JP2013239795A - デジタルフィルタの係数設定装置、係数設定方法、係数設定プログラム及びデジタルフィルタを用いた音声再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集音位置における音場補正を実行した場合に、センター定位の乱れを低減できるデジタルフィルタの係数を設定する。
【解決手段】係数設定装置１２２は、複数のスピーカにデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために音の出力を制御する放音制御部１２６ａと、放音された各音を集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得部１２６ｂと、集音された各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理部１２６ｃと、求められた各音の周波数領域毎のレベルに基づいて複数のデジタルフィルタ１２１ａ，１２１ｂの係数を同じ値に設定する設定部１２６ｄとを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルフィルタの係数設定装置、係数設定方法、係数設定プログラム及びデジタルフィルタを用いた音声再生装置に関する。

特許文献１〜３には、デジタルフィルタによって音場補正を実行する技術が開示されている。特許文献１〜３では、離間して設置された複数のスピーカから出力されるホワイトノイズ等の測定音を、予め設定された集音位置（聴取者に対応する位置、試聴位置、試聴ポイント）に設置されたマイクロフォンによって測定し、測定された測定音に基づいて、集音位置の音声の周波数領域毎の振幅が略均一となるように補正するためのデジタルフィルタの係数が設定されている。これらの技術では、測定音がスピーカ毎に測定され、デジタルフィルタがスピーカに応じたチャンネル毎に設定されている。

特許第２７５５０８１号公報 特開２００５−３３８４５３号公報 特開２００５−３４１３８４号公報

各スピーカがオーディオルーム等の室内に設置された場合、音声を聴く試聴者には、各スピーカから最短距離で直接到達する直接音と、各スピーカから室内の壁や、天井、家具等に反射してから到達する反射音との合成音が聞こえている。
ここで簡単には、聴取位置に到達する直接音の振幅、音圧、パワーなどの周波数スペクトルの形状は放音された音声の周波数スペクトルの形状と同じで、全体のレベルのみが変化する。これに対して、反射音は、反射する壁等の材料の反射率や、吸音率、透過率がそれぞれ異なるため、直接音に比べて、特定の周波数領域のレベルが低くなる等により、聴取位置に到達する反射音の周波数スペクトルの形状は、放音された音声の周波数スペクトルの形状と異なる可能性が高い。また、人間の聴覚では、各スピーカの中間位置から聞こえる音声（例えば、ＣＤに録音された楽曲のボーカルやメイン楽器の音声）であるモノラル成分の定位、所謂センター定位（中央定位、音像定位）が、最先で到達し且つレベルが反射音に比べて高い直接音に大きく左右される。よって、各チャンネルの直接音に含まれる周波数領域毎のレベルや位相がそれぞれ同じ値となる場合に、センター定位が安定化し易くなっている。

しかしながら、特許文献１〜３に記載の技術では、デジタルフィルタの係数がチャンネル毎に異なる値で設定されることがあるため、直接音と反射音とを含む音声全体のレベルが周波数領域毎に補正されて、直接音の周波数領域毎のレベルが各チャンネルで異なる場合があり、センター定位が乱れる可能性がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、集音位置における音場補正を実行した場合に、センター定位の乱れを低減できるデジタルフィルタの係数を設定することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るデジタルフィルタの係数設定装置は、
離間して配置された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御部と、
前記放音制御部によって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得部と、
前記音取得部によって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理部と、
前記音処理部によって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定部と、
を備えることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るデジタルフィルタの係数設定方法は、
離間して配置された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御ステップと、
前記放音制御ステップによって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得ステップと、
前記音取得ステップによって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理ステップと、
前記音処理ステップによって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定ステップと、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係るデジタルフィルタの係数設定プログラムは、
コンピュータを、
離間して配置されて制御可能に接続された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御部、
前記放音制御部によって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得部、
前記音取得部によって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理部、
前記音処理部によって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定部、
として機能させることを特徴とする。

上記目的を達成するため、本発明の第４の観点に係るデジタルフィルタを用いた音声再生装置は、
離間して配置された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御部と、
前記放音制御部によって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得部と、
前記音取得部によって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理部と、
前記音処理部によって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定部と、
前記複数のデジタルフィルタで構成され、前記設定部によって設定された前記係数に基づいて、前記音声信号を補正する補正部と、
前記補正部によって補正された前記音声信号を前記複数のスピーカから放音させて再生させるために前記音声信号の出力を制御する再生制御部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、集音位置における音場補正を実行した場合に、センター定位の乱れを低減できるデジタルフィルタの係数を設定することができる。

本発明の実施形態に係る係数設定装置を備えるオーディオシステムの一例を表すシステム構成図である。 音場補正装置の一構成例を表す図である。 係数設定装置が実行する係数設定処理の一例を表すフローチャートである。 オーディオルームを上方から見下ろした図であり、直接音および反射音の一例を表す図である。 （ａ）は従来の構成によってテスト信号を集音したシミュレート結果の一例を表す図である。（ｂ）は本実施形態によってテスト信号を集音したシミュレート結果の一例を表す図である。

以下、本発明の実施形態に係る係数設定装置を備えるオーディオシステムについて、添付図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
実施形態１に係るオーディオシステム（オーディオ装置、音声再生装置）１００は、デジタルオーディオ信号（デジタルの音声信号、以下、単に「デジタル信号」とする）に音場補正を施して図１の点線に示すオーディオルーム（リスニングルーム、部屋）２００に音声を再生するシステムである。オーディオシステム１００は、図１に示すように、プレーヤ装置１１０、音場補正装置１２０、出力回路１３０、スピーカ１４０及びマイクロフォン１５０を備える。

プレーヤ装置１１０は、デジタル音源１１１と、デジタル入力部１１２と、アナログ音源１１３と、マイクアンプ１１４と、第１スイッチ１１５と、ＡＤ（Analog/Digital）コンバータ１１６と、第２スイッチ１１７とを備え、音場補正装置１２０に音声（デジタル信号）を出力する装置である。
デジタル音源１１１は、デジタルの音声信号（デジタル信号）が録音されたＣＤ（Compact Disc）で構成されている。
デジタル入力部１１２は、デジタル音源１１１のデジタル信号の読取装置で構成されており、読み取ったデジタル信号を音場補正装置１２０に入力する。

アナログ音源１１３は、レコード盤からのアナログオーディオ信号（アナログの音声信号、以下、単に「アナログ信号」とする）の読取装置で構成されている。
マイクアンプ１１４は、入力端子１１４ａを備え、入力端子１１４ａに接続されたマイクロフォン１５０からのアナログ信号を増幅する。

第１スイッチ１１５は、図２に示す制御部１２６によって制御され、ＡＤコンバータ１１６に出力するアナログ信号を、アナログ音源１１３から入力されるアナログ信号と、マイクアンプ１１４から入力されるアナログ信号との間で切り替える。
ＡＤコンバータ１１６は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
第２スイッチ１１７は、図２に示す制御部１２６によって制御され、音場補正装置１２０に出力するデジタル信号を、デジタル入力部１１２から入力されるデジタル信号と、ＡＤコンバータ１１６から入力されるデジタル信号との間で切り替える。

音場補正装置１２０は、デジタルフィルタ１２１と、デジタルフィルタ１２１の係数設定装置１２２とを備え、入力された音声（デジタル信号）のレベルを補正することにより、オーディオシステム１００の音場補正を実行する。音場補正装置１２０は、公知のＤＳＰ（Digital Signal Processor）ユニットで構成されている。

デジタルフィルタ（補正部）１２１は、図２に示すように、Ｌｃｈ（Left channel、左側スピーカに応じたチャンネル）用フィルタ１２１ａと、Ｒｃｈ（Right channel、右側スピーカに応じたチャンネル）用フィルタ１２１ｂとから構成される。デジタルフィルタ１２１は、公知のＩＩＲ（Infinite Impulse Response、無限インパルス応答）フィルタで構成されている。

ここで、ＩＩＲフィルタは、ｉ回目の入力信号及び出力信号をそれぞれｘ_i，ｙ_iとし、フィードフォワードする入力信号のオーダ数をＮとし、フィードバックする出力信号のオーダ数をＭとし、フィードフォワードのフィルタ係数をａ_iとし、フィードバックのフィルタ係数をｂ_iとした場合に、ｎ回目の入力信号ｘ_nからの出力信号ｙ_nが以下の式（１）で示される。
ｙ_n＝ａ₀ｘ_n＋ａ₁ｘ_n-1＋ａ₂ｘ_n-2＋…＋ａ_Nｘ_n-N
−（ｂ₁ｙ_n-1＋ｂ₂ｙ_n-2＋…＋ｂ_Mｙ_n-M） …（１）

よって、デジタルフィルタ１２１は、プレーヤ装置１１０から入力されたデジタル信号ｘ_ｎに、フィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mに従ってフィルタ処理を実行して出力された信号ｙ_nを出力回路１３０に出力する。

Ｌｃｈ用フィルタ（第１デジタルフィルタ）１２１ａは、係数記憶部１２１ｃを備え、デジタル信号のうちの後述するＬｃｈ用スピーカ１４１への出力信号であるＬｃｈ用デジタル信号（第１音声信号、第１入力信号）に、式（１）に示すフィルタ処理を実行する。
Ｒｃｈ用フィルタ（第２デジタルフィルタ）１２１ｂは、係数記憶部１２１ｃを備え、デジタル信号のうちの後述するＲｃｈ用スピーカ１４２への出力信号であるＲｃｈ用デジタル信号（第２音声信号、第２入力信号）に、式（１）に示すフィルタ処理を実行する。
係数記憶部１２１ｃは、記憶内容を更新可能で電源を遮断すると記憶内容を保持不能となる揮発性のメモリで構成され、電源が入力された場合に、係数記憶部１２７ａから取得したフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを記憶する。

係数設定装置１２２は、図２に示すように、テスト信号源（デジタルフィルタ調整用の音源）１２３と、Ｌｃｈ用スイッチ１２４と、Ｒｃｈ用スイッチ１２５と、制御部１２６と、記憶部１２７とから構成されている。係数設定装置１２２は、デジタルフィルタ１２１のフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを設定する。
テスト信号源１２３は、可変周波数型の発振器（ＯＳＣ：oscillator、オシレータ）で構成され、テスト信号（デジタルフィルタ調整用の音）を出力する。テスト信号には、スイープ信号（スイープ音、周波数変化音）が予め設定されている。

Ｌｃｈ用スイッチ１２４は、制御部１２６によって制御され、出力回路１３０に出力する信号を、Ｌｃｈ用フィルタ１２１ａから入力されるＬｃｈ用デジタル信号と、テスト信号源１２３から入力されるテスト信号との間で切り替える。
Ｒｃｈ用スイッチ１２５は、制御部１２６によって制御され、出力回路１３０に出力する信号を、Ｒｃｈ用フィルタ１２１ｂから入力されるＲｃｈ用デジタル信号と、テスト信号源１２３から入力されるテスト信号との間で切り替える。

制御部１２６は、放音制御部１２６ａと、音取得部１２６ｂと、音処理部１２６ｃと、設定部１２６ｄと、再生制御部１２６ｅとを備える。制御部１２６は、マイクロコンピュータで構成され、記憶部１２７に保存されたプログラムに従ってソフトウェア処理を実行することで、オーディオシステム１００の全体制御を行う。
放音制御部１２６ａは、２ｃｈのスピーカ１４１，１４２にテスト信号を同時に放音させるためにテスト信号の出力を制御する。放音制御部１２６ａは、使用者によってオーディオシステム１００の設定モードが選択された場合に、スイッチ１２４，１２５を制御して、テスト信号源１２３と出力回路１３０とを接続し、テスト信号源１２３を制御して、スピーカ１４１，１４２に同一のテスト信号を同時に出力することにより、スピーカ１４１，１４２からテスト信号を同時に放音させる。

音取得部１２６ｂは、放音制御部１２６ａによって放音されたスピーカ１４１，１４２からのテスト信号を、マイクロフォン１５０を介して取得する。音取得部１２６ｂは、スイッチ１１５，１１７を制御して、マイクロフォン１５０と音場補正装置１２０とを接続し、マイクロフォン１５０から音場補正装置１２０に入力されたスピーカ１４１，１４２からのテスト信号の合成音を放音が終了するまで取得する。ここで、合成音とは、図４に示すように、マイクロフォン１５０に集音される２ｃｈのスピーカ１４１，１４２のテスト信号（直接音及び反射音を含む）が合成された音声を意味する。音取得部１２６ｂは、取得した合成音を記憶部１２７に一時記憶する。

音処理部１２６ｃは、音取得部１２６ｂによって取得された合成音の周波数領域毎のレベルを求める。音処理部１２６ｃは、合成音の取得時期に基づいて、合成音の周波数領域毎の振幅を求める。なお、テスト信号源１２３からのテスト信号はスイープ信号であるため、音処理部１２６ｃは、ＡＤコンバータ１１６のサンプリング周波数に基づいて、合成音のサンプリング時期とスイープ信号の周波数領域とを対応付けることにより、合成音の周波数領域毎の振幅を求める。

設定部１２６ｄは、音処理部１２６ｃによって求められた合成音の周波数領域毎の振幅に基づいて、２ｃｈのフィルタ１２１ａ，１２１ｂのフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを同じ値に設定する。設定部１２６ｄは、スイープ信号の全周波数領域共通の振幅値Ａ_sに対して、合成音の全周波数領域の振幅値Ａ₁〜Ａ_Kがそれぞれ異なる定数ｋ₁〜ｋ_K倍となっている場合に、フィルタ１２１ａ，１２１ｂによって補正された振幅値Ａ₁′〜Ａ_K′が予め設定された定数ｋ倍となるようにフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを設定する。即ち、設定部１２６ｄは、補正前の合成音についてＡ_s＝ｋ₁Ａ₁＝…＝ｋ_KＡ_K，ｋ₁≠…≠ｋ_Kが成立する場合に、Ａ_s＝ｋＡ₁′＝…＝ｋＡ_K′，Ａ₁′＝…＝Ａ_K′が成立するように合成音を補正するフィルタ係数ａ_０〜ｂ_Mを設定する。また、設定部１２６ｄは、設定したフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを係数記憶部１２７ａに記憶する。

再生制御部１２６ｅは、デジタルフィルタ１２１によって補正された音源１１１，１１３からの音声信号をスピーカ１４０から放音させて再生させるために前記音声信号の出力を制御する。再生制御部１２６ｅは、使用者によってオーディオシステム１００の再生モードが選択された場合に、スイッチ１１５，１１７，１２４，１２５を制御して音源１１１，１１３からスピーカ１４０までを接続し、音源１１１，１１３の音声信号をデジタルフィルタ１２１を介してスピーカ１４０に出力することにより、スピーカ１４０から音場補正された音声を放音して再生させる。

記憶部１２７は、係数記憶部１２７ａを備え、制御部１２６がソフトウェア処理の対象とするデータを一時的に記憶する記憶装置である。記憶部１２７は、記憶内容を更新可能で電源を遮断しても記憶内容を保持可能な不揮発性のＲＡＭ（Random Access Memory）で構成されている。
係数記憶部１２７ａは、設定部１２６ｄによって設定されたフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを記憶する。

出力回路１３０は、図１に示すように、ＤＡ（Digital/Analog）コンバータ１３１と、ボリューム装置１３２と、スピーカアンプ１３３とを備え、スピーカ１４０にアナログ信号を出力する。
ＤＡコンバータ１３１は、音場補正装置１２０から入力されたデジタル信号をアナログ信号に変換する。
ボリューム装置（レベル調節装置）１３２は、Ｌｃｈ用ボリューム装置１３２ａと、Ｒｃｈ用ボリューム装置１３２ｂとを備え、入力されたアナログ信号のレベルを調整する。
Ｌｃｈ用ボリューム装置１３２ａは、アナログ信号のうち、Ｌｃｈ用デジタル信号に応じたＬｃｈ用アナログ信号のレベルを調整する。
Ｒｃｈ用ボリューム装置１３２ｂは、アナログ信号のうち、Ｒｃｈ用デジタル信号に応じたＲｃｈ用アナログ信号のレベルを調整する。

スピーカアンプ１３３は、Ｌｃｈ用アンプ１３３ａと、Ｒｃｈ用アンプ１３３ｂとを備え、ボリューム装置１３２で調整されたレベルになるまで入力されたアナログ信号を増幅する。
Ｌｃｈ用アンプ１３３ａは、Ｌｃｈ用ボリューム装置１３２ａで調整されたレベルになるまでＬｃｈ用アナログ信号を増幅する。
Ｒｃｈ用アンプ１３３ｂは、Ｒｃｈ用ボリューム装置１３２ｂで調整されたレベルになるまでＲｃｈ用アナログ信号を増幅する。

スピーカ１４０は、Ｌｃｈ用スピーカ１４１と、Ｒｃｈ用スピーカ１４２とを備え、出力回路１３０から出力された音声（アナログ信号）を放音する。
Ｌｃｈ用スピーカ（第１スピーカ）１４１は、集音位置に対して前側左方に配置され、アナログ信号のうちのＬｃｈ用アナログ信号を放音する。
Ｒｃｈ用スピーカ（第２スピーカ）１４２は、集音位置に対して前側右方に配置され、アナログ信号のうちのＲｃｈ用アナログ信号を放音する。
マイクロフォン１５０は、デジタルフィルタ１２１のフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mの設定時に集音位置に配置され、集音位置において、スピーカ１４１，１４２から放音された音声のアナログ信号を集音する。

ここで、図２に示す制御部１２２は、図３に示す係数設定処理を実行することにより、記憶部１２７と協働して、図２に示す放音制御部１２６ａ、音取得部１２６ｂ、音処理部１２６ｃ及び設定部１２６ｄとして機能する。
使用者によってオーディオシステム１００の設定モードが選択されると、放音制御部１２６ａは、スイッチ１２４，１２５を制御してテスト信号源１２３と出力回路１３０とを接続してテスト信号源１２３からテスト信号を同時に出力することにより、スピーカ１４１，１４２からテスト信号を同時に放音させる（ステップＳ０１）。

これに対し、音取得部１２６ｂは、スイッチ１１５，１１７を制御してマイクロフォン１５０と音場補正装置１２０とを接続し、マイクロフォン１５０を介してテスト信号の合成音を取得して記憶部１２７に一時記憶する（ステップＳ０２）。テスト信号の放音が終了しておらず、合成音が取得できた場合（ステップＳ０３；Ｎｏ）、テスト信号源１２３は、テスト信号の周波数を大きくする（ステップＳ０４）。また、テスト信号の合成音の放音が終了して取得できなかった場合（ステップＳ０３；Ｙｅｓ）、音処理部１２６ｃは、記憶部１２７に一時記憶されたテスト信号の合成音の振幅のサンプリング時期とスイープ信号の周波数領域とを対応付けて合成音の周波数領域毎の振幅を求める（ステップＳ０５）。

そして、設定部１２６ｄは、求められた合成音の周波数領域毎の振幅値Ａ₁〜Ａ_KについてＡ_s＝ｋ₁Ａ₁＝…＝ｋ_KＡ_K，ｋ₁≠…≠ｋ_Kとなる場合に、Ａ_s＝ｋＡ₁′＝…＝ｋＡ_K′，Ａ₁′＝…＝Ａ_K′となる振幅値Ａ₁′〜Ａ_K′に補正するフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを設定して係数記憶部１２７ａに記憶し（ステップＳ０６）、係数設定処理を終了する。

上記実施形態１に係る係数設定装置１２２によれば、スピーカ１４１，１４２からテスト信号を同時に放音させて取得した合成音からフィルタ１２１ａ，１２１ｂのフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを同じ値に設定できる。
また、再生制御部１２６ｅは、使用者によってオーディオシステム１００の再生モードが選択されると、フィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mが同じ値に設定されたフィルタ１２１ａ、１２１ｂによって音源１１１，１１３からの音声信号をフィルタ処理して、オーディオルーム２００で音場補正された音声を再生させることができる。即ち、再生制御部１２６ｅは、再生モードで音声が入力された場合に、集音位置で聞こえる音声の周波数領域毎の振幅が、放音された音声の周波数領域毎の振幅の定数倍となり、レベルが変化しても周波数スペクトルの形状が変化しないように音場補正することができる。

実施形態１のオーディオルーム２００は、図４に示すように、左壁２０１及び右壁２０２を備えている。よって、オーディオルーム２００においてスピーカ１４０から音声を放音した場合には、マイクロフォン１５０には、少なくとも、各スピーカ１４１，１４２からの直接音３０１ａ，３０１ｂと、左壁２０１からの左反射音３０２ａ，３０２ｂと、右壁２０２からの右反射音３０３ａ，３０３ｂとが到達する。実施形態１では、オーディオルーム２００は、各スピーカ１４１，１４２が右壁２０２側に寄って配置されている。
よって、各反射音３０２ａ，３０２ｂ，３０３ａ，３０３ｂがマイクロフォン１５０に到達する方向や直接音３０１ａ，３０１ｂに対する遅れ時間が各スピーカ１４１，１４２毎に異なっている。

ここで、オーディオルーム２００において係数設定処理のシミュレーションを実行した場合に、集音位置で集音されたテスト信号の周波数領域毎のレベルの一例を図５に示す。なお、図５に示すグラフの縦軸は音圧レベル［ｄB］であり横軸は周波数［Hz］である。

設定モードが選択された場合に、スピーカ１４１，１４２毎にテスト信号を異なる時間帯に放音させてフィルタ係数ａ₀〜ｂ_M，ａ₀′〜ｂ_M′をフィルタ１２１ａ，１２１ｂ毎に設定する場合について考える。この場合、図５（ａ）に示すように、合成音の周波数スペクトルの形状がスピーカ１４１，１４２毎に異なり、フィルタ１２１ａ，１２１ｂのフィルタ係数ａ₀〜ｂ_M，ａ₀′〜ｂ_M′がそれぞれ異なる値で設定される（ａ₀≠ａ₀′，…，ａ_N≠ａ_N′，ｂ₁≠ｂ₁′，…，ｂ_M≠ｂ_M′）。この結果、再生モードで音声を再生した場合に、直接音３０１ａ，３０１ｂの周波数領域毎の振幅が、フィルタ係数ａ₀〜ｂ_M，ａ₀′〜ｂ_M′が互いに異なる値のフィルタ１２１ａ，１２１ｂによって補正され、センター定位が乱れる。

これに対して、実施形態１の係数設定装置１２２は、設定モードが選択された場合に、図５（ｂ）に示すように、スピーカ１４１，１４２からテスト信号を同時に放音させてフィルタ１２１ａ，１２１ｂのフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを同じ値に設定する。この結果、実施形態１のオーディオシステム１００では、再生モードで音声を再生した場合に、直接音３０１ａ，３０１ｂの周波数領域毎の振幅を、同じ値のフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mが設定されたフィルタ１２１ａ，１２１ｂによって補正でき、センター定位の乱れを低減できる。
この結果、実施形態１の係数設定装置１２２を備えたオーディオシステム１００は、集音位置における音場補正を実行した場合に、センター定位の乱れを低減可能なフィルタ１２１ａ，１２１ｂのフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを設定できる。

また、スピーカ１４１，１４２毎にテスト信号を異なる時間帯に放音させてフィルタ係数ａ₀〜ｂ_M，ａ₀′〜ｂ_M′をフィルタ１２１ａ，１２１ｂ毎に設定する場合、スピーカ１４１，１４２の台数分だけ係数設定処理を繰り返し実行する必要がある。
これに対し、実施形態１の係数設定装置１２２は、係数設定処理を１回実行するだけでフィルタ１２１ａ，１２１ｂのフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを同時に設定することができ、フィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを設定するための時間や計算負荷等を低減できる。

なお、実施形態１のデジタル音源１１１は、ＣＤで構成したが、例えば、デジタルの音声信号（デジタル信号）が録音されたＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ブルーレイディスク、ハードディスク、フラッシュメモリで構成することも可能である。

なお、実施形態１のアナログ音源１１３は、レコード盤の読取装置で構成したが、例えば、アナログ信号が録音されたカセットテープの読取装置で構成することも可能である。

なお、実施形態１のテスト信号源１２３は、テスト信号としてスイープ信号を出力したが、例えば、タイムシフトスイープ音、ホワイトノイズ、ピンクノイズを出力することも可能である。

なお、実施形態１の制御部１２６は、マイクロコンピュータで構成したが、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の他のコンピュータ装置で構成することも可能である。

なお、実施形態１の音処理部１２６ｃは、ＡＤコンバータ１１６のサンプリング周波数に基づいて、合成音のサンプリング時期とスイープ信号の周波数領域とを対応付けることにより、合成音の周波数領域毎の振幅を求めたが、例えば、デジタルフィルタ１２１の標本化周期で、合成音の周波数解析に利用可能な公知の演算手法（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform、高速フーリエ変換や、離散フーリエ変換等のその他のフーリエ変換、自己相関関数、ウェーブレット変換等）を適用して、合成音の周波数領域毎の振幅を求めることも可能である。

なお、実施形態１の音処理部１２６ｃでは、合成音の周波数領域毎の振幅を求めたが、例えば、合成音の周波数領域毎の音圧やパワーを求めることも可能である。

なお、実施形態１の設定部１２６ｄでは、補正後の合成音の周波数領域毎の振幅値Ａ₁′〜Ａ_K′がテスト信号の全周波数領域共通の振幅値Ａ_sの定数ｋ倍となるようにフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを設定したが、例えば、周波数領域が変化するに連れて振幅値Ａ₁′〜Ａ_K′が波状に変化する振幅カーブとしたり、放音したテスト信号の振幅値Ａ_sの定数ｋ倍に対してオフセットを加えたりして、振幅値Ａ_sの略定数ｋ倍とすることも可能である。また、例えば、人間の耳で聞こえる周波数領域の振幅値を上記のように補正しつつ、人間の耳では聞こえない周波数領域の振幅が減衰するように補正することも可能である。すなわち、デジタルフィルタ１２１をローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタとして構成することも可能である。

なお、実施形態１のスピーカ１４０は、左右の２台のスピーカ１４１，１４２で構成したが、例えば、３台以上のスピーカで構成することも可能である。この場合、実施形態１と同様に、全てのスピーカからテスト信号を同時に放音する係数設定処理を実行することにより、本発明の作用効果を奏することが可能である。例えば、ホームシアター等に用いられる５．１ｃｈでは、Ｌｃｈ、Ｒｃｈだけでなく、Ｃｃｈ（Center channel、前側中央のチャンネル）、ＳＬｃｈ（Surround Left channel、後側左方のチャンネル）、ＳＲｃｈ（Surround Right cannel、後側左方のチャンネル）、ＳＷｃｈ（SubWoofer channel、低音専用チャンネル）の６台のスピーカで構成される。このとき、各スピーカからテスト信号を異なる時間帯に放音させてフィルタ係数がフィルタ毎に設定される場合、音声の立体的なセンター定位が不安定になるが、本発明を適用することにより、音声の立体的なセンター定位の乱れを低減できる。

なお、実施形態１の係数記憶部１２７ａは、Ｌｃｈ用フィルタ１２１ａの係数記憶部１２１ｃとＲｃｈ用フィルタ１２１ｂの係数記憶部１２１ｃとが共用するフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを記憶しているが、例えば、係数記憶部１２１ｃを不揮発性のＲＡＭによって構成して、設定部１２６ｃによってフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mが設定された場合に、Ｌｃｈ用フィルタ１２１ａの係数記憶部１２１ｃとＲｃｈ用フィルタ１２１ｂの係数記憶部１２１ｃとに同じ値のフィルタ係数ａ₀〜ｂ_Mを別々に記憶し、係数記憶部１２７ａを省略することも可能である。

なお、実施形態１のフィルタ１２１ａ，１２１ｂは、それぞれＩＩＲフィルタで構成されているが、これに限定されず、例えば、公知のＦＩＲ（Finite Impulse Response、有限インパルス応答）フィルタで構成することも可能である。この場合、振幅等の周波数特性を変化させると位相がズレる可能性があるＩＩＲフィルタに対して、ＦＩＲフィルタは直線位相となるようにフィルタ係数ａ₀〜ａ_Nを設定することが可能であり、周波数領域を変化させても位相がズレないようにすることが可能である。

なお、実施形態１の音場補正装置１２０を備えたオーディオシステム１００では、図４に示すように、集音位置の前方がスピーカ１４１，１４２の中間位置（スピーカ１４０の中央位置）となるようにスピーカ１４１，１４２を配置することが好ましいが、これに限定されず、中間位置からずれた位置に集音位置を設定することも可能である。よって、本発明の音場補正装置１２０を備えたオーディオシステム１００は、例えば、カーナビゲーション装置等に内蔵して車両に搭載することも可能である。また、本発明の音場補正装置１２０は、ＣＤプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ、ブルーレイディスクプレーヤ又は携帯型のオーディオプレーヤに内蔵することも可能である。

なお、実施形態１の係数設定装置１２２と同様の機能や構成を予め備えた係数設定装置によって本発明を実現できることはもとより、既存の係数設定装置にプログラムを適用することで、本発明に係るデジタルフィルタの係数設定方法及び係数設定装置、デジタルフィルタを用いた音声再生装置として機能させることもできる。この場合、上記実施形態１で例示した係数設定装置１２２と同様の構成を備えたコンピュータ（ＣＰＵ等）に、上述した係数設定装置１２２の機能と同様の機能を実現させるためのプログラムを実行させることで、本発明に係る係数設定装置として機能させることができる。

なお、このようなプログラムの適用方法は任意であり、例えば、メモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、又はＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に格納して配布できる他、インターネットなどの通信媒体を介して配布することもできる。

１２１ａ…Ｌｃｈ用フィルタ
１２１ｂ…Ｒｃｈ用フィルタ
１２２…係数設定装置
１２６ａ…放音制御部
１２６ｂ…音取得部
１２６ｃ…音処理部
１２６ｄ…設定部
１２６ｅ…再生制御部
１４１…Ｌｃｈ用スピーカ
１４２…Ｒｃｈ用スピーカ
１５０…マイクロフォン

Claims (4)

1. 離間して配置された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御部と、
   前記放音制御部によって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得部と、
   前記音取得部によって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理部と、
   前記音処理部によって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定部と、
   を備えることを特徴とするデジタルフィルタの係数設定装置。
2. 離間して配置された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御ステップと、
   前記放音制御ステップによって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得ステップと、
   前記音取得ステップによって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理ステップと、
   前記音処理ステップによって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定ステップと、
   を有することを特徴とするデジタルフィルタの係数設定方法。
3. コンピュータを、
   離間して配置されて制御可能に接続された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御部、
   前記放音制御部によって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得部、
   前記音取得部によって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理部、
   前記音処理部によって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定部、
   として機能させることを特徴とするデジタルフィルタの係数設定プログラム。
4. 離間して配置された複数のスピーカに予め設定されたデジタルフィルタ調整用の音を同時に放音させるために前記音の出力を制御する放音制御部と、
   前記放音制御部によって放音された前記複数のスピーカからの各音を、予め設定された集音位置に配置されたマイクロフォンを介して取得する音取得部と、
   前記音取得部によって取得された前記各音の周波数領域毎のレベルを求める音処理部と、
   前記音処理部によって求められた前記各音の周波数領域毎のレベルに基づいて、音場補正された音声信号を前記複数のスピーカにそれぞれ出力する複数のデジタルフィルタの係数を同じ値に設定する設定部と、
   前記複数のデジタルフィルタで構成され、前記設定部によって設定された前記係数に基づいて、前記音声信号を補正する補正部と、
   前記補正部によって補正された前記音声信号を前記複数のスピーカから放音させて再生させるために前記音声信号の出力を制御する再生制御部と、
   を備えることを特徴とするデジタルフィルタを用いた音声再生装置。

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