオーディオ信号出力手段と
    を具備する再生装置。

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